告别纱疵—粗纱锭翼的创新

在棉纺环锭纺纱系统中，粗纱工序对成纱质量及后纺纺纱效率有很大的影响，粗纺工序的功能就其本质而言：是将熟条抽细拉长，给予一定捻度形成粗纱并将其卷绕成适合细纱机喂入的双锥园柱形卷装。时至今日，通过锭翼完成对粗纱的加捻、卷绕仍然是唯一的方法，因此粗纱锭翼的结构、型式、制造材料与质量对粗纱工序产品的质量和效率有决定性的影响。 　　众所周知：现代粗纱机诞生的基础，在于沿用100多年的托锭粗纱锭翼的创新变革：锭翼由锭子托持支承改变为由固装于上龙筋上的轴承装置悬挂支承，固定的上龙筋将粗纱机的纺纱部件与卷绕部件隔开，锭翼回转时产生的上冲气流被上龙筋阻隔，纺纱时纱条运行平稳，纺纱部位产生断头不会发生飘头，避免了大量纱疵的发生。由于采用悬锭锭翼：粗纱机锭速由托锭锭翼的900r/min提高到1800r/min，粗纱产量得以大幅提高；卷装增大为6〞×16〞、7〞×14〞、7〞×20〞；实现了半自动落纱、自动落纱及粗细联，因此，悬锭锭翼的出现使粗纱技术出现了革命性的进步与突破，在以质量和效益型增长的新型工业化模式中，其作用已获得一致的公认。 　　100多年来，锭翼的粗纱通道基本是开式的，即粗纱在锭翼导纱臂的U形通道中运行。20世纪七十年代以来，逐步出现了闭式粗纱通道，粗纱在封闭的不锈钢管孔道中运行。实践表明：闭式粗纱通道锭翼对温湿度不敏感；粗纱断头率低；高速性能好；易于实现大卷装；运转时空气阻力小，功耗减少；使用寿命长等优点已取得业内共识。但是闭式悬锭锭翼在生产实践中也出现了使纺纱工作者感到困惑的难题：一是在纺纱中出现“积花纱疵”，在纺普梳品种时，该纱疵特别严重；二是粗纱通道清洗困难。针对纺纱厂的反映和急需，无锡诚本纺机成功地研发了CB101系列无纱疵碳纤短压掌闭式悬锭锭翼（专利号：ZL200620069244.6）分体式防纱疵压掌（专利号：ZL200620069243.1）和CB05型干式锭翼清洗机（专利号：ZL200620070976.7），实现了闭式粗纱锭翼的无纱疵纺纱及高效、简捷的机械化清洁。 　 一、 粗纱锭翼无纱疵纺纱机理： 　　治病须对症下药，要做到粗纱锭翼无纱疵纺纱必须研究粗纱纺制过程中锭翼产生纱疵的原因，从而找出防治方法。 　　1、 粗纱机卷绕部位产生纱疵原因分析 　　A： 好纤维形成的粗节 　　产生原因：托锭粗纱机纺纱部位断头产生飘头；悬锭粗纱机卷绕部位断头产生的飘头 　　B：挂花：好纤维组成，头小尾大，俗称“棉老鼠” 　　产生原因： 　　① 粗纱通道缺陷：如开式铝锭翼导纱臂及压掌涂料脱落。 　　② 闭式锭翼不锈钢管内壁缺陷或棉蜡、油剂积聚过多，粗纱通道长期未清洗。 　　③ 假捻器不光洁，有飞边毛疵。 　　④ 外部飞花在开式锭翼运转中进入粗纱通道。 　　C：黑色条状纱疵：由籽屑、叶屑组成 　　产生原因：以机采棉为主要配棉成份的原棉在开清棉工序中未将籽屑、叶屑等除尽，粗纱进入闭式悬锭粗纱通道后在离心力作用下杂质从粗纱中分离出来，积聚在不锈钢管肩部外侧，停车再启动时落入粗纱形成数公分长的黑色条状纱疵。 　　D：积花纱疵：由淡黄色的粉尘、短绒组成，小如绿豆，大的有数公分长 　　产生原因：空气中的棉尘进入闭式粗纱锭翼通道，积聚在通道出口外侧，纺纱过程中粗纱机停机再启动时，落入粗纱形成纱疵。 　　