告別紗疵—粗紗錠翼的創新

  在棉紡環錠紡紗系統中，粗紗工序對成紗質量及后紡紡紗效率有很大的影響，粗紡工序的功能就其本質而言：是將熟條抽細拉長，給予一定捻度形成粗紗并將其卷繞成適合細紗機喂入的雙錐園柱形卷裝。時至今日，通過錠翼完成對粗紗的加捻、卷繞仍然是唯一的方法，因此粗紗錠翼的結構、型式、制造材料與質量對粗紗工序產品的質量和效率有決定性的影響。

　　眾所周知：現代粗紗機誕生的基礎，在于沿用100多年的托錠粗紗錠翼的創新變革：錠翼由錠子托持支承改變為由固裝于上龍筋上的軸承裝置懸掛支承，固定的上龍筋將粗紗機的紡紗部件與卷繞部件隔開，錠翼回轉時產生的上沖氣流被上龍筋阻隔，紡紗時紗條運行平穩，紡紗部位產生斷頭不會發生飄頭，避免了大量紗疵的發生。由于采用懸錠錠翼：粗紗機錠速由托錠錠翼的900r/min提高到1800r/min，粗紗產量得以大幅提高；卷裝增大為6〞×16〞、7〞×14〞、7〞×20〞；實現了半自動落紗、自動落紗及粗細聯，因此，懸錠錠翼的出現使粗紗技術出現了革命性的進步與突破，在以質量和效益型增長的新型工業化模式中，其作用已獲得一致的公認。

　　100多年來，錠翼的粗紗通道基本是開式的，即粗紗在錠翼導紗臂的U形通道中運行。20世紀七十年代以來，逐步出現了閉式粗紗通道，粗紗在封閉的不銹鋼管孔道中運行。實踐表明：閉式粗紗通道錠翼對溫濕度不敏感；粗紗斷頭率低；高速性能好；易于實現大卷裝；運轉時空氣阻力小，功耗減少；使用壽命長等優點已取得業內共識。但是閉式懸錠錠翼在生產實踐中也出現了使紡紗工作者感到困惑的難題：一是在紡紗中出現“積花紗疵”，在紡普梳品種時，該紗疵特別嚴重；二是粗紗通道清洗困難。針對紡紗廠的反映和急需，無錫誠本紡機成功地研發了CB101系列無紗疵碳纖短壓掌閉式懸錠錠翼（專利號：ZL200620069244.6）分體式防紗疵壓掌（專利號：ZL200620069243.1）和CB05型干式錠翼清洗機（專利號：ZL200620070976.7），實現了閉式粗紗錠翼的無紗疵紡紗及高效、簡捷的機械化清潔。

　 一、 粗紗錠翼無紗疵紡紗機理：

　　治病須對癥下藥，要做到粗紗錠翼無紗疵紡紗必須研究粗紗紡制過程中錠翼產生紗疵的原因，從而找出防治方法。

　　1、 粗紗機卷繞部位產生紗疵原因分析

　　A： 好纖維形成的粗節

　　產生原因：托錠粗紗機紡紗部位斷頭產生飄頭；懸錠粗紗機卷繞部位斷頭產生的飄頭

　　B：掛花：好纖維組成，頭小尾大，俗稱“棉老鼠”

　　產生原因：

　?、?粗紗通道缺陷：如開式鋁錠翼導紗臂及壓掌涂料脫落。

　　② 閉式錠翼不銹鋼管內壁缺陷或棉蠟、油劑積聚過多，粗紗通道長期未清洗。

　?、?假捻器不光潔，有飛邊毛疵。

　?、?外部飛花在開式錠翼運轉中進入粗紗通道。

　　C：黑色條狀紗疵：由籽屑、葉屑組成

　　產生原因：以機采棉為主要配棉成份的原棉在開清棉工序中未將籽屑、葉屑等除盡，粗紗進入閉式懸錠粗紗通道后在離心力作用下雜質從粗紗中分離出來，積聚在不銹鋼管肩部外側，停車再啟動時落入粗紗形成數公分長的黑色條狀紗疵。

