1.纤维剥离和纱条加捻的过程 在纺纱杯内凝聚的纤维由于引纱罗拉的输送而剥离，同时由于纺纱杯的回转而加捻。如图2-19所示，在纺纱杯1的凝聚槽内凝聚的纤维条2，由于引纱罗拉4对引纱的牵引，使之在纺纱杯壁上滑动，并从纺纱杯1中央设置的引纱管3处引出。设剥离点为A、纺纱杯出口的颈部为B、罗拉握持点C，AB段纱条因离心力的作用紧贴杯壁，受到高速回转的纺纱杯的带动而使纱条得到加捻。纺纱杯带着纱段AB一起回转，则沿纺纱杯的回转轴产生一扭力矩，此扭力矩促使BC纱段加上捻回。纱线捻度等于每分钟内转杯转速与引纱速度的比值。
图2-19 纱条的加捻
2.加捻作用分析 在图2-19中，AC纱条上的捻度分布是不均等的，捻度在BC段上分布较多，而在AB段上分布较少，使捻度不能充分地传递到纱的形成点。这种弱捻情况，造成纱的形成点处对纤维的剥离不充分，使纱线变细，进而引起断头。由于剥离点的捻度降低率有时可达30%，为维持正常的纺纱，转杯纺的纱线捻度一般比环锭纺的纱线多。
（1）假捻盘作用分析。在纺纱实践中，人们发现在纱条出纺纱杯的B点处使用假捻盘，可使AB纱段上的捻度增加，能减少断头，降低成纱捻度。具体分析如下。
①假捻盘对回转纱条上捻度的影响：假捻盘的假捻作用是在加捻过程中，纱条绕本身轴线回转而产生的。如图2-20所示，纺纱杯带动纱条高速回转时，使纱条上获得了Z向捻度，在离心力作用下的纱条在被引出罗拉引出时紧贴在假捻盘的表面运动，因而假捻盘对回转纱条产生了一个与纺纱杯转向相反的摩擦阻力F，B点纱条在该摩擦力矩的作用下绕自身轴线回转，也使AB段纱条上获得Z捻，即依靠假捻的捻度传向剥离点，从而增加了剥离点A处纱条与凝聚槽中纤维的联系力，以达到降低成纱捻度，减少断头的目的。
②影响假捻盘假捻效果的因素：影响假捻盘假捻效果的因素主要有纺纱杯的转速与直径、假捻盘的材质与结构及假捻盘与纱条的摩擦系数等。当纺纱杯的直径、转速和成纱线密度一定时，影响假捻捻度的主要因素是假捻盘的材料与规格，其影响程度见表2-6。
图2-20 纱条的假捻
表2-6 假捻盘规格与假捻捻度（捻／10cm）
由表2-6中可见：假捻盘摩擦系数增大，假捻捻度随之增大；纱条与假捻盘包围角增大，假捻捻度随之增大；假捻盘直径增大，假捻捻度随之增大。以上规律充分说明，当纱条与假捻盘之间的摩擦力增加时，假捻力矩增大，促使纱条绕本身轴线回转而增大假捻效应，摩擦力越大，假捻效应越强。一般纺高线密度纱及转杯低速运转时，假捻作用要强，可选用大直径、大曲率半径的假捻盘。
生产中发现在假捻盘表面刻槽能有效地降低断头，而刻槽并不明显增大假捻盘的摩擦效应。其原因主要是刻槽使纱条在假捻盘表面产生振动，纱条不完全贴在假捻盘表面运动，而使捻度容易向剥离点传递，增强了剥离点处凝聚须条的强力，有利于降低断头。
实验得出，假捻捻度对增强纱条动态强力、减少断头有利，但对成纱强力不利。一般若纱条与假捻盘的摩擦作用越强，假捻作用越强，剥离点附近纱条的动态强力越大，可减少剥离点附近的断头，但会使成纱强力越低。其主要原因为摩擦作用大，凝聚须条上的假捻捻度多，往往会使纱条上的内外层捻度差异增大而引起成纱强力下降；同时，由于假捻捻度增多，会有较多的骑跨纤维在纱条表面形成缠绕纤维，而使成纱强力降低。此外，如果假捻作用过强，假捻盘对纱条的摩擦作用过大，还会使纱条表面毛羽增多。因此，假捻作用并非越大越好，在设计和使用假捻盘时，不能片面追求假捻效果，而应该结合成纱质量全面考虑。
