细纱机工艺中的捻度是影响纱线质量和性能的重要参数之一，通过对捻度的控制和调整，我们可以实现纱线的均匀性、强度、柔软度和扭转稳定性等方面的提升。细纱牵伸装置输出的须条，通过加捻，改变其结构，成为具有一定强力、弹性、伸长、光泽、手感等物理机械性能的细纱，因此生产过程中应予以重视并采取必要的准确度量。
一、纺纱过程中的捻度变化
环锭纺细纱机通过改变捻度组合牙、中心牙来设计捻度的，一旦工艺确定后，捻度是个定值，而在实际生产中，受卷绕方式的影响，在不同的纺纱阶段，纱线的卷绕条件是动态变化的，导致实测捻度与工艺设计捻度之间存在较大的差异。
1.1 不同纺纱阶段捻度
细纱机纺花灰棉粘14.8tex，同锭从8：20小纱开始分段取样试验，每次试10段纱捻度，取样后接上同直径管纱继续纺，保持完整成形，最后管纱经络筒后再做捻度，试验结果见表1。
表1 不同纺纱阶段捻度测试结果
图1 纺纱各阶段捻度
从表1和图1可知，从小纱到大纱，捻度有增加趋势，增加约3捻/10cm，大纱时捻度不匀最大，经络筒后，由于纱管从管顶退绕时会增加捻度，钢领板上下一个周期，卷绕层圈数和束缚层圈数都转移到纱体上。
1.2 捻度试验方法的误差
我们试验时都是从管顶引纱的，即轴向引纱，这和经络筒一样，也会增加测试纱的捻度，造成测试捻度大于实际捻度。
表2 不同引纱方向捻度测试结果
1.3 卷绕直径对捻度影响
型细纱机，罗拉速度163m/min，线速度12.8m/min，钢领板上下周期运动，最高点时（卷绕小直径）实测钢丝圈转速：11798r/min，计算捻度92.2捻/10cm；最低点时（卷绕大直径）钢丝圈转速：12110r/min，计算捻度94.6捻/10cm，有2.4个捻回差异。
二、分析与探讨
2.1 加捻的实质
加捻的实质就是利用须条横截面间产生相对角位移来改变须条结构，使原来伸直平行的纤维与纱轴发生倾斜。前罗拉输出的须条呈偏平的状态，纤维与纱轴平行排列。锭子带着筒管回转，并借纱线张力的牵动，使钢丝圈沿钢领回转，钢丝圈回转产生捻回向前罗拉钳口传递，使钳口处的须条围绕轴线回转，须条宽度逐渐收缩，两侧也逐渐折叠而卷入纱条中心，形成加捻三角形oab，见图2。在加捻三角形中，须条的宽度与截面发生变化，从扁平带状逐渐形成近似圆柱形的纱条。
图2 纱条加捻示意图
2.2 钢丝圈转速
钢丝圈转一周，纱条上就加上一个捻回。前罗拉不断地输出纱条，纱管就连续地卷绕纱条。如不计纱条加捻所产生的长度变化，则前罗拉输出纱条的速度应等于纱管的绕纱速度，即有下列关系式：
2.3 捻度的计算
到目前为止，捻度计算是根据前罗拉和锭子的转速计算的，通常锭子、罗拉速度为恒定值，由细纱机的传动可知捻度控制前罗拉的输出速度。
（2）
（3）
Tt：纱线捻度（捻/10cm）；
2.4 环锭纺加捻的缺陷
钢丝圈转一周，纱条上就加上一个捻回，而钢丝圈的转速是随着管纱卷绕直径的变化而变化的，是一个变量，实际上也不好测量，因此棉纺学教科书上的捻度计算公式就采用锭子转速来进行计算了，这就是环锭纺加捻的一个缺陷——在纺纱过程中捻度一直在变化，不能直接用一个常数进行准确的计算。
棉纺学教科书上是这样解释的：钢丝圈的转速是随纱管卷绕直径的不同而有所变化。但这个变化是很小的，而且纱线从管顶退绕时，大小卷绕半径所引起的捻度差异值完全可以得到补偿，不影响成纱的质量。每分钟绕取的纱条长度，经管纱顶退绕后这段长度上的捻度相当于锭子每分钟转速计算的捻度，笔者觉得这种解释缺乏严谨性。
钢丝圈转速计算与实测差异
例如：在FA503细纱机上纺棉粘胶14.8tex，VF为13.3m/min，锭速为13062r/min，钢丝圈转速按式（1）计算如下：
