筒子卷繞成形分析

1、第一節(jié)筒子卷繞成形分析在紡織生產(chǎn)中，為適應(yīng)不同的后道加工目的與要求， 筒子的 卷繞形式有很多。從筒子的卷裝形狀來分，主要有圓柱形筒子、 圓錐形筒子和其它形狀筒子如雙錐端圓柱形筒子三個(gè)大類。 從筒子上紗線相互之間的交叉角來分，有平行卷繞筒子和交叉卷 繞筒子兩種。從筒管邊盤來分，又有無邊筒子和有邊筒子。卷繞在筒子上的先后兩層紗圈如相互之間交叉角很小，那么稱 為平行卷繞，平行卷繞一般在有邊筒管上進(jìn)行。當(dāng)紗線傾斜地卷 繞在筒子上，相鄰兩圈之間有較大距離，上下層紗圈構(gòu)成較大的 交叉角時(shí)，稱為交叉卷繞，交叉卷繞可以在無邊筒管上進(jìn)行。圓柱形平行卷繞的有邊筒子在生產(chǎn)實(shí)際中出現(xiàn)較早，它具有 穩(wěn)定性好、卷繞密度大

2、的特點(diǎn)，但它的徑向退繞方式使其應(yīng)用范 圍日趨減小。交叉卷繞的圓柱形或圓錐形筒子具有很多優(yōu)點(diǎn)， 在 很大程度上能滿足各種后道加工工序的要求，因此應(yīng)用十分廣 泛。合成纖維長(zhǎng)絲的卷裝通常采用圓柱形和雙錐端圓柱形筒子。一、筒子卷繞機(jī)構(gòu)筒子卷繞機(jī)構(gòu)分為摩擦傳動(dòng)卷繞機(jī)構(gòu)和錠軸傳動(dòng)卷繞機(jī)構(gòu)。 他們的結(jié)構(gòu)原理如圖1-2示，詳見本書所附光盤。a摩擦傳動(dòng)卷繞機(jī)構(gòu)b錠軸傳動(dòng)卷繞機(jī)構(gòu)1、2、3、4、5 齒輪1筒子2 槽筒3 交流變頻電動(dòng)機(jī)圖1-2 筒子卷繞 機(jī)構(gòu)短纖維紗線絡(luò)筒一般采用摩擦傳動(dòng)卷繞機(jī)構(gòu)。 該機(jī)構(gòu)中，由 變頻電動(dòng)機(jī)以單錠方式傳動(dòng)的槽筒是筒子回轉(zhuǎn)的原動(dòng)部件。槽筒以膠木、合金制成，外表鑄有幾圈螺線形溝槽。金屬

3、槽筒外表高 強(qiáng)耐磨，不易碰傷并有利于摩擦靜電的逸散。 安裝在筒錠握臂上 的筒子緊壓在槽筒上，依靠槽筒的摩擦作用繞自身的軸線回轉(zhuǎn)， 卷繞紗線；槽筒外表的溝槽作為導(dǎo)紗器引導(dǎo)紗線作往復(fù)的導(dǎo)紗運(yùn) 動(dòng)，使紗線均勻地絡(luò)卷到筒子外表，溝槽的中心線形狀決定了導(dǎo) 紗運(yùn)動(dòng)的規(guī)律，直接影響到筒子形式和成形質(zhì)量。變頻電動(dòng)機(jī)的 轉(zhuǎn)速由電腦程序控制，到達(dá)筒子卷繞防疊和減少絡(luò)筒毛羽等目 的。紗線斷頭時(shí)，筒錠握臂自動(dòng)抬起，使筒子盡快脫離槽筒外表， 以免紗線過渡磨傷。局部摩擦傳動(dòng)卷繞機(jī)構(gòu)中，滾筒作為原動(dòng)部 件通過摩擦使筒子回轉(zhuǎn)，由專門的導(dǎo)紗器進(jìn)行導(dǎo)紗，常用于長(zhǎng)絲 的絡(luò)筒卷繞。錠軸傳動(dòng)卷繞機(jī)構(gòu)中筒子的回轉(zhuǎn)靠錠軸帶動(dòng)，導(dǎo)紗器的往復(fù)

4、 導(dǎo)紗運(yùn)動(dòng)可以與錠軸聯(lián)動(dòng)，也可單獨(dú)傳動(dòng)。錠軸轉(zhuǎn)動(dòng)和導(dǎo)紗器往 復(fù)導(dǎo)紗運(yùn)動(dòng)之間的傳動(dòng)比i決定了筒子每層卷繞的紗圈圈數(shù)。當(dāng) 導(dǎo)紗器的往復(fù)運(yùn)動(dòng)與錠軸回轉(zhuǎn)聯(lián)動(dòng)時(shí)， 傳動(dòng)比是一個(gè)固定值；導(dǎo) 紗器單獨(dú)傳動(dòng)時(shí)，傳動(dòng)比可變。絡(luò)筒精密卷繞使用滾筒摩擦傳動(dòng)卷繞機(jī)構(gòu)和錠軸傳動(dòng)卷繞 機(jī)構(gòu)，滾筒或錠軸轉(zhuǎn)動(dòng)和導(dǎo)紗器往復(fù)導(dǎo)紗運(yùn)動(dòng)之間的傳動(dòng)比 經(jīng)過精確的計(jì)算和設(shè)計(jì)，控制紗線在筒子上的卷繞位置，從而滿 足筒子良好的卷裝成形和卷繞密度均勻的要求。二、筒子形式及其卷繞原理卷繞機(jī)構(gòu)把紗線以螺旋線形式一層一層有規(guī)律地緊繞在筒 管外表，形成圓柱形筒子、圓錐形筒子或其他形狀的筒子。紗線卷繞到筒子外表某點(diǎn)時(shí)，紗線的切線方向與筒子外表該 點(diǎn)圓周

