紡織工藝設計與質(zhì)量控制課件 第二章 紗線不勻的分析

第二章紗線不勻分析

第一節(jié)概述（1）紗條不勻從廣義上劃分紗條粗細不勻、結(jié)構(gòu)不勻、混合不勻、強力不勻、伸長不勻、捻度不勻和染色不勻等。粗細不勻、結(jié)構(gòu)不勻及混合不勻是影響成紗質(zhì)量的基本原因，其他是從屬不勻；粗細不勻通常是結(jié)構(gòu)和混合不勻的反映，屬于最基本的不勻。對于紗條不勻的研究與控制，首先應研究與控制紗條的粗細不勻，其次是混合不勻。1紗線不勻的意義和種類（2）紗線粗細不勻的影響對紗線質(zhì)量指標評定有影響惡化紗線的強力、強力不勻及捻度不勻，增加紡紗過程中的斷頭率。影響織造準備、織造斷頭以及織物的外觀質(zhì)量。影響勞動生產(chǎn)效率。2紗條粗細不勻的分類2.1按所測片段長度不同分類（1）短片段粗細不勻（2）中片段粗細不勻（3）長片段粗細不勻2.2按取樣范圍和方法分類（1）內(nèi)不勻（2）外不勻（3）總不勻2.3按產(chǎn)生原因分類（1）隨機不勻包括理想紗條的隨機不勻和實際紗條的隨機不勻（2）附加不勻包括機械不勻和牽伸不勻（3）偶發(fā)不勻CV(L)為內(nèi)不勻，內(nèi)不勻值隨L的增加而增高，開始時快，隨后逐漸減慢，在1m以上時為穩(wěn)定值，接近紗條總不勻CV(∞)CB(L)為外不勻，CB(L)隨L的增加而減少，L→0時，CB(L)→CV(∞)3紗條不勻與片段長度的關系可用內(nèi)不勻率和外不勻率的平方之和再開方取得總不勻率值（費時）或者取較長紗段，僅測其內(nèi)不勻率數(shù)值，作為總不勻率的估計值CV值，Uster一般200m以上則認為總不勻CB(L)→0的變化率→稱為變異長度曲線它的斜率大小能夠反映產(chǎn)品的不勻好壞。3紗條不勻與片段長度的關系4隨機不勻（1）

理想紗條隨機不勻率理想紗條理想紗條隨機不勻理想紗條隨機不勻的計算：由公式可以看出：紗條截面的粗細不勻率，隨截面內(nèi)平均纖維根數(shù)的增加而減小。如果其他條件相同，紗線線密度大，則成紗不勻率低；如果成紗線密度及其他條件相同時，紡紗用纖維越細，成紗不勻率越低。（2）

實際紗條隨機不勻率（也稱理想紗條的極限不勻率，為考慮了紗條中纖維狀態(tài)后，可能實際達到的最低限度的不勻率）：

其中：n為纖維在截面內(nèi)分布根數(shù)，Cf為纖維細度的變化?？梢姡杭喚€的極限不勻率值與紗條截面內(nèi)纖維根數(shù)的平方根成反比，與（）成正比；如果其他條件相同，紗線線密度大，則成紗不勻率低；如果成紗線密度及其他條件相同時，紡紗用纖維越細，成紗不勻率越低；纖維粗細不勻越大，紗線極限不勻率指標越大。（2）實際紗條隨機不勻率4紗線不勻的測試4.1測長稱重法（切斷稱重法）不同半制品測試重量不勻率時的取樣長度不同。測試條干不勻率時，可以依據(jù)需要進行取樣，但是切割和稱重工作量較大；因此短片段的切斷稱重法僅對要求準確度較高的研究工作或校正其他測定不勻率儀器的讀書時才被使用。4.2目光檢驗法用目光檢驗法來評定紗線的短片段條干不勻率被列為國家標準檢驗項目之一。根據(jù)標樣評定，可觀察片段不勻的內(nèi)容和性質(zhì)：陰影、云斑、粗細節(jié)、竹節(jié)、毛羽。優(yōu)點：能清楚地反映出紗線中不勻的具體內(nèi)容和性質(zhì)，有助于尋找造成不勻的原因，以便進行改進。不足：評定結(jié)果的正確性與檢驗人員的目光有關。4.3儀器測定法（1）Y311型條粗條干均勻度試驗儀用極差系數(shù)來表示該片段長度的條干不勻率除計算條干不勻率外，還須仔細觀察條干記錄曲線。（2）烏斯特均勻度測試儀是應用電容原理檢測紗線不勻率的一種電子儀器?？勺x出被測紗線條干的變異系數(shù)（或平均差不勻率）數(shù)值及細紗上粗節(jié)、細節(jié)、結(jié)粒的數(shù)值，并可畫出連續(xù)的不勻率曲線圖和波譜圖，以提供對紗線不勻率的結(jié)構(gòu)進行分析，判斷周期不勻產(chǎn)生的原因，便于及時檢查和調(diào)整紡紗工藝，修整損壞的機件。第二節(jié)紗條粗細不勻指標的分析

