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1發(fā)明設想
緣于某雜志發(fā)表的一篇關于細紗超大牽伸的應用實踐文章的啟發(fā)，因此設想如何通過器材的創(chuàng)新，實現(xiàn)牽伸倍數(shù)在原有基礎上快速有效的提升，同時使成紗條干質量更加優(yōu)化。
2產(chǎn)品構想
為達到上述目的，我們與眾多紡紗專家廣泛交流探討，確認在細紗牽伸后區(qū)布置新的附加摩擦力界可對須條進行調控，進而達到提高成紗質量的目的；而超大牽伸的實際作用也就是在牽伸后區(qū)增加了一個須條運行的控制點，該控制點需要增加很多的器件來完成。不僅成本高昂，而且增加很大的工作量。因此我們構想如何以更簡捷有效的方式，在牽伸后區(qū)建立一個新的附加摩擦力界，并能取得同樣的效果？為此進行了精心的構思，最終確認摩擦力界可通過壓力棒的方式加以實施，這就是本發(fā)明的理論基礎。但壓力棒如何設置，放什么位置，與什么器件結合最簡捷有效，更有利于操作，并且盡可能少占用后牽伸區(qū)的空間？我們從不同角度，不同方式反復的實驗比較，認為與上銷的結合最為理想，由此就誕生了新的紡織器材產(chǎn)品-一--牽伸后區(qū)附加壓力棒的上銷。
3產(chǎn)品機理
根據(jù)紡紗原理，在細紗牽伸區(qū)內，快速纖維直接在前羅拉的摩擦力界作用下運動，慢速纖維則在后羅拉產(chǎn)生的摩擦力界作用下運動。纖維運動狀態(tài)的結果表明：在牽伸區(qū)中，絕大多數(shù)纖維在某一個截面上瞬時由后羅拉速度轉換為前羅拉速度，且此后一直以前羅拉速度運動；而纖維本身存在長度差異、彎鉤差異，特別是部分短纖維在牽伸區(qū)中多次改變速度，但每次變速時間極為短暫。纖維運動狀態(tài)的多變是由于引導力和控制力的波動，引起纖維頭端變速點分布較分散，且變化時間不穩(wěn)定，增加了成紗的不勻程度：因而控制纖維的運動均衡是提高條干均勻度的關鍵。而控制纖維的運動，又必須從控制纖維的受力入手，使纖維引導力和控制力均勻穩(wěn)定。
基于上述纖維運動變化及規(guī)律，我們如果采取附加控制棒在后牽伸區(qū)建立一個新的附加摩擦力界，對后區(qū)須條進行合理調控，必將改善條干的均勻度。此即發(fā)明該產(chǎn)品的理論依據(jù)。
目前，我國紡紗設備對纖維的牽伸主要有兩種形式：即曲面牽伸（也稱V型牽伸）和平面牽伸（也稱直線牽伸）。我們在研制開發(fā)該產(chǎn)品時，必須全面了解不同牽伸形式在設計上的特點及差異，使設計開發(fā)的產(chǎn)品更趨合理、更具針對性，有利于取得最佳的使用效果。為此，我們對不同牽伸形式的摩擦力界布置在設計上采用了不盡相同的壓力棒裝置。
3. 1V型牽伸
V型牽伸的前區(qū)和后區(qū)呈曲面狀，形成相應角度。這種牽伸形式在設計上雖有其優(yōu)越特性；但也存在著某些缺陷，最明顯之處是前后區(qū)成相應曲線狀（面）后，在中上羅拉膠圈表面形成了與之相對應的反包圍弧。牽伸理論及實踐證明，如果在中上羅拉膠圈表面出現(xiàn)反包圍弧，增強了前鉗口處的摩擦力，使摩擦力界寬度向牽伸區(qū)中擴展，容易使纖維不穩(wěn)定變速和產(chǎn)生新的彎鉤纖維且變速點增加；產(chǎn)生較大的不穩(wěn)定牽伸波，使條干不勻率增加。因此，如果減弱或消除V型牽伸中上羅拉固有的反包圍弧，那么條干的質量就會更加優(yōu)化。
我們的研究結果表明，只要在后區(qū)牽伸中采取牽伸控制棒即壓力棒的形式，即在適當處形成新的摩擦力界，使受壓后的須條在進入中上羅拉鉗口時呈直線及扁平狀態(tài)，也就消除了前面所說的反包圍弧，就可以達到改善條干的目的。并且，增加新的摩擦力界后在后羅拉表面增加了一段新的包圍弧，這又完全符合牽伸理論：后羅拉和中羅拉鉗口的包圍弧的作用是不同的，合理增加后羅拉上的包圍弧更有利于條干的改善。這是因為：①后區(qū)的須條速度慢、牽伸倍數(shù)小，包圍弧的影響就小得多；②后區(qū)的包圍弧段增加反而對纖維的運動控制更有利，因為在后區(qū)的纖維數(shù)量多，增加包圍弧使纖維的變速點后移，使纖維的伸直過程提前發(fā)生，增加了伸直過程的延續(xù)時間，減弱須條在運行中的變異，更有利于成紗質量的提高和改善；所以，在V型牽伸中增加后區(qū)牽伸摩擦力界，完全符合紡紗理論機理，是對牽伸理論創(chuàng)造性的補充。
