高强力低张力纺纱装置
技术领域
本发明涉及纺织工业领域，具体是指在传统环锭纺纱机上采用的一种高强力低张力纺纱装置。
背景技术
传统环锭纺纱机是纺纱的主要机种，环锭纺纱技术成熟，纱线品种适应性广，目前世界上的纱线总产量的60％左右由环锭纺纱机生产。
随着纺织用纤维原料范围的不断扩大和对纱线质量水平要求的提高，环锭纺纱技术也面临亟待解决的问题。
1.环锭纺纱技术面临的问题：
(1)对不断扩大的纤维原料范围不适应
如，芳砜纶纤维是上海市纺织科学研究院独立开发并拥有自主知识产权的有机耐高温纤维，适用于特种耐高温要求的制品，但该纤维静电现象严重，纤维间抱合力较小，成纱困难，且毛羽多，利用现有环锭纺纱技术不能纺制出理想合格的芳砜纶纱线。
又如毛纺半精纺纱线可利用我国资源丰富的粗纺用动物纤维原料生产针织用纱，这样可大大扩展原料范围和降低原料成本。但粗纺用动物纤维原料长度较短，长度离散度较大，采用现有的环锭纺纱技术纺制毛纺半精纺纱线困难大，成纱毛羽多，其织物的抗起毛起球性差。
再如苎麻纤维纺纱。我国是世界主要的苎麻生产国，产量约占世界总产量的80％。但苎麻纺纱机多借用毛纺或棉纺环锭细纱机，而苎麻纤维的特性是纤维粗，抗弯刚度大，可纺性远不如毛纤维和棉纤维，现有环锭纺纱技术对苎麻纤维不适应。
(2)环锭纺纱线质量水平提升的问题
实际生产发现，环锭纺纱机生产过程中，同一管纱在小管纱、中管纱和大管纱阶段的纱线实际质量水平不一致，小管纱时断头率最高，中管纱断头率最低，大管纱时又高于中管纱，三者的断头率比为5∶2∶3。为提高成纱质量水平，必须解决同锭生产的管纱在大、中、小管纱阶段的质量差异问题，这也要靠改善环锭纺纱机的性能来实现。
又，当前大量新型高速织机正在推广应用，但由于环锭纺纱线的强力弱环和毛羽问题，使织机在高速条件下断纱次数增多，达不到织机高速高产的目的。
(3)环锭纺纱的高产和节能问题
目前，环锭纺纱生产实际锭速只能开到15000r/min，半精纺的实际锭速为7000r/min，而环锭纺纱机的额定锭速为22000r/min，其电动机的额定功率未能充分利用，造成了电能的部分损失。
正在棉纺行业中推广的棉纺高效工艺可大幅度减少前纺设备配置，降低前纺运行费用，改善成纱品质，降低生产管理难度。实现高效工艺要求粗纱重定量，细纱大牵伸，但现行环锭纺纱机大牵伸条件下须条宽度扩散增大，会产生成纱毛羽多，强力低等突出问题。
2.环锭纺纱机本身的缺陷：
(1)三维加捻三角区的缺陷
对环锭纱毛羽的研究分析得知，环锭纺纱的加捻三角区不是扁平三角区，在垂直方向有部分纤维的一端被胶辊、罗拉粘附，另一端与加捻纱条连结，构成三维加捻三角区，该三角区内产生的毛羽大多数为圈向毛羽，对成纱强力和制成织物后的起毛起球影响很大。上述一端被胶辊、罗拉粘附的纤维，如果其另一端未能与加捻纱条的主体纤维相结合，就成为飞花；而如果其另一端与主题纤维相结合，在加捻纱条的强力作用下会被剥离而螺旋包缠在成纱纱体的表面，易被摩擦而成为毛粒。
(2)高纺纱张力及张力波动的缺陷
环锭纺纱机采用钢质钢丝圈加捻机构，其独有的气圈和卷绕形态产生纺纱张力和张力波动。过大并波动的纺纱张力会造成成纱条干不均、粗细节多、断头等质量问题，并限制了锭速的提升和产量的提高。纺纱张力由两部分组成：气圈离心力F＝mω2R和卷绕张力。随着气圈大小的变化，即由小纱到大纱的变化，纺纱张力由大变小，纺小纱时的卷绕张力均为大纱是卷绕张力的2倍左右。这一纺纱张力过大和张力波动问题至今尚未得到很好的解决。
3.针对上述环锭纺纱技术面临的问题和环锭纺纱机本身的缺陷，许多研究正在从事建立改进现行环锭纺纱条件的方法和装置。如香港理工大学于2002年4月24日提出了发明名称为“单股无扭矩环锭纱线的加工方法和设备”，申请号为02118588.3的中国发明专利申请，特征是在环锭纺纱机前罗拉和钢丝圈之间设置一个假捻器装置，假捻器由两个开有曲形沟槽的半圆体构成，由假捻器旋转带动曲形沟槽内的纤维束加捻，使纤维束获得与成纱反向的捻度，并最终卷绕在纺纱机锭子上的纱管上。这种曲形沟槽假捻器能增强纺纱三角区内纱线的扭矩，提高纱线强度，能在低捻系数条件下纺纱，纺制低捻度的纱线。但由于这种假捻器装置构造的局限性，其成纱的强度比传统环锭纺成纱低18％，伸长率比传统环锭纺成纱低15.6％，环锭纺纱技术中的高张力缺陷没有得到根本解决。
