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1、第七章 牵伸与并合,重点与难点：1.牵伸的实质，摩擦力界、控制力、引导力、牵伸力、握持力的概念；2.实施牵伸的条件；3.摩擦力界的形成、影响因素、布置的原则与要求；4.牵伸装置的类型、特点。,第一节 牵伸基本原理,须条变细方法：纤维层的横向分割和须条抽长拉细（牵伸）。牵伸方式有：气流牵伸和罗拉牵伸。牵伸主要发生在并条、粗纱、细纱等工序。,一、牵伸的实质实质：纤维在纱条轴向产生相对位移，使其分布在更长的片段上。表面现象：将须条抽长拉细。牵伸目的：（1）抽长拉细纱条（提高支数，减少定量）；（2）提高纤维平行伸直度。,二、实现罗拉牵伸的基本条件1、须条上必须有积极握持的两个钳口（加压）；2、两个钳口
2、之间应保持一定距离（隔距），此距离必须与须条内的纤维长度相适宜；3、两个钳口要有相对运动（速度差），且输出钳口的表面速度要大于喂入钳口的表面速度。,三、牵伸倍数,纤维集合体被抽长拉细的程度（被牵伸的程度）用牵伸倍数E表示。在实际罗拉牵伸过程中，又有实际牵伸倍数和机械牵伸倍数之分，其比值称为牵伸效率。,1、机械牵伸：根据机械传动计算的牵伸。E V2/V1V2前罗拉表面线速度，V1后罗拉表面线速度。2、实际牵伸：纱条喂入线密度与输出线密度的比值。D H1（喂入纱条号数）/H2（输出纱条号数）G1（喂入定量）/G2（输出定量）,四、牵伸效率理想状态：钳口与须条间无滑溜，牵伸过程纤维无损耗，D=E。牵
3、伸效率：实际牵伸值与机械牵值之比的百分率。在实际牵伸过程中，纤维散失，罗拉打滑，须条的回弹收缩及捻缩等 实际牵伸机械牵伸 通常，牵伸效率1，即E实E机。为了控制纺出须条的定量，降低须条的重量不匀率，必须根据实际情况调整机械牵伸倍数：,五、总牵伸和部分牵伸,总牵伸倍数E：最前与最后罗拉间的牵伸倍数。部分牵伸倍数e：相邻两对罗拉间的牵伸倍数。例：V3V2 V1 e1=V2/V1；e2=V3/V2；则,总牵伸倍数等于各部分牵伸倍数之积。,牵伸分配：根据工艺要求按总牵伸倍数来分配部分牵伸倍数的大小,一般前区牵伸大，后区牵伸小。,第二节 摩擦力界,一、摩擦力界的形成（一）摩擦力界概述简单的牵伸区是由二对
4、罗拉组成的。罗拉与皮辊形成积极的钳口。其间纤维受到垂直的压力，且有相对运动的趋势。便在纤维与机件，纤维与纤维间产生了摩擦力。纤维相对滑移时总阻力 T0=T+Cg式中：T纤维间摩擦力T=P，纤维间摩擦系数，P纤维间挤压力。Cg纤维间的抱合力(cohesion),与纤维的伸直度、表面性质等有关。,1概念：牵伸过程中纤维与纤维之间、纤维与牵伸部件之间摩擦力作用的空间称为摩擦力界。纤维间摩擦力所产生的摩擦力界称内摩擦力界。纤维与机件间摩擦力所产生的摩擦力界称外摩擦力界。摩擦力界是一个空间力场，可以用F=Q(X，Y，Z)表示。2摩擦力界强度：摩擦力界中在某点作用于纤维单位长度上的平均摩擦力叫做摩擦力界强
5、度。,摩擦力界,3.摩擦力界分布,由于各点强度不同，形成一个分布称为摩擦力界强度分布，简称摩擦力界分布。由前式可看出P(x)的分布为须条所受平均正压力的分布，一定程度上可近似代表摩擦力界的分布。一般将摩擦力界分布分界为两个平面分布：纵向摩擦力界分布：沿须条长度方向的分布横向摩擦力界分布：罗拉钳口下垂直于须条方向的分布对摩擦力界分布要求：纵向按一定形态分布横向分布均匀即可,摩擦力界,(二)罗拉钳口的摩擦力界1、纱条纵向摩擦力界的分布,摩擦力界,罗拉中心线O1O2处平均正压力 P(x)最大。摩擦力界外延：纤维是半弹性半塑性物体，产生力的传递P(x)，向罗拉加压点外扩展并控制纤维运动。,2横向摩擦力
