四组份异同步牵伸调控纱线线密度及混纺比的方法及装置的制造方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及到纺织工程中纺纱领域，特别涉及一种四组份异同步牵伸调控纱线线 密度及混纺比的方法及装置。
【背景技术】
[0002] 纱线是由纤维平行取向经加捻形成的细长的纤维集合体。当纤维不均匀分布在纱 线长度方向时，其线密度或外观的粗细就会发生变化，如果在纱线线密度变化的同时还能 改变其混纺比，就可以形成线密度和色彩均变化的花式纱线，我们把这种类型的纱线定义 为线密度变化的多彩纱线，具体可分为多彩竹节纱、多彩大肚纱、多彩点点纱。
[0003] 目前环锭纺生产变线密度纱线的方法，基本采用中、后罗拉分别喂入一根粗纱须 条，通过后罗拉不均匀的喂入进行断续式纺纱来生产变线密度纱线。如专利"一种断续纺 工艺及其纱线"（授权号ZL01126398. 9)，它的原理是把由后罗拉喂入的一根辅纱须条B，经 中、后罗拉不均匀牵伸，再与另一根由中罗拉后点喂入的主纱须条A交汇再进入前牵伸区， 经前、中罗拉牵伸后由前钳口输出，进入加捻区共同加捻形成纱线。由于辅纱是由后罗拉间 隙式喂入与主纱汇合，在前区主牵伸倍数的作用下，主纱须条被均匀地拉细至一定的线密 度，辅纱须条则依附在主纱须条上形成断续式不均匀的线密度分布。控制后罗拉不均匀喂 入辅纱波动量的大小，就可以最终在纱线上形成点点纱、竹节纱、大肚纱等不同效果。
[0004] 已有的变线密度纱线的纺纱工艺有以下局限性：
[0005] ①采用两种不同原料（或不同颜色）粗纱作为主辅纱须条时，无法随机在线调整 纱线的混纺比（混色比）；不能在调整纱线粗细变化的同时调整混纺比（混色比）的变化。
[0006] ②纺纱过程中主、辅纱不能交换（主纱须条是纱线中连续分布的须条、辅纱须条 是纱线中离散分布的须条），由此导致纺纱纱线花型单调，可变因素少。
[0007] ③花型的可再现性差。现有的改变纱线线密度的成纱方法，最终形成的竹节（粗 细节）形状、点点的形状与纺纱机主轴速度有关。主轴速度不同形成的竹节（粗细节）形 状、点点的形状及色彩会出现差异。
【发明内容】
[0008] 为解决上述问题，本发明的目的在于提供一种四组份异同步牵伸调控纱线线密度 及混纺比的在线动态调控，以此纺制多彩竹节纱和多彩点点纱的方法。该方法将传统的四 组份前后区同步牵伸改变为四组份分离异步牵伸（下称一级异步牵伸）和四组份并合同步 牵伸（下称二级同步牵伸），通过一级异步牵伸控制四组份混合比例及纱线线密度的动态 变化，通过二级同步牵伸控制纱线的当量线密度（或基准线密度）的大小。通过本发明的 四组份分合异同步式二级牵伸再汇合加捻成纱的纺纱装置及工艺，可实现随机在线动态调 控纺纱线线密度及混纺比的变化，突破原有竹节纱和点点纱纺制过程中的三大技术瓶颈： ①只能调节纱线线密度不能调节其混纺比（或色彩变化）；②纱线花型单一；③花型的可再 现性差。
[0009] 为实现上述目的，本发明公开的四组份异同步牵伸调控纱线线密度及混纺比的方 法具体包括：
[0010] 1)牵伸和加捻系统包括前后设置的一级牵伸单元和二级牵伸单元；
[0011] 2)所述一级牵伸单元包括组合后罗拉、中罗拉；组合后罗拉具有四个转动自由 度，其包括同一根后罗拉轴上并排设置的第一后罗拉、第二后罗拉、第三后罗拉和第四后罗 拉；第一后罗拉、第二后罗拉、第三后罗拉和第四后罗拉分别以速度vhl、Vh2、Vh3和Vh4运动； 中罗拉以速度Vz的速度转动；所述二级同步牵伸单元包括前罗拉和所述中罗拉；前罗拉以 表面线速度Vq转动；
[0012] 设第一后罗拉、第二后罗拉、第三后罗拉和第四后罗拉所牵伸的第一组份粗纱、第 二组份粗纱、第三组份粗纱和第四组份粗纱的线密度分别为Pi、p2、pjpP4，前罗拉牵 伸加捻后得到的纱线Y的线密度为Py，
[0013]
[0014] 3)根据设定混纺比和/或线密度，将所述纱线Y分为n段，每段纱线Y的线密度 和混纺比相同，而相邻两段的线密度或混纺比不同；牵伸第i段纱线Y时，第一后罗拉、第二 后罗拉、第三后罗拉和第四后罗拉的线速度分别为Vhll、Vh2l、Vh3l和Vh4l，其中iG(1，2,…， n);所述第一组份粗纱、第二组份粗纱、第三组份粗纱和第四组份粗纱经两级牵伸和加捻形 成的第i段纱线Y后，其混纺比kH、k2l、k3l和k41可表达如下：