发明内容
本发明的目的在于为克服上述缺陷，提供一种全新的技术改造方案，即提供一种高强力低张力纺纱装置，达到适合纺各种性能不同纤维的纱线，提高环锭纺成纱质量的目的。
本发明通过采取以下的技术措施实现：在不改变传统环锭纺纱机现行机械结构的基础上，在由环锭纺纱机前罗拉钳口至导纱钩的纺纱段中加装本发明提供的一种高强力低张力纺纱装置，该装置包括在由现环锭纺纱机前胶辊和前罗拉组成的前钳口至导纱钩的纺纱段中间沿环锭纺纱机长度方向设置的一根框架构件，与每一纺纱锭子对应设置的一个假捻器，假捻器与导纱钩之间的一根导纱棒；假捻器由两个轴承固定在所述框架构件的两个边框上，假捻器内设置若干根纱线张力阻尼针棒，假捻器由电动机带动的传动带切向传动。
所述框架构件固定在车面板上。
所述导纱棒固定在框架构件的边框上。
所述的张力阻尼针棒设有2至4根。
所述假捻器的轴线与前胶辊和前罗拉的法向连线的夹角呈90°直角。
本发明与背景技术比较具有如下优越性：
(1)采用本发明提供的假捻器后，大幅度提高了环锭纺纱的强力，大幅度降低了纺纱张力，原环锭纺纱大、中、小管纱的纺纱张力差异和成纱质量差异大大减小，减小了纺纱张力波动，实现低张力纺纱；
(2)由于本发明安装时，其假捻器的轴承与前胶辊和前罗拉的法向连线呈90°直角，消除了须条在前罗拉上的包围弧，减少了成纱的毛羽，减少了纤维缠绕胶辊现象和飞花，改善了生产环境；
(3)由于本发明中假捻器使须条具有强捻扭力矩的特征，适用于纤维刚度较大的苎麻纺纱，也适用于原料较粗捻系数较低的半精纺纱线的纺纱，扩大了适纺纤维原料的范围，降低原料成本，还为棉纺高效生产工艺中重定量粗纱的环锭纺纱加工创造了条件；
(4)本发明在环锭纺纱机上的安装不改变环锭纺纱机的原有结构，安装方便，费用投资低，适用于棉纺、毛纺、麻纺、绢纺环锭纺纱机的改造。
附图说明
图1为本发明在环锭纺纱机上的侧视图。
图2为本发明在环锭纺纱机上的正视图。
图3为本发明中假捻器的构造示意图。
附图中标号说明
1-假捻器 2-张力阻尼针棒 3-传动带
4-电动机 5-框架构件 6-轴承
7-导纱棒 8-框架构件的连接件 9-前胶辊
10-前罗拉 11-纱条 12-导纱钩
13-纱管 14-钢丝圈 15-钢领
16-锭子 17-龙筋 18-车面板
其中，1～8为本发明新增的部件；9～18为环锭纺纱机原有部件。
具体实施方式
沿环锭纺纱机长度方向设置的框架构件5由连接件8固定在车面板18上，电动机4固定在车头部，传动带3穿过框架构件5的中间并与假捻器1的轴切向接触。假捻器1通过两个轴承6固定在框架构件5的两个边框上，张力阻尼针棒2设有4根。
生产过程中，从前胶辊9和前罗拉10组成的前钳口中输出的粗纱纤维束进入假捻器1，并套绕在假捻器1下端部的张力阻尼针棒2上，然后输出，经导纱棒7、导纱钩12后卷绕在纱管13上。
张力阻尼针棒2起到以下两个作用：
一是利用其对纱条11的轴向摩擦阻力起减小纺纱张力的作用，纱条11可套绕过2根、3根或4根张力阻尼针棒2，套绕过的根数越多，张力阻尼作用越大；二是利用其对纱条11的切向摩擦阻力，产生捻扭力矩，套绕过的张力阻尼针棒2的根数越多，产生的捻扭力矩越大。假捻器1的转速则可根据纺纱工艺要求通过调节电动机4的转速进行调整。
本发明提供的高强力低张力纺纱装置有效解决了纺纱强力问题，消除了锭速引起的纺纱张力波峰，为环锭纺纱机锭速的提高奠定了良好的基础，锭速可比普通传统环锭纺纱机提高30％左右。
采用本发明技术试生产了85∶15蚕丝∶羊绒48支(20.8tex)半精纺混纺纱，成纱平均断裂强力和断裂伸长率与普通传统环锭纺纱机成纱相比见下表：
纺纱形式
平均断裂强力/cN
断裂伸长率/％
传统环锭纺纱
352
7.4
本发明成纱
402
8.6
由上表可知，采用本发明技术纺出的成纱的平均断裂强力和断裂伸长率都比传统环锭纺纱高。