張一帆，高志娟，郁崇文

(東華大學(xué) 紡織學(xué)院，上海 201620)

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不同喂入定量下的動(dòng)靜態(tài)牽伸相似性研究

張一帆，高志娟，郁崇文

(東華大學(xué) 紡織學(xué)院，上海 201620)

摘要：利用棉條進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，以研究不同喂入定量時(shí)拉伸曲線與牽伸力/牽伸倍數(shù)圖形的相似性并對(duì)比臨界后區(qū)牽伸倍數(shù)與臨界拉伸長(zhǎng)度，研究了喂入定量不同時(shí)，后區(qū)牽伸倍數(shù)對(duì)牽伸力、牽伸力不勻率與條干不勻率的影響.結(jié)果表明，雖然棉條的喂入定量不同，但牽伸與拉伸曲線之間不僅具有相似性且兩者的臨界牽伸倍數(shù)均在1.5左右.

關(guān)鍵詞：喂入定量；臨界后區(qū)牽伸倍數(shù)；臨界拉伸長(zhǎng)度

在羅拉牽伸中，纖維隨著羅拉的轉(zhuǎn)動(dòng)也在運(yùn)動(dòng)的傳統(tǒng)牽伸方式稱為動(dòng)態(tài)牽伸.須條拉伸是兩端夾持，一端以一定的速度移動(dòng)，夾持頭內(nèi)纖維處于靜止?fàn)顟B(tài)的模擬牽伸稱為靜態(tài)牽伸.后區(qū)牽伸是紗線質(zhì)量的決定性因素，后區(qū)牽伸程度對(duì)紗線的勻整度、強(qiáng)力、疵點(diǎn)質(zhì)量及紡紗設(shè)備的運(yùn)轉(zhuǎn)都有顯著影響.牽伸力是牽伸理論研究的關(guān)鍵，牽伸力及其不勻率不但能反映牽伸過(guò)程的順利程度，也能間接反映輸出紗條的成紗質(zhì)量[1].已有不少學(xué)者對(duì)牽伸力進(jìn)行了研究，如Martindale[2-3]利用設(shè)計(jì)的牽伸力裝置找到了牽伸臨界點(diǎn)，Korkmaz等[4]就纖維細(xì)度對(duì)牽伸力、條干均勻度和后區(qū)牽伸倍數(shù)的影響進(jìn)行了研究，唐文輝[5]研究出臨界牽伸時(shí)牽伸力最大、牽伸力不勻最小，汪軍等[6]利用稱重傳感器來(lái)測(cè)量牽伸力，張之亮[7]通過(guò)棉條對(duì)壓力棒的作用力來(lái)測(cè)量牽伸力.

在實(shí)際生產(chǎn)中，后區(qū)牽伸工藝的設(shè)置往往需要通過(guò)實(shí)驗(yàn)來(lái)決定，牽伸力的測(cè)量還需要使用相應(yīng)的測(cè)量?jī)x.同時(shí)，不同的喂入定量和工藝設(shè)置都有著不同的牽伸力，這給實(shí)際生產(chǎn)帶來(lái)了不便.

須條的拉伸過(guò)程也是一個(gè)抽長(zhǎng)拉細(xì)的過(guò)程，與羅拉牽伸過(guò)程有一定的相似性.兩個(gè)實(shí)驗(yàn)相比，拉伸實(shí)驗(yàn)的操作更簡(jiǎn)便、要求更低，故研究不同喂入定量下拉伸曲線與牽伸力/牽伸倍數(shù)圖形的相似性并對(duì)比臨界后區(qū)牽伸倍數(shù)與臨界拉伸長(zhǎng)度(可轉(zhuǎn)化為臨界牽伸倍數(shù))的關(guān)系是非常必要的.

1動(dòng)靜態(tài)關(guān)系的建立

假設(shè)須條均勻，纖維在須條中首尾相連且伸直平行排列，在須條拉伸的過(guò)程中，沿夾持頭所夾持處至須條中部，須條逐漸變細(xì)，如圖1所示.

圖1　假設(shè)拉伸過(guò)程中須條變細(xì)的過(guò)程Fig.1　The sliver thinning process in stretching process

隨著拉伸的進(jìn)行，在拉伸過(guò)程中上下夾持端間纖維須條抽長(zhǎng)拉細(xì)直至須條中部完全分離，這個(gè)過(guò)程不發(fā)生纖維散失，所以拉伸區(qū)中纖維須條的總定量保持不變.如果利用幾何圖形的面積表示纖維的數(shù)量變化，則圖形中拉伸前后的面積相等，有

整理后有

2實(shí)驗(yàn)

2.1原料

以鄭州四棉紡織有限公司定量為22.75 g/5 m的棉普梳條為原料，用AFIS纖維測(cè)試儀測(cè)試棉條，纖維性能如表1所示.

表1　棉纖維的性能指標(biāo)

注：短纖維指<12.7 mm的纖維.

