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论棉纺高效工艺技术史志陶（沙洲工学院）1 前 言现在，谈论棉纺高效工艺技术所包含关键问题是怎样提升单机台速度和输出半制品定量，实现高速高产。要实现高速高产，是有一个关键技术，就是怎样稳定产品质量，有一个比较合理产品制成率、比较合理机物料消耗和吨纱用电等。另外，还一个被很多人遗忘问题：工艺产品适应性。对于不一样类型企业，对于产品适应性要求是不一样，大企业讲究在批量，以质取胜；而小型企业要追求多品种，小批量。所以，棉纺高效工艺技术，不能一概而论，要依据企业类型，品种结构，生产技术现实状况形成企业本身技术优势，这是企业要着手做。2 棉纺高效工艺技术关键这儿所谈棉纺高效工艺技术定义为：首先，要配置能实现高效工艺装备。单机台技术状态是实现高效工艺前提，没有尤其高技术状态，在高速状态下，实现高产，是对社会资源极大浪费，也是没有效益观高速，毫无意义高速。所以，企业要想实现单机台多高车速，就必需配置多大技术水准装备；一样，有多高水准技术状态装备，就能够设计多合理高车速。针对特定技术装备，制订出比较合理高速工艺，才能确保产品质量，确保装备运转平稳性，生产出符适用户需要质量产品，同时，确保装备有稳定产能，有比较合理低机物料消耗，比较低吨纱用电量。假如仅仅提升装备车速，就肯定带来以下不利后果：第一、造成转动机件动平衡极度恶化、设备振动加剧，机件磨损严重，从而不能使装备在比较合理长时间内稳定运转，肯定加重设备维护频度，增大了设备维护强度，同时机物料消耗急剧增大。第二、生产出产品条干急剧恶化，表现为机械波严重，另外，棉结、竹节纱疵增多，产品质量难以提升，这为企业创建优质品牌增加了难度。第三、“三绕”、断头增多，生活不好做，用工反而增加，同时，制成率下降。第四、在高速高产情况下，电机运转负荷波动大；针对特定装备，假如车速过高，装备在超负荷状态下运转，电机输出功率不是最好，从而造成能耗和产出比上升。同时，电机散热环境要改变，不然，电机一直在高温下作业，使用寿命将大大缩短。所以，要想取得比较高车速、比较高产量，必需提升装备技术水平或取得更优异技术装备。其次，纺纱系统高效化。依据生产品种特点，制订出能够使各工序机台实现高效化，生产系统所设置工序道数、配机台比较合理少工艺步骤。比如，精梳纱生产，采取配置有自调匀整装置并条机，实现单并技术应用，这么，可降低用工、用电、原料消耗，还能够减轻熟条发毛变烂，降低成纱毛羽和白竹节纱疵；粗纱工序，采取大定量，可增大粗纱强度，减轻粗纱意外伸长，稳定粗纱意外伸长率，同时，细纱工序粗纱退绕稳定，断头少，这么粗纱机产量提升了，粗纱质量上去了，细纱工序粗纱更换周期延长了，产生白竹节纱疵可能性下降了，挡车工值车强度也下降了，生产调度使用粗纱机台也少。最终，实现单机台高效生产一整套工艺体系。该工艺体系应包含：生产过程各工序间牵伸工艺衔接，粗纱捻系数确实定，单机台各工艺参数协调配置。其配置前提条件：各工序生产出能确保成纱质量半制品，能确保下工序很好领用半制品卷装。千万别对自动络筒机抱有极度幻想，一切问题由自动络筒机来处理，不然，产品制成率出现不可逆转下降，络纱生产效率急速下降，自动络筒机机张力装置、打结器等损坏加剧，捕纱系统密封性会下降，同时，因频繁结头，络纱张力稳定性将受到严重破坏，卷绕质量下降。3 实现棉纺高效工艺技术要处理问题3.1 缺乏在高速状态下棉纺控制技术理论研究在中国，从解放早期到上世纪八十年代未对棉纺及其控制技术进行系统化理论研究，鼎盛于上世纪七十年代末到八十代初。