噴氣渦流紡強(qiáng)力影響因素及其相關(guān)技術(shù)的研究.pdf

1、噴氣渦流紡以其高速高產(chǎn)的特性占據(jù)了紡紗界的至高點(diǎn)，它不僅克服了傳統(tǒng)環(huán)錠紡采用機(jī)械部件加捻以致速度難以有較大提高的難點(diǎn)，而且采用高速氣流對(duì)自由尾端纖維加捻成紗也克服了加捻部件因摩擦受損、回轉(zhuǎn)慣性矩大等帶來的一系列問題，此外，粗細(xì)絡(luò)一體化工序更是節(jié)省了人力、占地面積及設(shè)備資金投入，但由于噴氣渦流紡紗線加捻結(jié)構(gòu)的不同導(dǎo)致強(qiáng)力較差是目前面臨的一個(gè)重大問題，本文將針對(duì)此問題進(jìn)行全面系統(tǒng)的探討。因噴氣渦流紡的成紗機(jī)理、成紗工藝等決定了紗線的結(jié)構(gòu)，為

2、此本文將以噴氣渦流紡成紗工藝、紗線結(jié)構(gòu)及氣固之間的力學(xué)行為作為研究課題。
　　 本文首先闡述了新型紡紗技術(shù)的發(fā)展及噴氣渦流紡的研究現(xiàn)狀，由此可知噴氣渦流紡技術(shù)的發(fā)展歷程較短，前人對(duì)噴氣渦流紡紗線結(jié)構(gòu)及成紗工藝參數(shù)對(duì)于紗線強(qiáng)力及條干的影響等方面的研究還不夠深入與系統(tǒng)，對(duì)如何提高紗線強(qiáng)力方面還沒有較為合理的可行性措施。本文將針對(duì)這些問題進(jìn)行深入分析與探討。研究?jī)?nèi)容主要包括以下幾個(gè)方面：
　　 (1)基于噴氣渦流紡噴嘴內(nèi)部的計(jì)

3、算流體動(dòng)力學(xué)模型的建立，通過流體計(jì)算軟件FLUENT6.3對(duì)模型內(nèi)的三維氣流場(chǎng)進(jìn)行了數(shù)值模擬，表征并解析了噴嘴內(nèi)部流場(chǎng)的流動(dòng)規(guī)律，分析比較了不同噴嘴氣壓下的氣流場(chǎng)分布狀況。研究結(jié)果表明：從噴孔噴出的壓縮氣體在噴嘴內(nèi)部形成三維旋轉(zhuǎn)氣流，壓力分布總體上關(guān)于噴嘴軸線對(duì)稱?？倝簭娜肓骺诘匠隽骺?，氣壓逐漸減小。空心錠頭端中心區(qū)域呈現(xiàn)明顯的負(fù)壓，這種負(fù)壓隨著噴嘴入口氣壓的增大而增大，負(fù)壓有利于纖維順利被吮吸進(jìn)入紗體尾端。在空心錠外表面與噴嘴內(nèi)表面之

4、間的環(huán)形區(qū)域，靠近壁面氣壓較低，在兩壁面之間的中心部分氣壓較大。切向氣流對(duì)自由尾端纖維加捻，軸向氣流使纖維尾端貼附于空心錠表面運(yùn)動(dòng)，徑向氣流產(chǎn)生一定的正壓力。
　　 (2)基于噴氣渦流紡的成紗原理及噴嘴內(nèi)部氣流場(chǎng)的數(shù)值模擬，從理論上闡明了在加捻腔中受旋轉(zhuǎn)氣流作用下的纖維運(yùn)動(dòng)軌跡及受力情況，研究結(jié)果表明：纖維的空間軌跡是由處于紗芯的芯纖維、由內(nèi)向外過渡的轉(zhuǎn)移包纏纖維及對(duì)內(nèi)層纖維加捻的包纏纖維等三部分組成，這三部分纖維的長(zhǎng)度是關(guān)于紡

5、紗速度、纖維尾端旋轉(zhuǎn)角速度、纖維長(zhǎng)度、紗線直徑及前羅拉鉗口至空心錠前端之間的距離等的函數(shù)。纖維在氣流作用下，同時(shí)受到多種力的作用，除了受到切向氣流、軸向氣流及徑向氣流對(duì)它的作用力外，還受到由于旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生的離心力、壁面對(duì)纖維的支持力及摩擦力，以及纖維之間切向摩擦阻力產(chǎn)生的對(duì)纖維頭端的握持力等。此外，通過纖維尾端所受的力矩的描述，分析了纖維尾端發(fā)生扭轉(zhuǎn)的條件，并在此基礎(chǔ)上設(shè)計(jì)出了提高紗線強(qiáng)力的方案，即對(duì)空心錠表面作一定程度的粗糙化，提高其

6、表面的摩擦系數(shù)，達(dá)到纖維的自身扭轉(zhuǎn)。
　　 (3)以開發(fā)14.7tex麻賽爾/玉米纖維55/45的MVS混紡紗為基礎(chǔ)，探討影響噴氣渦流紗性能的主要工藝參數(shù)：紡紗速度ν，前羅拉鉗口至紡錠距離L，噴嘴壓力p，紡錠內(nèi)徑φ及噴嘴型號(hào)等。主要從紗線強(qiáng)力、斷裂伸長(zhǎng)率、條干不勻及耐磨性為評(píng)價(jià)指標(biāo)對(duì)工藝優(yōu)化，研究結(jié)果表明：ν為280m/min、L為20mm、p為0.55MPa、φ為1.1mm，采用四孔噴嘴紡紗得到的14.7tex麻賽爾/玉米纖維

7、55/45的MVS混紡紗，斷裂強(qiáng)力大，條干好，耐磨性優(yōu)良。
　　 (4)基于空心錠改造的思路，用三種空心錠分別紡制相同工藝參數(shù)不同紗線類型及同種紗線類型不同工藝參數(shù)之間的紡紗實(shí)驗(yàn)對(duì)比，研究結(jié)果表明：在用三種空心錠紡制相同工藝參數(shù)不同紗線類型的試驗(yàn)中，通過表面處理的空心錠的紗線強(qiáng)力要低于原來未處理的空心錠所紡的紗線，條干也略差于后者。在用三種空心錠紡制同種紗線類型不同工藝參數(shù)的試驗(yàn)中，通過提高噴嘴氣壓及降低紡紗速度可以提高空心錠處

8、理后所紡制的紗線的強(qiáng)伸性能，但紗線條干仍差于未處理的空心錠所紡紗線?？傮w上看，空心錠表面粗糙處理在一定程度上對(duì)紗線強(qiáng)力的提高有著積極的作用，但在另一方面惡化了紗線的條干。40槽處理的空心錠的紡紗效果不及60槽處理的空心錠好。
　　 綜上所述，本文基于噴氣渦流紡的成紗機(jī)理及噴嘴內(nèi)部的流動(dòng)規(guī)律，通過纖維運(yùn)動(dòng)軌跡的描述及力學(xué)分析，建立了噴氣渦流紡成紗工藝與紗線強(qiáng)力之間的非線性關(guān)系，并對(duì)空心錠的改造做了一定的試探性試驗(yàn)，為進(jìn)一步提高紗線