1紗條粗細不勻指標與表達式1.1平均差系數(shù)（H或U）

工廠用此式計算重量不勻、捻度不勻、強力不勻，如：棉卷、生條、熟條、粗細紗重量不勻。式中：d—平均差；——試樣平均重量（g）；——小于值的各實驗值的平均值；——小于值的實驗值個數(shù)。設n段等長紗條，重量分別為X1，X2，……，Xn，則有：1.2均方差系數(shù)（條干CV值）又稱烏斯特條干均勻度變異系數(shù)，可由烏斯特條干均勻度儀測試得到。計算公式如下：式中：—均方差；——試樣平均重量（g）設n段等長紗條，重量分別為X1，X2，……，Xn，則有：極差系數(shù)一般當測試的試樣個數(shù)較少時使用。1.3極差系數(shù)η（薩式條干不勻率）相同點：都可作為表示各種事物離散程度的特征值，在紡織上可用來表示紗條粗細的不勻程度。不同點：計算U時，只對各變量與平均值只差求和，易將變量中的特殊值掩蓋起來；計算CV時，需求各變量與平均值之差的平方求和，能將這種特殊值突出表現(xiàn)出來，因此CV值被廣泛應用；計算η時，最為簡單，只求變量中的最大值與最小值之差，沒考慮中間變量的變化，故當樣本較大時，采用它表示紗線的離散程度就不甚精確。紗條不勻指標的比較紗條不勻指標的比較極差法只能反映片段的兩個極端值的波動，平均差系數(shù)只能反映片段間的不勻率，變異系數(shù)不僅能反映片段間的不勻也能反映片段內(nèi)不勻。根據(jù)國家標準的規(guī)定，目前各種紗線的條干不勻率已全部用變異系數(shù)表示。但某些半成品（纖維卷、粗紗、條子等）的不勻還有用平均差系數(shù)或極差系數(shù)來表示的。當每次試樣個數(shù)較少，且重復的實驗次數(shù)較多時，可采用極差系數(shù)。2U、CV和η的性質(zhì)2.1U、CV和η之間的關系CV=A*U（1）η=B*CV（2）2.2烏斯特條干CV值與黑板條干的關系烏斯特條干CV值反映的是8mm長的紗線短片段之間的不勻程度，具有數(shù)字表示的精確性；黑板條干反映的條干不勻與布面反映關系密切，評定等級具有一定的邏輯性。二者成正相關關系，黑板條干水平高，條干CV值就低。第三節(jié)紗條粗細不勻的波譜分析

1波譜圖分析U%和CV%值可比較和判斷不同試樣的紗條均勻度，但不能說明其中的結(jié)構(gòu)不勻。比較紗條不勻的優(yōu)劣，一看不勻率數(shù)值，二看結(jié)構(gòu)不勻內(nèi)容。進行圖譜分析，是為了分析紗條的結(jié)構(gòu)不勻內(nèi)容，從而找出疵病產(chǎn)生原因，以便加以消除。1.1波譜圖基本原理

各種纖維紗條條干不勻的變化曲線一般表現(xiàn)為非周期性的函數(shù)，它是由許多的隨機波和周期波疊加而成；可根據(jù)福里哀級數(shù)原理，將紗條不勻看作無窮多個正弦波的合成，即將其分解成波長為0→∞的無數(shù)個正弦波，由該數(shù)個正弦波的振幅對相應的波長作圖，可得到如圖所示的連續(xù)曲線圖，一般稱為波長圖或稱為波譜曲線圖。（1）隨機不勻率根據(jù)隨機不勻率可求得其理論的波譜圖，如圖所示：如果纖維不等長，則：1.2紗條不勻的結(jié)構(gòu)（2）因纖維集結(jié)和工藝設備不完善造成的不勻率在紡紗過程中，紗線中仍有纏結(jié)纖維和棉束；纖維在紗線中也不完全伸直平行；紡紗過程中各道工序的機械狀態(tài)不能十分完善；這些因素所造成的不勻率在整個波長范圍均有影響，因而使得紗線不勻率在整個波長范圍內(nèi)增大。(3)牽伸波造成的不勻率牽伸波的定義：在牽伸過程中，由于喂入紗線本身的粗細不勻和結(jié)構(gòu)不勻、牽伸裝置部件不夠穩(wěn)定以及工藝不夠合理等原因，引起纖維變速點分布的不穩(wěn)定，產(chǎn)生各種“移距偏差”，使得紗線沿其長度方向形成粗細節(jié)，這就是牽伸波。牽伸波的特征：（1）在波譜圖相應波長范圍上出現(xiàn)一凸出的連續(xù)波，猶如“小山”（2）隨著后部牽伸區(qū)牽伸倍數(shù)的增加，牽伸波波長增加，振幅下降（3）出現(xiàn)頻率一般為非周期性的（4）機械波周期性不勻率機械波的定義：在各道加工機器上常有周期性運動的部件缺陷，主要是牽伸部件或傳動齒輪狀態(tài)不良，如羅拉、膠輥偏心、牽伸齒輪磨損或齒缺等，使紗條產(chǎn)生明顯的周期性粗細變化，稱為機械波機械波的特征（1）在波譜圖上表現(xiàn)為某一波長處的波幅突然升高，猶如“煙囪”，每個煙囪集中反映在一個或最多兩個頻道上（2）頻率一般為周期性的1.3波譜圖的評價方法

1.3.1實際波譜圖與經(jīng)不勻指數(shù)I值修正的理想波譜圖對比法I值越大，修正后的波譜圖曲線越低，陰影部分面積越大，說明實際波譜圖惡化越嚴重。

1.3.2實際波譜圖與無紗疵正常波譜圖對比法（1）首先根據(jù)纖維平均長度數(shù)值，定出實際波譜圖最高振幅處波長λ值；式中：—纖維平均長度（mm）；C—一般純棉細紗，當纖維長度為重量加權(quán)平均長度時系數(shù)取3，當纖維長度為品質(zhì)長度時系數(shù)取2.5；化纖細紗系數(shù)取2.8；轉(zhuǎn)杯紡細紗由于紗內(nèi)纖維伸直度差，系數(shù)取2.5；粗紗條系數(shù)取3.5，條子系數(shù)取4。（2）確定無紗疵正常波譜圖波幅最高點；（3）畫出無紗疵正常波譜圖左右兩側(cè)其余部分。1.3.2實際波譜圖與無紗疵正常波譜圖對比法1.3.3機械波與牽伸波的高度對產(chǎn)品外觀的影響HA1≥1/2*HB1或者HA2≥1/5*HB2應該分析機械波或者牽伸波的產(chǎn)生原因，并加以消除。分析條干曲線的方法有兩種2.1根據(jù)條干曲線的波形特征，判斷發(fā)生條干不勻的機件部位；2.2根據(jù)條干曲線的波長，判斷發(fā)生不勻的機件部位。

