細紗機后區(qū)壓力棒位置對牽伸力的影響研究

細紗機后區(qū)壓力棒位置對牽伸力的影響研究

馮清國， 任毅， 陳宇恒， 張海洋， 劉紅艷

(中原工學院， 鄭州 450007)

摘要：在分析牽伸力理論的基礎上，研究了細紗機后區(qū)壓力棒位置對牽伸力的影響。利用自主發(fā)明的牽伸力測試裝置對壓力棒不同位置的牽伸力進行了測試、計算與分析。研究結果表明：在其他條件不變的情況下，隨著后區(qū)壓力棒對紗條的下壓，牽伸力呈明顯增大趨勢；壓力棒越靠近前鉗口，牽伸力越大，波動較大；壓力棒越靠近后鉗口，牽伸力稍有增大且波動較小。在后區(qū)壓力棒牽伸生產(chǎn)實踐中，壓力棒應盡可能靠近后鉗口，以使牽伸力波動較小。

關鍵詞：后區(qū)壓力棒牽伸；摩擦力界；壓力棒位置；牽伸力

收稿日期：2015-06-20

作者簡介：馮清國(1985-)，男，河南林州人，講師，碩士，主要研究方向為紡織新技術新工藝新設備。

文章編號：1671-6906(2015)04-0036-03

中圖分類號：TS103.7

文獻標志碼：A

DOI:10.3969/j.issn.1671-6906.2015.04.009

Abstract:On the basis of analyzing the theory of drafting force, the influence of pressure bar on drafting force is analyzed. The drafting force in different position of pressure bar are measured and analyzed by the self-designed on-line device. The results indicate that drafting force increased obviously as the pressure bar moving down under the other conditions are constant; The bigger of the distance of the pressure bar from back jaw, the greater the drafting force and the fluctuation of drafting force; The smaller of the distance of the pressure bar from back jaw, the smaller the increase of drafting force and the fluctuation of drafting force. In the production practice of the back pressure bar, the pressure bar should be as close to the back jaw so that the drafting force is less volatile.

近年來，細紗機壓力棒牽伸在棉紡企業(yè)大力推廣，可提高成紗質量，能為企業(yè)帶來巨大的經(jīng)濟效益[1]。特別是在后區(qū)附加壓力棒，可增加附加摩擦力界的強度，穩(wěn)定牽伸力，縮短后區(qū)浮游區(qū)的長度，使后區(qū)浮游纖維始終處于受控制狀態(tài)，纖維變速點集中且穩(wěn)定地靠近前鉗口，從而改善成紗質量[1]。然而，對于后區(qū)附加壓力棒具體置于什么位置才能最大限度發(fā)揮壓力棒的作用和最大限度穩(wěn)定牽伸力等方面的研究還未見相關文獻報道。因此，研究后區(qū)壓力棒位置對牽伸力的影響對改善成紗質量具有重要的理論指導作用與現(xiàn)實意義。

1牽伸力理論及數(shù)學模型

1.1牽伸力理論分析

在牽伸區(qū)內(nèi)，所有慢速纖維和牽伸機件對所有快速纖維摩擦阻力的總和稱為牽伸力。它反映的是牽伸區(qū)中快速纖維與慢速纖維的聯(lián)系力，這種聯(lián)系力使須條張緊，并引導慢速纖維在伸直張緊的狀態(tài)下改變速度。所以，牽伸力的微小波動將引起成紗質量的較大波動。由于牽伸力對牽伸區(qū)內(nèi)慢速纖維向快速纖維轉變起著決定性的作用，因而控制牽伸力對靠近前鉗口附近的纖維變速點穩(wěn)定集中地快速轉變?yōu)榍傲_拉速度有著重要的實踐意義[3]。目前，學術界較為一致的看法為：牽伸力愈大，牽伸力波動愈小，但是牽伸力的上限是不能超過最小的握持力；牽伸力波動對成紗質量的影響比牽伸力本身的大小更為顯著[4-6]。

在后牽伸區(qū)附加壓力棒后，當粗紗經(jīng)過壓力棒的下表面時，纖維變速點集中并靠近膠圈鉗口處，壓力棒可有效地控制纖維運動，尤其是增強對短纖維的控制，為提高成紗條干創(chuàng)造了條件。然而，由于壓力棒可增加后區(qū)附加摩擦力界，壓力棒位置不良會直接導致牽伸力的急劇增加，破壞牽伸力與握持力的動態(tài)平衡關系，引起皮輥在羅拉表面“打滑”，使成紗條干等質量指標惡化。為了充分發(fā)揮壓力棒之效能，本文通過改變后區(qū)壓力棒位置來分析牽伸力的變化，并根據(jù)牽伸力原理來優(yōu)選壓力棒位置，為提高成紗質量提供必要的理論和技術支持。

1.2牽伸力數(shù)學模型的建立

根據(jù)棉紡細紗機后區(qū)牽伸力的測試原理與方法可得牽伸力的數(shù)學模型，如式(1)所示[7]：

(1)

