实验15 纱线细度均匀度测定.docx
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实验15纱线细度均匀度测定
实验15纱线细度均匀度测定
一、目的要求
使用电容式条干均匀度仪，对纱线细度均匀度进行测定，当纱线以一定速度通过仪器平板电容器时，电容器的电容量将随介质，即纱线的线密度变化而变化，最后测定得纱线细度均匀度。
通过试验掌握电容式条干均匀度仪测定纱线细度均匀度的原理和试验结果的分析，并了解电容式条干均匀度仪的试验方法和操作。
二、试验仪器和试样
试验仪器为电容式条干均匀度仪，或称乌斯特（）条干均匀度仪，其中包括监测仪、控制仪纱疵仪、频谱仪和记录仪。
试样为棉、毛型纱线一种或两种。
三、基本知识
纱线细度均匀度用纱线细度不匀或纱线线密度不匀表示。
纱线细度不匀是指沿纱线长度方向各个截面面积或直径粗细不匀，它与单位长度纱线内的纤维数量和纤维粗细不匀有关。
纱线细度不匀不仅对纱线本身质量有影响，而且对后道工艺加工和织物质量也有影响。
当纱线细度不匀增加时，纱线的断裂强力下降，在织造过程中容易断头，劳动生产率下降。
当用细度不匀的纱线制造织物时，织物会产生各种疵点，如横路、云织、粗细节等，严重影响织物外观质量，尤其对薄形织物更为突出。
所以，纱线细度均匀度是评定纱线质量的重要指标之一。
纱线细度不匀的原因主要是纱线线密度不匀而引起的，纱线密度不匀主要是纱线截面中纤维跟数不匀以及纤维的细度、截面面积不匀造成的。
造成纱线细度不匀的原因，一方面是纤维本身在纱线中随机分布产生的不匀。
另一方面是纺纱过程中工艺及机械因素附加的不匀。
为了获得均匀的纱线，除了对纤维原料要进行充分均匀的混合外，纺纱工艺参数的正确选择和纺纱机械无缺陷正常运转是非常重要的。
测定纱线细度均匀度的方法有片段长度称重法，即将纱线按规定长度（短片段长度为1-100cm；长片段长度为20-450m），切割成许多片段，称出各片段的重量，求出各片段长度间重量不匀率。
黑板条干对比法是将纱线均匀地绕在一定尺寸的黑板上，在一定光线照度和距离下，与标准样照（或实物）进行对比评定。
仪器法目前广泛使用的是乌斯特条干均匀度仪（USTERtester）。
用此仪器可测定条子、粗纱、细纱和股线的均匀度。
适合试验的纤维有棉、毛、麻、丝、化学纤维及各种混纺纱条。
乌斯特条干均匀度仪是利用非电量转换原理对纱条均匀度进行测定。
仪器的具体测试部分为平行平板组成的电容器。
电容器的电容量的变化随其中电介质的不同而异，当相同的电介质通过电容器时，其电容量的变化与介质线密度成比例变化。
因此，当比空气介电系数大的纱条以一定速度连续通过电容器时，则电容量增加，此时纱条线密度变化将转换为电容量变化。
电容量变化△C/C可由下式表示：
△C/C=（-1）/[1+（1/-1）（15-1）
式中：
C——电容量；
——试样的介电常数；
λ——试样在电容器极板间的充满度。
式（15-1）表示电容量的相对变化△C与电容器中试样的充满度λ和试样介电常数ε有关，而其中ε又与试样的含湿量有关。
在仪器电路中，将电容器极板间的电容量变化转换为电流变化，然后带动记录笔运动，当记录纸按一定速度送出时，则可得纱条细度不匀曲线，如图15-1所示。
纱条细度不匀曲线的横坐标为纱条片段长度，纵坐标为纱条单位长度重量或线密度，根据此曲线可求得表示纱条细度不匀的指标—平均差系数或标准差不匀率（变异系数）CV﹪:
如被试验的纱条其质量变异按常态分布，则其不匀率与变异系数之间的换算关系为：
CV=1.25U%（15-4）
U%或CV%两指标随乌斯特条干均匀度仪的型号不同采用的指标也不同。
此两项指标是纱条细度不匀的重要指标，生产厂依此指标来分析研究纱条质量变化，当超过一定范围时，通过改变混配棉成分，工艺参数和调节纺纱机械状态等，以控制纱线质量。
纱条通过乌斯特条干均匀度仪测试，不仅可获得U（%）或CV（%）指标，而且可在纱疵仪上获得细节数、粗节数和棉结数指标。
在波谱仪上可获得波谱图。
正常细纱的波谱图如图15-2（a）所示，而非正常细纱的波谱图如图15-2（b）所示。