3. 2平面牽伸
在平面牽伸中也可設置后區(qū)牽伸摩擦力界嗎？增加該裝置是不是有悖于牽伸理論呢？經(jīng)我們研究和實踐，認為是同樣可行的。當然，如果采用與V型牽伸一樣形式的壓力棒裝置，似乎同牽伸理論有矛盾之處；但是，實踐的結果驗證，效果還是比較明顯的。這是因為后區(qū)須條經(jīng)過壓力棒的摩擦力界重新分布后，使須條的變速點向前鉗口集中，同時有效地控制了纖維的有序運行，并在后羅拉上形成了新的包圍弧，同樣可以使條干得到改善。但是，由于增加摩擦力界后相應地在中上羅拉膠圈表面形成了新的包圍弧，使效能受到部分抵消，使得平面牽伸中的提高幅度不如V型牽伸幅度大。因此，我們采用了有別于V型牽伸摩擦力界裝置壓力棒的設計，在裝置中把原來單棒式改成雙棒式。這樣改變的好處在于，后區(qū)牽伸須條從后羅拉出來后先走一段曲線，再以直線形式進入中上羅拉鉗口處。這樣，既讓須條在后羅拉上形成新的包圍弧，又不在中上羅拉膠圈表面產(chǎn)生新的反包圍弧，就完全符合牽伸理論的要求。實踐結果表明：條干水平在前一種的基礎上又有明顯提高，取得同v型牽伸同等的效果。因此，我們認為在平面牽伸中增加摩擦力界壓力棒裝置不僅可行，更是對原平面牽伸理論的重大革新。
根據(jù)上述理論，我們征求了專家的意見，結合用戶在使用過程中的反饋信息，又對該裝置進行了精心設計和合理配置；同時，認為該壓力棒裝置同原使用的上銷有機結合，最切實可行，相得益彰。這樣的設計既方便用戶的安裝和使用，同時，最大程度上發(fā)揮兩個原本不相干產(chǎn)品的效能，而且最經(jīng)濟實用。由此，開發(fā)了產(chǎn)品構想中所述的牽伸后區(qū)附加壓力棒上銷這一新型器材。
4結構特點
4.1產(chǎn)品結構
該產(chǎn)品是在上銷的基礎上，在其握持處后側作相應延伸，在延伸部位構筑壓力棒裝置并配上壓力棒，讓壓力棒作用于后牽伸區(qū)間的須條上，使須條在后牽伸區(qū)域內增加一個新的摩擦力界。
4.2產(chǎn)品特點
4.2.1同時作用于牽伸的前區(qū)和后區(qū)；
4.2.2安裝及使用極為便利；
4.2.3占用牽伸區(qū)域的空間縮小到最低限度，有利于操作及清理；
4.2.4提高細紗總牽伸倍數(shù)（采用更重粗紗定量），同時又可進一步改善成紗質量。
5應用情況及前景展望
壓力棒上銷經(jīng)本公司科研人員歷時半年的探索、攻關和開發(fā)，于2005年3月研發(fā)成功，當即申報國家發(fā)明和實用新型兩項專利；并大面積使用在江蘇太倉利泰紡織有限公司和江蘇鎰誠紡織有限公司的不同牽伸形式的細紗機上。考慮到專利申請周期較長及市場控制方面的原因，該器材到2005年底才全面向用戶推廣。截止2006年9月中旬，全國已有包括天津田歌、山東華樂、無錫慶豐等80余家紡織企業(yè)大范圍使用，并有近200余家企業(yè)作小范圍的實踐。根據(jù)對大面積使用該器材單位的調查，綜合反饋信息，各項指標均完全達到了預期的效果。不僅條干水平有大幅度改善，而且還大大提高了勞動生產(chǎn)率，有力地促進了生產(chǎn)力的發(fā)展。并且該器材的應用，將徹底改變目前國內眾多廠家長期所采用的細紗“二大二小”的紡紗工藝路線，使牽伸倍數(shù)有更廣闊的變化范圍。特別是總牽伸倍數(shù)在原有基礎上可大幅增加，而且不影響條干質量。總牽伸倍數(shù)的增加預示著粗紗定量的加大，而粗紗定量的加大將使粗紗機的效率大幅提高，既省工，又節(jié)能。如果是新建企業(yè)，可以有效精簡設備配置，節(jié)省投資成本。
因此，該器材具有廣闊的發(fā)展前景和極高的應用價值。
6問題解析
6.1為什么后區(qū)使用壓力棒后能提升牽伸效率?
