劉榮清

(上海紡織工程學(xué)會(huì)，上海 200092)

?綜合述評(píng)

棉紡羅拉牽伸的發(fā)展和展望

劉榮清

(上海紡織工程學(xué)會(huì)，上海 200092)

為了優(yōu)選并創(chuàng)新羅拉牽伸系統(tǒng)，追溯了環(huán)錠紡細(xì)紗機(jī)牽伸系統(tǒng)的發(fā)展歷程，分析了建國(guó)以來(lái)牽伸系統(tǒng)在牽伸裝置、加壓機(jī)構(gòu)、集聚紡裝置、羅拉及其傳動(dòng)機(jī)構(gòu)、膠輥、膠圈、膠圈銷及壓力棒和吸棉裝置等方面的發(fā)展進(jìn)步；闡明羅拉牽伸的缺陷，即：摩擦傳動(dòng)滑溜、膠圈內(nèi)凹、周期性機(jī)械波、扭振惡化等；分析取消上膠圈，采用磁力加壓裝置的現(xiàn)狀并進(jìn)行展望。指出：傳統(tǒng)紡織技術(shù)應(yīng)跟上時(shí)代發(fā)展，積極采用新技術(shù)、新工藝、新設(shè)備、新器材，實(shí)現(xiàn)紡紗技術(shù)的自動(dòng)化、智能化、信息化、數(shù)字化和連續(xù)化。

環(huán)錠紡細(xì)紗機(jī)；牽伸系統(tǒng)；羅拉；膠輥；膠圈；上銷；下銷；加壓機(jī)構(gòu)；牽伸摩擦；負(fù)壓；磁力加壓

羅拉牽伸系統(tǒng)是環(huán)錠紡細(xì)紗機(jī)的核心和關(guān)鍵部分，其優(yōu)劣直接關(guān)系到成紗產(chǎn)質(zhì)量、能耗和效益。優(yōu)選、創(chuàng)新羅拉牽伸系統(tǒng)具有重要意義。

1 羅拉牽伸系統(tǒng)的發(fā)展沿革

建國(guó)以前我國(guó)沒(méi)有完善的紡機(jī)制造體系，紡紗主機(jī)設(shè)備幾乎全部依賴進(jìn)口，以歐美、日本、瑞士為主，機(jī)型復(fù)雜，設(shè)備落后。這一時(shí)期，細(xì)紗機(jī)開(kāi)始用簡(jiǎn)單的三羅拉牽伸，其前、中、后羅拉采用自重加壓，牽伸倍數(shù)約為10倍。20世紀(jì)50年代改用膠圈牽伸，前、中羅拉兩側(cè)合用黑魚(yú)錘自重加壓，以生產(chǎn)中、粗號(hào)棉紗為主，雙膠圈牽伸有日東式、卡氏式(Casablanca)等，牽伸倍數(shù)約為20倍。建國(guó)以后，國(guó)產(chǎn)細(xì)紗機(jī)問(wèn)世，先后生產(chǎn)1系列和A系列細(xì)紗機(jī)，如1291、1301型，為三羅拉雙短膠圈，1292、1302型為三羅拉單膠圈，1293M、1293N、1294C、1294D型為四羅拉長(zhǎng)短膠圈。牽伸倍數(shù)可達(dá)20倍～40倍。A系列(A512、A513等型)細(xì)紗機(jī)均采用三羅拉長(zhǎng)短膠圈，彈簧搖架加壓，牽伸倍數(shù)最高可達(dá)50倍，并適應(yīng)化纖紡紗。1959年，個(gè)別工廠曾采用雷柄林專利——彈簧膠圈銷和綜合式大牽伸；大躍進(jìn)時(shí)期曾在上海國(guó)棉一廠、北紡工廠建立四羅拉超大牽伸試驗(yàn)車(chē)間，但均未取得理想效果。文革以后，曾一度開(kāi)展雙短膠圈銷的改進(jìn)熱潮，將L型上銷改為K2型上銷等，取得一定效果。

改革開(kāi)放以來(lái)，我國(guó)紡織工業(yè)取得了長(zhǎng)足進(jìn)步，制造細(xì)紗機(jī)的企業(yè)已有數(shù)十家，機(jī)型更多。當(dāng)前國(guó)際通用的彈簧加壓、氣加壓三羅拉長(zhǎng)短膠圈等牽伸裝置已成為主流，能適應(yīng)棉、化纖或混紡，長(zhǎng)度為65 mm以下的纖維，牽伸倍數(shù)一般可達(dá)60倍～80倍。國(guó)產(chǎn)牽伸系統(tǒng)器材都有很大創(chuàng)新和發(fā)展，接近國(guó)外一般水平。

