环锭细纱机高速纺纱断头问题探讨_陆宗源

２］ ， 纱 东华大学陈人 哲 教 授 在 他 的 著 作 中 指 出 ［
图 １ 气圈横波示意 振动形态 ， 而是由它引起的导纱钩处张力的变化 。 导纱 钩 处 张 力 显 然 也 是 一 个 振 动 波 ， 张力波的 形态属于纵波 ， 振动 规 律 与 气 圈 振 动 波 形 有 密 切 关 系， 所以研究气圈波动形态的振动规律 ， 也就可以知 道导纱钩处张力的变化规律了 。 导纱钩处张力的波形还不是气圈波形的直接反 映， 因为气圈是圆偏振波 ， 理论研究可以将它看作是 两个正交波动的合 成 ， 但在任何一个瞬时它始终存 在一个全幅波形 ， 只是相位在不断改变 ， 所以只要气 圈形态是稳定的 ， 它引起导纱钩处张力也是一个常 量， 而不是一个波动 （ 虽 然 更 严 格 说， 纱线在导纱钩 上由于其包角的变 化 ， 它存在频率为气圈转速的高
３ 气圈波形的变动因素
３． １ 已有研究及结论 影响 气 圈 形 态 变 化 的 因 素 很 多 ， 这方面的研究 已经开展得相当充 分 ， 而且在某种程度上取得了比 较一致的认识 。 （ 气 文献 ４ 以下称《 环》 文） 建 立 了 气 圈 高 度 Ｈ、 圈转速 ω、 纱线线密度 ｍ、 钢领半径 Ｒ 对导纱钩处张 力 Ｔｘ 影响 的 函 数 表 达 式 ： Ｔｘ ＝Ｂｍ －１ （ Ｈ， ｍ， α ω， Ｒ， ， 分析得出当其 它 参 数 不 变 时 ： Ｒ） ① Ｔｘ 是 Ｈ 的 增 函数 ； ② Ｔｘ 是ω 的 增 函 数 ； ③ Ｔｘ 是 Ｒ 的 增 函 数 ；
３］ ， 但是 因 为 频 率 相 差 悬 殊 ， 振 程 也 很 小， 频振动波 ［
线运动是一种振 动 ， 既 有 横 波、 也 有 纵 波， 纱线的波 动和瞬时张力有密切的关系 。 有波动就有可能产生 共振 ， 此时可能发生高达几倍的振程 ， 也将产生超出 纱线强度极限几倍 的 瞬 时 张 力 而 导 致 断 头 ， 因此有 必要研究环锭纺气圈的振动和张力波动的实质 。 关于 气 圈 的 理 论 研 究 已 经 很 多 ， 但是从振动角 度研究的文章 还 不 多 见 。 由 于 气 圈 运 动 的 复 杂 性 ， 研究时必须应用比较高深的数学工具和数值分析方 法， 借助计算机进行大数据的计算 ， 笔者仅做一些初 步的定性分析 。
： Ａ ｂ ｓ ｒ ｏ ｂ ｌ ｅ ｍ ｓ ｉ ｎ ｔ ｈ ｅ ｓ ｅ ｅ ｄ ｒ ｅ ｕ ｌ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｏ ｆ ｔ ｒ ａ ｃ ｔ Ｓ ｔ ｕ ｄ ｉ ｓ ｄ ｏ ｎ ｅ ｔ ｏ ｔ ｈ ｅ ｉ ｎ ｓ ｔ ａ ｎ ｔ ａ ｎ ｅ ｏ ｕ ｓ ｂ ｒ ｏ ｋ ｅ ｎ ｅ ｎ ｄ ｐ ｐ ｇ ｙ ； ｒ ｏ ｅ ｒ ｔ ｉ ｅ ｓ ｏ ｆ ｔ ｈ ｅ ｂ ａ ｌ ｌ ｏ ｏ ｎ ｓ ｉ ｎ ｎ ｉ ｎ ｍ ａ ｃ ｈ ｉ ｎ ｅ ａｑ ｕ ａ ｌ ｉ ｔ ａ ｔ ｉ ｖ ｅ ａ ｎ ａ ｌ ｓ ｉ ｓ ｏ ｆ ｔ ｈ ｅ ｍ ａ ｉ ｎ ｈ ａ ｒ ｍ ｏ ｎ ｉ ｃ ａ ｎ ｄ ｔ ｈ ｅ ｐ ｐ ｐ ｇ ｙ ； ｔ ｅ ｎ ｓ ｉ ｏ ｎ ｖ ｉ ｂ ｒ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｃ ｕ ｒ ｖ ｅ Ｔ ｈ ｅ ｒ ｅ ａ ｓ ｏ ｎ ｓ ａ ｒ ｅ ｆ ｏ ｕ ｎ ｄ ｏ ｕ ｔ ｆ ｏ ｒ ｓ ｕ ｄ ｄ ｅ ｎ ｔ ｅ ｎ ｓ ｉ ｏ ｎ ｅ ｍ ｅ ｒ ｅ ａ ｓ ｉ ｍ ｏ ｒ ｔ ａ ｎ ｔ ｆ ａ ｃ － ｇ ｐ ｔ ｏ ｒ ｏ ｉ ｎ ｔ ｅ ｄ ｏ ｕ ｔ ｓ ａ ｎ ｄ ｔ ｈ ｅ ｔ ｅ ｎ ｓ ｉ ｏ ｎ ｆ ｌ ｕ ｃ ｔ ｕ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ａ ｎ ｄ ｔ ｈ ｅ ｒ ｉ ｎ ｌ ａ ｔ ｅ ｍ ｏ ｖ ｅ ｍ ｅ ｎ ｔ ｄ ｕ ｒ ｉ ｎ ｓ ｔ ｅ ｅ ｒ ｉ ｎ ． Ｉ ｔ ｉ ｓ ｐ ｇ ｐ ｇ ｇ ， ｔ ｈ ａ ｔ ｔ ｈ ｅ ｔ ｒ ａ ｖ ｅ ｌ ｅ ｒ ｍ ｏ ｖ ｅ ｍ ｅ ｎ ｔ ｉ ｓ ｖ ａ ｒ ｉ ａ ｂ ｌ ｅ ｍ ｏ ｔ ｉ ｏ ｎ ａ ｓ ｔ ｈ ｅ ｃ ｈ ａ ｎ ｅ ｓ ｏ ｆ ｒ ｉ ｎ ｌ ａ ｔ ｅ ｌ ｉ ｆ ｔ ｉ ｎ ｒ ｕ ｌ ｅ ａ ｎ ｄ ｉ ｔ ｉ ｓ ｇ ｇ ｐ ｇ ｕ ｉ ｄ ｅ ｈ ｏ ｏ ｋ ｔ ｅ ｎ ｓ ｉ ｏ ｎ ｆ ｌ ｕ ｃ ｔ ｕ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ａ ｓ ａ ｎ ｉ ｍ ｏ ｒ ｔ ａ ｎ ｔ ｆ ａ ｃ ｔ ｏ ｒ ｉ ｎ ｔ ｈ ｅ ｔ ｅ ｎ ｓ ｉ ｏ ｎ ａ ｒ ｎ ｔ ｈ ｅ ｍ ａ ｉ ｎ ｈ ａ ｒ ｍ ｏ ｎ ｉ ｃ ｇ ｐ ｙ ｒ ｅ ｓ ｅ ｎ ｃ ｅ ｏ ｆ ａ ｓ ｕ ｄ ｄ ｅ ｎ ｅ ａ ｋ ｆ ｌ ｕ ｃ ｔ ｕ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ； ｈ ｅ ａ ｖ ｂ ｒ ｏ ｋ ｅ ｎ ｅ ｎ ｄ ｓ ａ ｎ ｄ ｌ ｉ ｈ ｔ ｂ ｒ ｏ ｋ ｅ ｎ ｅ ｎ ｄ ｓ ｒ ｅ ｓ ｕ ｌ ｔ ｆ ｒ ｏ ｍ ｔ ｈ ｅ ｐ ｐ ｙ ｇ ｔ ｅ ｎ ｓ ｉ ｏ ｎ． ： ； ； ； ； ； Ｋ ｅ Ｗ ｏ ｒ ｄ ｓ ｈ ｉ ｈ ｓ ｅ ｅ ｄ ｓ ｉ ｎ ｎ ｉ ｎ ｂ ａ ｌ ｌ ｏ ｏ ｎ ｓ ｈ ａ ｅ ｔ ｈ ｅ ｓ ｕ ｄ ｄ ｅ ｎ ｔ ｅ ｎ ｓ ｉ ｏ ｎ ｈ ａ ｒ ｍ ｏ ｎ ｉ ｃ ｒ ｅ ｓ ｏ ｎ ａ ｎ ｃ ｅ ｂ ｒ ｏ ｋ ｅ ｎ ｇ ｐ ｐ ｇ ｐ ｙ ； ； ｌ ａ ｔ ｅ ｎ ｄ ｔ ｒ ａ ｖ ｅ ｌ ｅ ｒ ｍ ｏ ｖ ｅ ｍ ｅ ｎ ｔ ｒ ｉ ｎ ｅ ｇ ｐ 设计单纱强力 ； 当卷绕张力发生波动时 ， 纱线会将波 动传向加捻三角区 ， 由于此处纱线强力远低于设计 强力 ， 因此极易发 生 断 头 ； 实 践 证 明， 大约有半数的 断头发生在这一个区域 。 