转杯纺纱机纺纱原理及适纺原料

转杯纺纱机纺纱原理及适纺原料来源：中国纺机网发布时间：2011年05月13日转杯纺纱机纺纱原理及适纺原料一、纺纱原理转杯纺纱机无论是自排风式还是抽气式，其纺纱原理均为内离心式，即纺杯高速旋转，纺杯内便产生离心力，离心力可使从分梳腔转移到纺杯内的棉纤维产生凝聚而成为纤维环(须条)，须条被加捻以后便成为纱条，纱条被引出纺杯后，棉纤维又在纺杯凝聚形成新的纤维环，以达到连续纺纱的目的。

自排风式纺纱原理如图1—13所示，抽气式纺纱原理如图1—14所示。

目前，我国运转生产的转杯纺纱机绝大多数为自排风式机型，纺纱机上配置的多为CEⅡ型纺纱器或是在CEⅡ型纺纱器基础上改进的D型纺纱器，这两种型号的纺纱器基本一样，只是在密封橡胶圈和输棉通道结构上略有区别。

CEⅡ型纺纱器的构造如图1—15所示，其工艺原理如图1—16所示。

喂入的棉条经给棉喇叭集束以后便进入给棉板与给棉罗拉的握持区，在压簧的作用下对给棉板产生26.5N的压力。

这时由给棉罗拉把棉条按牵伸倍数需要均匀地向前输送至高速旋转的分梳辊的抓取范围。

分梳辊对棉条进行开松并分解成单根纤维(单纤化过程)，由于附面作用棉纤维便紧紧地附着在分梳辊齿端。

当分梳辊对棉条进行分解时，原来夹裹在棉纤维中的杂质，由于质量较大(较重)，其离心力亦较大，便从棉条中分离出来，如图1—16所示。

杂质被分离出来后，在进入分梳腔排杂区时，借助排杂负压气流的吸引作用，通过纺纱器的排杂通道和排杂玻璃管被排到机身中部的总排杂管道中。

在自排风式转杯纺纱机中，由于高速旋转的纺杯把杯中原有的空气从底部的排气孔排出以后，纺杯内便产生负压(真空度)，因纺杯的直径有大小之分，转速有快慢差别，并且又受纺纱器密封性能好坏的影响，因此，纺杯内负压高低存在着较大的差别。

图1—17所示为自排风式及抽气式纺杯内的负压值。

气压为了达到平衡，纺杯内原有的空气被排出后，外界的空气通过分梳腔和引纱玻璃管两个渠道源源不断地向纺杯内补充。

空气就这样不停地被排出后又不停地进行着补充，纺杯内的气流周而复始地进行着循环，因此，形成了较稳定的负压气流。

原先附着在分梳辊齿端的棉纤维，在负压气流的吸引下，便脱离分梳辊齿尖的控制，通过输棉通道和隔离盘进入纺杯。

棉纤维在纺杯高速旋转时所产生的离心力及负压气流的共同作用下，沿着纺杯的滑移面进入凝棉槽，由于棉纤维的凝聚与并合作用而形成纤维环，跟随纺杯一起旋转。

生头时，纱头在引纱玻璃管的口端，随着补人纺杯的负压气流进入纺杯后，便被甩向凝棉槽并与纤维环进行搭接。

当引纱罗拉从纺纱器中向外抽纱时，原先跟随纺杯旋转在凝棉槽中的纤维环(须条)，经剥离后又在阻捻头的作用下加捻成为纱条。

(一)棉条的喂给与输送棉条的喂给是由喂给机构完成的，它主要包括给棉喇叭、给棉板和给棉罗拉。

给棉喇叭起集束作用，它把未进入给棉板和给棉罗拉握持区之前的棉条进行必要的压缩和整形。

经过喇叭口集束整理后，使原先形状不规则、密度不一致的棉条横截面成为扁平状并且密度一致，以有利于分梳辊抓取，还可避免棉条在分梳辊抓取时产生不均匀和分层现象。

给棉罗拉在给棉板的配合下，把棉条输送至分梳辊的抓取范围，为了使棉条被分梳辊均匀地抓取但又不损伤棉纤维，要求给棉板和给棉罗拉对棉条既要保持必要的握持力，但握持力又不能太大，一般为26.5N±1.5N。