2 牽伸系統(tǒng)主要發(fā)展和進(jìn)步

牽伸系統(tǒng)泛指羅拉牽伸裝置、羅拉加壓機(jī)構(gòu)、上下羅拉傳動(dòng)機(jī)構(gòu)、膠輥及膠圈、上下膠圈銷、下膠圈張力架、集聚紡附加裝置、斷頭吸棉裝置等。

2.1 牽伸裝置

搖架牽伸裝置主要優(yōu)點(diǎn)是安裝、使用、調(diào)整、管理方便，上羅拉(上膠輥、上膠圈)連接在一起，加壓、卸壓方便，不如日東式將膠圈架騎放于下羅拉頸上，產(chǎn)生因膠圈架磨滅改變前鉗口位置高低而導(dǎo)致的一系列問(wèn)題。此外，采用長(zhǎng)短膠圈設(shè)計(jì)，設(shè)置下膠圈張力架，可以保持下膠圈張力，減少上下膠圈的內(nèi)凹；采用上托式階梯下銷，可強(qiáng)化纖維變速點(diǎn)前移。搖架加壓原先存在的上下羅拉平行度差、加卸壓不便等問(wèn)題，通過(guò)相應(yīng)改進(jìn)，現(xiàn)已解決。為了加強(qiáng)后牽伸區(qū)摩擦力場(chǎng)對(duì)纖維的控制，使后區(qū)牽伸倍數(shù)或總牽伸倍數(shù)有所提高，可采用V型牽伸，將后羅拉抬高約半個(gè)羅拉直徑并適當(dāng)前移，形成后膠輥25°的V形后傾角和后包圍弧，對(duì)成紗質(zhì)量有利。

2.2 加壓機(jī)構(gòu)

現(xiàn)代牽伸系統(tǒng)淘汰傳統(tǒng)的重錘直接加壓和橫桿間接加壓，解決了設(shè)備笨重、耗材大、卸壓難、管理不便等系列問(wèn)題。當(dāng)前主要采用螺旋彈簧加壓、空氣加壓和板簧加壓3種型式。

2.2.1 螺旋圓柱彈簧加壓搖架

螺旋圓柱彈簧(以下簡(jiǎn)稱圈簧)加壓使用最早，推行面最廣，結(jié)構(gòu)較簡(jiǎn)單，售價(jià)較低，但彈簧參數(shù)如直徑、螺距、壓縮長(zhǎng)度及其材質(zhì)，搖架軸的高度、角度、羅拉加壓后的撓度等均影響羅拉壓力大小[1]。因此，易產(chǎn)生錠間壓力變異，破壞穩(wěn)定；弱壓力的錠子對(duì)產(chǎn)品質(zhì)量影響很大。此外圈簧占用體積大、產(chǎn)生壓力較小；調(diào)節(jié)壓力時(shí)，前、中、后區(qū)相互影響；壓力調(diào)整常用色塊改變進(jìn)行微調(diào)整，不能單獨(dú)調(diào)節(jié)，導(dǎo)致錠間壓差大；另外，彈簧易老化、衰退、變形，改進(jìn)方向?yàn)椴捎弥眽菏娇蓡为?dú)無(wú)級(jí)調(diào)整。

2.2.2 空氣加壓搖架

空氣加壓搖架(簡(jiǎn)稱氣加壓搖架)是繼圈簧加壓搖架后發(fā)展的新的搖架加壓方式，屬軟彈性加壓，吸振能力強(qiáng)、加壓穩(wěn)定可靠?？煞奖銦o(wú)級(jí)調(diào)節(jié)加壓，滿足紡紗要求。其壓力變化可定量顯示，并能實(shí)現(xiàn)半釋壓和全釋壓。新型氣加壓已采用氣囊直接加壓，早期開(kāi)關(guān)車(chē)氣壓不穩(wěn)定問(wèn)題已基本解決；但其結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，需有一個(gè)凈化壓縮空氣的供氣系統(tǒng)，包括空壓機(jī)、儲(chǔ)氣筒、油水分離器、減壓閥、安全閥等，雖供氣不多，但耗能不少。每錠投資費(fèi)用約是彈簧搖架的2倍，總成本較高。

2.2.3 板簧加壓搖架

板簧加壓搖架開(kāi)發(fā)較早，現(xiàn)已成為成熟技術(shù)，國(guó)內(nèi)外均有生產(chǎn)。新型板簧搖架示意見(jiàn)圖1。

新型板簧搖架每檔膠輥都由一個(gè)獨(dú)立單元組成，壓力傳遞無(wú)摩擦損耗，板簧形變產(chǎn)生壓力直接施加于膠輥與羅拉，沒(méi)有橫向分力。板簧材質(zhì)好、剛性大、壓力穩(wěn)定可靠，不易疲勞變形，使用壽命長(zhǎng)；在相同壓力下，板簧的彈性變形約是圈簧的8%～10%，采用較寬的握持距和精密制造，確保上下羅拉平行度；但調(diào)壓范圍較小，一般設(shè)計(jì)壓力偏大。板簧要求采用特種鋼材制做，售價(jià)比圈簧搖架超出數(shù)倍。

