本发明提供了一种采用针辊方式提高环锭纺单纱强力的装置，包括牵伸机构，其特征在于，所述的牵伸机构的前侧设有针辊式纤维纠缠机构，所述的针辊式纤维纠缠机构由上纤维纠缠装置和下纤维纠缠装置组成，针辊式纤维纠缠机构的前侧设有由超前上罗拉和超前下罗拉组成的超前罗拉对。本发明的装置可使环锭纺细纱机卷捻前的纤维须条从传统的相互平行状态变为相互纠缠状态，使纤维间的摩擦力加强，从而增加须条包捻后的纱线强力，使纱线具备承受后续剧烈摩擦的能力，同时还可以有效降低所需加捻系数，有效提高生产效率，具有结构简单、运转稳定可靠、方便在原有细纱机上改造、成本低、易于推广的特点。
1.一种采用针辊方式提高环锭纺单纱强力的装置，包括牵伸机构，其特征在于，所述的牵伸机构的前侧设有针辊式纤维纠缠机构（C），所述的针辊式纤维纠缠机构（C）由上纤维纠缠装置（C1）和下纤维纠缠装置（C1＇）组成，针辊式纤维纠缠机构（C）的前侧设有由超前上罗拉（1）和超前下罗拉（2）组成的超前罗拉对，所述的上纤维纠缠装置（C1）包括上罗拉轴（13），上罗拉轴（13）的外侧设有包皮层（15），包皮层（15）中部固定有刺针（14），下纤维纠缠装置（C1＇）包括下罗拉轴（13＇），下罗拉轴（13＇）的外侧设有包皮层（15＇），包皮层（15＇）中部固定有刺针（14＇），所述的上罗拉轴（13）由不锈钢或铝合金材料制成，其直径Φ为20-40mm，长a为10-50mm；包皮层（15）由橡胶制成，硬度为肖氏60-90度，其厚度d为1-5mm；刺针（14）由不锈钢制成，其长度e为1-10mm；刺针（14）与上罗拉轴（13）的切向夹角α为50-90度，刺针（14）的顶端锥度β为0.01-2度，刺针（14）沿上罗拉轴（13）轴向的排列间距c为0.1-0.5mm，刺针（14）沿上罗拉轴（13）轴向排列根数为1-10根，刺针（14）沿上罗拉轴（13）切向的排列间距b为1-5mm；所述的上纤维纠缠装置（C1）包括上罗拉轴（13），上罗拉轴（13）的外侧设有包皮层（15），包皮层（15）中部固定有刺针（14），下纤维纠缠装置（C1＇）包括下罗拉（17），下罗拉（17）外侧与刺针（14）相应的位置处设有环形凹槽；所述的下罗拉（17）的直径Φ1为20-40mm，长度k为10-50mm，环形凹槽的深h为
1-5mm，宽j为1-4mm；所述的上纤维纠缠装置（C1）的针刺（14）顶端形成的环带与下纤维纠缠装置（C1＇）的下罗拉（17）的凹槽底之间的最小距离为0-0.1mm。
2.如权利要求1所述的采用针辊方式提高环锭纺单纱强力的装置，其特征在于，所述的牵伸机构为三罗拉双皮圈牵伸机构（A），其包括从前到后依次设置的由前上皮辊（3）和前下罗拉（4）组成的前罗拉对，由中上罗拉（5）和中下罗拉（6）组成的中罗拉对，以及由后上皮辊（10）和后下罗拉（11）组成的后罗拉对，中上罗拉（5）外侧设有上短皮圈（5），中下罗拉（6）和张力辊（9）外侧设有下长皮圈（8），前上皮辊（3）、中上罗拉（5）和后上皮辊（10）上设有加压机构（12）。
3.如权利要求2所述的采用针辊方式提高环锭纺单纱强力的装置，其特征在于，所述的超前下罗拉（2）通过第一过桥齿轮组（D1）与前下罗拉（4）连接并实现传动，针辊式纤维纠缠机构（C）通过第二过桥齿轮组（D2）以及连接齿轮（18）与前下罗拉（4）连接并实现传动，上纤维纠缠装置（C1）与下纤维纠缠装置（C1＇）通过第三齿轮组（D3）连接并实现传动。
