細紗高速紡紗選用鋼領(lǐng)、鋼絲圈的探討

陳　偉，陳　標

(無錫市求盛紡織機械配件制造有限公司，江蘇無錫　214000)

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細紗高速紡紗選用鋼領(lǐng)、鋼絲圈的探討

陳偉，陳標

(無錫市求盛紡織機械配件制造有限公司，江蘇無錫214000)

摘要：細紗在高速紡紗過程中，在不增加斷頭和能耗的前提下，增加紡紗速度對提高企業(yè)經(jīng)濟效益有很大的意義。闡述了高速紡紗對鋼領(lǐng)鋼絲圈的要求及驗證兩者匹配效果的方法。簡明介紹了無錫市求盛紡織有限公司近幾年來通過材料、設(shè)備和熱、表面處理等方式進行改造升級，在新型高速鋼領(lǐng)鋼絲圈及特殊規(guī)格鋼領(lǐng)方面取得突破。鋼領(lǐng)和鋼絲圈之間摩擦系數(shù)小且一致性好，上車周期短、節(jié)能佳、壽命長、高速集聚紡和高速環(huán)錠紡紗適應(yīng)性強，將是今后較長時間內(nèi)環(huán)錠紡紗鋼領(lǐng)和鋼絲圈的發(fā)展方向。

關(guān)鍵詞：鋼圈光潔度；鋼領(lǐng)直徑；氣圈環(huán)；匹配；精密軸承鋼鋼領(lǐng)；鋼絲圈

細紗是環(huán)錠紡系統(tǒng)中最關(guān)鍵的成紗工序，是整個系統(tǒng)的核心。所以，挖掘細紗的生產(chǎn)能力，是整個系統(tǒng)能否盈利的關(guān)鍵。紡紗廠的成本核算是按噸紗成本來核定的，提高細紗產(chǎn)量就意味著降低生產(chǎn)成本，尤其是對分攤固定成本起著決定性的作用。因此，細紗高速從某種意義上講，就是紡紗增效，同時也是紡紗能力的體現(xiàn)。對任何一個企業(yè)來說，在不增加斷頭和能耗的前提下，增速就意味著有增效的可能。事實上很多企業(yè)用自己的實踐證明，只有增效，才能從惡劣的競爭環(huán)境中找到生存之路[1-3]。

1鋼領(lǐng)鋼絲圈概述

眾所周知，鋼領(lǐng)和鋼絲圈這對摩擦副是環(huán)錠紡細紗機上實現(xiàn)加捻和卷繞的關(guān)鍵器材，二者之間配合是否“默契”，以及“自身”的質(zhì)量是否過硬，與成紗的品質(zhì)有直接關(guān)聯(lián)[4-6]。鋼領(lǐng)與鋼絲圈的配合中選擇鋼絲圈規(guī)格十分重要。在二者配合中，既要使摩擦力達到一定數(shù)值，又要使磨損盡量減少。在細紗高速生產(chǎn)過程中，鋼領(lǐng)與鋼絲圈之間的摩擦情況非常復(fù)雜，因為二者在高速、高壓和高溫狀態(tài)下進行跳躍式滑動摩擦，這與常溫狀態(tài)下的滑動摩擦差異很大[7-8]。

由于我國提出高速這個概念時間不長，故目前國內(nèi)生產(chǎn)的鋼領(lǐng)和鋼絲圈，都達不到高速運行的要求，只有很少一部分能在高速機上使用。作為器材廠家，當(dāng)務(wù)之急就是要踏踏實實提高技術(shù)水準和技術(shù)質(zhì)量，而不是靠廣告效應(yīng)來獲得銷售市場的占有率。作為紡紗企業(yè)必須更新高速加捻卷繞部件。

2國際上高速概念定義

2.1錠子速度定位

錠子速度在18000r/min以下是低速；18000～20000r/min是中速；20000～22000r/min是高速；22000r/min以上為特高速(實際能超過此錠速的企業(yè)在國內(nèi)很少)。

