粗纱卷绕张力与断头的关系

在生产中，因卷绕结构不同，无捻粗纱的张力调整相对简单，只要保持卷绕速度略大于出条速度即可，有捻粗纱的张力调整较复杂，下面重点分析有捻粗纱的张力与断头。

（一）粗纱张力的影响

1.粗纱张力的形成

从前罗拉输出至卷绕到筒管上，整根粗纱各段的卷绕张力分布如图8-32 所示。Ta 为前罗拉至顶孔处的张力，又称为纺纱张力；Tb 为克服锭翼顶孔至侧孔段摩擦力后CD 段纱条的卷绕张力，这段纱条在锭翼空心臂内；Tc 为克服锭翼顶孔至侧孔段以及锭翼空心臂出口至压掌段的摩擦力后，EF段纱条的卷绕张力。设θ1 和θ2 分别表示粗纱在锭翼顶端和压掌处的摩擦包围角，则根据式（8-6）和式（8-7）可得，各段纱条上的张力关系为Tc ＞Tb＞Ta。生产上习惯把AB 段纱条上的张力称为粗纱张力或纺纱张力，当AB 段绷紧时张力大，松弛时张力小。

2.粗纱张力对产品质量的影响

粗纱张力的大小和均匀程度，对粗纱和细纱的条干、重量不匀及断头都有很大影响。张力过大，意外牵伸增加，粗纱条干恶化；张力过小，成形松烂，搬运、储存和退绕时发生困难。张力差异过大，张力不匀，例如，大、中、小纱之间或前、后排之间以及台与台间的张力差异，会直接影响粗纱长片段重量差异、细纱重量不匀及其重量偏差。因此，在粗纱质量控制中，除要充分注意牵伸部分对产品质量的影响外，还应特别注意卷绕部分的张力对产品质量的影响，在传统粗纱机上尤为重要。但新型全计算机粗纱机已基本实现恒张力纺纱，不再需要线下调整。

（二）粗纱张力的测算与调整

1.粗纱张力的测算 生产中一般用粗纱伸长率来间接反映粗纱张力。但粗纱张力与伸长率是两个完全不同的物理概念，不可混为一谈。当粗纱捻度一定时，伸长率大，则粗纱张力也大；伸长率小，粗纱张力也小。因此，粗纱伸长率的大小就反映了粗纱张力的大小。

粗纱伸长率以同一时间内筒管上卷绕的实测长度与前罗拉输出的计算长度之差对前罗拉输出的计算长度之比的百分数表示，即：

图8-32　粗纱张力分布

式中：ε——粗纱伸长率；

　　　L1——筒管上卷绕的实测长度；

　　　L2——前罗拉同一时间内输出的计算长度。(www.xing528.com)

生产实际中，主要是通过控制粗纱伸长率的大小和差异来控制粗纱张力的，一般要求伸长率在1%～2.5%范围内，台与台间、前后排间、大小纱间的伸长率差异应不大于1.5%，超过范围时，应予以调整。

2.粗纱张力的调整 粗纱张力的调整与设计是根据所纺粗纱的原料、线密度、捻度、卷绕条件、回潮率、温湿度等的影响而定的。但是实际生产中，使用的原料不同、粗纱的线密度不同、捻系数不同、锭翼顶端绕1/4 圈或3/4 圈以及压掌上绕的圈数不同、环境温湿度不同、回潮率不同等，都影响粗纱张力。因此，尽管采取很多措施，如通过升降速度（升降齿轮）、卷绕直径（空筒管直径）、锥轮皮带起始位置和每次移动距离（成形齿轮）等调节锥轮变速来调节粗纱张力，但往往仍难以适应生产的要求。在此情况下，通过张力补偿装置以及CCD 张力调整装置调整控制粗纱张力的方法逐渐发展起来。

（1）传统粗纱机张力补偿装置。张力微调补偿装置的安装位置一般紧靠成形装置或锥轮皮带附近。根据一落纱伸长率的变化规律，微量地修正锥轮皮带的移动量，控制筒管卷绕速度，使粗纱伸长率得到一定正值或负值的补偿，使一落纱中粗纱伸长率的差异保持稳定。

粗纱机采用的张力补偿装置按调节持续时间的不同，可分为连续调节和分段调节两大类。连续调节张力补偿装置在一落纱过程中使锥轮皮带每次移动距离发生连续变化，如FL-16 和国产A454 型粗纱机采用的偏心齿轮式张力微调装置。分段调节装置在一落纱过程中分段进行调节，即将一落纱分为若干阶段，各阶段间锥轮皮带每次移动距离不等，但同一阶段每次移动距离相等，如FA401 型粗纱机采用的圆盘式、瑞士立达公司F1/1A 和国产A456E 粗纱机采用的补偿轨式、日本丰和RMK-2 型粗纱机上采用的差动靠模板式等张力微调装置。

使用张力补偿装置，当车间温湿度等因素发生变化时，可随时调节纺纱张力，对控制和减小粗纱伸长率，降低成纱质量具有积极作用。

（2）CCD 张力调整装置。CCD 是指电荷耦合器件，是一种用电荷量表示信号大小、用耦合方式传输信号的探测元件，具有自扫描、感受波谱范围宽、畸变小、体积小、重量轻、系统噪声低、功耗小、寿命长、可靠性高等一系列优点，并可做成集成度非常高的组合件。利用CCD 图像传感器在线检测粗纱纺纱段张力，检测精度可以达到0.1mm。因此，只要设定了正确的纺纱张力，就可以很好地控制纺纱中的张力波动，实现恒张力纺纱，从而改善粗纱质量，所以现代新型粗纱机多采用此技术调整张力。

如图8-33 和图8-34 所示，现代新型粗纱机在前罗拉与锭翼之间的前后排粗纱上各安装CCD 张力传感器，组成CCD 光电全景摄像系统，对前罗拉输出的纱条进行检测和张力的自动控制。CCD 光电全景摄像系统在粗纱通道侧面连续摄取并计算，判别粗纱条通过时所处位置线（1、2、3）与预拟位置线（基准线）距离的变化来判定粗纱的张力状态，经A/D 转换反馈给计算机，经放大、比较等过程，将调整结果由计算机输出，控制变频器，改变筒管转速和龙筋升降速度。在整个纺纱过程中，通过严格按数学模型控制粗纱张力，实现对纱线的近似恒张力卷绕控制，精准地控制粗纱的伸长，使粗纱的质量大大提高。

图8-33　CCD 粗纱张力检测装置

图8-34　粗纱机的CCD 张力测试示意图

1—张力过大（粗纱张紧） 2—张力合适 3—张力过小（粗纱松弛）

更换品种时，可自动选择最佳的张力状态，不必重新手动设定。但在实际生产中，由于CCD 检测的取样量较少，具有一定的局限性，因此，必须首先正确设定基础纺纱张力，再由CCD 进行在线微调。

粗纱基础纺纱张力可以通过经验或张力测试来确定，然后在实际开车时稍作调整修改；也可以通过调整粗纱捻度的大小来适应纺纱张力，但要注意不能因捻度而影响后道细纱的牵伸和成纱质量。