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吸丝枪,是用于纤维的生产与加工过程中生头、换筒操作和废丝的回收,以压缩空气为动力的一种流体机械。随着化纤生产技术的发展,市场对高性能吸丝枪的需求越来越高,要求其在实际生产应用中要有较强吸丝能力、低能耗、低噪音、结构紧凑、耐磨损等特点。然而,关于吸丝枪的研究报道较少。为了制备高性能吸丝枪,需要对吸丝枪进行系统研究。本论文主要研究了涤纶FDY吸丝枪结构对吸丝性能的影响及探索对吸丝性能合理的评价方法,为高性能吸丝枪的开发提供技术支持。本论文研究内容主要包括以下三个部分。(1)喷嘴结构设计:吸丝枪为流体机械,流体分布直接影响到吸丝枪的性能,而气道结构决定其流体分布。为阐明吸丝枪结构对性能的影响,首先我们对其主要部件喷嘴进行了设计、加工,制作了15种喷嘴,测定了其吸丝张力、能耗,分析了吸丝效率,得到了最佳的喷嘴结构参数:压缩空气流入孔孔数N=3、孔径d=1.6mm、角度φ=150°、喷嘴扩大角角度θ=60°。结果表明:采用高速旋流能够有效提高吸丝枪的吸丝性能;喷嘴结构设计中N、d、φ对吸丝枪性能有显著影响;采用吸丝效率(吸丝张力与空气流量的比值)来评价吸丝枪性能更加合理。(2)拉瓦尔管结构设计:吸丝枪纱线推进管不仅对吸丝枪产生吸力起着重要作用,而且对纱线在吸丝枪中的运动控制起着关键作用,对吸丝枪的吸丝性能影响很大。为了获得结构合理的纱线推进管,我们对本研究吸丝枪流场特征进行了理论分析,根据其需要选用拉瓦尔管,然后对拉瓦尔管进行结构设计。首先分析设计了喉部直径与喉部长度,以此为基础,设计制作了8种拉瓦尔管,测定了其吸丝张力、能耗,分析了吸丝效率,阐明了拉瓦尔管结构参数对吸丝枪性能的影响。得到如下结果:比较合理的拉瓦尔管结构参数为:拉瓦尔管收缩角α=90°、拉瓦尔管扩大角β=6°;拉瓦尔管中气流流动状态为超临界状态。结果表明:通过采用拉瓦尔管产生超音速空气旋流,对纤维产生强有力的推进作用,从而能够大幅提高吸丝枪的性能。(3)实验条件对吸丝枪性能的影响:不同的纺丝设备、不同的产品规格及纺丝速度、不同的空气压缩机供给压力需要选取不同规格的吸丝枪。为了阐明实验条件和纱线规格对吸丝枪效率的影响,本论文测试了不同纱线种类、纱线喂入速度v和供气压力(表压)p下吸丝枪的吸丝张力、能耗和吸丝效率,讨论了其对吸丝枪性能的影响机理。结果表明:p一定时,随着v的增加,吸丝力和吸丝效率减小;v一定时,随着p的增大,吸丝力增大,但吸丝效率下降;相同规格的全牵伸丝(FDY)比拉伸变形丝(DTY)的吸丝力和吸丝效率大;同一种类纱线,线密度越大,吸丝力和吸丝效率越大。研究表明:根据不同的产品品种和生产条件,应该合理选择吸丝枪并选用合适的供气压力,从而提高生产效率,降低能耗。