路紅星

(河南省輝紡紡織有限公司，河南新鄉(xiāng)，453600)

1 牽伸原理是設(shè)計和推演牽伸工藝的理論基礎(chǔ)

紡紗廠在設(shè)計牽伸工藝時，既有學(xué)習(xí)先進(jìn)紡紗工藝，提高條干水平和綜合質(zhì)量指標(biāo)的需求，又要考慮本廠實際，因地制宜，保障生產(chǎn)順利和高產(chǎn)。設(shè)計牽伸工藝時的種種考量，都不能違背牽伸原理。

(1)平行等長的纖維在牽伸過程中并未在同一界點變速，這就產(chǎn)生了移距偏差，形成附加不勻。使纖維變速位置盡可能向前鉗口集中，減小移距偏差，是改善條干均勻度的重要條件。

(2)握持力必須大于牽伸力，牽伸才能正常進(jìn)行。握持力必須大于牽伸力，是牽伸工藝順利實施的關(guān)鍵。

2 牽伸力與紗線條干水平的關(guān)系

2.1 絕大部分情況下，牽伸力與條干水平正相關(guān)

(1)自身因素牽伸力較高的纖維，紡紗時容易獲得較好的條干水平。同種或不同種類的纖維，長度較長、整齊度較好、細(xì)度較細(xì)、抱合力較大的纖維，在牽伸工藝相同或接近時，牽伸力較大，條干水平較好。

(2)工藝提高條干水平的措施都會增加牽伸力。牽伸力會伴隨半成品須條捻度的增大而增大;膠圈鉗口隔距變小或壓力增大，摩擦力界增強，被控須條牽伸時，牽伸力增大;羅拉隔距變小時，牽伸力增大。

牽伸力和牽伸倍數(shù)的關(guān)聯(lián)比較復(fù)雜。在輸入須條定量一定時，牽伸力在牽伸倍數(shù)小于臨界值時(通常很小)，牽伸倍數(shù)增加，牽伸力增大。之后在牽伸倍數(shù)超過臨界值牽伸力(突破一個極值)后，牽伸力伴隨牽伸倍數(shù)增加而減小。并條、粗紗及細(xì)紗前區(qū)牽伸倍數(shù)都較大。故牽伸力遠(yuǎn)遠(yuǎn)突破了這個極值，伴隨牽伸倍數(shù)增大而趨小。

2.2 增加牽伸力，是兼顧效率與質(zhì)量的有效途徑

當(dāng)輸出定量不變時，輸入須條纖維數(shù)量越多，牽伸力越大。一方面輸入須條纖維數(shù)量增多時，變速纖維接觸慢速纖維的幾率增加。另一方面，須條截面積增大，膠輥(或膠圈)與下羅拉間鉗口斷面增大，膠輥的相應(yīng)壓縮變形大，施加給須條的力量變大，纖維間的摩擦力增大。同時由于附加不勻與牽伸倍數(shù)正相關(guān)，此時牽伸力增加改善條干的作用很難顯效，這就要求我們重視纖維的排列方式，使?fàn)可炝υ黾臃却笥诟郊硬粍蛟黾臃?。解決輸出定量不變輸入定量增加時牽伸力與附加不勻的聯(lián)系與矛盾，夯實高效牽伸工藝(大牽伸工藝)的理論基礎(chǔ)，就可以科學(xué)便捷地尋找和建立高效牽伸工藝所需的方法體系。

2.3 纖維狀態(tài)與牽伸力及條干水平的關(guān)系

(1)不連續(xù)、片段性地增加牽伸力，不利于條干改善。須條中纖維彎曲、雜亂，會在極小片段內(nèi)導(dǎo)致牽伸力峰值較大，牽伸力異常變化會導(dǎo)致纖維變速點位置不穩(wěn)定，從而惡化條干。

(2)纖維平行度越好，牽伸力越小;纖維伸直度越好，牽伸力波動越小。半制品須條保持連續(xù)、平穩(wěn)，適當(dāng)?shù)哪矶扔欣诟纳瞥杉喌臈l干。

上述牽伸力與不同措施間的關(guān)聯(lián)，可以通過紡紗實踐驗證。在前鉗口握持力不變的情況下，使用上述措施使?fàn)可炝叴?，在能正常紡紗的情況下，條干均會有對應(yīng)改善。當(dāng)使用上述措施過度，牽伸力趨大至大于等于握持力的程度，就會出現(xiàn)牽伸不開的現(xiàn)象。牽伸原理告訴我們，握持力必須大于牽伸力，否則牽伸不能正常進(jìn)行，這種現(xiàn)象俗稱“出硬頭”?！俺鲇差^”現(xiàn)象是牽伸力增加過度的表現(xiàn)。

