（一）牵伸区中纤维的类型

牵伸区内的纤维按控制情况可分为被控制纤维和浮游纤维两类。凡被某一罗拉所控制并以该罗拉表面速度运动的纤维称作被控制纤维，如被后罗拉钳口所握持并按后罗拉表面速度运动的纤维称作后纤维；被前罗拉钳口所握持并按前罗拉表面速度运动的纤维称作前纤维。这两种纤维都属于被控制纤维，纤维越长，被控制的时间就越长。当纤维的两端在某瞬时既不被前罗拉控制又不被后罗拉控制，而处于浮游状态时则称作浮游纤维。

牵伸区内的纤维按运动速度可分为快速纤维和慢速纤维两类。凡以前罗拉表面速度运动的纤维，包括前纤维和已经变为前罗拉表面速度的浮游纤维称作快速纤维；凡以后罗拉表面速度运动的纤维，包括后纤维以及未变速的浮游纤维称作慢速纤维。

图6－15　简单罗拉牵伸区内纤维数量的分布

（二）牵伸区内各类纤维的数量分布

简单罗拉牵伸区内的纤维数量分布如图6－15所示。F—F′表示前钳口，B—B′表示后钳口，L为前后钳口间的距离。图6－15（a）中的N（X）是须条在各截面内纤维数量的分布曲线，N1（X）是前钳口握持的纤维数量分布曲线，N2（X）是后钳口握持的纤维数量分布曲线。

后钳口位置线上的纤维数量N2等于喂入须条截面内的平均纤维根数，前钳口位置线上的纤维数量N1等于输出须条截面内的平均纤维根数，则牵伸倍数E＝N2／N1。

图6－15（b）中竖线部分为前钳口握持纤维的分布，即将图6－15（a）中的N1（X）以N（X）为底线而得，空白部分为浮游纤维的数量分布，可见牵伸区中部浮游纤维数量最多，向两端逐渐减少。如图6－15（c）所示，为便于对牵伸区中纤维运动进行分析，可以将上述三种纤维数量分布归结为快速纤维曲线k（x）和慢速纤维曲线K（X），总的纤维数量则为：

图6－15（c）中快速纤维和慢速纤维曲线的交点为M，在该点快速纤维数量和慢速纤维数量相等，浮游纤维从慢速变为快速的可能性最大，因此，该点可看作浮游纤维的变速点，该点距前钳口的距离为R。R与牵伸倍数有关，牵伸倍数越大（如N2固定而N1越小时，即图中的虚线），则快速纤维曲线和慢速纤维曲线的交点越靠近前钳口（如M′点），R就越小（图中为R′）。

（三）浮游纤维的受力分析

1．控制力和引导力　以后罗拉速度运动的纤维作用于浮游纤维上的力称作控制力，以前罗拉速度运动的纤维作用于浮游纤维上的力称作引导力。控制力使浮游纤维保持慢速，引导力使浮游纤维快速运动。当引导力大于控制力时，浮游纤维会变速。所以，浮游纤维的运动状态主要取决于作用在该纤维上的引导力和控制力的大小。

图6－16　浮游纤维在牵伸区中的受力分析

图6－16为浮游纤维在牵伸区内的受力情况，其中图6－16（b）为牵伸区内摩擦力界分布图，图6－16（c）为快慢速纤维分布图。

设在x—x截面上的摩擦力界强度为P（x），则作用在一根纤维单位长度上的摩擦力为μP（x）（μ为纤维间的摩擦系数）。设快、慢速纤维对浮游纤维的接触概率分别为k（x）／N（x）和K（X）／N（X），则作用在浮游纤维整个长度上的引导力FA与控制力FR分别是：

式中：μv——纤维间相对速度为V时的动摩擦系数；

μ0——纤维间相对速度为0时的静摩擦系数；

l——纤维长度；

a——纤维后端到后罗拉钳口间的距离；

P（x）——牵伸区中摩擦力界的分布函数。

显然，该浮游纤维由慢速转为快速的条件为FA＞FR，而当FR≥FA时，纤维保持慢速。

如图6－15和图6－16所示，在M点处快速纤维和慢速纤维数量相等，即M点处的纤维受到的引导力和控制力相等，以慢速运动的浮游纤维在这点最有可能开始变为快速。该点也可称为浮游纤维的理论变速点。