5、速度方向所夾的銳角為 螺旋線升角a,通常稱為卷繞角。來回兩根紗線之間的夾角稱為交叉角，數(shù)值上等于來回兩個(gè)卷繞 角之和。卷繞角是筒子卷繞的一個(gè)重要特征參數(shù)， 也是卷繞機(jī)構(gòu) 的設(shè)計(jì)依據(jù)之一。紗線絡(luò)卷到筒子外表某點(diǎn)時(shí)的 絡(luò)筒速度V,可以看作這一瞬 時(shí)筒子外表該點(diǎn)圓周速度 V1和紗線沿筒子母線方向移動(dòng)速度即 導(dǎo)紗速度V2的矢量和，數(shù)值上1-1tan1-2筒子上每層紗線卷繞的圈數(shù)m'可用下式確定1-3式中：nk筒子卷繞轉(zhuǎn)速r/min；m導(dǎo)紗器單位時(shí)間內(nèi)單向?qū)Ъ喆螖?shù)次 /min。1 圓柱形筒子圓柱形筒子主要有平行卷繞的有邊筒子、 交叉卷繞的圓柱形筒子和扁平筒子等，見圖1-3示。HWIbHLT1i!

6、«ia柱曆間于圖云各種類型有邊筒子、無邊簡(jiǎn)子平行卷繞圓柱形有邊筒子一般采用錠軸傳動(dòng)的卷繞方式。由于兩根相鄰紗圈之間的平均距離為紗線直徑，因此卷繞密度大。筒管兩端的邊盤保證了良好的紗圈穩(wěn)定性，因而在絲織、麻織、 絹織以及制線工業(yè)中有較多應(yīng)用。紗線退繞一般采用軸向退繞方 式，因邊盤的存在，亦常采取徑向退繞方式，但都不適宜于紗線的高速退解在交叉卷繞的圓柱形筒子內(nèi)部，紗線之間相互交叉所形成的 空隙較大，因此卷裝容量大約是同體積平行卷繞圓柱形筒子的 65%左右。由于交叉卷繞，筒子的結(jié)構(gòu)比擬穩(wěn)定，筒子無邊盤， 適應(yīng)紗線軸向退繞，所以廣泛用于短纖紗和合纖長(zhǎng)絲的卷裝。 交 叉卷繞的圓柱形筒子有摩擦傳

7、動(dòng)和錠軸傳動(dòng)兩種卷繞方式。精密卷繞而成的交叉卷繞的圓柱形筒子內(nèi)，紗線卷繞密度比擬均勻， 用于染色的松式筒子便是一例。扁平筒子的外形特點(diǎn)是筒子直徑遠(yuǎn)比筒子高度為大.扁平筒 子一般用于倍捻機(jī)上并捻加工及無梭引緯，也廣泛用作合纖長(zhǎng)絲 的卷裝。圓柱形筒子卷繞時(shí)，通常采用等速導(dǎo)紗的導(dǎo)紗器運(yùn)動(dòng)規(guī)律， 除筒子兩端的紗線折回區(qū)域外，導(dǎo)紗速度 V2為常數(shù)。在卷繞同 一層紗線過程中 V為常數(shù)，于是除折回區(qū)域外，同一紗層紗線 卷繞角恒定不變。將圓柱形筒子的一層紗線展開如圖 1-4所示，圖1-4卷繞螺旋線圈式中：dk筒子卷繞直徑；N k筒子卷繞轉(zhuǎn)速；h軸向螺距；a 螺旋線升角；hn法向螺距。采用槽筒摩擦傳動(dòng)的卷繞機(jī)構(gòu)

8、，能保證整個(gè)筒子卷繞過程中 Vi始終不變，于是a為常數(shù)，稱等卷繞角卷繞或等升角卷繞。 這時(shí)法向螺距hn和軸向螺距h分別與卷繞直徑dk成正比，但hn： h之值不變，隨筒子卷繞直徑增加，筒子卷繞轉(zhuǎn)速 nk不斷減小， 而導(dǎo)紗器單位時(shí)間內(nèi)單向?qū)Ъ喆螖?shù) m恒定不變，因此每層紗線卷 繞圈數(shù)m'不斷減小。采用筒子軸心直接傳動(dòng)的錠軸傳動(dòng)卷繞機(jī)構(gòu)，能保證V2與nk之間的比值不變，從而h值不變，稱為軸向等螺距卷繞。在這 種卷繞方式中，隨著卷繞直徑增大每層紗線卷繞圈數(shù)不變， 而紗 線卷繞角逐漸減小。生產(chǎn)中，對(duì)這種卷繞方式所形成的筒子提出 了最大卷繞直徑的規(guī)定，通常規(guī)定筒子直徑不大于筒管直徑的三 倍。如果筒子