6、界分布弹性胶辊中凹中间高、两边低分布较为均匀,二、影响摩擦力界分布的因素（一）影响纱条纵向摩擦力界分布的因素,m1-正常情况下，罗拉钳口下纵向摩擦力界分布曲线；m2-上罗拉压力增大时，罗拉钳口下纵向摩擦力界分布曲线；m3-罗拉直径增大时，罗拉钳口下纵向摩擦力界分布曲线。,罗拉钳口下纵向摩擦力界分布曲线,1、压力P：P，强度峰值，摩擦力界向外扩展。2、罗拉直径：皮辊直径，皮辊与纤维接触边缘外移，若P不变压力分布范围峰值，长度扩展3、纱条定量：定量须条宽度，厚度摩擦力界长度，峰值,（二）影响罗拉钳口下横向摩擦力界分布的因素（1）纱条截面形状：扁平，圆形。（2）罗拉表面性质（甲）金属上罗拉（乙）皮辊
7、硬度较大（丙）皮辊硬度小,甲 乙 丙,三、理想摩擦力界的分布要求纱条横向上分布尽量均匀，纵向要求一定的分布形态。应使其既能满足作用于个别纤维上力的要求，同时又能满足于整个牵伸须条上力的要求。,三、理想摩擦力界的分布要求,摩擦力界布置：既满足个别纤维的受力要求，又满足整个牵伸须条的受力要求。后钳口的摩擦力界向前扩展，逐渐减弱加强慢速纤维对浮游纤维的控制快速纤维顺利滑出前钳口的摩擦力界应高而狭稳定发挥快速纤维对浮游纤维的引导作用，保证纤维集中在前钳口附近变速,第三节 纤维在牵伸区中的运动分析,一、牵伸区内纤维分类1、被控制纤维-受前罗拉或后罗拉握持的纤维。2、浮游纤维-未被前罗拉或后罗拉握持的纤维
8、。3、前纤维-被前罗拉握持的纤维。4、后纤维-被后罗拉握持的纤维。5、快速纤维-以前罗拉速度运动的纤维。6、慢速纤维-以后罗拉速度运动的纤维。,二、控制力和引导力1、控制力以后罗拉速度运动的慢 速纤维对浮游纤维的作 用力。2、引导力以前罗拉速度运动的快速纤维作用于浮游纤维上的力。当引导力大于控制力时，就能使浮游纤维由慢速变为快速，故浮游纤维的运动主要取决于作用在该纤维上的引导力和控制力的大小。,三、纤维变速点分布与纱条不匀,变速点牵伸过程中纤维头端变速的位置,纤维在牵伸区中受力和运动状态的不同变速位置不同变速点距离前钳口形成一种分布（变速点分布）纤维变速点分布影响因素：摩擦力界分布纤维长度均匀
9、度,（一）理想情况下牵伸（纤维变速）及纱条不匀,1、假设条件（须条均匀）（1）纤维都是平行伸直的；（2）都是等长的；（3）每根纤维都是头端到达前钳口或某固定位置变速。经牵伸后两根纤维头端移距为a1=aE。,理想牵伸,设头端相距a0，随V2运动，当A纤维到达前罗拉钳口时，以V1运动，t时间后B纤维也以V1运动(t=a0/V2)。则两纤维头端距：a1=V1t=V1a0/V2=Ea0（正常移距）,纤维头端在前钳口变速时的移距,由上可看出：纱条内任两根纤维头距比原来增大E倍；纱条按E被均匀地抽长拉细了，但条干均匀度没有恶化。,纤维头端在前钳口变速时的移距,a1=V1t=V1a0/V2=Ea0,2、结论
10、（1）经理想牵伸后，须条中纤维之间的头端移距增大到原来的E倍，纱条截面内的纤维根数减少E倍。（2）纱条经过牵伸后，仍然能够保持牵伸前所具有的结构。（3）纱条的不匀率没有因牵伸而增加而是不匀率的波长增大了E倍。推广：若纤维同在牵伸区中的某一位置(不一定在钳口)变速不产生新的不匀。,当A在X2-X2变速，B在X1-X1时等式右边第二项取“”,（二）实际情况下牵伸（纤维变速）及纱条不匀（实际移距a1）A开始变速到B开始变速（B运动到X2-X2）的时间t t=(a0+X)/V2 t时间内B的位移S S=V1*t=V1(a0+X)/V2=(a0+X)E a1=S-X=(a0+X)E-X 即a1=a0E+