　　D：積花紗疵：由淡黃色的粉塵、短絨組成，小如綠豆，大的有數公分長

　　產生原因：空氣中的棉塵進入閉式粗紗錠翼通道，積聚在通道出口外側，紡紗過程中粗紗機停機再啟動時，落入粗紗形成紗疵。

　　A、 B類紗疵成因比較清楚，較易通過加強管理，更換零配件等方法解決； C類紗疵與錠翼粗紗通道的形狀有關：閉式懸錠錠翼的不銹鋼管如果壁厚過?。ㄈ?.5mm）雖能降低了制造成本，但鋼管的剛性差，鑄造時高溫熱膨脹易在錠翼肩部處形成超過直線通道部位的“死角”，粗紗中較重的雜質進入“死角”就易產生“條狀紗疵”。

　　紡紗廠在應用閉式懸錠錠翼時，頭疼的是D類“積花紗疵”，在紡純棉普梳時特別嚴重，個別廠甚至不得已將閉式懸錠改為開式懸錠來解決，但帶來A、B類紗疵增加，粗紗機生產效率下降的結果，實非良策。

　　2、 “積花紗疵”產生的原因分析：

　　通過大量實驗證實：D類“積花紗疵”產生的原因是閉式懸錠錠翼的結構所致，伯諾里方程告訴我們：理想氣體在重力場中作恒定流動時，沿流線單位質量氣體的位能、壓能及動能可以互相轉換，其總和不變。高速回轉的懸錠錠翼其粗紗通道下管口與空氣的相對速度達10m/sec左右，此下管口處的動能必然會轉換為上管口的位能，在假捻器入口處形成負壓，將包含棉塵在內的空氣不斷吸入粗紗通道，空氣中的短絨、塵雜在錠翼高速回轉的離心力及通道出口處水力粗糙管的作用下，逐漸積聚在下管口的外側，此為D類“積花紗疵”產生的根本原因。由閉式粗紗錠翼的結構而言，上管口的負壓必然存在，吸入含棉塵的空氣不可避免，車間棉塵濃度低，粗紗通道的光滑度高，D類“積花紗疵”的發生就不明顯，反之則嚴重。

　　錠翼壓掌在紡紗過程中由內向外擺動：Φ150粗紗卷裝壓掌的擺動角約為36°，Φ135粗紗卷裝壓掌的擺動角約為32°，粗紗壓掌導紗孔（鉤）的位置也隨之變化，我們希望粗紗在壓掌導紗孔（鉤）處的折彎角為鈍角，并盡可能減少變化，以使紡紗張力和粗紗伸長率的變化減小，因此，壓掌導紗孔（鉤）的設計應兼顧壓掌小、中、大紗的位置。目前，多數錠翼生產廠的壓掌導紗孔為圓形，以Φ150粗紗卷裝錠翼為例：從小紗時粗紗通道、壓掌導紗孔及粗紗的相對位置分析，粗紗在卷繞張力及導紗孔作用下，位于粗紗通道內側，運轉中棉塵積聚在通道出口處外側，卷裝紡至中紗時，若粗紗機因故停車再開車，該積聚物便落入粗紗形成D類“積花紗疵”。中紗以后，壓掌擺動導紗孔外移，較小的積聚物被帶入粗紗后往往不易發現，若通道出口外側積聚的棉塵較多，則該積聚物可能被粗紗帶入而形成較長的條狀“積花紗疵”，這就是中紗時易發生“積花紗疵”，而大紗無“積花紗疵”的原因。

　　通過以上闡述，粗紗錠翼無紗疵紡紗機理是：既然閉式懸錠錠翼在運轉中將含有棉塵的空氣吸入粗紗通道，棉塵積聚在通道出口外側不可避免，則通過特殊的壓掌設計，改變粗紗在通道中的運行位置，使棉塵隨粗紗連續排出，變集中為分散，棉塵不積聚，也就避免了 “積花紗疵”的發生，這就是無紗疵粗紗錠翼簡單、實用的紡紗機理。應當指出：個別錠翼制造廠將壓掌的圓形導紗孔外移，期望減少小紗到中紗卷繞時棉塵的積聚，是一種顧此失彼的設計：因為導紗孔外移后，當粗紗卷繞至大紗時，粗紗離開通道在壓掌導紗孔處發生“之”字形折曲，對紡紗張力及粗紗伸長率影響甚大，故不可取。

