細(xì)紗機(jī)的技術(shù)現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢(shì)

侯長(zhǎng)勇

（山東聊城華潤(rùn)紡織有限公司，山東聊城，252000）

目前，環(huán)錠細(xì)紗機(jī)的技術(shù)發(fā)展較為成熟，已成為紡紗的關(guān)鍵設(shè)備。有資料統(tǒng)計(jì)，全球超過(guò)80%的紡紗設(shè)備為環(huán)錠細(xì)紗機(jī)，我國(guó)約有1.3 億紗錠的環(huán)錠紡紗規(guī)模，約占世界總錠數(shù)的50%；而環(huán)錠細(xì)紗機(jī)的產(chǎn)量約占全國(guó)細(xì)紗總產(chǎn)量的85%［1］，可見(jiàn)環(huán)錠細(xì)紗機(jī)在紡紗中占有重要的地位。一個(gè)棉紡企業(yè)細(xì)紗機(jī)的紗錠數(shù)量可以衡量企業(yè)生產(chǎn)規(guī)模的大小和生產(chǎn)能力的高低。當(dāng)前國(guó)外以瑞士立達(dá)公司、德國(guó)青澤公司、日本豐田公司等生產(chǎn)的細(xì)紗機(jī)為主；國(guó)內(nèi)以經(jīng)緯紡織機(jī)械制造有限公司、上海二紡機(jī)股份有限公司、湖北天門紡織機(jī)械股份有限公司等生產(chǎn)的細(xì)紗機(jī)為主。國(guó)內(nèi)環(huán)錠細(xì)紗機(jī)近幾年發(fā)展的速度比較快，無(wú)論是自動(dòng)化、智能化程度，還是紡紗水平、紡紗質(zhì)量、紡紗錠數(shù)，與國(guó)外細(xì)紗機(jī)的差距越來(lái)越小。

1 環(huán)錠細(xì)紗機(jī)的發(fā)展

環(huán)錠細(xì)紗機(jī)作為傳統(tǒng)紡紗方法，已有100 多年的歷史。國(guó)產(chǎn)環(huán)錠細(xì)紗機(jī)已從第1 代發(fā)展到第4 代，從“1”字開(kāi)頭的如1291、1292、1293 等型號(hào)到現(xiàn)在的如F1520、JWF1597、EJM178JC 等型號(hào)，第4 代細(xì)紗機(jī)以帶集體落紗的長(zhǎng)車為主。隨著紡織機(jī)械技術(shù)的不斷進(jìn)步，國(guó)內(nèi)外環(huán)錠細(xì)紗機(jī)在提高生產(chǎn)效率、減輕勞動(dòng)強(qiáng)度、減少用工、節(jié)能降耗、自動(dòng)化程度等方面進(jìn)步明顯。

2 細(xì)紗機(jī)紡紗特性

細(xì)紗工序是將半制品粗紗經(jīng)喂入、牽伸、加捻、卷繞成具有一定的號(hào)數(shù)、符合用戶質(zhì)量要求的管紗。生產(chǎn)時(shí)通常以每千錠時(shí)產(chǎn)量來(lái)衡量細(xì)紗機(jī)的生產(chǎn)水平，以千錠時(shí)斷頭根數(shù)表示斷頭率，而斷頭率直接影響紡紗效率。棉紡企業(yè)的生產(chǎn)規(guī)模常用細(xì)紗機(jī)的總錠數(shù)來(lái)表示，它的萬(wàn)錠用工標(biāo)準(zhǔn)也反映了企業(yè)的管理水平；設(shè)備狀態(tài)直接影響紡紗產(chǎn)量和質(zhì)量，自動(dòng)化程度直接影響萬(wàn)錠用工水平，高速化程度直接影響紡紗的生產(chǎn)效率。環(huán)錠紡紗生產(chǎn)線能夠適應(yīng)不同纖維、不同號(hào)數(shù)的紡紗，具有原料適用范圍廣、產(chǎn)品適紡性強(qiáng)、紡紗號(hào)數(shù)范圍廣等特點(diǎn)，在紡紗領(lǐng)域中占有重要的地位。

