基于纱条中纤维排列的牵伸过程研究

As an essential procedure in spinning, drafting runs through all the yarn forming process. The fibers arrangement in the sliver or yarn, and the quality of sliver or yarn depends upon the distribution of fiber accelerated points in drafting zone. Considering only the draft parameters, existed theoretical fiber accelerated point can not describe the actual accelerated point distribution of fibers with different characteristics. In this application, draft process is simulated combined with fiber arrangement in the sliver. Firstly, we will establish the fiber arrangement in the sliver based on the fiber characteristic and shape. Secondly, the distribution of fiber accelerated points during the draft will be determined considering fiber characteristics and draft parameters. Thirdly, we will simulate the fiber movement during the drafting process, especially the straightening and accelerating process for hooked fibers. Then, the new fiber arrangement in drafted sliver can be obtained, therefore, the irregularity of the sliver and straightness of fibers can be figure out, to realize the virtual draft. The results can describe the accelerated point distribution more exactly, and reveal the relationship among the fiber characteristic, draft parameters and the quality of resultant sliver, improve the forecast on sliver quality, enrich the theory of draft, and provide the basis for intelligent manufacture.

牵伸贯穿于纺纱加工过程。牵伸中纤维变速点的分布决定了纤维在牵伸后纱条中的排列，也直接决定了纱条的品质。现有的理论变速点仅考虑了牵伸工艺的影响，不能够准确表达不同特性纤维的实际变速点分布规律。本项目将纤维排列与牵伸模拟相结合，基于考虑纱条中纤维的几何特性和形态特征，构建包含弯钩形态纤维的排列模型；充分考虑纤维特性和牵伸工艺的相互关联，研究纤维在牵伸中的变速点分布规律；模拟牵伸过程中每根纤维的运动，尤其是牵伸过程中弯钩纤维的伸直与变速，获得牵伸后纤维在纱条中新排列；计算牵伸后纱条的不匀和伸直程度，据此评判牵伸效果，实现虚拟牵伸。项目的研究成果，可望深刻揭示纤维特性、牵伸工艺对变速点分布的影响规律，建立纤维特征、牵伸工艺及纱条品质间的定量关系，提高纱条不匀的预测精度，丰富和发展牵伸理论，为牵伸加工的智能化提供理论基础。

牵伸贯穿于纺纱加工过程。牵伸前纤维在纱条中的排列和牵伸过程中纤维变速点的分布决定了纤维在牵伸后纱条中的排列，也直接决定了纱条的品质。现有的伸直纤维排列模型不能准确描述弯钩等其它形态的纤维在纱条中的排列情况；而理论变速点也无法准确、全面地表征牵伸工艺参数和纤维特性对纤维变速点的影响；此外，目前的研究因未考虑加工过程对纱条中纤维排列的影响，因而无法预测牵伸后的纱条质量。为此，本项目针对以下几个方面进行了研究。.（1）重构纤维在纱条中的排列模型。在现有的伸直纤维排列模型基础上，进一步考虑纤维的形态、纤维的集束特性、以及纤维在纱条中的不均匀分布，逐步完善纤维在纱条中的排列模型，使纤维排列模型更接近实际。.（2）基于纤维性能与牵伸工艺的变速点分布研究。本项目在并条机简单罗拉牵伸区和细纱机双皮圈牵伸区进行了纤维的变速点测试。同时，为了减小实验误差，对原有的实验方法进行改进。通过添加参考纱线，动态表征前罗拉钳口线，可以在机器正常运转的情况下对示踪纤维的变速点进行测试，使测试更可靠简便。.（3）纤维在牵伸区中的运动模拟。本项目基于建立的包含弯钩纤维的纱条排列模型和纤维变速点分布。通过追踪每根纤维在牵伸区内的运动，得到牵伸后纱条中的纤维排列。比较分析了牵伸工艺参数对不同类型弯钩纤维的伸直作用，初步实现了牵伸过程模拟。.（4）基于纤维排列的工艺优化和纱条质量预测。根据牵伸后纱条中纤维的排列，计算纱条不匀；通过模拟、比较不同牵伸工艺下的纱条不匀和纤维伸直度，进行纱条质量预测和牵伸工艺优化，以提高产品质量。.（5）构建了捻系数与成纱强度的回归模型，为预测加捻对成纱强力的影响提供了参考。.本项目的研究探讨了纤维的几何特征、形态特征以及纤维变速点对成纱质量的影响，初步实现了牵伸过程模拟，为纺纱工艺优化和完善成纱质量预测提供了依据。.本项目已发表SCI论文9篇，中文核心论文5篇。授权国家发明专利2项，软件著作权1项。