牽伸力水平高的纖維容易紡制條干水平好的紗線，改善條干的措施同時提高了牽伸力水平，這說明牽伸力和條干水平正相關(guān)。牽伸力變大即快速纖維受到控制力的總和變大，變速點實際上更加靠近前鉗口。

3 探尋提高牽伸力均值的辦法

3.1 合理配棉，改進(jìn)清梳工藝

平行伸展長度差異小的纖維，在加工過程中，通過加捻，更易獲得均值較高、較穩(wěn)定的牽伸力。所以紡紗應(yīng)從原棉開始把關(guān)，避免選用短纖含量高、適紡性能差的原棉，并且要合理搭配，使配棉長期穩(wěn)定。在開清棉時，要貫徹“多梳少打、以梳代打”的思路，避免大幅增加短纖維含量。在牽伸過程中，較短的纖維難以獲得足夠的控制力，處于浮游狀態(tài)，變速點位置特別不穩(wěn)定，是改善條干水平的不利因素。在梳棉工序，要合理選配保養(yǎng)針布，要科學(xué)配置梳理工藝，使纖維得到合理梳理。所謂合理梳理，一方面分梳要充分，使纖維處于單纖維狀態(tài)而非束狀或塊狀。另一方面梳理要柔順，要協(xié)調(diào)好梳棉機速比和速差之間的關(guān)系，使纖維在轉(zhuǎn)移過程中受力柔和、始終保持伸長拉直趨勢，避免產(chǎn)生新的扭曲。同時使纖維沿針布縱向排列，避免產(chǎn)生短纖維或纖維性粉塵[1-2]。

3.2 改進(jìn)須條內(nèi)部纖維的排列方式，保持須條良好的圓整度

對于簡單的羅拉牽伸而言，試驗證明，兩根同樣的須條左右并列擺放，牽伸力是一根須條的2倍，而上下重疊擺放牽伸力是一根須條的3.2倍。據(jù)此延伸，一根須條如果可以理想的中剖，堅向中剖后左右并列擺放，牽伸力不變，中剖后上下重疊擺放，牽伸力是原來的1.6倍。同根須條橫向中剖，然后左右擺放，牽伸力減弱至原來的0.625倍。

這里所說的理想中剖，即要在數(shù)量上將剖線兩側(cè)的纖維均分，又要求剖開后剖線兩側(cè)纖維維持剖前摩擦因素，這是不可能的。盡管現(xiàn)實中很難實現(xiàn)理想中剖，但從數(shù)學(xué)推導(dǎo)不難看出，在須條內(nèi)纖維總數(shù)量不變的情況下，纖維向上下方向(搖件壓力方向)集中，牽伸力變大。

在自然狀態(tài)或受壓時，須條總有開散平鋪的趨勢。須條中的纖維在牽伸機構(gòu)中左右開散，牽伸力下降，纖維在上下方向集中，牽伸力增加且增加幅度較大。同時，從變速纖維移距公式a1=a0E±X(E-1)可以看出，a0為兩根伸展平行且等長纖維牽伸前的頭端距離，a0E為正常移距，移距偏差X(E-1)隨牽伸倍數(shù)E增加而增加，有必要大幅提升牽伸力，明顯減小X的值，顯著減小移距偏差。這要求進(jìn)入牽伸區(qū)的纖維盡量向上下方向集中，通俗地講，進(jìn)入牽伸區(qū)的須條要有較好的圓整度。

3.3 使須條保持較好圓整度的方法

生條或熟條通過圈條器羅列進(jìn)筒中，主要作用是最大程度利用筒內(nèi)空間。在棉條從筒中退圈過程中圈筒效應(yīng)在棉條上形成捻度，但這種捻回過于稀疏，對牽伸力影響較小。在并粗工序，各個位置的集束裝置(如集合器喇叭口等)的出口應(yīng)偏小把握是增加牽伸力的有效途徑。

(2)增加粗紗捻度，使進(jìn)入細(xì)紗牽伸區(qū)的須條保留適當(dāng)?shù)哪矶?，從而保持須條較好的圓整度，是增加牽伸力的有效途徑。

4 遏制牽伸力波動

4.1 合理梳理是減小牽伸力波動的基礎(chǔ)

