项目1-7　粗纱

教学目标

1.了解粗纱工序的任务及工艺流程；

2.知道粗纱机的主要机构及作用；

3.认识粗纱工序的生产工艺单，知道工艺单中各参数确定的依据。

任务说明

1.任务要求

通过本项目的学习，完成以下工作任务：了解粗纱机工艺过程、作用、设备结构，根据粗纱工序实际生产工艺单，知道粗纱工艺要求制订的主要工艺参数，会简单分析这些工艺参数制订的目的与依据。

2.任务所需设备、工具、材料

粗纱设备，熟条、粗纱条。

3.任务实施内容及步骤

（1）学习了解粗纱工艺流程；

（2）认识粗纱机的结构；

（3）了解粗纱工艺；

（4）检测粗纱质量指标，分析影响粗纱质量的因素。

4.撰写任务报告，并进行评价与讨论。

项目导入

由并条机输出的熟条纺成细纱需要100倍以上的牵伸，而目前环锭细纱机的牵伸能力达不到这一要求，所以在并条与细纱工序之间需要粗纱工序来承担部分牵伸。

一、概述

在传统棉纺中，从棉条到细纱须经粗纱工序，通过牵伸作用将熟条拉长抽细，同时纤维更平行伸直。由于此时纱条强力太低，甚至不能承受加工过程中的张力，因此粗纱机要对纱条进行少量加捻，以提高纱条紧密度，增加其强力，并卷装成符合细纱机喂入要求的卷装。

（一）粗纱工序的任务

1.牵伸　将熟条抽长拉细5～12倍，并使纤维进一步伸直平行。

2.加捻　将牵伸后的须条加上一定的捻度来提高粗纱强力，以避免卷绕和退绕时的意外伸长。

3.卷绕成形　将加捻后的粗纱卷绕在筒管上，制成一定形状和大小的卷装，以便储存、搬运和细纱机的加工。

（二）粗纱机的工艺过程

粗纱机如图1-7-1所示。粗纱机可分为喂入、牵伸、加捻、卷绕成形四个部分。图1-7-2为悬锭式粗纱机的工艺过程，熟条从条筒中引出，由导条辊积极输送进入牵伸装置。熟条经牵伸后由前罗拉输出，穿过锭翼的顶孔后从侧孔穿出，经锭翼空心臂，在压掌叶上绕2～3圈，并引至筒管卷绕成两端为截头圆锥形，中间为圆柱体的粗纱管纱。

二、粗纱机的主要机构

（一）喂入机构

粗纱机喂入机构由分条器、导条辊、导条喇叭组成。采用多列（3～5）导条辊高架喂入方式，其作用是从条筒中引出熟条，送至牵伸机构进行牵伸，在熟条输送的过程中防止或尽可能减少意外牵伸。

（二）牵伸机构

粗纱机普遍采用双胶圈牵伸装置，如图1-7-3所示。其主牵伸区利用一对胶圈的弹力弹性地夹持着须条，并接近前罗拉，无控制区很短，胶圈钳口具有弹性，能控制大部分纤维的运动，既不妨碍纤维从其握持下抽出拉伸，又防止纤维提早变速，保证纱条条干。

1.三罗拉双短胶圈牵伸装置　三罗拉双短胶圈牵伸装置由三对罗拉组成两个牵伸区，前区为主牵伸区，设置有上下短胶圈、上下销、隔距块、集合器等附加元件以加强对纤维运动的控制。后区为简单罗拉牵伸，亦称为预牵伸区，其主要作用是为前区牵伸做好准备。

2.四罗拉双短胶圈牵伸装置　四罗拉双短胶圈牵伸装置又称为D型牵伸，它是在三罗拉双短胶圈牵伸形式的基础上，在前方加上了一对集束罗拉，与前罗拉一起构成了一个整理区，将主牵伸区的集合器移到整理区，使牵伸与集束分开，实行牵伸不集束、集束不牵伸。

3.三罗拉长短胶圈牵伸　在长短胶圈牵伸机构中，下胶圈有张力装置，可使下胶圈的滑溜率较双短胶圈小，改善中凹现象及纱条条干。但长胶圈使用日久，张力装置容易失效，也会导致纱条条干恶化。

（三）加捻机构

由前罗拉输出的须条自锭翼顶孔穿入，从侧孔引出，在顶管外绕1/4或3/4周后，再穿入空心臂。经空心臂在压掌叶上绕2～3圈，卷绕在纱管上。锭翼每转一圈，前罗拉至侧孔的一段纱条获得一个捻回。

（四）卷绕成形机构

粗纱沿着筒管的轴向逐层卷绕，第一层绕完后，改变上、下卷绕的方向，绕第二层，依次逐层卷绕，直到满纱，并且粗纱沿着筒管轴向卷绕的高度逐层缩短，以免两端脱圈、冒纱。形成截头圆锥形卷装，如图1-7-4所示。