在那个时期关键研究在比较低装备运转速度下棉纺加工理论及其控制技术；以后因为管理体制改革，市场机制引入，企业和科研院所由技术开放和共享逐步转变为技术自主开发和保密，同时，在改革开放早期，企业不适应市场经济环境，穷于应付，根本无心再投入很多精力、财力进行技术开发。纺机生产企业为了能实现产品多、快、好、省，采取仿制和方法，进行纺织机械产品升级换代。这么，棉纺生产企业和纺机企业之间没有对棉纺技术进行比较默契和深入研究，从而，没有形成适合中国现有装备条件在高速状态下系统化棉纺控制技术理论。所以，要组织科研院所、企业部分精干技术力量，就一些特定装备在高速化前提下，纤维块开松、除杂、均匀、梳理、牵伸、加捻和成形理论进行系统化研究，架构适合中国现有装备技术水平棉纺控制技术理论平台，为纺织机械自主研发、棉纺企业产品开发和质量控制提供强有力技术确保。3.2 缺乏对高速运转状态下装备进行有效维护组织管理体系和质量确保体系在解放早期，为了确保中国纺织业快速崛起，企业全部建立完备设备维护保障体系：有保全和保养队伍，对运转设备进行半月一保养、六个月一小平、三年一大平设备质量保障体系，从而确保了运转纺织装备一直处于优良工作状态。伴随新型装备引进使用，因为新型装备设计水平、机械加工水平、电气技术水平发生了质飞跃，设备维护技术要求也随之发生了转变，实现了保养和关键检修为基础设备保障体系，但很多企业为实现减员增效，采取设备承保维护体制等，加上企业没有完备技术工人培训制度、薪酬体系及人员外流，维护人员技术水平、能力得不到确保，致使设备运行状态参差不齐，缺乏了对产品质量有效确保。同时，设备关键检修怎样做，做到何种程度不明确，极大地挫伤了技术工人工作主动性，使设备管理陷入前所未有被动局面。技术工人认为总有做不完事，而设备管理人员总认为技术工人工作不到位，致使产品质量得不到确保，机物料消耗也大，劳资双方矛盾突出。所以，有必需组织中国资深设备教授编写该类培训教材和设备维护保障体系，为企业处理后顾之忧。3.3 随时着用工紧缺，职员薪酬提升，企业倾向于用工省，装备单机自动化、智能化水平要求越来越来高，但缺乏应有技术人员贮备在棉纺压锭以前，大量国营棉纺织厂只有一个无私奉献精神，没有强烈竞争意识，乐于为乡镇棉纺织企业培养技术骨干。即使兴建很多棉纺织厂，但新建棉纺织厂所需很多技术工人、熟练挡车工全部是经过本身灵活经营策略、多个人脉关系，到国营企业中培训，从而确保企业有足够技术贮备；同时，在棉纺压锭时期，大量熟练技术工人，挡车工被迫分流到这类新兴企业，使得棉纺织技术得到了普及，棉纺织行业整体实力得到了提升。另外，压锭前后，用工方便，劳动力便易，市场竞争不猛烈，产品利润空间相对较大，故企业不仅愿意采取新设备、新技术。在棉纺压锭以后，各企业充足领会了市场经济残酷，知道了对企业技术安全保障。加上中国加入WTO，在后配额时代，产品利润率下降，用工困难、劳动力成本提升，使得企业开始着手考虑使用新设备，尤其是联机或单机自动化、智能化程度较高装备，以减轻用工压力，但以前一帮老师傅年纪偏大，接收能力相对变差，对新技术利用能力较差，新技术贮备没有完成，使得新装备不能发挥应有效能。所以，棉纺企业在大量引进技术人才同时，纺机厂家要主动配合，共同完成棉纺织企业技术人才更新换代。4 影响装备高效能原因装备高效能，表现在装备能确保市场需要产品质量前提下，合适高车速，较大半制品定量，实现完美高产。不过，高速带来了很多诸如纤维操作、棉结增多等问题，假如处理不妥，高速高产适得其反，企业产生不了应有效益。4.1 在清梳联步骤中，高速、高产对纤维损伤影响4.1.1 开松形式对纤维损伤影响 握持喂给时开松对纤维损伤握持喂给时，打手对纤维块开松形式为：打手对纤维层犁割、打手对纤维块撕扯及被打手抛出后受到尘棒阻击作用而开松。在高速状态时，到底会怎么样呢？