A、 B类纱疵成因比较清楚，较易通过加强管理，更换零配件等方法解决； C类纱疵与锭翼粗纱通道的形状有关：闭式悬锭锭翼的不锈钢管如果壁厚过薄（如0.5mm）虽能降低了制造成本，但钢管的刚性差，铸造时高温热膨胀易在锭翼肩部处形成超过直线通道部位的“死角”，粗纱中较重的杂质进入“死角”就易产生“条状纱疵”。 　　纺纱厂在应用闭式悬锭锭翼时，头疼的是D类“积花纱疵”，在纺纯棉普梳时特别严重，个别厂甚至不得已将闭式悬锭改为开式悬锭来解决，但带来A、B类纱疵增加，粗纱机生产效率下降的结果，实非良策。 　　2、 “积花纱疵”产生的原因分析： 　　通过大量实验证实：D类“积花纱疵”产生的原因是闭式悬锭锭翼的结构所致，伯诺里方程告诉我们：理想气体在重力场中作恒定流动时，沿流线单位质量气体的位能、压能及动能可以互相转换，其总和不变。高速回转的悬锭锭翼其粗纱通道下管口与空气的相对速度达10m/sec左右，此下管口处的动能必然会转换为上管口的位能，在假捻器入口处形成负压，将包含棉尘在内的空气不断吸入粗纱通道，空气中的短绒、尘杂在锭翼高速回转的离心力及通道出口处水力粗糙管的作用下，逐渐积聚在下管口的外侧，此为D类“积花纱疵”产生的根本原因。由闭式粗纱锭翼的结构而言，上管口的负压必然存在，吸入含棉尘的空气不可避免，车间棉尘浓度低，粗纱通道的光滑度高，D类“积花纱疵”的发生就不明显，反之则严重。 　　锭翼压掌在纺纱过程中由内向外摆动：Φ150粗纱卷装压掌的摆动角约为36°，Φ135粗纱卷装压掌的摆动角约为32°，粗纱压掌导纱孔（钩）的位置也随之变化，我们希望粗纱在压掌导纱孔（钩）处的折弯角为钝角，并尽可能减少变化，以使纺纱张力和粗纱伸长率的变化减小，因此，压掌导纱孔（钩）的设计应兼顾压掌小、中、大纱的位置。目前，多数锭翼生产厂的压掌导纱孔为圆形，以Φ150粗纱卷装锭翼为例：从小纱时粗纱通道、压掌导纱孔及粗纱的相对位置分析，粗纱在卷绕张力及导纱孔作用下，位于粗纱通道内侧，运转中棉尘积聚在通道出口处外侧，卷装纺至中纱时，若粗纱机因故停车再开车，该积聚物便落入粗纱形成D类“积花纱疵”。中纱以后，压掌摆动导纱孔外移，较小的积聚物被带入粗纱后往往不易发现，若通道出口外侧积聚的棉尘较多，则该积聚物可能被粗纱带入而形成较长的条状“积花纱疵”，这就是中纱时易发生“积花纱疵”，而大纱无“积花纱疵”的原因。 　　通过以上阐述，粗纱锭翼无纱疵纺纱机理是：既然闭式悬锭锭翼在运转中将含有棉尘的空气吸入粗纱通道，棉尘积聚在通道出口外侧不可避免，则通过特殊的压掌设计，改变粗纱在通道中的运行位置，使棉尘随粗纱连续排出，变集中为分散，棉尘不积聚，也就避免了 “积花纱疵”的发生，这就是无纱疵粗纱锭翼简单、实用的纺纱机理。应当指出：个别锭翼制造厂将压掌的圆形导纱孔外移，期望减少小纱到中纱卷绕时棉尘的积聚，是一种顾此失彼的设计：因为导纱孔外移后，当粗纱卷绕至大纱时，粗纱离开通道在压掌导纱孔处发生“之”字形折曲，对纺纱张力及粗纱伸长率影响甚大，故不可取。 　 二、 CB101系列无纱疵悬锭锭翼的设计和实践 　　2006年，无锡诚本纺机有限公司按上述粗纱锭翼无纱疵纺纱机理创新研制出新型的无纱疵悬锭锭翼，实现了粗纱悬锭锭翼无纱疵纺纱的突破。