图2-21 假捻盘
③假捻盘的作用：安装在纺纱杯回转轴心上的假捻盘（图2-21），对纺纱稳定性、杯内纱条捻度、纱线质量、生产效率等都有重要影响。假捻盘的主要功能就是利用纺纱杯内回转纱条与固定假捻盘的摩擦产生假捻作用和阻捻作用，增强纺纱杯凝聚槽中纤维束成纱过程中的捻度，加强剥取能力，以降低转杯纺纱的成纱捻度，使转杯纱具有较强的生产实用性。它对纺纱性能的影响超过其他任何组件。由于Belcoro型假捻盘采用了高纯度的陶瓷材料，使用该假捻盘的Autocoro转杯纺机的生产稳定性很好，可以生产光滑的或有毛羽的、有卷曲的纱线或细特纱，从而满足各类不同用户的要求。纺纱稳定性和纱线性能受到假捻盘表面形状的影响，如表面刻凹槽或螺旋槽就和纺纱稳定性和纱线性能有一定的关系。在假捻盘中，纱线从进口到出口整个区域中与假捻盘接触的状况非常好。进口处采用极细的陶瓷粉末高压成型，其密度比其他厂所用材料高11.25%。密度增加使假捻盘入口处的微孔数量减少50%，假捻盘对纱线的机械损伤减少50%。假捻盘的作用见表2-7。
表2-7 假捻盘的作用
（2）阻捻器。现在转杯纺纱机在引纱管的转弯处还加装阻捻器，它利用倾斜的沟槽对纱的前进方向形成摩擦阻力矩，阻止纱条上的捻度向外传递，促使纺纱杯内纱条捻度的增加以减少断头。
阻捻器（图2-22）有一个、两个、三个槽或无阻捻槽（光面），可根据纺纱工艺的需要选择。一般增加阻捻槽数可增加阻捻作用，但纱条上的缠绕纤维和毛羽会有所增加。
图2-22 阻捻器
3.转杯纱的捻度损失 从纺纱杯凝聚槽中剥离的纱条因纺纱杯的回转而获得捻度。从理论上讲，纺纱杯每转一转须条上即可获得一个捻回，还要加上转杯纱超前剥离而产生的捻度。实际上，所纺纱线捻度比理论值低，转杯纱上捻度损失的原因如下。
图2-23 剥离点附近纱条的加捻情况
纺纱杯加捻时，对须条产生一个扭力矩，该扭力矩使须条上加捻点超过剥离点而延伸到凝聚槽中一段，即为图2-23所示的β角对应的弧长。在凝聚槽中会产生一个反力矩，阻止须条在凝聚槽中接受加捻，当扭力矩大于反力矩时，凝聚槽中的须条就获得一个捻回。对于转杯纺纱加捻过程中捻度损失的原因可以这样解释：由于扭力矩使捻回进入凝聚槽内，而在此区域，纤维条的截面尚未含有与成纱截面相当的纤维根数，直到须条被剥离时还在增添的一些纤维就不可能获得完全的捻度。另外，捻度在凝聚槽上传递时，由于纤维没有受到强制握持，引起尾端随加捻方向滑移转动而使捻度损失。
（1）捻系数对捻度损失的影响。对黏胶纤维和聚酰胺纤维在不同捻系数时的捻度损失进行实验，结果表明，捻度损失随捻系数的加大而增加；捻度较低时，黏纤纱捻度损失较少，而聚酰胺纱捻度损失较多。由此可以推测，扭力矩在纱中产生扭应力较大时，可使捻回较多地进入凝聚槽而导致较大的捻度损失。一般来说，如果捻系数低于某一水平就不能正常纺纱，而如果高于某一水平则不经济。但实际纺纱时转杯纱的捻系数要比环锭纱高。
（2）假捻盘对捻度损失的影响。一般假捻盘加捻作用越强，会导致捻回较多地进入到凝聚槽中，而引起较大的捻度损失，这也被实际生产所证明。
（3）纤维长度对捻度损失的影响。曾采用不同长度的化纤进行纺纱实验，结果表明，用较短的纤维纺纱，其捻度损失较小。此外，不同纤维结构性能（如纤维表面结构、卷曲度等）以及纺纱时的油剂等都会对转杯纱的捻度损失有很大的影响。