首先，假设被握持喂给纤维层在接收打击时速度为，打手接触纤维层时速度为，再设打手接触纤维块开始到打手和纤维块同速，其经过路径为圆弧，其弧长为C，打手角速度为，打手臂长为R，纤维块质量为m，则纤维块从纤维层上分离下来所需时间为，则纤维块从纤维层上分离下来过程中所受到打手作用力为，有。能够认为，cR为一个常数，则伴随打手转速成提升，打手对纤维块打击力随时纤维块速度改变和打手速度乘积成正比。而设纤维块和纤维层之间联络力为，则和二者间关系有以下三种情况：第一，当小于纤维块和纤维层联络力时，打手不可能将纤维块从纤维层直接上分离下来，而是将纤维层逐步地犁割成条状，此时有部分纤维被割断，形成短绒，所以，要减轻纤维损伤，就必需采取薄喂方法，有利于减小纤维块和纤维层之间联络，促进纤维层解体，可降低损伤纤维，降低短绒产生。第二，当大于纤维块和纤维层联络力，而纤维块和纤维层之间联络纤维强力总和大于纤维块和纤维层联络力时，纤维块就从纤维层中抽拨撕扯下来，纤维损伤很小；第三，而当远远大于纤维块和纤维层之间联络纤维强力总和时，纤维块则从纤维层上犁割下来，纤维损伤严重。且被损伤纤维数量极多。在实际工程中，只期望能发生第二种情况，或发生极少许和纤维损伤。在高速开松时，纤维块从纤维层上分离下来过程中所受到打手作用力为，有。故，在高速时，打手开松对纤维损伤就加剧，要减轻这类现象，就必需减小，即降低打手速度速度，或采取薄喂方法，以减小纤维块之间联络力，在打手打击时纤维块尽早分离，才能降低因犁割造成纤维损伤。所以，要降低打手开松对纤维损伤，必需采取薄喂方法，合理低速。4.1.2 打手对飞行中纤维块作用 设没有被打手抓住纤维块部分质量为M，打手接触纤维块开始到打手和纤维块同速，其经过路径为圆弧，其弧长为C，打手角速度为，打手臂长为R，原纤维块飞行速度为，打手抓住纤维后速度为，其速度差为，加速所需时间为，则没有被打手抓住质量为M纤维部分克服惯所需力为，有。当大于纤维之间联络力时，纤维块被开松，甚至被解体；当小于纤维之间联络力，不被开松解体，纤维块被撞飞。当实际生产中，往往较大，对纤维表面冲击作用较大，纤维损伤较严重，也易产生短绒。4.1.3 抓棉打手高速时，对抓取作用影响 抓棉打手抓取纤维块方法能够用以上第二种模式来解释，但因为打手速度提升，被打手抓取纤维块从静止到和打手相同速度分离，其时间极短，纤维丧失了蠕动时间，造成纤维块中纤维瞬间收缩集聚，纤维之间联络陡然增大，纤维块分离边缘向外延伸，这么，抓棉打手抓取纤维块变得很大。所以，往复式抓棉机，抓棉手刀片为何要缩在肋条内，以实现能抓取更小纤维块。4.2 高速对牵伸带来影响高速对牵伸过程无多大影响，造成牵伸恶化原因在于：牵伸钳口上下运动控制器件速度一致性对牵伸不匀影响。假如钳口上下运动器件运动不一致恶化，造成排列恶化，浮游纤维运动娈速分布分散，使用权牵伸输出条干恶化。皮辊、皮圈在高速状态下运行，易发烧；尤其在重加压情况下，易发生运转不平衡现象。另外，表面纺纱性能恶化，造成粘滞严重，粘花、绕花严重。所以 ，在高温季节，要做好降温工作外，要制订适宜加压量，确保皮辊、皮圈纺纱性能一直保持良好状态。4.3 高速对牵伸区棉结产生影响设牵伸区牵伸倍数为E，前罗拉钳口输出速度为V前，后罗拉钳口输入速度为V入，则V后=V前/E。再设浮游纤维加速头端加速时，其产生冲量I=M（V前-V后）=MV前（E 1）/E。所以，当牵伸装置提升车速时，纤维头端在加速时冲量增量是极大，也就是说，变速时纤维头、尾之间张力较大。当纤维蠕动抽拨时，能对其周围联络较大邻近纤维产生较大下压力，也即产生较大摩擦作用，从而阻碍变速纤维蠕动，发生周围未变速慢速纤维向其挨近集聚，从而产生棉结。所以，当纤维条中纤维排列较紊乱时，提升车速、增大牵伸倍数易产生棉结。