细纱机大牵伸是实现半制品重定量的保证,也是实现纺纱高效工艺的核心。增加环锭纺细纱机牵伸区的数量是实现细纱机大牵伸最可行的方法。基于此,江南大学与常州同和纺织机械有限公司联合研发了一种四罗拉四皮圈超大牵伸环锭纺细纱机,即TH558型超大牵伸细纱机。该牵伸机构是一种四罗拉四皮圈三区牵伸机构,总牵伸倍数能够达到250。但三区牵伸细纱机前牵伸区作为主牵伸区,承担较大的牵伸倍数,大牵伸条件下,牵伸区内摩擦力界分布和牵伸力改变,使得成纱条干恶化,所以研究大牵伸装置前牵伸区内牵伸力及摩擦力界的分布成为引导牵伸装置发展的重要理论指导。其中,牵伸区内纤维分布、牵伸倍数以及牵伸元件的接触情况都直接影响牵伸区摩擦力界分布及牵伸力。针对此,本课题以TH558型细纱机为基础,对前区摩擦力界分布和牵伸力进行研究,并且分析前区牵伸倍数以及牵伸元件的接触情况对前区摩擦力界分布和牵伸力的影响,探讨前区摩擦力界和牵伸力对纱线性能的影响。首先,本文采用切段称重法探究双区牵伸细纱机和三区牵伸细纱机的前区纤维分布,对比两种牵伸形式下前区纤维分布、快速纤维分布、慢速纤维分布和纤维理论变速点位置,分析牵伸形式对纤维分布及牵伸力的影响;然后,分别采用切段称重法和牵伸力在线测试方法对三区牵伸细纱机前区纤维分布和牵伸力进行研究,探讨前区牵伸倍数对纤维分布和牵伸力的影响,一方面,采用切段称重法探究输出细纱定量一定的条件下前区牵伸倍数对纤维分布的影响,另一方面,采用牵伸力在线测试装置分别探究输出细纱定量一定和喂入粗纱定量一定的条件下,前区牵伸倍数对牵伸力的影响,并探讨牵伸力不匀率与纱线条干不匀率的关系;最后,采用有限元模拟的方法,对纺纱过程中的胶辊压力及胶辊变形进行数值模拟,分析不同材料的胶辊对纤维须条的控制能力,得到不同材料的胶辊对牵伸力及牵伸力不匀率的影响,优选出合适的胶辊。此外,本课题还分别进行纺纱实验,结合成纱质量进行分析,主要得出以下结论:相对于双区牵伸机构,三区牵伸机构在纺7.3tex及更低线密度的纱线时,中区牵伸区可分担较大的牵伸倍数,并使进入前牵伸区的须条结构得到优化,纱线综合质量提高。对于三区牵伸细纱机前区而言,当喂入纤维须条定量一定时,随着前区牵伸倍数增大,输出纤维须条定量降低,快速纤维所受的摩擦力的总和降低,牵伸力降低;当喂入纤维须条定量增大且输出纤维须条定量一定时,随着前区牵伸倍数增大,前牵伸区后部摩擦力界提高,牵伸力也随之提高,纱线条干不匀率和细节、粗节及棉结数量降低;牵伸力不匀率与纱线条干不匀率表现出相同的变化趋势。碳纤中一胶辊纺制5.8tex和4.9tex棉纱,中一罗拉钳口线中部压力较大,可以提高前牵伸区后部的摩擦力界强度,有利于纱线条干均匀度的提高;钢质中一胶辊纺制3.9tex棉纱,中一罗拉钳口线中部变形较大,提高牵伸力均匀度,有利于纱线条干均匀度的提高。