9、卷繞直徑過大，其外層紗圈的卷繞角會(huì)過小，在筒 子兩端容易產(chǎn)生脫圈疵點(diǎn)，而且筒子內(nèi)外層紗線卷繞角差異將導(dǎo) 致內(nèi)外層卷繞密度不勻，對(duì)于無梭織機(jī)上緯紗退繞以及筒子染色 不利。在進(jìn)行滾筒摩擦傳動(dòng)和錠軸傳動(dòng)的精密卷繞時(shí)，為滿足所形 成的圓柱形筒子內(nèi)外層卷繞密度均勻的要求， 可采用有級(jí)精密卷 繞。數(shù)字式卷繞時(shí)，滾筒或錠軸轉(zhuǎn)動(dòng)和導(dǎo)紗器往復(fù)導(dǎo)紗運(yùn)動(dòng) 之間的傳動(dòng)比i，即nk/V2值作有級(jí)變化，如圖1-5示。例如，在織廠用作緯紗時(shí)，十萬緯斷緯率說明有級(jí)精密卷繞 進(jìn)一步提高了筒子的退繞性能，十萬緯斷緯率：一般絡(luò)筒次；精 密絡(luò)筒次；有級(jí)精密絡(luò)筒次。2.圓錐形筒子圓錐形筒子的軸向退繞方式十分有利于紗線高速 退解，因此在

10、棉、毛、麻、粘膠以及化纖混紡紗的生產(chǎn) 中廣泛使用。圓錐形筒子主要有普通圓錐形筒子和變錐 形筒子兩種，如圖116所示。S1 -* BittB 筒于普通圓錐形筒子在卷繞過程中筒子大、 小端處紗層 沿徑向等厚度增長(zhǎng)，筒子錐體的母線與筒管錐體的母線 相互平行，筒子大、小端的卷繞密度比擬均勻。筒子錐 頂角之半通常有 3o30'、4o20'、5o57'、6o 1332MD 卷繞幾種。精密卷繞而成的普通圓錐形松式筒子，由于卷繞密度小約 0.4g/cm3且均勻，被用于染色或 其它濕加工。4o20的普通圓錐形筒子特別適合在倍捻機(jī)上加工。變錐形筒子的卷繞過程中，筒子大、小端處紗層沿 軸向非

11、等厚度增長(zhǎng)，各層紗線所處圓錐體的錐頂重合于一點(diǎn)，即筒管錐體的錐項(xiàng)筒管 錐頂角之半為50571，制成筒子的錐頂角之半為11°, 見圖 1-7，這通過卷繞時(shí)筒子大端的卷繞密度大于小端來實(shí)現(xiàn)。變錐形筒子的紗線退繞時(shí)，在0點(diǎn)設(shè)置導(dǎo)紗器，它的紗線退解條件優(yōu)于前述的普通圓錐形筒子，通常用于高速整經(jīng)和針織生產(chǎn)。在摩擦傳動(dòng)絡(luò)卷圓錐形筒子時(shí)，一般采用槽筒或滾筒通過摩擦傳動(dòng)使筒子回轉(zhuǎn)，槽筒溝槽或?qū)ｉT的導(dǎo) 紗器引導(dǎo)紗線作導(dǎo)紗運(yùn)動(dòng)。由于筒子兩端的直徑大小 不同，因此筒子上只有一點(diǎn) 的速度等于槽筒外表線速 度，這個(gè)點(diǎn)稱為傳動(dòng)點(diǎn)。其 余各點(diǎn)在卷繞過程中均與 槽筒外表產(chǎn)生滑移。如圖1-7所示，在傳動(dòng)點(diǎn)B的右 邊，

12、各點(diǎn)的圓周速度大于槽筒外表線速度，并受到槽筒對(duì)它的阻動(dòng)摩擦力矩作 用：在B點(diǎn)左邊，情況正好相反，受到驅(qū)動(dòng)摩擦力矩作 用。B點(diǎn)與槽筒外表作純滾動(dòng)，B點(diǎn)到筒子軸心線的距 離稱為傳動(dòng)半徑P,筒子與槽筒或滾筒的傳動(dòng)比方 下：i R式中：R槽筒或滾筒的半徑。忽略筒子繞軸心線轉(zhuǎn)動(dòng)的摩擦阻力矩及紗線張力 產(chǎn)生的阻力矩，根據(jù)筒子所受外力矩平衡，即筒子上B點(diǎn)左右兩邊摩擦力矩方向相反、大小相等的原理，可以 導(dǎo)出傳動(dòng)半徑。設(shè)圖中 CD= l , EF= l+dl , DF= ds，那么ds衛(wèi)sin式中：丫圓錐形筒子錐頂角之半。假設(shè)筒子的重量均勻地壓在槽筒上，那么微元長(zhǎng)度 ds上的摩擦力為<41dF qfds

