集聚纺纱用网格圈研究

陆宗源

(上海天问纺织新技术研究中心，上海　200125)



·综合述评

集聚纺纱用网格圈研究

陆宗源

(上海天问纺织新技术研究中心，上海200125)

针对网格圈的功能要求、工作机理、机械特性等认识的误区，详细分析网格圈的性能指标及其内外摩擦差异、受力、传动等性能；指出：空隙率是网格圈透气性指标的可行参数，网格圈内外摩擦不同是因为其正反面组织结构不同，网格圈的负荷取决于其周向抗弯刚度，变密度网格圈可以改善普通网格圈的传动稳定性；提出节能网格圈的构想。

集聚纺纱；网格圈；空隙率；速度补偿；密度；节能

0　引言

网格圈是气流集束型集聚纺纱装置的重要器材。集聚纺纱技术发展10年来，中国已成为网格圈生产大国，生产能力超过需求；然而，学术界对网格圈的功能要求、工作机理、机械特性等的认识上还存在一些误区，制造、使用和维护方面也有一定的盲目性。笔者认为，对网格圈的研究应从其工作环境、功能定位和相关零部件的作用进行分析；然后探讨网格圈的结构，才能对网格圈有全面、深刻的理解。

1　网格圈的功能定位

1.1网格圈的作用与要求

在集聚纺纱装置中，网格圈承载已经完成牵伸过程的须条，并以前罗拉表面线速度同步运转，气流对须条集束作用提高成纱条干质量，直到进入加捻区[1]；而纺纱工艺对网格圈的要求如：① 与前罗拉有相同的输出线速度且无波动，保持须条在被集束的过程中无意外牵伸；② 能够保证气流稳定、均匀地通过，使纤维在稳定气流作用下，适当地产生横向位移，以利集束；③ 集束作用主要是负压管集聚槽上的气流与纤维相互作用的结果，而不是网格圈的功能，网格圈仅仅是将纤维纵向输送。

1.2网格圈标志指标探讨

纺纱工艺对网格圈的性能要求是其透气性，而用何指标来标志网格圈的规格最为科学合理，目前还没有完全统一的认识[2]。

筛网标准中用“目数”作为唯一的规格指标，它与网孔的大小是逐一对应的。术语目数的定义是“筛网1英寸长度中的线数”，必须注意它是用线性而不是用面积计量的技术指标。因为它的网孔必须为正方形，经、纬两个方向的线径和线密度必须是相同的，因此规定了线也就确定了面。所以标准中每一个目数，还规定了线的直径，这样一个目数指标就将这一规格的筛网结构参数确定了，具有唯一性。

表1为筛网标准中目数、孔径、丝径对照表(截选，取在网格圈相当规格范围)。确定目数的依据是孔径筛选颗粒大小，目数对应孔径，因而单丝直径也唯一地确定了。

表1目数、孔径、丝径对照

现在业内采用目数来标志网格圈规格，这是不科学的，因为网格圈主要功能是其透气性，而不要求其网孔是严格的正方形，事实上国产网格圈的经向和纬向的线密度也是不同的。

国产网格圈的经、纬丝基本都采用直径为0.08 mm的尼龙单丝。行业标准采用空隙率作为网格圈的主要技术规格参数。空隙率的计算公式中包含了经、纬丝直径和经、纬线密度4个参数，这和网格圈的透气性大致对应，比较科学。在无法测量透气性的情况下，用空隙率代替网格圈的透气性指标，是比较适当的选择。当然这也不理想，因为透气性还和网孔的形状有关，同样的空隙率，孔大而孔数少的则是透气性更大些。

最理想的方法当然是研制集聚纺网格圈透气性测试仪，用透气性指标作为网格圈参数最为科学。

另一方面，网格圈是一种对速度有严格要求的特种传送带，其宽度方向上应有较好的刚度，不易折皱；在周长方向上要求弹性伸长应很小，还要求有很好的柔度，易弯曲，以利于传动阻力尽可能小[3]。

