细纱机的紧密纺技术改造

汽 图３机械 气
升～叶．汁斗一ｖ４ Ｑｑ翘渊—知
为燃
图４气流集聚纺构件
从微观上看，细、短、软、滑、直的纤维较易挤向吸 风口，形成下层纤维；反之则易形成上层纤维。在收缩 阶段，发生的是纤维上下分层转移。加捻阶段，由于须 条宽度比传统环锭纺小，所以边缘纤维与中心纤维的 向心压力差也比传统环锭纺小，纤维内外转移的程度 就没那么激烈。但由于有向心压力差，所以仍会有内 外转移现象。在捻度径向分布规律上，使纤维在排列 紧密和较好结构的情况下被加捻，转移螺旋线较为规 则。可以看出纤维先发生上下分层转移，然后再发生 内外转移，从而形成了与传统环锭纱不同的纤维径向 分布规律和不同的纱线结构。
目前，紧密纺细纱机主要生产厂商有：瑞士立达、 德国绪森、德国青泽、意大利马佐里和日本丰田。这５ 家公司的紧密纺纱系统虽然各有特点，但都是运用了 上述纺纱原理。目前紧密纺的技术大多为以上公司垄 断，他们对ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ国市场的专利保护愈来愈重视，国内若沿 着国外的思路去开发紧密纺．将很难突破已经形成的
技术和专利保护网的封锁一Ｊ。 ２ 紧密纺集聚方式的研究与分析
参考文献： ［１］ 熊磊，邢明杰．Ｓｏｈ鼍ｐｕｎ、￥ｉｔｏｓｐｕｕ紧密纺减少毛羽机理对比［Ｊ］．现
代纺织技术．２００６，（３）：１９—２０． Ｅ２］傅培花，等．紧密纺纱线中纤维的捻度分布及内外转移情况［Ｊ］．
东华大学学报（自然科学版），２００６。（４）；％一１００． ［３］ 房英杰．王爱萍。等．紧密纺纱与传统纺纱成纱质量对比［Ｊ］．纺织
浮八 沪（ ‘
ｊ
／
忒
。ｊ
．）
４－
Ｌ。
（
瞳多
÷每奏Ｌ蚕崮＿ｒ
图２立达ＣｏｍｆｏｒＳｐｉｎ纺纱装置
３ 吸风组件阻捻的网格圈集聚型紧密纺
目前国内一些企业开发的紧密纺装置，结构不很 合理，很多没有经过大范围的实验并得出非常信服的 结论，推出的产品可靠性和稳定性不足，影响纺纱质量 的几个主要问题没有解决，包括吸风管等专件的设计、 整体结构不过关等。８ Ｊ。有的国产低成本机械集聚式 紧密纺装置结构比较简单，只是增加了一个集柬器和 集束罗拉，聚集效果比较差，纱线质量改变小。
万方数据
传动比，可调节集聚区内的张力牵伸。但是由于织物 圈在工作中处于长期的摩擦状态，为易损件，故需要经 常更换，不仅提高了运行成本，而且由于更换构件的时 间消耗．降低了机器的生产效率。
（２）立达的紧密纺纱装置。用直径较大、带有密 集小孔的钢质空心滚筒代替前下罗拉。其上装有两个 胶辊，前胶辊通常称为握持胶辊，与前罗拉组成握持钳 口，后辊称为牵伸胶辊，与前罗拉组成前牵伸钳口。负 压气流透过滚筒小孔在两胶辊之间对须条产生集聚作 用。该系统运行稳定可靠，无易损件。但造价高，不能 在普通细纱机上加装和改装，不便普及。就其性能来 说，由于使用了大直径滚筒代替前下罗拉，因而使浮游 区长度增大，不利于对较短纤维的控制。
细纱机的紧密纺技术改造
刘心雄，韩琪，王安民
（华中科技大学机械科学与工程学院，湖北武汉４３０６７４ Ｊ
摘要：从纺纱原理和机械功能角度对国内外的紧密纺设备进行了分析，针对特定的客户市场定位，探讨了国外有代表性的