13、qf sin式中：q單位長(zhǎng)度上的壓力;紗線對(duì)槽筒的摩擦系數(shù)。摩擦力對(duì)筒子軸心線的力矩為ldlM dF ?l qfsin于是B點(diǎn)左右兩邊的摩擦力矩?cái)?shù)值上分別為11 R左邊：Mi q計(jì)J" q計(jì)亍M2 qf 右邊：sinldl qf 1sin 2式中： R 筒子小端半徑；R筒子大端半徑。由于筒子所受外力矩平衡，即 M= M,于是Ri2 r； 1-4在卷繞過程中，筒子兩端半徑不斷地發(fā)生變化，因 此筒子的傳動(dòng)半徑也在不斷地改變著。傳動(dòng)半徑的位 置，即傳動(dòng)點(diǎn)B的位置，可根據(jù)圖10-8中所表示的幾 何關(guān)系確定R,X sin式中：X筒子小端到傳動(dòng)點(diǎn) B的距離。進(jìn)一步分析可知，傳動(dòng)半徑總是大于筒子的

14、平均半R R；徑 2 ，并且隨著筒子直徑的增大，傳動(dòng)點(diǎn) B逐漸 向筒子的平均半徑方向移動(dòng)，筒子的大、小端圓周速度 相互接近。在摩擦傳動(dòng)條件下，隨著筒子卷繞直徑增加，筒子 轉(zhuǎn)速九逐漸減小，于是每層繞紗圈數(shù) m逐漸減小，而 螺旋線的平均螺距hp逐漸增加，即h h。hp m'式中：h。一一筒子母線長(zhǎng)度。由于傳動(dòng)點(diǎn)B靠近筒子大端一側(cè)，于是筒子小端與 槽筒之間存在較大的外表線速度差異，卷繞在筒子小端 處的紗線與槽筒的摩擦比擬嚴(yán)重， 當(dāng)絡(luò)卷細(xì)特紗時(shí)，易 在筒子小端產(chǎn)生紗線起毛、斷頭。將槽筒設(shè)計(jì)成略具錐 度的圓錐體，如 Schlafhorst GKV自動(dòng)絡(luò)筒機(jī)3° 20 的圓錐形槽筒，小端

15、紗線磨損情況可望改觀。 另外，減小圓錐形筒子的錐度，亦是減少小端紗線磨損的一個(gè)措施，將錐頂角之半從9° 15改為5° 57',能使筒子 小端與槽筒之間的摩擦滑溜率從 57%減小到16%為減少空筒卷繞時(shí)小端紗線過度的擦傷空筒時(shí)B 點(diǎn)距小端最遠(yuǎn)，采取讓筒子與槽筒外表脫離的措施， 待筒子卷繞到一定紗層厚度之后，方始接觸。以錠軸傳動(dòng)的卷繞機(jī)構(gòu)絡(luò)卷圓錐形筒子時(shí)，錠軸直接傳動(dòng)筒 子，導(dǎo)紗器引導(dǎo)紗線進(jìn)行導(dǎo)紗運(yùn)動(dòng)， 紗線所受磨損較小，利于長(zhǎng) 絲的絡(luò)筒卷繞。3其它形狀的筒子紡織生產(chǎn)中還應(yīng)用許多其它形狀的筒子，如雙錐端圓柱形筒子、二圓錐筒子、木芯線團(tuán)等，見圖1-8所示abcd圖1-8

16、其它形狀的筒子雙錐端圓柱形筒子采用精密卷繞方式，能形成交叉卷繞和平 行卷繞兩種卷繞形式。卷繞中，導(dǎo)紗器作變幅導(dǎo)紗運(yùn)動(dòng)，隨筒子 直徑增大，導(dǎo)紗器動(dòng)程逐漸減小，在筒子兩端形成圓錐體，圓錐 體的錐項(xiàng)角為140o1500。筒子中部與筒管一樣，呈圓柱形。 由于變幅導(dǎo)紗的原因，不僅筒子結(jié)構(gòu)比擬穩(wěn)定，而且筒子兩端紗 線折回點(diǎn)的分布較均勻，筒子兩端與中部的卷繞密度比擬一致。 平行卷繞的雙錐端圓柱形筒子，由于筒子結(jié)構(gòu)穩(wěn)定、卷繞密度高 且均勻，因此被廣泛用作合纖長(zhǎng)絲的筒子卷裝，筒子重量可達(dá)5kg。三圓錐筒子又稱菠蘿筒子，它不僅卷裝結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，而且卷裝 容量大，每只筒子質(zhì)量可達(dá)510kg,因此用于合纖長(zhǎng)絲的卷繞。 精

17、密卷繞而成的筒子兩端形成錐體， 紗線不易松塌。筒子中部呈 錐體，有利于紗線的退繞，錐體的錐頂角之半為 3o30'。木芯線團(tuán)為縫紉線的一種卷裝形式，紗線以緊密卷繞的方式 卷繞到木制筒管上，卷繞直徑為 60mm卷繞高度為80mm三、筒子卷繞密度卷繞密度是指筒子單位體積中紗線的重量，其計(jì)量單位是 g/cm3。影響筒子卷繞密度的因素有：筒子卷繞形式、絡(luò)筒張力、 紗圈卷繞角、紗線種類與特?cái)?shù)、紗線外表光潔程度、紗線自身密 度及筒子對(duì)滾筒的壓力等。根據(jù)卷繞密度，交叉卷繞可分為緊密卷繞和非緊密卷繞兩 種，所形成的筒子分別為緊卷筒子和網(wǎng)眼筒子。 本節(jié)將重點(diǎn)分析 一下在非緊密卷繞和緊密卷繞條件下，紗圈卷繞