2　网格圈的透气性

2.1空隙率

须条纤维在网格圈上被气流推动得到集聚，必须有适当而且稳定的气流速度，这就必须具备两个条件：① 供气系统(或称负压系统)有稳定的压力差；② 网格圈有稳定的空气阻力。

在压力差不变的情况下，流量(透气性)和网格圈的空气阻力成反比。

网格圈的透气性在无适当仪器可以测试的条件下，行业标准采用了一个和透气性正相关的空隙率参数，定义为“网格圈单位面积未被经、纬丝覆盖的空隙百分数”。

空隙率和透气性有相当的正关联性，而且可以根据经、纬丝的直径和经、纬向线密度4个参数来准确计算或用仪器(工具显微镜)测量。

网格圈的空隙率计算公式：

空隙率/%=(10-经丝直径×经丝线密度)×(10-纬丝直径×纬丝线密度)

式中，丝直径单位为mm，线密度单位为根/cm。

如果结合孔型对它进行适当修正，可以比较科学地代表透气率指标，所以在网格圈设计中它也是一个体现透气率的重要参数。

到目前为止，集聚纺工艺上还没能提出网格圈透气性的定量技术指标，因此在实际使用中存在着相当的盲目性。

21世纪初我国引进网格圈式集聚纺设备的有3家公司的机型：德国的绪森公司(SUESSEN)、日本的丰田公司(TOYOTA)、意大利的马佐里公司(MARZOLI)，共有4种规格的网格圈。

4种初期进口网格圈样品的规格见表2。

表2初期进口网格圈样品规格

表2中4种初期进口网格圈的规格，其单丝直径、目数、孔数都相差悬殊，但是空隙率却基本相同，即透气性相近[3]。

可以得出结论：在目前条件下，用空隙率来定义网格圈的透气性指标是唯一可行的。

目前，市场上关于网格圈的规格参数表示比较混乱。虽然行业标准规定采用空隙率，但大部分网格圈制造企业并没有采用，还是错误地采用目数或孔数作为网格圈透气性参数，这是没有意义的。

2.2空隙率与其它指标的关系

表3列举了常见国产和进口网格圈各种指标间的关系，从中可以看出除了空隙率之外，所谓的目数和孔数相对于透气性都具有不确定性。

表3不同网格圈指标

空隙率和透气性究竟还有哪些差异呢？这就需要研究空气流动的阻力特性[2]。

空气动力学关于空气在一个风道里流动的阻力系数有这样的规律：阻力和风道的面积成反比，和风道壁的周长成正比。

如果将网孔看作一个很短的矩形通道，其两边长度分别为b和h(见图1)，那么一个网孔的阻力系数ζ应为：

(1)

rq，在风道计算中它称为风管的水力半径。k是包括风道长度在内的其他结构参数，与本研究无关，就归结为常数。

如果将网孔放大1倍，即边长分别为2b和2h，其面积则是原来的4倍，其阻力系数为：

(2)

相同面积的网格圈，1个大孔和4个小孔阻力系数之比为：

(3)

就是说如果相同空隙率的网格圈，将矩形孔放大1倍，那么阻力就减小为原来的1/8。所以，网格圈孔型设计成经、纬方向都是双线并合的大方孔形式(见图2)，在空隙率相同的情况下可以明显减小阻力系数，提高透气性，而且还具有一定的排屑功能[2]。

根据该原理，可通过计算和结合实验确定网格圈不同孔型的修正系数，用空隙率加孔型修正系数的方法来标志网格圈的透气性参数就科学合理了。

3　网格圈内外摩擦因数不同的误区

很多用户将网格圈内外摩擦因数不同作为一个重要的质量指标，甚至认为“网格圈内外摩擦因数相差10倍”。

这种说法并不科学。摩擦因数的两个必要前提是相互摩擦的材料性质和摩擦表面状态。网格圈在工作时，其外表面受上压辊的摩擦传动，而内表面是在金属的光滑表面上滑动，因摩擦材料不同，当然摩擦因数有明显差别，相差10倍之多并不意外。但是，脱离摩擦副的材料和表面状态，妄言网格圈内外的摩擦因数不同是不科学的。

