提高和稳定牵伸力的技术探讨

路红星

(河南省辉纺纺织有限公司，河南新乡，453600)

1 牵伸原理是设计和推演牵伸工艺的理论基础

纺纱厂在设计牵伸工艺时，既有学习先进纺纱工艺，提高条干水平和综合质量指标的需求，又要考虑本厂实际，因地制宜，保障生产顺利和高产。设计牵伸工艺时的种种考量，都不能违背牵伸原理。

(1)平行等长的纤维在牵伸过程中并未在同一界点变速，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。

(2)握持力必须大于牵伸力，牵伸才能正常进行。握持力必须大于牵伸力，是牵伸工艺顺利实施的关键。

2 牵伸力与纱线条干水平的关系

2.1 绝大部分情况下，牵伸力与条干水平正相关

(1)自身因素牵伸力较高的纤维，纺纱时容易获得较好的条干水平。同种或不同种类的纤维，长度较长、整齐度较好、细度较细、抱合力较大的纤维，在牵伸工艺相同或接近时，牵伸力较大，条干水平较好。

(2)工艺提高条干水平的措施都会增加牵伸力。牵伸力会伴随半成品须条捻度的增大而增大;胶圈钳口隔距变小或压力增大，摩擦力界增强，被控须条牵伸时，牵伸力增大;罗拉隔距变小时，牵伸力增大。

牵伸力和牵伸倍数的关联比较复杂。在输入须条定量一定时，牵伸力在牵伸倍数小于临界值时(通常很小)，牵伸倍数增加，牵伸力增大。之后在牵伸倍数超过临界值牵伸力(突破一个极值)后，牵伸力伴随牵伸倍数增加而减小。并条、粗纱及细纱前区牵伸倍数都较大。故牵伸力远远突破了这个极值，伴随牵伸倍数增大而趋小。

2.2 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，输入须条纤维数量越多，牵伸力越大。一方面输入须条纤维数量增多时，变速纤维接触慢速纤维的几率增加。另一方面，须条截面积增大，胶辊(或胶圈)与下罗拉间钳口断面增大，胶辊的相应压缩变形大，施加给须条的力量变大，纤维间的摩擦力增大。同时由于附加不匀与牵伸倍数正相关，此时牵伸力增加改善条干的作用很难显效，这就要求我们重视纤维的排列方式，使牵伸力增加幅度大于附加不匀增加幅度。解决输出定量不变输入定量增加时牵伸力与附加不匀的联系与矛盾，夯实高效牵伸工艺(大牵伸工艺)的理论基础，就可以科学便捷地寻找和建立高效牵伸工艺所需的方法体系。

2.3 纤维状态与牵伸力及条干水平的关系

(1)不连续、片段性地增加牵伸力，不利于条干改善。须条中纤维弯曲、杂乱，会在极小片段内导致牵伸力峰值较大，牵伸力异常变化会导致纤维变速点位置不稳定，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。半制品须条保持连续、平稳，适当的捻度有利于改善成纱的条干。

上述牵伸力与不同措施间的关联，可以通过纺纱实践验证。在前钳口握持力不变的情况下，使用上述措施使牵伸力趋大，在能正常纺纱的情况下，条干均会有对应改善。当使用上述措施过度，牵伸力趋大至大于等于握持力的程度，就会出现牵伸不开的现象。牵伸原理告诉我们，握持力必须大于牵伸力，否则牵伸不能正常进行，这种现象俗称“出硬头”。“出硬头”现象是牵伸力增加过度的表现。

牵伸力水平高的纤维容易纺制条干水平好的纱线，改善条干的措施同时提高了牵伸力水平，这说明牵伸力和条干水平正相关。牵伸力变大即快速纤维受到控制力的总和变大，变速点实际上更加靠近前钳口。