當(dāng)前，3種搖架各有利弊，但從發(fā)展來(lái)看，板簧搖架具有較強(qiáng)生命力和發(fā)展前途。不論采用何種搖架必須加強(qiáng)管理，揚(yáng)長(zhǎng)避短，定期檢查調(diào)整，保持良好的運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)。筆者建議在每錠受力端部加裝壓力傳感器，實(shí)現(xiàn)低壓顯示或報(bào)警，確保單錠或每只搖架壓力始終處于控制狀態(tài)。

2.3 集聚紡裝置

20世紀(jì)80年代研制的集聚紡裝置(早期叫緊聚紡裝置)是牽伸系統(tǒng)的重大創(chuàng)新，對(duì)減少成紗毛羽，提高強(qiáng)力具有良好的效果?，F(xiàn)今除中、粗號(hào)紗、起絨用紗無(wú)需推廣外，一般都宜采用。

集聚紡裝置型式較多，可歸結(jié)為負(fù)壓式和機(jī)械式兩大類。負(fù)壓式又有網(wǎng)格圈式、打孔膠圈式和集聚塵籠式3種。網(wǎng)格圈式又分為三羅拉和四羅拉兩種，各有特點(diǎn)：負(fù)壓式原理相同，均是通過(guò)吸風(fēng)裝置形成膠圈負(fù)壓，使邊緣纖維以擬定的軌跡向中心集聚，形成結(jié)構(gòu)緊密、毛羽少的細(xì)紗。機(jī)械式則通過(guò)磁力加壓全封閉集束器實(shí)現(xiàn)集聚效果，集束器底面形狀與前羅拉表面相吻合、無(wú)間隙，在無(wú)牽伸區(qū)逐步收縮須條形成緊密紗。機(jī)械式集聚紡裝置結(jié)構(gòu)較簡(jiǎn)單，但不適合特細(xì)號(hào)紗使用，其以瑞士羅卡斯(Rocas)為代表，國(guó)內(nèi)華裕紡機(jī)有限公司[2]、宜興貝特爾紡織機(jī)械有限公司也有類似產(chǎn)品[3]。

集聚紡裝置仍有發(fā)展和改進(jìn)的空間，有關(guān)研究資料較多，這里不贅述。

2.4 羅拉及其傳動(dòng)機(jī)構(gòu)

羅拉及其傳動(dòng)機(jī)構(gòu)數(shù)十年來(lái)取得了很大進(jìn)步。首先，為了適應(yīng)重加壓、高負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)，羅拉直徑從早期22 mm、23 mm加大至25 mm甚至27 mm，目前，青澤(Zinzer)、馬佐里(Marzoli)羅拉直徑為30 mm。老機(jī)每節(jié)羅拉錠數(shù)一般為8錠，為了減少每節(jié)中間錠子加壓后，后羅拉撓度加大，對(duì)羅拉加壓、彎曲的影響，國(guó)內(nèi)新機(jī)已改為6錠，但國(guó)外細(xì)紗機(jī)仍保持8錠。而為減少須條無(wú)捻包圍弧，羅拉座已從早期35°改為45°。

當(dāng)代細(xì)紗機(jī)由于材質(zhì)改進(jìn)，制造工藝、熱處理方法等的進(jìn)步，羅拉彎曲、偏心減少，不少企業(yè)已能制造高精度無(wú)機(jī)械波羅拉，如常州同和紡機(jī)等，為羅拉增速、加長(zhǎng)、防振創(chuàng)造了基礎(chǔ)。多錠長(zhǎng)車(chē)對(duì)提高勞動(dòng)生產(chǎn)率、降低成本、增加效率極為有利，目前青澤公司的Zinzer72型細(xì)紗機(jī)錠數(shù)最多，已達(dá)3 016錠，據(jù)介紹成本可減少11%，長(zhǎng)車(chē)對(duì)羅拉要求較高，否則容易產(chǎn)生斷頭和錠間質(zhì)量變異，必須采取車(chē)頭、車(chē)尾兩側(cè)羅拉同步驅(qū)動(dòng)；而豐田長(zhǎng)錠細(xì)紗機(jī)則采用頭、中、尾3處同步驅(qū)動(dòng)。