[0021] 其中，％ = €为二级牵伸比；
[0022] 4)设将n段纱线Y中线密度最小的一段定义为基准线段，该段的基准线密度为 P。，以及该段的第一后罗拉、第二后罗拉、第三后罗拉和第四后罗拉的基准线速度分别为 VhlD、Vh2。、Vh3。和Vh4。;该段的第一组份粗纱、第二组份粗纱、第三组份粗纱和第四组份粗纱的 基准混纺比分别为k1Q、k2。、k3。和k4。，
[0023] 保持所述中罗拉的线速度恒定，
[0024] 且Vz =Vhl0+V咖+Vh30+Vh4。 （7);
[0025] 同时，令二级牵伸比eq = 恒定；
[0026] 其中，第一后罗拉、第二后罗拉、第三后罗拉和第四后罗拉的基准线速度Vhl(]、Vh2。、 Vh3D和Vh4。根据第一组份粗纱、第二组份粗纱、第三组份粗纱和第四组份粗纱的材质、基准线 密度P。以及基准混纺比k1(]、k2。、k3。和k4。提前设定；
[0027] 5)牵伸混纺第i段纱线Y时，在已知第i段的设定线密度Pyl和设定混纺比kH、 k2l、k3l和k4l前提下，根据公式（2)_(7)计算出所述第一后罗拉、第二后罗拉、第三后罗拉和 第四后罗拉的线速度Vhll、Vh2l、\31和Vh4l;
[0028] 6)在基准线段的基准线速度Vhl(]、V_、Vh3。和Vh4。基础上，增减第一后罗拉、第二后 罗拉、第三后罗拉和/或第四后罗拉的转速，实现第i段纱线Y的线密度或/和混纺比的在 线动态调整。
[0029] 进一步，设P, =P2=P2=P4=P，贝U公式（6)简化为：
[0030]
[0031] 根据公式（2) _(5)和（7) _(8)计算出所述第一后罗拉、第二后罗拉和第三后罗拉 的线速度Vhll、Vh2l、\31和Vh4l;在基准线速度Vhl。、Vh2。、Vh3。和Vh4。的基础上，增减第一后罗 拉、第二后罗拉、第三后罗拉和/或第四后罗拉的转速实现设定的第i段纱线Y线密度或/ 和混纺比。
[0032] 进一步，在纱线Y从第i-1段转换到第i段的瞬间，设纱线Y的线密度在基准线密 度的基础上增加动态增量APyl，即粗细变化APyl;为此所述第一后罗拉、第二后罗拉、第 三后罗拉和第四后罗拉的线速度分别在基准线速度的基础上发生相应增量，即（Vhl(]+Vh2Q+Vh 3〇+V_) -(UAUWAV奶+VhM+AVh3i_+Vh4n+AVh4i_)时，纱线Y线密度的增量为：
[0033]
[0034] 则纱线Y的线密度Pyl可表达如下：
[0036] 令AVi=AVhli+AVh2i+AVh3i+AVh4i，则（9)变为：
[0037]
[0038] 通过控制所述第一后罗拉、第二后罗拉、第三后罗拉和第四后罗拉的线速度增量 之和A￥1实现纱线Y的线密度变化。
[0039] 进一步，令Pl=P2=P3=P4=P，则在纱线Y从第i-1段转换到第i段的 瞬间，纱线Y的混纺比，即公式（2)_(5)简化为：
[0044] 通过控制所述第一后罗拉、第二后罗拉、第三后罗拉和第四后罗拉的线速度增量 实现纱线Y的混纺比的调整；
[0045] 其中，
[0046] AVhll= k^^^+AV^-V^
[0047] AVh2l= k^^+AV^-V^
[0048] AVh3l= k3l*(Vz+AV1)-Vh30
[0049] AVh4i= kWVAVj-V。。
[0050] 进一步，令Vhli*P P2+Vh3i*P3+Vh4i*P4=H，H为常数，则AV;恒为 〇,由此， 实现所述纱线Y的混纺比调整的同时保证线密度不变。
[0051] 进一步，令AVhll、AVh2l、AVh3l和AVh4i其中任意一个、两个或三个为零，其他不 为零，则实现所述纱线Y中一种、两种或三种粗纱组份的变化，而其他粗纱组份不变化，调 整后的混纺比为：
[0052]
[0053]
[0054] 其中，匕]_￡(1，2,3,4)，且1^乒>
[0055] 进一步，令AVhll、AVh2l、AVh3l和AVh4i都不为零，则实现所述纱线Y中四种粗纱 组份的变化。
[0056] 进一步，令Vhll、Vh2l、Vh3l和Vh4l其中一个、两个或三个为零，而其它不为零，则实