2利用Y311型條粗條干曲線分析棉條條干不勻

2利用Y311型條粗條干曲線分析棉條條干不勻2.2根據(jù)條干曲線的波長，判斷發(fā)生不勻的機件部位（1）羅拉、膠輥疵病形成的周期波波長

——有疵病的羅拉、膠輥形成的周期波波長，cm；d——有疵病的羅拉、膠輥的直徑，cm；E——疵病部件至輸出件之間的牽伸倍數(shù)。（2）牽伸齒輪疵病形成的周期波波長（3）條干曲線上反映的周期波平均波長式中：—條干曲線上反映的周期波平均波長，cm；L—條干曲線上n個周期波的長度；n—周期波的個數(shù)；P—試樣速度與條干曲線記錄紙速度的比，一般有兩種速比，即12:1和10:1。例題采用Y311型條粗條干均勻度儀測得A272F型并條機棉條條干不勻曲線，發(fā)現(xiàn)有規(guī)律性的不勻。試樣速度與記錄紙速度的比為10:1，試分析規(guī)律性條干不勻產(chǎn)生的機件部位。3利用烏斯特波譜圖分析棉條、粗紗、細紗不勻在實際生產(chǎn)中，為了又快又準地分析紗條不勻波譜圖，大都采用正常波譜圖和實測波譜圖進行對比，這樣有助于對所測紗條波譜圖進行正確判斷3.1波譜圖疵病分析程序3.2找尋波譜疵病原因的方法3.2.1一般機械波分析3.2.1.1計算法適用情況事先估計到機械缺陷所在部位了解缺陷所在機器的機械傳動圖、各列羅拉直徑以及牽伸倍數(shù)等工藝參數(shù)注意事項計算的針對性強能計算出理論波長的部件主要是回轉(zhuǎn)件計算出的機械波波長與波譜圖上紗條的實際機械波波長一般存在一定的差異。1.3.2.1計算法①羅拉、膠輥疵病形成的周期波波長例1：某細紗機紡出的細紗，在波譜圖上有一波長為7.9cm的煙囪波，已知該細紗機前上羅拉直徑為28mm，前下羅拉直徑為25mm，試分析該機械波產(chǎn)生的原因？例2：某并條，其條干不勻波譜圖給出機械不勻波長為0.56m，已知并條機前伸倍數(shù)E前=4倍，E中=1.4倍，E后=2倍，羅拉直徑均為32mm，試分析該機械波產(chǎn)生的原因？習題：②牽伸齒輪疵病形成的周期波波長③牽伸齒輪嚙合過緊或嚙合軸線不平行，膠圈張力過緊等易產(chǎn)生羅拉扭振而導致隱波，其波長計算如下：隱波（也稱潛在不勻）的定義④牽伸裝置中下羅拉溝槽不良會使紗條被牽引時發(fā)生頓跳現(xiàn)象，使纖維按溝槽的寬度產(chǎn)生周期性的積累，這種情況一般不易察覺。當纖維擁積集束現(xiàn)象比較嚴重時，也只能形成隱性的周期不勻。但這種紗條在經(jīng)下一次牽伸作用時，由于這種纖維集束不易被牽伸作用解開，因而會在紗條上產(chǎn)生顯著的周期不勻。下羅拉溝槽不良產(chǎn)生的隱波波長如下：例：FA311型并條機加工棉條時，所有同機型的熟條其波譜圖上在1cm處都出現(xiàn)機械波。試分析產(chǎn)生機械波的原因。3.2.1.2測速法假定某一部件有缺陷而產(chǎn)生周期性不勻，且該部件每回轉(zhuǎn)一周出現(xiàn)一個周期波。則當機臺的單位時間輸出線速度為V，并同時帶有n個周期波不勻，則，可得有缺陷部件單位時間的回轉(zhuǎn)數(shù)如下：n—有缺陷部件的轉(zhuǎn)速，r/min;V—機臺的輸出速度，m/min;—波譜圖上的周期波波長，m。注意：對于具有較深羅拉溝槽機件的某些機臺，應對上式加以修正，修正值應根據(jù)羅拉溝槽的大小而定，一般在測定速度的基礎上增加15%左右。例題例：FA221B型梳棉機的生條波譜圖上所顯示的不勻波長為3.94m，梳棉機出條速度為160m/min，道夫直徑d為70cm，道夫至輸出小壓輥間的牽伸倍數(shù)E為1.79倍。試分析產(chǎn)生機械波的原因。