新型細(xì)紗機(jī)配置三根羅拉，分別用伺服電機(jī)獨(dú)立驅(qū)動(dòng)，通過(guò)電腦對(duì)后羅拉速度進(jìn)行調(diào)整，生產(chǎn)粗節(jié)或粗細(xì)節(jié)竹節(jié)紗、異號(hào)紗；通過(guò)對(duì)中羅拉速度的控制，實(shí)現(xiàn)停、開(kāi)或變化，用兩根異色粗紗可生產(chǎn)各種款式的彩紗，國(guó)內(nèi)外企業(yè)都有研制可供用戶選配。羅拉單獨(dú)傳動(dòng)還可做到無(wú)級(jí)調(diào)節(jié)線密度偏差，而無(wú)需調(diào)節(jié)，并節(jié)省能耗，減少羅拉扭矩和扭振。

細(xì)紗前后羅拉有直齒、斜齒(螺旋形)兩種，溝槽的齒形有等節(jié)距和不等節(jié)距之分，可按加工纖維選用。筆者建議制造人字形溝槽羅拉，以確保纖維在溝槽表面中間輸出。

2.5 膠輥與膠圈

膠輥即牽伸上羅拉，早年稱“皮輥”，用高檔小牛皮作表層，內(nèi)襯純羊毛呢套與鑄鐵心軸膠接再上膠而成，工藝復(fù)雜、保養(yǎng)困難，成本高且易損壞。20世紀(jì)50年代后期試用聚氯乙烯管材套制，表面上膠，但壽命不長(zhǎng)，易磨損中凹；80年代改用丁腈膠代替，并使用小套差、鋁襯管等工藝，膠輥軸承從滾動(dòng)軸承改為滾柱軸承；表面處理也從酸處理、生漆處理改為碳黑處理、抗靜電涂料處理等；21世紀(jì)由丁腈橡膠和金屬氧化物交聯(lián)加抗靜電型增塑劑制成的免處理或微處理膠輥，已擴(kuò)大使用，效果良好。

膠輥要求有較好的彈性和回彈性，較小的變形量和較大的握持力，但這些要求互相矛盾。有企業(yè)將膠圈鐵輥(中鐵輥)用直徑相同或稍大的中膠輥代替，可增加握持力，減少滑溜，對(duì)條干有利。

緒森公司推薦采用不同彈性體組成的夾層式膠輥，能提高耐磨性，增加使用壽命。我國(guó)近期有聚氨酯膠輥面世，其特點(diǎn)是彈性好，但耐磨性、摩擦性能尚待考驗(yàn)。

膠圈也是由皮圈發(fā)展而來(lái)，目前由丁腈橡膠和簾子線構(gòu)成。內(nèi)層為壓縮層，與膠圈銷接觸，要求光潔，不粘附纖維，抗張力和抗彎曲性能好，不易老化且耐油污，抗靜電和纏繞。中層為強(qiáng)力層，要求不變形，耐撕裂，尺寸穩(wěn)定。

噴氣渦流紡、賽絡(luò)菲爾紡因無(wú)橫動(dòng)裝置，對(duì)膠輥膠圈耐磨性提出更高要求，膠輥制造企業(yè)應(yīng)研制新的高分子材料。

2.6 膠圈銷和壓力棒

近年來(lái)國(guó)內(nèi)已研發(fā)多種型式的碳纖維上銷，保持上下膠圈有效地接觸，增強(qiáng)對(duì)纖維的控制，改善上銷前沿與中下羅拉的平行度。也有制造廠將上銷加長(zhǎng)3 mm～4 mm，稱大前沖上銷，以減小牽伸浮游區(qū)長(zhǎng)度，對(duì)紡純棉條干有利。新T形下銷將平面寬度由8 mm改為5 mm，厚度從3 mm減為2 mm，加強(qiáng)中部摩擦力場(chǎng)，對(duì)改善條干，減少細(xì)節(jié)有利[4]。

牽伸區(qū)附加壓力棒是我國(guó)的創(chuàng)舉，可以附加摩擦力場(chǎng)，減少對(duì)牽伸不利的羅拉反包圍弧，加強(qiáng)對(duì)纖維的控制，使變速點(diǎn)集中和前移，對(duì)紗線條干有益；但必須強(qiáng)調(diào)的是，壓力棒安放位置要適當(dāng)，高低要統(tǒng)一，否則會(huì)造成錠間牽伸效率不一致，甚至出現(xiàn)硬頭致使條干惡化。壓力棒安裝形式[5]有前區(qū)和后區(qū)兩種，前區(qū)上銷帶壓力棒、下銷帶壓力棒等。德國(guó)緒森公司采用壓力棒與隔距塊鑲嵌組合在一起的形式，見(jiàn)圖2。