2．牵伸力与握持力

（1）牵伸力的概念。牵伸区中把以前罗拉速度运动的全部快速纤维，从以后罗拉速度运动的慢速纤维中抽引出来时，所需克服的摩擦阻力的总和称作牵伸力。

牵伸力与控制力、引导力有区别，牵伸力是指整个须条在牵伸过程中所受的摩擦阻力之和，而控制力和引导力是对一根纤维而言。牵伸力与快、慢速纤维的数量分布及牵伸工艺参数有关。牵伸力Fd的计算公式如下。

式中：lm——最长纤维长度。

（2）影响牵伸力的因素。从式（6－3）可以看出，影响牵伸力的因素有以下三个方面。

①牵伸倍数：当喂入须条定量不变时，牵伸力与牵伸倍数的关系如图6－17（a）所示，曲线由三部分组成。

图6－17　牵伸力与牵伸倍数的关系

a．牵伸倍数小于临界牵伸Ec的区域：在此区内主要是须条的弹性伸长或纤维伸直，随着牵伸倍数的增加，牵伸力亦逐渐增大。当牵伸倍数近于Ec时，快、慢速纤维间产生微量相对位移。在Ec处，牵伸力最大，该牵伸倍数称作临界牵伸倍数。

b．牵伸倍数临近临界牵伸Ec的区域：这部分的牵伸过程较为复杂，牵伸力大且波动大。在实际的牵伸中，应避开此区域，以免伸力过大而牵伸不开。临界牵伸倍数的大小与纤维种类、纤维长度和细度、须条特数、罗拉隔距和纤维平行伸直等因素有关，一般为1．1～1．6。(www.daowen.com)

c．牵伸倍数大于临界牵伸Ec的区域：在此区内，快速纤维与慢速纤维间产生相对位移，快、慢速纤维的数量比取决于牵伸倍数，牵伸倍数越大，则快速纤维数量越小，牵伸力越小。

图6－18　隔距与牵伸力的关系

当须条输出定量不变，仅改变喂入须条定量时，则牵伸力与牵伸倍数的关系如图6－17（b）所示。若牵伸倍数增大，即意味着喂入须条定量增加，此时前罗拉握持的快速纤维数量虽然不变，但由于慢速纤维数量增加以及后钳口摩擦力界向前扩展，因而每根快速纤维受到的阻力增大，牵伸力亦增大。当牵伸倍数一定，而增加喂入量时，同样由于慢速纤维数量的增加以及摩擦力界的扩展，而使牵伸力增大。

②摩擦力界：牵伸区中摩擦力界分布对牵伸力的大小有很大影响，包括罗拉隔距、牵伸区中附加摩擦力界的分布以及喂入须条的宽度、厚度等。

当罗拉隔距变化时，牵伸力的变化曲线如图6－18所示。罗拉隔距增大，牵伸力减小，但到一定程度后，隔距再增大，牵伸力几乎不受影响。如果隔距过小，则因为此时快速纤维的后端受摩擦力界的影响较大，甚至部分长纤维可能同时受到前、后罗拉控制，牵伸力剧增，从而导致纤维被拉断或牵伸不开而出现“硬头”，恶化输出须条的均匀度，严重的甚至无法开车。

喂入须条厚度和宽度的改变，对牵伸力亦有影响，但影响摩擦力界扩展的主要因素是厚度，所以喂入须条加粗时，摩擦力界分布长度扩展，牵伸力增大。牵伸区中带附加摩擦力界时，牵伸力增大。

③纤维性能：纤维长，则纤维将在较大长度上受到摩擦阻力，所以其所受牵伸力大；纤维细，则同样特数的须条截面中纤维根数多，同时接触的纤维数量较多，摩擦、抱合力增大，牵伸力亦增大；纤维的平行伸直度越差，则纤维相互交叉纠缠，摩擦力较大，牵伸力亦较大。相对湿度和牵伸方向（与须条中纤维的弯钩方向有关）等因素会影响到纤维间的摩擦系数，故对牵伸力也有一定影响。

