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一、細(xì)紗的加捻卷繞過程
(一)細(xì)紗的加捻過程與成紗結(jié)構(gòu)
要獲得具有一定強(qiáng)力、彈性、伸長、光澤、手感等物理機(jī)械性能的細(xì)紗，必須通過加捻，改變須條內(nèi)纖維結(jié)構(gòu)來實(shí)現(xiàn)。
細(xì)紗加捻過程如圖7—3—1所示。前羅拉1輸出的紗條2經(jīng)導(dǎo)紗鉤3，穿過鋼領(lǐng)6上的鋼絲圈4，繞到緊套于錠子的筒管5上。錠子回轉(zhuǎn)時，借助紗線張力的牽動，使鋼絲圈沿鋼領(lǐng)回轉(zhuǎn)，鋼絲圈帶動紗條沿鋼領(lǐng)回轉(zhuǎn)一轉(zhuǎn)紗條就獲得一個捻回。

紗條的加捻，其實(shí)質(zhì)就是利用須條橫截面間產(chǎn)生相對角位移，使原來伸直平行的纖維與紗軸發(fā)生傾斜來改變須條結(jié)構(gòu)。紗條由扁平狀形成近似的圓柱形。如圖7—3—2所示，前羅拉輸出的須條呈扁平的狀態(tài)，纖維與紗軸平行排列。鋼絲圈回轉(zhuǎn)產(chǎn)生的捻回向前羅拉鉗口傳遞，使鉗口處的須條圍繞軸線回轉(zhuǎn)，須條寬度逐漸收縮，兩側(cè)也逐漸折疊而卷入紗條中心，形成加捻三角區(qū)。在加捻三角區(qū)中，須條的寬度和截面發(fā)生變化，從扁平狀逐漸形成近似圓柱形的細(xì)紗。

須條加捻時，產(chǎn)生了纖維的內(nèi)外層轉(zhuǎn)移。如圖7—3—2所示，設(shè)紗條截面上纖維根數(shù)為n，各根纖維與紗條輸出軸向的夾角為θi，在紡紗張力TS作用下，每根纖維受到張力Tisinθi，其軸向按平衡條件有  ∑Ticosθi=TS，其徑向產(chǎn)生向心壓力為Tisinθi，邊纖維θi大，Tisinθi大，中心纖維θi接近于0，Tisinθi接近于0。因此，從加捻三角區(qū)中纖維的幾何位置和紡紗張力所產(chǎn)生的力學(xué)條件迫使邊纖維擠向中心，把中心纖維擠向外緣。當(dāng)邊緣纖維擠入中心后，其向心壓力趨于零，又被另一些外緣纖維擠出來，一根纖維往往從外向內(nèi)，又從內(nèi)到外，發(fā)生內(nèi)外層纖維反復(fù)轉(zhuǎn)移，因此，紗條中纖維的實(shí)際幾何形狀如圖7—3—3所示。圖(1)是紗條中一根纖維相隔0.2mm切片上各點(diǎn)橫截面投影。