卷绕小直径18mm时：
卷绕大直径39mm时：
卷绕小直径时比卷绕大直径每分钟少127捻回，每10cm少0.954捻。
用频闪仪锁定钢丝圈测量转速，见图3、图4，实际测得卷绕小直径18mm时，钢丝圈转速12820r/min，卷绕大直径39mm时，钢丝圈转速12998r/min，卷绕小直径比卷绕大直径每分钟少178捻回，即每10cm少1.34捻，实际上钢丝圈在运行时受各方面因素的影响较多，转速波动是十分频繁的。
图3 卷绕小直径钢丝转速
图4 卷绕大直径钢丝圈转速
钢丝圈计算与实测转速差异分析
根据公式（1）可给出不同卷绕直径时的钢丝圈转速，图5所示；实际测量不同卷绕位置时钢丝圈转速，如图6所示，然后进行数据分析。
图5 计算钢丝圈转速与卷绕直径关系图
图6 实测钢丝圈转速与卷绕直径关系图
用相关系数函数CORREL，计算和实测钢丝圈转速二组数据集求得相关系数为0.9654，一般来说，取绝对值后，求得相关系数在0-0.09之间时可以判断为没有相关性，在0.09-0.3之间时为弱相关，在0.3-0.5之间时为中等相关，在0.5-1.0之间时为强相关。但是，相关系数的强弱仅仅看计算数据的大小是不够的，还需要做显着性差异检验，即t-test来检验两组数据是否显着相关。
用t-test函数用于执行t检验，以比较两组数据集是否存在显着差异，求得概率9.29×10-10，得出的概率在0.05以下，则两级数据存在显着的差异。
三、减少捻度差异的途径
如图7所示，经牵伸后的须条由前罗拉输出，经导纱钩后穿过钢领上的钢丝圈，绕在紧套于锭子的纱管上，锭子带着纱管回转，并借纱线张力的牵动，使钢丝圈沿着钢领回转，从而使纱条上获得捻回。
图7 细纱加捻过程
3.1 纺纱张力与钢丝圈转速关系
图8所示，纺制棉腈18.7tex纱，钢领板在最高位置时（叶子板最高位），卷绕小直径时纺纱张力最大，钢领板在最低位时，卷绕大直径时纺纱张力最小，由此可知，纺纱张力对钢丝圈转速影响较大，纺纱张力大时，钢丝圈转速慢，小时转速快，如纺纱张力均匀，则钢丝圈转速变化就小了。
图8 钢领板不同位置纺纱张力
3.2 匀张力纺纱
在线检测环锭细纱机纺纱张力的装置及方法，能够对环锭纺纱过程中纱条的动态张力进行非接触测量，并实施纺纱张力智能控制，如图9所示，表3是纺制棉腈18.7tex纱质量对比结果，普通纺纱时纺纱张力平均23.89cN，纺纱张力CV值6.4%，匀张力纺纱平均纺纱张力27.42cN，纺纱张力CV值3.25%。
实测捻度差异：纺制C14.5tex纱，钢领板到最高点时（卷绕小直径）钢丝圈转速：11389r/min，罗拉速度149r/min，线速度11.7m/min；计算捻度97.3捻/10cm；钢领板到最低点时（卷绕大直径）钢丝圈转速：12713r/min，罗拉速度167r/min，13.1m/min，计算捻度97.5捻/10cm。
图9 匀张力纺纱开启时大小直径时钢丝转速测试
由于纺纱张力在线智能控制，保持整个纺纱过程中纺纱张力均匀，因此成纱捻度变化小，成纱强力CV值、断裂伸长率明显好于普通环锭纺。
表3 成纱质量对比
四、结语
捻度应该是采用钢丝圈转速来计算的，但钢丝圈的转速是随纱管卷绕直径的不同而有所变化，实际上在整个纺纱过程中，捻度是个变量，虽然这个变化是很小的，不影响成纱质量，但还是觉得环锭纺纱加捻不够完美，要改变环锭纺卷绕方式，可能性也不大。匀张力纺纱技术能减少卷绕直径对成纱捻度的影响，从而减少纺纱断头、降低纱线断裂强力CV值、提高纱线弹性稳定性等内在质量。