4.4 高速对除杂影响4.4.1 清梳工序 打手高速，肯定造成杂质早碎，对后续机台除杂产生极为不得影响。如抓棉机在抓取纤维块同时，也能实现一定有效除杂，环形抓棉机在打手抓取到底层时，纤维层上积聚了很多杂质，在换包时，经过人工方法实现除杂。而高速往复式抓棉机，在打手抓取到纤维层底部时，不见纤维层积聚大量杂质。所以，能够推断，打手高速时易击碎杂质，而细小杂质由后道强力风机吸引下被吸到下道机台，致使抓棉机失去除杂功效。4.4.2 高速、高产对除杂作用影响 清梳联除杂方法关键有两种：打手和尘格共同除杂，尘笼及强力除尘机对纤维层除杂。第一个情况：打手和尘格共同除杂方法。在握持喂给开松时，纤维块从纤维层上分离出来后，其运动速度为，圆周运动半径为R，则离心力为，有；纤维块和金属之间静摩擦系数为，则纤维块和打手之间摩擦阻力为，有。当时,纤维块很快滑脱打手，并远离而去；当时，纤维块即被打手俘获，并随打手一起运动。现在后随打手一起运动纤维块加速结束，逐步恢复变形，其对打手压力逐步变小，然而，迎面而来运动空气阻力却较大，使得纤维块滑脱阻力较大，加之打手经过尘格区域时间极短，故其极难脱离打手。一样打手对飞行纤维块作用，其情况一样如此。所以，在实际生产中，对于特定高速度旋转打手，产生强大气流附面层，经过尘格所需时间就缩短，这么其对纤维块携带能力随其运转速度增大，从而阻碍了纤维块和杂质有效分离，同时，也降低了打手对纤维块开松作用。所以，有必需改变打手结构，做到现有利于对纤维块打击开松，又得于纤维块从打手上滑脱，纤维块有效转移，促进纤维杂质分离，提升除杂效果。第二种情况：尘笼及强力除尘机除杂方法。尘笼及强力除尘机除杂是经过空气流过纤维层空隙时，将尘杂带出纤维层进入尘笼，实现除杂。当高速喂入时，为提升除杂效果，往往以提升尘笼吸风量措施来实现。不过，当进入尘笼除杂区域纤维层较厚时，纤维层凝聚到尘笼表面后，其吸风阻力就快速增大，则尘笼内外空气压力差就快速增大，从而使纤维层被严重压缩，纤维层空隙率就快速下降，纤维层中尘杂极难被吸走。所以，要处理这除杂杂问题，则必需做到快喂薄喂，同时必需能稳定尘笼内外空气压力差，将其控制在较为有利于除杂合理范围内，让纤维层适度压缩，确保纤维层有足够大空隙率及空隙大小，不然就极难实现高效除杂目标。但台湾王田、金坛纺机生产无动力凝棉器，纤维块流在无压缩状态下进入尘笼室，纤维块也可在自然状态下翻滚，使杂质和纤维块有效分离，实现高效除杂。4.5 各工序定量对高效工艺实现影响各工序半制品定量确实定，伴随装备技术进步了发生了较大改变。以下表RIETER企业早年和多年推荐各工序定量和细纱牵伸。纺纱线密度年代粗纱特数末并定量生条定量精条定量条卷定量细纱牵伸Texg/5mg/5mg/5mg/m倍19.5早年58324.2924.2924.296429.0850272724.57543.5914.5早年48620.8220.8220.826033.51740272724.57551.0310早年48618.2218.2220.826048.659024.52722.57559.06早年23316.216.2018.225638.83420212721.06570.0由以上表中数据可知：伴随细纱机牵伸控制性能不停提升，对各品种工艺设计牵伸倍数分配由原来各工序负担改为关键由粗、细两工序负担。这么不管何品种，生条、熟条、精梳条定量设计其差异在不停缩小。梳棉机尽管梳理技术有了极为完善发展，针布质量有了前所末有提升，但生条定量改变仍然不大；所以，梳棉机提升产量空间不是很大，这和道夫针布容张能力有极大关系。假如一味地增大生条定量，就肯定造成锡林道夫之间纤维一次转移率下降，生条中反复梳理纤维增多，产生棉结可能性也随之增大。