　 二、 CB101系列無紗疵懸錠錠翼的設計和實踐

　　2006年，無錫誠本紡機有限公司按上述粗紗錠翼無紗疵紡紗機理創新研制出新型的無紗疵懸錠錠翼，實現了粗紗懸錠錠翼無紗疵紡紗的突破。運用新材料、新設計、新工藝研制而成的CB101系列無紗疵懸錠錠翼具有國內、外先進水平，粗紗卷裝有四種規格：CB101/150×400；CB101/135×400；CB101/130×400；CB101/130×320，分別適用不同錠距懸錠粗紗機新機配套及豐田FL16、豐和RMK、FA401、FA421、FA423、FA402B型粗紗機開式懸錠錠翼改造為閉式懸錠錠翼的需要。

　　CB101系列無紗疵懸錠錠翼采用碳纖高強度復合材料短壓掌結構，2006年10月首次在北京第十屆中國國際紡織機械展覽會上展出，并開始在天津天紡投資控股有限公司棉紡織工廠批量使用，該公司將8臺FA401、FA421粗紗機開式懸錠錠翼全部改用CB101無紗疵閉式懸錠錠翼，自2006年10月投產使用至今，得到車間、操作工、維修工的一致歡迎，該廠認為CB101/150×400無紗疵懸錠錠翼的特點是：

　　1、 具有防紗疵特性：從生產實際觀察沒有發現掛花現象，經過認真觀察調研，不僅精梳品種、高支品種沒有“積花紗疵”，C14.5品種也未發現“積花紗疵”。

　　2、 粗紗通道光潔、粗紗毛羽少、斷頭少：該廠有多家錠翼廠生產的錠翼，以簡易內窺燈檢查粗紗通道，CB101不銹鋼管內壁的光滑度高。該廠FA401、FA421都是1993年生產的粗紗機，改用CB101無紗疵懸錠錠翼后，一般一落紗僅一兩根斷頭，工人自己落紗看4臺粗紗毫無問題。

　　3、 壓掌設計簡單合理、拆裝方便、堅固耐用。CB101無紗疵懸錠錠翼與傳統懸錠錠翼相比，大的改變就是取消了錠翼導紗臂上的長桿壓掌，改為直接以粗紗通道為回轉中心的短壓掌，使用碳纖復合材料，這種材料無靜電、硬度強度高、耐磨。壓掌一旦要調換，僅需松緊一個M4內六角螺釘，高低及大小紗位置，無需修銼，裝上就成，該短壓掌使用九個月來，無一個變形或損壞。

　　4、 節電：由于采用碳纖高強度復合材料壓掌及特殊的翼型設計，在保證錠翼高速張開量的前提下，CB101/150×400無紗疵懸錠錠翼較同類產品輕15%，全機120錠回轉體重量減輕了70gk左右，經觀察紡相同品種，錠速相同，CB101較同類錠翼節電約5%。

　　5、 安全性好：傳統粗紗錠翼長壓掌有上、下銷軸，由于錠翼高速回轉，在離心力及卷繞張力作用下，銷軸磨損很快，如不及時發現及調換，有發生壓掌飛出打環相鄰錠翼及發生人身事故的危險，CB101采用短壓掌結構，不僅調換方便，而且回轉付直徑達Φ9，磨損少，無飛出發生設備及人身事故的危險。

　　三、 傳統閉式懸錠錠翼的無紗疵紡紗

　　粗略估計，我國傳統閉式懸錠錠翼的保有量在百萬套以上，如果以更換新型錠翼來消除“積花紗疵”，顯然既不經濟又不可能。但以無錫誠本紡機有限公司根據粗紗錠翼無紗疵紡紗機理設計而成的分體式防紗疵壓掌取代原有的壓掌，同樣可以達到消除“積花紗疵”的效果。分體式防紗疵壓掌的導紗孔為三角形，使粗紗從小紗到大紗始終沿粗紗通道出口外側運行，積聚的棉塵隨粗紗連續排出，從而實現無紗疵紡紗。并且粗紗卷裝紡至大紗時，粗紗途經壓掌導紗孔的折彎角仍大于90°，避免了紡紗張力產生大的變化而影響粗紗質量。