18、角與筒子卷繞密 度的關(guān)系。在非緊密卷繞條件下，假設(shè)圓錐形筒子卷繞過程中大小端等厚度增加，如圖1-9所示。圖1-9 等厚度增加的圓 錐形筒子導(dǎo)紗器作n次單程導(dǎo)紗 后，形成厚度為S的一層均勻 厚度紗層。以兩個(gè)垂直筒子軸心線的平面P1及P2將紗層截出一小段，截出的局部可以近似為 高度等于入，底的外徑等于di、內(nèi)徑等于d1-2 S的一個(gè)中空?qǐng)A 柱體。中空?qǐng)A柱體內(nèi)單根紗線長(zhǎng)度sin式中:卷繞角這些紗線的總重量Gin? ?sin 1式中：Tt紗線線密度。中空?qǐng)A柱體體積近似Vidi于是卷繞密度GiVintd1 s in 1在同一紗層的另一區(qū)段上，同理可得紗線卷繞密度nTt2:d2 sin 2因此，同一紗層不

19、同區(qū)段上紗線卷繞密度之比為d2 sin 2 di sin i 1-5對(duì)于圓柱形筒子，同一紗層的卷繞直徑相同，于是1 sin 22 sin i i-6由式i-5、式i-6可知，等厚度卷繞的圓錐形筒子同一紗層上，不同區(qū)段的紗線卷繞密度反比于卷繞直 徑和卷繞角正弦值的乘積：圓柱形筒子那么反比于卷繞角 正弦值。這說明，為保證圓錐形筒子大小端卷繞密度均勻一致，同一紗層大端的紗線卷繞角應(yīng)小于小端；圓柱形筒子同一紗層的紗線卷繞角那么應(yīng)恒定不變。 在圓錐形筒子和圓 柱形筒子兩端紗線折回區(qū)域內(nèi)，紗線卷繞角由正常值急劇減小到 零，因而折回區(qū)的卷繞密度及手感硬度遠(yuǎn)較筒子中部為大。通常，卷繞交叉角的范 圍為30o55

20、 °。用于高壓染色 的松式筒子可以米用55°左右的卷繞交叉角，這時(shí)紗線之間交叉所產(chǎn)生的孔隙較大，卷繞密 度??；用于整經(jīng)和無梭織造的筒子卷繞密度較大，采用30°左右的卷繞交叉角。卷繞角交叉從 30°變?yōu)?5°,貝倘 子的卷繞密度約減少20%- 25%在緊密卷繞條件下，筒子中的紗線排列如圖 1-10所示，紗 線之間幾乎沒有空隙。筒子卷繞密度受紗線密度、紗線擠壓程度 影響，而與卷繞角無關(guān)。在絡(luò)筒過程中，筒子與槽筒之間的壓力以及絡(luò)筒張力對(duì)筒子卷繞密度有很大影響。隨著筒子卷繞直徑的增加，筒子自重增加， 筒子與槽筒之間的壓力也逐漸增加，影響了筒子內(nèi)外紗層的

21、壓縮 均勻性，于是內(nèi)外紗層的卷繞密度產(chǎn)生差異。 為此，自動(dòng)絡(luò)筒機(jī)上米用了圖1-11所示的氣壓式筒子重量平衡 裝置，使筒子與槽筒之間的壓力保 持恒定，防止了由于筒子自重增加 而使筒子受的壓力增長(zhǎng)所引起的 卷繞密度顯著變化，從而到達(dá)筒子 內(nèi)外紗層卷繞密度均勻穩(wěn)定。四、筒子卷繞穩(wěn)定性繞在圓柱面上的螺旋線是曲面上的最短線， 它不會(huì)因紗線張 力而移動(dòng)，即處于穩(wěn)定的平衡狀態(tài)。但是，繞在圓錐面上的螺旋 線卻不是短程線，因?yàn)榘褕A錐面展開為平面后，錐面上的螺旋線 并不是這展開面上的直線。再有，圓柱面上繞的螺旋線雖然是短 程線，但是在兩端動(dòng)程折回時(shí)的紗線曲線仍然不是短程線。 那么 當(dāng)所繞紗線不是短程線時(shí)，繞在曲面

22、上的紗線在張力作用下顯然 有拉成最短線的趨勢(shì)。那么它在紗層外表上就有走向最短線即短 程線的趨勢(shì)，即發(fā)生紗線在筒子外表的滑動(dòng)。但是，另一方面紗線張力也使紗線對(duì)曲面造成法向壓力， 于是紗層面上紗與紗之間的摩擦阻力就阻止了紗線滑動(dòng)的趨勢(shì)。張 力越大時(shí)，一方面固然是滑動(dòng)的趨勢(shì)越大，但另一方面法向壓力 也越大，摩擦阻力也越大。因此，在一定條件下，雖非短程線也 是可以取得外力平衡、位置穩(wěn)定的。在紗層面上，紗與紗之間的實(shí)際接觸與摩擦力的大小是一個(gè) 復(fù)雜問題。研究任意卷繞曲面工上，任意形狀微元紗段r的外力 平衡、位置穩(wěn)定條件，如圖1-12所示。B為紗段的密切平面，n 是紗段的主法線，平面n過曲面在 M點(diǎn)的法線