从上表中能够看出，实现粗纱机高效是比较有效、可靠，这么对提升粗纱质量，降低粗纱意外伸长率波动，对提升细纱质量直到主动推进作用。5 抓包方法对纤维混合影响圆盘式纤维包排列方法：能够实施边开松边混合，实现由粗及细充足、细致均匀混合，确保小百分比成份原料能够均匀地混合到其它各成份中去。而且，完全能够实现低速高产高效能生产方法，低耗能、低维护性。而直线式纤维包排列方法：为了确保混合均匀性，要求多种原料混合百分比比较靠近。同时为降低纤维包排列头尾抓取纤维反复性带来混合不均匀性，可采取多个原料并排排列，纤维包底部长边和纤维包排列方向平行。该方法尤其不适合小百分比原料及回花、再用棉混合。属于高速高产，能耗电量大，维护要求相对高。6 高速、高产对生条棉结、含杂影响锡林、盖板两针面负荷相对合理时，其针齿含有较强抓取纤维能力，这么飘浮于针隙带中纤维就少，产生棉结机会就少。但锡林转速不变或不能提升时，提升梳棉机产量，就势必增大锡林、盖板两针面纤维负荷，同时，增大针齿容纳纤维量。这么，针齿容纳纤维量超出某一合理范围时，针齿抓取纤维能力就随之减弱，针隙带中飘浮纤维数量就增多，产生棉结就增多。所以，提升梳棉机产量时，必需考虑针齿容纳纤维能力，其两针面纤维负荷，不然，既影响梳棉机梳理质量，又要产生大量棉结。选择质量、性能优越针布，在确保设备有良好运转状态，采取“四快一准”工艺标准，是处理生条棉结前提。采取小锡林，纤维从一针面惯性漂浮距离、时间全部缩短，同时，锡林高速时动平衡要愈加好，故针隙带漂浮纤维就降低，产生棉结能力相对有所下降。7 结 论1）清梳联技术中，要实现损伤纤维少、轻，必需采取薄喂、合适减小打手转速。2）要实现清梳有效除杂，必需控制各开松打手速度，使其在比较合理范围内，或，有必需改变打手结构，做到现有利于对纤维块打击开松，又得于降低打手携带纤维块能力，实现纤维杂质有效分层，从而实现有效除杂。另外，控制强力除尘机尘笼内外空气压力差，采取薄喂方法，控制纤维层空隙率，降低纤维层吸风阻力，降低尘杂运动阻力，有利于除杂。采取无动力凝棉器，是实现有除去尘杂方法之一。3）清梳联中往复式抓包机电气性能优越于圆盘式抓包机，但其抓取方法带来纤维混合能力却不及圆盘式抓包机，故抓取技术及待处理。4）要降低生条棉结，就必需控制锡林表面针面负荷，实现适度高速高产，确保设备良好运转状态，采取“四快一准”工艺。同时，采取小锡林梳理工艺，对提升梳理效能有一定主动意义。5）高速在牵伸时假如纤维紊乱，易产生棉结。6）粗纱工序实现高效工艺比较理想。7）高效工艺要针对特定装备，在比较低速度下，实现高质和高产。实现高效工艺必需拥有很好装备维护管理体系和技术贮备。参考文件：1 史志陶.棉纺工程M.北京:中国纺织出版社.1.2 夏鹤龄.抓棉机综议J.棉纺织技术, 1995.3.3 吕恒正.开清棉匀混机械功效研讨J.棉纺织技术, 1997.5.4 吕恒正.清棉工程纤维混和技术分析J.棉纺织技术, .1.5 吕恒正.抓棉机功效分析J.棉纺织技术, 1999.11.6 秦贞俊.现代梳棉机技术进步.国外纺织技术, J.5.7 杨义旺等.降低生条棉结研究.上海纺织科技, J.6. 8 王迎等.梳棉机锡林道夫针齿容量计算.大连轻工学院学报.3.9 朱长根.金属针布光洁度和梳棉棉条质量J. 上海纺织科技, 1998.6.10 周宇等.清梳过程中棉结和短绒改变分析棉纺织技术, (8).11 Jurg Bischofberger.C60型梳棉机性能特点及使用效果J.棉纺织技术, （6）.12 史志陶.梳棉机锡林盖板梳理区棉结产生机理研究J.棉纺织技术, （8）.13 史志陶.纤维包排列方法对混和效果影响J.棉纺织技术, （10）.14 刘荣清.相关棉纺“高效工艺”定位和评议J.棉纺重定量高效工艺纺纱新技术研讨会论文集.9.