式中：T為前羅拉對須條的張力(即牽伸力)；N為傳感器探測棒對須條的正壓力；θ為在牽伸力測試時粗紗須條在探測桿上形成的包圍角；μ為須條與探測棒之間的摩擦系數(shù)。

由式(1)可知：在摩擦系數(shù)和包圍角已知的條件下，牽伸力T與探測桿對須條的法向正壓力N呈正比。因此，通過對須條法向壓力的測定，即可獲得牽伸力的大小。

2實驗

2.1紡紗工藝參數(shù)

為了獲得后區(qū)不同壓力棒位置與牽伸力變化的關系，需保證紡紗工藝參數(shù)不變，如表1所示。

表1　紡紗工藝參數(shù)

2.2壓力棒不同位置牽伸力測試方案

為了便于計算，以中羅拉中心為原點，中后羅拉的中心線為X軸，中羅拉與中皮輥中心線連線為Y軸，建立坐標系如圖1所示。根據(jù)實驗要求，設計壓力棒位置方案如表2所示。

3結果與分析

在其他條件不變的情況下，通過對壓力棒在不同位置的牽伸力進行測試，并分別對50個隨機取樣點進行分析，獲得結果如圖2所示。

圖1　壓力棒在后牽伸區(qū)內(nèi)坐標示意圖

方案X/mmY/mm方案131.510.5方案231.56.5方案331.52.5方案426.56.5方案536.56.5方案636.510.5方案738.510.5方案8不設置壓力棒

圖2　后牽伸區(qū)壓力棒位置與牽伸力的關系

對比方案1、方案2和方案3可知，隨著壓力棒位置的下移，壓力棒壓力增大，牽伸力亦呈明顯增大趨勢；對比方案4和方案5可知，壓力棒靠近前鉗口較靠近后鉗口牽伸力大；對比方案5、方案6可知，壓力棒越靠近后鉗口，牽伸力減小且越穩(wěn)定；對比方案6和方案7可知，牽伸力稍有增大，且波動都比較小。這主要是因為，當壓力增大后，在牽伸區(qū)纖維須條呈張緊狀態(tài)，牽伸過程中須條受到的摩擦阻力增大，所以牽伸力會增大；當壓力棒靠近前鉗口時，由于前鉗口附近是纖維變速最激烈的部位，變速點不在同一截面位置，會造成牽伸力太大，使牽伸過程中牽伸力與握持力不匹配，須條在羅拉表面打滑，出現(xiàn)牽伸不開，甚至斷頭，造成成紗粗細節(jié)增多、強力降低；而當壓力棒靠近后鉗口時，不但能使牽伸區(qū)內(nèi)產(chǎn)生附加摩擦力界，而且能使纖維變速點均勻而穩(wěn)定地靠近前鉗口，不至于因牽伸力太大而影響成紗質量。

4結語

通過對在后牽伸區(qū)壓力棒處于不同位置時的牽伸力進行測試分析，可得出以下結論：

(1)在其他條件不變的情況下，隨著后區(qū)壓力棒對紗條的下壓，牽伸力呈明顯增大趨勢；壓力棒越靠近前鉗口，牽伸力越大，波動較大；壓力棒越靠近后鉗口，牽伸力稍有增大且波動較小。

(2)在后區(qū)壓力棒牽伸生產(chǎn)實踐中，壓力棒應盡可能靠近后鉗口，以使牽伸力波動較小。

參考文獻：

[1]趙長萬.細紗牽伸區(qū)附加壓力棒的應用分析[J].棉紡織技術，2007,35(6):42-44.

[2]成立強.附加牽伸后區(qū)壓力棒上銷的發(fā)明機理及其應用前景[J].紡織器材，2006,33(4):11-14.

[3]史志陶,范松林.牽伸區(qū)須條內(nèi)浮游纖維運動變速點分布的研究[J].棉紡織技術，1997，25(2):34-37.

[4]闊夫涅爾. 牽伸力研究[M]. 北京：紡織工業(yè)出版社，1959.

[5]劉國濤.牽伸力問題(Ⅰ)-牽伸力與纖維的摩擦性能和牽伸倍數(shù)[J].無錫輕工業(yè)學院學報，1994, 13(4):251-259.

[6]劉國濤.牽伸力問題 (Ⅱ)-牽伸力與有關工藝參數(shù)[J].無錫輕工業(yè)學院學報，1994,13(4):358-363.

[7]馮清國,任家智,賈國欣,等. 棉紡細紗機后區(qū)牽伸力的在線檢測[J]. 紡織學報, 2014,35(10): 36-39.

(責任編輯：席艷君)

Study on Influence of Pressure Bar on Drafting Force

FENG Qing-guo, REN Yi, CHEN Yu-heng, ZHANG Hai-yang, LIU Hong-yan

(Zhongyuan University of Technology, Zhengzhou 450007, China)

Key words:pressure bar drafting of back; friction field; pressure bar position; drafting force