技术 ▎精并粗条干波谱图与成纱质量的相关性分析
读书月活动持续到现在，已经成为小编和各位网友的消暑方式之一，一边吹着小风扇，一边躺在沙发上读着技术文章。再有11天，推荐技术文章的活动就截止了，小编的心中已经升起了依依不舍的情感，为了不留遗憾，请大家继续推荐稿子，分享读后感吧。
本文由张桂花推荐自“纺织大学堂图书馆”，经专家评审通过，中国纱线网微信公众号成功发布，奖励80元。
1、波谱图的主要作用
电容式条干仪是评价纱线、粗纱和条子质量的仪器，用于测定纱条条干变异系数和常发性纱疵数量，并可提供多种质量统计指标，作为评价纱线质量优劣的依据。通过分析条干仪绘制的波谱图，可以判断各种规律性不匀产生的原因并在生产中及时预防和改进，为提高纱线质量、降低生产成本提供可靠的指导和帮助，是进行质量控制的重要手段。
2、波谱图分析的基本原理与方法
2.1机械波和牵伸波的概念与计算方法
⑴机械波在波谱图中呈现“烟囱”形状，在一个或多个频道上出现。当宽度占据二个频道时称为双柱机械波；超过二个频道以上时称为多柱机械波。
⑵机械波波长的计算公式：
A.牵伸倍数法：λ＝πDxE。λ-产生机械波的回转部件的波长；Dx-产生机械波的回转部件的直径；E-输出罗拉（前罗拉）到产生机械波的回转部件的牵伸倍数。
B.传动比法：λ＝πD1i。λ-产生机械波的回转部件的波长；D1-输出罗拉（前罗拉）的直径；i-产生机械波的回转部件到输出罗拉（前罗拉）之间的传动比。
C.速度法：λ＝V/n。λ-产生机械波的回转部件的波长；V-出条速度；n-产生机械波的回转部件的转速。
⑶机械波危害程度的评价：当基波上的峰高超过该峰所在波长处基波高度的50%时，就会对织物造成不良影响。对于连续两个或者多个机械波，其波峰必须叠加后来评价。机械波产生的疵点绝大多数呈现为规律性，机械波波峰越高，曲线图上的振幅就越大，疵点在布面上的体现就越明显。
⑷在波谱图中，牵伸波跨越三个或三个以上频道，形成像小山形隆起状的波形。
⑸牵伸波的计算公式：λ＝KELW。E-输出罗拉到产生牵伸波部位的牵伸倍数；LW-纤维的平均长度；K-常数，细纱2.8；粗纱3.2；并条3.5；精梳条3.5；气流纺5.0。
⑹牵伸波危害程度的评价：牵伸波波峰越高，曲线图上的振幅就越大，疵点在布面上的体现就越明显。牵伸波波长不像机械波波长那样基本固定，而是在一定范围内波动，故触发多个频道，形成小山包状的波形。
2.2 波谱仪对各种波形分解的基本原理及特点：
基于经济性的考虑，波谱仪对波谱的识别分析是建立在正弦波的基础上的。而纺纱过程中产生的机械波大多数是不完全遵循正弦规律波动的。遵照“傅里叶”公式，任何一个非正弦波都可以分解为多个正弦波，因此，波谱仪可以对这些非正弦波做出傅里叶分析，并将分解后的各正弦波波长显示在波谱图上。于是，在波谱图上出现了谐波，给我们的分析带来了困难。我们必须从纷乱的波形中找出基波，基波消除后，一系列谐波自然消除。下图一为波形分解的示意图：
图一 波形分解的示意图
分析波谱图时，我们必须掌握不同形态波谱图的特点。周期性机械波产生不匀的形态大致有以下5种：
⑴正弦波：形状：为正弦曲线均匀过渡。特点：只有基波。产生原因：各种回转件（如皮辊、罗拉、锭子等）偏心或者椭圆及回转不平衡等。
⑵对称非正弦波：形状：如三角波。特点：有基波和奇次谐波，无偶次谐波。产生原因：纱线对称性张力不匀，牵伸部件粘污、跳动等。
⑶不对称非正弦波：形状：如锯齿波。特点：基波、奇次、偶次谐波都有。产生原因：纱线不对称的张力不匀、传动装置粘污、罗拉包覆物损伤等。
⑷正负双向脉冲波：特点：基波、奇次、偶次谐波都有，基波波峰低于谐波。产生原因：牵伸部件安装不良、传动带、皮圈缺损、罗拉包覆物局部损坏等。
⑸单方向脉冲波：特点：基波、奇次、偶次谐波都有，且波幅基本相当。产生原因：传动带损伤、精梳棉网搭接不良、牵伸箱部件安装不良、针布损伤等。