波谱图的横坐标为纱条细度不匀的波长，为使全部波长能记录在一张图上，横坐标采用对数标尺，而波谱图的纵坐标为纱条细度不匀的相对振幅，它是波长的函数。
由图15-2（a）的正常纱条波谱图可以看出，波谱图上特殊变化较少，如果沿波谱图线作一光滑曲线，那么它近似一光滑曲线。
而图15-2（b）的波谱图上在8-9cm波长上有一烟囱形的峰，这说明细纱有周期性不匀。
根据不匀的波长，可推算出产生不匀的部件。
此8-9cm的不匀波是细纱机前上皮辊（直径为28mm）偏心造成的，由于皮辊转一圈所输出的纱条长度正好为皮的周长。
当这种不匀出现时，应立刻采取措施，使纱条均匀度恢复正常。
波谱图可以帮助分析造成纱条不匀的工艺原因，如工其设备不良、牵伸配置不合理以及机械部件缺陷所造成的不匀等。
四、仪器结构与调整
电容式条干均匀度仪类型较多，乌斯特条干均匀度仪按其适用范围及特征，有如表15-1所示的几种型号。
表15-1乌斯特条干均匀度仪的型号
型号
适用范围
操作特征
EvennessTesterGGP-B
USTERTesterⅠ-B
USTERTesterⅡ-B
MiniUSTER
EvennessTesterGGP-C
USTERTesterⅠ-C
USTERTesterⅡ-C
USTERTesterⅠ-S
散短纤维纱条
散短纤维纱条
散短纤维纱条
散短纤维纱条
长丝
长丝
长丝
天然丝
手动
手动
手动
手提携带式
手动
手动
自动
手动
乌斯特条干均匀度仪包括监测器（）、控制仪（）、纱疵仪（）、频谱仪（）及记录仪等。
这里主要介绍型的结构与调整使用。
仪器的全部组合如图15-3所示。
1．监测仪（MONITOR）监测仪的表面结构如图16-4所示。
在监测仪上有一对可变速的牵引罗拉1，可使纱条试样以一定的速度通过上方的平行电容极板2，电容极板获得的讯号通过转换，变为与纱条细度不匀成比例关系的电讯号。
然后将此电讯号送到控制仪、频谱仪、疵点仪和记录仪。
监测仪各部件的作用与调节如下：
（1）黑色旋钮3：
在连续测试细纱时，可将纱线从管纱架的张力器上引出后，通过各导纱器并夹持在夹纱架上，用此旋钮切除多余的纱头。
此时细纱被固定在夹纱架上以供连续测试时使用。
（2）张力调节器：
用张力调节器4调节纱线张力。
使纱线不产生抖动或异常情况，旋钮上白线对准所需要的数字，数字从小到大，表示张力亦从小到大。
细纱一般控制在4-5数字刻度上。
（3）旋钮5：
根据一次连续测试的纱管数不同来调节，转动旋钮5，使管纱数与旋钮圆盘数字相一致，并对准固定标点。
（4）测试槽开关6：
移动此开关，将黑色握持块对准所需的测试槽号。
（5）测试槽7：
根据不同的极板长度和宽度，此槽共分五档，分别测试不同支数的细纱、粗纱和条子。
测试槽的规格和对应的纱条细度见表15-2。
表15-2测试槽规格和对应的纱条细度
测试槽号
1
2
3
4
5
测试槽规格（长×宽mm）
20×12
12×6
8×4
8×1.2
8×0.6
公制支数（Nm）
~0.302
0.303~6.24
6.25~47.5
47.6~250
格林/码
11.28~169.3
169.2~46.54
46.53~
英制支数（Nec）
（New）
0.048
0.049~0.178
0.179~3.68
3.69~28.0
28.1~147.6
0.011~0.073
0.074~0.267
0.268~5.53
5.54~42.1
42.2~221
千特克斯（ktex）
80~12.1
12.0~3.301
3.30
特克斯（tex）
~3301
3300~160.1
160.0~21.1
21.0~4
（6）测试速度旋钮8：
旋转此旋钮，使其圆盘上速度数字对准上方竖线，不同试样的测试速度按表15-3选择。
（7）电动机开关9：
用此开关控制牵引罗拉1的速度，马达开关有红色和白色，白色为慢启动开关，在测试粗纱和条子时，与红色开关并用。
红色开关测试细纱时用。
（8）定位杆10和旋钮11：
用此旋钮可使定位杆10向前、后移动，以便使纱条在不同位置通过牵引罗拉1，延长牵引罗拉的使用寿命。
（9）开关12：
将此开关向箭头方向推动时，可张开牵引罗拉1，停止推动时，牵引罗拉自动闭合。