（3）握持力的基本概念。在罗拉牵伸中，为了能使牵伸顺利进行，罗拉钳口对须条要有足够的握持力。所谓罗拉钳口对须条的握持力，实际上就是罗拉钳口对纤维的摩擦、控制力，其大小取决于钳口对须条的压力及上下罗拉与须条间的摩擦系数。如果罗拉握持力过小，须条就不能正确地按罗拉表面速度运动，而在钳口下打滑，造成牵伸效率降低、输出须条不匀，甚至出硬头等不良后果。因此罗拉钳口对须条要有充分握持，且握持力必须大于牵伸力，这是进行正常牵伸的前提。

（4）影响握持力的因素。影响握持力的因素，除罗拉压力外，主要还有胶辊的硬度、罗拉表面沟槽形状及槽数，同时胶辊磨损中凹、胶辊芯子缺油而回转不灵活、罗拉沟槽棱角磨光等，对握持力亦有很大影响。牵伸装置各对罗拉所加压力的大小是通过实际试验确定的，一般应使钳口的握持力比最大牵伸力大2～3倍。罗拉加压的方式有重锤加压、弹簧加压、气体加压和液流加压等。

（四）罗拉钳口下须条的受力分析

在并条机上，由于喂入须条比较粗厚，上、下罗拉一般不能直接接触，所以罗拉压力全部作用在须条上。牵伸装置中须条的受力情况如图6－19所示。

图6－19　钳口下须条受力分析

上罗拉（胶辊）由须条摩擦带动，前、后胶辊对须条的摩擦力f1、f2同须条的运动方向相反，如牵伸力Fd大于张力Ta、Tb，须条在前钳口有向后滑的趋势，则前罗拉作用于须条上的摩擦力F1的方向向前；须条在后钳口有向前滑的趋势，则后罗拉作用于须条上的摩擦力F2的方向向后，因而，在正常牵伸时，罗拉钳口握持须条的条件是：

（1）前钳口。F1＋Ta≥Fd＋f1，或F1－f1≥Fd－Ta。

（2）后钳口。F2＋Tb＋f2≥Fd，或F2＋f2≥Fd－Tb。

由此可见，在须条张力Ta、Tb较小时，为使牵伸能顺利进行，前、后钳口的实际握持力（F1－f1）和（F2＋f2）均须同牵伸力相适应，同时前胶辊上的压力P1应略大于后胶辊上的压力P2。前罗拉因转速高，而容易打滑、跳动，也应加重压力。如果须条在罗拉钳口下发生打滑现象，其原因从本质上来说，无非是握持力同牵伸力不相适应，或者握持力太小，或者牵伸力太大而导致。

（五）对牵伸力和握持力的基本要求

牵伸力反映了牵伸区中快速纤维与慢速纤维之间的联系力，由于这种联系力的作用，使得须条张紧，并引导慢速纤维在张紧伸直的状态下转变速度，因此，牵伸力应具有适当的数值，并保持稳定，这是保证牵伸区中纤维运动稳定的必要条件。牵伸力不应过大，因为过大就意味着快速纤维与慢速纤维之间联系非常紧密，易带动慢速纤维过早地改变速度，而使变速点分布离散度增加，恶化须条品质。牵伸力过小，意味着快、慢速纤维之间联系力很弱，对纤维稳定而连续的变速和牵伸都不利。牵伸力的大小可以用专门的牵伸仪测定。

（六）牵伸力的控制

通过对握持力和牵伸力的分析，不仅阐明了引起须条在罗拉钳口下打滑的原因，更重要的是揭示了牵伸倍数、罗拉钳口间隔距和加压三项牵伸基本要素间的内在联系。

牵伸装置应适应加工不同特数须条的要求。在一定的胶辊压力或握持力条件下，可以通过合理设计工艺参数，使牵伸过程中的牵伸力保持在一定限值以下，不能超过已定的握持力。纺不同细度或不同纤维原料的细纱时，可以通过调整工艺参数（如罗拉钳口间隔距及罗拉加压等）来调整牵伸力，使之与握持力相适应。为了减少牵伸力的波动，原料选配时，在批与批的交替中，纤维性能差异应控制在一定范围内。总之，应根据须条牵伸后输出产品质量的具体情况，合理调整工艺参数，如须条在罗拉钳口下打滑比较严重时，就需要适当放大罗拉钳口之间的间隔或增加罗拉加压等。因此，必须从实际出发，掌握各种有关因素对牵伸力的影响程度，进行有效的调整。