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摘要：通过研究手工纺车的结构和工作原理，探讨手工纺车中物理知识的运用，以及手工纺车对人们生产和生活的作用和意义，阐明生活实践促进了生产工具的革新与进步，颂扬劳动人民的伟大智慧。
关键词：手工纺车；结构；原理
中图分类号：G633.53文献标识码：A 文章编号：1009-0118（2011）-12-0-01
一、手工棉纺车的起源及革新
手工纺织技术是我国农耕文明的典型代表之一，它的发展丰富了人民的服饰文化。手工纺织在我国有悠久的历史，其中手工纺车是手工纺织技术的关键工具之一，用来加工松散纤维，通过加捻将松散的纤维拧为结实的细线，以利于织布。起初，纤维原料以丝、麻为主，后来随着木棉的传入和广泛种植，棉制品因其廉价适合普通民众使用，而逐渐成为手工纺织业的主要原料。我国的棉纺织技术起源于元代，纺车主要用于加工棉絮和生丝，元代将原麻苧纺车改造成棉纺车，《农书·纺车》载：“其制比麻苧车颇小。夫轮动弦转，莩繀(即绽子上带有莩筒的线苧)随之，纺人左手握其棉筒，不过二三，续于莩繀，牵引渐长，右手均撚，俱成紧缕，就绕繀上。欲作线织，置车在左，再将两繀棉丝合纺，可为线棉。”[1]以后经过不断革新，到了近代，就演变成了我们日常生活所见的手工纺车。逐步演变成近代的手工纺车。
二、近代手工棉纺车的结构及操作方法
手工棉纺车主要由纺车手柄、纺车支架，纺车轴，绳轮和锭子构组成。纺车支架由以横木相连在一起构成两个木框，右边大，左边小，右边置放绳轮，左边置放锭子。绳轮是由两组竹片或木片制成的“米”字形轮辐构成，固定在轮轴上，用麻绳在两组轮辐顶端交叉攀紧成鼓状，便成为纺车的绳轮。绳轮通过轮轴安插在纺车支架上，用手摇动手柄时，绳轮随之转动，通过棉车弦带动锭子转动。棉车弦为绕过绳轮和锭子一周的绳弦。
锭子古籍写作“梃”或“铤”，早期多用木或竹制作，但也有用铁或铜制成的。近代中原地区手工纺车配置的锭子木制更为常见。锭子制作需要专门的技术，规格要求甚严，中间粗，两端细，整体从粗到细过渡的非常圆滑、自然。锭子二分之一处两个沟槽叫棉车苴葫芦，是起固定作用的，锭子通过棉车苴“相对固定”在棉车扒头上，防止其旋转时前后滑动。锭子五分之三处留有沟槽，叫做棉车弦葫芦，用来连结绳轮。在摇纺车手柄纺线时，通过棉车弦来带动锭子飞速转动，棉车弦在锭子上的位置可以根据个人需要适当调整，当调到最佳位置时，纺线时可以省时省力，减少机械的摩擦。此外，锭子使用时还需拴上涩线，涩线的捆绑法也很有讲究。一般是用双股或多股已加捻好的棉线当作涩线，顺次打三个结即可，最后把剩余的涩线头压倒所纺棉线下面。这样加捻在锭子上的棉线不容易下滑，而且旋转时的棉线不容易脱落。散乱的棉纤维团通过纺车牵伸拉细纺成棉线，具体操作为：先用手从纤维团中捻出一段棉线，将棉线头缠绕在锭子上后，摇动纺车，锭子回转，使棉絮得到牵伸和加捻，待纺到一定长度，就停止片刻，握持已纺好的一段棉线，反绕到锭子上。如此反复。纺棉线时要特别注意的是：此处操作需要很高的技术和耐心，手捏棉絮的力度均匀适当，纺车摇的速度和抽拉棉絮的速度必须吻合。用力一定要均匀，纺车摇的快，棉线就抽的快。纺出的棉线较松时，就先不要抽棉絮，继续摇纺车，使棉线自身旋转加捻更紧，这样才可纺出高质量的棉线。
三、近代手工棉纺车运用到得相关物理知识
锭子纺线的关键技术主要取决于其牵伸和加捻卷绕两个系统。捻线过程的实质，就是改善棉絮中纤维应力的分布状态来提高棉线的品质。经过加捻实现增加强力、提高均匀度。加捻的目的是通过改善纱线中纤维的受力状况使纱线的结构发生改变,获得一定的物理机械性能,从而提高棉线的品质。加捻的质量对棉线的后加工及面料的品质有着十分重要的影响。