3 探寻提高牵伸力均值的办法

3.1 合理配棉，改进清梳工艺

平行伸展长度差异小的纤维，在加工过程中，通过加捻，更易获得均值较高、较稳定的牵伸力。所以纺纱应从原棉开始把关，避免选用短纤含量高、适纺性能差的原棉，并且要合理搭配，使配棉长期稳定。在开清棉时，要贯彻“多梳少打、以梳代打”的思路，避免大幅增加短纤维含量。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，是改善条干水平的不利因素。在梳棉工序，要合理选配保养针布，要科学配置梳理工艺，使纤维得到合理梳理。所谓合理梳理，一方面分梳要充分，使纤维处于单纤维状态而非束状或块状。另一方面梳理要柔顺，要协调好梳棉机速比和速差之间的关系，使纤维在转移过程中受力柔和、始终保持伸长拉直趋势，避免产生新的扭曲。同时使纤维沿针布纵向排列，避免产生短纤维或纤维性粉尘[1-2]。

3.2 改进须条内部纤维的排列方式，保持须条良好的圆整度

对于简单的罗拉牵伸而言，试验证明，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。据此延伸，一根须条如果可以理想的中剖，坚向中剖后左右并列摆放，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，然后左右摆放，牵伸力减弱至原来的0.625倍。

这里所说的理想中剖，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。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，纤维向上下方向(摇件压力方向)集中，牵伸力变大。

在自然状态或受压时，须条总有开散平铺的趋势。须条中的纤维在牵伸机构中左右开散，牵伸力下降，纤维在上下方向集中，牵伸力增加且增加幅度较大。同时，从变速纤维移距公式a1=a0E±X(E-1)可以看出，a0为两根伸展平行且等长纤维牵伸前的头端距离，a0E为正常移距，移距偏差X(E-1)随牵伸倍数E增加而增加，有必要大幅提升牵伸力，明显减小X的值，显著减小移距偏差。这要求进入牵伸区的纤维尽量向上下方向集中，通俗地讲，进入牵伸区的须条要有较好的圆整度。

3.3 使须条保持较好圆整度的方法

生条或熟条通过圈条器罗列进筒中，主要作用是最大程度利用筒内空间。在棉条从筒中退圈过程中圈筒效应在棉条上形成捻度，但这种捻回过于稀疏，对牵伸力影响较小。在并粗工序，各个位置的集束装置(如集合器喇叭口等)的出口应偏小把握是增加牵伸力的有效途径。

(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，是增加牵伸力的有效途径。

4 遏制牵伸力波动

4.1 合理梳理是减小牵伸力波动的基础

梳理应立足于使所有纤维充分拉直伸展，梳理应竭力避免增加短纤维含量。合理梳理会明显减少清纱时A2、A3、A4区域的纱疵，从而提升织机效率和布面质量。合理梳理能起到稳定牵伸力的作用，梳理质量和细纱生产有内在联系。合理梳理是提升纺纱效率的前提。

4.2 科学管理、规范操作，维持细纱牵伸力稳定

细纱车间的工作点多且面广，细纱牵伸力维持稳定，对减少细纱断头，提高成纱质量至关重要。维持细纱牵伸力稳定，要从半制品着手。粗纱上的粗节细节会改变捻度分布情况，粗纱上的长粗号或长细号会导致该段粗纱捻系数发生改变。因此，前纺的管理必须科学，操作必须规范，应注意做好以下几点工作。

(1)前纺设备上的清洁装置要正常、高效，另外还要定时、及时人工清理清洁，保洁工作既要全面又要突出重点。牵伸部位以及通道等部位需要特别关注。杂乱纤维或短绒在粗纱或之前过程附入会在粗纱上形成粗节。

(2)减少前纺车间各工序中间环节的接头操作。利用科学的统筹方法定制生条、熟条及粗纱长度，创造整体换筒(粗纱)的条件，倡导无接头操做法。应极力避免或减少接头，不得不接头时，一定要按操作法实施。

(3)光电自停设施保持灵敏有效，人员勤巡回，避免缺条、拥堵条、缠带及双股等非正常半制品。

5 认识“匀伸”的重要性

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。粗节片段捻度少、强力低、易牵伸伸长;细节片段捻度多、强力大、难牵伸伸长。因此,粗纱各相邻片段在后区牵伸过程中实际承受的牵伸值是不同的,粗节处牵伸值一般略大于细节处,后区牵伸纱条的匀伸作用正基于此。