4.如权利要求3所述的采用针辊方式提高环锭纺单纱强力的装置，其特征在于，第一过桥齿轮组（D1）、第二过桥齿轮组（D2）、第三齿轮组（D3）以及针辊式纤维纠缠机构（C）皆支撑在机架上，超前上罗拉（1）支撑在摇架上，超前下罗拉（2）支撑在罗拉座上。
5.如权利要求2所述的采用针辊方式提高环锭纺单纱强力的装置，其特征在于，所述的前罗拉对和超前罗拉对共同组成增强区（B），增强区（B）的牵伸倍数为1-1.05倍。
6.如权利要求5所述的采用针辊方式提高环锭纺单纱强力的装置，其特征在于，所述的增强区（B）的中心距离L为10-60mm，超前上罗拉（1）与超前下罗拉（2）间的压力P为
80-200牛顿，超前上罗拉（1）的结构、形状、尺寸和材料与前上皮辊（3）相同，超前下罗拉（2）的结构、形状、尺寸和材料与前下罗拉（4）相同。
7.如权利要求1所述的采用针辊方式提高环锭纺单纱强力的装置，其特征在于，所述的上罗拉轴（13）由不锈钢或铝合金材料制成，其直径Φ为20-40mm，长a为10-50mm；包皮层（15）由橡胶制成，硬度为肖氏60-90度，其厚度d为1-5mm；刺针（14）由不锈钢制成，其长度e为1-10mm；刺针（14）与上罗拉轴（13）的切向夹角α为50-90度，刺针（14）的顶端锥度β为0.01-2度，刺针（14）沿上罗拉轴（13）轴向的排列间距c为0.1-0.5mm，刺针（14）沿上罗拉轴（13）轴向排列根数为1-10根，刺针（14）沿上罗拉轴（13）切向的排列间距b为1-5mm；所述的下罗拉轴（13＇）由不锈钢或铝合金材料制成，其直径Φ＇为20-40mm，长为10-50mm；包皮层（15＇）由橡胶制成，硬度为肖氏60-90度，其厚度d＇为1-5mm；刺针（14＇）由不锈钢制成，其长度为1-10mm；刺针（14＇）与下罗拉轴（13＇）的切向夹角为
50-90度，刺针（14＇）的顶端锥度为0.01-2度，刺针（14＇）沿下罗拉轴（13＇）轴向的排列间距为0.1-0.5mm，刺针（14＇）沿下罗拉轴（13＇）轴向排列根数为1-10根，刺针（14＇）沿下罗拉轴（13＇）切向的排列间距为1-5mm；所述的上纤维纠缠装置（C1）的针刺（14）顶端形成的环带与下纤维纠缠装置（C1＇）的针刺（14＇）顶端形成的环带相交，相交部分的最大距离m为0.1-1mm。
一种采用针辊方式提高环锭纺单纱强力的装置
技术领域
[0001] 本发明涉及一种采用针辊方式提高环锭纺单纱强力的装置，属于纺织机械技术领域。
背景技术
[0002] 现有的环锭纺纱线纺织技术中，组成纱线的纤维经过高倍牵伸后，相互之间非常平行，没有任何的相互纠缠，仅仅通过卷捻加捻所获得的包卷，使纱线获得机械性能。在外力作用下，纱线也仅仅依靠纤维间的侧向摩擦力提供强力，没有充分发挥纤维本身强力的作用。
发明内容
[0003] 本发明的目的在于提供一种能够纱线加捻前使得纤维在纱线中实现有序穿插，加捻后纱体中的纤维呈现有序纠缠，以提高纤维间的抱合能力，提高单纱强力的装置。
