股线加工中的加捻技术应用

图7-36　环锭纺股线加捻过程

为使股线加捻时各根单纱的受力均匀，以形成结构稳定、强力较高的股线，一次并捻的单纱根数一般在5 根以内，称初捻线；初捻线还可按一定方式进行合股并合加捻，得到复捻线。股线加捻前一般要经络筒和并纱等准备工序。股线的捻向可以与单纱相反，称为股线反向加捻；也可以与单纱相同，称为股线同向加捻。

（一）股线加捻工艺过程

1.环锭纺股线加捻 环锭纺股线加捻由环锭捻线机完成，靠钢丝圈回转时对两根或两根以上并合的单纱进行加捻，如图7-36 所示，其过程和环锭细纱机基本相同。当钢丝圈带动并纱沿钢领回转一周时，纱条上便获得一个捻回，管纱上的股线捻度Tt=，络筒后的股线捻度T=

2.倍捻加捻 倍捻纺纱是靠储纱盘的回转来实现的，其加工对象一般为两根或两根以上的股线，不加捻单纱。如图7-37 所示，A 点为套在静止空心管上的并纱筒子，并纱由筒子顶端引出经B 进入C 点处的锭管和D 点处的储纱盘的径向孔E，再经F 点处的导纱钩引向G 点处的输出罗拉，H 为并纱的退绕点，H 和G 均可视作握持点，F 的中心对准锭管的中心线。当储纱盘随锭子如矢向回转一周时，E 则带动纱线绕锭子轴线回转，使GE 纱段绕本身轴线自转一周而获得一个S捻，这和环锭的加捻基本相同。与此同时，E 还使DH 纱段也绕本身轴线自转一周获得一个S捻，转向与GE 纱段相同。DE 纱段绕锭子轴线公转，没有获得捻回，D 和E 可分别视为DH 和GE 纱段的实际加捻点。

在图7-37 中，单位时间内由E 加给DH 段的捻回为n，同一时间内，自D 输出的捻回为TDHV，根据稳定捻度定理，则TDHV=n，得：

图7-37　倍捻加捻工艺过程

与此同时，由E 加给GE 段的捻回为n，由DH 经D 和E加给GE 段的捻回为TDHV，而自G 输出的捻回为TGHV，则TGHV=n+TDHV=2n，得：

式（7-40）即为股线最后的捻度。可见，当储纱盘（加捻器）回转一周，可给GH 段纱条加上两个捻回，这就是倍捻的形成原理。在加捻过程中，纱线形成两个气圈。从并纱筒子的退绕点H 到空心管的顶端B 形成第一个气圈，这个气圈的张力即为退绕张力，它随并纱筒子直径的变化而变化并随退绕点H 的上下移动而变化。退绕张力的大小影响股线质量。稳定退绕张力是依靠装在筒子顶端或筒子中心的张力装置（图中未画出）来调节。当纱线离开储纱盘而引导到导纱钩时，形成了第二个气圈，这个气圈的张力基本上是稳定的。

3.单程加捻股线 单程加捻股线是指利用假捻原理及其转化手段将两根无捻长丝束或同捻向的两根单纱进行一次捻合直接形成的复捻线，可省去初捻和并线两道工序。

图7-38 所示为帘子线的单程复捻过程，1 和2 为两个无捻长丝束筒子，其中一束长丝自l 引出后，经下张力装置3 进入电动机锭子的空心轴，并从锭子的侧孔4 穿过，经储纱盘5 到达导纱器6 的孔眼，此孔眼对准锭子中心线。当锭子回转时，丝束1在4 和6 间形成大气圈，这个气圈是由下张力装置和储纱盘给予丝束的摩擦阻力并克服了气圈离心力和纱线的卷绕张力而取得平衡后获得的。按假捻原理，丝束在假捻点4 的上段纱条和下段纱条各获得方向相反、数量相等的捻回，最后自6 输出的纱段上是不存在捻回的。但是，由于筒子2 套装在锭子的不回转部分，当其上引出的丝束在经上张力装置7 到达导纱器孔眼6 的过程中，由于力的平衡使从2 退出的丝束和从1 退出的丝束在8 处汇合，从2 退出的丝束随从1 退出的丝束回转而形成小气圈，借助上张力装置使小气圈的张力调节到与大气圈的张力相等，则大、小气圈的两个分力形成一个与合股线方向一致的合力。在这种情况下，由6 输出的股线即为复捻线，它与两根单股纱段具有捻向相反、捻回相等的真捻。也就是说，如果在6 以下的两根单股纱段不在8 处汇合，则通过6 以后仅仅获得两根假捻的单纱，但因汇聚点8 的作用，使6 以上的两根单股纱段合捻在一起成为股线。因此，不难理解，本来是两根假捻单纱变成了单纱和股线都是真捻的复捻线。汇聚点8 是使单股假捻转化为合股真捻的关键，汇聚点8 又称合股复捻点。形成的复捻线经导辊9 由卷绕罗拉10 绕成复捻筒子11。