牵伸原理界定的前提是纤维“等长且平行”，匀伸作用发生的主体是有捻度的粗纱，纤维并不平行。匀伸理论是唐文辉对牵伸理论的有益拓展。

粗纱总有一个适当的牵伸值,使其牵伸后的原有粗节、细节差异缓和,纱条粗、细不匀有所改善。这个适当的牵伸值称为“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,则牵伸后纱条不匀恶化;当后区牵伸过大时,粗纱弱环会因承受过大牵伸而发生局部分裂,容易造成条干上长粗节、长细节等纱疵。

6 认识现有牵伸机构局限，有效发挥匀伸作用

尽管适度提高粗纱捻度，除了能减少意外牵伸，发挥匀伸作用，保持和进一步改善粗纱条干水平外，还能保障进入细纱主牵伸区须条的圆整度，是提高细纱牵伸力均值的有效途径。但我们还应看到，匀伸除受匀伸区域范围局限外，还受牵伸机构固有局限制约。

细纱后区一般没有较强的固定摩擦力界，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，完全取决于须条的易拉伸程度。后区牵伸力越大，须条越难以被拉伸，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在罗拉的某个联接点大于拆卸力矩时，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”[4]。

为提高质量和效率，赛络纺或长车被越来越广泛地应用。细纱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影响条干。一方面，后区牵伸倍数较小把握比较稳妥，但这势必影响匀伸区域。另一方面，如果粗纱条干水平一般，需要细纱后区的匀伸区域更大，就必须在细纱后区设置或增强固定摩擦力界。

7 握持距与牵伸力

握持距越小，纤维摆脱后钳口控制越困难。握持距的调整对牵伸力的影响直接、明显。握持距越小，牵伸力越大。出于这点认识，当纱线条干不能满足要求时，通常最容易被想到的措施就是收紧主牵伸区握持距。除此之外有些方法是等效的，如上销前冲或使用加长上销，使用高拱弧、短平台下销，使用低硬度胶辊(握持弧变长，前钳口后移)等。

握持距小，牵伸力增大。相反握持距大，牵伸力减小。握持距变小，对半制品变化敏感。握持距变小，半制品出现粗节、粗号及紧捻时易牵伸不开，不利于生产。对于长度较短的纤维，在固定的握持距内，纤维在长度方向上接触慢速纤维较短，故牵伸力较小。纺制牵伸力较小的纤维时，半制品比较理想且定量相对较小时，可以考虑使用收紧握持距的方法改善条干。比如有纺纱厂纺棉纤维细纱机前中罗拉隔距16.5 mm效果不错；在纺制牵伸力较大的纤维且有提高半制品定量的要求时，不建议使用收紧握持距的办法改善条干。此时推荐使用适度较大的握持距和提高粗纱捻系数的方法，减少牵伸力波动，综合提高牵伸力均值，改善条干。纺制粘胶纤维时，惯性思维粗纱捻系数是纺棉纤维水平的70%左右。有纺纱厂纺粘胶纤维粗纱捻系数120，细纱机前中罗拉隔距21 mm效果理想。

8 正确认识牵伸胶辊的作用

纺纱胶辊位置不同所起作用也不相同，其中以主牵伸区的牵伸胶辊最为重要。牵伸胶辊改善条干的机理，可以统一到收紧握持距工艺中，在此不再赘述。我们应该意识到的是，牵伸胶辊的主要作用是提供大而稳定的握持力，为牵伸工艺的进步提供可能。