綜合上述改善條干的理論分析，我們再解析如何提升總牽伸效率的問題。目前，眾多用戶采用“二大二小”的紡紗工藝路線，即高捻度、輕定量、大后區(qū)隔距、小后區(qū)牽伸。為什么該工藝一直沿用，難以取得突破性改變呢？理由如下：
6.1.1上面提到的后區(qū)通過壓力棒布置一個新的附加摩擦力界，有效克服并補充了原牽伸設計中存在的缺陷，并穩(wěn)定了后區(qū)須條的運行狀態(tài)，有利于成紗質量的改善。
6.1.2后區(qū)壓力棒的使用可有效提升后牽伸倍數(shù)，而前區(qū)可保持原有牽伸甚至亦可相應加大，因而可使總牽伸倍數(shù)增加，而不影響成紗質量。因為后區(qū)采用壓力棒后，如果在“二大二小”工藝中應用，很可能起不到明顯作用，甚至是反作用。究其原因，后區(qū)加上壓力棒后，使須條捻度重新分布，后羅拉鉗口至壓力棒布置的摩擦力界間的須條捻度會更大，捻距更緊，使纖維間的抱合力大大增強。但由于原有工藝的捻度較大，使須條在牽伸過程中發(fā)生“解捻”困難，使過多捻回帶入主牽伸區(qū)容易出硬頭造成牽伸不勻。此時，布置的摩擦力界反而起了反作用。假如在原有工藝狀況下調整相應工藝參數(shù)，即適當調整粗紗捻系數(shù)也就是讓粗紗須條捻度減弱，成紗質量指標即可得到顯著改善。但問題是減小粗紗捻系數(shù)后，則會使粗紗在退繞過程中產(chǎn)生過多的意外牽伸，造成成紗長細節(jié)增加。因此，唯一有效辦法即加大粗紗定量，通過增加須條纖維數(shù)量來增強須條的強力，從而減少意外牽伸，而纖維數(shù)量的增加必須加大粗紗定量，而定量的加大則預示著總牽伸倍數(shù)的增加，因此也就提高了總牽伸倍數(shù)。
6.2由壓力棒產(chǎn)生的后區(qū)摩擦力界作用分析。
提高牽伸倍數(shù)，同時使成紗質量更進一步優(yōu)化，這就是附加壓力棒所起的主導作用。它究竟是如何產(chǎn)生的？我們再做如下的進一步分析。由壓力產(chǎn)生的后區(qū)摩擦力界，使后區(qū)兩段須條呈現(xiàn)不同的運行狀態(tài)，同時對后區(qū)須條捻度又進行了重新分布。通過大量的實踐證明，后羅拉鉗口至壓力棒間須條運行呈翻滾狀態(tài)，比沒有壓力棒時更劇烈，說明該段須條捻度增加，而且捻距更緊。而經(jīng)過壓力棒后至主牽伸區(qū)段須條運行狀況因壓力棒的作用則由旋轉狀轉變?yōu)閳A錐集束狀（V牽）和扁平直線狀（平牽）。因此摩擦力界起到了有效阻止后段須條捻度往前段傳遞的作用，也就是“解捻”的作用，使須條牽伸更穩(wěn)定。其次，壓力棒還起到集束纖維的作用，使進入主牽伸區(qū)的須條纖維抱合力增強，同樣改善了牽伸不勻。所以在牽伸后區(qū)附加壓力棒將十分有效地起到提升成紗質量、提高紡紗效率的作用。
6.3牽伸后區(qū)布置壓力棒的摩擦力界對紡紗牽伸系統(tǒng)的影響。
摩擦力界在細紗牽伸后區(qū)的應用將對牽伸系統(tǒng)產(chǎn)生怎樣的影響呢？我們進行了初步的總結，概括為以下幾點：
6.3.1將使牽伸倍數(shù)有更寬廣的變化范圍，增加總牽伸倍數(shù)不但不會影響條干質量，反而會更進一步改善；
6.3.2對牽伸部件提出了更高的要求，羅拉精度要求更高，膠輥彈性要求更好，搖架加壓穩(wěn)定性更強，膠圈、中上羅拉同步性必須更進一步提高；
6．3．3牽伸結構也將出現(xiàn)新的變化，新型牽伸機構的誕生為期不遠；
6.3.4牽伸工藝的革新步伐將大大加快，不久的將來原有紡紗工藝將會被新型工藝取代。
6.4為什么附加壓力棒和上銷結合最佳，而不宜實施分體結構?
