纺织技术 | 并条牵伸区内纤维变速点分布的探讨

在纺纱的工艺流程中，梳理之后的纤维需通过并条工序进行牵伸加工，从而使弯钩纤维进一步伸直并平行排列，棉条质量得到有效提升。并条机的牵伸过程极为复杂，会受到工艺参数设置、纤维本身物理特性以及纤维变速点的分布等多种因素的影响。其中，变速点的分布与条子质量有着密切的关系。

为此，我们选用精梳条和普梳条，在保持相同牵伸倍数的前提下，调整不同的混纺比例进行基于切断称重法的工艺试验，根据试验数据推导出用于描述纤维变速点分布稳定性、集中性以及前移性的理论计算公式，并通过并条试验进行了实证分析，以帮助我们更深入理解牵伸过程中纤维变速点与条子质量的关系，为后续加工提供坚实的理论基础和技术保障。

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变速点分布测试及理论分析

1.1 纤维变速点分布的测试方法

在并条机运转过程中，紧急制停，抬起摇架。将牵伸区内的须条沿着前输出钳口处和后喂入钳口后部L1处切断（见图1），从而得到总长度为L1+L2的切断称重须条。

图1 简单罗拉牵伸区结构图

将获取的切断称重须条转移到方格纸上，并沿着前输出钳口处以L3为片段长度（要求L2为L3的整数倍，L1≥L3）进行切断称重，从而获得各片段的重量数据m1，…，mn，mn+1，对所获取的各片段重量数据进行逐差计算：m2-m1=a1，m3-m2=a2，…，mn+1-mn=an，得到n组纤维质量变化值的分布，然后分别计算相应的质量变化率：β1=a1/m2，β2=a2/m3，…，βn=an/mn+1，其中β1、β2至βn表征由前输出钳口往后喂入钳口之间的且间距长度为L3的变速点分布。

1.2 变速点分布理论表征计算

1.2.1 集中性表征处理

利用最大隶属度有效性原则对变速点分布集中性进行表征，处理如下：

（1）计算样本中各组纤维质量变化率占总的变化率百分比ωn值，即：

（2）计算ωn中最大分量ηmax占的百分比：

可以得出：1/n≤ηmax≤1，由于在最大隶属原则完全失效时，ηmax=1/n而不为0，所以不宜用ηmax值来直接判断，为此引入：

又由最大隶属度原则的有效性和第二大分量有很大关系，因此，计算ωn中次大分量ηsec占的百分比：

显然

设
。

一般而言，γ1值越大最大隶属度原则有效程度越高；而γ2值越大有效度越低。因此我们可以定义测量有效度的相对指标：γ0=γ1/γ2。

（3）判断变速点分布集中区。结合本试验实际问题中ωn值的数据计算，易得0＜γ0＜1，且当γ0≥0.5时，应用最大隶属度原则比较有效，因此最大隶属度原则有效度指标ε0的取值范围为：0.5≤ε0≤1。

然后对γ0值进行判断，当γ0≥ε0时，说明最大隶属度比较有效，第一分量与第二大分量有明显差距，因此变速点集中在所在的区域内，计算停止；当γ0＜ε0时，说明最大隶属度是低效的，因此剔除质量分布数据βn中的最大值βmax，然后返回步骤（1）重新计算判断；直至得到的γ0满足停止条件γ0≥ε0，且设满足停止条件前进行了m次计算，则说明变速点集中在最大的m个βi所在的牵伸区的区域内。

1.2.2 前移性表征处理

根据变速点分布集中性表征处理中计算得到的结果：

（1）当γ0值计算停止时的m＜3且这m个βⅰ中的所有下标数字也满足ⅰ＜3时，则变速点分布具有前移性。

（2）当γ0值计算停止时的m＜3但这m个βⅰ中的至少有一个下标数字满足ⅰ≥3时，则表明变速点分布具有集中性，但无前移性。

（3）当γ0值计算停止时的m≥3时，则表明变速点分布既不集中，也不前移。

1.2.3 稳定性表征处理

保证工艺参数不变的情况下取不同时间的N根的切断称重条进行测试，每次取样获取相应的n+1个重量数据，从而获取相应的重量数据为mⅰj，其中ⅰ=1，2，…，n+1，j=1，2…，N，继而计算得到相应的质量差分别为ɑ1j=m2j-m1j，ɑ2j=m3j-m2j，…，ɑnj=mn+1j-mnj，从而计算相应的质量变化率β1j=ɑ1j/m2j，β2ⅰ=ɑ2j/m3j，βnⅰ=ɑn+1j/mnj，从而得到相应的变速点质量变化率分布数据βⅰj，其中ⅰ=1，2，…，n，j=1，2…，N，利用标准差和对数方差表示牵伸区内纤维的变速点分布稳定性，步骤如下:

（1）标准差检验。分别计算每组数据βⅰ1、βⅰ2至βⅰN的标准差Sⅰ和样本均值‾xⅰ，引入变异系数公式CVⅰ=Sⅰ/xⅰ，当CVⅰ＜CV0时，则表明该区域内变速点分布稳定，反之，则不稳定。

(2)对数方差检验。首先将每组数据βⅰ1、βⅰ2至βⅰN分割平均分成r个子样本，每个子样本容量为u，使数据成为βⅰk，其中ⅰ=1，2，…，n，j=1，2…，N，k=1，2，…，u。然后分别求每个子样本的均值、方差的对数以及自由度：

在此基础上作方差分析：

根据检验统计量FS=MSm/MSW，取a值并从附表中查得Fa，若:

则说明这些数据没有显著差别，从而证明了数据的稳定性较好。

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成条试验

2.1 仪器和材料

采用FA320A高速并条机进行试验，工艺参数设置见表1。将定重为18.64g/5m的精梳条和19.61g/5m的普梳条在上头道进行条混，分别设置纯精梳、普梳为对照组1、2；其余根据两种条子喂入根数比例的不同，分别确定为对照组3精梳/普梳（1/5）、4精梳/普梳（2/4）、5精梳/普梳（3/3）、6精梳/普梳（4/2）、7精梳/普梳（5/1），以实现试验所需的混纺比。

表1 FA320A型高速并条机上工艺参数

2.2 试验数据处理

对二道并条机牵伸区内的7组混纺条进行5mm等长切断称重。每组条子进行9次试验，求得各个区域平均值，得到原始数据，见表2。

表2 纤维质量分布

通过对纤维质量分布进行逐差计算，得到纤维质量变化分布表，见表3。

表3 纤维质量变化分布表

对测量的纤维质量变化分布数据进行计算，得到纤维质量变化率分布，见表4。

表4 纤维质量变化率分布表

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试验结果分析

测得的各组混纺条纤维质量变化率占总的变化率百分比分布ωn，见表5。

表5 各组混纺条纤维质量变化率

占总的变化率百分比分布表

（1）1的变速点分布主要集中在距前罗拉钳口线10mm以内，且具有前移性。

（2）2-4的纤维变速点分布既不集中也不前移。

（3）5的纤维变速点分布主要集中在距前罗拉钳口线15mm内，但不前移。

（4）6、7的变速点分布主要集中在距前罗拉钳口线5-10mm处，且具有前移性。

（5）随着精梳条比例的增加，纤维变速点分布更集中前移。

根据标准差和变异系数分析计算，可以得到表6。

表6 样本标准差与变异系数表

从表6中的数据可以看出，随着精梳条含量占比的增加，样本的变异系数控制越来越合理，其中样本1和7数据的稳定性较好。将七组试验进行对数方差分析，可以得到表7。

表7 方差分析表

七组样本FS的值比取0.05时的临界值还要小，说明这七组数据的整体稳定性都控制得较好，纤维所受的引导力和控制力均匀稳定，布置的摩擦力界和试验参数设计合理。采用YG133B条干均匀度分析仪和Y301B型条粗测长器测量条干性能，条子性能测试结果见表8。

表8 条子性能测试

由表8的性能测试可以看出，1、6、7组熟条的重量变异系数和平均差系数控制比其他组混纺条更加合理，说明条子的重量不匀和片段间不匀率控制得较好，线密度不匀率较小。

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结 论

在FA320A型高速并条机上进行试验，运用数据处理方法根据收集到的数据推导出了表征牵伸区内纤维变速点分布稳定性、集中性和前移性的理论计算公式。并通过并条试验对所公式进行了验证分析。通过对并合牵伸后的条子进行性能检测表明，精梳条含量的占比越大，质量指标的变异系数越小，重量不匀率也相应偏低。通过公式计算发现提高精梳条占比会使纤维变速点分布更加集中、稳定并呈现前移趋势，从而显著提升了条子的质量。因此，为了获得更好的条干均匀度，要精确控制纤维的运动状态，合理设定工艺参数，以确保变速点分布更集中、稳定和前移的状态。

作者：马文佳 刘新金 苏旭中 陆惠文（江南大学）

编辑： 中国纱线网，转载请注 明出处

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