喇叭口内径的理论估算

R. Chattopadhyay

印度理工学院(印度)

经梳棉机梳理过的须条需经过一个喇叭口以形成截面为圆形的长条。喇叭口是一种带有小孔的漏斗状附件。当体积较大的须条通过喇叭口的狭窄空间时，松散的纤维集合体受到压缩作用。为确保须条顺利通过，喇叭口的内表面需抛光以减小须条通过时的摩擦力。须条的压紧程度取决于喇叭口的孔径及条子的纤维定量和体积。须条的强度随压紧程度的增加而增大。喇叭口小孔端孔径的选择需根据须条密度、纤维类型和加工过程决定。由于纤维与喇叭口内壁间持续的摩擦力作用，喇叭口会发热并给纤维带来一定的损伤。当发热温度达到一定程度时，将对热塑性纤维产生影响。用于生产各种规格纤维和须条的喇叭口的孔径通常由设备制造商在其操作手册中以图表的形式给出规定。这可能是基于大量试验得出的结果。研究者克莱恩提出了式(1)的经验计算式，但其尚未对这一关系式做基础理论解释。

(1)

其中：D——喇叭口直径，mm；

s——须条线密度，ktex。

k——常数，其取值范围为1.6～1.9，须条越粗，取值越大。

本文认为可采用理论分析的方法，确定喇叭口孔径与须条线密度及纤维类型间的函数关系。

纤维线密度(fden)及其直径(df)可由式(2)计算

(2)

式中：fden——纤维线密度，D(1 D=1/9 tex)；

ρf——纤维密度，g/cm3。

假设须条中所有的纤维都相互平行排列，则须条横截面中的纤维根数(N)为

(3)

式中：Sktex——须条线密度，ktex。

(4)

式中：ds——须条出喇叭口时的横截面直径，mm。

将式(2)和式(3)代入式(4)，可得式(5)。

(5)

该理论的建立需考虑下述3个因素：

——避免灰尘和污垢堵塞喇叭口；

——调节须条的局部质量变化(适应范围需达20%～50%)；

——空气可方便地同须条一起进入喇叭口。

纤维集合体直径的增加与其线密度增加的平方根成正比。因此，纤维线密度增加30%时，其直径将增加1.14倍，则喇叭口的直径可由式(6)计算。

(6)

不同类型纤维的K值计算结果如表1所示。

表1 不同类型纤维的K值

由表1可看出，常数1.95接近经验计算式[式(1)]提出的常数值1.9。表明由表1确定的喇叭口直径可作为初步估算值。为具有更好的实用价值，实际应用中需对喇叭口直径进行微调。