3 細(xì)紗機(jī)的技術(shù)現(xiàn)狀

環(huán)錠紡紗已有100 多年的發(fā)展歷史，技術(shù)越來(lái)越成熟、越來(lái)越先進(jìn)，生產(chǎn)品種的適應(yīng)性很廣，能紡制成不同號(hào)數(shù)的紗線，其中2.9 tex 以下的特細(xì)號(hào)純棉品種也能在細(xì)紗機(jī)上生產(chǎn)。通過(guò)環(huán)錠紡紗技術(shù)的不斷突破與創(chuàng)新，使得集聚紡成為目前的主流。通過(guò)技術(shù)改造的集聚紡，其原理相差不大，一般都是在環(huán)錠細(xì)紗機(jī)牽伸裝置前加裝一個(gè)集聚裝置，利用空氣負(fù)壓和機(jī)械傳輸相結(jié)合的方法，使從前羅拉輸出的須條集聚伸直再進(jìn)行加捻。由于集聚紡紗縮小了前羅拉出口處須條的加捻三角區(qū)，使成紗結(jié)構(gòu)和性能發(fā)生了一定的變化，在同樣原料條件下，與傳統(tǒng)環(huán)錠紗相比，集聚紗3 mm 毛羽減少約70%左右，單紗強(qiáng)力提高10%以上，飛花減少約85%，還可降低后工序的整經(jīng)斷頭，使織物的品質(zhì)高且穿著舒適。集聚紡技術(shù)的出現(xiàn)使環(huán)錠紗的質(zhì)量有了質(zhì)的飛躍。經(jīng)過(guò)近20 年不斷發(fā)展，集聚紡技術(shù)已很成熟。

傳統(tǒng)環(huán)錠紡生產(chǎn)線勞動(dòng)強(qiáng)度大、用工較多、自動(dòng)化程度低，使企業(yè)普遍感到用工緊張。采用配置集體落紗的細(xì)紗長(zhǎng)車，可實(shí)現(xiàn)從裝管、走管、落紗、開(kāi)車等全自動(dòng)操作，落紗時(shí)間一般在4 min 左右，插拔管率可達(dá)到100%，留頭率在97%以上，可減輕員工的勞動(dòng)強(qiáng)度，緩解當(dāng)前用工緊張的現(xiàn)象。集聚紡在實(shí)踐中也在不斷完善和發(fā)展，集聚紡技術(shù)與賽絡(luò)紡技術(shù)相結(jié)合的賽絡(luò)集聚紡，采用雙粗紗喂入，將兩根平行并保持一定間距的粗紗經(jīng)雙孔喇叭口喂入牽伸區(qū)，經(jīng)前羅拉輸出，形成一個(gè)三角區(qū)交匯在一起，再加捻卷繞到紗管上，其成紗毛羽更少，外觀更光潔，強(qiáng)力明顯提高，手感柔軟，耐磨性好。集聚紡技術(shù)不僅能生產(chǎn)純棉精梳紗，還能生產(chǎn)莫代爾、萊賽爾、粘膠等化學(xué)纖維混紡紗。

企業(yè)根據(jù)環(huán)錠細(xì)紗機(jī)的設(shè)備狀況和產(chǎn)品質(zhì)量要求，可分別采取不同的集聚紡裝置對(duì)細(xì)紗機(jī)進(jìn)行改造。還有一些紡紗技術(shù)在細(xì)紗機(jī)上已經(jīng)應(yīng)用，如細(xì)紗斷頭檢測(cè)技術(shù)、細(xì)紗集體自動(dòng)落紗技術(shù)、細(xì)紗機(jī)電錠驅(qū)動(dòng)技術(shù)、機(jī)電一體化技術(shù)等，使細(xì)紗機(jī)的整體自動(dòng)化程度在逐步提升。這些技術(shù)的應(yīng)用標(biāo)志著環(huán)錠細(xì)紗機(jī)技術(shù)又有了新的突破，又進(jìn)一步提高了紡紗質(zhì)量。

現(xiàn)在細(xì)紗機(jī)自動(dòng)接頭技術(shù)還不成熟，由于接頭操作程序過(guò)多，真正實(shí)現(xiàn)自動(dòng)接頭還有一些困難，還需人工接頭。因此，企業(yè)用工緊張的現(xiàn)象還不能得到有效緩解，技能人員還有很大的缺口，自動(dòng)化、智能化技術(shù)在紡紗領(lǐng)域中還需要快速發(fā)展。我國(guó)紡紗規(guī)模較大，紡紗行業(yè)技術(shù)更新的速度相對(duì)緩慢。對(duì)紡紗領(lǐng)域來(lái)說(shuō)，行業(yè)應(yīng)該重視技術(shù)研發(fā)，加大創(chuàng)新投入［2］，充分運(yùn)用新材料新工藝，突破一系列環(huán)錠紡紗生產(chǎn)技術(shù)發(fā)展的瓶頸，在紡紗領(lǐng)域中不斷地創(chuàng)新，開(kāi)發(fā)更加高效、多錠的環(huán)錠細(xì)紗機(jī)，不斷地推動(dòng)紡紗自動(dòng)化、連續(xù)化、信息化的應(yīng)用發(fā)展。