2.2鋼絲圈線速度定位

鋼絲圈旋轉(zhuǎn)速度在36m/s以下是低速；36～40m/s是中速；40～44m/s是高速；45m/s以上為特高速(一般不超過此線速度)。

3高速紡紗時紡紗張力和鋼絲圈瞬時功率的變化

3.1紡紗張力

紡紗張力以下公式計算：

F=m*R*n2

(1)

其中：F為紡紗張力/N；m為鋼絲圈重量/g；R為卷繞半徑/mm；n為錠子轉(zhuǎn)速/(r/min)。

由式(1)得知：減輕鋼絲圈重量，減少卷繞半徑，增加氣圈環(huán)都能降低紡紗張力，減少斷頭的發(fā)生。經(jīng)實驗，每減輕1號鋼絲圈，能加速500～1000r/min。

3.2鋼絲圈瞬時功率

鋼絲圈瞬時功率p按以下公式計算：

p=k*m*r*n3

(2)

其中：k是隨摩擦系數(shù)改變而改變的常數(shù)；m是鋼絲圈重量/g；r是鋼絲圈回轉(zhuǎn)半徑/mm；n是錠子轉(zhuǎn)速/(r/min)。

從式(2)中可以看到：當(dāng)鋼領(lǐng)鋼絲圈的摩擦系數(shù)降低時，能減少功耗;當(dāng)鋼領(lǐng)直徑減小時，功耗下降；當(dāng)錠子速度上升時，功耗與錠速成立方關(guān)系上升。從式(2)分析得到：提高鋼領(lǐng)和鋼絲圈的光潔度，降低鋼領(lǐng)和鋼絲圈的摩擦系數(shù)，使二者之間的摩擦系數(shù)值為0.08～0.12，是高速紡紗的基本條件。減小鋼領(lǐng)直徑，是高速紡紗降低成本的主要方法。但鋼領(lǐng)減小，帶來的是紡紗過程中落紗次數(shù)的增加，落紗工作量的增加。所以，采用自動落紗是實現(xiàn)高速紡紗必須的附加裝置。

4定速、定位，選擇適宜卷裝尺寸及采用氣圈控制環(huán)

由式(1)、(2)得知，氣圈高度(紗管長度)增加，錠速就要降低，反之亦然。棉紡細紗適宜卷裝與速度關(guān)系如表1所示。

表1棉紡細紗卷裝尺寸與速度關(guān)系

卷裝尺寸小中小中大鋼領(lǐng)直徑/mm35～384042～4548～54筒管長度/mm≤180190～200200～225≥230升降全程/mm≤155160～175180～200≥205適應(yīng)錠速/(r/min)19000～2300016000～1800014000～1550010000～13000

由實驗得知，為進一步提高錠速并使紗線氣圈不崩潰的有效方法是采用氣圈控制環(huán)控制氣圈形態(tài)，則紡紗錠速能相應(yīng)增大。經(jīng)測算，采用氣圈控制環(huán)后，紗線張力降低30%～50%，錠速平均能提高3000～5000r/min，鋼絲圈高速回轉(zhuǎn)時摩擦功率消耗也顯著降低，取得較好節(jié)能效果。

5高速紡紗對鋼領(lǐng)鋼絲圈的要求

研究發(fā)現(xiàn)，鋼領(lǐng)鋼絲圈相互配合，二者的磨損屬于粘著熱腐蝕，因此，鋼領(lǐng)和鋼絲圈的制造質(zhì)量至關(guān)重要。同時，二者在幾何形狀跑道契合性、機械性能的匹配性、鋼絲圈輕重號數(shù)選擇、表面處理方式的匹配，制造材質(zhì)選擇匹配等方面都值得研究和探索。