2.7 吸棉裝置

細(xì)紗吸棉裝置影響斷頭、飛花、紗疵、用電、落棉及操作勞動(dòng)強(qiáng)度等，是牽伸系統(tǒng)的重要器材。傳統(tǒng)車(chē)間的集體吸落棉裝置因其耗電量大，開(kāi)關(guān)車(chē)不同步，斷頭不易控制，一旦有火患，容易波及相鄰機(jī)臺(tái)等原因，已基本淘汰。現(xiàn)代細(xì)紗機(jī)采用單電機(jī)驅(qū)動(dòng)，吸棉箱安裝有負(fù)壓自動(dòng)控制系統(tǒng)，可自動(dòng)報(bào)警及時(shí)處理落棉，保持吸口真空度基本穩(wěn)定，提高吸棉效率，長(zhǎng)車(chē)推行車(chē)前、車(chē)后單獨(dú)配置吸棉系統(tǒng)，以節(jié)省用電，提高吸棉效率。有報(bào)導(dǎo)稱，青澤1 200錠長(zhǎng)車(chē)細(xì)紗機(jī)老機(jī)車(chē)頭用1臺(tái)10 kW吸棉電機(jī)，現(xiàn)車(chē)頭、車(chē)尾改用兩臺(tái)2.2 kW吸棉電機(jī)，可節(jié)省用電約50%。

值得推薦的是瑞士立達(dá)(Rieter)公司發(fā)明的獲國(guó)家能源獎(jiǎng)的新型Ecorized吸棉管[6]。其外形和效果見(jiàn)圖3和圖4。它設(shè)計(jì)巧妙，正常紡紗時(shí)吸棉管開(kāi)口較小，不斷頭時(shí)單錠吸棉功率可降低50%(3.5 kW)，斷頭后開(kāi)口放大，正常吸棉，還可優(yōu)化設(shè)計(jì)與吸棉變頻電機(jī)結(jié)合控制，效果更顯著。

3 羅拉牽伸的缺點(diǎn)

羅拉牽伸已存在近百年，是成熟的牽伸方式，特別適合紡制細(xì)特和特細(xì)線密度產(chǎn)品，存在主要問(wèn)題是條干不勻，與自由端紡紗的轉(zhuǎn)杯紡、噴氣渦流紡、摩擦紡等有差距。根據(jù)Bruk/Trommer的研究，轉(zhuǎn)杯紡的條干不勻率是同類環(huán)錠紡的75%[7]；歷屆USTER統(tǒng)計(jì)值可知，轉(zhuǎn)杯紡紗與環(huán)錠紡紗同類產(chǎn)品條干CV值的比較也可明顯看到這一點(diǎn)，分析主要原因有以下幾點(diǎn)。

3.1 上下羅拉摩擦傳動(dòng)存在滑溜和膠圈內(nèi)凹

雙膠圈裝置摩擦傳動(dòng)上羅拉和上膠圈，在傳遞點(diǎn)產(chǎn)生一定程度的摩擦損失，必然產(chǎn)生一定的滑溜[8]。在牽伸區(qū)無(wú)纖維時(shí)也會(huì)產(chǎn)生滑溜，據(jù)測(cè)試其滑溜率在4%～10%，紡紗時(shí)，在牽伸力作用下，滑溜變異更加明顯。圖5～圖8分別比較有無(wú)纖維、上羅拉加壓、下羅拉表面狀態(tài)、后牽伸倍數(shù)大小對(duì)滑溜率的影響。圖中OH62、OH2022表示兩種SKF膠圈架。

由此可見(jiàn)，纖維有無(wú)、上羅拉加壓、下羅拉表面狀態(tài)、后牽伸倍數(shù)大小、牽伸力大小等均影響膠輥和膠圈的滑溜和牽伸效率。

在紡紗狀態(tài)下，前中、中后會(huì)有兩個(gè)牽伸力。牽伸力大有利于纖維在牽伸中伸直平行度的提高和彎鉤纖維的伸直，對(duì)成紗強(qiáng)力有利；但在羅拉握持力不足的情況下，后區(qū)牽伸力過(guò)大會(huì)使后膠輥前向滑移、后膠輥增速，后牽伸倍數(shù)減小，紡紗效率降低，線密度增大，重量不勻率加大，甚至出現(xiàn)出硬頭、斷頭、紗疵增加等。前區(qū)牽伸力加大會(huì)造成前膠輥后向滑移，轉(zhuǎn)速減小，同樣出現(xiàn)上述問(wèn)題。此時(shí)若將前后區(qū)隔距放大，后牽伸加大(遠(yuǎn)離臨界牽伸)，前鉗口隔距片加大或減小粗紗捻度等都可以減小牽伸力，減輕或消除不良影響。膠圈(中羅拉)加壓后，一般因握持力較大不易產(chǎn)生轉(zhuǎn)速變異，出硬頭時(shí)條干CV值往往變化不大，但粗節(jié)明顯增加，成紗強(qiáng)力反而增加。唯一可靠的解決牽伸力過(guò)大、上羅拉過(guò)度變異的方法是增加中、后羅拉加壓，提高握持力，但會(huì)增加羅拉負(fù)荷，產(chǎn)生一系列問(wèn)題。