运用新材料、新设计、新工艺研制而成的CB101系列无纱疵悬锭锭翼具有国内、外先进水平，粗纱卷装有四种规格：CB101/150×400；CB101/135×400；CB101/130×400；CB101/130×320，分别适用不同锭距悬锭粗纱机新机配套及丰田FL16、丰和RMK、FA401、FA421、FA423、FA402B型粗纱机开式悬锭锭翼改造为闭式悬锭锭翼的需要。 　　CB101系列无纱疵悬锭锭翼采用碳纤高强度复合材料短压掌结构，2006年10月首次在北京第十届中国国际纺织机械展览会上展出，并开始在天津天纺投资控股有限公司棉纺织工厂批量使用，该公司将8台FA401、FA421粗纱机开式悬锭锭翼全部改用CB101无纱疵闭式悬锭锭翼，自2006年10月投产使用至今，得到车间、操作工、维修工的一致欢迎，该厂认为CB101/150×400无纱疵悬锭锭翼的特点是： 　　1、 具有防纱疵特性：从生产实际观察没有发现挂花现象，经过认真观察调研，不仅精梳品种、高支品种没有“积花纱疵”，C14.5品种也未发现“积花纱疵”。 　　2、 粗纱通道光洁、粗纱毛羽少、断头少：该厂有多家锭翼厂生产的锭翼，以简易内窥灯检查粗纱通道，CB101不锈钢管内壁的光滑度高。该厂FA401、FA421都是1993年生产的粗纱机，改用CB101无纱疵悬锭锭翼后，一般一落纱仅一两根断头，工人自己落纱看4台粗纱毫无问题。 　　3、 压掌设计简单合理、拆装方便、坚固耐用。CB101无纱疵悬锭锭翼与传统悬锭锭翼相比，大的改变就是取消了锭翼导纱臂上的长杆压掌，改为直接以粗纱通道为回转中心的短压掌，使用碳纤复合材料，这种材料无静电、硬度强度高、耐磨。压掌一旦要调换，仅需松紧一个M4内六角螺钉，高低及大小纱位置，无需修锉，装上就成，该短压掌使用九个月来，无一个变形或损坏。 　　4、 节电：由于采用碳纤高强度复合材料压掌及特殊的翼型设计，在保证锭翼高速张开量的前提下，CB101/150×400无纱疵悬锭锭翼较同类产品轻15%，全机120锭回转体重量减轻了70gk左右，经观察纺相同品种，锭速相同，CB101较同类锭翼节电约5%。 　　5、 安全性好：传统粗纱锭翼长压掌有上、下销轴，由于锭翼高速回转，在离心力及卷绕张力作用下，销轴磨损很快，如不及时发现及调换，有发生压掌飞出打环相邻锭翼及发生人身事故的危险，CB101采用短压掌结构，不仅调换方便，而且回转付直径达Φ9，磨损少，无飞出发生设备及人身事故的危险。 　　三、 传统闭式悬锭锭翼的无纱疵纺纱 　　粗略估计，我国传统闭式悬锭锭翼的保有量在百万套以上，如果以更换新型锭翼来消除“积花纱疵”，显然既不经济又不可能。但以无锡诚本纺机有限公司根据粗纱锭翼无纱疵纺纱机理设计而成的分体式防纱疵压掌取代原有的压掌，同样可以达到消除“积花纱疵”的效果。分体式防纱疵压掌的导纱孔为三角形，使粗纱从小纱到大纱始终沿粗纱通道出口外侧运行，积聚的棉尘随粗纱连续排出，从而实现无纱疵纺纱。并且粗纱卷装纺至大纱时，粗纱途经压掌导纱孔的折弯角仍大于90°，避免了纺纱张力产生大的变化而影响粗纱质量。 　　