当大纱时纱线的气圈变得 平直近似三角形 ， 且纱线长度变小 ， 对波动的调节能 力变差 ， 也容易发生断头 。 试验 表 明 细 纱 断 头 的 实 质 是 ： 当前罗拉至导纱 钩间纺纱段纱线的强力小于纺纱段纱线所承受的张 力时 ， 就发生断头 ； 所以要降低细纱断头就必须稳定
２ 振动波
２． １ 环锭纺气圈圆偏振波 环锭 纺 纱 气 圈 本 身 就 是 一 个 圆 偏 振 波 ， 它可以 看作是两个正交平 面 波 的 合 成 ， 其直观形态是一个 ） ， 横波 （ 见图 １ 频率就是钢丝圈的转 速 ， 弧形振程是 半周长是气圈从导纱钩开始经过 气圈最大半径 Ｙｍ ， ／ 。 相交点的长度（ 钢丝圈 延 长 到 锭 子 轴 线 （ ｘ） ２） λ 由于钢领的升降 ， 使其呈现为变周长的复杂振动 ， 其 振幅 Ｙｍ 一直在有规律地变化 。 周长λ、 ２． ２ 导纱钩处张力波 气圈张力决定了 纺 纱 三 角 区 的 纺 纱 张 力 （ 以下 ） ， 简称 “ 导纱钩处张力 ” 这里关心的不是气圈本身的
［ １］
： 与设计
的理论数据或与大 纱 时 相 比 较 ， 小纱时由于气圈形 态变得过分狭长 ， 这必然造成纱线的自身强力小于
纺纱张力 、 减少张 力 突 变 ， 提 高 纺 纱 段 纱 条 的 强 力， 减少张力波峰与强力波谷交叉的几率 。 从为 数 众 多 的 实 验 研 究 文 章 中 ， 发现目前有几
＋ （ ） 中图分类号 ： ５ 文献标志码 ： ９ ６ ３ ０ ０ ０ ０ ５ ０ ４． １ １ ４ ２ ０ １ ４ ０ ６ １ Ａ 文章编号 ： １ ０ ０ Ｔ Ｓ １ － － －
Ｄ ｉ ｓ ｃ ｕ ｓ ｓ ｉ ｏ ｎ ｏ ｎ ｔ ｈ ｅ Ｂ ｒ ｏ ｋ ｅ ｎ Ｅ ｎ ｄ Ｐ ｒ ｏ ｂ ｌ ｅ ｍ ｓ ｉ ｎ ｔ ｈ ｅ Ｈ ｉ ｈ Ｓ ｅ ｅ ｄ Ｓ ｉ ｎ ｎ ｉ ｎ ｇ ｐ ｐ ｇ Ｆ ｒ ａ ｍ ｅ ｓ ｏ ｎ ｔ ｈ ｅ Ｒ ｉ ｎ ｇ Ｌ Ｕ Ｚ ｏ ｎ ｕ ａ ｎ ｇ ｙ
【２ 】 ·４ ５ ４·
ｔ ｉ ｌ ｅ Ａ ｃ ｃ ｅ ｓ ｓ ｏ ｒ ｉ ｅ ｓ Ｔ ｅ ｘ
Ｖ ｏ ｌ ． ４ １ Ｎ ｏ ． ６ Ｎ ｏ ｖ ． ２ ０ １ ４
点较一致的结论 ： ① 断头主要发生在前罗拉输出口 的纺纱三角区 ， 因为这里是纱线强度最薄弱的地方 ； 张力波动和突发 ② 纺纱气圈张力并不是断头原因 ， 张力才是造成断头的主要原因 。 张力过大 、 超 过 了 纱 线 的 强 度 极 限， 肯定会断 头 。 在中纱阶段 ， 锭速可以开得很高 ， 钢领板升降造 成气圈变化 ， 也产生张力波动而断头很少 ， 说明目前 锭速水平 状 态 下 的 高 锭 速 以 及 气 圈 正 常 的 张 力 波 动， 还没有达到纱线断头的极限强度 。 