故障部件每轉(zhuǎn)1周產(chǎn)生K次不勻時，則，因此可能有缺陷部件單位時間的回轉(zhuǎn)數(shù)n計算如下：3.2.1.2測速法例：A186F型梳棉機生條波譜圖上，在1.8m處出現(xiàn)一個大“煙囪”的機械波。該機出條速度為86m/min,道夫轉(zhuǎn)速為24r/min,試分析產(chǎn)生機械波的原因。n—有缺陷部件的轉(zhuǎn)速，r/min;V—機臺的輸出速度，m/min;—波譜圖上的周期波波長，m。3.2.1.3波譜圖中具有多處機械波分析在牽伸過程中，偏心羅拉轉(zhuǎn)一轉(zhuǎn)，纖維條將出現(xiàn)一個粗節(jié)和一個細節(jié)；橢圓羅拉轉(zhuǎn)一轉(zhuǎn)，纖維條將出現(xiàn)兩個粗節(jié)和兩個細節(jié)，不勻周期比羅拉偏心減小一倍。如果纖維條經(jīng)過既偏心又橢圓的羅拉牽伸，則纖維條截面粗細變化是以上兩個不勻波的疊加，且是非正弦的周期性不勻。在波譜圖上，通常紗條上每個非正弦的周期不勻波，除包含波長為λ的基本波外，還包含波長為λ/2、λ/3、λ/4、…等一串主波長λ的諧波。一般諧波具有以下特點：（1）諧波的波長和主波長（基波）互成倍數(shù)關系；（2）這些和主波長互成倍數(shù)的諧波成因是來自于相同的機械部位。以下為5種常見疵點形式的機械波特征及主要產(chǎn)生原因（1）正弦波波譜圖上只有一個基波產(chǎn)生原因：羅拉與膠輥偏心或橢圓、牽伸齒輪箱中齒輪偏心或磨滅、梳棉機或梳毛機的回轉(zhuǎn)機件偏心、細紗機或牽伸加捻機的錠子回轉(zhuǎn)不平衡等。（2）三角形波波譜圖上有基波和諧波，諧波是基波的奇數(shù)倍（λ/3、λ/5、λ/7……），并且振幅衰減很快。產(chǎn)生原因：合成纖維工業(yè)中，紡絲筒子在卷繞過程中張力不勻、牽伸元件在傳動中跳動或沾污等。（3）鋸齒形波波譜圖上有基波和諧波，諧波有奇次波（λ/3、λ/5、λ/7……），也有偶次波（λ/2、λ/4、λ/6……），并且振幅下降較緩慢。產(chǎn)生原因：合成纖維工業(yè)中，紡絲筒子在卷繞過程中的反向跳動，牽伸箱傳動中沾污、牽伸加捻機鋼領板升降時張力不勻和梳毛機分條皮帶在運轉(zhuǎn)時偏離相互平行狀態(tài)等。（4）雙向脈沖波波譜圖上有基波和諧波，諧波有奇次波（λ/3、λ/5、λ/7……），也有偶次波（λ/2、λ/4、λ/6……），并且諧波的振幅有時比基波高。產(chǎn)生原因：轉(zhuǎn)杯紡紗機中轉(zhuǎn)杯集聚臟物、傳動皮帶或膠圈搭接不良和紡絲筒管反向機構(gòu)在反向點處跳動等。（5）單向脈沖波波譜圖上有基波和諧波，諧波有奇次波（λ/3、λ/5、λ/7……），也有偶次波（λ/2、λ/4、λ/6……），但下降幅度緩慢。產(chǎn)生原因：細紗機膠圈搭接不良、傳動皮帶損傷、梳理機針布損壞和精梳機棉網(wǎng)搭接不良等。牽伸波分析思路：（1）首先確定反映在波譜圖上的牽伸波的平均波長；（2）然后計算須條經(jīng)過某牽伸區(qū)造成的牽伸波的平均波長；（3）若該牽伸區(qū)所產(chǎn)生的牽伸波平均波長與波譜圖上牽伸波的平均波長相一致時，即可在緊接輸出點前的牽伸區(qū)中尋找毛病。3.2.2牽伸波分析3.2.2牽伸波分析纖維條通過某一牽伸區(qū)后，由該牽伸區(qū)造成的牽伸波的平均波長與纖維平均長度應滿足的關系式為：式中：—由給定牽伸區(qū)直接輸出紗條的平均波長?！w維平均長度或品質(zhì)長度。