图二 周期性机械波的五种形态
3、分析波谱图时容易混淆和忽视的几个问题
3.1关于波长的问题
在分析机械波时，由于波谱图的频道有限，烟囱的波长是一个范围值。比如说：7-8cm是一个频道，在7-8cm这个范围内所有波长的机械波都将触发这个频道，在这个烟囱上显示。例如：波长7.1cm-波长7.9cm的机械波都会在这个频道内体现为7-8cm的机械波。
如果一个机械波的波长刚好落在两个频道之间或者波长在两个频道之间变化，则两个频道都将被触发（如并条的单柱机械波到了粗纱可能会成为双柱机械波）。例如：如果前胶辊的机械波波长刚好是8cm或者在8cm左右波动，将会诱发7-8cm和8-10cm这两个频道，形成双柱机械波。这就是为何胶辊机械波有时是单柱、有时是双柱的原因。
由于牵伸波波长不像机械波那样固定，所以相邻的多个频道都将被触发，从而形成小山状的形态。
3.2 关于波长和疵点长度的问题
曾经有人问：细纱前胶辊产生了8-10cm机械波，为何测量粗节的长度不是8-10cm？其实，这是将波长和疵点长度混淆的结果。
波长是波峰和波峰（或波谷和波谷）之间的长度。以上面例子为例：波长8-10cm的机械波，我们可以测得相邻两个粗节（或细节）头和头（或尾和尾）之间的长度约8-10cm。而因机械波形成的粗节（或细节）其长度与波长没有关系（与受损状况等有关）。以上面例子为例：细纱前胶辊产生了8-10cm机械波，粗节的长度大约为1.5cm左右，其粗细程度与波峰的高度成正相关。各工序、各部位产生机械波后，粗细节形态（长度、粗度和表面形态）需要我们在生产中整理、积累经验，以便于对机械波进行精准的分析。
3.3 关于“假波”和“谐波”和“隐波”的问题
有时我们在波谱图上发现机械波，但分析时无法按规律找到对应的缺陷位置，这时候，我们就要确定是否存在“假波”。如果经后道工序无牵伸加工后（比如络筒）消失或经后工序牵伸后，对应部位无机械波，一般可以判断为“假波”。
“谐波”是波谱仪进行波谱分析时分解出来在波谱图上显示波长的假波，它在纱条上不是实际存在的。
“隐波”其特点是本工序波长很短，甚至无法检测出来，只有经过下道工序牵伸后将波长放大才能在波谱图上显现出来。
3.4 关于周期性疵点波长发生变化的问题
我们在检测纱条时（特别是粗纱），发现一些在波谱图显示的机械波的波长随卷绕周长（如粗纱卷绕直径）的变化而变化，一些技术人员感到无所适从。造成这种现象的原因主要是锭子、锭翼或粗纱管的偏心，消除这些偏心，机械波自然消除。
3.5过桥齿轮缺陷的影响
过桥齿轮虽然在传动比计算中不起作用，但如果过桥齿轮出现缺陷，仍然会出现机械波。此时计算机械波波长时，应将过桥齿轮看作为主动齿轮来进行计算。
3.6 关于可信度的问题
为保证测试结果统计上的可信度，被测波长必须达到20个，否则要延长测试时间以增加试样长度。例如，当测试速度为400米/分，测试时间一分钟时，试样长度为400米，则波谱图上在20米以内冒出的“烟囱”或“小山”统计上是可信的。当将测试时间延长到五分钟，试样长度达到2000m，则在100米以内是可信的。
4、精并粗条干波谱图与成纱质量的相关性
4.1精并粗条干波谱图与成纱质量的相关性
（1）任何一个工序一旦产生机械波或牵伸波，后工序是不会消除的（并合可以弥补但不能消除），其波长和疵点（粗细节）长度随后工序的牵伸而变长。
（2）越靠近细纱的工序产生的机械波和牵伸波对成纱质量的影响越大，末道并条和粗纱形成的疵点对成纱质量影响极大。
（3）精并粗产生的规律性疵点将形成有害性纱疵，严重影响络筒效率和布面质量。
（4）精并粗形成的规律性疵点在布面上形成“竹席状”规律性条干不匀，疵点的长度一般在8cm以上。
