纤维捻接的机理研究及关键参数影响作用分析

空气捻接器纤维捻接系统用于捻接无结纱线，越来越受到市场需求。在我国，空气捻接器大多数采用国外进口，而部分自己生产的空捻器也是模仿国外设备，其核心技术依然是由外国纺织企业所掌握。空捻器捻接核心技术是一种闭合气路和机械联动部件组合的复杂过程，作用时间维持在1-2s，对于研究分析存在非常大的困难。本文针对空捻器复杂捻接作用，设计了纤维捻接与测试实验平台、可视化实验和电镜实验（SEM），利用气路和机械联动原理分析退捻和加捻过程，深刻剖析纤维捻接作用运行原理。根据实际的捻接效果影响因素，通过改变入口压力、加速管道横向间距以及增加中间槽等方法，重点研究了捻接室内部涡流流场的分布以及变化特征，判断纤维捻接特性受其影响的规律。研究结果表明（1）气流运动在旋转流道中会形成涡旋区域，涡旋中心流速为0，捻接过程要避免纤维处于涡旋中心区域。纤维捻接强力受到涡旋强度和压力梯度两个因素影响，这两个因素受到入口压力的制约，所以，当入口压力低时，纤维强力受气流涡流强度影响，当入口压力高时，纤维强力受压力梯度影响。（2）在中间增加槽结构可以给气体排出增加一个出口，有利于保持流道内部压力稳定，使得轴向速度促进纤维应力分布均匀，增强纤维强力特性。（3）加速流道边界区域涡旋强度决定于入口压力条件，当M=4时，中心区域涡旋强度和外延部分压力梯度都保持在平衡状态，捻接效果最好。本论文的创新工作：设计了纤维捻接与测试实验平台，实现捻接纤维特性的测试与研究；研发了可视化实验系统，利用高速摄影机、数控雕刻机和火焰抛光机等仪器观察捻接器闭合气路和机械联动部件运行原理；数值模拟（CFD）捻接室内部流道环境，研究了不同入口压力、有槽无槽以及不同加速流道间距等条件下，旋转流道涡旋流场的分布特征，判断纤维捻接特性受其影响的规律；通过SEM实验获得相关L值和d值数据，定量分析捻接纤维特性。为纤维捻接技术的研究和发展提供了一定理论依据和技术支持。