【细纱机前区压力棒牵伸的效果及工艺优化】压力棒式牵伸示意图

　　为提高成纱质量，在细纱机的前牵伸区加装压力棒即使用压力棒隔距块。首先介绍了压力棒的牵伸机制，并对纺纱过程中易出“硬头”问题原因进行分析。通过从粗纱捻系数、后区牵伸倍数、罗拉隔距、钳口隔距和摇架压力五个方面进行工艺优化调整，解决出“硬头”问题，提高了成纱质量。
　　For improving the quality of spun yarn, applying spinning press bar spacer in the front drafting zone of spinning frame. Firstly, the mechanism of pressure bar was introduced， and the reasons of hard end was analyzed. Though adopting technology by roving twist factor, draft multiple in back zone, roller gauge, nip gauge and press of top arm, the problem of hard end was solved, the quality of spun yarn was improved.
　　
　　近年来，纺织市场竞争日益激烈，对纺织品质量的要求越来越高，设备更新以及新型纺纱器材的应用是提高成纱质量的重要途径之一。文献研究结果表明，在常见的三罗拉长短胶圈牵伸装置的前区加装压力棒即使用压力棒隔距块，有利于改善成纱质量。但应用压力棒后，改变了前区摩擦力界分布及牵伸力大小等基本牵伸条件，纺纱过程中易出“硬头”，因此细纱的牵伸工艺参数必须随之进行调整。本文在分析细纱机前牵伸区压力棒牵伸机制的基础上，分析了出“硬头”的形成机理及控制措施，研究了成纱质量与牵伸工艺参数的关系，并据此确定了合理的细纱机牵伸工艺，以获得较好成纱质量。
　　
　　1细纱机前区压力棒的牵伸机制
　　
　　在环锭纺细纱机台上将普通牵伸前区上销隔距块换成带压力棒的隔距块后，前牵伸区摩擦力界分布、牵伸力的大小及稳定性、浮游区长度等参数将发生相应的变化。
　　1.1前牵伸区摩擦力界的变化
　　将普通牵伸前区上销隔距块换成带压力棒的隔距块后，胶圈钳口与前罗拉钳口之间的直线通道由于压力棒作用变成了曲线通道。由于压力棒与被牵伸的纤维束接触，因而迫使纤维束呈曲线运行。同时，由于压力棒的下压作用，压力棒的弧形边缘对须条有一定的压力，须条在压力棒表面形成包围弧。压力棒的存在增强了主牵伸区后部的摩擦力界分布。图 1 为下压式的牵伸区摩擦力界的分布。
　　
　　
　　
　　
　　
　　在牵伸过程中压力棒及后胶辊对须条中的纤维产生较大的压力及较大的附加摩擦力界，实现了使前牵伸区中纤维慢速运行，从而保证了对浮游纤维的有效控制，使其不提早变速，并且变速点集中而稳定地靠近前钳口，最终达到改善条干均匀度、减少成纱细节、粗节和棉结的目的。
　　1.2牵伸力的变化
　　牵伸过程中，把按前罗拉速度运动的全部快速纤维从按后罗拉速度运动的慢速纤维中抽引出来时，克服摩擦阻力总和所用的力成为牵伸力。其计算公式如下：
　　式中μ为摩擦系数；P（x）为单位长度上所加的正压力，M（x）为须条的纤维根数；k（x）为快速纤维根数；K（x）为慢速纤维根数；lmax为最长纤维长度。由图 1 可知，压力棒的下压作用，增加了正压力P（x），从而增强了纤维束的牵伸 力Fd。
　　细纱机前区加装压力棒后，产生较强的附加摩擦力界，使牵伸力增加，牵伸力的峰值增高，同时主牵伸区内的牵伸力波动减小，从而有利于成纱质量的改善与稳定。
　　1.3浮游区长度的变化
　　浮游区长度指的是胶圈钳口至前罗拉钳口间的距离，在细纱机前牵伸区加装压力棒后，压力棒包围弧对须条具有强有力的控制作用，从而使后牵伸区浮游区长度缩短。缩短浮游区长度意味着一方面减少浮游区中未被控制的短纤维数量，另一方面使摩擦力界向前扩展，从而加强了对浮游纤维的控制力。缩短浮游区长度必然会使牵伸区内的纤维变速点向前钳口靠近并集中，处于滑动状态纤维的浮游动程缩短，有利于减小移距偏差，使纤维变速稳定，提高前区的牵伸质量。
　　
　　2纺纱试验
　　
　　以CM 7.3 tex 纱为例来测试纺纱效果，其纺纱工艺流程为：郑纺机清梳联（配FA221A型梳棉机）→ E62精梳机 → FA306型并条机（头道）→ FA326A并条机（二道）→ JWF1415型粗纱机 → JWF1516型细纱机。
　　在细纱工序，首先对细纱工艺不做任何调整，仅将原普通隔距块换成压力棒隔距块，在同一台细纱机上选择 10 锭，在同锭、同粗纱条件下进行纺纱对比试验。细纱主要工艺参数为：罗拉隔距 18 mm × 35 mm，后区牵伸倍数1.15，粗纱捻系数 115，前胶辊前冲量 3 mm，压力棒隔距块与普通隔距块纺纱质量对比见表 1。