C—根據(jù)被測對象所定的系數(shù)，環(huán)錠紡紗，加工天然纖維時，當為纖維重量加權(quán)平均長度時C取3，當為品質(zhì)長度時C取2.5；化纖及化纖混紡環(huán)錠細紗C取2.8；轉(zhuǎn)杯紡細紗由于紗內(nèi)纖維伸直度差，C取2.5；粗紗條C取3.5，條子C取4。如在產(chǎn)生嚴重牽伸波的后面工序還有一個或多個牽伸區(qū)，則波譜圖上的凸出山峰形部分的平均波長也相應要按照牽伸倍數(shù)增加，即凸出部分按牽伸倍數(shù)在波譜圖上作相應的右移。此時的平均波長如下：3.2.2牽伸波分析式中：—被測試樣牽伸波平均波長；E—造成嚴重牽伸波的牽伸區(qū)至輸出點間的總牽伸倍數(shù)；—工藝不良的牽伸區(qū)所直接產(chǎn)生的牽伸波波長。例7：一普梳棉纖維粗紗，在不勻波譜圖上表現(xiàn)較大的隆起牽伸波，其平均波長λ牽2約為31.8cm，λ牽1約在6cm處，已知粗紗機總牽伸倍數(shù)為9倍，其中前牽伸倍數(shù)為5倍，后牽伸倍數(shù)為1.8倍，試確定發(fā)生該牽伸波的牽伸區(qū)？例8：一普梳棉紗其牽伸波平均波長為1.65m，已知纖維平均長度為22mm，細紗總牽伸倍數(shù)為25倍，試分析該疵病發(fā)生在哪個部位？例9：環(huán)錠紡純滌細紗在波譜圖的8.8cm和2.64m處均出現(xiàn)機械波，并在2.4m處出現(xiàn)牽伸波，已知纖維平均長度為32mm，紡制該細紗粗紗機、細紗機的羅拉和膠輥均為28mm，其他工藝條件如圖3-18所示，試分析產(chǎn)生以上各疵病的原因？習題某廠HY491型粗紗機加工純棉普梳產(chǎn)品，粗紗機波譜圖上有一個牽伸波，平均波長為42cm。粗紗機總牽伸倍數(shù)6.8倍，前區(qū)牽伸倍數(shù)為5.5倍。棉纖維平均長度約為2.2cm，試分析產(chǎn)生牽伸波的位置？3.3進行波譜分析時應注意的問題（1）在一個波譜圖上在長短波段同時出現(xiàn)特征波峰時，應從最短的波長開始分析。（2）如果在波譜圖上前四個最大波長的頻道上出現(xiàn)機械波或牽伸波時，應加大試驗量后再次試驗。（3）當試樣的長度為某一特征峰波長的50倍時，才具有分析價值。（4）在紡紗加工過程中，一般牽伸機構(gòu)造成產(chǎn)品不勻的可能性是主動部件大于被動部件，高速部件大于低速部件。（5）當機械波的位置騎跨在兩個頻道之間時，應將兩個頻道特征峰高度疊加后，再與正常波高度比較。（6）要正確認識牽伸波與機械波機械波和牽伸波有可能疊加在一起。對于波譜圖上山包狀的波形，除了從改進牽伸工藝加以解決，還常常需要從機械上尋找原因。（7）對多柱機械波應考慮諧波因素一般諧波在基波左側(cè)，波長短于基波。分析時，應剔除諧波，只解決基波。3.3進行波譜分析時應注意的問題（8）對于疑難波可考慮隱波的因素隱波大多是因為牽伸齒輪嚙合過緊或嚙合齒輪軸線不平行、齒輪磨滅等，使齒輪回轉(zhuǎn)中逐齒打頓，致使羅拉有規(guī)律抖動、振動及扭振而形成。（9）結(jié)合不勻率曲線進行波譜分析對于波長較長的不勻，可借助紗條不勻曲線圖分析。對于紗條疵病在紗條不勻曲線圖中已有強烈反映的，可利用紗條不勻曲線圖直接分析判斷。3.3進行波譜分析時應注意的問題4紗線粗細不勻的變異-長度曲線分析4.1變異-長度曲線的定義及分析意義4.1.1定義4.1.2分析意義可獲得成紗生產(chǎn)過程中的全貌可很容易從變異-長度曲線上直接比較兩種不同紡紗工藝效果對分析紗線不勻的長、短片段之間的關系以及分析前后紡工序之間的關系更為合適。CV(L)為內(nèi)不勻，內(nèi)不勻值隨L的增加而增高，開始時快，隨后逐漸減慢，在1m以上時為穩(wěn)定值，接近紗條總