（一）纺纱张力

图8－6　细纱上的张力分布

细纱中，纱的断头主要与其强力及受到的张力有关。在加捻卷绕过程中，因为纱线要拖动钢丝圈高速回转，必须克服钢丝圈与钢领之间的摩擦力、导纱钩和钢丝圈给予纱线的摩擦阻力及气圈段纱线回转的空气阻力和离心力等，因此，纱线必须承受一定的张力。在纺纱过程中，保持适当的张力，是保证正常加捻卷绕的必要条件。过大的张力不仅增加每锭功率消耗，而且会使断头增加；张力过小，会降低卷绕密度，影响细纱强力，也会因气圈膨大碰隔纱板，使细纱毛羽增多，光泽较差，同时还会造成钢丝圈运行不稳定而增加断头。所以张力大小应恰当，并与纱线的特数、强力相适应，达到既提高卷绕质量，又降低断头率的目的。

如图8－6所示，在加捻卷绕过程中，细纱的张力可分为三段，前罗拉至导纱钩之间的纱线张力称作纺纱张力TS；导纱钩至钢丝圈之间的纱线张力称作气圈张力（又分导纱钩处气圈顶端张力TO和钢丝圈处气圈底部张力TR）；钢丝圈到管纱之间的纱线张力称作卷绕张力TW。气圈顶部和气圈底部与垂直线（X轴）的夹角分别称作气圈顶角αO和气圈底角αR。

TR、TO、TW、TS之间是密切相关的，它们的变化规律是一致的，其表达式可推导（略）如下所示。

式中：μ1——纱条与导纱钩间的摩擦系数；

θ1——纱条在导纱钩上的包围角。

式中：μ2——纱条与钢丝圈间的摩擦系数；

θ2——纱条在钢丝圈上的包围角。

式中：γx——卷绕张力TW与y轴间的夹角；

θ——钢领对钢丝圈的反力与x轴间的夹角；

αR——气圈底角；

Ct——钢丝圈离心力。

式中：R——钢丝圈回转半径，近似为钢领半径；

ωt——钢丝圈回转角速度，近似为锭子回转的角速度。

从上述各式中可以看出，在加捻卷绕过程中，张力的分布规律是卷绕张力TW最大，TO次之，TR再次之，纺纱张力TS最小，一般TW是TR的1．2～1．5倍。

与粗纱一样，尽管纺纱张力最小，但由于纺纱段长度最长，捻度小，易发生断头等，因此，纺纱张力对细纱纺纱的影响最大。

为了获得各张力的实际数值，一般采用动态应变仪对TS进行测定，而TO与TS间可用欧拉公式计算。

图8－7　纺纱强力PS和纺纱张力TS的变化曲线

（二）张力与断头

因此，降低张力较高的波峰值或提高强力较低的波谷值，即控制和稳定张力，提高细纱强力，降低强力不匀率，尤其是减少突变张力和强力薄弱环节，是降低断头率的主攻方向。

2．纱线张力变化规律　细纱中张力的变化和影响因素可从上面的TR表达式中看出，钢丝圈离心力Ct、钢领和钢丝圈之间的摩擦系数以及钢领半径R都是与纺纱张力TR成正比的，而钢丝圈的重量和转速则直接影响钢丝圈的离心力大小。

在一落纱中，纺纱品种与线密度确定后，锭子速度、钢领半径、钢丝圈型号等也随之确定，纱线张力将随着气圈高度和卷绕直径的变化而变化，其规律如图8－8所示。

图8－8　固定导纱钩时一落纱过程中张力TS的变化

（1）一落纱中，在小纱管底成形阶段，由于气圈长、离心力大、凸形大、空气阻力大，因此张力大。随着钢领板的上升，张力有减小的趋势；在中纱阶段，气圈高度适中，凸形正常，张力小；在大纱阶段（尤其是大纱的钢领板上部位置），气圈短而平直，弹性调节作用差，造成张力增大。因此，卷绕直径的变化对张力的大小起主导作用。

（2）在钢领板一次升降中，钢领板在底部（筒管的下部位置）时，卷绕直径大，卷绕角大，张力小；钢领板在顶部（筒管的上部位置）时，卷绕直径小，卷绕角小，张力大。

图8－9　平面钢领（上）和锥面钢领（下）

3．减少细纱断头　细纱生产中，降低细纱断头率的主要措施是稳定细纱张力和提高（纺纱段）强力。

（1）稳定张力的措施。

①钢领和钢丝圈的合理选配：钢领是钢丝圈的回转轨道，两者的配合至关重要。钢丝圈在钢领上高速回转时，其一端与钢领的内侧圆弧相接触、摩擦，因此，要求钢领圆整光滑、表面硬度高，从而使钢丝圈在其上的运动稳定。钢领因几何形状、制造材料及直径等不同而有所不同，一般用型号来区别，如PG2、PG1和PG1／2等，生产中可根据需要选择钢领的型号，如图8－9所示。