（二）股线加捻的捻幅

股线的各种性质，在很大限度上取决于股线中纤维所受应力分布状态和结构的相互关系。捻幅表示纤维与轴线的倾斜程度，并可近似地表示纤维变形或应力的大小。因此，一般采用捻幅的概念来描述股线中纤维应力分布和结构的变化。

1.双股反向加捻 如图7-39 所示，设股线单纱为椭圆形，图7-39 （a）表示单纱的原有捻幅，外层纤维的捻幅为P0，距单纱中心距离为r 的任一点处的捻幅为P0′；图7-39 （b）表示股线加捻时造成的捻幅，外层纤维的捻幅为P1，距股线中心O2 距离为R 的任一点处的捻幅为P1′；图7-39 （c）表示单纱捻幅和股线加捻时的捻幅综合后的结果捻幅Px。令r0 为椭圆小半径，则：

图7-38　单程复捻过程

图7-39　双股反向加捻的捻幅变化

式（7-41）为坐标原点在O2 时，双股反向加捻后，O2B 线上任一点的结果捻幅Px。

在B 点，R=2r0，综合捻幅PB=P0-P1，即双股线反向加捻后，外层纤维捻幅较单纱捻幅小，手感不发硬。

在O2 点，R=0，综合捻幅PO2=-P0，即股线中心的捻幅等于单纱的最大捻幅。

当结果捻幅Px=0 时，即（2P0-P1）-P0=0，得：

R0 点的结果捻幅等于零，此点称为捻心，以图7-39 （c）中的O 点表示，R0 为捻心半径。应该指出，按式（7-41）计算的捻幅，只是O2B 线上各点的综合捻幅Px。通过股线中心O2 的其他直线上各点的综合捻幅须用矢量相加。如图7-40所示，股线截面上任一点M （不在O2B 线上）的综合捻幅Px 为该点上单纱捻幅P′0与股线捻幅P′1的矢量和。

由余弦定理得：

？为股线截面内任意一点距捻心O 的距离。式（7-44）表明，股线截面上任意一点，无论是否在O2B 线上，综合捻幅与距捻心的距离成正比，因此，捻心O 为求综合捻幅的真正中心。若以O 为圆心作无数同心圆，那么同一个圆上的捻幅应相等。为分析简便起见，现仅分析O2B 线上的捻幅分布。

若股线捻幅等于单纱的捻幅，即P1=P0，则股线最外层纤维与股线轴向平行，捻幅为零，股线表面可获得最佳的光泽，手感柔软，纵向耐磨性能好，如图7-41 所示。此时，股线捻系数α1 与单纱捻系数α0 有如下关系：

因为捻幅P=2πrTt，r1=2 r0，所以，P1=当P1=P0 时，则(www.xing528.com)

图7-40　股线中任一点的捻幅

若股线捻幅大于单纱捻幅，即Pl＞P0，则股线中平均捻幅增加，纤维倾斜度增大，但外层捻幅仍较小，如图7-42 所示。此时，股线强力和弹性都有所提高，光泽和手感也好。

若股线捻辐为单纱捻幅的两倍，即P1=2P0，则股线内外层捻幅一致，内外层应力分布均匀，股线强力最佳，如图7-43 所示。此时，股线捻系数α1 与单纱捻系数α0的关系为

图7-41　股线反向加捻时纤维排列的轴向性

2.双股同向加捻 双股同向加捻时，股线加捻的方向与反向加捻时相反，故只需改变式（7-41）中P1 的符号，即可得到捻幅Px，如图7-44 所示。

在B 点，R=2r0，综合捻幅PB=P0+P1。

在O2 点，综合捻幅PO2=-P0。捻心半径R0 为：

由式（7-45）及图7-44 可知，当R＜R0 时，股线Px 为负值，且随R 的增大而减小；R＞R0 时，Px 为正值，且随R 的增加而增大。小于R0 处的捻幅较单纱原有捻幅小，大于R0 处的捻幅较单纱原有捻幅大。因此，双股线同向加捻时，其内外层纤维的捻幅差异很大，其应力与变形的差异也很大。外层纤维的捻幅增加，说明外层纤维较紧张，故股线手感较硬实。

