细纱工艺参数设计和选择

细纱的作用是将喂入的粗纱拉细到所需要的规格，并加上一定的捻度，以赋予纱条一定的物理性能。企业生产的细纱不论用作售纱还是自用纱，都应达到一定质量标准，这取决于很多因素，如工艺设计、设备状况及半制品质量等。细纱工艺设计的重点在于牵伸和加捻，并且还要使纺纱过程顺利。
1 [, Z% C) d( ?" S一、牵伸工艺
1.总牵伸倍数

在保证和提高产品质量的前提下，提高细纱机的牵伸倍数，在经济上可获得较大的效果。目前，大牵伸细纱机的牵伸倍数一般在30～50倍。总牵伸倍数的能力首先取决于细纱机的机械工艺性能，但总牵伸倍数也因其他因素而变化。当所纺棉纱线密度较粗时，总牵伸能力较低；当所纺棉纱线密度较细时，总牵伸能力较高；在纺精梳棉纱时，由于粗纱均匀、结构较好、纤维伸直度好以及所含短绒率较低，牵伸倍数一般可高于同线密度非精梳棉纱；纱织物和线织物用纱的牵伸倍数也可有所不同，这是因为单纱经并线加捻后，可弥补若干条干和单强方面的缺陷，但也必须根据产品质量要求而定。

细纱机总牵伸倍数参考范围

纺纱线密度（tex）	9以下	9～19	20～30	32以上
摇架加压牵伸倍数	40～50	25～50	20～35	12～25

注纺精梳纱与化纤时，牵伸倍数可偏上限选用，而固定钳口式牵伸的牵伸倍数偏下限选用。

纺纱条件对总牵伸倍数的影响

7 M/ ?% ?+ O4 f# N; _总牵伸倍数过高，产品质量将恶化，突出地反映在棉纱上是条干不匀率和单强不匀率高，其细纱机的断头率也增高。但是，总牵伸倍数过小，对产品质量未必有利，反而增加前纺的负担，造成经济上的损失。

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5 s, O9 |7 Z9 U/ b2.后牵伸区工艺
细纱机的后区牵伸与前区牵伸有着密切的关系。大牵伸细纱机提高前区牵伸倍数的主要目的是合理布置胶圈工作区的摩擦力界，使其有效地控制纤维运动，提高条干均匀度。但是，只有前区的摩擦力界布置，而没有喂入纱条的结构均匀、纤维间没有足够的紧密程度，也难以发挥前区胶圈牵伸的作用。因为喂入纱条结构不匀、纤维松散，在通过前区时，纱条可能发生局部分裂，纤维运动不规则，难以纺成均匀的细纱。因此，后区牵伸的主要作用是为前区作准备，以充分发挥胶圈控制纤维运动的作用，达到既能提高前区牵伸，又能保证成纱质量的目的。
提高细纱机的牵伸倍数，有两类工艺路线可选择。一是保持后区较小的牵伸倍数，主要提高前区牵伸倍数；二是增大后区牵伸倍数。目前生产上普遍采用第一类牵伸工艺路线，后区牵伸在纺机织用纱时为1.25～1.5倍牵伸，常在1.36倍左右；纺针织用纱时为1.02～1.15倍牵伸。
理论与实践都证明，在牵伸区中利用粗纱捻回产生附加摩擦力界控制纤维运动是有效的，对提高成纱均匀度是有利的。实践经验得出，在后罗拉加压足够的条件下，为了充分利用粗纱捻回控制纤维运动，宜适当增加粗纱捻系数（αt）。如果后区牵伸倍数较大（1.36~1.5倍），粗纱捻系数宜较大，一般为100~110；如果后区牵伸倍数较小（1.25~1.36倍），粗纱捻系数可略小，一般为95～105。由于针织用纱对成纱条干均匀度要求较高，虽后区牵伸比机织用纱小，但粗纱捻系数要求较大，一般为105~115，以保持有较多捻回进入前牵伸区，使在罗拉加压足够的条件下，充分利用捻回控制纤维运动。总之，适当利用粗纱捻回对牵伸工艺是有利的。后牵伸区工艺参数见下表。