牵伸和加捻都与锭子的转速有关，手摇纺车手柄带动绳轮，绳轮通过棉车弦带动锭子转动。在绳轮和锭子之间存在一个计算比例，设绳轮的半径为R,周长为C。锭子的半径为r，周长为c。在绳轮找一定点A,在锭子上找一定点B,则点A在单位时间走过的距离与点B走过的距离相等，假定R=nr,绳轮转过的圈数是锭子的圈数的m倍。有数学公式得：
C=mc,即2iR=m2ir （1）
将R=nr带入（1）式得
n=m
由此可得出结论：单位时间绳轮转过圈数的倍数与绳轮半径是锭子的倍数相等。根据这个比例关系，我们可根据需要来制定绳轮的大小。并适当调整绳轮的转速。
四、近代手工棉纺车存在作用及意义
近代手工纺车是我国自给自足的自然经济存在和发展的一个典型代表，它是随着社会主义生产力的发展而不断革新的，具有历史性和时代性。它是手工纺织业重要组成部分，一方面，在近代半殖民地半封建社会中，我国综合国力积贫积弱，脆弱的农村经济是我国社会经济的主要形式，广大劳动人民生活水平的长期低迷决定了高价发丝织品推广的局限性，而棉麻因其廉价渐次成为普通大众服饰的主要原料，手工纺车便扮演了这一原料与半成品转化的角色。另一方面，处于半殖民地半封建社会的近代中国，经济上，帝国主义列强长期扼制我国民族资本主义的发展，这使得靠质优价廉的民族纺织业备受打击，而在广大的农村，帝国主义经济侵略势力还不曾将触角铺展开来，客观上有利于广大农村手工纺织技术的发展。
内在普及性和外来压迫性促使了手工纺织业的发展，手工纺车是手工纺织业发展的重要组织部分。手工纺车构造简单、结实耐用，结构科学而深入广大劳动人民的喜爱，成为推动我国近代手工纺织业发展的重要力量。同时，也为现代机器纺织业的发展提供了技术支持，奠定了物质基础。
参考文献：
[1]李杰.元代棉纺织技术[J].中南民族学院学报（自然科学版）,1999,18(1).
[2]卢嘉锡.中国科学技术史?纺织卷[M].科学出版社,2002.
[3]赵武.中国古代的纱线捻向质疑[J].华东纺织工学院学报,1981,(3).
[4]黄国梁.我国古代“大纺车”的产生与发展[J].华东纺织工学院学报,1981,(3).
关键词：手工纺车；结构；原理
中图分类号：G633.53文献标识码：A 文章编号：1009-0118（2011）-12-0-01
一、手工棉纺车的起源及革新
手工纺织技术是我国农耕文明的典型代表之一，它的发展丰富了人民的服饰文化。手工纺织在我国有悠久的历史，其中手工纺车是手工纺织技术的关键工具之一，用来加工松散纤维，通过加捻将松散的纤维拧为结实的细线，以利于织布。起初，纤维原料以丝、麻为主，后来随着木棉的传入和广泛种植，棉制品因其廉价适合普通民众使用，而逐渐成为手工纺织业的主要原料。我国的棉纺织技术起源于元代，纺车主要用于加工棉絮和生丝，元代将原麻苧纺车改造成棉纺车，《农书·纺车》载：“其制比麻苧车颇小。夫轮动弦转，莩繀(即绽子上带有莩筒的线苧)随之，纺人左手握其棉筒，不过二三，续于莩繀，牵引渐长，右手均撚，俱成紧缕，就绕繀上。欲作线织，置车在左，再将两繀棉丝合纺，可为线棉。”[1]以后经过不断革新，到了近代，就演变成了我们日常生活所见的手工纺车。逐步演变成近代的手工纺车。
二、近代手工棉纺车的结构及操作方法
手工棉纺车主要由纺车手柄、纺车支架，纺车轴，绳轮和锭子构组成。纺车支架由以横木相连在一起构成两个木框，右边大，左边小，右边置放绳轮，左边置放锭子。绳轮是由两组竹片或木片制成的“米”字形轮辐构成，固定在轮轴上，用麻绳在两组轮辐顶端交叉攀紧成鼓状，便成为纺车的绳轮。绳轮通过轮轴安插在纺车支架上，用手摇动手柄时，绳轮随之转动，通过棉车弦带动锭子转动。棉车弦为绕过绳轮和锭子一周的绳弦。