4.纱条的剥离
（1）纱尾变细曲线。在纺纱生产中发现，当停止喂棉后，将纱尾拉出，可以看到纱尾部分是从正常纱逐渐变细，如图2-24所示，其变细的长度相当于凝聚槽的周长。这说明在纤维凝聚的过程中，剥离点处的纤维凝聚数量约等于成纱截面中的纤维数量，之后顺纺纱杯回转方向回转一周，纤维凝聚的数量逐渐减少，直至已被剥离的地方为零。由于成纱是一个连续的过程，一方面引纱逐渐剥离凝聚槽中的须条，另一方面喂入纤维不断滑向凝聚槽中形成新的纤维层，因此，被剥离点上的纤维数量会逐渐增加。当引纱剥离了一周后，再次达到该剥离点时，该截面上的纤维数量又会约等于成纱截面的纤维数量。这样周而复始，反复循环，满足了连续纺纱的条件。
（2）须条的超前剥离与迟后剥离。由于纺纱杯的带动，回转纱条的转向与纺纱杯同向；由于引纱罗拉的连续卷绕，回转纱条剥离点的速度不等于纺纱杯的速度。当剥离点的转速大于纺纱杯转速时［图2-25（a）］称为正向纺纱，而当剥离点转速小于纺纱杯转速时［图2-25（b）］称为反向纺纱。
图2-24 纱尾变细曲线
图2-25 纱条的超前和迟后剥离
正向纺纱是由于纺纱开始引纱吸入时，纱尾速度比纺纱杯速度慢，一旦纱尾与凝聚槽接触，即在凝聚面上扩展。如此时外界补入气流较少，纱尾所受空气阻力较小，剥离点则产生超前运动。剥离一周后，凝聚须条的分布呈由粗变细的形态，由于引纱与粗截面须条的联系力较大，剥离点会保持正向剥离，这是一般正常纺纱时的情况。有时开始纺纱时也可能出现迟后剥离，这时由于引纱吸入时外界吸入的气流较多，受纺纱杯带动而加速，使纱条所受的空气阻力增加，使纱条向后弯曲的力增加，导致剥离点反向剥离。如在凝聚槽中出现较大的纤维束、较多的骑跨纤维或大杂质时，会使引纱与凝聚须条的联系力变化而改变剥离方向，此时剥离的纤维量会突然减少，造成细节甚至断头。
超前或迟后剥离可用如下方法测试：第一种方法是在纺纱杯上做一个标记，通过高速摄像和低速放映，根据剥离点相对于标记的位置判断是正向还是反向纺纱。第二种方法是染纤维头端为红色，并加入喂入条子，因为进入纺纱杯凝聚槽的纤维头端方向始终与纺纱杯的转向相同；在正向剥离中，凝聚槽中的纤维头端在成纱中成了尾端；而在反向剥离中，凝聚槽中的纤维头端到成纱中还是头端；根据成纱中纤维红色端的方向可判断超前与迟后剥离。
（3）剥离过程中的骑跨纤维、搭桥纤维与成纱中的包缠纤维。
①骑跨纤维的产生：理论上讲，在凝聚槽须条剥离点的后方会留下一点空隙，理论计算的空隙长度为0～12.3mm。但高速摄像的结果发现上述理论空隙并不明显存在，在剥离点的后方有少量的纤维骑跨在回转纱条和凝聚须条上（图2-26中的G处），其对剥离点的纱条起反向牵扯作用，如果这种骑跨纤维数量过多，会妨碍剥离点的正常剥离，严重时会使剥离方向逆转甚至断头，特别在较大的纤维束称为骑跨纤维时。这些骑跨纤维是否会在成纱上形成包缠纤维，取决于骑跨纤维进入剥离点的长度，骑跨纤维与回转纱条及凝聚须条间的联系力，以及骑跨纤维与凝聚槽间的摩擦力等因素。另外，剥离点及回转纱条从凝聚槽上每剥离一根纤维，要经过纤维喂入点（输入管入口）数十次，从输棉通道喂入的纤维有的还没有到达凝聚槽就直接搭在回转纱条上而形成包缠纤维（图2-26中的H处）。这些骑跨及搭桥纤维几乎不与纱的本身捻合在一起，而呈螺旋状缠绕在纱的周围，影响成纱的外观及内在质量。