当然，网格圈内外表面手感会有明显差异，这是因为目前制造的网格圈的织物组织都是2上1下的斜纹组织，每根经纱都有2个浮点(即长浮点)，和1个沉点；而反面则正好相反。这样就有经面和纬面之分，造成手感不同。

如图3所示，网格圈的外表面(白色)是经面斜纹，长浮点都是网格圈宽度方向，相对滑动时，短浮点表面显得凹凸不平(见图3左下角)；内表面(灰色)是纬面斜纹，纬纱长浮点都是圆周方向，面对面滑动时则显然要平滑得多(见图3右上角)。这就是摩擦表面状态不同，使两面摩擦手感产生明显差异的原因，这是所有斜纹组织都有的特性。

网格圈工作时，其外表面与橡胶、内表面与光滑金属的摩擦完全不同，即分别是尼龙—橡胶和尼龙—金属摩擦，和网格圈本身的摩擦毫无关联；因此，将网格圈内、外摩擦因数不同作为其检验的一个性能指标是不科学的。

4　网格圈受力分析

4.1摩擦阻力

网格圈的工艺载荷很小，可以忽略不计，唯一的阻力是它和负压管之间的摩擦。机械摩擦力的产生源于正压力，而网格圈在运行中除了在传动点上有压辊压力之外，并无其他正压力。

网格圈套在负压管上，传动方式有外传动和内传动两类。绪森是外传动方式，丰田是内传动方式(国内分别称为三罗拉和四罗拉)。无论何种传动，原动力都是由前罗拉经过压辊或罗拉的摩擦传动，而且必须有一个压力点产生摩擦力来传动；负载也只有一个，就是网格圈和负压管的摩擦阻力。

外传动方式网格圈在工作时的受力分析如图4所示，压辊的压力P和上压辊的转动力矩是原动外力，负压管(或内传动罗拉)必然产生方向相反，大小相同的反作用力N。由P产生的摩擦力Q是对网格圈的驱动力；由N产生的摩擦力F是网格圈运行阻力之一(内传动方式正好相反，Q是驱动力，F是阻力，因为这里是滚动摩擦，摩擦因数要小得多)。显然，由于内外不同材料的摩擦因数相差悬殊，Q和F相差也很大，所以网格圈就能够被传动。

Q和F的相差数还必须要克服网格圈其他部位和负压管之间的摩擦阻力，在无正压力的情况下，产生摩擦阻力来自于柔性网格圈的张力形成的对负压管表面的压力。因为负压管各处的曲率不同，网格圈各部位的张力都不一样，摩擦力也不一样，张力和摩擦阻力之间有比较复杂的相互影响的关系。

要分析非平面的摩擦阻力，必须取一小段网格圈(称为“微元”)来分析它的受力情况，如图5所示。

网格圈和被包容体(负压管或罗拉)之间的摩擦力，除了摩擦因数以外，取决于网格圈的张力和包围弧的曲率。

(4)

式中：C为网格圈微元两端的内应力(张力)，静止状态两端应力相等；Ch是两端应力C的合力(矢量和)，合力和分布在被包容体的微元弧上的反作用力相平衡，成为一个静力系。式(4)表明，被包容体的曲率愈大(半径r愈小)，合力Ch就愈大。

图6为网格圈的曲率和摩擦阻力的关系。假设网格圈张力不变，包围弧的曲率越大，被网格圈微元包围(弧长S不变)的负压管表面的反作用力就越大，该反作用力是分布在弧S上的压强，压强在弧上分布的总面积在数值上等于合力Ch，该压强产生摩擦力也就越大。即使网格圈的张力不变，摩擦阻力也将随着曲率的增大而增大。