②钢丝圈的合理选择：钢丝圈的型号（几何形状）和号数（重量）对纺纱张力和断头率影响较大，必须根据纺纱线密度、钢领型号及锭速加以选择。一般，棉纺中主要采用C型、FL型、FE型及R型钢丝圈，而毛纺中多采用耳型钢丝圈，如图8－10所示。在生产中根据所用钢领型号合理选配钢丝圈型号，根据纺纱的线密度选择合适的钢丝圈号数来控制纺纱张力，维持正常气圈形态和较低的断头率。一般不同线密度纱线的纺纱需选用不同号数的钢丝圈。由于锭速高低、钢领新旧、卷装尺寸大小等纺纱条件的不同，纺相同线密度的细纱，所用钢丝圈号数也不尽相同。在新钢领上机时，钢领与钢丝圈间摩擦系数较大，钢丝圈要偏轻选用，而随着钢领使用时间的延长，生产中会出现气圈膨大、纱发毛的现象，导致断头增加，此时应加重钢丝圈重量。

图8－10　钢丝圈形状及其与钢领的配合

纺纱时，钢丝圈号数应根据细纱线密度、钢领直径、导纱钩至锭子端的距离、管纱长度、原纱强力、锭子速度、钢领状态、钢领和钢丝圈的接触状态、气候干湿等条件来综合选择。(www.daowen.com)

a．纺纱的线密度愈小，所用钢丝圈愈轻。

b．钢领直径大，锭子速度快，钢丝圈宜稍轻。

c．新钢领较毛，摩擦力大，钢丝圈宜减轻2～5号。

d．锥边钢领和钢丝圈是两点接触，钢丝圈宜减轻1～2号。

e．原纱强力高，管纱长，导纱钩至锭子端的距离大，钢丝圈可加重。

f．气候干燥，湿度低，钢丝圈和钢领的摩擦系数小，钢丝圈宜稍重。

③提高钢丝圈抗楔性能，减少张力产生突变的方法有以下几种：

a．降低钢丝圈的重心。

b．提高钢领与钢丝圈的接触位置，以稳定钢丝圈的运动状态。

c．加深钢领内跑道，在不影响刚度与强度的条件下，尽量减薄颈壁厚度，防止钢丝圈内脚碰钢领颈壁。

④恒张力纺纱：细纱纺纱中的张力变化如图8－8所示，小纱时，张力大，大纱时张力波动大，而中纱时张力稳定；在钢领板的一个升降动程中，顶部小直径时张力大，底部大直径时张力小。同时，张力又与锭速直接相关，锭速高则张力大，因此，可以在小纱、中纱和大纱时（甚至在钢领板的一个升降动程中）采用控制系统自动调节锭速，保证一落纱中张力尽量恒定，达到减少断头或提高产量的目的。

（2）减少断头的措施。在实际生产中，大部分细纱断头发生在前罗拉钳口至导纱钩间的纺纱段上，而且大都发生在加捻三角区，即此处为纱条强力的“弱环”。故减少断头的措施还有下面几种。

图8－11　须条的包围弧

①减小无捻纱段的长度：从前罗拉钳口输出的纱条在前罗拉上存在一包围角γ，如图8－11所示，其与导纱角β、罗拉座倾角α之间的关系为：

γ的大小影响加捻三角区的无捻纱段的长度，即影响罗拉钳口握持的须条中伸入已加捻纱线中的纤维数量和长度，是对纺纱段动态强力颇有影响的一项参数。要减小γ，可减小导纱角β或增大罗拉座倾角α，而α在细纱机设计时已确定，而导纱角β的减小受到纱条在导纱钩上包围弧增大和由此而引起的捻陷增大的限制；若β增大，捻陷虽小，但在导纱钩与前罗拉水平距离不变时，纺纱段长度较长，也使纺纱段捻度减少。在α和β已定的情况下，通常采用胶辊前冲来减小包围弧长度，即从ab′，减小为ab。但胶辊前冲会增大浮游区长度，所以前冲量一般控制在2～3mm。

②增加纺纱段纱条的动态捻度：纱线上的捻度分布由钢丝圈到前罗拉钳口是逐渐减小的，如图8－12所示。因为钢丝圈回转产生的捻回先传向气圈，然后通过导纱钩传向前罗拉钳口。在捻回传递过程中，由于捻回传递的滞后现象及导纱钩的捻陷作用，使纺纱段捻度TS逐渐减小。特别是在靠近前罗拉钳口附近捻度最小，通常被称为弱捻区。

对一落纱的TS进行测定，其结果如图8－13所示。从图可见空管始纺时捻度较小，满纱时捻度较大，中纱阶段捻度居中；在钢领板短动程升降中，卷绕小直径时捻度大，大直径时捻度小。因此，在小纱管底成形完成卷绕大直径时，捻度是一落纱中的最小值，此时纱线强力明显降低，这也是此处断头率较多的原因之一。

图8－12　加捻纱条上捻度分布

图8－13　一落纱中纺纱段动态捻度分布