图2-26 骑跨纤维
②包缠纤维的数量：理论上成纱中包缠纤维的数量S及其百分率X可以近似地用下式表示：
式中：P——凝聚须条截面平均纤维根数；(www.xing528.com)
L——纤维主体长度；
R——纺纱杯半径；
B——凝聚槽中纤维的合并数；
M——成纱截面平均纤维根数。
由式中可见：纤维长度长，纺纱杯直径小，则包缠纤维的数量增加。从减小包缠纤维的角度考虑，纺纱杯直径应等于或大于纤维长度，否则包缠纤维的数量增加，容易断头。但纺纱杯的直径还与纺纱速度、动力消耗等有关，仅根据纤维长度还不能确定纺纱杯的最小直径。
（4）隔离盘作用分析。
①隔离盘的作用：为减少出输棉通道的纤维在没有到达凝聚槽时就冲向回转纱条而形成包缠纤维的数量，可以在纺纱杯内加装隔离盘，以将纤维和成纱隔开，如图2-27所示，从输棉通道5喂入纺纱杯1的纤维，由于隔离盘6的作用，沿纺纱杯内壁4滑入凝聚槽3中，隔离盘的隔离作用减少了纤维直接冲向纱条上形成包缠纤维的数量。
②不同纺纱杯对隔离盘的配置要求：隔离盘采用与否应根据不同情况而定，抽气式纺纱杯一般采用截面为渐缩形的长通道输棉通道［图2-28（a）］，出口贴近纺纱杯的滑移处，使纤维以切向到达纺纱杯壁，而且因纺纱杯上口的抽气形成的流场，使纤维没有下冲的趋势，纤维与回转纱条相交的可能性很小，故不需要用隔离盘。而自排风式纺纱杯的输棉通道一般为短通道式，因排风形成的自上而下的螺旋气流，使出输棉通道的纤维有下冲的趋势［图2-28（b）］，为防止纤维直接冲向已加捻的纱条形成过多的包缠纤维，必须采用隔离盘，对纤维和气流起隔离和导向作用。
图2-27 纺纱杯内的隔离盘
1—纺纱杯 2—排气孔 3—凝聚槽 4—纺纱杯内壁 5—输棉通道 6—隔离盘 7—引纱罗拉 8—卷绕罗拉
图2-28 纤维出输棉通道时的运动
③导流槽的作用与位置：隔离盘是影响纺纱杯内气流流场分布的关键部件之一，为避免杂质随气流进入凝聚槽，将输棉通道的气流及一些细小杂质顺利地导向排气孔，减弱隔离盘上由涡流引起的积灰。在隔离盘上常设计一个凹口，一般称之为导流槽。
纺纱杯内和隔离盘上的气流流动情况分别如图2-29和图2-30所示。当气流从输棉通道流出后向四周扩散，部分顺纺纱杯转向流动的气流称为主流，其经过导流槽使纤维滑入凝聚槽，气流则进入纺纱杯底部由排气孔排出；另一部分出输棉通道后与纺纱杯反向流动的气流称为逆流。主流中的少量气流因受纺纱杯的带动，流速较高，会越过导流槽继续沿纺纱杯回转方向流动，当其中与输棉通道流出的逆向气流汇合时便在该区形成一个涡流区。观察纺纱一段时间后隔离盘表面的积灰情况如图2-30（b）所示，abc区无涡流，因输出纤维的摩擦使该区显得光亮，积灰区为涡流区，其余为少量积灰区。
图2-29 自排风式转杯纺纺杯内空气的流动方向
图2-30 隔离盘气流流动与积灰情况
隔离盘上有无导流槽时各区的流速及对纺纱影响见表2-8。
表2-8 隔离盘类型对工艺的影响
由表2-8可知，有导流槽时，逆向流速降低，有利于减小涡流区，减少断头。同时，主流流速和光亮区纤维输送的流速增加，可使出输棉通道的纤维保持加速状态，有利于纤维的伸直，提高成纱强力。