由此可見(jiàn)，膠輥、膠圈摩擦傳動(dòng)產(chǎn)生的滑溜問(wèn)題是羅拉牽伸的主要癥結(jié)。

此外，盡管采用上托和下壓等措施，摩擦傳動(dòng)形成膠圈松邊側(cè)內(nèi)凹也是不可避免的。內(nèi)凹產(chǎn)生摩擦力場(chǎng)的不足，會(huì)形成對(duì)牽伸須條的弱控制，增加條干不勻。

3.2 羅拉、膠輥偏心、彎曲、變形惡化條干不勻率

上下羅拉偏心、彎曲和變形，均會(huì)使羅拉對(duì)纖維握持點(diǎn)前后移動(dòng)，從而使羅拉輸出長(zhǎng)度發(fā)生瞬時(shí)或周期性變化，雖然握持點(diǎn)移距不大，但對(duì)每一回轉(zhuǎn)羅拉或膠輥而言，足夠?qū)е聴l干不勻率加大。膠輥?zhàn)冃魏罂煽s短浮游區(qū)距離，改善條干不勻，紡棉效果較顯著。因此，采用低硬度膠輥可彌補(bǔ)變形造成的附加不勻，但膠輥硬度太小，膠輥加壓后形成準(zhǔn)橢圓形狀態(tài)。膠輥一轉(zhuǎn)可產(chǎn)生兩個(gè)粗節(jié)和兩個(gè)細(xì)節(jié)的典型波譜圖，對(duì)條干極為不利[9]。除上面形成握持點(diǎn)移動(dòng)的不勻外，還會(huì)形成微觀的轉(zhuǎn)速和線速度變異，造成微觀的牽伸倍數(shù)周期性變化，使條干不勻。

3.3 羅拉、膠輥動(dòng)態(tài)偏心、彎曲形成周期性機(jī)械波

環(huán)錠紡羅拉、膠輥?zhàn)畛Ｒ?jiàn)的周期性機(jī)械波及其條干不勻率與動(dòng)態(tài)偏心、彎曲程度、羅拉轉(zhuǎn)速、羅拉撓度、潤(rùn)滑狀態(tài)呈正相關(guān)，一般有規(guī)律性，對(duì)成紗和后加工產(chǎn)品危害最大，而這些在自由端紡紗中一般不會(huì)出現(xiàn)。

3.4 后羅拉扭振惡化致條干不勻

后羅拉扭振形成的原因比較復(fù)雜，它與羅拉加壓太重、扭矩過(guò)大、羅拉長(zhǎng)度過(guò)長(zhǎng)、羅拉摩擦阻力過(guò)大、纖維牽伸力過(guò)大和羅拉軸潤(rùn)滑不良等有關(guān)。在紡差別化化纖和中粗號(hào)紗時(shí)更容易產(chǎn)生；嚴(yán)重時(shí)可目測(cè)車(chē)尾后羅拉間隙抖動(dòng)和停頓，造成條干惡化和紗疵，甚至羅拉接頭處松脫等。

4 羅拉牽伸系統(tǒng)創(chuàng)新和發(fā)展展望

4.1 牽伸裝置改進(jìn)

基于膠圈摩擦傳動(dòng)的多種缺點(diǎn)，筆者認(rèn)為取消上膠圈對(duì)消除條干隱患是有利的。20世紀(jì)80年代上海部分工廠曾做過(guò)無(wú)上膠圈牽伸試驗(yàn)，條干有所改善，但牽伸力降低，使成紗強(qiáng)度降低。2012年程登木先生創(chuàng)制的JF-120型聚纖紡細(xì)紗牽伸系統(tǒng)[10]，也是去掉上膠圈，下膠圈與集聚紡相似，通過(guò)負(fù)壓網(wǎng)格圈和控制棒實(shí)現(xiàn)對(duì)須條的變細(xì)控制，使纖維的變速點(diǎn)更靠前、更穩(wěn)定、更集中。據(jù)介紹成紗條干顯著改善，可低于USTER統(tǒng)計(jì)值5%的水平，毛羽也有所減少。該裝置在網(wǎng)格圈上置放壓力棒，可加強(qiáng)纖維的摩擦力場(chǎng)，保持一定的牽伸力；較徹底地解決了雙膠圈內(nèi)凹和牽伸力過(guò)大，導(dǎo)致膠輥滑溜問(wèn)題。該裝置在2012年上海國(guó)際紡機(jī)展運(yùn)行正常，但現(xiàn)場(chǎng)飛花較多，須條有跳出壓力棒的問(wèn)題，成紗強(qiáng)度也有所下降。筆者認(rèn)為可參考并條機(jī)牽伸裝置，加裝下壓式回轉(zhuǎn)壓力棒，適當(dāng)提高牽伸力，并研究網(wǎng)格圈吸口截面形態(tài)，優(yōu)化牽伸變細(xì)曲線。2015年國(guó)際紡機(jī)展，南通金馳紡機(jī)也有類似裝置展出，取消了上膠圈并簡(jiǎn)化牽伸機(jī)構(gòu)，可節(jié)約用電；為了減少毛羽并增加強(qiáng)力，可在此基礎(chǔ)上在前區(qū)加裝類似RoCos磁力加壓集棉器。當(dāng)前該改進(jìn)還不夠成熟，但方向可圈可點(diǎn)，有待業(yè)內(nèi)有興趣人士進(jìn)一步研究。