表15-3测定速度和时间选择表
速度（m/min）
材料
时间（min）
400
200
100
50
25
8
4
细纱
细纱
细纱
细纱、粗纱
细纱、粗纱、条子
条子、粗纱
条子
1,5
1,2.5,5
2.5,5
5
5,10
5,10
5,10
（10）机械手13：
此机械手是将纱线从夹纱架上引出后，自动带动纱线通过张力调节器4、测试槽7，并带到一对牵引罗拉1之间，待牵引罗拉握持纱线后，机械手恢复原位。
2．控制仪（CONTROL）控制仪的表观结构如图15-5所示。
控制仪的主要功能是放大由监测仪送来的试样质量变化的电压讯号，然后将放大后的电讯号送到记录器，画出纱条细度不匀曲线图；作CV（%）值运算；通过表头显示出来；选择测试类型和测试时间。
当试验结束或测试槽中无纱线通过时，控制仪会发出声响报警。
控制仪的主要按键和旋钮的作用与使用选择如下：
（1）按键14：
无试样调节。
在试样未放入测试槽时，先按下此键，当此键
灯熄灭后，表示零点已调整，可以开始测试。
（2）按键15：
平均值调节。
共有3只，从上到下是手调、每管自动调节和首管自动调节。
当按下手调按键时，需旋转右边的黑色旋钮16，直至电表17的指针对准中间的零位左右摆动。
若采用每管自动调节按键时，控制器可将每管纱线细度平均值系数在正式试验前自动调节至电表17指针在零位左右摆动，不需人工控制。
当按下首管自动调节按键时，除首管纱线自动调零外，以后连续的其他管纱也按首管纱细度平均值系数自动调零。
（3）按键18：
此按键共有三只，从上到下分别用以清零、试验开始和停止。
清零按键是将控制仪和纱疵仪内过去已存贮的讯号全部清掉，使仪器处在接收新讯号的状态。
当按试验开始按键时，电讯号开始输入控制仪、纱疵仪和频谱仪等。
当按停止按键时，电讯号不输入各仪器内。
（4）按键19：
试验类型。
共有三只，从左至右是“正常试验”、“迟缓试验”、“L一试验”。
“正常试验”是测定纱线片段长度相当于极板长度的不匀率，近似反映纱条总不匀率。
“迟缓试验”是抑制短片段不匀，以便观察平均值偏差。
当采用手调平均值按键时，可同时揿“迟缓试验”按键，电表17的指针摆动缓慢，便于调零。
“L一试验”用于测试纱线片段长度间的变异-长度曲线。
片段长度可根据测试速度和上系数下式求得：
纱线速度
片段长度L=L系数×—————
100
L系数在“L一试验”按键下方的黑色旋钮20上。
（5）按键21：
控制试验时间。
有1，2.5，5，7.5，10min五种，可供试验时选择。
（6）按键22：
刻度范围。
可调节不匀曲线在曲线图上的满幅百分值。
一般细纱为100%，粗纱为50%，条子为25%或12.5%。
（7）按键23：
共有三只，分别用以自动喂纱、自动打印和记录不匀曲线。
（8）按键24：
平均值系数按键。
当揿此按键时，表示已通过的纱条不匀偏离平均值的多少，具体偏离值可在数字显示屏25处显示出来。
（9）按键26：
频谱图放大按键。
按此按键，观察数字显示屏25上显示的数值，用此数值去调节频谱仪上的手动调节圆盘（但此时频谱仪上的手动调节按键应揿下），使圆盘上的数值与显示数值基本相符。
这样可在记录仪频普图纸上获得放大倍数适当的频普图。
3.频谱仪（SPECTROGRAPH）频谱仪的表观结构如图15-6所示。
频谱仪是把从控制仪送来的代表纱条不匀的电压讯号放大，输入到55个频道中去。
然后分离出55种波谱分量，仪器内积分器把这些波谱分量在整个周期内累计。
此后，通过扫描，按一定顺序将这些累计得到的电压值记录在专用的记录纸上，成为一张完整的波谱图。
频谱仪的按键和旋钮的作用与选择简述如下。
（1）按键27：
放大按键。
共有三只，分别用以手调、每管自调及首管自调。
放大按键的作用是调节频谱图的高度。
当采用手调时，波谱图放大倍数的设定值可参见控制仪按键26的作用方法，使频谱仪黑色旋钮28圆盘上的刻度值与控制仪数字显示屏25上显示的数值相同。
当揿下首管自调按键时，频谱图高度只按首管纱自动调节的高度给出，这样管纱间的差异较为明显。
（2）按键29：
波谱图张数按键。
共有3只，分别用于零张、一张、二张波谱图。