（三）股线捻系数的选择

图7-42　P1＞P0 时的平均捻幅

图7-43　P1=2P0 时的捻幅分布

1.捻系数对股线性能的影响 股线的性质比较复杂，它与单纱性质 （捻度、强力、伸长、弹性等）、股线合股数、捻向、加捻方法及加捻程度等因素有关。

图7-44　双股同向加捻的捻幅

（1）与强力的关系。股线加捻后改变了纤维的捻幅及其应力应变，这在很大程度上决定了股线的强力。股线捻系数与股线强力的关系如图7-45 所示。由图可见，股线反向加捻时，开始阶段，股线强力随股线捻系数的增加而增加，达到最大值后，随捻系数的增加而降低。这是因为在开始阶段股线的内外层捻幅差异减小，应力与变形均匀，有利于股线强力的增加，但超过最大值后，随着捻系数的增加，纤维受到的应力与变形加大，对股线强力不利。当单纱捻系数较小时，其最高强力对应的股线捻系数较大，最大强力也高。当P1=2P0 时，即，股线能获得较好的强力。股线同向加捻时，开始由于并合作用及股线结构的变化，强力随捻系数的增加而增大，强力增加的速率较反向加捻时快，且达最大强力时的捻系数较反向时低。这是由于同向加捻时，随着捻系数的增加，内外层纤维捻幅差异迅速加大，应力与变形差异加大，所以强力随捻系数的增加而迅速下降。

（2）与伸长的关系。由于股线加捻增加了股线中单纱与单纱之间的联系，且纤维的倾斜状态和捻幅分布发生变化，改善了纱线结构，使股线的弹性较好，承受反复载荷的能力也提高。股线捻系数与伸长的关系如图7-46所示。

图7-45　股线捻系数与强力的关系

图7-46　股线捻系数与伸长的关系

由图可见，股线反向加捻时，开始由于外层纤维捻幅减小，伸长稍有所下降，随着捻系数的增加，并且当P1＞P0 时，外层纤维的捻幅增加，伸长也增加。同向加捻时，纤维的平均捻幅随捻系数的增加而增加，所以股线的伸长也增加，数值也比反向加捻时大。

（3）与光泽、手感和耐磨性的关系。股线的光泽和手感取决于股线表面纤维的倾斜程度，外层纤维与轴向平行时，光泽和谐，手感柔软。双股反向加捻，当P1=P0，即时，能得到较好的光泽与手感。因为反向加捻时，股线的捻幅分布和应力分布均匀，当股线表面纤维受到磨损时，内部的纤维仍保持一定的联系，股线的结构不会立刻遭到破坏。如果股线捻系数与单纱捻系数配合适当，提高股线表面纤维的轴向性，可使轴向移动时的耐磨性能提高。

（4）与捻缩（捻伸）的关系。当股线内纤维平均捻幅大于单纱内纤维平均捻幅时，产生捻缩；当股线内纤维平均捻幅小于单纱内纤维平均捻幅时，则产生捻伸。如图7-47 所示，双股反向加捻时，股线平均捻幅开始减小，股线伸长，αt 点为股线伸长达到极大值之点，此点的平均捻幅为极小值，即α1=0.414α0；继续增加股线捻系数，当P1=P0 时，股线平均捻幅与单纱相同，股线捻缩为零，如αt0 点，此时，α1=0.707α0；之后随股线捻系数的增加，平均捻幅增加，捻缩也增加。同向加捻时，股线平均捻幅随股线捻系数的增加而增加，其捻缩总是增加的。

图7-47　股线捻系数与捻缩的关系

2.股线捻系数的选择依据 股线的捻系数应根据股线的用途及单纱捻系数合理选择。股线捻系数对单纱捻系数的比值称为捻比，强捻单纱的股线捻比可小些，经线的捻比在1.2～1.4 范围内，纬线的捻比在1.0～1.2 范围内。若要求光泽、手感、耐磨性好，捻比可选0.7～0.9。表7-4 为不同用途股线的捻比值。

表7-4　不同用途股线的捻比值

讨论专题五：总结加捻原理在各类纱线成形中的应用