5.1鋼領(lǐng)在高速紡紗時的要求

a)光潔度高，摩擦系數(shù)小且一致性好；b)抗鍥能力強；c)圓整度小，跳動??；d)自清潔、自潤滑能力強，上車自適應(yīng)性好；e)導(dǎo)熱性好；f)抗磨性好，壽命長；g)材質(zhì)上要選用耐磨、耐熱、耐蝕性較好的軸承鋼、合金鋼；h)從表面處理上要選用耐磨、耐蝕、自潤滑性能較好的涂覆材料；i)適紡性強，走熟期短。

5.2高速紡紗對鋼絲圈要求

a)氣圈穩(wěn)定，一致性好；b)拎頭輕爽，氣圈富有彈性；c)走熟期短，飛圈少，斷頭少；d)毛羽好；e)導(dǎo)熱性好；f)摩擦系數(shù)小且一致性好；g)使用周期達標；h)在圈型選擇方面，要使用幾何形狀重心較低的，有利于高速和提高效率；i)在截面形狀選擇上，如紡純棉品種，可選扁平形或?qū)挵雸A形，紡合成紗或混紡紗可選半圓形，紡化纖可選瓦楞型。

6在高速紡紗環(huán)境中鋼領(lǐng)鋼絲圈配合要合理

如何驗證在高速紡紗環(huán)境中鋼領(lǐng)鋼絲圈的配合是否合理，主要關(guān)注數(shù)據(jù)是：a)3mm以上有害毛羽、千錠時斷頭率、棉結(jié)、使用壽命、適紡性、走熟期、防腐性能等；b)鋼絲圈在鋼領(lǐng)上運轉(zhuǎn)平穩(wěn)、跳動、振動頻率及振程小，鋼絲圈輪廓較清晰，紗線通道中積花少；c)鋼絲圈運轉(zhuǎn)造成的張力穩(wěn)定，紗線碰隔紗板及紗管頂部的次數(shù)較少；d)紗線通道寬敞、外傾角較小，能夠保證鋼絲圈平穩(wěn)運轉(zhuǎn)；e)鋼絲圈磨損接觸面面積較大、磨痕淺。

7新型鋼領(lǐng)鋼絲圈的研發(fā)

近幾年紡紗企業(yè)的產(chǎn)品結(jié)構(gòu)調(diào)整步伐加快，產(chǎn)品的品質(zhì)、檔次不斷提升，用工的矛盾尤為突出，為此求盛公司近幾年在新型鋼領(lǐng)、鋼絲圈的研發(fā)和生產(chǎn)上加大投入，克服困難取得了一定成績。重點做了以下工作。

7.1鋼領(lǐng)的研發(fā)

a)采用新材質(zhì)，從過去較為單一的低碳鋼發(fā)展到現(xiàn)在的多種合金鋼、軸承鋼等不同特性的材質(zhì)，以適應(yīng)不同客戶對使用壽命的不同要求；

b)抓制造精度，把延續(xù)了十幾年的傳統(tǒng)加工設(shè)備徹底淘汰，優(yōu)化了生產(chǎn)工藝，引進了國內(nèi)外先進的具有針對性的各種數(shù)控設(shè)備加以批量生產(chǎn)，使產(chǎn)出的鋼領(lǐng)不僅精度高，且一致性，特別是工作面的一致性極好，這樣就滿足了客戶對高速生產(chǎn)、成紗質(zhì)量優(yōu)而穩(wěn)定的需求；

c)改進處理方法，通過幾種不同的表面處理方法，使產(chǎn)品工作表面的物理特性發(fā)生改變，從而達到走熟期更短、斷頭率更低、成紗質(zhì)量更好、耐磨性更強、抗腐效果優(yōu)良的結(jié)果。

表2為國內(nèi)某知名紡紗企業(yè)，使用求盛精密軸承鋼領(lǐng)和配進口鋼絲圈，與另一家國內(nèi)著名鋼領(lǐng)廠同錠質(zhì)量對比，從表2中可以看出，JC 14.6tex紗質(zhì)量明顯提高。