几种紧密纺纱装置和国内机械聚集式紧密纺装置的设计思路，并进行了优化和验证。
关键词：环锭纺；紧密纺；优化设计；细纱机
紧密纺技术独到的成纱原理和优点使许多纺纱企 业将紧密纺细纱机列入了采购计划，但是国外设备价 格昂贵，投入成本高；紧密纺对清洁工作和环境等条件 要求高，纺纱器材和能源消耗等运行费用较大，并对络 筒工序提出了更高的要求；紧密纺只适宜纺纯棉精梳 纱等有限的纱线品种，而且国内许多企业资金和厂房 等硬件设施不足，以上种种原因限制了紧密纺技术在 国内的发展和推广。 １．３现有紧密纺装置的技术分析
１紧密纺纱方法的出现 传统环锭纺存在两大缺点： （１）由于加捻三角区的存在，加捻过程中须条纤
维的应力应变分布不均匀，影响了纱线的机械物理性 能，如单纱强力、断裂强力、纤维的强力利用率等。
（２）加捻三角区造成了须条中纤维的两端不能很 好地被捻入纱中而形成毛羽，这也是目前环锭纱毛羽 问题不能得到根本解决的关键。
（５）减少了后工序的上浆与退浆负担，一定程度上
收稿日期：２００８—０５一憾 作者简介：刘心雄（１９６８一），男，副教授，主要从事并行工程与产品全生 产周期研究。
万方数据
可替代股线、烧毛纱和精梳纱，降低了配棉的等级长 度，从而降低了成本，提高了生产效率和经济效益‘“。 １．２紧密纺技术在中国发展的制约
紧密纺纱的原理是在传统环锭细纱机的主牵伸区 与加捻区之间增加一个纤维凝聚区，从前罗拉钳口输 出的纤维须条受到负压空气的控制，使须条尽可能地 集聚收缩，处于须条边缘的纤维端有效地向须条中心聚 集，消除了前罗拉至加捻点间的加捻三角区，纱条在被 输送出原前钳口后有一定宽度，该纱条先被聚集成一条 狭窄的须条，然后再被新增加的一对握持部件握持输 出，再被卷绕部件加捻，纱线毛羽得以大幅度减少。
国外可用以改造的紧密纺设备中，以绪森气动式 和Ｒｏｅｏｓ为代表的机械式装置为典型，前者可以单独 对普通细纱机改造，但是价格高昂并且耗材价格高，不 适合大多数中等规模的企业。后者虽简单，但是不适 合多数企业的一般品种一－。
作者利用比较成熟的传统纤维内外转移技术，提出 了改进的避开专利的紧密纺方案及其装置，消除了现有 机械集聚纺纱技术所采用的集聚后直接握持的缺陷。已 经过理论分析和论证，目前正在进行仿真模型试验。
现对绪森的紧密纺装置（见图１）和立达的紧密纺 装置（见图２）作简单分析。
图ｌ绪森Ｅｌｉｔｅ纺纱装置 （１）绪森的紧密纺纱装置。该装置在原前下罗拉 前增加一根异形截面吸管，吸管套有用柔性的织物圈、 吸管与运动的阻捻胶辊组成阻捻钳口，在气流导向口 对应的织物圈上发生凝聚作用，并且延伸到阻捻钳口。 其将传统环锭纺前罗拉用一个带孔的抽吸滚筒代替， 并且在滚筒内部固定一特殊的通过气流的斜管，形成 负压的抽气系统，从而使气流从外面流人滚筒里面。 经过牵伸后的须条进入带孔抽吸滚筒上两个皮辊（分 别为前上皮辊和夹持皮辊）之间，纤维束受负压气流 的压缩与控制，在负压气流与一定角度的吸风口复合 作用下，纤维束横向缩小，使几乎所有纤维都有规律地 捻合到纱线中并柔和地转化为成纱的宽度，加捻三角 区变得非常小，从夹持辊和抽吸鼓形成的钳口出来的 须条马上被加捻成纱线。该装置可纺制包括超细纤维 在内的各类纤维。通过改变两胶辊间的直径比或齿轮