梳理應(yīng)立足于使所有纖維充分拉直伸展，梳理應(yīng)竭力避免增加短纖維含量。合理梳理會明顯減少清紗時A2、A3、A4區(qū)域的紗疵，從而提升織機效率和布面質(zhì)量。合理梳理能起到穩(wěn)定牽伸力的作用，梳理質(zhì)量和細(xì)紗生產(chǎn)有內(nèi)在聯(lián)系。合理梳理是提升紡紗效率的前提。

4.2 科學(xué)管理、規(guī)范操作，維持細(xì)紗牽伸力穩(wěn)定

細(xì)紗車間的工作點多且面廣，細(xì)紗牽伸力維持穩(wěn)定，對減少細(xì)紗斷頭，提高成紗質(zhì)量至關(guān)重要。維持細(xì)紗牽伸力穩(wěn)定，要從半制品著手。粗紗上的粗節(jié)細(xì)節(jié)會改變捻度分布情況，粗紗上的長粗號或長細(xì)號會導(dǎo)致該段粗紗捻系數(shù)發(fā)生改變。因此，前紡的管理必須科學(xué)，操作必須規(guī)范，應(yīng)注意做好以下幾點工作。

(1)前紡設(shè)備上的清潔裝置要正常、高效，另外還要定時、及時人工清理清潔，保潔工作既要全面又要突出重點。牽伸部位以及通道等部位需要特別關(guān)注。雜亂纖維或短絨在粗紗或之前過程附入會在粗紗上形成粗節(jié)。

(2)減少前紡車間各工序中間環(huán)節(jié)的接頭操作。利用科學(xué)的統(tǒng)籌方法定制生條、熟條及粗紗長度，創(chuàng)造整體換筒(粗紗)的條件，倡導(dǎo)無接頭操做法。應(yīng)極力避免或減少接頭，不得不接頭時，一定要按操作法實施。

(3)光電自停設(shè)施保持靈敏有效，人員勤巡回，避免缺條、擁堵條、纏帶及雙股等非正常半制品。

5 認(rèn)識“勻伸”的重要性

細(xì)紗后區(qū)牽伸屬簡單的羅拉牽伸，但細(xì)紗后區(qū)牽伸中存在勻伸作用[3]。由于粗紗須條片段間存在粗細(xì)不勻和結(jié)構(gòu)不勻,故在加捻過程中帶來粗紗片段間產(chǎn)生捻回分布不勻和緊密度差異,從而使粗紗片段間存在強力不勻和伸長差異。粗節(jié)片段捻度少、強力低、易牽伸伸長;細(xì)節(jié)片段捻度多、強力大、難牽伸伸長。因此,粗紗各相鄰片段在后區(qū)牽伸過程中實際承受的牽伸值是不同的,粗節(jié)處牽伸值一般略大于細(xì)節(jié)處,后區(qū)牽伸紗條的勻伸作用正基于此。

牽伸原理界定的前提是纖維“等長且平行”，勻伸作用發(fā)生的主體是有捻度的粗紗，纖維并不平行。勻伸理論是唐文輝對牽伸理論的有益拓展。

粗紗總有一個適當(dāng)?shù)臓可熘?使其牽伸后的原有粗節(jié)、細(xì)節(jié)差異緩和,紗條粗、細(xì)不勻有所改善。這個適當(dāng)?shù)臓可熘捣Q為“勻伸牽伸值”,勻伸牽伸值范圍稱為“勻伸區(qū)域”。如果牽伸值超過勻伸區(qū)域范圍,則牽伸后紗條不勻惡化;當(dāng)后區(qū)牽伸過大時,粗紗弱環(huán)會因承受過大牽伸而發(fā)生局部分裂,容易造成條干上長粗節(jié)、長細(xì)節(jié)等紗疵。

6 認(rèn)識現(xiàn)有牽伸機構(gòu)局限，有效發(fā)揮勻伸作用

盡管適度提高粗紗捻度，除了能減少意外牽伸，發(fā)揮勻伸作用，保持和進(jìn)一步改善粗紗條干水平外，還能保障進(jìn)入細(xì)紗主牽伸區(qū)須條的圓整度，是提高細(xì)紗牽伸力均值的有效途徑。但我們還應(yīng)看到，勻伸除受勻伸區(qū)域范圍局限外，還受牽伸機構(gòu)固有局限制約。

細(xì)紗后區(qū)一般沒有較強的固定摩擦力界，中羅拉鉗口通過須條傳遞給后羅拉的快轉(zhuǎn)力矩(與拆卸力矩等效)的衰減緩沖程度，完全取決于須條的易拉伸程度。后區(qū)牽伸力越大，須條越難以被拉伸，快轉(zhuǎn)力矩就越有效地傳遞至后羅拉。當(dāng)快轉(zhuǎn)力矩自車尾向車頭方向積累在羅拉的某個聯(lián)接點大于拆卸力矩時，羅拉接口會有被打開的趨勢，上膠輥等因素會阻止這一趨勢，這個過程反復(fù)，就會出現(xiàn)通常所說的“羅拉打頓”[4]。