另一方面，网格圈具有抗弯刚度，要使它在一个圆弧上弯曲，必须要有张力；弯曲程度越大(曲率半径小)，张力也越大。由于网格圈的连续性(无端)，这种张力表现为内应力,因此，网格圈所受的的摩擦阻力取决于两个因素：① 网格圈的周向抗弯刚度；② 被包容体表面的曲率(半径)。这两者是相互影响，互为因果的。张力的变动会引起摩擦力的变动，而摩擦力的增减又会影响张力的变化。

4.2摩擦阻力变化规律

图7是网格圈张力分布和摩擦阻力分布示意。网格圈张力和摩擦阻力均为周向，为了表示其大小和分布情况，图中将它们的方向旋转了90°。

从网格圈传动点A开始，第一个摩擦力是由压辊压力P的反作用力N所产生的摩擦力F(或Q)，这是传动需要的压辊压力P引起的，是原动力。

网格圈向下离开传动点后，走上负压管(或罗拉)的下圆弧部分，在这里的网格圈呈松驰状态，所受的张力很小，因此这部分的摩擦力很小，而由于要克服摩擦力，张力是逐渐增大的。

再往后网格圈进入直线区，即使存在张力，也无曲率，摩擦力为零，在这一区段网格圈的张力也不会增加。

随着网格圈进入曲率很大的尖角区，在绕过这个尖角的时候，从直线状态突然变成曲率很大的弯曲状态，必然会增大张力来克服自身的抗弯力，因而网格圈对负压管尖角的压力也显著加大，于是摩擦阻力增大，反过来又增大了网格圈的张力，摩擦阻力的正反馈作用再次加大，造成了整个网格圈的最大的摩擦阻力区域，这里可以称它为尖角阻力，用J来代表。这个“尖角”在集聚纺纱机构设计上是很重要的，它越“尖”，负压管上集聚槽的上开口就越接近输出罗拉的钳口，对须条的控制就越好。

再往后，网格圈绕过尖角进入集聚区，尽管网格圈张力达到最大，但是由于曲率很小，因此摩擦力也很小。张力大则使网格圈紧贴负压管，网格圈的表面平服，速度均匀，有利于纤维集聚，保证条干均匀。

负压管的尖角是必需的，是纺纱工艺的要求，这是集聚纺纱机构设计中的一个不可调和的矛盾，不能指望用大的曲率半径来减小尖角阻力；当然，设计负压管时应仔细地研究其外形曲线的形状，避免出现曲率特别大的尖角。

通过以上分析，可以归纳如下[3]。

a)网格圈的负荷，取决于它本身的机械特性——周向抗弯刚度，抗弯刚度大，使其弯曲的张力大、摩擦阻力大、传动张力增大，反过来又增大摩擦力，这是一个正反馈的恶性循环。

b)尖角阻力是网格圈负荷的主要因素，产生的原因是负压管的尖角，这是无法改变的纺纱工艺要求，降低尖角阻力，唯一的办法是尽量减小网格圈的周向弯曲刚度，可以采取措施：① 采用较细的纬线，如需要可以适当增加线密度以补偿拉伸强度，因为纬线拉伸强度与直径呈平方关系，而抗弯刚度与直径呈3次方关系；② 采用较粗的经线，减小经线密度，因为经线粗可以增加网格圈轴向刚度，而小密度可以降低网格圈的周向刚度；③ 不宜采用涤纶单丝，因为涤纶的相对刚度是锦纶的4.4倍。

c)目前市场为适应粗号纱集聚纺，出现粗经、粗纬的网格圈(还有丰田集聚纺、绪森毛集聚纺网格圈)采用直径为0.16 mm的单丝，明显加大了网格圈的抗弯刚度和运行阻力，是不适当的。

5　网格圈的速度补偿

集聚纺工艺中有个重要参数是集聚牵伸，规定网格圈理论线速度比前罗拉线速度提高5%～7%。然而理论上集聚纺应做到集束区不牵伸，因为牵伸会破坏条干均匀度。细纱机是纺纱工程的最终工序，集束区产生的条干不匀再也无法得到纠正而被带到成纱上。集束区如果真的有5%牵伸，有害而无益，将对成纱的条干均匀度产生负面影响。