合理安装隔离盘导流槽与输棉通道出口的相对位置是十分重要的。导流槽相对于输棉通道出口位置的变化（图2-31）对成纱强力和毛羽的影响见表2-9。实验结果表明，当隔离盘的位置在－90°时，隔离作用减弱，成纱强力明显下降，条干恶化，特别是纱条上的毛羽，每10cm中2mm长的毛羽个数约为正常纱的4倍，在布面上造成明显的色差。生产上导流槽的位置可以对准输棉通道上的刻度来调整：15°位置适用于纺棉和低速，45°位置适用于高速，90°位置适用于化纤。也可通过专门试验求得最佳导流槽位置。自排风式纺纱杯纺低捻高线密度纱时，由于纺纱杯转速受到一定限制，为减少纺纱杯排气阻力，建议采用扇形隔离盘，以增大纺纱杯内的负压，稳定纺纱过程。
图2-31 导流槽与隔离盘的位置
表2-9 导流槽与输棉通道出口相对位置对成纱质量的影响
④输棉通道与扁管道的合理组合：隔离盘的采用不应使纺杯内气流的运动方向产生突变，不然气流中纤维的平行排列就会被扰乱，伸直度就会降低。
a.输棉通道出口A与扁通道进口截面B的关系如图2-32所示，为使输棉通道的纤维一直保持加速运动，应保证A截面＞B截面＞C截面（扁通道出口）。若截面A比截面B大得多，会使到达截面B处的气流突然加速，由于阻力损失增加，流速不仅不会按截面比例增加，还会使逆流增加、涡流增强，而对纺纱不利；同样，扁通道入口截面B至出口截面C应在一定范围内逐渐减小，使气流逐渐加速并减少阻力损失。
b.输棉通道倾角α与隔离盘倾角β的关系。由图2-32可见，输棉通道的气流进入扁管道时流向产生了变化，这会引起纤维对隔离盘倾斜面的冲撞。为此，可使输棉通道的倾角α减小或将隔离盘的倾角β放大。但β放大会使滑移面缩短，对纤维伸直不利。
图2-32 输棉通道倾角与扁通道进口截面的关系
（5）纺纱杯的结构与成纱质量。纺纱杯直接决定着转杯纺纱的成纱质量、纺纱性能及纺纱速度。纺纱杯的结构参数主要有纺纱杯直径、凝聚槽形式、纺纱杯滑移角等。不同纺纱条件要采用不同结构类型的纺纱杯。一般高速时选用小直径纺纱杯；纺高线密度纱时，纺纱速度低，用大直径、大凝聚角的纺纱杯；纺低线密度纱时，纺纱杯速度高，用小直径、小凝聚角的纺纱杯。目前，纺纱杯速度为（12～13）×104r／min时，纺纱杯的直径已小至28～30mm。此外，转杯的材质和表面处理方法直接影响纺纱杯的性能、速度及寿命。现将Autocoro系列转杯纺纱机S型、U型、G型、T型纺纱杯的技术性能介绍如下。
①S型纺纱杯（图2-33）：适纺高线密度纱，成纱结构蓬松，均匀度好，但强力偏低，可用高含杂的原棉。直径为56mm的纺纱杯适纺长度为50mm以上的粗纤维。
②U型纺纱杯（图2-34）：成纱的蓬松性比S型纺纱杯所纺的纱差，但强力比S型纺纱杯所纺的纱高0.5N／tex左右，外观棉结杂质较多，主要用于高线密度纱，尤其是劳动布用纱。
③G型纺纱杯（图2-35）：成纱强力比S型纺纱杯所纺的纱高1cN／tex左右，成纱质量优良，但纺纱杯清洁困难，尤其是大直径纺纱杯，因此，喂入条子含杂要低。适合于纺低线密度纱、机织用纱和针织用纱。
④T型纺纱杯（图2-36）：成纱结构近似环锭纺，均匀度好疵点少，强力与G型纺纱杯相近，微尘在凝聚槽内沉积较快，但对成纱质量影响较小。
图2-33 S型纺纱杯
图2-34 U型纺纱杯
图2-35 G型纺纱杯
图2-36 T型纺纱杯
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