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ａｆｔｅｒ蛐ａｌｙ２ｉｎｇ ｔｈｅ ｃｏｍｐａｃｔ ｓｐｉｎｎｉｎｇ ｅｑｕｉｐｍｅｎｔｓ ａｔ ｈｏｍｅ ａｎｄ ａｂｒｏａｄ ｆｒｏｍ ｔｈｅ ａｓｐｅｃｔ ｏｆ ｓｐｉｎｎｉｎｇ ｐｒｉｎｃｉｐｌｅ ａｎｄ ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ
ｆｂｕ啷ｏｆ ｆｕｎｃｔｉｏｎｓ ａｎｄ ａｉｍｉｎｇ ａｔ ｍｅｅｔｉｎｇ￥ｏｌｎｅ ｓｐｅｃｉａｌ ｃｕｓｔｏｍｅｒｓ ａｎｄ ｔｈｅ ｍａｒｋｅｔ．ｓｅｖｅｒａｌ ｋｉｎｄｓ ｏｆ ｔｙｐｉｃａｌ ｃｏｍｐａｃｔｉｎｇ ｓｐｉｎｎｉｎｇ
中图分类号：ＴＳｌ０３．２３１．１
文献标识码：Ｂ
文章编号：１００１－２０４４（２００８）１０－００５２－０３
’
Ｃｏｍｐａｃｔｉｎｇ ｓｐｉｎｎｉｎｇ ｔｅｃｈｎｉｑｕｅ ｔｒａｎｓｆｏｒｍａｔｉｏｎ ｏｆ ｓｐｉｎｎｉｎｇ ｆｒａｍｅ
ＬＩＵ Ｘｉｎ—ｘｉｏｎｇ，ＨＡＮ Ｑｉ，ＷＡＮＧ Ａｎ—ｍｉｎ
（Ｈｕａｚｈｏｎｇ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ ｏｆ Ｓｃｉｅｎｃｅ ａｎｄ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｗｕｈａｎ ４３００７４．Ｃｈｉｎａ）
所述装置的具体结构是在原牵伸装置前加一组气 动集聚装置，在前罗拉前增加一个控制罗拉，其上装有 控制胶辊，和中罗拉相似的皮圈套在胶辊和支架上，组 成一个类似方向相反的中罗拉的上胶圈，其尖端探人
前罗拉和前胶辊间，其下装有一异形截面的负压的吸 聚管和一个异型机械集聚部件——集束块以托住上胶 圈的尖端共同组成一套凝聚系统，类似牵伸装置中下 胶圈的下销棒，并夹住前罗拉输出的须条，以便于牵伸 后的须条立即被机械机构集束，初步将纱线集聚，然后 在控制罗拉和控制皮辊的传动下，通过负压的吸聚管， 对纱线进行附加集聚，纱线横截面积减小，加捻三角区 大大减小。异型负压吸管和集束器共同作用，将传统 纺纱机牵伸装置前罗拉钳口线输出的纤维须条集聚在 一条线上。控制罗拉由车头牵伸传动系统经一组中间 齿轮传动，和前罗拉同步，并依靠摩擦使胶圈及胶辊回 转。为了保证纱线顺利被牵伸和抽出，在前钳口和控 制钳口之间设置符合工艺需要的牵伸张力，控制罗拉 和前罗拉传动比设置成１．０３一１．０５。承载纤维在吸 风中通过适度的伸长、滑移，实现更多的纤维共同承载 达到更好的条干。这种技术可以称之为下凝聚式综合 紧密纺技术，技术原理如图３、４所示。
紧密纺纱装置按纤维集聚的实现方式分气流集聚 型和机械集聚型。按照牵伸不集聚，集聚不牵伸纺纱 设计原则，气流集聚型是利用透过凝聚元件的系统的 侧向作用力将须条边缘往须条主体集聚，采取有吸风 集聚作用的下罗拉设计，包括罗拉集聚型、皮辊集聚 型、胶圈集聚型、网格圈集聚型。其中网格圈集聚型又 分为罗拉阻捻式和吸风组件阻捻式。
（２）纱线伸长、强力等机械物理性能提高，从而减 少了飞花和断头，纤维利用率提高．减少了吨纱用棉量。