[0004] 为了达到上述目的，本发明提供了一种采用针辊方式提高环锭纺单纱强力的装置，包括牵伸机构，其特征在于，所述的牵伸机构的前侧设有针辊式纤维纠缠机构，所述的针辊式纤维纠缠机构由上纤维纠缠装置和下纤维纠缠装置组成，针辊式纤维纠缠机构的前侧设有由超前上罗拉和超前下罗拉组成的超前罗拉对。
[0005] 优选地，所述的上纤维纠缠装置包括上罗拉轴，上罗拉轴的外侧设有包皮层，包皮层中部固定有刺针，下纤维纠缠装置包括下罗拉轴，下罗拉轴的外侧设有包皮层，包皮层（中部固定有刺针。
[0006] 优选地，所述的上纤维纠缠装置包括上罗拉轴，上罗拉轴的外侧设有包皮层，包皮层中部固定有刺针，下纤维纠缠装置包括下罗拉，下罗拉外侧与刺针相应的位置处设有环形凹槽。
[0007] 优选地，所述的牵伸机构为三罗拉双皮圈牵伸机构，其包括从前到后依次设置的由前上皮辊和前下罗拉组成的前罗拉对，由中上罗拉和中下罗拉组成的中罗拉对，以及由后上皮辊和后下罗拉组成的后罗拉对，中上罗拉外侧设有上短皮圈，中下罗拉和张力辊外侧设有下长皮圈，前上皮辊、中上罗拉和后上皮辊上设有加压机构。
[0008] 优选地，所述的超前下罗拉通过第一过桥齿轮组与前下罗拉连接并实现传动，针辊式纤维纠缠机构通过第二过桥齿轮组以及连接齿轮与前下罗拉连接并实现传动，上纤维纠缠装置与下纤维纠缠装置通过第三齿轮组连接并实现传动。
[0009] 优选地，第一过桥齿轮组、第二过桥齿轮组、第三齿轮组以及针辊式纤维纠缠机构皆支撑在机架上，超前上皮辊支撑在摇架上，超前下罗拉支撑在罗拉座上。
[0010] 优选地，所述的前罗拉对和超前罗拉对共同组成增强区，增强区的牵伸倍数为1-1.05倍，中心距离L为10-60mm，超前上皮辊与超前下罗拉间的压力P为80-200牛顿，超前上皮辊的结构、形状、尺寸和材料与前上皮辊相同，超前下罗拉的结构、形状、尺寸和材料与前下罗拉相同。
[0011] 优选地，所述的上罗拉轴由不锈钢或铝合金材料制成，其直径Φ为20-40mm，长a为10-50mm；包皮层由橡胶制成，硬度为肖氏60-90度，其厚度d为1-5mm；刺针由不锈钢制成，其长度e为1-10mm；刺针与上罗拉轴的切向夹角α为50-90度，刺针的顶端锥度β为0.01-2度，刺针沿上罗拉轴轴向的排列间距c为0.1-0.5mm，刺针沿上罗拉轴轴向排列根数为1-10根，刺针沿上罗拉轴切向的排列间距b为1-5mm；所述的下罗拉轴由不锈钢或铝合金材料制成，其直径Φ＇为20-40mm，长为10-50mm；包皮层由橡胶制成，硬度为肖氏60-90度，其厚度d＇为1-5mm；刺针由不锈钢制成，其长度为1-10mm；刺针与下罗拉轴的切向夹角为50-90度，刺针的顶端锥度为0.01-2度，刺针沿下罗拉轴轴向的排列间距为0.1-0.5mm，刺针沿下罗拉轴轴向排列根数为1-10根，刺针沿下罗拉轴切向的排列间距为
1-5mm；所述的上纤维纠缠装置的针刺顶端形成的环带与下纤维纠缠装置的针刺顶端形成的环带相交，相交部分的最大距离m为0.1-1mm。
[0012] 所述的上罗拉轴由不锈钢或铝合金材料制成，其直径Φ为20-40mm，长a为10-50mm；包皮层由橡胶制成，硬度为肖氏60-90度，其厚度d为1-5mm；刺针由不锈钢制成，其长度e为1-10mm；刺针与上罗拉轴的切向夹角α为50-90度，刺针的顶端锥度β为
