技术 | 纺纱波谱图分析的基本方法（上）

条干均匀度仪作为评价纱线质量的先进仪器，不仅用来测定纱线的变异系数和常发性纱疵数，还提供不匀曲线图和波谱图。通过波谱分析，可以达到三个目的：（1）通过对波形特征的判断，了解纱条不匀的性质：（2）通过对不匀波幅度和波长的判断，预测可能对布面外观的影响程度：（3）通过对牵伸波和机械波的分析，确定产生疵点的工序及故障部位，及时找出纺纱工艺的不足或机械缺陷；为迅速改进工艺、调整机械状态提供依据。利用波谱分析技术诊断纺纱设备故障已成为生产中的一项日常工作。

一、波谱图的形态特征

波谱图是纱条不匀率的大小（振幅）随波长变化的图形，主要由四部分组成。

1.1理想波谱图

即使在所有纤维等长、等细的理想条件下纺纱，纤维在纱条中完全伸直平行，也不能得到粗细完全一致的纱条。这是因为纤维沿纱条的长度方向上呈随机分布（泊松分布），此时纱条有一最低的理论不匀率。与之相对应，此时的波谱图为理想波谱图，如图1（A）虚线所示。

1.2正常波谱图

在纺纱过程中，纤维不可能全部被松解分离，纱条中仍有缠结纤维和棉束，纤维在纱条中也不可能完全伸直平行，使得纱条不匀率在所有波长范围内均有所增加，此时的波谱图称为纱条的正常波谱图。如图1（B）所示。

1.3牵伸波

在纺纱过程中，由于牵伸元件工作不稳定以及牵伸工艺不合理，使得在牵伸区内对浮游纤维控制不良，纤维变速点分布不稳定，产生的非周期性不匀，称为牵伸不匀或牵伸波一般在波谱图上表现为3个频道以上的山包形突起，如图1（C）所示。

1.4机械波

纺纱机械上与牵伸有关的回转部件的运转状态不正常或机械零部件的缺损，会造成纱条的周期性条干不匀，在波谱图的相应位置上就会出现一烟囱状突起，称为机械不匀或机械波。在波谱图上机械波常表现为1个频道或至多以2~3个频道的凸起长条，常称为“烟囱”，如图1（D）所示。

对于机械波，要关注“烟囱“相对于正常波谱图比较后凸出的高度。下列两种情况的机械波属于有害机械波：①“烟囱”的高度P1大于该处正常波谱图对应的波幅高度B1的一半时（P1≥B1/2）；②当“烟囱”占据2~3个频道时（双柱波），则应把波幅累加后取总高度P2值，再与正常波谱图高度B2对比，若P2≥B2/2时；这两种情况的机械波可能对织物外观造成不良影响，必须考虑消除。见图l（D）所示。

在实际波谱图分析中，机械波产生的数量远远超过牵伸波，机械波对织物外观的危害程度也超过牵伸波，因此，消除机械波对保证纱条品质是非常重要的。本文将重点对机械波进行分析。

二、机械波波长的典型算法及应用实例

波谱分析中最关键的一项工作是计算故障部件的波长值。如果把一台设备所有可能发生故障的回转件的波长值都计算出来，并分品种列成表。这样，在波谱图分析中，把波谱图上机械波实测波长值和表中波长计算值相比较，波长计算值与实测值两者只需“基本相符”（允许差异可在±1.5%以内掌握），对应查找，就可初步推断故障部位。波长计算要结合具体机型、具体纺纱品种，具体分析。

下面针对不同故障部位和类型介绍5种典型算法。

2.1故障部位属于罗拉、胶辊、胶圈

故障原因属于：罗拉偏心、弯曲、罗拉轴承磨损、罗拉轴端齿轮缺损；胶辊回转不良（包括胶辊偏心、弯曲、胶辊铁壳与芯子的间隙过大、轴承缺油等）；胶圈回转不良等。

λ=πDE

式中： λ一机械波波长（cm）：

D一缺陷部件的直径（cm）：

E一缺陷部件至最终输出部件的牵伸倍数：

注意：若罗拉、胶辊磨成椭圆，则波长计算为：λ=πDE/2

2.2故障部位属于各中间传动轴、齿轮部分

故障原因属于：轴及其轴承磨损、键槽松动、轴和齿轮配合不良、齿轮磨损或缺一齿。

λ=πDi

式中：λ一机械波波长（cm）：

D一最后一道输出部件（前罗拉）的直径（cm）；

i一输出前罗拉~故障轴或齿轮间的传动比；（i=N前罗拉/N故障轴）

细纱波谱图分析实例：在FA506细纱机上纺品种CJl4.5tex纱，常规试验中，发现有两个试样条干变异系数CV值异常，分别为15.12%、15.46%，随之观察波谱图，发现两个试样的波谱图上在波长2m左右的位置有机械波，见图2所示。

纺CJl4.5tex纱线牵伸变换齿轮参数为：Zj为48，Zk为88，Zh为42，Zm/Zn为69/28，ZB/ZA为25/45，ZD为87，ZC为85。

如本例波谱图实测波长值2m左右，对应的故障部位在变换齿轮Zk或36T、23T处。根据初步确定的结果，由修机工上车检查，发现变换齿轮36T与23T之间的齿轮轴轴承滚珠磨损，造成齿轮运行不稳定，因而在波谱图上2m处产生了机械波。

2.3故障原因属于罗拉抖动、扭振、齿轮全磨损、齿轮安装不良等———易产生隐波

大多数隐波是由于牵伸齿轮啮合过紧或啮合齿轮轴线不平行、齿轮磨灭等，使齿轮回转中逐齿打顿，致使罗拉有规律抖动。隐波的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。由于隐波而导致的突发性纱疵危害性极大，易造成大面积坯布降等，且隐波波长和后道工序产生的波长相近，因此往往被误以为是后道工序存在问题而引起的机械波。

容易产生隐波的工序是粗纱工序，尤其是粗纱机中罗拉扭振发生频率较高，多数是由于齿轮安装不良，齿轮磨损间隙过大，胶圈张力过紧等原因造成。

①本工序隐波波长计算公式：λ0=πDi/z

式中：λ0一机械波波长（cm）：

D一输出部件（前罗拉）的直径（cm）；

i一输出前罗拉至振动罗拉传动比：

z一振动罗拉轴头齿轮齿数。

②“隐波”经下道工序放大后的波长λ=λ0E

式中： λ0一（粗纱）隐波波长（cm）：

λ一反映在下道（细纱）工序的波长（cm）：

E一（细纱）总牵伸倍数。

③隐波实例分析：纺T/C65/3514tex纱线，发现细纱波谱图（见图5）在20~30cm处存在机械波。

图5

粗纱波谱图正常，而在细纱机上反复抽样检测，反映出细纱条干CV值较高，粗节、细节较多。由图5可见细纱波谱图在20-30cm处有明显机械波。此问题集中在同一台粗纱机所生产的粗纱上，而换用其它正常粗纱在此细纱机上未发现此机械波，因此可排除细纱机产生故障的可能性，可能是由于粗纱机罗拉扭振产生的隐波。根据计算的隐波波长，认真检查粗纱机后发现，由于下胶圈与中罗拉粘连严重，引起中罗拉扭振。换下该粗纱机台的全部胶圈，纺出细纱后，再反复抽样检测，再未发现此机械波。

（未完待续）

作者：张治 穆征