(二)开松与除杂开松、除杂作用是由分梳辊、分梳腔右方的三角除尘刀和排杂通道完成的。

当给棉罗拉在给棉板的配合下把棉条均匀向前输送时，分梳辊以6000～8000r/min的转速对棉条进行抓取。

因各厂的棉条定量不一样，一般棉条横截面内含棉纤维2.2万-3万根，棉条基本被分梳辊分解为单根纤维，并被齿尖握持住，有时也出现两三根纤维粘连在一起的现象。

分梳辊在对棉条进行开松、分解的同时，也起分离排除夹裹在棉条中杂质的作用。

由于杂质多为被轧碎的棉秆、棉铃壳、草屑并都呈颗粒状或小片状，又因为它们的质量比棉纤维大得多，因而，其离心力也大。

此外，被分离出来的杂质途经除尘刀时，除尘刀对杂质起分离作用(图1—16中，排杂通道杂质人口处的三角形即为除尘刀)。

杂质还受排杂玻璃管内负压的吸引，在以上几种情况的共同作用下，原先夹裹在棉条中的杂质才有可能被分离出来而排除掉。

对分梳排杂机件有以下质量要求：(1)分梳辊应有足够的转速，以产生应有的分梳抓取力及排除杂质的离心力。

(2)分梳辊齿条应锋利光洁，以便对棉纤维进行抓取、分解和释放，以刺人棉条并有效地分离杂质。

(3)应根据所纺原料的性质，有针对性地选择分梳辊齿条的规格、型号，否则既影响成纱质量，又缩短了分梳辊齿条的使用寿命。

(4)分梳腔及排杂通道应十分光洁，以有利于棉纤维的流动和杂质的排除。

(三)棉纤维的释放与转移棉纤维的释放与转移就是把原先被分梳辊所握持的棉纤维，在纺杯负压气流的吸引下，使棉纤维脱离分梳辊齿尖的控制，从分梳腔经输棉通道最终进入纺杯。

棉纤维释放转移的条件：(1)纺杯内的负压必须高于分梳腔内的负压，也就是输棉通道口内的气流速度一定要大于分梳辊表面的气流速度。

(2)为了使棉纤维更好地转移和有序地流动，输棉通道内气流必须有加速流动的趋势，气流加速的梯度越大，对棉纤维的转移、伸直和舒展越有利，所以，输棉通道入棉口大而出棉口小，如图1—18所示。

抽气式转杯纺输棉通道的入棉口和出棉口悬殊更大。

(3)分梳辊齿尖一定要避免钩挂棉纤维，输棉通道的入棉口应非常光洁，以有利于棉纤维的定向和流动。

(四)棉纤维的凝聚棉纤维的凝聚就是把经过分梳辊分解成的单根纤维，以负压气流作为载体混合成纤维流，经过输棉通道形成一股自杯口流向杯底的旋转气流，空气则从纺杯底部的孔中排出，棉纤维便经纺杯的滑移面滑入凝棉槽，组合形成圆周形的纤维环，如图1—19所示。