（5）有规律性疵点纱条的条干CV值，不一定符合CVc²=CVa²+CVb²的计算公式。
4.2 精并粗容易产生周期性不匀的部位及对成纱质量有影响的部分精并粗条干波谱图示例
（1）精梳容易产生机械波的部位有：分离结合部位、牵伸皮辊、牵伸区齿形带等。
（2）并条是最容易产生机械波的工序。并条容易产生机械波的部位有：皮辊、罗拉、牵伸区传动部位（特别是轻重压和冠压处），小压辊、齿形带等。
（3）粗纱容易产生机械波的部位有：皮辊、罗拉、牵伸区联轴节、前区牵伸波等。
(4)对成纱质量有影响的部分精并粗条干波谱图示例
图三 比较严重的并条机械波波谱图
图四 比较严重的粗纱机械波波谱图
图五 并条胶辊机械波经粗纱牵伸后的粗纱波谱图
图六 粗纱牵伸波和机械波波谱图
4.3对成纱质量无影响的精并粗部分条干波谱图
图七 圈条效应波
图八 粗纱捻度效应波
图九 粗纱测试架晃动或偏心波谱图出现的变周期波
注：一定要与锭子、锭翼或粗纱管偏心产生的机械波区分
5、典型的精并粗条干波谱图分析
5.1精梳搭接波
5.1.1波谱图
图十 精梳搭接波波谱图
5.1.2波谱图分析
波谱图在40cm左右出现较为严重的机械波，并伴有1/2、1/3不明显的谐波。初步分析为搭接波。用速度法计算搭接波波长=118/285=0.4141m=41.41cm。用牵伸倍数法计算搭接波波长=15.3×26.482=405.2mm=40.52cm。波长高度吻合。
5.1.3产生原因
搭接波是由于搭接过程中上一个纤维束的尾端与下一个纤维束的头端结合时产生的粗节或细节形成的。
这个问题正确的分析思路是：一个钳次产生一次分离结合，如果有“搭接波”，将每个钳次产生一次。其波长=输出长度÷产生次数。
按上述思路，推导如下：
∵搭接波波长=出条速度（米/分）÷钳次（钳次/分）=每钳次输出长度（米/钳次）
每钳次输出长度=每钳次分离罗拉有效输出长度×分离罗拉到压辊之间的牵伸倍数
∴搭接波波长=出条速度÷钳次=每钳次输出长度=每钳次分离罗拉有效输出长度×分离罗拉到压辊之间的牵伸倍数
∴搭接波波长=分离罗拉有效输出长度×分离罗拉-出条罗拉之间的牵伸倍数
从上面的推导可以看出，搭接波波长与精梳机的有效输出长度有关，而与搭接长度和纤维长度无关。搭接长度产生搭接波的机理一是冲击造成的弯钩；二是接合长度不当对条子粗细的影响。而纤维长度影响搭接长度。可以说：搭接长度和纤维长度是造成搭接波的诱因。而波长的计算应该遵循上面的公式。我们可以从下图中进一步理解。
图十一 分离结合示意图
上图为分离结合示意图。G：结合长度；S：有效输出长度；L：分离纤维丛长度。
从上图可以清晰的看出：波峰与波峰或者波谷与波谷的长度=有效输出长度。因此，搭接波的波长与有效输出长度成正比。与搭接长度无关。搭接长度长，即G/S值越大，在不造成弯钩的情况下，其粗细节的变化最小，越不容易产生搭接波；有效输出长度越小，即G/S值越大，越不容易产生搭接波。因此：在不产生弯钩的前提下，加大搭接长度，有利于条干均匀度；减小输出长度，有利于条干均匀度。G/S在这里称为接合率。
5.1.4对成纱质量的影响
搭接波比较严重时，容易造成头并机后大量断头，同时会使得成纱后的粗细节大幅上升，给质量造成较大影响。虽经并合后不严重的搭接波在后工序波谱图上有可能体现不充分，但也会对成纱后的粗细节有一定影响，造成布面效果不好。
5.1.5纠正与预防措施
通过调整分离罗拉顺转定时（搭接刻度），可以基本消除搭接波。
5.2并条机械波
5.2.1波谱图
图十二 并条波谱图
5.2.2波谱图分析
波谱图显示10-12cm，22-25cm，40-50cm的机械波，90-100cm出现波峰较高的灰色波，进一步延长测试长度，90-100cm机械波可信。
5.2.3产生原因