那么，这个集聚牵伸的实质是什么呢？须条是在集聚区受到5%的牵伸了吗？

网格圈装置采用线接触摩擦传动网格圈的方法，这在机械传动方式中是一种最简单的,也是最不可靠的传动方式。其传动功率受到限制，传动速比不能保证，肯定存在打滑问题，对速度要求很严格的集聚纺网格圈传动不是合格的选择，它牺牲了集聚纺最重要的原则——集束时须条速度和前罗拉线速度要保持绝对一致,这是一个结构原理上的缺陷[4]。

为弥补这一缺陷，补偿打滑引起的速度损失，机构上设置了传动速比补偿量见图8。

在绪森机构(EliTe®)设计中，纺细号纱时，k=1.05～1.07(即网格圈理论线速度要比前罗拉线速度提高5%～7%)。通过精密磨削，控制两个胶辊r1/r2的比值来保证合适的k值。因为橡胶制的胶辊容易磨损，所以磨削胶辊成为集聚纺车间的一项非常重要的日常维护工作。

目前国内把它叫做集聚牵伸是不适当的，容易使人误解。实际上，这是因为在机构设计上不可解决的缺陷而采取的补救措施，目的并不是为了牵伸，而是为了让须条保持适当的紧张状态，以便加工。

对集聚纺的集束区而言，也有这种要求。立达的卡摩纺，须条在一个刚性滚筒表面，前、后两个压辊之间圆周方向的线速度是完全一样的。为了使须条很好的贴紧罗拉表面，不会发生须条堆积，就要让须条有微小的张力。在等速前进的多孔罗拉表面上要实现前方速度略快的办法是让纱路有一定的倾斜，在气流和罗拉的联合作用下，须条在斜边上前进，速度v就自然比直角边上的须条速度vh要快，参见图9。

速度的增量来自于须条的水平位移速度vq(矢量和)；但是，当须条到达前压辊钳口后又回到原方向，vq消失了，须条回复到原来的方向后的输出速度仍然是罗拉线速度，而一出阻捻钳口的须条立刻受到加捻而发生收缩，实际上不发生牵伸。

网格圈装置也用了倾斜纱路的形式，若倾斜角为10°则倾斜纱路上须条的速度已经获得1.54%以上的增量(见图9右)，这对于维持须条必要的张力已经足够了，5%的速度增量显然偏大。当然，这种不可靠的点摩擦传动方式不可避免地出现打滑造成的速度损失需要得到补偿，确保集聚区须条的输出速度不低于输入速度，那么，机构设计上的k值应称之为速度补偿。

为了深入一步弄清楚这种摩擦传动的实质，需要来详细观察研究网格圈传动中影响打滑问题的各种因素。

6　网格圈传动

6.1网格圈打滑问题

绪森集聚纺纱装置(EliTe®)的网格圈传动机构，采取了用胶辊点接触摩擦传动网格圈的最简单化方法，对速度要求严格与前罗拉同步的网格圈是不合理的，也是最不可靠的，不可能保证须条速度和前罗拉线速度绝对一致。

点接触摩擦传动存在打滑问题，尤其是采用高弹性的胶辊作为主动力。胶辊的弹性使传动半径随着压力的变化而变化，而这个压力又是传动网格圈摩擦力的主动力，这就产生了矛盾：正压力小则摩擦力不足，网格圈易打滑；正压力大则橡胶发生变形致传动半径减小，网格圈速度损失；加之不稳定因素很多，橡胶硬度、摩擦因数、纱号粗细和条干不匀等，使网格圈速度很难保持稳定。