后牵伸区工艺参数

3.前牵伸区工艺
前牵伸区是细纱机的主要牵伸区，在此区内，为适应高倍牵伸的需要，应尽量改善对各类纤维运动的控制，并使牵伸过程中的牵引力和纤维运动摩擦阻力配置得当。前牵伸区工艺的选择应根据所用原棉的长度、线密度、均匀度以及喂入半制品的质量情况、后牵伸倍数、纺纱线密度、产品质量要求、前牵伸区对纤维的控制能力等来决定。但其中对牵伸能力起决定性作用的是细纱机前区的机械工艺性能。
/ q" H, F, {+ A. }$ X0 }" z- _) R在前区牵伸装置中，上、下胶圈间形成曲线牵伸通道，收小该钳口隔距，并采用重加压和缩短胶圈钳口至前罗拉钳口之间的距离，可大大改善在牵伸过程中对各类纤维运动的控制，从而具有较高的牵伸能力。
（1）前区罗拉隔距
在一般情况下，双胶圈牵伸装置细纱机的前区罗拉隔距不必随纤维长度、纺纱线密度等的变化而调节。因此，在不少型号的细纱机上，前区罗拉隔距是固定的，即不可调节的，但这并不是说所有固定的前区罗拉隔距都是合理的。前区罗拉隔距应根据胶圈架长度(包括销子最前端在内)和胶圈钳口至前罗拉钳口之间的距离来决定，由于罗拉隔距与罗拉中心距是正相关的，因此通常用前罗拉中心距来表示前罗拉隔距的大小，即前区罗拉中心距为胶圈架长度(包括销子最前端在内)与胶圈钳口至前罗拉钳口之间的距离之和。
6 x* }( D* k4 R# p7 N6 `胶圈架长度通常根据原棉长度来选择，以不小于纤维长度为适合。胶圈钳口至前罗拉钳口之间的距离，随销子和胶圈架的结构、前区集合器的形式以及前罗拉和胶辊直径等而异，缩小此处距离有利于控制游离纤维的运动，有利于改善棉纱条干均匀度。胶圈钳口至前罗拉钳口之间的距离，又称浮游区长度，应当设法缩小。不同胶圈前牵伸区罗拉中心距与浮游区长度的关系见下表。
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前牵伸区罗拉中心距与浮游区长度的关系   单位：mm

（2）胶圈钳口隔距

弹性钳口的原始隔距应根据纺纱线密度、胶圈厚度和弹性上销弹簧的压力、纤维长度及其摩擦性能以及其他有关工艺参数确定。固定钳口在胶圈材料和销子形式决定以后，销子开口就成了调整胶圈钳口部分摩擦力界强度的工艺参数。纺不同线密度纱时的销子开口不同，线密度小，开口小；纺同线密度细纱时，因各厂所用纤维长度、喂入定量、胶圈厚薄和性能、罗拉加压等条件的不同，销子开口稍有差异。

胶圈钳口隔距常用范围    单位：mm

纺纱条件对胶圈钳口隔距的影响

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（3）罗拉加压

为使牵伸顺利进行，罗拉钳口必须具有足够的握持力，以克服牵伸力。如果钳口握持力小于牵伸力，则须条在罗拉钳口下就会打滑，轻则造成产品不匀，重则须条不能被牵伸拉细。罗拉钳口的握持力大小主要决定于罗拉加压、钳口与须条间的动摩擦因数以及被握持须条的粗细和几何形态。
) v6 [6 Y5 D- Q( q/ \9 S: u加重胶辊压力，胶辊对纱条的实际压力相应增大，钳口握持力随之增加。但胶辊上加压又不能过重，否则会引起胶辊严重变形，罗拉弯曲、扭振，从而造成规律性条干不匀，甚至引起牵伸部分传动齿轮爆裂等现象。当提高牵伸倍数时，由于喂入纱条粗，摩擦力界相应加强，应增大加压。前区罗拉加压常用范围见下表。

前区罗拉加压常用范围

4.压力棒牵伸工艺

细纱的压力棒牵伸是近年发展的新工艺，它是指在细纱牵伸中，加上压力棒，以加强对牵伸区中的纤维（尤其是短纤维）运动的控制，从而达到提高成纱均匀度的目的。
; p1 D# C6 O1 S3 H% i目前，压力棒工艺分为后区压力棒和前区压力棒两种。后区压力棒牵伸采用压力棒上销，如图1所示。压力棒弹性上销是在原细纱上销的基础上，在V型牵伸的后区附加一根压力棒，或者在常规牵伸的后区附加两根压力棒，从而在后牵伸区形成了曲线牵伸，如图2所示。

压力棒上销的结构和压力棒牵伸示意图

后区压力棒牵伸使得后牵伸区中的附加摩擦力界进一步加强，完全非控制的浮游区进一步减小，纤维的变速点因而更加前移和集中，后区牵伸的附加牵伸不匀减小，后牵伸倍数有条件进一步加大。采用后区压力棒牵伸后，成纱的条干等指标有显著改善。
1 C% I/ ]9 x* g0 u% E" n* g前区压力棒是采用压力棒隔距块，隔距块压力棒是在现有的细纱隔距块上加一根钢辊，以加强对浮游区中的纤维运动的控制，如图所示。