牽伸系統(tǒng)條干的改善，為擴(kuò)大牽伸倍數(shù)創(chuàng)造條件，為前紡加重定量，甚至實(shí)現(xiàn)棉條喂入的超大牽伸創(chuàng)造條件，具有重大經(jīng)濟(jì)意義；至于取消上膠圈后紗線強(qiáng)力略為降低，可采用適當(dāng)增大牽伸力，增加纖維伸直度來(lái)補(bǔ)償，況且強(qiáng)力問(wèn)題不是當(dāng)前需要關(guān)注的主要問(wèn)題。

4.2 牽伸加壓的改進(jìn)——磁力加壓的可行性

磁力加壓是一種新型加壓方式，它利用磁體產(chǎn)生的磁力線在上下羅拉間構(gòu)成的回路產(chǎn)生吸力，實(shí)現(xiàn)加壓效果。磁力僅存在于上下羅拉間，下羅拉承受的荷重僅是上羅拉的荷重，因此無(wú)需復(fù)雜的加壓結(jié)構(gòu)，羅拉、軸承、機(jī)面受力大幅減輕，從而避免重負(fù)荷帶來(lái)的機(jī)械磨損、羅拉彎曲、變形、扭振、機(jī)架要求高、耗電大等一系列問(wèn)題。磁力加壓在20世紀(jì)80年代初期，一度用于細(xì)紗機(jī)后上羅拉，稱之為磁性大鐵輥，其不足之處是上下羅拉的壓力會(huì)隨其間隙的加大而降低，當(dāng)喂入粗紗定量大時(shí)，壓力會(huì)減小，不符合紡紗工藝要求。此外，由于當(dāng)時(shí)磁體材料易損壞，磁力易衰退，需定期充磁等問(wèn)題，導(dǎo)致磁力加壓技術(shù)停滯。

隨著計(jì)算機(jī)信息產(chǎn)業(yè)、航天航空、新能源、軍工新電機(jī)等前沿科技的發(fā)展，磁性材料獲得驚人的突破，稀土永磁材料已成為當(dāng)前的主體，早年用作大鐵輥的鋇鐵氧體、鍶鐵氧體已趨淘汰。稀土永磁釤鈷(SmCo)永磁體和釹鐵硼(NdFeB)永磁體磁能積在27 Goe～50 Goe，被稱為永磁王。它比20世紀(jì)90年代使用的磁鋼的磁性高100多倍，比鐵氧體、鋁鎳鈷磁體性能優(yōu)異很多，比鉑鈷合金的磁性還高出一倍，新型稀土永磁材料的發(fā)展為磁力加壓奠定了基礎(chǔ)。

磁體的性能指標(biāo)有：磁感應(yīng)強(qiáng)度、矯頑力、最大磁能積等。磁體的材料已從原先粉末燒結(jié)發(fā)展為合金和陶瓷鍍層等多種。

紡紗四種加工型式與膠輥間隙的關(guān)系曲線如圖9所示[11]。

由圖9可見(jiàn)，如果工作間隙在A點(diǎn)以上，磁力加壓的壓力也有足夠保證，新的永磁材料使A點(diǎn)不斷上升，使磁力加壓的可靠性更高，從而代替其他加壓方式。目前，磁力加壓因永磁材料價(jià)格高、產(chǎn)量低受到限制；但隨著科技發(fā)展，這種現(xiàn)象必將改變，在紡織行業(yè)擴(kuò)大使用，前景看好。現(xiàn)今磁力加壓已用于RoCos集聚紡集束器、織機(jī)磁力引緯器等，筆者建議大力研發(fā)牽伸系統(tǒng)的磁力加壓，盡早擺脫細(xì)紗機(jī)“重負(fù)荷”的局面。

5 結(jié)語(yǔ)

