【技术】提高牵伸力均值、减少牵伸力波动的措施

在设计牵伸工艺时，应因地制宜，保障生活好做和高产。设计牵伸工艺时的种种考量，都不能违悖牵伸原理。纤维在牵伸过程中并不是在同一界面上变速的，这就产生了移距偏差，形成附加不匀。使纤维变速位置尽可能向前钳口集中，减小移距偏差，是改善条干均匀度的重要条件。握持力必须大于牵伸力，是牵伸顺利进行的前提。

一、牵伸力与纱线条干水平的关系

1.1 纱线的条干水平与牵伸力的大小相关

一般情况下，纱线的条干水平与牵伸力的大小是相关的。

（1）一般在适当的工艺条件下，如果因纤维自身的特性而造成牵伸力较大时，更容易获得较好的纱线条干水平。比如当纤维的长度较长、整齐度较好、细数较细、抱合力较大时，在适当的工艺条件下牵伸力会相对较大，纱线条干水平一般会相对较好。

（2）生产实践表明，能够提高条干水平的工艺措施，一般都会使牵伸力增加。比如当采取增大粗纱捻系数、减小皮圈钳口隔距、增强附加摩擦力界、减小罗拉握持距时，须条受到的牵伸力会增大。

牵伸力与牵伸倍数的关系比较复杂，在输入须条定量一定时，牵伸力会有一个临界值，在牵伸倍数小于临界值时，牵伸力会随着牵伸倍数的增大而增大；在牵伸倍数超过临界值时，牵伸力随着牵伸倍数的增大而减小。一般各工序前区的牵伸倍数都远远突破了临界值，所以牵伸力会随着牵伸倍数的增大而趋小。

1.2 增加牵伸力，是兼顾效率与质量的有效途径

当输出定量不变时，输入的纤维数量越多，牵伸力越大。输入的纤维数量增多一方面意味着快速纤维接触慢速纤维的机率增加，另一方面意味着须条截面积增大，胶辊的压缩变形增大，施加给须条的压力变大，纤维间的摩擦力增大。同时由于附加不均与牵伸倍数正相关，此时牵伸力增加对改善条干的作用被掩盖，这就要求我们重视纤维的排列结构，降低由于牵伸倍数增加造成的附加不均的增加幅度。解决好增大输入定量时牵伸力增大与附加不匀增大之间的相互关系，是高效牵伸工艺(大牵伸工艺)需要研究的重要课题。

1.3 纤维状态与牵伸力及条干水平的关系

（1）如果牵伸力增大后不稳定，不利于条干改善。比如当须条中的纤维伸直度、分离度不良，棉结杂质较多时，会导致牵伸力产生较多的波动，影响纤维变速点位置的稳定性，从而恶化条干。

（2）纤维平行度越好，牵伸力越小；纤维伸直度越好，牵伸力波动越小。须条保持连续、平稳、适当的捻度有利于改善成品纱的条干。

实践证明，采取相关措施适当增大牵伸力，在保证牵伸稳定的情况下，条干会有相应的改善。但牵伸力过大时，握持力不能与之适应，容易出现牵伸不开的现象。出硬头现象是牵伸力增加过当的外在表现。牵伸力可以通过积分求值 [1] 。

式中S为两钳口间的隔距，lm为维纤长度，为接触慢速纤维的机率，FM(x)为力场强度。调控牵伸力的措施就是对式中某个或某些因素进行调整。增大牵伸力就是使快速纤维受到的控制力更大，从而使纤维变速点更靠近前钳口，从而减少移距偏差，提高条干水平。

二、 提高牵伸力均值的办法

2.1 提高纤维的平行伸直度，减少长度差异

纤维的伸直平行伸直度好，长度差异小时，在牵伸过程中受到的牵伸力更加稳定，有利于提高牵伸力均值。

因此应从原料的选用开始把关，避免选用短纤含量高、适纺性能差的原料，并且要合理搭配，使配棉长期稳定。

开清棉工序要贯彻“多梳少打、以梳代打”的思路，减少纤维损伤。在牵伸过程中，较短的纤维难以获得足够的控制力，处于浮游状态，变速点位置特别不稳定，造成条干恶化。在梳棉工序，要合理选配和维护针布，优化梳理工艺，使纤维得到合理梳理。所谓合理梳理 [2] ，一方面是指分梳要充分，使纤维处于单纤维状态而非束状或块状。另一方面是指梳理要柔顺，要协调好梳棉机各梳理部件间的速比，使纤维在转移过程中受力柔和、始终保持伸长拉直的趋势，避免产生新的扭曲。同时使纤维沿针布纵方向排列，避免产生短纤维或纤维性粉尘。