隔距块压力棒及其牵伸示意图

同样，由于压力棒对浮游区中的纤维有较强的控制，有利于改善成纱条条干。采用压力棒牵伸的具体效果见下表。
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1 l& {% K" a8 {: T; F, B9 ^由上表可知，采用压力棒牵伸后，成纱的条干等质量有显著的改善。但是，在采用压力棒后，由于对纤维运动控制的加强，会出现牵伸不开的现象，通常要对罗拉隔距、钳口隔距（隔距块）、粗纱捻系数及后区牵伸倍数等作相应调整。

* Z! i  M: `. {. a# B' `二、 加捻卷绕工艺
( P7 x( s2 v3 X6 j/ X7 @1.细纱捻系数的选择
在选择捻系数时，必须根据成品对细纱品质的要求，综合考虑、全面平衡。细纱因用途不同，其捻系数也应有所不同。如经纱要求强力较高，其捻系数应选择大些；纬纱和针织用纱要求光泽好、柔软，其捻系数则应选择小些。一般同线密度经纱的捻系数应比纬纱大10%～15%；针织品大多数为内衣，对针织纱要求手感柔软，其捻系数应比纬纱的捻系数再小些；起绒织物用纱的捻系数也应选择小些。
为了保证不同线密度成纱所应有的品质和满足最后产品的需要，成纱捻系数已有国家标准。在实际生产中，适当提高细纱捻系数，可减少断头，但是细纱捻系数过高，会影响产量。因此，在保证产品质量和正常生产的前提下，细纱捻系数选择应偏小掌握。
2.锭子速度
4 ~1 N6 A2 w! l锭子是加捻机构中的重要机件之一。随着细纱机单位产量的提高，锭速一般约为14000～17000r/min，国外最高锭速可达约25000r/min，因此对锭子要求振动小、运转平稳、功率小、磨损小、结构简单。
4 ~0 A0 L' w5 g( |细纱机锭速的选择与纺纱线密度、纤维特性、钢领直径、钢领板升降动程及捻系数等有关。纺涤棉纱时，因捻系数较高，断头率又比纯棉纱低，故锭速可比同线密度的纯棉纱高些；中长化纤因纤维较长，其锭速可低于纯棉或涤棉混纺纱的锭速。直接纬的卷装直径较经纱的卷装直径小，故细纱机纺纬纱时的锭速可较纺经纱的高些。纺制纯棉粗特纱时，锭速为10000~14000r/min；纺棉中特纱时，锭速为14000~16000r/min；纺细特纱时，锭速为14300~16500r/min；纺中长化纤时，锭速为10000~13000r/min。

9 e1 A* R& r# Q7 @8 n, W) N4 {4 d3.钢丝圈选择
（1）钢丝圈型号的选配
如果钢丝圈重心位置高，则纱线通道通畅、钢丝圈拎头轻，但因磨损位置低，易飞钢丝圈，并且可能碰钢领外壁而引起纺纱张力突变。如果钢丝圈重心位置低，其运转稳定，但纱线通道小而拎头重。不同型号钢领和钢丝圈的配套与适纺纱线密度的关系见表。

不同型号钢领和钢丝圈的配套与适纺纱线密度的关系

（2）钢丝圈号数的选择
: X- P4 q& f! E3 T3 X$ E1 s纺纱时，钢丝圈号数应根据细纱线密度、钢领直径、导纱钩至锭子端的距离、管纱长度、原纱强力、锭子速度、钢领状态、钢领和钢丝圈的接触状态以及气候干湿等条件来选择。
9 s, h$ m# B  }& a①棉纱线密度越小，所用钢丝圈越轻。
- H3 G# `, j! }0 b" {; x! X+ ?②钢领直径大，锭子速度快，钢丝圈宜稍轻。
5 N  j* H& k# E+ r) x9 r③新钢领较毛，摩擦力大，钢丝圈宜减轻2～5号。
④锥边钢领和钢丝圈是两点接触，钢丝圈宜减轻1～2号。
⑤原纱强力高，管纱长，导纱钩至锭子端的距离大，钢丝圈可加重。
" v2 t+ F$ {! ]7 ~& j⑥气候干燥，湿度低，钢丝圈和钢领的摩擦因数小，钢丝圈宜稍重。
总而言之，除了纺制富有弹性的棉纱外，只要在细纱可以承受的张力范围内，一般选用稍重的钢丝圈，以保持气圈的稳定性，特别是对减少小纱断头有显著效果。当然，钢丝圈过重，反而会增加断头。纺纱时的气圈张力可以通过调节导纱钩动程来解决。纯棉纱钢丝圈号数选用范围参见表。

纯棉纱钢丝圈号数选用范围