0.01-2度，刺针沿上罗拉轴轴向的排列间距c为0.1-0.5mm，刺针沿上罗拉轴轴向排列根数为1-10根，刺针沿上罗拉轴切向的排列间距b为1-5mm；所述的凹槽罗拉（17）的直径Φ1为20-40mm，长度k为10-50mm，环形凹槽的深h为1-5mm，宽j为1-4mm；所述的上纤维纠缠装置的针刺顶端形成的环带与下纤维纠缠装置的凹槽罗拉的凹槽底之间的最小距离为
0-0.1mm。
[0013] 与现有技术相比，本发明的装置原料适应性好，任何在纺的短纤维环锭纱原料都可以进行纺纱，使环锭纺细纱机卷捻前的纤维须条从传统的相互平行状态变为相互纠缠状态，使纤维间的摩擦力加强，从而增加须条包捻后的纱线强力，使纱线具备承受后续剧烈摩擦的能力，同时还可以有效降低所需加捻系数，有效提高生产效率，具有结构简单、运转稳定可靠、方便在原有细纱机上改造、成本低、易于推广的特点，符合可持续化生产的要求。
附图说明
[0014] 图1为采用针辊方式提高环锭纺单纱强力的装置结构示意图；
[0015] 图2为增强区的结构示意图；
[0016] 图3为针辊式纤维纠缠机构的结构示意图；
[0017] 图4为凹槽形下纤维纠缠装置结构示意图；
[0018] 图5为超前罗拉对和下纤维纠缠装置传动示意图；
[0019] 图6为上纤维纠缠装置和下纤维纠缠装置的传动示意图。
[0020] 在图1-图6中：1－超前上皮辊，2－超前下罗拉，A－三罗拉双皮圈牵伸机构，3－前上皮辊，4－前下罗拉，5－中上罗拉，6－中下罗拉，7－上短皮圈，8－下长皮圈，9－张力辊，10－后上皮辊，11－后下罗拉，12－加压机构，B－增强区，L－增强区中心距，C－针辊式纤维纠缠机构，C1－上纤维纠缠装置，C1＇－下纤维纠缠装置，13、13＇－上、下罗拉轴，14、14＇－上、下罗拉轴上的刺针，15、15＇－上、下罗拉轴上的包皮层，a－上罗拉轴轴长，b－刺针沿上罗拉轴切向排列间距，c－刺针沿上罗拉轴轴向排列间距，d、d＇－上、下罗拉轴上的包皮层厚度，e－上罗拉轴刺针的长度，α－刺针与上罗拉轴的切向夹角，β－刺针顶端锥度，16－粗纱，17－凹槽罗拉，D－传动纤维纠缠机构的齿轮组，D1－第一过桥齿轮组，D2－第二过桥齿轮组，D3－第三齿轮组，18－第二过桥齿轮组中与下纤维纠缠装置的连接齿轮，Φ、Φ＇－上、下罗拉轴的直径，Φ1－凹槽罗拉的直径，P－超前上皮辊所加压力，m－上纤维纠缠装置的针刺顶端形成的环带与下纤维纠缠装置的针刺顶端形成的环带相交部分的最大距离。
具体实施方式
[0021] 下面结合实施例来具体说明本发明，本发明未述及之处适用于现有环锭纺技术。
[0022] 实施例1
[0023] 如图1所示，为采用针辊方式提高环锭纺单纱强力的装置结构示意图。所述的采用针辊方式提高环锭纺单纱强力的装置包括牵伸机构，所述的牵伸机构为三罗拉双皮圈牵伸机构A，其包括从前到后依次设置的由前上皮辊3和前下罗拉4组成的前罗拉对，由中上罗拉5和中下罗拉6组成的中罗拉对，以及由后上皮辊10和后下罗拉11组成的后罗拉对，中上罗拉5外侧设有上短皮圈5，中下罗拉6和张力辊9外侧设有下长皮圈8，前上皮辊3、中上罗拉5和后上皮辊10上设有加压机构12。
