关键词：自动络纱机 纱线退绕张力、气圈、空气阻力、张力峰值
现代化生产中纱线在卷绕及织造退绕中的速度都很高。尤其是退绕速度增加许多，高速退绕使纱线产生的短片段张力峰值对纱线质量极为不利。
在不同物理条件下，如卷绕速度增加过大给纱线带来的损伤是值得研究的。
1、纱线从满纱到空管不同区段张力的变化
纱线从满管到空管退绕全过程分三个区段，各区段中纱线张力受到不同的作用。
1.1纱线退绕及气圈形成区(从纱管到第一导纱器之间)：当纱线从纱管上部退绕时，
纱线运动是一种复杂的运动，包括沿着轴向的纵向运动及退绕点沿轴向的圆周运动。由于纱线绕纱管轴作回转运动，当退绕速度超过100米／分时即形成气圈，该气圈是纱线从管纱顶部退绕时产生的，气圈的转数使纱线退绕速度增加，并且因退绕顶部与导纱器之间距离的增加而使气圈增大。当纱线退绕时气圈旋转形状及尺寸不恒定，与纱线张力之间有一定的相应关系。
①在第一位置上纱线张力的变化取决于气圈高度及直径。
②在同样气圈数条件下纱线张力随气圈高度增加而增加。
③在细纱管退绕完后，气圈数相应减少，与在管纱顶部与导纱器之间管纱的尺寸、卷绕方法及纱线特征无关，气圈突然减少时使纱线张力突然增加。
④进一步增加卷绕速度、角速度及离心力，纱线张力，特别是纱的张力峰值及负荷都相应增加。
1.2纱线的制动区会造成高频的纱线张力峰值，并会使纱线平均张力增加。
1.3在卷绕区，由于转动的槽筒及导纱元件造成纱线的交叉卷绕，会对纱线产生高频的张力负荷，纱线的张力、断头及损伤率等都与其紧密相关。经过综合性试验，认为卷绕对纱线有物理作用。
2、气圈形成区的研究
为了对气圈形成区进行测试与研究，将纱线从纱管退绕的速度无级变化到2000米／分，纱管头端到第一导纱器的距离也相应改变。
对气圈形成的研究发现：纱管头端与纱线距离从50毫米增加到350毫米(每档增加50 毫米)，纱线退绕速度从200米／分增加到2000米／分时，气圈与纱线张力之间有一定的关系，用20tex纱进行试验。
2.1气圈是沿着整个管纱形成的，试验表明气圈大小随退绕速度的增加而增加，当纱管顶端与第一导纱器之间的距离增加时，对气圈产生的物理作用是相同的。
纱线沿着轴线回转形成气圈。随着退绕速度的变化而波及到气圈形成区。围绕管纱回转的纱线需要一个相当的分离时间才能达到一定长度。
这表明在细纱机上的龙筋的升降中(在同一退绕速度条件下)，纱线围绕纱管回转(纱在管纱头部以下不同位置)具有不同的角速度，使纱线张力不停地变化。
气圈形成中，纱线呈现螺旋型轨迹，有时气圈直径很小，这个极小值却代表着一个“结”(knots)，形成多个气圈，每个小气圈都被这个“结”分开。气圈结的出现，是气圈形成时受离心力的作用及互补加速度的作用，使纱进行卷绕并因此继续形成变化直径的螺旋形气圈。
2、2互补加速度的力另外一个惯性力——互补加速度力，产生在回转运动中。
当一物体(纱线)运动半径向外(从最小到最大气圈直径)或向内(从最大到最小气圈直径)在一个回转系统(纱的气圈)，其轨迹上速度是变化的，纱体因而受到正切加速度作用。
纱线的轨迹速度从最小值变化到最大值。
2.3半径运动
纱线在气圈中的半径运动改变着角度λ，必须由互补加速度计算。
①低于最大气圈直径要克服气圈回转方向的阻力。
②在最大直径时互补加速度等于零。
③气圈回转中，其直径从最大到最小的变化。
2.4空气阻力
静止的空气阻力对纱线体(纱的气圈)有制动作用，空气阻力因纱体速度增加而呈二次方增加，其线性增加与空气密度及纱体横截面积(投影面积)相关。纱线的表面结构及毛羽都对空气阻力有影响，这些作用以阻力系数表示。阻力系数为恒定值(纱线的特征恒定)，经纱线表面结构的检测而得。空气阻力有与面积相关的作用，而且产生阻尼气圈直径扩大的作用，并因此增加了纱线的张力。
2.5纱线从纱管上分离的时间及纱线从管纱锥体头部退绕分离的时间，根据退绕速度的变化而变化，在同样距离条件下，会影响到卷绕状况。在同等距离条件下气圈回转数因退绕速度的上升及气圈数的增加而增加。