当揿下1或2按键时，可分别得到一张或两张相同的波谱图，揿下零按键时，即不需要画出波谱图。
（3）按键30：
试验中波谱图按键，当揿此按键时，在测试开始15s后的任何时间都可以画也波谱图。
4、纱疵仪（IMPERFECT10NINDICATOR）纱疵仪的表观结构如图15-7所示。
纱疵仪是把从控制仪送来的代表纱条不匀的电压讯号加以放大，分别输入至细节、粗节、棉节三个通道，最后在各自的记数器显示屏上显示出细节、粗节、棉节的累计值。
纱疵仪的按键和旋钮的作用与使用选择简述如下：
（1）按键31：
开关按键。
全部仪器的总电源开关，开和关各有一个按键。
（2）旋钮32：
细节旋钮。
细节旋钮的灵敏度调节有-30%，-40%，-50%，-60%四档。
例如：
当调节灵敏度为-40%时，比纱条平均截面减少40%及以上的所有细节将被计数出来。
细节累计值可在计数显示屏33上显示出来。
（3）旋钮34：
粗节旋钮。
粗节旋钮的灵敏度调节有+35%，+50%，+70%，+100%四档。
例如：
当调节灵敏度为+70%时，比纱条平均截面增加70%及以上的所有粗节将被计数出来。
粗节的长度相当于平均纤维长度。
粗节累计值可在计数器显示屏35上显示出来。
（4）旋钮36：
棉结旋钮。
棉结旋钮的灵敏度调节有+140%，+200%，+280%，+400%四档。
其长度短于4mm。
棉结计数时，灵敏度与长度有关。
例如：
在灵敏度设定为+400%时，对于长度为1mm、截面比平均截面增加+400%及以上的棉结或长度为4mm、截面比平均截面增加+100%及以上的棉结同样计数。
棉结的累计值可在计数器显示屏37上显示出来。
（5）按键38：
棉型、毛型纱条按键。
左侧为棉型纱条（纤维平均长度<40mm）按键，右侧为毛型纱条（纤维平均长度>10mm）按键。
在测试时，依纱条种类不同，自行选择。
（6）按键39：
纱疵仪电源开关按键，揿下此按键时，纱疵仪的所有旋钮、计数器显示屏和按键都处在可工作状态。
相反，全部关掉。
（7）按键40：
停机观察按键。
共有4只，最左侧为不停机观察，即在一般正常试验时，要把它揿下。
从左侧起依次为细节、粗节、棉结停机观察按键。
当需要观察某一纱疵时，可把某一纱疵的按键揿下。
当检测到相应的纱疵时，牵引罗拉1自动脱开，可观察和分析纱疵的情况。
4、记录仪（Record）记录仪的表观结构如图15-8所示。
记录仪共分三个部分：
纱条细度不匀图纸记录、最后结果打印、波谱图纸记录，仪器的按键和旋钮的作用与使用选择如下：
（1）旋钮41：
记录纸送出速度旋钮。
它有两个功能，其一当旋钮41揿到底时，图纸按100cm/min直接送出，根据需要转动旋钮41自行选择。
记录纸42用来记录纱条细度不匀曲线，依此曲线分析纱条细度不匀结构。
（2）按键43：
打印纸送出按键。
当揿下按键43时，打印纸44自动送出，打印纸用来记录试验结果的各项指标。
（3）旋钮45：
波谱图送出旋钮。
揿下按键45，记录图纸按100cm/min直接送出。
记录图纸46用来记录波谱图，依次图分析纱条细度不匀产生的原因。
五、试验方法和程序
用乌斯特条干均匀测试纱条不匀率时，一般要求在标准温湿度条件下进行，被测试的纱线应在标准温湿度下平衡24h。
试样的测试长度，随条子、粗纱、细纱而不同，可参照表15-4。
表15-4试样取样长度
内容
试样名称
取样长度范围（m）
常用推荐值
结果分析参照表
棉及棉型纤维
毛及毛型纤维
千米纱疵数
（个）
波谱分析
（m）
细纱
粗纱
条子
100~500
40~250
20~250
250
100
50~100
100
50
50
500~2000
250~2000
40~250
20~250
乌斯特条干均匀度仪是全自动精密仪器，必须严格按照操作规程进行。
仪器应接在交流电压为220v±2%的稳压电源上，以防损坏仪器。
以下操作程序是以连续测试多个细纱管为例：
a）按下纱疵仪上方的电源总开关31“ON”。
b）按下纱疵仪电源开关39（在不需要记录纱疵数时，可不开纱疵仪，测试速度在8m/min以下或选择刻度范围50%以下时，纱疵仪会自动停止工作）。