2.2儀器

AFIS纖維測(cè)試儀，DHU A301并條機(jī)，微機(jī)控制電子萬(wàn)能材料試驗(yàn)機(jī)，YG139BA條干均勻度測(cè)試儀，使用牽伸力在線測(cè)量系統(tǒng).

2.3實(shí)驗(yàn)方法

2.3.1動(dòng)態(tài)牽伸

對(duì)喂入定量分別為45.5 g/5 m，91 g/5 m和113.75 g/5 m的棉普梳條，在總牽伸倍數(shù)為5.5、后區(qū)羅拉隔距為50 mm的條件下，改變后區(qū)牽伸倍數(shù)并用牽伸力在線測(cè)量系統(tǒng)測(cè)試牽伸力.顯示儀每隔20 ms采集紗條對(duì)壓力棒的瞬時(shí)讀數(shù)x，根據(jù)標(biāo)定關(guān)系F=0.053 65x把采集的每個(gè)顯示儀讀數(shù)x換算成牽伸力F(單位為cN),選取7個(gè)不同的牽伸倍數(shù)進(jìn)行實(shí)驗(yàn).

2.3.2靜態(tài)牽伸

對(duì)喂入定量分別為45.5 g/5 m，91 g/5 m和113.75 g/5 m的棉普梳條，在夾持隔距為5 mm、拉伸速度為50 mm/min的條件下，用微機(jī)控制電子萬(wàn)能材料試驗(yàn)機(jī)進(jìn)行牽伸模擬實(shí)驗(yàn)，根據(jù)拉伸過(guò)程中數(shù)據(jù)的變化來(lái)分析牽伸.

2.3.3條干測(cè)試

經(jīng)恒溫恒濕環(huán)境下調(diào)濕24 h后，將經(jīng)過(guò)牽伸的紗條在YG139BA條干均勻度測(cè)試儀上以8 m/min的速度進(jìn)行5 min條干測(cè)試.

3結(jié)果與討論

3.1牽伸實(shí)驗(yàn)

利用實(shí)驗(yàn)所得不同牽伸倍數(shù)下不同喂入定量的牽伸力、牽伸力不勻率與條干不勻率的實(shí)驗(yàn)結(jié)果，用Origin軟件繪出不同牽伸倍數(shù)下、不同喂入定量的牽伸力關(guān)系圖，以及牽伸倍數(shù)與兩個(gè)不勻率的關(guān)系圖，如圖2至圖7所示.

圖2　后區(qū)牽伸倍數(shù)與牽伸力的關(guān)系 (喂入定量為45.5 g/5 m)Fig.2　Relationship between drafting ratio and drafting force(feeding quantity is 45.5 g/5 m)

圖3　后區(qū)牽伸倍數(shù)與兩個(gè)不勻率的關(guān)系(喂入定量為45.5 g/5 m)Fig.3　Relationship between drafting ratio and two unevenness(feeding quantity is 45.5 g/5 m)

圖4　后區(qū)牽伸倍數(shù)與牽伸力的關(guān)系(喂入定量為91 g/5 m)Fig.4　Relationship between drafting ratioand drafting force(feeding quantity is 91 g/5 m)

圖5　后區(qū)牽伸倍數(shù)與兩個(gè)不勻率的關(guān)系(喂入定量為91 g/5 m)Fig.5　Relationship between drafting ratioand two unevenness(feeding quantity is 91 g/5 m)

圖6　后區(qū)牽伸倍數(shù)與牽伸力的關(guān)系(喂入定量為113.75 g/5 m)Fig.6　Relationship between drafting ratio anddrafting force(feeding quantity is 113.75 g/5 m)

圖7　后區(qū)牽伸倍數(shù)與兩個(gè)不勻率的關(guān)系(喂入定量為113.75 g/5 m)Fig.7　Relationship between drafting ratio and two unevenness(feeding quantity is 113.75 g/5 m)

由圖2至圖7可知，雖然棉條喂入定量不同，但當(dāng)臨界后區(qū)牽伸倍數(shù)為1.5左右時(shí)，均存在一個(gè)臨界牽伸的狀態(tài)，此時(shí)牽伸力達(dá)到最大值而牽伸力不勻率和條干不勻率均達(dá)到最小值.當(dāng)臨界后區(qū)牽伸倍數(shù)小于1.5時(shí)，隨著臨界后區(qū)牽伸倍數(shù)的增加，牽伸力也在增加，兩不勻率均在不斷變小，此過(guò)程中纖維間的摩擦以靜摩擦為主.當(dāng)臨界后區(qū)牽伸倍數(shù)接近臨界牽伸時(shí)，快速纖維和慢速纖維間的摩擦力由靜摩擦力轉(zhuǎn)變?yōu)閯?dòng)摩擦力，所以隨著臨界后區(qū)牽伸倍數(shù)的不斷增加，牽伸力有逐漸降低的趨勢(shì)，而兩個(gè)不勻率卻均不斷增加.