[0024] 如图4所示，为凹槽形下纤维纠缠装置结构示意图，所述的牵伸机构的前侧设有针辊式纤维纠缠机构C，所述的针辊式纤维纠缠机构C由上纤维纠缠装置C1和下纤维纠缠装置C1＇组成，所述的上纤维纠缠装置C1包括上罗拉轴13，上罗拉轴13的外侧设有包皮层15，包皮层15中部固定有刺针14，下纤维纠缠装置C1＇包括下罗拉轴13＇，下罗拉轴13＇的外侧设有包皮层15＇，包皮层15＇中部固定有刺针14＇。所述的上罗拉轴13由不锈钢制成，其直径Φ为30mm，长a为30mm；包皮层15由橡胶制成，硬度为肖氏80度，其厚度d为2mm；刺针14由不锈钢制成，其长度e为5mm；刺针14与上罗拉轴13的切向夹角α为80度，刺针14的顶端锥度β为1度，刺针14沿上罗拉轴13轴向的排列间距c为
0.2mm，刺针14沿上罗拉轴13轴向排列根数为4根，刺针14沿上罗拉轴13切向的排列间距b为1mm；所述的下罗拉轴13＇由不锈钢材料制成，其直径Φ＇为30mm，长为30mm；包皮层15＇由橡胶制成，硬度为肖氏80度，其厚度d＇为2mm；刺针14＇由不锈钢制成，其长度为5mm；刺针14＇与下罗拉轴13＇的切向夹角为80度，刺针14＇的顶端锥度为1度，刺针14＇沿下罗拉轴13＇轴向的排列间距为1mm，刺针14＇沿下罗拉轴13＇轴向排列根数为4根，刺针14＇沿下罗拉轴13＇切向的排列间距为1mm；所述的上纤维纠缠装置C1的针刺14顶端形成的环带与下纤维纠缠装置C1＇的针刺14＇顶端形成的环带相交，相交部分的最大距离m为0.5mm。
[0025] 如图2所示，为增强区的结构示意图，所述的针辊式纤维纠缠机构C的前侧设有由超前上罗拉1和超前下罗拉2组成的超前罗拉对。所述的前罗拉对和超前罗拉对共同组成增强区B，增强区B的牵伸倍数为1倍，中心距离L为30mm，超前上皮辊1与超前下罗拉2间的压力P为100牛顿，超前上皮辊1的结构、形状、尺寸和材料与前上皮辊3相同，超前下罗拉2的结构、形状、尺寸和材料与前下罗拉4相同。
[0026] 如图5所示，为超前罗拉对和下纤维纠缠装置传动示意图，所述的超前下罗拉2通过第一过桥齿轮组D1与前下罗拉4连接并实现传动，下纤维纠缠装置C1＇通过第二过桥齿轮组D2以及连接齿轮18与前下罗拉4连接并实现传动，如图6所示，为为上纤维纠缠装置和下纤维纠缠装置的传动示意图，上纤维纠缠装置C1与下纤维纠缠装置C1＇通过第三齿轮组D3连接并实现传动。第一过桥齿轮组D1、第二过桥齿轮组D2、第三齿轮组D3组成齿轮组D，齿轮组D以及针辊式纤维纠缠机构C皆支撑在机架上，超前上皮辊1支撑在摇架上，超前下罗拉2支撑在罗拉座上。
[0027] 本发明是这样工作的：定量为5.9g/10m的纯棉粗纱16经过三罗拉双皮圈牵伸机构A 40倍的牵伸，得到满足设计细度0.1475g/10m的须条，须条进入增强区B经过纤维纠缠机构C的刺针按压作用，须条中部分纤维在穿刺气流的作用下强行转移，纤维间的相互抱和增强，使纤维间的横向摩擦力增加，须条中相互平行的纤维变成相互有一定程度的纠缠后，经过超前罗拉输出，经过卷捻机构加捻形成纱线，本发明方法所制得的纱线与普通紧密纺纱方法所制得的纱线的性能对比如下表所示：
[0028]
[0029] 备注：表中条干不匀CV为条干均匀度变异系数；单强（CN）为单纱断裂强力，CN为厘牛，耐磨性能通过广东溢达研发的纱线负荷测试仪进行测试。
[0030] 实施例2
