第二章_倍捻机

2 倍捻机工作原理的运动分析2.1 倍捻机的工艺过程分析由于倍捻机基本工作原理基本相似，现在以二倍捻线机为分析对象，来描述其基本工作原理。

如下图2-1是倍捻机的结构原理简图，其构成除了机架外，还有1.开线筒子、2.锭翼，3.空心锭子、4.沙盘、5.加捻盘、6.导纱环、7.探针、8.超喂罗拉、9.导纱钩、10.喂入罗拉、11.卷绕罗拉等11个主要零部件构成。

这些零部件的协调工作，在加捻驱动、导纱驱动、卷绕驱动的综合作用下使纱线的捻度增加。

图2—1 倍捻机工艺原理图1-开线筒子2-锭翼3-空心锭子4-纱盘5-加捻盘6-导纱环7-探针8-超喂罗拉9-导纱钩10-喂入罗拉11-卷绕罗拉从上图我们可看到，纱线是从纱筒开始穿过锭翼进入空心锭子，然后从加捻盘出来，接着穿过导纱环进入到超喂罗拉，然后经过喂入罗拉到达卷绕罗拉上。

这个过程实际上分两个过程。

其一是倍捻过程，其二是卷绕过程。

在加捻过程中，主要是纱线从锭翼进入空心锭子时在加捻盘旋转作用下产生一个捻回，然后是加捻盘在转动时也会对从捻盘出来到喂入罗拉之间的一段纱线再加一捻。

这样就使得当捻盘转动一圈时，纱线获得两个捻回。

对于卷绕部分，则是将加捻的纱线在超喂罗拉和喂入罗拉的共同作用下将纱线送进纱筒上进行卷绕。

为了让纱线在卷绕筒上整齐有序的缠绕，纱线会受到横线导纱机构的引导作用，在这个机构的作用下，纱线会让一定的规律缠绕在纱筒上。

这三个个过程的有机协调的结合，从而完成纱线的加捻。

2.2倍捻机的工艺运动与纱线的工艺参数在上面的倍捻机工艺过程分析中，可以看到倍捻机的两个主要的运动是加捻运动和卷绕运动，同时还有一个导纱运动。

对于纱线来讲，经过这前面两个运动的作用后，其宏观内部结构和外在的物理特性都会发生变化。

经过后面的过程会以一定的规律缠绕在纱筒上。

接下来我们将具体的定性分析各个运动将如何影响纱线的品质参数。

2.2.1 纱线基本工艺参数与倍捻机的运动1.纱线的捻向捻向是指加捻后，单纱中的纤维或股纱中的单纱呈现的倾斜方向。

捻向分为S捻和Z捻两种。

如下图（2-2）所示单纱中的纤维或股线中的单纱在加捻后，捻回方向由下而上、自右向左叫S捻；由下而上、自左向右叫Z捻。

纱线的捻向对织物的外观和手感有很大的影响。

利用经纬纱的捻向和织物组织相配，可织造出组织点突出、纹路清晰、光泽好、手感柔软厚实织物。

图2-2 纱线捻向对于倍捻机而言，改变纱线的捻向是非常容易的事。

其实这个工艺参数主要有加捻电机的转向来决定；如果当加捻电机正转时获得是Z捻，那么反转则是S捻。

那么我们要改变纱线的捻向，就该变加捻电机的转向。

2.纱线的捻度⑴捻回角纱线加捻时表面纤维对于纱线轴成一个角度称为捻回角。

由于捻回角的存在，纱线沿其轴向受到外力作用时，在经向产生侧压力，增加了纤维之间的摩擦，阻止纱线中纤维的滑移，使纱线具有承受外界负载的能力。

短纤维纱线在加捻过程在，还会发生纤维经向的由内到外和由外到内的转移。

一般来讲，纱线强力随着捻度的增加而增加。

但由于加捻后纤维的倾斜使其所受的轴向力减小，捻度增加到一定程度纱线强力达到最大值，此后捻度再增加纱线的强力反而减小。

使纱线强力达到最大值时的纱线捻度称为零界捻度。

⑵捻回数、捻度捻回数为纱线其自身轴向的旋转数。

捻度一般以单位长度内捻回数表示。

棉纱及棉型化纤以10cm 长度内的捻回数表示，精梳毛纺纱线及化纤长丝以每米长度内的捻回数表示。

捻度定义为： T=L N （2-1)式中：N —纱线的捻回数；L —纱线的长度。

⑶捻回角与捻回数的关系对不同粗细的纱线加以相同捻度时，可以发现其加捻程度实际是不一样的。

同样捻回数下纱线直径愈粗，纱线中纤维倾斜的愈显著。

或者说，直径较细的纱线，其表面纤维要达到同样一定的倾斜角θ，所需加捻度愈高。

而纱线中的纤维的纤维的倾斜角θ即捻回角，是决定纱线紧密程度及其他特性的主要指标，它与纱线捻度之间存在一定的关系。

由图3-3可见，捻回角与纱线直径之间关系为：Tan θ=hd （2-2） 式中：θ—捻回角d —纱线直径（mm ）h —捻距或螺距（mm ）图2-3 纱线表层纤维的展开图⑷加捻作用将短纤维纺制成连续的纱线，需要经过加捻，使纤维相互聚合在一起而保持某种聚集力，从而赋予纱线一定的强力。

