管纱轴向退绕时纱线受力分析

络筒时纱线从管纱上抽出，自管纱顶部至底部逐层剥离。管纱通常固定地插在锭座上，因此退绕时纱线一方面沿纱管轴线上升，同时又绕轴线做回转运动。由于纱线的这种运动，形成一个旋转曲面（纱线运动的轨迹），称为气圈。气圈各部位名称如图所示。

1 ]8 }, R4 i( a

轴向退绕中的管纱及气圈
１、２、３—第１、２、３节气圈　４—气圈颈部   ５—气圈腹部　６—层级顶部　７—层级底部
" P$ `) o8 C1 x８—退绕点　９—分离点   ｄ—导纱距离　ｈ—气圈高度

' ~4 M. S" Q, `$ c. Q# e在络筒过程中，纱线从固定的管纱上做轴向退绕，构成络筒张力的因素有以下各项：纱线从附着于管纱表面过渡到离开管纱表面所需克服的摩擦力和粘附力；纱线从静态过渡到动态所需克服的惯性力；由于做气圈运动而引起的纱线张力；纱线通道中各种导纱部件和张力装置的作用所引起的纱线张力。当络筒速度达到很高（２０００ｍ／ｍｉｎ）时，纱线运动所受的空气阻力会上升为影响络筒张力的一个重要因素，这时张力装置产生的张力要做相应的减小。

　1.退绕点张力和分离点张力
) }) U: N8 p8 b; k: Z# K在管纱卷装表面上受到退绕过程影响的一段纱线的终点称为退绕点。在这点以后的纱线在管纱上处于静平衡状态，它的张力称为静平衡张力或退绕点张力。由于纱线的松弛作用，退绕点张力的绝对数值一般很小，在本节中以Ｔｔ表示。
纱线开始脱离卷装表面或纱管的裸露部分而进入气圈的过渡点称为分离点。分离点张力以Ｔ１表示，它由下列各因素决定：纱线的静平衡张力，即退绕点张力Ｔｔ；纱线对卷装表面的粘附力，它取决于纤维的性质和纱线的表面状态；纱线从静态过渡到动态所需克服的惯性力；从退绕点到分离点之间，在管纱表面滑动的摩擦纱段与管纱表面的摩擦力。
上述诸力中，粘附力和惯性力两项数值很小，它们对分离点张力Ｔ１的影响可以忽略不计。从退绕点到分离点之间，摩擦纱段与管纱表面摩擦，使分离点张力Ｔ１远远大于退绕点张力Ｔｔ。即：
Ｔ１＝Ｔｔ·ｅｋ（Ψ２－Ψ１）
% S1 k  j5 M7 @6 b" b式中：ｋ——— 一个小于摩擦因数ｆ并和摩擦因数以及纱线与管纱轴心线夹角有关的变量；
Ψ２－Ψ１———摩擦包围角。
) Y8 G9 v1 w0 Z: \  z上式说明了分离点纱线张力Ｔ１在很大程度上取决于纱线对管纱的摩擦包角的数值。
1 a, Y, f" w% p) ?. ~摩擦纱段长度增加，摩擦包角相应增大，分离点张力Ｔ１也近似地（因ｋ值亦做变化）以指数函数规律急剧增加。所以，在Ｔｔ基本不变的条件下控制摩擦纱段长度，减少摩擦包围角的变化，是均匀分离点张力Ｔ１的关键。

9 i$ v6 R2 ~7 i2.做气圈运动的纱线张力
把气圈上任意微元纱段看做处于动态平衡状态，作用于该微元纱段上的力有：微元纱段上的重力；空气阻力，它与纱线运动速度的平方成正比，微元纱段的运动可以分解为前进（纵向）运动和回转（切向）运动两部分，在正常络纱速度下空气阻力极小，可以忽略不计；回转运动的法向惯性力（因为在等速络筒过程中大致可以认为气圈做匀速回转运动，所以回转运动的切向惯性力等于零）；前进运动的法向惯性力（因为前进运动的速度值几乎不变，所以纱线前进运动的切向惯性力等于零）；哥氏惯性力；纱段两端张力。上述诸力构成了一个动态平衡力系，由分析可知，其中回转运动的法向惯性力和哥氏惯性力是构成气圈运动纱线动态张力的主要因素。
4 O: ^2 o. `% j管纱退绕速度增加时，这两项惯性力随之增加，使气圈运动的纱线动态张力增大。作用于气圈上端（导纱部件）处的纱线张力Ｔ２称为管纱轴向退绕的纱线张力。它取决于作用在气圈下端的纱线张力（即分离点张力Ｔ１）和气圈运动所引起的纱线动态张力。由于纱段
# e5 \0 s' m) I$ F  U2 H: T3 p质量很小，气圈运动所引起的纱线动态张力不可能对管纱轴向退绕张力Ｔ２起重要影响。在络筒过程中，对管纱轴向退绕张力Ｔ２起决定作用的应当是分离点张力Ｔ１。因此，如何均匀分离点张力Ｔ１，成为均匀管纱轴向退绕张力Ｔ２的研究重点。
/ U  J) O3 S  k% l