（３）纤维在纱线中排列均匀有序，条干ｃｙ值有明 显好转，纤维蓬松度降低。纱体起毛、棉结和织物起球 等现象减少，成纱性能和结构得到改善。
（４）成纱捻度较低．故织物光泽和手感柔软细腻， 穿着舒适性提高；织物外观质量精细．布面轮廓清晰程 度高，提高了织物耐磨度和面料档次Ｊ１。
气流集聚纺工艺路线为：牵伸须条＿下吸气流集 聚（收缩须条）一集聚系统握持＿加捻Ｊ Ｊ。
气流槽聚纺的工艺路线是：牵伸须条＿＋“沟槽＋ 气流”集聚一加捻。７ ３。
机械式紧密纺纱技术是利用机件的结构等物理属 性将牵伸后的纤维收缩并聚合，使边缘纤维快速有效 地向须条中心集聚，最大限度地减小纺纱三角区，从而 减少纱线毛羽。机械集聚与气动集聚的凝聚方式相 比，纱条少了一个偏转包覆的过程。
ａｂｒｏａｄ ａｎｄ
ｄｅｓｉｇｎｉｎｇ ｉｄｅａｓ ｏｆ ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ ｃｏｍｐａｃｔｉｎｇ ｓｐｉｎｎｉｎｇ ｄｅｖｉｃｅｓ ａｔ ｈｏｍｅ ａｒｅ ｓｔｕｄｉｅｄ ｆｏｒ ｔｈｅｉｒ ｏｐｔｉｍｉｚａｔｉｏｎ．
Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：ｒｉｎｇ ｓｐｉｎｎｉｎｇ；ｃｏｍｐａｃｌ ｒｉｎｇ ｓｐｉｎｎｉｎｇ；ｏｐｔｉｍｉｚａｔｉｏｎ ｄｅｓｉｇｎ；ｒｉｎｇ ｓｐｉｎｎｉｎｇ ｆｒａｍｅ
４结论 紧密纺纱技术的研发应在国外成熟的紧密纺技术
和国内现有技术，特别是在吸收已有的专利技术的基础 上，抓住纤维集聚技术这一核心，合理控制集聚程度，对 纺纱器材的适应性作研究，且针对国产机型的优劣和市 场容纳度，确定一个现实合理的方案，进行国产化开发。 另一方面结合国内企业的生产条件，积极开拓创新并避 免重复研发，力争开发出自主知识产权的紧密纺技术。 推出产品时要把握尺度，避免发生侵权ｕ引。６ｒ９ｒ
为了更好地解决消耗问题，我们改造成如图４的 形状。在每个纺纱锭位前罗拉和控制罗拉问有一异型
吸附填块一异型吸风装置，截面形状为由宽变窄的
斜向的Ｖ形吸气槽。该吸风装置比纺纱导线稍高，纱 线经过这个位置时，横截面变小，纱线更加有规律，通 过在普通细纱机上的模拟，达到了一定的效果。目前以 上两种装置正在建模做仿真处理。
近年来在环锭纺基础上开发了减少毛羽的新型纺
纱技术，其中主要以机械卷绕减少毛羽的索罗纺（蕲
ｌｏｓｐｉｎ）和以气流减少毛羽和消除纺纱三角区的紧密纺 （Ｃｏｍｐａｃｔ ｓｐｉｎｎｉｎｇ）为代表…ｏ １．１紧密纺的优点
（１）减小了加捻三角区，较大幅度地减少了毛羽 主体——短毛羽，极为明显地减少了有害长毛羽＿１。
从结构上来说，该方法属于吸风阻捻而不是罗拉 万方数据
阻捻，属于综合凝聚的方法．它不采用昂贵的罗拉凝聚 和特殊专件消耗极大的皮辊胶圈和网格圈，吸附机构 和青泽产品以及马佐里的网格多孔胶圈有一点类似， 但是不用打孔胶圈。吸附原理上，其不采用在上皮圈 中的异型吸附块，安装相对简单，可加装在普通的环锭 细纱机上，可纺制不同细度的细纱，投资成本较低。对 于控制罗拉上的上皮圈，其消耗相对二罗拉皮圈要多 一些，但是因为其作为纺织专件，价格便宜。