23、N并與紗段相切， E為曲面在M點(diǎn)的切平面。圖1-12 任意卷繞面上的微元紗段在紗線等張力狀態(tài)下，微元紗段r的位置穩(wěn)定條件是tand 1-7式中：紗段的主法線n與卷繞曲面法線N之間所夾銳 角;1/ d 紗段的測(cè)地曲率紗段在E平面上投影之曲率1/ f紗段的法曲率紗段在n平面上投影之曲率；f紗線的摩擦因素。式1-7適用于各種筒子的紗圈位置穩(wěn)定性分析， 它說明: 紗圈的位置穩(wěn)定與否，除和紗線的摩擦因素f有關(guān)外，還與紗圈 的形狀P f、p訂有關(guān)，即在一定的筒管錐角條件下，與絡(luò)筒圓周速度、絡(luò)筒的導(dǎo)紗速度及其變化率有關(guān)，亦即與槽筒外表的 溝槽圈數(shù)及溝槽中心線形狀有關(guān)。圓柱形筒子在端點(diǎn)折回處的紗線位置穩(wěn)定條件

24、那么是式 1-7 的一個(gè)特例，這時(shí)P f等于筒子半徑。絡(luò)筒過程中，由導(dǎo)紗器或槽筒溝槽引導(dǎo)，紗線按精確設(shè) 計(jì)的規(guī)律卷繞到筒子外表，形成預(yù)定的、合理的紗圈初始形狀。 紗圈卷到筒子外表后必須立即轉(zhuǎn)入穩(wěn)定狀態(tài)，并保持這預(yù)定的初 始形態(tài)，以便最后制成卷繞均勻、成形良好的筒子。筒子卷繞穩(wěn) 定性正是研究紗圈卷到筒子外表后是否能立即轉(zhuǎn)入穩(wěn)定狀態(tài)的 問題，研究紗圈初始形狀的合理性問題。 因此，為獲得良好的絡(luò) 筒紗圈穩(wěn)定性，特別是圓錐形筒子和圓柱形筒子兩端折回區(qū)的紗 圈位置穩(wěn)定性，必須針對(duì)纖維材料及紗線外表特性進(jìn)行合理的槽 筒溝槽設(shè)計(jì)。W 1-13 療子與前巒勒IWW 2ft 子卷繞到筒子外表符合位置穩(wěn)定條件的紗

25、圈特別是處于臨界 狀態(tài)下f/ d f的紗圈在靜態(tài)條件下是穩(wěn)定的，但在運(yùn)輸和 后道加工過程中稍受振動(dòng)或其它偶 然的外力作用，仍有可能離開原始 位置發(fā)生滑移，滑移運(yùn)動(dòng)的結(jié)果使 紗線張力降低、卷裝松弛，引起亂 紗和壞筒等疵品。五、自由紗段對(duì)筒子卷繞成形 的影響筒子與槽筒摩擦傳動(dòng)副剖面如 圖1-13所示。槽筒1通過摩擦帶動(dòng) 筒子2回轉(zhuǎn)，摩擦傳動(dòng)點(diǎn)為A,紗 線卷繞到筒子上的卷繞點(diǎn)為M溝 槽側(cè)壁引導(dǎo)紗線的導(dǎo)紗點(diǎn)為N。從圖中看出：由于槽筒溝槽的存在， M A、N三點(diǎn)是互不重 合的。位于導(dǎo)紗點(diǎn)N與卷繞點(diǎn)M之間的那段紗線處于自由狀態(tài)， 被稱為自由紗段。其它傳動(dòng)形式的卷繞機(jī)構(gòu)上，只要導(dǎo)紗點(diǎn)和卷 繞點(diǎn)不重合，都會(huì)存

26、在自由紗段。自由紗段對(duì)筒子成形具有重大 影響。圖1-14中Ni、2表示絡(luò)筒過程中不同的導(dǎo)紗點(diǎn)位置，而 M、M 表示不同的卷繞點(diǎn)位置，圖中 MNi、MN即為自由紗 段，在一個(gè)導(dǎo)紗往復(fù)間它是個(gè)變量。1自由紗段對(duì)筒子兩端成形的影響如圖1-15所示，導(dǎo)紗器在N和M點(diǎn)之間作往復(fù)運(yùn)動(dòng)，其全 程為L(zhǎng)。當(dāng)導(dǎo)紗器到達(dá)左端 N時(shí)，紗線正好繞到筒子外表上的 M點(diǎn)，該點(diǎn)距筒子邊緣為a。當(dāng)導(dǎo)紗器向右移動(dòng)到達(dá) M點(diǎn)時(shí)，紗 線將在卷繞角逐漸減小的情況下繼續(xù)向左方的筒子外表上繞去。 當(dāng)導(dǎo)紗器到達(dá) N點(diǎn)時(shí)，紗線剛好繞上筒子左方的邊緣，在這一 點(diǎn)卷繞角等于零。導(dǎo)紗器繼續(xù)向右運(yùn)動(dòng)到達(dá)N點(diǎn)時(shí)，紗線就向 右繞上筒子，其卷繞角逐漸增大。