4 細(xì)紗機(jī)的發(fā)展趨勢(shì)

從近幾年中國(guó)國(guó)際紡織機(jī)械展覽會(huì)暨ITMA亞洲展覽會(huì)上展示的全球紡織機(jī)械來(lái)看，自動(dòng)化、智能化、信息化、新功能等是紡織機(jī)械的新亮點(diǎn)，也是細(xì)紗機(jī)的發(fā)展趨勢(shì)。

4.1 應(yīng)用在線檢測(cè)控制

紡紗生產(chǎn)過(guò)程中工藝參數(shù)的在線檢測(cè)、自動(dòng)控制等信息化管理技術(shù)和系統(tǒng)的應(yīng)用，使細(xì)紗機(jī)自動(dòng)化程度進(jìn)一步提高，在線監(jiān)測(cè)技術(shù)的運(yùn)用也是細(xì)紗機(jī)創(chuàng)新發(fā)展的一個(gè)方向［3］。通過(guò)對(duì)細(xì)紗機(jī)單錠進(jìn)行智能檢測(cè)，可實(shí)現(xiàn)對(duì)弱捻、斷頭率、空錠、機(jī)臺(tái)效率等的監(jiān)控，對(duì)于紡紗質(zhì)量出現(xiàn)的問(wèn)題，通過(guò)分析可追溯到某一個(gè)紗錠上，便于對(duì)異?，F(xiàn)象查找原因并進(jìn)行整改，從而加強(qiáng)質(zhì)量控制。

4.2 紗錠數(shù)量增加且錠速提高

在第十八屆上海國(guó)際紡織工業(yè)展覽會(huì)上，德國(guó)青澤公司生產(chǎn)的Zinser 72 型環(huán)錠細(xì)紗機(jī)，設(shè)計(jì)錠速達(dá)25 000 r/min，實(shí)際生產(chǎn)速度可達(dá)到20 000 r∕min 以上，紡紗錠數(shù)達(dá)2 016 錠，已經(jīng)超過(guò)配置2 000 錠的記錄，是目前國(guó)內(nèi)外安裝錠數(shù)最多、最長(zhǎng)的環(huán)錠細(xì)紗機(jī)。有資料統(tǒng)計(jì)：國(guó)外的新型環(huán)錠細(xì)紗機(jī)錠速比國(guó)內(nèi)常規(guī)環(huán)錠細(xì)紗機(jī)錠速提高3 000 r/min 左右，生產(chǎn)效率提高15%左右，使細(xì)紗機(jī)的錠速和效率都得到了提升［4］。隨著國(guó)產(chǎn)環(huán)錠細(xì)紗機(jī)技術(shù)的不斷發(fā)展，錠速也在逐步提高，如WF1589 型細(xì)紗機(jī)、JWF1597 型高速智能細(xì)紗機(jī)，錠速均可達(dá)20 000 r∕min 以上，且配置一體化的四羅拉集聚紡系統(tǒng)、諧波治理及電能檢測(cè)、捻度精確控制、紡紗工藝系統(tǒng)、單錠檢測(cè)與粗紗停喂智能聯(lián)網(wǎng)等功能，可根據(jù)紡紗品種調(diào)試、修改保存工藝參數(shù)，來(lái)打造“自動(dòng)化智能化紡紗工廠”。超長(zhǎng)錠數(shù)的集體自動(dòng)落紗細(xì)紗機(jī)自動(dòng)化程度高，不僅提高了紡紗的生產(chǎn)效率，還減少了用工，利于緩解當(dāng)前用工緊張的現(xiàn)狀。

4.3 適紡范圍更廣

對(duì)于棉纖維品種，通過(guò)配棉和工藝的不斷創(chuàng)新，現(xiàn)在紡紗號(hào)紗已達(dá)到2.9 tex 以下，使產(chǎn)品趨向于特細(xì)號(hào)化發(fā)展。但隨著新型纖維的出現(xiàn)，差別化纖維、再生纖維等混紡紗在改善穿著舒適性、外觀以及其他用途等方面有一定的優(yōu)勢(shì)，通過(guò)工藝優(yōu)化以及選配合適的專件器材，使環(huán)錠細(xì)紗機(jī)在適應(yīng)原料、紗線號(hào)數(shù)范圍等方面更加廣泛，并提升了產(chǎn)品檔次和質(zhì)量。

4.4 細(xì)紗機(jī)逐錠監(jiān)控技術(shù)