复合丝中的长丝也需要轻度加捻，如果没有聚集力把它们联系在一起，会在使用中脱散或受到擦伤。

另外根据不同的用途需要，可以由若干根单纱并合加捻，形成股纱和缆绳，使之更为均匀和结构稳定，以承受更高的负荷。

如果两根以上纱线在加捻时以不同速度和张力喂入，或以不同的颜色或花式的纱线合并加捻，可以形成花式线。

花式线是由短纤纱或长纱进行不规则的合股，产生不连续或周期性的花式，并在加捻中形成不同的弯曲与缠绕。

还有用规则的合股线为基础，将具有花式效果的片段裹绕在其上的花式线。

所以加捻是将纤维束、长丝或单纱聚集在一起的方法，使纺织品在制造与使用过程中能经得起应力、应变和摩擦，并给与纺织品别致外观效应。

捻度除了影响纱线的拉伸性质外，捻度大小还会影响纱线的直径、比体积、柔软性和硬挺度，影响织物的覆盖性能、保暖性、折痕恢复能力、吸染率和渗透性。

加捻还会影响纱线表面的毛羽。

因此，捻度是表示纱线结构特征的重要内容。

对于捻度的改变从定义上讲就是改变单位长度的纱线改变其缠绕圈数。

所以当加捻原理一定时，如果是要变化纱线的捻度，那么我们可以改变加捻电机和卷绕电机的速度即可。

从加捻运动角度讲，纱线的捻度与加捻电机的转速是成正比的，而与卷绕电机的转速是成反比的。

如果增加加捻电机的转速，同时减小卷绕电机的转速，这样会大大的提高纱线的捻度。

2.2.2 纱线的卷绕与倍捻机的运动(1) 纱线卷绕的目的和要求对于纱线的卷绕从倍捻机的工艺原理上讲，是为了保证纱线的捻度稳定和持续高效加捻的工序。

如果没有卷绕运动，那么纱线就不会从锭罐纱筒上自动退绕出来进入空心锭子和加捻盘中来进行加捻。

同时也不会让连续对纱线加捻产生。

卷绕的另一个目的就是为了将捻好的纱线进行有规律收缠，更加方便的进行运输，或者便于下道工序退绕、染色、整经、卷尾、无梭织机供纬。

同时也便于对纱线进行直径检查、清除纱线上的粗节、细节等纱疵和杂质。

对于纱线的卷绕为了满足生产需要，必须达到下列要求：①纱线卷装在纱筒上应坚固、稳定、成形良好无脱边、凸环等问题；②纱线排列均匀，无重叠，有利于高速退绕在下一到工序；③卷绕在纱筒上纱线的张力和卷绕密度的大小符合工艺要求。

张力均匀一致，不损伤纱线的物理机械特性；卷绕密度在纱筒上的轴向和径向分布均匀，尤其染色用的筒子。

④纱线上的接头要小而牢，后道工序不出现脱结现象。

⑤纱线在纱筒上的长度要一致。

（2）纱线的卷绕原理纱线卷绕在纱筒上的路径是往复的螺旋线。

筒子卷绕由卷取运动和导纱运动两个基本运动叠加而成。

卷取运动指的是纱筒回转使纱线所产生的运动，导纱运动指的是使纱线沿纱筒母线方向所作的往复运动，卷取运动和导纱运动是相互垂直的。

倍捻机上这两种运动产生方式有两种形式：①纱筒的卷取和导纱运动都由一个部件完成传动：在这种倍捻机上，纱筒管插在可回转的锭杆上，筒管搁置在一主动回转的滚筒表面，接受滚筒表面的摩擦传动进行卷曲。

这种滚筒较为特殊，表面设有曲线沟槽，它能引导纱线沿纱筒轴向作往复运动。

这种特殊的滚筒被称为槽筒，槽筒表面的沟槽曲线决定了导纱的运动规律。

槽筒沟槽曲线导纱的规律在卷绕的过程中是一定的无法再改变。

② 筒子的卷曲运动和导纱运动由两个部件传动：靠无沟槽曲线的光滑滚筒传动筒子进行卷取，而设置专门的导纱器引导纱线沿筒子轴向作往复运动，导纱器运动规律可按照预定的程序控制，随着筒子直径增大而改变，能实现特定打的卷绕要求。

筒子卷绕成形是卷绕机构完成的，卷绕机构的传动方式主要有摩擦传动和锭轴传动两类。

纱线卷绕到纱筒表面某点时，纱线的切线方向与筒子表面该点圆周速度方向所夹的锐角为螺旋线升角α，通常称为卷绕角。

来回两根纱线之间的夹角称为交叉角，数值上等于来回两个卷绕角之和。

卷绕角是筒子卷绕的一个重要特征参数。

纱线卷绕到纱筒上表面某点时的纱筒速度V,可以看作这一瞬间筒子表面改点圆周速度V 1和纱线沿筒子母线方向移动速度即导纱速度V 2D 的矢量和，如图2-4所示，数值上V=2221V V （2-3） Tan=12V V （2-4）纱筒上没层纱线卷绕的圈数'm =mn k 式中：k n —纱筒卷绕速度（r/min ） m —导纱器单位时间内单向导纱次数(次、min)图2-3 纱筒矢量图根据上面倍捻机卷绕运动的分析，不难发现其中的卷取运动和导纱运动也内部联动，二者需要有机协调一致，才可以让纱线以指定的工艺要求，卷绕成形。

对于纱线的卷绕品质要求，主要是卷绕角、卷绕稳定性、纱圈的防叠。

这些要求我们可以通过改变卷取速度和导纱速度来达到。

对于卷绕角，当卷取速度越小，导纱速度越大，则卷绕角越大；反之则越小。

对于卷绕稳定性主要保证导纱轴向位移的稳定性可以实现。

对于纱圈的防叠，可以导纱速度周期性的波动，则可以满足。

2.3本章小结在这一章节里，主要是对倍捻机的三个运动加以分析，并在分析中介绍纱线一些工艺指标参数。

也分析了这三个运动对各个参数的影响作用。

了解倍捻机工艺原理，为下一章对倍捻机的控制系统设计打下基础。