圖(2)是一根纖維在紗條中側(cè)面投影，纖維頭端被擠出后，由于沒有張力及向心壓力作用，所以不能再壓向內(nèi)部，而留在紗的表面形成了毛羽。紗條在承受拉伸負(fù)荷時，纖維承受張力的同時，對紗條產(chǎn)生向心壓力，促使纖維互相抱緊擠壓，增加了纖維間的滑動阻力和紗條緊密度，使紗條獲得一定強(qiáng)力及其他物理機(jī)械性能。
(二)細(xì)紗捻系數(shù)和捻向的選擇
1.細(xì)紗捻系數(shù)的選擇
細(xì)紗捻系數(shù)的選擇主要取決于細(xì)紗品質(zhì)的要求。一般要求經(jīng)紗有較高的強(qiáng)力，彈性要好，因此捻系數(shù)要大些。由于經(jīng)紗要經(jīng)過絡(luò)紗、整經(jīng)、漿紗等工序，在織造過程中要承受較大的摩擦力及反復(fù)的拉伸變形，故對強(qiáng)力和彈性的要求較高。而緯紗經(jīng)過的工序少且引緯張力小，為避免引緯扭結(jié)，因此捻系數(shù)可小些。紡相同線密度細(xì)紗時，經(jīng)紗捻系數(shù)比緯紗高10％~15％；針織用紗的捻系數(shù)接近于緯紗的捻系數(shù)，其值因紗線品種不同而異；棉毛衫用紗的捻系數(shù)較低，而汗衫要求有涼爽感，捻系數(shù)略大些。起絨織物與捻線用紗的捻系數(shù)較小。在保證成紗品質(zhì)的前提下，生產(chǎn)中細(xì)紗捻系數(shù)應(yīng)偏小選擇，以提高細(xì)紗機(jī)的產(chǎn)量。
2.細(xì)紗捻向的選擇
為了生產(chǎn)操作方便一般采用Z捻。在化纖混紡織物中，為了使織物獲得隱條等特殊風(fēng)格，經(jīng)、緯紗常用不同的捻向。
二、加捻卷繞的高速元件
目前細(xì)紗機(jī)的錠速已達(dá)14000～25000r/min左右，在細(xì)紗機(jī)高速生產(chǎn)過程中，加捻卷繞元件(錠子、筒管、鋼領(lǐng)、鋼絲圈)的高速化是非常關(guān)鍵。
錠子
錠子由錠桿、錠盤、錠膽、錠腳、錠鉤組成；由于錠速很高且與產(chǎn)質(zhì)量密切相關(guān)，因此生產(chǎn)上對錠子有著較高的要求。
1.錠桿
作為高速回轉(zhuǎn)軸，必須十分平直、堅(jiān)韌且有彈性，其彎曲偏心必須控制在允許的范圍內(nèi)。錠桿用軸承鋼制造，在全長上共有四個錐度，上錐度用來與筒管的天眼相匹配；次上錐度用來壓配錠盤，錠桿與滾珠軸承配合處為圓柱體；次下錐度與下錐度用以保證在錠子轉(zhuǎn)動時潤滑油能適量上升而潤滑軸承。錠桿底部做成60º的錐形，錠尖有一很小的圓球面，可在承受軸向負(fù)荷時減少磨損。上、下兩軸承處要求有較高的硬度(HRC62以上)。
2.錠盤
它緊套于錠桿的中部，呈鐘鼓形，由鑄鐵制成，是錠子的傳動件。錠子的上軸承置于其中，能防止飛花、塵雜進(jìn)入，錠帶張力作用部位與上軸承相接近，可減少上軸承的力矩。錠盤直徑小時，可減少錠盤偏心對錠子振動的影響，也可降低錠帶的速度以減少功率消耗。錠盤鐘鼓形部分的錐度小時，可減少跳筒管現(xiàn)象，但過小回絲不易剝?nèi)　?BR>3.錠膽
是錠桿的支撐。紡紗廠目前廣泛采用的錠子，有上支撐是固定支撐，下支撐是彈性支撐兩種。根據(jù)上、下支撐的結(jié)構(gòu)，錠膽又有分離式錠膽和聯(lián)接式錠膽兩種。
(1)分離式錠膽：如圖7—3—4(1)所示，上支承2由上軸承連同軸承座壓配在錠腳3中，錠底7裝配在中心套管5中，借彈性元件組合裝配在錠腳3內(nèi)。下支撐由中心套管5、彈性圈4、隔離圈8、圈簧6組成，安裝在錠腳3中。彈性圈的內(nèi)圈與中心套管緊密配合，外圈與錠腳保持較小間隙，起確定錠子中心和下支撐的橫向、縱向支撐作用。圈簧由彈簧鋼皮卷成，當(dāng)錠桿振動使下支撐偏離時能自調(diào)中心，同時利用各圈簧之間形成的多層油膜的粘性阻尼起到吸振作用。目前廣泛使用的這類錠子是D1200系列高速錠子，F(xiàn)A506型細(xì)紗機(jī)可配用該系列錠子。

圖7—3—4 錠子
 (2)聯(lián)接式錠膽：如圖7—3—4(2)所示，為克服分離式錠膽上支撐較軟及潤滑條件較差的缺陷，采用銑有螺旋槽的鋼質(zhì)彈性管將上、下支撐聯(lián)接成整體，組裝在錠腳內(nèi)，便于使?jié)櫥�油上升至上軸承，同時增加了下支撐的剛性，彈性管下部的有特長形吸振圈簧起自調(diào)中心作用，并利用多層油膜的粘性阻尼來吸收錠子的振動能量，保證錠子運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)。FA506型細(xì)紗機(jī)采用180～230mm升降全程時配用的是D3203錠子。
4.錠腳
錠腳是整個錠子的支撐，兼作貯油裝置。
5.錠鉤
錠鉤的作用是防止在高速運(yùn)轉(zhuǎn)時錠子上跳，防止拔管時將錠桿拔出錠腳。
錠子高速時的振動問題，它和細(xì)紗斷頭率高低、錠子使用壽命、功率消耗以及噪音等密切相關(guān)。為減少錠子的振動，既要考慮錠子的制造材質(zhì)、熱處理方法、制造精度等方面的問題，還要著重研究錠子的結(jié)構(gòu)型式，并對支撐、彈性、阻尼等進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)。目前錠子向高速、小卷裝、節(jié)能型方向發(fā)展。
（二）筒管
筒管有經(jīng)紗管和直接緯紗管兩種，圖7—3—5為經(jīng)紗管。筒管的材料有塑料和木質(zhì)兩種。
經(jīng)紗管的長度根據(jù)鋼領(lǐng)板升降全程與紡紗線密度決定，直徑一般為鋼領(lǐng)直徑的40％～45％，而緯紗管長度和直徑?jīng)Q定于梭子內(nèi)腔的長度和寬度。無論經(jīng)紗管或緯紗管，其內(nèi)部尺寸都必須與錠子相適應(yīng)。