　　分體式壓掌除無紗疵紡紗外，尚有其它優點：① 經濟：一般壓掌損壞多數是壓掌頭，將壓掌平衡桿與壓掌頭分為兩體后，壓掌損壞只要調換壓掌頭就可以，其費用僅為整體壓掌的1/2不到。② 壓掌更換快捷方便：壓掌調換時必須保證靈活，上下竄動量小于0.50mm，并符合卷裝大、小紗要求。錠翼制造廠的錠翼及壓掌大多為金屬模重力鑄造，同一廠家、同一型號的錠翼和壓掌由于模具更新，往往缺乏互換性，調換時造成修銼工作量大，有的廠甚至把整個錠翼從粗紗機上卸下來調換，十分費時費力，采用分體式結構，只要松緊一個M4內六角螺釘就可在幾分鐘之內將壓掌不需修銼而更換完畢。

　　因此，采用分體式防紗疵壓掌來改造現有的傳統閉式懸錠錠翼，可以經濟地消除“積花紗疵”；降低錠翼使用成本，減少維修更換壓掌的工作量。

　　應當指出：無錫誠本紡機有限公司的上述多項專利已被某些錠翼生產廠侵權仿制，但仿制品照貓畫虎，難以真正達到粗紗錠翼無紗疵紡紗機理的要求，防紗疵效果不理想。

　　四、 實現粗紗錠翼無紗疵紡紗的相應措施

　　要實現粗紗錠翼無紗疵紡紗，在錠翼生產制造、使用維護保養等方面必須采取相應的措施：

　　1、 錠翼粗紗通道必須采用高精度不銹鋼管制造：內孔粗糙度應達到

　　Ra 0.2～0.4μm；其壁厚應≥0.75mm，在冷彎和澆鑄過程中不發生折彎；其內壁必須無任何裂紋、凹坑等缺陷；在錠翼肩部不應發生超過導紗臂直線通道的“死角”；應當指出提高粗紗通道的光滑度（降低粗糙度和摩擦系數）十分重要，內壁應呈鏡面狀態。

　　2、 粗紗通道必須定期進行清洗：粗紗通道每天都有數萬米粗紗通過，須

　　條中的棉蠟、蟲屎、化纖油劑會逐漸積聚到通道壁上，使粗紗通過的阻力增加，造成紡紗張力參差不一，粗紗斷頭增多；掛花、積花紗疵、冒紗發生的概率增加，為保證粗紗錠翼的正常紡紗狀態，必須定期對粗紗通道進行清洗。目前，閉式粗紗錠翼的清洗，目前，多數廠采用布條牽拉方法，這種方法僅能清洗到通道的凸起部位，清潔效果差而費力，有時一根布條牽拉多個錠翼，后清潔的錠翼還有增加污染的可能；少數廠使用以一定壓力加熱的清洗液對粗紗通道進行噴淋的液體清洗機，由于通道中污垢與管壁結合力強，粗紗通道兩端會因壓力下降而降低清洗效果，故噴淋清污效果差，清洗后殘液的干燥費時，這種清洗機未得到廣泛使用。無錫誠本紡機有限公司自主創新研發的CB05型干式錠翼清洗機將錠翼粗紗通道的清洗分三個步驟來完成：① 將蘸有無水乙醇的清潔軟軸塞入粗紗通道，以高速電鉆（3000r/min）夾持軟軸在通道中高速旋轉，使通道所有部位的污染物被溶解。② 將蘸有無水乙醇的特種清潔彈頭塞入粗紗通道上口，借助壓縮空氣將其推出粗紗通道，將已溶解的污染物帶走。③ 將潔凈、干燥的清潔彈頭塞入粗紗通道上口，借助壓縮空氣將其推出粗紗通道。通過上述三個步驟，用簡易內窺燈進行檢查，粗紗通道已光亮如新。經過上述步驟的清洗過的錠翼，以后周期性清洗只要用②③步驟即可。清潔軟軸及清潔彈頭清洗后可重復使用，一般用①②③步驟清洗一臺粗紗機錠翼需2小時，消耗無水乙醇500cc。用②③步驟清洗一臺粗紗機僅需1小時，消耗無水乙醇250cc。CB05型干式錠翼清洗機的特點是：清洗效果好，清洗效率高，清洗完即能紡紗。目前，已有數十臺在天津、江蘇、浙江、山東、河北、河南、江西、福建、廣東等地紡紗廠使用，均取得良好評價。
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