11、(E-1)X,牵伸后纤维头端距离a1为：a1=a0E x(E-1),式中：a0E为正常移距；X(E-1)即为移距偏差。移距偏差：在牵伸过程中，由于纤维不在同一位置变速，则牵伸后纤维的头端距离与正常移距产生的偏差称为移距偏差。“”形成细节；“”形成粗节。因此，实际牵伸过程中纱条的不匀是纤维在不同截面上变速产生移距偏差而引起的。,如何改善不匀：在牵伸过程中，x 趋于0，即要求变速点分布范围要窄，所以变速点的位置尽可能向前钳口集中。措施如下：工艺参数方面牵伸装置方面,a1=a0E x(E-1),影响某根浮游纤维变速的关键是作用在该根纤维上的力，即促进纤维加速的力和阻止纤维加速的力的综合效果.,实验结
12、果纤维长度越短，变速点越分散。罗拉隔距小，变速点分布靠近前钳口且集中。罗拉隔距大，变速点分散。理论：变速点分散使纤维头端移距偏差离散性增大，纱条不匀率增加。牵伸倍数增大，纤维头端移距偏差增大，纱条不匀率也增加。,变速点分布特点,四、牵伸区内纤维数量分布-变细曲线(一)变细曲线定义牵伸过程中，由后罗拉钳口到前罗拉钳口方向，须条截面中的纤维根数逐渐减少，须条逐渐变细的规律曲线。变细曲线反映了：（1）牵伸区中快速、慢速纤维的分布；（2）牵伸区中纤维运动情况；（3）牵伸区中纤维的变速点分布情况。,（二）变细曲线的求得1、变细曲线的实验分析方法：把正常运转的机器停下，取下牵伸装置的每个上罗拉，标记出相当
13、于两钳口轴线上的位置；把须条小心地置于方格纸上，将牵伸区中的须条按一定长度（一般为35mm）顺序分割成若干纤维段、称重；以后罗拉握持点处的纤维重量作为100%，将称得的各段纤维重量折合成相应的重量百分率；以牵伸区前后罗拉间的距离作为横坐标，以各段纤维重量百分率作为纵坐标，便可以画出实际牵伸的变细曲线。,2、实际变细曲线（1）当纤维都是前端到达前罗拉钳口才变速时，慢速纤维多，牵伸区纤维总根数多，变细曲线图甲。（2）当纤维后端离开后钳口即以前罗拉速度运动时，变细曲线图乙。（3）实际变细曲线图丙。,甲 乙 丙,(三)牵伸区内各类纤维的数量分布,简单罗拉牵伸区内的纤维数量分布F-F 前钳口B-B 后钳
14、口R 前后钳口间的距离（a）N(X)是须条在各截面内纤维数量的分布曲线 N1(X)是前钳口握持的纤维数量分布曲线 N2(X)是后钳口握持的纤维数量分布曲线 N2喂入须条截面内的平均纤维根数 N1输出须条截面内的平均纤维根数则：牵伸倍数E=N2/N1,（b）竖线部分为前钳口握持纤维的数量分布即将N1(X)以N(X)为底线而得 空白部分为浮游纤维的数量分布牵伸区中部浮游纤维数量最多，向两端逐渐减少（c）k(X)快速纤维曲线 K(X)慢速纤维曲线则：总的纤维数量为 N(X)=k(X)+K(X)交点M处，快速纤维数量=慢速纤维数量 M点距离前钳口的距离R与牵伸倍数E的大小有关（E越大，R越小）,第四节
15、 牵伸力与握持力,一、牵伸力（一）牵伸力概念指须条在牵伸过程中，以前罗拉表面速度运动的快速纤维从以后罗拉表面速度运动的慢速纤维中抽出时，全部快速纤维所受到的摩擦阻力总和。,(1)牵伸倍数（a）喂入须条定量不变 EEC，快、慢速纤维间产生相对位移，E，Fd，Fd E符合幂函数关系。,EC 临界牵伸倍数，大小与纤维种类、纤维长度和细度、须条特数、罗拉隔距和纤维平行伸直等因素有关。,（二）影响牵伸力的因素,(1)牵伸倍数（b）输出须条定量不变E，即喂入须条定量增加 慢速纤维数量，后钳口摩擦力界向前扩展 每根快速纤维受到的阻力 Fd,(2)摩擦力界 罗拉隔距R：R，则Fd；R，长纤受前后的控制，Fd；