采用自動(dòng)化生產(chǎn)檢測(cè)系統(tǒng)可進(jìn)一步提高生產(chǎn)效率，每個(gè)錠位上的紗線斷頭監(jiān)視器會(huì)監(jiān)視鋼絲圈的運(yùn)行情況，能及時(shí)發(fā)現(xiàn)斷頭、弱捻、異常錠等情況，并通過(guò)光電信號(hào)顯示其斷頭的錠位數(shù)，使值車工能直接找到該斷頭的錠位，減少了值車工無(wú)效的巡回勞動(dòng)；當(dāng)收到細(xì)紗斷頭檢測(cè)信號(hào)后，會(huì)自動(dòng)停止粗紗的喂入，直到值車工重置粗紗停喂裝置，接上細(xì)紗斷頭。該裝置可減少回花、消除纏繞現(xiàn)象，在提高制成率的同時(shí)，又大大降低了原料消耗?？傊疱V監(jiān)控技術(shù)使值車工可根據(jù)顯示的錠位數(shù)及時(shí)處理斷頭，一方面減輕了值車工的巡回工作量，另一方面有利于值車工更好地做清潔、防疵捉疵、換粗紗等。

4.5 細(xì)紗自動(dòng)接頭

由于細(xì)紗斷頭后采用人工接頭，降低千錠時(shí)斷頭是減少細(xì)紗工序用工的主要方式。細(xì)紗機(jī)斷頭現(xiàn)在存在兩個(gè)問(wèn)題：一是管紗斷頭后，而粗紗繼續(xù)喂入，值車工如果處理不及時(shí)，容易造成纏繞膠輥、膠圈、羅拉、網(wǎng)格圈等牽伸部件，造成紡紗器材的損壞；二是細(xì)紗斷頭后，需要值車工不停地巡回并進(jìn)行接頭，造成細(xì)紗工序用工多。因此，環(huán)錠細(xì)紗機(jī)的發(fā)展需要解決上述兩個(gè)問(wèn)題。第一個(gè)問(wèn)題目前可采用傳感器、光電系統(tǒng)等來(lái)防止細(xì)紗斷頭后粗紗的繼續(xù)喂入，一方面減少了對(duì)牽伸部件的纏繞和損壞，減少了吹吸風(fēng)巡回時(shí)的斷頭；另一方面也可減少回花的產(chǎn)生，節(jié)約用棉成本。而對(duì)于人工巡回接頭造成用工較多的問(wèn)題，原理上可通過(guò)自動(dòng)接頭機(jī)械手來(lái)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)接頭，但自動(dòng)接頭需要連貫且精細(xì)的動(dòng)作進(jìn)行配合，很難真正實(shí)現(xiàn)。在展覽會(huì)上，已有紡機(jī)制造企業(yè)推出細(xì)紗機(jī)自動(dòng)接頭樣機(jī)，模仿人工接頭動(dòng)作實(shí)現(xiàn)自動(dòng)接頭。隨著技術(shù)的不斷進(jìn)步和創(chuàng)新，期待細(xì)紗機(jī)實(shí)現(xiàn)如自動(dòng)絡(luò)筒機(jī)一般的自動(dòng)接頭，使整個(gè)紡紗過(guò)程保持連續(xù)性，減少人工接觸紗線的機(jī)會(huì)，極大地提高生產(chǎn)效率和勞動(dòng)生產(chǎn)率，進(jìn)而穩(wěn)定紡紗質(zhì)量。

4.6 采用細(xì)紗長(zhǎng)車及細(xì)絡(luò)聯(lián)

采用細(xì)紗長(zhǎng)車及細(xì)絡(luò)聯(lián)是紡紗自動(dòng)化、連續(xù)化的具體表現(xiàn)。細(xì)絡(luò)聯(lián)是將細(xì)紗機(jī)自動(dòng)落紗裝置落下的管紗自動(dòng)運(yùn)輸?shù)阶詣?dòng)絡(luò)筒機(jī)進(jìn)行絡(luò)紗，并將空管再輸送到細(xì)紗機(jī)上供細(xì)紗機(jī)使用，細(xì)絡(luò)聯(lián)連續(xù)化生產(chǎn)，提高了勞動(dòng)生產(chǎn)效率。K45 型細(xì)紗機(jī)有1 632 錠，Z351 型細(xì)紗機(jī)有1 680 錠，這些細(xì)紗長(zhǎng)車都配有全自動(dòng)落紗、自動(dòng)裝管、自動(dòng)送紗管、自動(dòng)開(kāi)車等功能。由于環(huán)錠細(xì)紗機(jī)向多錠化發(fā)展，細(xì)紗長(zhǎng)車可與自動(dòng)絡(luò)筒機(jī)進(jìn)行連接，從細(xì)紗落紗到筒子卷繞成形連續(xù)完成，中間省略了人工裝紗、送紗管等環(huán)節(jié)，使勞動(dòng)用工進(jìn)一步減少［5］。細(xì)絡(luò)聯(lián)中的細(xì)紗機(jī)和絡(luò)筒機(jī)錠數(shù)的配置要考慮生產(chǎn)的品種，防止出現(xiàn)前后工序不銜接的現(xiàn)象。集體自動(dòng)落紗用工少，落紗斷頭率又比人工落紗少，可提高設(shè)備的生產(chǎn)效率。如JWF1597 型細(xì)紗長(zhǎng)車，錠數(shù)最多可達(dá)1 824 錠，配電子牽伸、集體自動(dòng)落紗、單錠檢測(cè)與粗紗停喂、智能聯(lián)網(wǎng)等功能，自動(dòng)化、智能化程度較高，代表了國(guó)產(chǎn)細(xì)紗機(jī)的前沿水平。