2.6纱线张力峰值
在一定退绕速度下，气圈回转数因纱线在顶端脱离点距离的增加而增加。当距离增大时气圈数上升，而气圈直径减少，纱线张力也减少。当退绕速度增加时纱线张力上升(同一距离)，气圈数增加，表示角速度、离心力及空气阻力随退绕速度的增加而上升。离心力和空气阻力的增加及气圈角速度上升时，纱线张力呈二次方相应增加，纱线受到损坏。纱线退绕速度约为1600米／分时，纱线张力峰值突然上升，若进一步增加退绕速度，将导致纱线损伤。
2.7纱线从纱管上退绕时的剥离力
当纱线从细纱管端部退绕时，每根纱体从零突然加速到高的退绕速度，这需要显著的加速力并克服纱剥离时层与层之间纱的阻力、静态摩擦力，使纱体从纱管上分离。
当纱线从纱管上退绕时，纱线完全自动的振动，围绕管纱而不触到管芯。纱线从管纱上分离的力是由纱线在管纱上分离点的加速度，克服静态摩擦力开始从管体上分离，分离力继而发生其他力作用在气圈上，使气圈直径增大。
为使纱线从纱管上顺利分离，尤其从小管纱直径上退绕时，纱线以特殊的接触围绕在纱管上，使纱与纱管摩擦增加，而且分离力亦增加。
围绕在固定管纱上的纱线回转数，当纱管负荷减少时，剥离相应增加，纱线间摩擦力因退绕速度的增加而增加，从而使剥离力增加。
2.8纱线的损伤
当纱线接触面在纱管上增加时，纱线损伤相应增加，影响纱线质量。当纱线从纱管顶端退绕时，对纱线的损伤力包括以下几方面：
①纱线在退绕点加速；
②纱线在静摩擦力下离开管纱，再离开纱管；
③纱线间的摩擦。
3、管纱退绕时气圈形状变化对纱线张力的作用
气圈数减少，纱线退绕影响发生在整个纱管引出过程中，与退绕速度、管纱顶端与导纱器之间的距离、管纱形式、卷绕方法及纱线特征等无关，气圈数仅因纱线张力突然增加而减少。
3.1纱线从纱管顶端退绕开始，就围绕管纱完全自动振动，而不接触管芯。脱离纱管的力，包括纱线退绕点的加速度及纱线离开纱管时的静摩擦力影响后，在纱线开始离开纱管时可能使气圈数增加，而纱线张力较低。此外，纱线从纱管上退绕并使纱管上的纱逐步减少，细纱以特定的接触面围绕纱管排列，使相互间的摩擦力随脱离力上升而增加，同时气圈高度增加，并且多层气圈靠近纱管顶端。
气圈上的一段气圈结与纱管顶端产生摩擦，尤其当纱线退绕到管纱较大直径时，作用在气圈上平衡的力受到破坏，使气圈从纱管上收回(与增加的分离力相结合)。
3.2在特定阶段，纱管上力的平衡受到破坏，纱管直径从最小到最大，退绕气圈角速度(从最大到最小)作相应变化，当纱线气圈突然减少时会导致纱线张力的突然增加。
当气圈数减少后，作用在气圈上的平衡力又有新的恢复。气圈数在纱线退绕到纱尾时最小．而当全部管线退绕时，纱线张力较大。
当退绕速度增加时，纱线张力上升很快，超过正常的比例关系，退绕速度的进一步提高，结果增加了气圈的角速度、离心力及空气阻力，离心力及纱线张力特别会出现纱线张力峰值。
3.3纱线张力变化与气圈大幅增加，可由单气圈状况证明以相同的气圈数、退绕速度和距离条件下，纱线张力的上升随气圈高度的增加而增加，假如距离恒定不变(即L=50 毫米)，空管、气圈高度(单气圈)的增加，峰值纱线张力值亦增加。
当开始退绕时气圈数形成，纱线开始从纱管顶端退绕时距离增加。单一气圈从一个纱管退绕气圈产生后，在同一卷绕速度条件下，距离增加时单气圈高度较大，纱线张力增大，这种趋势与多气圈情况相同。
4、结语
退绕速度增加使气圈角速度增加。离心力、空气阻力随气圈角速度作二次上升，而纱线张力增加超过正常的比例。在目前条件下卷绕速度进一步上升是比较困难的。
气圈数变化与纱线张力之间的关系很重要，纱线张力经过优选导纱器与纱管顶端距离得到调节，纱线张力在单气圈上可能形成极大值，距离进行优选后可防止在高速退绕时形成单气圈。总之，如果能减少气圈的角速度(离心力、空气阻力)，进一步提高卷绕速度是可行的。