胶辊弹性是握持力的关联量，在其他因素不变的情况下弹性越好握持力越大。胶辊弹性不能摆脱硬度单独改善。一方面硬度过低弹性不佳，国际知名品牌一般不提供邵尔A66度以下产品。另一方面硬度过高也不利于弹性改善;握持力与胶辊表面摩擦因数有关联，必须涂料处理时应尽量减少结膜成分的使用;握持力还同压力密切相关。只有握持力最小值大于牵伸力最大值牵伸才能正常进行。必须着眼提升握持力最小值。表1提供了不同硬度胶辊在不同加压情况下的握持力特征值，根据这些数据及经验推算，并兼顾胶辊的弹性、硬度等指标，细纱前道胶辊建议选择邵尔A68度左右并适度加压[4]。

表1 不同硬度胶辊不同加压下的握持力

胶辊双锭加压/N握持力特征值握持力/cN邵尔A66度邵尔A72度邵尔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

压强是用来描述和比较压力效果的力学单位，减小受力面积是增大压强的一种方法。关于“大直径胶辊，轻加压”的工艺改造，其实质是另辟蹊径提高握持力和牵伸力。提高握持力是基于牵伸胶辊收窄和增加胶辊弹性层，这是可以轻加压而保持握持力的前提条件。

9 利用较大的粗纱捻系数增大牵伸力

较大的粗纱捻系数可以提升牵伸力。粗纱在加捻时机械能转化为纤维势能，较大的粗纱捻系数使纤维获得较大的势能，纤维抱合较好，牵伸力大。

在使用长度较长、整齐度较好的纤维如长绒棉或粘胶纤维纺纱时，建议加大粗纱捻系数。一方面可以有较为理想的匀伸效果；另一方面，细纱工序可以使用大倍数牵伸工艺且纱线条干能保持或改善。同时，也改善了与前纺工序的供应关系，减少前纺用电和用工。另一方面，加大粗纱捻系数，牵伸力增强，减缓牵伸力对控制元件如上下胶圈的依赖，延长胶圈的使用周期。同时良好的匀伸可以避免牵伸力频繁和大幅地增加。较少出现握持力克服不了的牵伸力峰值，牵伸胶辊就能减少损伤，延长使用。

纺制普通棉纤维宜用适度较大的粗纱捻系数和细纱较紧的主牵伸隔距，握持力必须优先于牵伸力提高。牵伸胶辊最好不使用涂料处理，也可使用紫外光照处理。棉纤维不是工业制品，多数纺纱厂也无力一次性购买足够多的原棉保持配棉长期稳定。粗纱捻系数应根据原棉品质变化及时合理调整。当配棉调整而又不明确粗纱捻系数调整方向时，可参考细纱试样或本次配棉对细纱断裂强度进行调整。

加大粗纱捻系数，增加细纱牵伸力，减少了对控制元件的依赖，此时增大细纱中上罗拉和后上罗拉直径并非充分必要。对于Ⅴ形牵伸气动摇件来说，前上罗拉和中上罗拉的压力通过一个支点分配，遵循力矩即力与力臂乘积相等的力学原理。通俗地说离支点越近分配到的压力越大。故对气动摇件来说没有刻意增大中上罗拉和后上罗拉直径的必要;对于平面牵伸弹簧摇件来说，在前中罗拉隔距较小的情况下，前道胶辊直径过大，中上罗拉加压臂被支起，中上罗拉完全失压，此种情况下三组上罗拉的直径都应该加以调整。

10 结语

(1)牵伸力水平与条干水平有关联;讨论牵伸力增强方法，对重定量工艺意义重大。

(2)须条截面形状和牵伸力有直接关系，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以及细纱后区牵伸倍数有关，匀伸范围客观存在， 匀伸会被现有牵伸机构的固有特征局限。

(3)较小的主牵伸握持距对须条中的粗节、粗号、紧捻等因素敏感，收紧主牵伸握持距应慎重。

(4)减少牵伸力波动以及生条重定量都对梳理提出更高要求。

(5)提高握持力最小值是牵伸工艺进步的前提。科学规范的管理是先进牵伸工艺顺利实施的保障。

总之，掌握牵伸力形成的客观规律，领会牵伸力与条干水平的内在联系，有利于学习理解先进的牵伸工艺，有利于我们在融会贯通的基础上架构适合本单位的高效益纺纱工艺。