2.2须条排列方式对牵伸力的影响。

（1）对于简单罗拉牵伸而言，两根同样的须条左右并列摆放，牵伸力是一根须条的2倍，而上下重叠摆放，牵伸力是一根须条的3.2倍。据此进行等效推演，一根须条如果可以进行理想地中剖（即要在数量上将剖线两侧的纤维均分，又要求剖开后剖线两侧纤维维持剖前摩擦因素，这是不可能的，这里只是进行理论推演），坚向中剖（即将须条左右平分）后并列摆放，牵伸力不变，中剖后上下重叠摆放，牵伸力是原来的1.6倍。同根须条横向中剖（即将须条上下平分），然后左右摆放，牵伸力减弱至原来的0.625倍。尽管现实中很难实现理想中剖，但从数学推导不难看出，在须条内纤维总数量不变的情况下，将须条中的纤维向摇架压力方向集中，牵伸力将会变大。

（2）在自然状态或受到压力时，须条中的纤维总有在水平方向上扩散的趋势，从而使牵伸力下降，纤维在上下方向集中，牵伸力会增加，而且增加幅度较大。同时，从移距偏差的表达式a1=a0E±X(E-1)中可以看出，移距偏差随牵伸倍数的增大而增大，因此，当牵伸倍数增大时，要想保证移距偏差的稳定性，就必须想办法减小X的值，而采取相关措施来提升牵伸力的均值，防止纤维提前变速是一项较为合理的措施，这要求进入牵伸区的纤维尽量向上下方向集中，通俗的讲，就是要保证进入牵伸区的须条要有较好的圆整度。

2.3 提高牵伸区内须条圆整度的措施

（1）各工序的集合器、喇叭口等集束装置尽量配置较小的口径。

（2）增加粗纱捻度，使进入细纱牵伸区的须条保留适当的捻度，从而保持须条较好的圆整度。

三、减小牵伸力波动的措施

3.1合理梳理是减小牵伸力波动的基础

在梳理过程中，应尽量提高纤维的伸直平行度，减少纤维损伤，控制短绒增长率。在梳理质量良好的情况下，牵伸过程中纤维的变速点较为集中，可以有效减少A2、A3、A4级纱疵，从而提升织造效率和布面质量。

3.2 改善须条的纤维结构

粗纱上的粗细节会造成粗纱捻度分部不匀，从而影响细纱牵伸力的稳定性。因此，前纺的管理必须科学，操作必须规范。

（1）前纺设备上的清洁装置作用要良好，保证牵伸通道等部位的清洁度，防止纤维毛乱和附入性疵点。

（2）合理设置生条、熟条及粗纱定长，推行整体换筒(粗纱)、无接头操作法，尽量避免或减少接头。

（3）自停装置要保持良好的灵敏度，值车工要勤加巡回，避免出现缺条、堵条、缠带、双股疵品。

四、后区牵伸的“匀伸”作用

细纱后区牵伸属简单的罗拉牵伸，但细纱后区牵伸中存在匀伸作用 [3] 。由于粗纱须条片段间存在粗细不匀和结构不匀，故在加捻过程中带来粗纱片段间产生捻回分布不匀和紧密度差异，从而使粗纱片段间存在强力不匀和伸长差异。在后区牵伸倍数设置合理的情况下，粗节片段捻度少、强力低、牵伸过程中伸长相对较大；细节片段捻度多、强力大、牵伸过程中伸长相对较小，因此粗纱在后区牵伸过程中粗节处的牵伸倍数一般略大于细节处的牵伸倍数，从而使纱条粗细不匀有所改善。这个合理的牵伸值称为“匀伸牵伸值”，匀伸牵伸值范围称为“匀伸区域”。如果牵伸值超过匀伸区域范围，则牵伸后纱条不匀会恶化；当后区牵伸过大时，粗纱弱环部位会因承受过大的牵伸而发生局部分裂，容易造成纱的长粗节、长细节。