　　通过试验对比可以看出，纱线的粗节、细节、棉结及条干CV值明显下降。细纱前区加装压力棒加强了对纤维运动的控制，使纤维的变速点集中向前钳口靠近，使用压力棒隔距块有利于成纱质量的改善。但是，当整台车进行小面积推广时，却出现了大面积须条牵伸不开的问题，即出“硬头”，严重影响正常生产，挡车工反映强烈。
　　
　　3出“硬头”的控制措施及工艺优化
　　
　　细纱前区加装了压力棒后，虽然加强了对纤维的控制能力，但是牵伸力的增加打破了原有牵伸区前钳口握持力与牵伸力的平衡，由此产生牵伸不开出“硬头”的现象。为解决这一问题，应创造必要的条件，实现新的条件下握持力与牵伸力的平衡，确保钳口最小握持力大于最大牵伸力，以消除出“硬头”的现象。
　　3.1罗拉隔距的调整
　　相关的研究表明，牵伸力与隔距的关系如图 2 所示，随着隔距的增大，牵伸力逐渐减小。但当罗拉隔距增加到一定程度后，牵伸力几乎不受影响，因为此时的快速纤维的后端受摩擦力界的影响很小。因此将罗拉隔距由原来的 18 × 35 cm调整为 18.5 × 38 cm，通过放大罗拉隔距来降低牵 伸力。
　　3.2后区牵伸倍数的调整
　　当须条输出定量不变时，牵伸力随着牵伸倍数增大而增大（图 3）。随着牵伸倍数的增大，喂入须条的定量也增加，此时因慢速纤维的数量增加以及后钳口摩擦力界的向前扩展，每根快速纤维受到的阻力增加，牵伸力亦增加。因此，适当降低前区的牵伸倍数可以降低牵伸力。在传统的细纱牵伸工艺中后区的牵伸倍数配置较小，在总牵伸倍数不变情况下，增加后区牵伸倍数，将后区牵伸倍数由 1.15 调整为 1.20，通过加大后区的牵伸倍数来降低前区的牵伸倍数，达到降低牵伸力的目的。
　　3.3调节粗纱捻系数
　　在细纱罗拉牵伸区中，利用粗纱的捻回可以增加纤维之间的抱合力，从而产生附加摩擦力界，以此有效控制纤维运动。为有效解决出“硬头”问题，粗纱捻度适当降低，将粗纱捻系数由原来的 115 调整为 95。在细纱机牵伸过程中因纤维之间抱合力减小，从而减少了因牵伸力大而握持力不足所形成的出“硬头”问题。
　　3.4胶圈钳口隔距放大
　　当胶圈钳口隔距较大时，由于胶圈钳口对须条中纤维的控制力较小，在前钳口握持力不变的情况下，纤维易从胶圈钳口中抽出；同时胶圈钳口隔距大，则压力棒高度较高，须条曲线趋于平直，须条在压力棒上的包围角减小，压力棒对须条的压力也降低，摩擦力界峰值相应减小。因此将隔距块放大 1 格。
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　　罗拉握持力的大小与钳口对须条的压力正相关。将前胶辊压力由 140 N/双锭调整为 150 N/双锭，加大前胶辊压力后，使作用于浮游纤维上的引导力增大，即在牵伸过程中作用于整个须条上用于克服摩擦阻力（牵伸力）的握持力增大，克服了因使用带压力棒隔距块增大摩擦力界而带来的握持力不足问题，从而使浮游纤维能够稳定变速，以减少出“硬头”问题。
　　为了验证工艺调整后的效果，固定 1 台车分别进行罗拉隔距、后区牵伸倍数、粗纱捻系数、钳口隔距和摇架压力调整的对比试验（表 2），目的是观察细纱出“硬头”的现象，连续观察一个班，按连续出、断续出、偶尔出等 3 种情况统计各自出现的锭数。
　　以上纺纱试验表明，通过对各项工艺依次调整后，减小了前牵伸区须条的牵伸力，从而使须条得到了有效的控制和牵伸，彻底解决了出“硬头”问题，使纺纱生产正常。成纱质量数据对比见表 3。
　　由表 3 的试验数据表明，在通过调整罗拉隔距、后区牵伸倍数、粗纱捻系数和放大钳口隔距后，可以减小牵伸力，减少出“硬头”现象。但同时由于对纤维控制力的减小，纱线条干均匀度略有降低，且常发性纱疵有所增加。通过增大前胶辊压力，并将前胶辊前冲量由 3 mm增大到 4 mm，中铁辊位置后移 2 mm，细纱车间相对湿度严格控制为 52% ～ 60%，通过以上工艺优化，彻底解决了细纱出“硬头”的同时，纺纱生产正常，成纱质量得到了进一步的改善。
　　
　　4结语
　　
　　（1）在细纱工序使用带压力棒隔距块，大大加强了前区内的摩擦力界且向前钳口靠近，牵伸力增大，缩短了浮游区长度，使纤维变速点前移且集中，从而有效地改善了纱线条干均匀度。另一方面，浮游区长度缩小，牵伸力相应增大，当遇到粗细不均匀的须条时，容易引起牵伸力的剧烈波动，从而影响纤维稳定变速，易造成出“硬头”。
　　（2）通过放大罗拉隔距、加大后区牵伸倍数、降低粗纱捻系数、放大胶圈钳口隔距、增加摇架压力可以有效地解决牵伸力大而握持力不足的矛盾，很好地解决出“硬头”的问题。同时使成纱质量得到进一步的提升。
　　
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