16、R过小，会导致纤维被拉断或牵伸不开出“硬头”。附加摩擦力界：附加摩擦力界作用，则Fd。iii 喂入须条宽度、厚度变：厚度，摩擦力界分布长度，Fd。,(3)纤维性能纤维细而长，则因纤维间摩擦阻力大，Fd。纤维伸直平行度差，纤维处在卷曲和相互交叉纠缠的状态下，则因摩擦阻力较大，Fd。(4)温湿度车间温度，Fd。相对湿度在3476的范围内，相对湿度，Fd。,握持力指罗拉钳口对须条的摩擦力、控制力，其大小取决于钳口对须条的压力及上下罗拉与须条间的摩擦系数。对前罗拉而言，握持力太小，会使胶辊打滑，造成牵伸效率降低，须条产生不匀。对后罗拉来说，握持力太小，纤维有可能从后钳口抽出而提前变速，或者胶辊打滑，使
17、其表面速度快于后罗拉表面速度，影响须条不匀。一般应使握持力比最大牵伸力大2-3倍。,二、握持力的基本概念,(1)罗拉加压大小：加压，则握持力；(2)胶辊硬度：软，握持力大；(3)罗拉表面形态（沟槽形状、槽数）；(4)其它：胶辊磨损中凹，胶辊芯子缺油，罗拉沟槽棱角磨光等。,影响握持力的因素,(1)牵伸力Fd反映了快、慢速纤维间的联系。Fd应有一定大小并保持稳定，以使慢速纤维伸直，在稳定中变速。Fd过大，慢速纤维易提前变速，变速点分散，条干恶化。若握持力小于牵伸力，且纤维强力足够大，须条打滑，牵伸不开出硬头。Fd过小，不利于慢速纤维稳定而连续变速，对牵伸不利。(2)握持力与牵伸力要相适应。一般握持
18、力是最大牵伸力的2-3倍。(3)“紧隔距，重加压”牵伸工艺，条干均匀度较好。,对牵伸力和握持力的基本要求,三、牵伸过程中纤维的伸直作用（一）纤维伸直的概念须条中纤维的形态（运动方向）：,弯钩纤维的构成,无弯钩的卷曲纤维前弯钩纤维后弯钩纤维,弯钩的伸直是主体与弯钩产生相对运动的过程前弯钩纤维直：弯钩快速、主体慢速后弯钩纤维直：主体快速、弯钩慢速,纤维伸直必须具备的三个条件速度差（相对运动）延续时间（速度差维持一定时间）作用力（控制力和引导力相适应）,弯钩伸直的过程（后弯钩为例）：,（二）纤维的伸直分析（从延续时间方面）,变速点概率最大位置R：纤维变速的最大可能位置。主体（弯钩）的中点到达R时，主
19、体（弯钩）开始变速。,（1）理论开始伸直：主体的中点越过了R。（2）实际开始伸直：主体的中点还未到达R时，纤维的头端已进入前钳口，使主体提前变速，延长了伸直延续时间，提高了伸直效果。,1.后弯钩纤维的伸直,（1）理论伸直结束：主体的中点越过R点（2）实际伸直结束：伸直作用发生后，弯曲点很快进入前钳口，整根纤维以快速运动，伸直过程提前结束，即缩短了延续时间。,2.前弯钩纤维的伸直,3.总结前钳口的强制握持作用，对后弯钩纤维的伸直有利，对前弯钩纤维的伸直不利。,4.纤维伸直的直观分析 快速纤维从慢速纤维中抽出，后端受慢速纤维的摩擦而伸直；慢速纤维前端受快速纤维的摩擦也有伸直机会，但慢速纤维的数量比
20、快速纤维多，所以牵伸时后弯钩易于消除，且E越大，后弯钩的伸直越好，但前弯钩的伸直越差。,50,5.弯钩伸直作用分析对实际工作的指导意义 头道并条：前弯钩纤维较多，总牵伸倍数小于并合数（后区,1.062.0；前区,3.5）；二道并条：后弯钩纤维多，前区配置较大的牵伸，总牵伸倍数大于并合数(前区1.061.15，后区68)。,51,从梳棉到细纱工序弯钩方向的变化,梳棉,头并,二并,粗纱,细纱,中间有三道工序,52,奇数法则 在梳棉生条中纤维以后弯钩为主。条子从条筒中引出，每喂入一道工序，必然发生一次倒向。由于细纱机是伸直纤维的最后一道工序，而且牵伸倍数最高，有利于消除后弯钩。为了使喂入细纱机的粗纱