锭子古籍写作“梃”或“铤”，早期多用木或竹制作，但也有用铁或铜制成的。近代中原地区手工纺车配置的锭子木制更为常见。锭子制作需要专门的技术，规格要求甚严，中间粗，两端细，整体从粗到细过渡的非常圆滑、自然。锭子二分之一处两个沟槽叫棉车苴葫芦，是起固定作用的，锭子通过棉车苴“相对固定”在棉车扒头上，防止其旋转时前后滑动。锭子五分之三处留有沟槽，叫做棉车弦葫芦，用来连结绳轮。在摇纺车手柄纺线时，通过棉车弦来带动锭子飞速转动，棉车弦在锭子上的位置可以根据个人需要适当调整，当调到最佳位置时，纺线时可以省时省力，减少机械的摩擦。此外，锭子使用时还需拴上涩线，涩线的捆绑法也很有讲究。一般是用双股或多股已加捻好的棉线当作涩线，顺次打三个结即可，最后把剩余的涩线头压倒所纺棉线下面。这样加捻在锭子上的棉线不容易下滑，而且旋转时的棉线不容易脱落。散乱的棉纤维团通过纺车牵伸拉细纺成棉线，具体操作为：先用手从纤维团中捻出一段棉线，将棉线头缠绕在锭子上后，摇动纺车，锭子回转，使棉絮得到牵伸和加捻，待纺到一定长度，就停止片刻，握持已纺好的一段棉线，反绕到锭子上。如此反复。纺棉线时要特别注意的是：此处操作需要很高的技术和耐心，手捏棉絮的力度均匀适当，纺车摇的速度和抽拉棉絮的速度必须吻合。用力一定要均匀，纺车摇的快，棉线就抽的快。纺出的棉线较松时，就先不要抽棉絮，继续摇纺车，使棉线自身旋转加捻更紧，这样才可纺出高质量的棉线。
三、近代手工棉纺车运用到得相关物理知识
锭子纺线的关键技术主要取决于其牵伸和加捻卷绕两个系统。捻线过程的实质，就是改善棉絮中纤维应力的分布状态来提高棉线的品质。经过加捻实现增加强力、提高均匀度。加捻的目的是通过改善纱线中纤维的受力状况使纱线的结构发生改变,获得一定的物理机械性能,从而提高棉线的品质。加捻的质量对棉线的后加工及面料的品质有着十分重要的影响。
牵伸和加捻都与锭子的转速有关，手摇纺车手柄带动绳轮，绳轮通过棉车弦带动锭子转动。在绳轮和锭子之间存在一个计算比例，设绳轮的半径为R,周长为C。锭子的半径为r，周长为c。在绳轮找一定点A,在锭子上找一定点B,则点A在单位时间走过的距离与点B走过的距离相等，假定R=nr,绳轮转过的圈数是锭子的圈数的m倍。有数学公式得：
C=mc,即2iR=m2ir （1）
将R=nr带入（1）式得
n=m
由此可得出结论：单位时间绳轮转过圈数的倍数与绳轮半径是锭子的倍数相等。根据这个比例关系，我们可根据需要来制定绳轮的大小。并适当调整绳轮的转速。
四、近代手工棉纺车存在作用及意义
近代手工纺车是我国自给自足的自然经济存在和发展的一个典型代表，它是随着社会主义生产力的发展而不断革新的，具有历史性和时代性。它是手工纺织业重要组成部分，一方面，在近代半殖民地半封建社会中，我国综合国力积贫积弱，脆弱的农村经济是我国社会经济的主要形式，广大劳动人民生活水平的长期低迷决定了高价发丝织品推广的局限性，而棉麻因其廉价渐次成为普通大众服饰的主要原料，手工纺车便扮演了这一原料与半成品转化的角色。另一方面，处于半殖民地半封建社会的近代中国，经济上，帝国主义列强长期扼制我国民族资本主义的发展，这使得靠质优价廉的民族纺织业备受打击，而在广大的农村，帝国主义经济侵略势力还不曾将触角铺展开来，客观上有利于广大农村手工纺织技术的发展。
内在普及性和外来压迫性促使了手工纺织业的发展，手工纺车是手工纺织业发展的重要组织部分。手工纺车构造简单、结实耐用，结构科学而深入广大劳动人民的喜爱，成为推动我国近代手工纺织业发展的重要力量。同时，也为现代机器纺织业的发展提供了技术支持，奠定了物质基础。
参考文献：
[1]李杰.元代棉纺织技术[J].中南民族学院学报（自然科学版）,1999,18(1).
[2]卢嘉锡.中国科学技术史?纺织卷[M].科学出版社,2002.
[3]赵武.中国古代的纱线捻向质疑[J].华东纺织工学院学报,1981,(3).
[4]黄国梁.我国古代“大纺车”的产生与发展[J].华东纺织工学院学报,1981,(3).