[0031] 如图1所示，为采用针辊方式提高环锭纺单纱强力的装置结构示意图。所述的采用针辊方式提高环锭纺单纱强力的装置包括牵伸机构，所述的牵伸机构为三罗拉双皮圈牵伸机构A，其包括从前到后依次设置的由前上皮辊3和前下罗拉4组成的前罗拉对，由中上罗拉5和中下罗拉6组成的中罗拉对，以及由后上皮辊10和后下罗拉11组成的后罗拉对，中上罗拉5外侧设有上短皮圈5，中下罗拉6和张力辊9外侧设有下长皮圈8，前上皮辊3、中上罗拉5和后上皮辊10上设有加压机构12。
[0032] 如图3所示，为针辊式纤维纠缠机构的结构示意图，所述的上纤维纠缠装置C1包括上罗拉轴13，上罗拉轴13的外侧设有包皮层15，包皮层15中部固定有刺针14，下纤维纠缠装置C1＇包括下罗拉17，下罗拉17外侧与刺针14相应的位置处设有环形凹槽。所述的上罗拉轴13由铝合金材料制成，其直径Φ为40mm，长a为40mm；包皮层15由橡胶制成，硬度为肖氏90度，其厚度d为1mm；刺针14由不锈钢制成，其长度e为6mm；刺针14与上罗拉轴13的切向夹角α为90度，刺针14的顶端锥度β为1.5度，刺针14沿上罗拉轴13轴向的排列间距c为0.3mm，刺针14沿上罗拉轴13轴向排列根数为6根，刺针14沿上罗拉轴13切向的排列间距b为2mm；所述的凹槽罗拉17的直径Φ1为30mm，长度k为40mm，环形凹槽的深h为2mm，宽j为3mm；所述的上纤维纠缠装置C1的针刺14顶端形成的环带与下纤维纠缠装置C1＇的凹槽罗拉17的凹槽底之间的最小距离为0mm。
[0033] 如图2所示，为增强区的结构示意图，所述的针辊式纤维纠缠机构C的前侧设有由超前上罗拉1和超前下罗拉2组成的超前罗拉对。所述的前罗拉对和超前罗拉对共同组成增强区B，增强区B的牵伸倍数为1倍，中心距离L为20mm，超前上皮辊1与超前下罗拉2间的压力P为120牛顿，超前上皮辊1的结构、形状、尺寸和材料与前上皮辊3相同，超前下罗拉2的结构、形状、尺寸和材料与前下罗拉4相同。
[0034] 如图5所示，为超前罗拉对和下纤维纠缠装置传动示意图，所述的超前下罗拉2通过第一过桥齿轮组D1与前下罗拉4连接并实现传动，下纤维纠缠装置C1＇通过第二过桥齿轮组D2以及连接齿轮18与前下罗拉4连接并实现传动，上纤维纠缠装置C1与下纤维纠缠装置C1＇通过第三齿轮组D3连接并实现传动。第一过桥齿轮组D1、第二过桥齿轮组D2、第三齿轮组D3组成齿轮组D，齿轮组D以及针辊式纤维纠缠机构C皆支撑在机架上，超前上皮辊1支撑在摇架上，超前下罗拉2支撑在罗拉座上。
[0035] 本发明是这样工作的：定量为8.85g/10m的棉/粘胶65/35混纺粗纱16经过三罗拉双皮圈牵伸机构A 45倍的的牵伸，得到满足设计细度0.1967g/10m的须条，须条进入增强区B经过纤维纠缠机构C的刺针按压作用，须条中部分纤维在穿刺气流的作用下强行转移，纤维间的相互抱和增强，使纤维间的横向摩擦力增加，须条中相互平行的纤维变成相互有一定程度的纠缠后，经过超前罗拉输出，经过卷捻机构加捻形成纱线，本发明方法所制得的纱线与普通紧密纺纱方法所制得的纱线的性能对比如下表所示：
[0036]
[0037] 备注：表中条干不匀CV为条干均匀度变异系数；单强（CN）为单纱断裂强力，CN为厘牛，耐磨性能通过广东溢达研发的纱线负荷测试仪进行测试。
