噴氣渦流紡強力影響因素及其相關技術的研究.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，它不僅克服了傳統(tǒng)環(huán)錠紡采用機械部件加捻以致速度難以有較大提高的難點，而且采用高速氣流對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，粗細絡一體化工序更是節(jié)省了人力、占地面積及設備資金投入，但由于噴氣渦流紡紗線加捻結構的不同導致強力較差是目前面臨的一個重大問題，本文將針對此問題進行全面系統(tǒng)的探討。因噴氣渦流紡的成紗機理、成紗工藝等決定了紗線的結構，為

2、此本文將以噴氣渦流紡成紗工藝、紗線結構及氣固之間的力學行為作為研究課題。
　　 本文首先闡述了新型紡紗技術的發(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的發(fā)展歷程較短，前人對噴氣渦流紡紗線結構及成紗工藝參數(shù)對于紗線強力及條干的影響等方面的研究還不夠深入與系統(tǒng)，對如何提高紗線強力方面還沒有較為合理的可行性措施。本文將針對這些問題進行深入分析與探討。研究內(nèi)容主要包括以下幾個方面：
　　 (1)基于噴氣渦流紡噴嘴內(nèi)部的計

3、算流體動力學模型的建立，通過流體計算軟件FLUENT6.3對模型內(nèi)的三維氣流場進行了數(shù)值模擬，表征并解析了噴嘴內(nèi)部流場的流動規(guī)律，分析比較了不同噴嘴氣壓下的氣流場分布狀況。研究結果表明：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，壓力分布總體上關于噴嘴軸線對稱。總壓從入流口到出流口，氣壓逐漸減小?？招腻V頭端中心區(qū)域呈現(xiàn)明顯的負壓，這種負壓隨著噴嘴入口氣壓的增大而增大，負壓有利于纖維順利被吮吸進入紗體尾端。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動，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動軌跡及受力情況，研究結果表明：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，這三部分纖維的長度是關于紡

5、紗速度、纖維尾端旋轉(zhuǎn)角速度、纖維長度、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它的作用力外，還受到由于旋轉(zhuǎn)運動產(chǎn)生的離心力、壁面對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，并在此基礎上設計出了提高紗線強力的方案，即對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，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及噴嘴型號等。主要從紗線強力、斷裂伸長率、條干不勻及耐磨性為評價指標對工藝優(yōu)化，研究結果表明：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)之間的紡紗實驗對比，研究結果表明：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中，通過表面處理的空心錠的紗線強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紗線強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理及噴嘴內(nèi)部的流動規(guī)律，通過纖維運動軌跡的描述及力學分析，建立了噴氣渦流紡成紗工藝與紗線強力之間的非線性關系，并對空心錠的改造做了一定的試探性試驗，為進一步提高紗線