筒管上部天眼與錠桿上錐度接觸配合；底部與錠盤鐘形部分間隙配合(0.05～0.25mm)。目前廣泛采用的塑料管的優(yōu)點(diǎn)為結(jié)構(gòu)均勻、重心穩(wěn)定、耐磨性好、制造方便，且可節(jié)約木材。但在高速回轉(zhuǎn)中彎曲剛度不夠，中部彎曲后筒管內(nèi)腔撞擊錠桿，使錠子振幅增大，增加跳筒管現(xiàn)象。為增加塑料筒管的剛度，可在筒管內(nèi)壁襯入鋁套。隨著細(xì)紗機(jī)速度的提高，對筒管質(zhì)量的要求也日益嚴(yán)格，如筒管質(zhì)量太差，不僅會使錠子振動增大，且會增多跳筒管斷頭。
（三）鋼領(lǐng)與鋼絲圈
環(huán)錠細(xì)紗機(jī)的“環(huán)”指的就是鋼領(lǐng)，它是鋼絲圈回轉(zhuǎn)的軌道，在加捻過程中，紗線拖著鋼絲圈在鋼領(lǐng)上高速回轉(zhuǎn)時，由于離心力的作用，使鋼絲圈的內(nèi)腳緊貼在鋼領(lǐng)的內(nèi)側(cè)圓弧(又稱內(nèi)跑道)上滑行。兩者的配合是否良好是關(guān)系細(xì)紗機(jī)能否高速和大卷裝的問題。因此，生產(chǎn)上對鋼領(lǐng)有著較高的要求：
(1)鋼領(lǐng)截面(尤其是內(nèi)跑道)的幾何形狀要適合鋼絲圈的高速回轉(zhuǎn)；
(2)鋼領(lǐng)跑道表面要有較高的硬度和耐磨性能，以延長使用壽命；
(3)鋼領(lǐng)跑道表面要進(jìn)行適當(dāng)處理，使鋼領(lǐng)與鋼絲圈間具有均勻而穩(wěn)定的摩擦系數(shù)，以利于控制紗線張力和穩(wěn)定氣圈形態(tài)。
細(xì)紗機(jī)的鋼領(lǐng)分平面鋼領(lǐng)和錐面鋼領(lǐng)兩種。
1.平面鋼領(lǐng)與鋼絲圈 
根據(jù)不同的紡紗要求，平面鋼領(lǐng)主要有三種，紡超細(xì)特紗和細(xì)特紗常用高速平面鋼領(lǐng)PGl／2型(邊寬2.6mm)，其跑道由雙曲率半徑構(gòu)成，抗楔性能好，適應(yīng)高速；紡細(xì)特、中特紗常用高速平面鋼領(lǐng)PGl型(邊寬3.2mm)，其跑道由多曲率半徑構(gòu)成，抗楔性能好；紡粗特紗用普通平面鋼領(lǐng)PG2型(邊寬4mm)，其邊寬較寬，使用壽命較長。圖7—3—6為這三種平面鋼領(lǐng)的截面幾何形狀，圖(1)為PG2型鋼領(lǐng)，圖(2)為PGl型鋼領(lǐng)，圖(3)為PGl／2型鋼領(lǐng)。

高速鋼領(lǐng)的主要特點(diǎn)如下：
(1)高速鋼領(lǐng)的內(nèi)跑道是由多段圓弧相接而成，與鋼絲圈的觸點(diǎn)位置高，接觸弧較長，有利于鋼絲圈的散熱和耐磨，鋼絲圈紗線張力較穩(wěn)定。
(2)高速鋼領(lǐng)的邊寬較窄，可使鋼絲圈圈形小、截面大、重心低，鋼絲圈的運(yùn)行靈活，散熱快。
(3)高速鋼領(lǐng)頸壁薄，內(nèi)跑道深，可減少鋼絲圈兩腳碰內(nèi)外壁而楔住的可能。
鋼絲圈是加捻卷繞的重要元件之一，生產(chǎn)上還可利用鋼絲圈的型號和號數(shù)來控制和穩(wěn)定紡紗張力、達(dá)到降低斷頭的目的。平面鋼領(lǐng)選配平面鋼絲圈，現(xiàn)在細(xì)紗機(jī)上鋼絲圈的速度已達(dá)35～45m／s，國外有的高達(dá)60m／s左右。要求高速下的鋼絲圈能減少磨損和燒毀，并保持平穩(wěn)運(yùn)行，為此對鋼絲圈提出了很高的要求：
(1)鋼絲圈幾何形狀與鋼領(lǐng)跑道截面幾何形狀應(yīng)正確配合；與鋼領(lǐng)的接觸面積要大，以利于鋼絲圈的散熱和穩(wěn)定運(yùn)行；鋼絲圈的尺寸和開口應(yīng)與鋼領(lǐng)邊寬相配合，避免兩腳碰鋼領(lǐng)的頸壁，保證有寬敞的紗線通道。
(2)材料硬度要適中(