为完成粗纱的卷绕，在粗纱机上设置了卷绕传动系统。过去粗纱机的卷绕传动系统由机械式变速装置、差动装置、升降装置、摆动装置及成形装置组成。

1.变速装置　变速装置的作用是通过改变输入轴与输出轴的传动比，将输入的恒速运动变成随筒管卷绕直径增大而逐层减小的变速运动，以满足筒管转速、龙筋升降速度逐层降低的要求。

2.差动装置　差动装置的作用是将主轴传来的恒速和变速装置传来的变速合成，通过摆动装置传向筒管，以完成卷绕。

3.摆动装置　摆动装置位于差动装置输出合成速度齿轮和筒管轴端齿轮之间，其作用是将差动装置输出的合成速度传递给筒管。筒管既要回转，又要随升降龙筋做上下运动，因而这套传动机构的输出端也必须随升降龙筋的升降而摆动。

4.升降装置　升降装置的作用是使升降龙筋作有规律地运动。为使粗纱纱条沿着筒管长度方向一圈挨一圈地卷绕在纱管上，纱管除转动外，还需要随龙筋做升降运动；为了逐层卷绕粗纱，每绕完一层后，升降龙筋需换向一次；为了使管纱两端呈截头圆锥体形状，升降龙筋的升降动程应逐层缩短。升降龙筋的换向及动程的缩短都由成形装置控制升降装置来完成。

5.成形装置　成形装置是一种机械式或机电式自动控制机构。在传统的粗纱机上，为了符合粗纱卷绕的要求，每当管纱卷绕一层粗纱后，成形装置应同时完成以下三个动作：

（1）将铁炮皮带向主动铁炮小端移动一小段距离，以降低筒管的卷绕速度和升降龙筋的升降速度；

（2）使换向齿轮交替啮合一次，以改变升降龙筋运动方向；

（3）使成形角度齿轮转动一定角度，圆齿杆移动一小段距离，以缩短升降龙筋的升降动程，使管纱两端形成截头圆锥体。

现在，先进的粗纱机已取消了铁炮机构，改用无级变速技术，但原理一样。

三、粗纱机的工艺配置

（一）牵伸装置的工艺配置

粗纱机的牵伸工艺参数主要包括粗纱定量、锭速、牵伸倍数及其分配、罗拉握持距、罗拉加压、原始隔距、集合器口径等。

1.粗纱定量　粗纱定量应根据熟条定量与细纱机牵伸能力、纺纱品种、产品质量要求、生产供应平衡以及粗纱设备性能等因素综合考虑确定，见表1-7-1。双胶圈牵伸型式不宜纺定量过重的粗纱，一般粗纱定量在2.5～6.5g/10m为宜。加工化纤时，一般在3～5g/10m为宜。

表1-7-1　粗纱定量选用范围

2.锭速　锭速与纺纱品种、粗纱定量、捻系数、锭翼形式和粗纱机设备性能等因素有关，见表1-7-2。化纤纯纺或混纺，锭速可比表1-7-2降低20%～30%。

表1-7-2　锭速选用范围

3.牵伸倍数及其分配　粗纱机的牵伸倍数依据细纱线密度、细纱机的牵伸能力、熟条及粗纱定量、粗纱机的牵伸型式而定。一般纺粗特纱5～8倍，纺中细特纱6～9倍，纺特细特纱7～12倍。

粗纱机的牵伸分配应根据牵伸形式、喂入品质量及总牵伸倍数等相关因素确定。双胶圈牵伸后区牵伸倍数不宜过大，一般为1.12～1.48倍。纺化纤时，后区牵伸倍数应大些。四罗拉双胶圈牵伸较三罗拉双胶圈牵伸的后区牵伸倍数可大一些，而整理区采用固定的牵伸倍数1.05倍。

4.罗拉握持距　粗纱机罗拉握持距应根据纤维品质长度Lp确定，并参照纤维的整齐度和牵伸区中牵伸力的大小综合考虑，以不使纤维断裂或须条牵伸不开为原则。纺制化纤或棉与化纤混纺时，根据化学纤维的公称长度确定粗纱机的罗拉握持距。其他纤维混纺时，一般以主体成分的纤维长度为基础，适当考虑混和纤维的加权平均长度，见表1-7-3。

表1-7-3　不同牵伸型式的罗拉握持距　单位：mm

5.罗拉加压　在满足握持力大于牵伸力的前提下，粗纱机的罗拉加压主要根据牵伸形式、罗拉速度、罗拉握持距及牵伸倍数、须条定量而定。罗拉速度快、握持距小、定量重时应重加压，反之应轻。纺化纤时，胶辊加压量应比纺棉时重20%～25%，见表1-7-4。

