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环锭纺是目前市场上用量最多的纺纱方法,它以设备、工艺和产品质量的优势在业界广受欢迎,但成纱具有较多的毛羽,降低了下道工序的效率。在环锭纺纱机上加载旋流器(也称旋流喷嘴)方便快捷、减羽效果显著。前期关于旋流器的研究主要关于气道倾角、锭速、旋流器到前罗拉距离、纱道形状等工艺参数,本文从气道配置(气道直径和气道位置)方面对旋流器的尺寸进行优化,并利用计算流体力学方法对其进行考察。本课题的纺纱实验采用CZJF-5智能型多功能细纱机。首先考察旋流器对不同细度纱线整体性能的影响,将10tex、20tex、30tex、40tex、50tex的纱线在0.05~0.25MPa气压下进行纺纱实验,经测试发现,旋流器对各细度纱线都具有大幅度减少S3值(长度≥3mm的毛羽指数),小幅度降低线密度和轻微增加纱线捻度的效果。其中30tex纱线线密度降低很小,捻度和断裂强度几乎未变,毛羽减少显著,条干不匀率增加也较小,为最佳线密度。为了研究气道配置对旋流器性能的影响,本文分直径组和位置组两组旋流器进行探讨(1)直径组中:利用CFX模拟发现,气道直径为1.2mm的旋流器内沿着轴向的气流速度较小,纱线不易被折弯,从而降低了毛羽被缠绕在纱体的概率,1.6mm旋流器内横向压强大,造成纱线运行不平稳,且气流旋转作用力弱,无法将毛羽顺利卷绕在纱体内,1.4mm旋流器内横向压强较小,沿纱道轴线的气流速度大,螺旋线密集规整,故推断1.4mm优于1.2mm和1.6mm。相应的纺纱实验表明气道直径为1.4mm的旋流器在S3值、断裂强度、条干不匀率方面始终优于1.2mm和1.6mm旋流器;(2)位置组中:利用CFX模拟发现,气道位置的变化对旋流器内横向压强、轴向速度、切向速度的大小没有影响,但是引起加捻区域的变化—气道位置A(气道与纱道相交点距离纱道入口7mm)旋流器>气道位置B(气道与纱道相交点距离纱道入口10.5mm)旋流器>气道位置C(气道与纱道相交点距离纱道入口14mm)旋流器,由于毛羽减少主要是在加捻区域,故推断A优于B和C。相应的纺纱实验表明较大气压下,气道位置为A的旋流器在各方面都比B和C效果要稍微好一些。因此,实验结果成功地证实了CFX数值模拟的推断,也从理论上解释不同气道直径和气道位置旋流器降低毛羽效果不同的原因。最后,根据上面的结论选用30tex纱线,通过正交实验发现,影响旋流器性能显著性因素的排序为气压>气道直径>气道位置,最佳工艺参数为气压0.25MPa,气道直径1.4mm,气道位置A。在考虑粗细节和棉结情况下,0.15MPa气压为最佳,在此气压下,旋流器纺纱线相比普通纺纱线,S3值降低了74.2%,断裂强度降低了0.5%,条干不匀率增加了2.6%,粗细节和棉结数量差别不大。由此看出,旋流器在降低毛羽方面有着很大优势。织物风格方面,旋流器纺织物比普通纺织物整体更加硬挺,受到外力作用力时,更容易发生形变,恢复性能强,抗皱能力好。