在纺纱过程中确实存在一些数倍于最大波动张 力的突发张力 ， 超过纱线极限强度导致断头 ； 究其原 因， 有人认为突发 张 力 源 于 机 械 状 态 不 佳 ， 如： 纱管 摆头 ， 钢领跑道严 重 磨 损 等 ， 这 些 都 是 可 能 的 原 因。 在大 、 小纱断头问题 ， 此时的锭速已经比中纱阶段降 低了许多 ， 中纱高速无断头 ， 说明当时无机械状态不 良因素存在 ； 而到 大 、 小 纱 低 速 时 反 而 断 头， 表明是 其他的未知原因 。 张力波动中产生能导致断头的突发张力的一个 可能原因是共振现 象 ， 因为只有共振才有这种高出 正常波动张力数倍的突发张力波 。
摘要 ： 研究细纱机变速段瞬时断头问题 ， 定性分析气圈张 力 振 动 波 形 的 主 要 谐 波 ， 气圈本身圆偏 振波 、 导纱钩处张力波及共振波的形成和性质 ； 说明张力波动的重要因素及钢领板运动转向时出 现突发张力的原因 。 指出 ： 钢丝圈运动是按钢领板升降规律变化的变速运动 ， 是导纱钩处张力波 动的主要谐波 ， 是张力波动的重要因素 ； 细纱大 、 小纱断头的原因是存在超大的突发性张力峰值 ， 可能为共振 。 关 键 词： 高速纺纱 ； 气圈形态 ； 突发张力 ； 谐波 ； 共振 ； 细纱断头 ； 钢丝圈运动 ； 钢领板
。 只有当气圈有周期性的变化 ， 这里就不考虑了 ） 形 成的波动对导纱钩 处 张 力 才 有 明 显 影 响 ， 所以导纱 钩处张力的波形不 是 决 定 于 气 圈 波 形 ， 而是决定于 气圈波形的变化 。 ２． ３ 共振波 振动 体 都 存 在 一 个 自 然 频 率 ， 气圈的自然频率 也是变化的 ； 如果锭 子 速 度 和 气 圈 中 的 一 个 或 数 个 谐波的自然频率重 合 或 成 整 倍 数 时 ， 就会产生共振 现象 ， 会发生突发性的 、 振程超过正常波数倍的共振 波而导致断头 。
第４ １卷 第６期 ２ ０ １ ４年１ １ 月 Ｔ ｔ ｉ ｌ ｅ Ａ ｃ ｃ ｅ ｓ ｓ ｏ ｒ ｉ ｅ ｓ ｅ ｘ
·４ ５ ３· 【１ 】
技术专论 环锭细纱机高速纺纱断头问题探讨
陆宗源
） （ Байду номын сангаас问 （ 上海 ） 纺织新技术研发中心 ， 上海 ２ ０ ９ ２ ０ ０
， ） ） （ Ｓ ｈ ａ ｎ ｈ ａ ｉ ２ ０ ０ ０ ９ ２， Ｃ ｈ ｉ ｎ ａ ｎ Ｗ ｅ ｎ（ Ｓ ｈ ａ ｎ ｈ ａ ｉ Ｒ＆Ｄ Ｃ ｅ ｎ ｔ ｅ ｒ ｏ ｆ Ｔ ｅ ｘ ｔ ｉ ｌ ｅ Ｎ ｅ ｗ Ｔ ｅ ｃ ｈ ｎ ｏ ｌ ｏ Ｔ ｉ ａ ｇ ｇ ｇ ｙ
收稿日期 ： ０ ３ ２ ０ ２ ０ １ ４ － － ， 作者简介 ： 陆宗源（ 男， 上 海 人 ，高 级 工 程 师 ， １ ９ ３ ６—） 主要从事集聚纺纱等新技术的研究 。
１ 绪论
细纱提速中出现的问题之一是变速段瞬间的断 头， 对此问题比较 一 致 的 看 法 是 ， 高 锭 速 和 在 大、 小 纱时气圈的张力波 动 是 造 成 断 头 的 主 要 原 因 ， 对应 。 有研究指出 的措施都是 “ 大、 小纱减速 ”