5.1 追溯環(huán)錠紡細(xì)紗機(jī)牽伸系統(tǒng)的發(fā)展歷程，有利于創(chuàng)新發(fā)展。棉紡牽伸系統(tǒng)自建國(guó)以來(lái)成績(jī)不小，但至今還未擺脫學(xué)仿模式，缺乏品牌產(chǎn)品和創(chuàng)新動(dòng)力，自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)產(chǎn)品不多。

5.2 目前牽伸裝置、加壓機(jī)構(gòu)等存在多種型式，應(yīng)容許其在發(fā)展中成長(zhǎng)、改進(jìn)、競(jìng)爭(zhēng)、淘汰。遺憾的是，雙膠圈牽伸裝置數(shù)十年來(lái)并未有大的發(fā)展。

5.3 紡織技術(shù)應(yīng)適應(yīng)時(shí)代的發(fā)展，應(yīng)大力采用新技術(shù)、新工藝、新設(shè)備、新器材，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化、智能化、信息化、數(shù)字化和連續(xù)化。

5.4 應(yīng)積極支持研發(fā)無(wú)上膠圈負(fù)壓引導(dǎo)的新型牽伸裝置和稀土永磁材料的新型磁力羅拉加壓機(jī)構(gòu)。

[1] 劉榮清，李學(xué)成，呂德根.搖架加壓機(jī)構(gòu)的發(fā)展和展望[C]//“經(jīng)緯股份杯” 2007年全國(guó)環(huán)錠細(xì)紗機(jī)科技創(chuàng)新及紡紗器材、專件應(yīng)用技術(shù)交流研討會(huì)論文集.咸陽(yáng):全國(guó)紡織器材科技信息中心，2007.

[2] 紹興華裕紡機(jī)有限公司.產(chǎn)品說(shuō)明書(shū)[Z].

[3] 宜興貝特爾紡織機(jī)械有限公司.產(chǎn)品說(shuō)明書(shū)[Z].

[4] 劉榮清.棉紗條干不勻分析與控制[M].北京:中國(guó)紡織出版社，2007:103-104.

[5] 劉全新，劉寧，寧煥英.現(xiàn)代細(xì)紗牽伸機(jī)構(gòu)利用壓力棒的回顧與探討:兼析壓力棒的多種定位方式及特點(diǎn)[J].紡織器材，2014，41(3):47-56.

[6] 瑞士立達(dá)公司.技術(shù)資料[Z].2013.

[7] 瑞士立達(dá)公司.Brunk/Trommer立達(dá)紡紗手冊(cè):5冊(cè)[Z].

[8] Bay.E，Baier.F，SKF紡織機(jī)械公司(德國(guó)).現(xiàn)代環(huán)錠紡紗工藝術(shù)對(duì)牽伸系統(tǒng)的要求[J].國(guó)際紡織導(dǎo)報(bào)，1998(4):9-13.

[9] 劉榮清，王柏潤(rùn).棉紡試驗(yàn)[M].北京:紡織工業(yè)出版社，1981:227-228.

[10] 程登木.略談JXF-120型聚纖紡細(xì)紗機(jī)牽伸系統(tǒng)[C]//“經(jīng)緯股份杯”2012’“強(qiáng)專件、促設(shè)備、為行業(yè)”技術(shù)進(jìn)步和創(chuàng)新經(jīng)驗(yàn)研討會(huì)論文集.咸陽(yáng):全國(guó)紡織器材科技信息中心，2012:78-83.

[11] 中國(guó)紡織大學(xué)棉紡教研室.棉紡學(xué):下冊(cè)[M].2版.北京:紡織工業(yè)出版社，2001:189-190.

The Development and Prospect of Cotton Rollers

LIU Rongqing

(Shanghai Textile Engineering Assn.,Shanghai 200092,China)

To select and innovate the drafting system, the history of ring spinning frame drafting system,and the progresses of drawing device,pressure mechanism,compact spinning device,roller and its transmission mechanism,cots and aprons and apron pins and the pressure rod and a suction device and such since the founding of new China are reviewed with the description of the defects of drafting including the friction drive slippery and aprons in concave and periodic mechanical wave and torsion vibration deterioration.Analysis is made on the current status and prospect of replacing top apron with the magnetic pressure device.It is pointed out that the traditional textile technology should keep up with the times in new technology,new equipment,new accessories for the automation,intelligentization,informationization,digitalization and continuous operation of spinning technology.

ring spinning frame;drafting system;roller;cot;apron;top apron;bottom apron;pressurizing mechanism;drawing friction;negative pressure;magnetic pressurizing

2015-04-28

劉榮清(1934—)，男，江蘇無(wú)錫人，教授級(jí)高級(jí)工程師，主要從事紡紗工藝、產(chǎn)品及測(cè)試應(yīng)用方面的研究。

TS103.11+4

A

1001-9634(2016)06-0052-06