40-50cm机械波经计算并检查属传动前罗拉的同步齿形带缺齿造成。齿形带总齿数122齿，前罗拉头齿形带轮齿数为34，缺齿造成的机械波波长=1.05×3.14×3.5×122/34=41.41cm。更换齿形带后，40-50cm，20-25cm两组波同时消除。说明22-25cm为40-50cm主波的谐波。
同步带传动虽然有很多的优点，但也存在很多缺陷，如：寿命短、不耐磨、齿剥离现象严重，啮合、跳齿、振动等不良情况。
随着同步带传动过程和传递运动中所产生的传动误差，会出现同步带搁在齿槽齿廓表面上的现象，由于多次的误差累积．就会使带齿爬到带轮顶圆上，使同步齿形带在同步带轮顶圆上滑动的跳齿．这就是“爬齿”现象。其原因有：
（1）同步带张力不适当。若张力轮张力过大，会造成张力轮轴头弯曲变形，从而发生跳动产生机械波；若张力轮张力不足，则增加了齿形同步带的”爬齿”现象带来的不良情况。
（2）同步带或齿形轮表面有油污。
（3）同步带轮不在同一个平面上。
（4）同步齿形带属于弹性体，在传动过程中带齿的节距会发生变化，造成同步带齿与同步带轮齿在啮合时节距不等，出现节距误差。过大的节距误差，会使传动不平稳，产生振动及爬齿现象。
（5）起动频繁而又有冲击负荷时，导致带齿从带轮齿槽中跳出，也会产生爬齿现象。
10-12cm机械波属并条前皮辊问题，波长=1.05×3.14×3.4=11.2cm。上车检查，发现前皮辊轴承磨损，更换后该波消失。90-100cm虽然在波谱图上以置信度不高的方式显示，但延长试验时间后，该波显示为真波。经分析，属前道并条小压辊轴承座磨损产生的15cm的机械波经牵伸后形成。
5.2.4对成纱质量的影响
用存在该缺陷的条子纺出粗纱后到细纱做对比试验，结果如表一：
表一
从表一可以看出，出现机械波的条子和粗纱纺成细纱后，条干和常发性粗细节严重恶化，这将严重影响布面效果。很多针织汗布布面效果差，阴影严重，横档均与上述条干不匀造成的粗细节过多有很大关系。
5.2.5纠正与预防措施
并条皮辊运行速度高，以出条速度350米/分计算，前皮辊转速高达3500转/分，因此极易发热，磨损。因此，应加强并条高速皮辊（导向皮辊和一皮辊）和皮辊轴承的管理，导向皮辊和一皮辊的轴承最好选用免加油轴承。
齿形带极易粘花和掉齿，使得运行过程中产生冲击、跳齿和爬齿现象，从而产生机械波。应加强清洁检查，选用优质齿形带。
并条小压辊由于经常移动，轴承底座垫片容易磨损，而且一些企业为了挡车工方便，此处间隙过大。大量的波谱图证明：轴承间隙＞0.05mm，将在波谱图上出现机械波，轴承间隙＞0.10mm，波谱图上可能出现顶格机械波。因此，应严格检查，保证轴承间隙符合要求。
5.3粗纱牵伸波
图十三 粗纱波谱图
5.3.1波谱图分析
波谱图出现4柱顶格缺陷，波长在9cm左右变化。此波初看极像粗纱前皮辊问题产生的机械波缺陷，经上车检查，前皮辊，前罗拉正常。进一步检查发现上销弹簧失效。因此，此波为牵伸波。
5.3.2产生原因
该牵伸波属粗纱上销弹簧失效造成上销抬头，使得中区摩擦力界失效而形成。
5.3.3对成纱质量的影响
该缺陷在粗纱上的隐蔽性极强，不易发现。经过细纱牵伸后，主要形成8-10cm非常明显的粗节疵点，一旦出现在布面上，将形成非常严重的“竹席状”条干疵布，用户100%索赔。
5.3.4纠正与预防措施
保持上销不变形、弹簧不失效、加压支杆作用正常。
6、结束语
精并粗工序是极易产生机械波、牵伸波的工序。同时精并粗工序极易产生规律性、突发性纱疵和各种偶发性纱疵，一旦出现，对生产效率、成纱质量将产生毁灭性影响。因此必须严加控制，努力提高精并粗的设备状态、工艺水平和操作管理，从而达到提高纱线质量、稳定生产、提高企业竞争力的目的。（欧怀林 荆州市神舟纺织有限公司）
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