我們在發(fā)明研制壓力棒上銷的過程中進行了各種嘗試，雖然在本專利八項權利要求中有分體結構的多項內容，但實踐結果表明壓力棒和上銷結合一體效能最佳，所衍生的問題最少。主要表現(xiàn)在以下幾個方面：
6.4.1若采取將壓力棒和支架插入于上銷的方式使用，在牽伸過程中須條容易產(chǎn)生抖動，造成對須條的控制張力不穩(wěn)定，產(chǎn)生牽伸力變異，引起不規(guī)則的牽伸波和機械波。同時，插入式壓力棒上銷在搖架卸載及季節(jié)變化產(chǎn)生的溫濕度差異時，易松動、脫落、變形、歪斜和移位等現(xiàn)象，致使錠差加大，造成成紗不勻。
6．4.2若壓力棒固定于搖架中，由于逐只搖架單獨固定，定位不夠精確。因此無法做到壓力棒工作狀態(tài)一致，易左右歪斜，前后位移，造成對須條的控制張力不一，牽伸不勻增大。同時，操作極不方便，拆裝調整困難較大，增加了附屬機件后更容易積附飛花，增加清潔的工作量。
上述兩種情況，雖然從成本上考慮略為經(jīng)濟些，但長遠考慮，無論從管理、使用壽命還是實際使用效能上評判均不合算。而且這兩種形式的高度不穩(wěn)定性，給紡紗企業(yè)造成了很大的后顧之憂。因此，我們本著對用戶負責的態(tài)度，推廣目前各方面性能均較為成熟穩(wěn)定的附加壓力棒上銷。
6.5為什么后區(qū)附加的壓力棒不宜轉動？
根據(jù)上述的理論分析并充分結合實踐結果表明，在后區(qū)附加的壓力棒是不宜轉動的。理由如下：如果讓壓力棒轉動，雖然可減小須條的牽伸力，但壓力棒布置的摩擦力界作用將被大大弱化，使牽伸附加不勻增加。因為摩擦力界的主導作用是”解捻”，是阻止后段須條往前段須條傳遞捻度的作用，若讓壓力棒轉動，將使過多的捻度帶入主牽伸區(qū)，易造成牽伸不勻，不利于成紗質量的改善。因此后區(qū)附加的壓力棒應不宜轉動。
7衍生問題
使用壓力棒上銷后，因牽伸倍數(shù)等工藝參數(shù)的調整及管理因素可能衍生的問題須予以關注。
7.1毛羽問題。使用壓力棒后有效地提升了牽伸倍數(shù)。但加大了粗紗定量后，前區(qū)喂入須條寬度增加，纖維離散性變大，容易引起毛羽的增加。因此，管理到位的企業(yè)應積極采用優(yōu)質集合器來彌補。并建議合理選配粗紗定量和粗紗捻系數(shù)。
7.2“隱性”機械波問題。采用壓力棒上銷后與之相應的工藝匹配則顯得極其重要，產(chǎn)生“隱性”機械波主要是后區(qū)工藝設定不合理，后區(qū)控制力和引導力不吻合等引起牽伸不穩(wěn)定所致。
7.3出“硬頭”問題。首先，由于后區(qū)摩擦力界對須條的作用，相應地增加了須條牽伸力。同時，由于須條對壓力棒的反作用力，使上下銷鉗口控制力增強。但中羅拉鉗口握持能力的減弱或不足（減弱原因系反作用力引起）造成牽伸不勻。因此，須同步增強中羅拉鉗口的握持力，適當提高搖架壓力。其次，粗紗定量增加而粗紗捻系數(shù)調整幅度過小，后牽伸倍數(shù)、后區(qū)羅拉隔距及隔距塊選擇不合理，也是出“硬頭”的主要因素。
7.4不規(guī)則“長粗長細節(jié)”問題。增大粗紗定量后，可能衍生此問題，根源不在壓力棒本身，而是工藝設備調整不到位所致。長粗主要是由鉗口握持能力不足引起。長細的發(fā)生因素則更多，如吊錠狀態(tài)、膠圈鉗口不同步性，并條、粗紗定量加重后的包卷、接頭、機臺清潔、繞皮輥等前道管理問題。
8結束語
牽伸后區(qū)附加壓力棒上銷從發(fā)明到應用的時間還非常短暫，因而待其走進千家萬戶、獲得眾多用戶的一致認可，尚需時日。當然，該器材并不完美，仍有許多待改進和完善之處。而且，使用廠家裝備水平和技術力量的千差萬別都會導致其使用結果不盡相同。另外，使用該器材后可能帶來的問題如何化解等等，還需要我們進一步共同研究和探索。 因此，歡迎用戶深入探討、廣泛交流，并提出寶貴意見。