4.7 優(yōu)選紡紗器材

降低紡紗斷頭，除設(shè)備有良好的性能外，選擇優(yōu)質(zhì)的紡紗器材也很重要，如膠輥、膠圈、鋼領(lǐng)、鋼絲圈、錠子、搖架、羅拉、網(wǎng)格圈等，它們是紡紗的關(guān)鍵，直接影響到紡紗的斷頭和質(zhì)量。只有降低了紡紗斷頭，才能實(shí)現(xiàn)高速紡紗，提高紡紗產(chǎn)量。如Zinser 72 型環(huán)錠細(xì)紗機(jī)帶有鋼絲圈磨合程序，根據(jù)鋼領(lǐng)的更換時(shí)間設(shè)定錠速，使鋼領(lǐng)與鋼絲圈的磨合效果達(dá)到相對(duì)最佳，最大限度地減少斷頭。各類新型紡紗器材的研制與開(kāi)發(fā)，推動(dòng)了環(huán)錠細(xì)紗機(jī)的技術(shù)進(jìn)步，使紡紗質(zhì)量、產(chǎn)量得到了全面的提升。

4.8 細(xì)紗機(jī)智能化發(fā)展方向

近幾年，我國(guó)已有部分棉紡企業(yè)建立起了數(shù)字智能化工廠和車間，在推進(jìn)智能化方面有了一定的經(jīng)驗(yàn)。在《紡織機(jī)械行業(yè)“十三五”發(fā)展指導(dǎo)性意見(jiàn)》中指出：“十三五”期間，在提高設(shè)備制造質(zhì)量及可靠性水平的基礎(chǔ)上，提高設(shè)備的連續(xù)化和智能化水平是紡紗機(jī)械發(fā)展的大趨勢(shì)，進(jìn)一步減少萬(wàn)錠用工，使紡紗生產(chǎn)更加高速、高產(chǎn)、優(yōu)質(zhì)、高效和節(jié)能，實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)過(guò)程中的連續(xù)化和生產(chǎn)管理的智能化，提高設(shè)備的利用效率等，它為紡織機(jī)械的發(fā)展明確了方向和目標(biāo)，使細(xì)紗機(jī)以后的研發(fā)有了自己的準(zhǔn)則和方向［6］。紡織機(jī)械制造企業(yè)要第一時(shí)間掌握最前沿的生產(chǎn)技術(shù)，加快技術(shù)更新的步伐，不斷變革，使環(huán)錠細(xì)紗機(jī)的發(fā)展不斷滿足國(guó)內(nèi)市場(chǎng)的需求，并逐步得到國(guó)際市場(chǎng)的認(rèn)可。

5 結(jié)語(yǔ)

縱觀細(xì)紗機(jī)近幾十年的發(fā)展，環(huán)錠紡紗技術(shù)較為成熟。目前集聚紡紗在不斷的發(fā)展、增多，帶集體自動(dòng)落紗的細(xì)紗長(zhǎng)車已成為紡紗的主流；細(xì)絡(luò)聯(lián)技術(shù)在不斷的發(fā)展和完善，細(xì)紗機(jī)的自動(dòng)接頭技術(shù)也在不斷的改進(jìn)，未來(lái)將會(huì)變成現(xiàn)實(shí)。細(xì)紗機(jī)不斷地向自動(dòng)化、高速化、連續(xù)化、智能化等方向發(fā)展。萬(wàn)錠用工水平將進(jìn)一步減少，智能化車間、無(wú)人車間有可能變成現(xiàn)實(shí)。