表2求盛公司與其它公司生產(chǎn)鋼領(lǐng)紡JC14.6tex質(zhì)量對比

細紗指標條干CV/%CVb/%-50%細節(jié)/(個/km)+50%粗節(jié)/(個/km)+200%棉結(jié)/(個/km)毛羽H求盛公司11.281.2705.510.52.76某廠12.451.932.59.517.53.05

7.2鋼絲圈的研發(fā)

在選材上選用機械性能和耐磨性更好的材質(zhì)，并開發(fā)出適用于集聚紡使用的高耐磨性產(chǎn)品；有針對性的進行表面處理，使其提高耐磨性，增加潤滑性和散熱性。

8結(jié)語

鋼領(lǐng)鋼絲圈是環(huán)錠紡細紗機的主要紡紗部件，隨著企業(yè)對紡紗質(zhì)量和紡紗生產(chǎn)效率要求的不斷提高，對鋼領(lǐng)鋼絲圈制造企業(yè)提出了許多新要求。鋼領(lǐng)和鋼絲圈之間摩擦系數(shù)要小，一致性好，上機走熟期要短，且使用壽命要長，能適應(yīng)高速環(huán)錠紡和集聚紡的紡紗要求，成紗毛羽與棉結(jié)少。

求盛公司近年來通過對材料的優(yōu)選與對特定加工設(shè)備進行熱處理，改進表面處理等方式進行升級改造和流程再造，在鋼領(lǐng)鋼絲圈的研發(fā)及生產(chǎn)上取得突破，先后推出紡進口系列鋼領(lǐng)的精密軸承鋼領(lǐng)。使鋼領(lǐng)的平均壽命從原來的一年多提高到六年多，鋼絲圈的平均周期壽命從過去的5～7天，提高到現(xiàn)在的25天以上。通過在國內(nèi)眾多大、中型中高端紡織企業(yè)的集聚紡和高速環(huán)錠紡應(yīng)用實踐，結(jié)果表明其能夠完全滿足紡紗生產(chǎn)的需要，并且可以替代國外同規(guī)格的進口產(chǎn)品。這將不僅有利于國內(nèi)紡織企業(yè)降低這方面專件器材的使用成本，又能滿足客戶要求的紗線品質(zhì)指標，可以廣泛推廣和應(yīng)用。

參考文獻：

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(責(zé)任編輯：許惠兒)

收稿日期：2015-10-23

作者簡介：陳偉(1959-)，男，江蘇無錫人，工程師，主要從事紡紗器材、新產(chǎn)品開發(fā)及應(yīng)用等方面的研究。

中圖分類號：TS112.823

文獻標志碼：B

文章編號：1009-265X(2016)02-0037-03

Discussion on Use of Steel Collar and Steel Traveler for High-speed Yarn Spinning

CHENWei,CHENBiao

(Wuxi Qiusheng Textile Machinery and Fitting Manufacturing Co., Ltd, Wuxi 214000, China)

Abstract：Increasing spinning speed of spun yarn without increasing broken ends and energy consumption in high-speed spinning process has great significance for improving economic benefit of enterprises. This paper describes requirements of high-speed spinning for steel collar and traveler and how to verify their matching effect reasonably, briefly introduces breakthroughs and success of Qiusheng Company in new high-speed steel collar and traveler and special specification through transformation and upgrading of materials, equipment, heat treatment and surface treatment in recent years, and points out that steel collar and traveler have low friction coefficient and good consistency, short startup period, good energy-saving property, long life and strong adaptability to high-speed compact spinning and high-speed ring spinning and will be the development direction of ring spinning steel collar and traveler of ring spinning in the future.

Key words：degree of finish of steel traveler; steel collar diameter; balloon ring; matching; precision bearing steel collar; steel traveler