还有一个更不合理的因素，在传动胶辊和网格圈间还存在纤维须条，所以上压辊给予网格圈的线压力经过须条的压强是最大的。虽然在纺细号纱时，须条纤维量很少，不至于引起明显的打滑，因而掩盖了其不合理性；但是，纤维的存在相当于在摩擦传动副中增加了固体润滑剂纤维间滑移；所以在压辊和网格圈间的纤维呈半游离状态成为润滑剂，引起摩擦力的明显减小，增加了打滑可能。

绪森集聚纺纱装置上，将胶辊的理论线速度比前罗拉线速度提高5%，并把它叫做集聚牵伸，其目的是保证打滑率在不大于5%的情况下，网格圈的速度不会低于前罗拉的线速度，在网格圈上的须条前进速度也不会低于前罗拉输出速度，不会发生堆积问题而使集束过程中断。

6.2网格圈传动

丰田公司的集聚纺纱装置传动方式，据称克服了绪森的缺点，事实上并非如此。

虽然网格圈是由罗拉传动，看起来有很大的包角，似乎类似于皮带传动，但是它和皮带传动的原理是完全不同的，见图10。

皮带传动必须有较大的初张力，没有任何外来压力，只靠皮带张力形成对皮带轮的压力产生摩擦力来传动；而网格圈不可能有大的初张力。因为网格圈初张力大则尖角阻力也大，这是一种恶性循环，只能采用小的初张力，传动是靠上压辊的正压力，上压辊压力F使传动罗拉产生反作用力N，于是在网格圈内表面上产生摩擦力Q，这是网格圈的驱动力；在Q的驱动下，包围在罗拉上的网格圈处于松边状态，对罗拉几乎没有压力，不会产生多少摩擦力，所谓的包角不起传动作用，它仍然是一种点摩擦传动，和三罗拉无太大差别。只是它的传动件是刚性的，无变形因素影响传动比；还有传动副中间无纤维的固体润滑作用，影响较小，所以它没有所谓的集聚牵伸。实际上它也有速度补偿，不过因为影响因素少，所以比较小，而且是固定不变的。

6.3变密度网格圈

由于有须条存在而使网格圈中部压力较大，因此在纺粗号纱时网格圈中部被压坏的问题经常出现。为此，采用加粗一倍的尼龙单丝织造，但新问题是网格圈的周向弯曲刚度提高4倍而使运行阻力增大，有损于设备使用寿命，科学的办法是使用两边加厚的变密度网格圈。

变密度网格圈是在其宽度上划分为3个功能区域：两侧为传动区，高密度织造的厚度大、强度高，能承受摩擦传动的机械外力作用；中部工作区即集聚区，经、纬密度和透气性按照纺纱工艺要求设计[6]。

变密度网格圈的最大特点在于：当纺细号纱时上压辊对网格圈的线压力分布呈马鞍形，主要压力集中在两侧的传动区、摩擦力也集中在两侧，传动稳定性优于普通网格圈。

纺9.7 tex棉纱的须条厚度约为0.06 mm，变密度网格圈的传动区厚度比工作区大0.05 mm；因此，工作区内须条还能受到小压力控制。由于纤维的固体润滑剂作用彻底消失，不会影响传动摩擦力的变化，因此传动稳定性优于普通网格圈。

纺粗号纱(29.2 tex以上的纱)专用网格圈传动区厚度比工作区约大0.15 mm(工作区厚度为0.15 mm，传动区厚度为0.30 mm)，也能满足纺纱要求[6]。

7　网格圈的使用寿命

网格圈的使用寿命是网格圈制造者和使用者共同关心的，目前的进口网格圈为1 a～1.5 a，国产为3个月～6个月。实践表明，在正常使用情况下，网格圈的失效并非其拉伸强度问题，也并非疲劳，而是因为其磨损、变形所致。

在21世纪初，绪森公司要求我国用户对其网格圈必须每隔3 d～5 d清洗一次，且半年后要强制淘汰；否则，不保证成品纱的质量。可见网格圈的使用寿命取决于成纱质量[7]，当普遍使用国产抗静电，特别是超声波切割边网格圈以后，网格圈可以水洗了，则不再强制规定了；经常清洗还是必须的，清洗周期与网格圈性能和车间的清洁程度有关；当然，影响成纱质量，是其淘汰的标准。