在凝聚过程中，棉纤维会产生并合效应，也就是棉纤维一层层地叠加起来。

并合效应有利于改善棉纤维在纺杯凝棉槽中分布不均匀的情况，这也是转杯纺成纱条干比环锭纺成纱条干好的原因所在。

棉纤维凝聚过程必须建立在以下基础之上：(1)纺杯内必须有足够的负压，吸引分梳腔中被分梳辊所握持的棉纤维向纺杯内转移。

(2)纺杯必须有足够的离心力，使棉纤维通过纺杯的滑移面滑人凝棉槽并紧密抱合在一起而形成纤维环。

(3)纺杯必须具有促使棉纤维与气流分离的功能。

以上是棉纤维凝聚的三个必要条件，缺一不可。

(五)剥取与加捻剥取与加捻是聚集在纺杯凝棉槽内的棉纤维须条向纱条过渡的两个不同阶段。

但两者之间又是相辅相成密不可分的两个连续过程。

剥取阶段是凝棉槽内的须条经纱臂牵引而脱离凝棉槽，纱臂在阻捻头的作用下已获得捻度(回)，但这时是假捻作用。

当然，在剥离点之后也有部分捻度渗透到须条上。

图1—20中/AB段为纱臂，从剥离点到阻捻头这段纱条上产生的是假捻，其作用是增加须条的动态强力，防止在这段纱条上产生断头。

转杯纺产生的断头有90%以上发生在剥离点至阻捻头这段须条上(即纱臂上)。

加捻阶段是须条从凝棉槽被剥离之后，在高速旋转纺杯的带动下以及在阻捻头的配合下，完成从阻捻头至引纱罗拉这段纱条加捻作用。

因此，从阻捻头至引纱罗拉，这段纱条才是转杯纺纱真正的加捻区，纱条上才获得真捻。

剥取与加捻必须具备以下条件才能实现：(1)剥离点处纱条与凝棉槽内须条的联系力，必须大于须条与纺杯凝棉槽之间的摩擦力和空气阻力，否则无法完成剥取作用。

(2)纱臂AB段的强力必须大于纺纱张力(纱条的轴向拉力)，否则纱条要产生断头，无法正常纺纱。

(3)加捻力矩必须大于须条的抗扭力矩，也就是要确保须条棉纤维之间产生扭曲变形，否则捻度无法传递、渗透和形成。

越是粗硬的纤维，纺纱时纱条断头越多，就是这个道理。

(4)剥离点处须条内所包含的棉纤维根数，必须达到组成纱条内棉纤维应有的根数，否则纱条会产生细节或纱条偏细。

二、转杯纺适纺原料(一)转杯纺常用原料种类、性质及工艺技术纺织工业生产中所用的原料分为两大类，一类是天然纤维，另一类是化学纤维。

在天然纤维中又分为植物纤维、动物纤维和矿物纤维。

植物纤维主要有棉类和麻类。

动物纤维主要有羊毛(绒)、兔毛、驼毛、牛绒、桑蚕丝等。

矿物纤维主要有石棉纤维、玻璃纤维等。

化学纤维主要有再生纤维、合成纤维、无机纤维。

合成纤维主要有涤纶、腈纶、锦纶、丙纶、维纶等，再生纤维主要有纤维素纤维、蛋白质纤维及海藻纤维。

再生纤维素纤维主要有粘胶纤维、富强纤维等。

在以上诸多纤维原料当中，只有少数几种纤维适合转杯纺纺纱加工。

1.棉纤维棉纤维是最早被人类用作纺织原料的品种之一，由于它具有良好的保温性、吸湿性及透气性，因此，用它作原料纺成纱线后，进而加工成各种织物或服饰及生活用品都深受人们的喜爱。

棉农培植的棉株生长后开花，如图1—21所示，然后结成棉铃(桃)，如图1—22所示，棉铃成熟后自然绽放出棉絮，如图1—23所示，棉絮由棉纤维集结组合而成。

实际上，棉纤维是由包裹在棉籽表皮的细胞发育成熟伸长后而形成的。

一根完整的棉纤维，从它的纵向—亡可分为基部、中部和梢部，其基部和中部较粗，而梢部较细。

人们在纺织技术资料中谈到的棉纤维细度是针对棉纤维中部的粗细而言。

不同品种棉纤维的细度及长度是不同的，转杯纺日常生产中所使用原棉的质量情况见表1—4，棉纤维的纵向具有自然转曲的特点。

表1—4转杯纺常用原棉质量情况主体长度(mm)纤维线密度(dtex)成熟度系数含水率(％)含杂率(％)短绒率(％)42927.5—29.51.85—1.55(5600—6800)1.25—1.757.5～10.53～4.511.5—1852726.1～28.51.80—1.30(5400～7200)1.00—1.508.5～11 3.5—6.513～2062322—251.50～1.10(6000～8000)0.75～1.258.5—12.5 4.6—8.217—25注1.有为锯齿棉。

2.棉纤维长度短于16mm为短绒。

3.表中所列数据仅供参考(非权威数据)。

4.括号内数字为公支制数。

棉纤维自然转曲多、强力高、质量好，在以后的纺纱过程中有利于增强棉纤维之间的抱和力和摩擦力，进而提高成纱强力，减少纱条断头。

棉纤维柔软、纤细，其线密度为0.125—0.2tex，长度适中，为19～31mm。

棉纤维的横截面多为不规则的腰圆形，并且是中空的，如图1-24所示。

棉纤维所具有的保温性、吸湿性、透气性均与这种中空腔髓结构有着十分密切的关系，这也是棉纤维不同于其他纤维的主要特征之一。

棉纤维的表面含有一层蜡质，俗称“棉蜡”，其多少与原棉的产地、品种及成熟度有一定的关系。

一般情况下，成熟度好的棉纤维表层棉蜡较多，成熟度差的棉纤维表层棉蜡较少。

棉蜡在纺纱过程中可起到滑润作用，这对棉纤维的牵伸、分离和防止粘结具有一定的作用。

棉蜡能反射光线，成熟度好的棉纤维对光线反射能力较强，用其纺成纱线的光泽、手感均较好。