表1-7-4　粗纱机加压量

6.胶圈原始钳口和上销弹簧起始压力　原始钳口是弹性钳口上、下销之间的最小距离，其大小依据粗纱定量以不同规格的隔距块来确定，见表1-7-5。

表1-7-5　原始钳口与粗纱定量

7.集合器口径　前区集合器口径应与输出定量相适应，后区集合器口径与喂入定量相适应。

（二）粗纱捻系数的选用

粗纱经过加捻，获得一定的强力，以承受粗纱卷绕和细纱退绕时的张力。同时粗纱加捻也可用作粗纱在细纱机上牵伸时的附加摩擦力界，以改善细纱条干。但捻系数过大，不仅影响粗纱产量，而且粗纱紧密度太大，在细纱机上牵伸时牵伸力过大，容易引起胶辊打滑，出硬头即牵伸不开的现象；捻系数过小，粗纱紧密度太小，在卷绕和退绕时容易产生意外伸长，使不匀和断头增加。

粗纱捻系数的选用，主要依据纤维性质和粗纱定量，同时参照细纱机牵伸型式、细纱用途及车间温湿度等条件而定。当加工棉纤维时，粗纱捻系数的选择可参考表1-7-6，当加工各种化纤纯纺与混纺时，粗纱捻系数范围可参见表1-7-7。

表1-7-6　纯棉纺粗纱捻系数

表1-7-7　化纤纯纺与混纺时粗纱捻系数

四、粗纱质量控制

（一）粗纱条干不匀率

粗纱条干不匀率影响细纱条干不匀和中长片段不匀率。粗纱条干不匀率CV值通常控制范围见表1-7-8。

表1-7-8　粗纱条干不匀率CV值控制范围

粗纱工序产生条干不匀主要有如下原因：

1.牵伸元件不正常　胶辊轴承缺油、损坏导致回转失灵；胶辊严重中凹、表面损坏；摇架加压的弹簧失效、压力差异过大；上下胶圈偏移过大、隔距块碰下胶圈；胶圈断缺、过松过紧；集合器跑偏或破损；牵伸齿轮爆裂、缺齿、键销松动；严重的缠罗拉、缠胶辊，罗拉弯曲、隔距走动。

2.工艺设计不合理　罗拉隔距过大或过小、上下销钳口隔距过大或过小会使牵伸过程中纤维发生不规则的运动；罗拉加压不足造成牵伸力小于握持力，使须条在罗拉钳口下打滑；粗纱伸长率太高或伸长率差异太大、粗纱捻度过大或过小。

3.操作不当　粗纱接头不良，须条跑出胶辊控制范围，喂入须条打褶或附有飞花。

4.其他　车间相对湿度过低，锭翼严重摇头，喂入须条条干严重不匀。

为使纺出的粗纱条干均匀，要定期检查罗拉隔距、罗拉加压是否符合工艺要求。对个别牵伸部件应及时修复。运转操作须条包卷质量应合格，机前接头应符合操作规范。严格控制粗纱伸长率，促使大、中、小纱的粗纱张力基本一致，并减小前后排及机台间的差异。

（二）粗纱定量和重量不匀率

粗纱定量影响细纱重量偏差，粗纱重量不匀率影响细纱重量不匀率。通常粗纱重量不匀率的控制范围为：纯棉粗梳纱＜1.1%，纯棉精梳纱＜1.3%，化纤及化纤混纺纱＜1.2%。

（三）粗纱张力和粗纱伸长率

粗纱张力是指作用在纱条轴向的拉力，其表现形式为纱条的紧张程度。在粗纱卷绕过程中，为使粗纱顺利地卷绕在筒管上，筒管的卷绕速度必须略大于前罗拉的输出速度，于是纱条必然紧张而产生张力。纱条在前进过程中，又必须克服锭翼顶孔、空心臂、压掌处的摩擦阻力，所以从前罗拉至筒管间各段纱条的张力不同。以压掌至筒管处的卷绕张力最大，空心臂处的张力次之，前罗拉至锭翼顶孔处的纺纱张力最小。

粗纱捻回由锭翼侧孔向前罗拉钳口传递时，在锭翼顶孔处由于捻陷现象，使纺纱段纱条的捻度比较小，强度较低，容易伸长，因此习惯上把纺纱段纱条张力称为粗纱张力。粗纱张力的细小变化，都会敏感地影响伸长的大小，从而影响粗纱的重量不匀和条干不匀，所以纺纱时要求粗纱张力保持适当大小，既不破坏输出须条的均匀度，又要保证足够的卷绕密度。