实际上，网格圈网孔上洗不掉的不是污物，而是尼龙丝起毛导致，这在显微镜下可以观察得清清楚楚，起毛是无法洗掉的，这种状态下网格圈也就无法再使用了。

通常，网格圈磨损状态可以分为3种类型：无毛型、绒毛型(短毛)，长毛型。实践表明，3种磨损类型的使用寿命明显不同：长毛型的不超过3个月；无毛型的寿命最长，绒毛型次之，约为1 a。

初步分析产生上述不同的原因，归结于原丝的质量和生产工艺的合理性。

8　网格圈磨损试验

为了评定网格圈的耐磨损能力，采用行业标准《织物磨损试验方法》进行，然而得出的结论却往往和实际使用情况相左，最早被磨破的网格圈的实际使用寿命却是最长的。这是因为摩擦试验不适用于网格圈，不能得出正确结论。

正确的试验方法，应模拟网格圈工作条件，研制摩擦试验仪。摩擦试验仪由标准负压管、张力辊、驱动胶辊和计数器组成，原理如图11所示，其中M是传动辊转动力矩，r是传动辊的传动半径，F是传动网格圈的摩擦力。实验时将胶辊压力调到标准值(如为20 N)，速度达到标准值(如为200 r/min)；计数器计数到规定数值(如为10 kr)，取下网格圈，用放大镜观察并和样本对比得出耐磨级别，或者用专用的网格圈透气性测试仪来衡量。

9　网格圈的变形

网格圈在使用过程中，变形是免不了的。微小变形并不影响使用，严重变形才会导致网格圈失效。

图12a)是进口绪森的五星网格圈在使用几个月以后的变形情况(右侧是内外翻转的)，有明显的“荷叶边”；图12b)是国产天问新结构网格圈使用相同时间后的情况，网格圈外形基本保持平整，无荷叶边。变形原因如下。

a)浸水变形

上海天问纺织新技术研发中心开发的专利产品NWQ66型新结构网格圈，只要是不高于40℃的水温浸泡，就不会发生变形。毛纺网格圈因为有油脂，必须用水清洗，采用(天问)网格圈是最合适的，不必采用既粗又硬的进口毛纺专用网格圈，后者明显影响使用性能。推荐使用超声波清洗机清洗，可以彻底清除网孔中间的细微污物、油污，还保护网格圈，自动化程度高，效果良好[8]。

一般的网格圈(包括绪森五星网格圈)浸水就会产生荷叶边而不能用水清洗，只能用压缩空气清洗，也容易损伤网格圈，且不如用水清洗的效果好。

b)伸长变形

塑性伸长是在使用过程中逐渐发生的，优质材料与合理的处理方法可以使塑性变形最小。高分子材料的产品发生塑性变形是难以完全避免的，若网格圈周长的伸长是均匀的话，那么微小的塑性伸长不会引起明显的变形；网格圈发生扭曲变形是由于其周长上的变形不一致，两侧的塑性伸长大于中部，则即使伸长的绝对值很小，也会产生荷叶边，这显然会影响网格圈的使用寿命。

网格圈的起毛和变形问题是影响其使用寿命的主因，但在网格圈行业标准中还未作出规定，因此无法形成网格圈质量指标。

10　节能网格圈

网格圈可以节能，但不是网格圈本身能量消耗的减小，而是通过气流作用，因此要从集聚气流的运动原理来研究[10]。

观察集聚槽的一个断面发现，集聚气流是负压管中低气压在集聚槽口形成的，见图13。流体力学告诉我们：气流是由于压强梯度造成的。压强梯度可以理解为空间两个临近的点上的压力差在两点距离无限缩短时的极限值。压强梯度是一个矢量，有大小和方向两个要素，表示一个气流场的压强梯度的方法是画出等强线，即将空间压力相等的点连成的一条曲线(曲面)。压强梯度的方向是等强线的法线方向，大小是两条等强线的距离。气流的大小、方向与压强梯度是一致的。