27、在筒子右方邊緣繞紗情況和左邊一樣由于自由紗段的存在，引起導(dǎo)紗動(dòng)程 L和筒子高度ho之間 的差異圖1-14中b與b'之和，并使筒子上鄰近兩端處的一 定區(qū)域折回區(qū)中紗線的卷繞角小于正常的卷繞角， 從而使筒 子兩端卷繞密度增加，嚴(yán)重時(shí)可導(dǎo)致凸邊和塌邊等疵病。以下就 這一影響進(jìn)行分析。圖1-14的下部是圓柱形筒子兩端折回區(qū)紗圈的展開圖形。OX軸代表通過M點(diǎn)的筒子母線，即卷繞點(diǎn)的軌跡， M為導(dǎo)紗器 在左側(cè)邊緣位置N時(shí),紗圈在筒子外表上的卷繞點(diǎn)。0Y軸代表通 過N點(diǎn)并垂直于0X軸的直線。設(shè)導(dǎo)紗器作勻速導(dǎo)紗運(yùn)動(dòng)，并且 在移動(dòng)到兩端時(shí)瞬時(shí)變換運(yùn)動(dòng)方向，那么紗圈在兩端展開曲線上任 意一點(diǎn)的坐標(biāo)為X V3

28、 ?t CtanaY V1 ?t式中：V1筒子圓周速度；V3 導(dǎo)紗器的導(dǎo)紗速度；C 自由紗段MN在丫軸上的投影長(zhǎng)度根據(jù)上式，考慮到tanadX/dY，貝y有dX/dY + P x= Q其中：P = 1/C丄V3YC V1上述微分方程的通解為丫 V K)eC(v3eC(Y C)V1式中：e自然對(duì)數(shù);K積分常數(shù)。V3C根據(jù)初始條件丫=0時(shí)，X=V1，于是得到紗圈在筒子兩端的展開曲線方程:色(2CeC Y C)X= Vi圓柱形筒子兩端的情況一致，故 b= b'。上式中X的最小 值即為筒子高度小于導(dǎo)紗器動(dòng)程的差值之半 b或b'b= b ' =Xmin =0.693 C-V 3/

29、 V 1通過類似的分析，對(duì)于圓錐形筒子可以得到上述同樣的結(jié) 果。但由于圓柱形筒子大端和小端的 C、Vs、V都不等，因此b 不等于b'。對(duì)局部絡(luò)筒機(jī)的研究結(jié)果說明：隨著圓錐形筒子卷繞厚度的 增加，C值和V值不斷變化。在筒子大端，C值和Vi值的變化使 b'值逐漸增加，即卷繞高度又稱筒子斜高逐漸減小，這有 利于后來繞上的紗圈的穩(wěn)定性，獲得成形較好的筒子，不致在大 端產(chǎn)生紗圈崩塌和攀絲現(xiàn)象，筒子在整經(jīng)退繞時(shí)比擬順利。至于 筒子小端，那么在卷繞厚度增加時(shí)b值無顯著變化。2自由紗段對(duì)筒子中部成形的影響自由紗段對(duì)筒子中部成形亦存在一定影響， 現(xiàn)以槽筒式絡(luò)筒 機(jī)為例作定性分析。為防止紗圈重疊，

30、有些槽筒溝槽中心曲線被設(shè)計(jì)成左右扭曲 的形狀，這可看成導(dǎo)紗器往復(fù)運(yùn)動(dòng)速度U 3時(shí)而很大，時(shí)而很小， 它的一階導(dǎo)數(shù)as作幅值很大的正負(fù)交變。如果自由紗段長(zhǎng)度為 零，那么紗線沿筒子母線方向的導(dǎo)紗速度U 2等于導(dǎo)紗器運(yùn)動(dòng)速度 U 3,從而對(duì)應(yīng)的紗線卷繞角時(shí)而很大，時(shí)而很小，引起筒子卷d_繞密度不勻，過大的卷繞角a以及卷繞角變化率 dt還會(huì)嚴(yán)重影 響紗線卷繞時(shí)的紗圈穩(wěn)定性。由于自由紗段實(shí)際上存在，使得u 2不等于u 3，u 2跟隨u 3作變化，但響應(yīng)很慢，遠(yuǎn)遠(yuǎn)跟不上u 3的 變化速率，因此u 2以及a的極大值和變化率都不大，上述弊病 不可能產(chǎn)生。同時(shí)，自由紗段的作用u 2不等于u 3使得紗圈 的卷繞軌