c）在监测仪后方排好管纱，将纱头引过张力器，第一根纱引进张力调节器4，其余纱头夹持在夹纱架上，旋转黑色旋钮3切除多余的纱头（测试粗纱或条子时，试样放在监测仪左方1m左右的位置）。
d）检查测试仪槽7是否清洁，可用长毛刷或纸片清洁，但切忌用嘴吹。
e）按照试样的支数选择测试槽（见表15-2），移动监测仪上的黑色握持块6，使其对准上方所需的测试槽号。
f）转动测试速度旋钮8，将圆盘上的速度值对准上方的竖线（旋钮8必须在牵引罗拉1停止转动时才能调节，否则会轧坏调速齿轮）。
g）根据一次测试管纱数，调节旋钮5，使其圆盘数字对准固定标点。
h）调节张力旋钮4，控制纱线张力。
i）根据每个试样总测试长度和已选定的测定速度来确定测试时间，按下相应的时间控制键21。
j）选择刻度范围为100%，按下相应的控制键22。
k）按下“正常试验”按键19。
l）选择平均值调节方法，按下按键15中的“首管自调”按键。
m）按下按键23中的“自动打印”按键。
n）根据被测试样材料，按下相应的棉型或毛型按键38。
o）转动旋钮32、34、36，使旋钮上的白线分别对准-50%、+50%、+200%的数值。
p）按下波谱放大按键27的“首管自调”键。
q）根据需要波谱图的张数，按下相应的按键29。
r）检查记录笔、记录纸、打印纸情况。
s）测试开始，按以下程序进行：
（1）将试样放在测试槽外，按一下按制仪上的“无试样调节”按键14，待键灯熄灭后，电表17的指针回到-100%红线，才可将试样放入测试槽内。
（2）向右拨动电动机开关9，将纱引入牵引罗拉1，调节好张力器4，使纱线不产生抖动。
（3）依次按“停止”、“清零”、“开始”按键，仪器进行自动测试。
（4）按下记录按键23，调节旋钮41，使记录纸输出速度为25m/min（不需记录曲线时，可不揿按键23）。
（5）一批试样测试完毕后，按键18的“停止”键灯亮。
发出蜂鸣声，待波谱图记录完毕后，按一下此键，关掉监测仪电动机开关9，试验结束。
t）测试中不能按动按键15、19、21、22、27，也不能旋转监测仪的速度调节盘8，不要在短时间内频繁开、关电动机开关9，以免损坏仪器。
六、试验结果打印
1、打印值：
记录仪将实验结果打印在记录图纸44上（见表15-5）。
2、波谱图及不匀曲线图的分析，需要有一张仿制试样的机器传动图及详细的工艺参数，根据有疵病的波长结合传动图及工艺参数推算出产生疵病的部件。
七、注意事项
1、测试前，仪器需要预热20min以上。
2、不要在短时间内频繁开、关牵引罗拉的电动机开关9，在开关9开启时，不能旋转速度调节盘8。
3、在测试过程中，不能按动14、15、19、21、22、27各键。
思考题
1、乌斯特条干均匀度仪测试的纱条不匀与黑板条干不匀有和异同？
2、已知细纱是由双皮圈细纱机仿制，在细纱波谱图上，有一波长为7.5cm的机械波（如图15-9所示），试分析该机械波产生的原因？
表15-5记录图纸的打印值
打印值
打印值说明
（n10）
……
第二次测试（n2）
NEPS.S……0094-
NEPS……0048-
THICK.S……0207-
THICK……0096-
THIN.S……0152-
THIN……0071-
CV%AV……19.71-
CV…S……39.53-
CV%……23.34-
AF…UT2……103-
第一次测试（n1）
NEPS.S……0046-
NEPS……0046-
THICK.S……0111-
THICK……0111-
THIN.S……0081-
THIN…….0081-
CV%AV……16.19
CV…S……16.19
CV%……16.19-
AF…UT2……099-
第一、第一、二管纱的棉结总数
第二管纱的棉结数
第一、二管纱的粗节总数
第二管纱的粗节数
二第一、二管纱的细节总数
第二管纱的细节数
第一、二管纱的不匀率平均值
第一、二管纱的不匀率累计值
第二管纱的不匀率值
第二管纱的相对支数
第一管纱的棉结数
第一管纱的粗节数
第一管纱的细节数
第一管纱的不匀率
第一管纱的相对支数对应于开始测试时的AF值
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