集聚槽截面上，在无纤维的情况下，等强线是以集聚槽中心为圆心的一个个同心半圆，压强梯度都沿着圆弧的半径方向，须条是从右侧进入，而且由于集聚槽的倾斜始终贴在槽的右侧前进；因此，右侧阻力加大，等强线发生变形且向左迁移。压强梯度和气流跟着发生变化，在须条周围形成了旋转气流，并一直伴随着须条，一方面推动须条向左滚动，一方面使须条表层纤维的自由端部向左漂移翻滚，形成有一定捻度的包覆层。

推动纤维运动的能量来自于气流的动量转移，动量D只与流速v和流量(质量m)有关(D=mv)，与压强无直接关系；只要流经须条周围的气流有足够的动量，就可以完成须条的整体滚动和表层纤维包覆层的形成，要控制的是流量和流速，而不是负压；如果能够在保证流量和流速的前提下降低负压，就能达到节能的目的。

流量和压强的关系取决于通道阻力，若网格圈线密度大，则空气通过的阻力大，导致需要的负压大；所以，若大幅度地减小网格圈的风阻，就可以在保证一定流量情况下大幅度地降低负压，就意味着降低能耗。节能网格圈正在积极的研制中。

11　结语

近10年来，有关集聚纺纱的讨论很多，有知名教授发表的论文，有高等学府学报刊载的博士论文、硕士论文，有大量实验数据分析的研究论文，有运用诸如场论之类的高深理论、用国外引进的先进软件来分析集聚纺纱气流场的综述；但是，对集聚纺集聚原理的理解仍然集中在“消除纺纱三角”的实践里。

笔者对网格圈的研究也还仅仅在定性的阶段，进一步深入定量研究，需要试验仪器来取得各种数据，以验证定性研究中的正与误，使集聚纺在理论研究上有所突破，这不是一个人的力量能做到的，希望业界同仁共同努力。

[1] 陆宗源.集聚纺网圈的结构创新[J].纺织器材,2007,34(3):17-19.

[2] 陆宗源.评定网圈性能的一个重要指标：弯曲刚度[J].纺织器材,2008,35(2):5-6,37.

[3] 陆宗源.集聚纺网圈的设计制造和使用维护[J].纺织器材,2007,34(6):23-26.

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[7] 陆宗源.网格圈破坏模式和使用寿命的研究[J].纺织器材,2010,37(2):13-16.

[8] 陆宗源，陆立秋，NWQ系列新结构网格圈[J].纺织器材,2012,39(1):63-64.

[9] 陆宗源.两款网圈专利产品的特点和应用[J].纺织器材,2009,36(1):60-63.

[10] 陆宗源.集聚纺纱用网格圈节能原理初探[J].纺织器材,2012,39(6):6-9.

Research of the Lattice Apron in Compact Spinning Application

LU Zongyuan

(The R&D Center Shanghai Tianwen New Textile Technology,Shanghai 200125,China)

As to the misconception in the requirement of the performance,working mechanism,mechanical properties of the lattice apron,a detailed analysis is done to the performance index and the inner and the outer friction difference,force and transmission performance with the lattice apron.It is pointed out that the voidage is an important index of the lattice apron.The difference in the friction of the outer layer and the inner layer results from the difference in the structure of the both sides of the lattice apron.The loading of the lattice apron depends on circumferential bending resistance.The lattice apron with variable density improves the transmission stability of the conventional product.An idea is put forth with the energy saving lattice apron.

compact spinning;lattice apron;voidage;speed offset;density;energy saving

2015-05-15

陆宗源(1936—)，男，上海人， 高级工程师，主要从事集聚纺纱等新技术的研究。

TS103.82+3

A

1001-9634(2016)01-0058-09