五、有效发挥匀伸作用的措施

细纱后区牵伸的匀伸效果除了与牵伸倍数的设置有关外，还会受到牵伸机构的影响。

作为牵伸关键部件，罗拉会受到荷载大小和传动距离的限制。整列罗拉是由若干节罗拉镶接在一起的，旋紧力矩(或拆卸力矩)是影响传动稳定性的瓶颈。罗拉所受力矩方向与旋紧力矩方向相反(与拆卸力矩一致)时，易影响传动的稳定性。中罗拉钳口通过须条传递给后罗拉的快转力矩(与拆卸力矩等效)的衰减缓冲程度，完全取决与须条的易拉伸程度。后区牵伸力越大，须条越难于被拉伸，快转力矩就越有效地传递至后罗拉。当快转力矩自车尾向车头方向积累到罗拉的某个镶接点，使其大于拆卸力矩时，罗拉接口会有被打开的趋势，上胶辊等因素会阻止这一趋势，这个过程反复，就会出现通常所说的罗拉打顿现 [4] 。

在赛络纺或细纱长车上，后区快转力矩与罗拉拆卸力矩间的矛盾更易显现。合理发挥后区的匀伸作用，必须规避这一矛盾，避免出现罗拉打顿现象。

六、握持距与牵伸力的关系

由牵伸力公式可知，握持距越小，快速纤维接触慢速纤维的机率越大，牵伸力也越大。

钳口握持距对牵伸力的影响很大，钳口握持距越小，牵伸力越大。因此当纱线的条干指标不能满足要求时，最容易被想到的措施就是收紧主牵伸区的握持距。除此之外有一些等效的方法，如上销前冲或使用加长上销，使用高拱弧短平台的下销，使用低硬度胶辊等。

但当减小握持距时，一旦粗纱出现粗细节、紧捻等问题时，就容易出现牵伸不开的现象。因此在纤维长度较短、半制品的纤维结构比较理想、定量相对较小时，可以考虑使用收紧握持距的方法来改善条干。比如生产纯棉品种时，有的企业细纱前区采用16.5mm的罗拉表面隔距，成纱质量相对较好；但当纤维长度较长、纤维表面摩擦系数较大、半制品定量较大时，不建议使用过小的罗拉隔距，此时可以适当放大罗拉隔距，并提高粗纱捻系数，以提高牵伸力均值、减少牵伸力的波动。比如生产粘胶纤维时，通常采用纺棉时70%左右粗纱捻系数，但有企业采用120的粗纱捻系数，细纱前区罗拉隔距放大到21mm，效果也比较理想。

七、胶辊的作用

胶辊的主要作用是提供大而稳定的握持力，为优化牵伸工艺奠定基础。胶辊的弹性是其握持力的关联量，在其它因素不变的情况下，弹性越好握持力越大。胶辊的弹性与其硬度有关，硬度过低、过高都不利于胶辊发挥其弹性的作用。握持力还与胶辊表面的摩擦系数、摇架压力密切相关。

陆S工艺采用“大直径胶辊、轻加压”的工艺配置，胶辊宽度减窄、直径增大，有效地提高了胶辊的弹性和对纤维的握持力，这是陆S工艺可以减轻摇架压力主要的原因。

八、利用内部因素提高牵伸力

在细纱主牵伸区，减小皮圈钳口隔距或加大上销压力可以增加牵伸力，这种通过外力提高牵伸力的措施是外部因素。加大粗纱捻系数也可以提高细纱的牵伸力，这是利用了须条的内部因素，有利节能降耗。

在使用长度较长、整齐度较好的纤维（如长绒棉、粘胶纤维等）纺纱时，建议采用加大粗纱捻系数的方法。一方面可以有较为理想的均伸效果，另一方面细纱工序还可以使用大牵伸工艺，有利于减少前纺用电和用工。利用内部因素提高牵伸力，可以减少牵伸力的波动，降低牵伸力峰值，有利于减少胶辊胶圈的损伤，延长其使用寿命。

九、结语

成纱条干与牵伸力的大小有关。讨论条干与牵伸力的关系，对重定量工艺意义重大。须条的截面形状与牵伸力有直接关系，提高粗纱捻系数是提高细纱牵伸力的有效途径。匀伸效果与粗纱捻系数、细纱后区牵伸倍数有关。

作者：路红星 河南省辉纺纺织有限公司

编辑：中国纱线网新媒体团队

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