3.2拉伸實(shí)驗(yàn)

根據(jù)不同喂入定量下5次拉伸的測(cè)試結(jié)果，可得出不同喂入定量下5次拉伸的拉伸力與伸長(zhǎng)均值之間的關(guān)系，如圖8所示.

圖8　不同喂入定量下5次拉伸的拉伸力均值與伸長(zhǎng)均值的關(guān)系Fig.8　Relationship between tensile force mean and elongation mean of five stretches under different feeding quantity

圖9　不同喂入定量下拉伸圖形轉(zhuǎn)化為牽伸力與牽伸倍數(shù)的關(guān)系Fig.9　Relationship between drafting force and drafting ratio by changing stretching curve under different feeding quantity

由圖9可知，雖然喂入定量不同，但它們的拉伸轉(zhuǎn)化圖形不僅相似且均存在臨界拉伸長(zhǎng)度，可轉(zhuǎn)化為臨界牽伸倍數(shù)，轉(zhuǎn)化所得的臨界牽伸倍數(shù)均在1.5左右.

3.3結(jié)果分析

為了便于將動(dòng)態(tài)牽伸中牽伸力和牽伸倍數(shù)之間的關(guān)系(見(jiàn)圖2、圖4、圖6)與靜態(tài)牽伸中拉伸圖形轉(zhuǎn)化為牽伸力和牽伸倍數(shù)之間的關(guān)系(見(jiàn)圖9)進(jìn)行對(duì)比分析，將兩者在同一個(gè)坐標(biāo)系中作圖，如圖10至圖12所示.

圖10　牽伸與拉伸實(shí)驗(yàn)對(duì)比(喂入定量為45.5 g/5 m)Fig.10　Comparing curve of drawing and stretching experiment (feeding quantity is 45.5 g/5 m)

圖11　牽伸與拉伸實(shí)驗(yàn)對(duì)比(喂入定量為91 g/5 m)Fig.11　Comparing curve of drawing and stretching experiment(feeding quantity is 91 g/5 m)

圖12　牽伸與拉伸曲線對(duì)比(喂入定量為113.75 g/5 m)Fig.12　Comparing curve of drawing and stretching experiment(feeding quantity is 113.75 g/5 m)

由圖10至圖12可知，雖然棉條喂入定量不同，但牽伸曲線與拉伸轉(zhuǎn)化曲線具有顯著的相似性，均是在牽伸倍數(shù)為1.5左右時(shí)達(dá)到臨界狀態(tài).并且，牽伸曲線與拉伸轉(zhuǎn)化曲線隨著牽伸倍數(shù)的增加所表現(xiàn)出的變化趨勢(shì)也相同，均為先增大后變小.

4結(jié)論

(1)在動(dòng)態(tài)牽伸中，當(dāng)臨界后區(qū)牽伸倍數(shù)為1.5左右時(shí)，牽伸力達(dá)到最大值而牽伸力不勻率及條干不勻率均達(dá)到最小值.

(2)在靜態(tài)牽伸中，雖然喂入定量不同，但拉伸轉(zhuǎn)化圖形不僅相似且均存在臨界拉伸長(zhǎng)度(轉(zhuǎn)化臨界牽伸倍數(shù)均在1.5左右).

(3)雖然棉條的喂入定量不同，但牽伸與拉伸曲線之間不僅具有相似性且兩者臨界牽伸倍數(shù)均在1.5左右.

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[7]張之亮.并條牽伸中牽伸力與纖維運(yùn)動(dòng)的研究[D].上海：東華大學(xué),2011.

The similarity of static and dynamic roll drafting under different feeding quantity

ZHANG Yifan, GAO Zhijuan, YU Chongwen

(CollegeofTextiles,DonghuaUniversity,Shanghai201620,China)

Abstract:In order to study the similarity of tensile curve and drafting force/drafting ratio under different feeding quantity, and to contrast the critical drafting ratio and critical stretching length, cotton slivers are used in repeated experiments. Moreover, this paper also studies the impact of drafting ratio of back zone on the drafting force, drafting unevenness and sliver unevenness under different feeding quantity. Results show that although the feeding sliver is different, drawing and stretching curve have the similarity and the two critical drafting ratio are about 1.5.

Key words:feeding quantity; critical drafting ratio; critical stretching length

中圖分類號(hào)：TS104.2

文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A

文章編號(hào)：1674-330X(2016)01-0005-05

作者簡(jiǎn)介：張一帆(1989-)，女，河南南陽(yáng)人，碩士研究生，主要研究棉及黏膠的動(dòng)靜態(tài)牽伸相似性.通信作者：郁崇文(1962-)，男，教授，主要從事纖維集合體成型、新型紡紗技術(shù)及相關(guān)理論的研究.E-mail:yucw@dhu.edu.cn.

收稿日期：2015-11-06