31、跡與左右扭曲的槽筒溝槽不相吻合，當(dāng)輕微紗圈重疊發(fā) 生之后，重疊紗圈不可能嵌入槽筒溝槽，于是進(jìn)一步的嚴(yán)重重疊可以防止，起到防疊作用。這說明自由紗段對(duì)筒子中部成形有積 極意義。在滾筒摩擦傳動(dòng)及錠軸傳動(dòng)的絡(luò)筒機(jī)上，為使導(dǎo)紗運(yùn)動(dòng)規(guī)律 準(zhǔn)確地符合導(dǎo)紗器運(yùn)動(dòng)規(guī)律，保證筒子精確成形，應(yīng)讓自由紗段 始終保持最小的、不變的長(zhǎng)度。六、卷裝中紗線張力對(duì)筒子卷繞成形的影響紗線在筒子卷裝中具有一定的卷繞張力，筒子外層紗線的張 力引起它對(duì)內(nèi)層紗線的向心壓力作用。 設(shè)微元紗層對(duì)筒子中心張 角為B、卷繞半徑為R、厚度為dR,如圖1-15所示。紗層中每 根紗段的卷繞張力為Tr。當(dāng)紗線卷繞角均為a時(shí)，每根紗段所 產(chǎn)生的向心壓力數(shù)

32、值E11-15緲錢對(duì)巷裝壓力的分析N 2TR?cos ?sin§ TRcos ?外層紗線的向心壓力使內(nèi)層紗線產(chǎn)生壓縮變形，壓縮的結(jié)果 使內(nèi)層紗線卷繞密度增大，紗線張力減弱，甚至松弛，越往內(nèi)層 這種壓縮現(xiàn)象越明顯。在接近筒管的少量紗層里，盡管紗線受到 最大的向心壓力作用，但由于筒管的支撐，其長(zhǎng)度方向不可能收 縮，仍維持較大的卷繞張力。所以，在筒子內(nèi)部，介于筒子外層 和最里層之間形成了一個(gè)弱張力區(qū)域。當(dāng)紗線彈性不好或絡(luò)筒張 力過大時(shí)，弱張力區(qū)域內(nèi)局部紗線有可能失去張力而松弛、 起皺, 影響筒子成形質(zhì)量。在一些高速自動(dòng)絡(luò)筒機(jī)上，采用了隨卷繞半徑增加，絡(luò)筒張 力或絡(luò)筒加壓壓力漸減裝置，起到均

33、勻內(nèi)外紗層卷繞密度的作 用，并能防止內(nèi)層紗線松弛、起皺、筒子脹邊、菊花筒子等疵點(diǎn)， 改善了筒子的外觀及成形。七、筒子卷繞的重疊和防疊在摩擦傳動(dòng)的絡(luò)筒過程中，筒子直徑逐漸增大，筒子轉(zhuǎn)速逐 漸降低。當(dāng)筒子卷繞到某些特定的卷繞直徑時(shí)， 在一個(gè)或幾個(gè)導(dǎo) 紗往復(fù)周期中，筒子恰好轉(zhuǎn)過整數(shù)轉(zhuǎn)，筒子兩層紗圈數(shù)2m或2n層紗圈數(shù)2nm'為整數(shù)。這時(shí)，在筒子大端和小端端面上某些 紗圈折回點(diǎn)相互重合，紗圈卷繞軌跡相互重合。在一段較長(zhǎng)時(shí)間 內(nèi)，由于筒子直徑增加很慢，m幾乎不變，筒子上絡(luò)卷的紗圈 會(huì)前后重疊，筒子外表產(chǎn)生菱形的重疊紗條。筒子上凹凸不平的重疊條帶使筒子與滾筒接觸不良， 凸起部 分的紗線受到過度摩擦

34、損傷，造成后加工工序紗線斷頭，紗身起 毛。重疊的紗條會(huì)引起筒子卷繞密度不勻，筒子卷繞容量減小。 重疊筒子的紗線退繞時(shí)，由于紗線相互嵌入或緊密堆疊，以致退 繞阻力增加，還會(huì)產(chǎn)生脫圈和亂紗。如系卷繞用于染色的松軟網(wǎng) 眼筒子，重疊過于嚴(yán)重將會(huì)阻礙染液滲透， 以致染色不勻。對(duì)于 需要進(jìn)行化學(xué)后處理或水洗加工的筒子，情況也是這樣。對(duì)于錠軸傳動(dòng)的絡(luò)筒機(jī)來說，當(dāng)筒子轉(zhuǎn)速與導(dǎo)紗器往復(fù)運(yùn)動(dòng) 頻率之比為某些數(shù)值時(shí)，也會(huì)產(chǎn)生一個(gè)或幾個(gè)導(dǎo)紗往復(fù)周期中筒 子恰好轉(zhuǎn)過整數(shù)轉(zhuǎn)的現(xiàn)象，從而造成紗圈重疊。為防止重疊的產(chǎn)生，在各種絡(luò)筒機(jī)上采取一種或幾種措施， 以期到達(dá)防疊的目的。一用槽筒摩擦傳動(dòng)筒子時(shí)采取的防疊措施i周期性地改變槽筒的轉(zhuǎn)速。筒子由槽筒摩擦傳動(dòng)，當(dāng)槽筒的轉(zhuǎn)速作周期性變化時(shí)，筒子 轉(zhuǎn)速也相應(yīng)地發(fā)生變化。由于筒子具有慣性，因此二者的轉(zhuǎn)速變 化不同步，相互之間產(chǎn)生滑移，當(dāng)筒子直徑到達(dá)重疊的條件時(shí)， 因?yàn)榛频木壒?，重疊條件破壞