空心锭子纺纱又称平行纺纱或包缠纺纱,是新型纺纱方法的一种。它是将一根无捻平行纤维条或纱线作芯纱,长丝或已纺成的纱线卷装在空心锭子的带动下高速旋转并退绕包缠于芯纱上形成的包缠纱线,具有独特的成纱结构。随着新原料和新技术的不断涌现,空心锭子纺纱可纺出的纱线品种也逐渐丰富起来,除了可纺出普通长包短,长包长纱线外,还可纺各种花饰线和氨纶包缠纱等高附加值的产品,具有良好的市场前景和经济效益。 空心锭子纺纱过程中,纱线卷装随锭子高速转动并退绕,因而产生了气圈现象,气圈是纺纱过程中比较普遍的现象,气圈的形态是纺纱过程中气圈纱线受力的综合体现,纱线张力与气圈形态密切相关,纱线张力决定了气圈形态,反之则可根据气圈形态算出纱线张力,纺纱张力在很大程度上会影响成纱的结构和质量,而纺纱张力不便直接测量,因此通过观察气圈形态来估计纺纱张力是十分可行的。 本课题以空心锭子纺纱的气圈现象为研究对象,用数码相机对气圈进行拍照来采集纺纱过程中的真实气圈形态,对气圈纱线进行受力分析,建立气圈模型。从建立平面气圈方程入手,逐渐深入,分别对考虑了哥氏力和空气阻力作用的气圈在直角坐标系和柱面坐标系中进行受力分析,根据牛顿第二定律建立二阶微分方程组,根据实际采集的气圈纱线摄影图,赋予方程组合理的初值,借助Mathematic数学软件对微分方程组进行数值解的求解,得到气圈曲线的三维空间图像以及三个方向上的投影图,并用开发出的Mathematic软件包,做出气圈方程解的三维空间渲染效果图。由于纺纱工艺参数比较多,通过建立气圈模型可以定性地对气圈的受力与各工艺参数之间的关系进行理论分析,从而为调整工艺参数和改进纺纱设备提供有益的指导。