為提高質(zhì)量和效率，賽絡(luò)紡或長車被越來越廣泛地應(yīng)用。細(xì)紗后區(qū)快轉(zhuǎn)力矩與羅拉拆卸力矩間的矛盾更易顯現(xiàn)。合理發(fā)揮后區(qū)的勻伸作用，必須規(guī)避這一矛盾，避免出現(xiàn)羅拉打頓現(xiàn)象影響條干。一方面，后區(qū)牽伸倍數(shù)較小把握比較穩(wěn)妥，但這勢必影響勻伸區(qū)域。另一方面，如果粗紗條干水平一般，需要細(xì)紗后區(qū)的勻伸區(qū)域更大，就必須在細(xì)紗后區(qū)設(shè)置或增強固定摩擦力界。

7 握持距與牽伸力

握持距越小，纖維擺脫后鉗口控制越困難。握持距的調(diào)整對牽伸力的影響直接、明顯。握持距越小，牽伸力越大。出于這點認(rèn)識，當(dāng)紗線條干不能滿足要求時，通常最容易被想到的措施就是收緊主牽伸區(qū)握持距。除此之外有些方法是等效的，如上銷前沖或使用加長上銷，使用高拱弧、短平臺下銷，使用低硬度膠輥(握持弧變長，前鉗口后移)等。

握持距小，牽伸力增大。相反握持距大，牽伸力減小。握持距變小，對半制品變化敏感。握持距變小，半制品出現(xiàn)粗節(jié)、粗號及緊捻時易牽伸不開，不利于生產(chǎn)。對于長度較短的纖維，在固定的握持距內(nèi)，纖維在長度方向上接觸慢速纖維較短，故牽伸力較小。紡制牽伸力較小的纖維時，半制品比較理想且定量相對較小時，可以考慮使用收緊握持距的方法改善條干。比如有紡紗廠紡棉纖維細(xì)紗機前中羅拉隔距16.5 mm效果不錯；在紡制牽伸力較大的纖維且有提高半制品定量的要求時，不建議使用收緊握持距的辦法改善條干。此時推薦使用適度較大的握持距和提高粗紗捻系數(shù)的方法，減少牽伸力波動，綜合提高牽伸力均值，改善條干。紡制粘膠纖維時，慣性思維粗紗捻系數(shù)是紡棉纖維水平的70%左右。有紡紗廠紡粘膠纖維粗紗捻系數(shù)120，細(xì)紗機前中羅拉隔距21 mm效果理想。

8 正確認(rèn)識牽伸膠輥的作用

紡紗膠輥位置不同所起作用也不相同，其中以主牽伸區(qū)的牽伸膠輥最為重要。牽伸膠輥改善條干的機理，可以統(tǒng)一到收緊握持距工藝中，在此不再贅述。我們應(yīng)該意識到的是，牽伸膠輥的主要作用是提供大而穩(wěn)定的握持力，為牽伸工藝的進(jìn)步提供可能。

膠輥彈性是握持力的關(guān)聯(lián)量，在其他因素不變的情況下彈性越好握持力越大。膠輥彈性不能擺脫硬度單獨改善。一方面硬度過低彈性不佳，國際知名品牌一般不提供邵爾A66度以下產(chǎn)品。另一方面硬度過高也不利于彈性改善;握持力與膠輥表面摩擦因數(shù)有關(guān)聯(lián)，必須涂料處理時應(yīng)盡量減少結(jié)膜成分的使用;握持力還同壓力密切相關(guān)。只有握持力最小值大于牽伸力最大值牽伸才能正常進(jìn)行。必須著眼提升握持力最小值。表1提供了不同硬度膠輥在不同加壓情況下的握持力特征值，根據(jù)這些數(shù)據(jù)及經(jīng)驗推算，并兼顧膠輥的彈性、硬度等指標(biāo)，細(xì)紗前道膠輥建議選擇邵爾A68度左右并適度加壓[4]。

表1 不同硬度膠輥不同加壓下的握持力

膠輥雙錠加壓/N握持力特征值握持力/cN邵爾A66度邵爾A72度邵爾A80度86.686.6107.0107.0126.0126.0144.0144.0最小值平均值最小值平均值最小值平均值最小值平均值48.8666.2556.7372.4167.2281.2574.9795.2246.6066.1257.7175.9561.4982.1772.1691.0746.6473.0551.3677.9659.9081.5664.4297.23