分体式压掌除无纱疵纺纱外，尚有其它优点：① 经济：一般压掌损坏多数是压掌头，将压掌平衡杆与压掌头分为两体后，压掌损坏只要调换压掌头就可以，其费用仅为整体压掌的1/2不到。② 压掌更换快捷方便：压掌调换时必须保证灵活，上下窜动量小于0.50mm，并符合卷装大、小纱要求。锭翼制造厂的锭翼及压掌大多为金属模重力铸造，同一厂家、同一型号的锭翼和压掌由于模具更新，往往缺乏互换性，调换时造成修锉工作量大，有的厂甚至把整个锭翼从粗纱机上卸下来调换，十分费时费力，采用分体式结构，只要松紧一个M4内六角螺钉就可在几分钟之内将压掌不需修锉而更换完毕。 　　因此，采用分体式防纱疵压掌来改造现有的传统闭式悬锭锭翼，可以经济地消除“积花纱疵”；降低锭翼使用成本，减少维修更换压掌的工作量。 　　应当指出：无锡诚本纺机有限公司的上述多项专利已被某些锭翼生产厂侵权仿制，但仿制品照猫画虎，难以真正达到粗纱锭翼无纱疵纺纱机理的要求，防纱疵效果不理想。 　　四、 实现粗纱锭翼无纱疵纺纱的相应措施 　　要实现粗纱锭翼无纱疵纺纱，在锭翼生产制造、使用维护保养等方面必须采取相应的措施： 　　1、 锭翼粗纱通道必须采用高精度不锈钢管制造：内孔粗糙度应达到 　　Ra 0.2～0.4μm；其壁厚应≥0.75mm，在冷弯和浇铸过程中不发生折弯；其内壁必须无任何裂纹、凹坑等缺陷；在锭翼肩部不应发生超过导纱臂直线通道的“死角”；应当指出提高粗纱通道的光滑度（降低粗糙度和摩擦系数）十分重要，内壁应呈镜面状态。 　　2、 粗纱通道必须定期进行清洗：粗纱通道每天都有数万米粗纱通过，须 　　条中的棉蜡、虫屎、化纤油剂会逐渐积聚到通道壁上，使粗纱通过的阻力增加，造成纺纱张力参差不一，粗纱断头增多；挂花、积花纱疵、冒纱发生的概率增加，为保证粗纱锭翼的正常纺纱状态，必须定期对粗纱通道进行清洗。目前，闭式粗纱锭翼的清洗，目前，多数厂采用布条牵拉方法，这种方法仅能清洗到通道的凸起部位，清洁效果差而费力，有时一根布条牵拉多个锭翼，后清洁的锭翼还有增加污染的可能；少数厂使用以一定压力加热的清洗液对粗纱通道进行喷淋的液体清洗机，由于通道中污垢与管壁结合力强，粗纱通道两端会因压力下降而降低清洗效果，故喷淋清污效果差，清洗后残液的干燥费时，这种清洗机未得到广泛使用。无锡诚本纺机有限公司自主创新研发的CB05型干式锭翼清洗机将锭翼粗纱通道的清洗分三个步骤来完成：① 将蘸有无水乙醇的清洁软轴塞入粗纱通道，以高速电钻（3000r/min）夹持软轴在通道中高速旋转，使通道所有部位的污染物被溶解。② 将蘸有无水乙醇的特种清洁弹头塞入粗纱通道上口，借助压缩空气将其推出粗纱通道，将已溶解的污染物带走。③ 将洁净、干燥的清洁弹头塞入粗纱通道上口，借助压缩空气将其推出粗纱通道。通过上述三个步骤，用简易内窥灯进行检查，粗纱通道已光亮如新。经过上述步骤的清洗过的锭翼，以后周期性清洗只要用②③步骤即可。清洁软轴及清洁弹头清洗后可重复使用，一般用①②③步骤清洗一台粗纱机锭翼需2小时，消耗无水乙醇500cc。用②③步骤清洗一台粗纱机仅需1小时，消耗无水乙醇250cc。CB05型干式锭翼清洗机的特点是：清洗效果好，清洗效率高，清洗完即能纺纱。目前，已有数十台在天津、江苏、浙江、山东、河北、河南、江西、福建、广东等地纺纱厂使用，均取得良好评价。 AAGFHJTYJUTI