21、中以后弯钩纤维为主，在普梳工艺系统中，梳棉与细纱之间的工序道数按奇数配置。这样有利于弯钩纤维的伸直，这个工艺原则就是奇数法则。偶数法则：见精梳章节的内容,第五节 摩擦力界布置,一、摩擦力界布置（一）摩擦力界布置原则与要求(1)对个别纤维：适当加强控制力，减少引导力。使纤维变速点向前钳口靠近，变速点相对稳定。(2)对整个纱条：牵伸力应在两个极限条件间，并有适当的数值，且稳定。,(二)理想摩擦力界的要求1、理想摩擦力界纵向分布对浮游纤维加强控制力、减弱引导力，防止提前变速。距前钳口一定距离处，摩擦力界适当减弱，便于抽拔纤维，但应保持稳定，防止浮游纤维不规则运动。使变速点尽量向前钳口集中，缩小变速区
22、间。2、理想摩擦力界横向分布横向均匀稳定，加强对边缘纤维控制。,(三)附加摩擦力界的应用-中间控制机构中间机构的作用与形式：1、作用（1）产生附加摩擦力界使整个摩擦力界接近理论要求。（2）握持而稳定地向前输送须条进入前钳口。（3）保持纱条一定强力(张力)，适当密度，防止纤维扩散。,2、要求（1）产生的附加摩擦力界要形成“弹性”控制。（2）中间机构起着后罗拉摩擦力界向前扩展的作用。（3）中间机构的位置及其产生摩擦力界强度应是可调节的。3、中间机构的形式细纱：轻质辊、皮圈、针辊粗纱：空气(充气)罗拉、轻质辊、针板、针辊。,前纺、并条：针板、针辊、锯齿罗拉、压力棒、曲线牵伸。例：,三上四下曲线牵伸装
23、置,双皮圈牵伸装置,针板牵伸及其摩擦力界分布,第六节 牵伸装置作用分析,一、短纤维纺的牵伸形式(一)简单罗拉牵伸(直线牵伸)1、四上四下简单罗拉连续牵伸,特点：（1）机构简单。（2）牵伸分配是逐渐增大的，E1E2E3。（3）第二、第三皮辊的滑溜率大。2、双区牵伸特点：中区牵伸E=1，牵伸主要由第一和第三牵伸区承担E1E3，第二、第三罗拉分担了上述第二罗拉的作用，滑溜率减小。,(二)曲线牵伸（并条机）须条在牵伸区中的通道为曲线。1、牵伸罗拉钳口的基本组合形式(1)简单钳口（一上一下）(2)双钳口 倒品字钳口（二上一下）品字形钳口（一上二下）,2、分类(1)三上四下型,三上四下特点：采用双区牵伸工
24、艺，第二、三钳口打滑率小；主牵伸握持距较大：R前=弧AB+弧BC，R后=弧DE+弧EF不适合高速；小罗拉易绕棉；不适合轻定量；后区包围弧虽不利于纤维变速点的集中向前，但有利于前弯钩的伸直。,(2)五上三下型,五上三下特点：结构简单；适合高速；皮辊上的包围弧有利于加强摩擦力界；对纤维长度的适应性较强。,(3)三上三下（或四上四下）压力棒型,压力棒牵伸特点：产生附加摩擦力界，有利于控制纤维及伸直纤维。压力棒可调，对纤维长度的适应性好。压力棒对纱条的法向压力有自调作用。握持距较大，但附加摩擦力界弥补了其不足。反包围弧很小或没有。,（三）皮圈牵伸1、牵伸机构组成后区：后罗拉-中罗拉组成前区：下销、上销
25、(固定、摆动)、中罗拉、双皮圈、前罗拉。,2、特点：（1）摩擦力界布置合理，变速点分布向前集中，牵伸倍数较大(1530倍)。（2）后区纤维的运动控制可适当利用须条的捻度。（3）不适于加工很粗的须条。,二、长纤维牵伸型式（一）针板式牵伸,1、特点（1）控制区长度长，摩擦力界形态较好。（2）针板的速度一般略大于后罗拉转速，后钳口的摩擦力界能够逐渐向前扩展且均匀。（3）针面间有较大的容纤量，加工定量大。（4）横向摩擦力界也较均匀，防止纤维扩散。（5）对纤维有一定的梳理作用，有利于纤维的伸直。,2、缺点（1）针板运动在出控制区时上下运动，周期性变化影响不匀。（2）机构复杂。（3）针板下降时的相对停顿妨碍纤维的正常运动。（4）速度受限于针板，机件易损害。,