壓強是用來描述和比較壓力效果的力學(xué)單位，減小受力面積是增大壓強的一種方法。關(guān)于“大直徑膠輥，輕加壓”的工藝改造，其實質(zhì)是另辟蹊徑提高握持力和牽伸力。提高握持力是基于牽伸膠輥收窄和增加膠輥彈性層，這是可以輕加壓而保持握持力的前提條件。

9 利用較大的粗紗捻系數(shù)增大牽伸力

較大的粗紗捻系數(shù)可以提升牽伸力。粗紗在加捻時機械能轉(zhuǎn)化為纖維勢能，較大的粗紗捻系數(shù)使纖維獲得較大的勢能，纖維抱合較好，牽伸力大。

在使用長度較長、整齊度較好的纖維如長絨棉或粘膠纖維紡紗時，建議加大粗紗捻系數(shù)。一方面可以有較為理想的勻伸效果；另一方面，細(xì)紗工序可以使用大倍數(shù)牽伸工藝且紗線條干能保持或改善。同時，也改善了與前紡工序的供應(yīng)關(guān)系，減少前紡用電和用工。另一方面，加大粗紗捻系數(shù)，牽伸力增強，減緩牽伸力對控制元件如上下膠圈的依賴，延長膠圈的使用周期。同時良好的勻伸可以避免牽伸力頻繁和大幅地增加。較少出現(xiàn)握持力克服不了的牽伸力峰值，牽伸膠輥就能減少損傷，延長使用。

紡制普通棉纖維宜用適度較大的粗紗捻系數(shù)和細(xì)紗較緊的主牽伸隔距，握持力必須優(yōu)先于牽伸力提高。牽伸膠輥最好不使用涂料處理，也可使用紫外光照處理。棉纖維不是工業(yè)制品，多數(shù)紡紗廠也無力一次性購買足夠多的原棉保持配棉長期穩(wěn)定。粗紗捻系數(shù)應(yīng)根據(jù)原棉品質(zhì)變化及時合理調(diào)整。當(dāng)配棉調(diào)整而又不明確粗紗捻系數(shù)調(diào)整方向時，可參考細(xì)紗試樣或本次配棉對細(xì)紗斷裂強度進(jìn)行調(diào)整。

加大粗紗捻系數(shù)，增加細(xì)紗牽伸力，減少了對控制元件的依賴，此時增大細(xì)紗中上羅拉和后上羅拉直徑并非充分必要。對于Ⅴ形牽伸氣動搖件來說，前上羅拉和中上羅拉的壓力通過一個支點分配，遵循力矩即力與力臂乘積相等的力學(xué)原理。通俗地說離支點越近分配到的壓力越大。故對氣動搖件來說沒有刻意增大中上羅拉和后上羅拉直徑的必要;對于平面牽伸彈簧搖件來說，在前中羅拉隔距較小的情況下，前道膠輥直徑過大，中上羅拉加壓臂被支起，中上羅拉完全失壓，此種情況下三組上羅拉的直徑都應(yīng)該加以調(diào)整。

10 結(jié)語

(1)牽伸力水平與條干水平有關(guān)聯(lián);討論牽伸力增強方法，對重定量工藝意義重大。

(2)須條截面形狀和牽伸力有直接關(guān)系，提高粗紗捻系數(shù)是提高細(xì)紗牽伸力的有效途徑。勻伸效果與粗紗捻系數(shù)以及細(xì)紗后區(qū)牽伸倍數(shù)有關(guān)，勻伸范圍客觀存在， 勻伸會被現(xiàn)有牽伸機構(gòu)的固有特征局限。

(3)較小的主牽伸握持距對須條中的粗節(jié)、粗號、緊捻等因素敏感，收緊主牽伸握持距應(yīng)慎重。

(4)減少牽伸力波動以及生條重定量都對梳理提出更高要求。

(5)提高握持力最小值是牽伸工藝進(jìn)步的前提。科學(xué)規(guī)范的管理是先進(jìn)牽伸工藝順利實施的保障。

總之，掌握牽伸力形成的客觀規(guī)律，領(lǐng)會牽伸力與條干水平的內(nèi)在聯(lián)系，有利于學(xué)習(xí)理解先進(jìn)的牽伸工藝，有利于我們在融會貫通的基礎(chǔ)上架構(gòu)適合本單位的高效益紡紗工藝。