纺纱

理论功耗 (w) 0.324
4.08
0.015
细纱锭子功耗的构成分析:
例：D1203锭子，28Tex，锭速 17000，￠42钢领 理论功耗组成、估算及影响因素分 析见右表所示
锭速3、管纱高度H、直径D、 2.71 空气阻力系数λ 钢丝圈离心力、摩擦系数、 卷绕角 16.1/12.3
小纱（大/小直径）：23.2/19.4；大纱（大/小直径）：31.3/27.5；
（1）满纱2.5万r／rain时总能耗为85w。比始 纺提高了约60％。 （2）气圈能耗因气圈尺寸几减小从17降到12W。 （3）钢领／钢丝圈系统能耗基本不变。 （4）筒管摩擦能耗增加较大，从17％到53％。
二、制约细纱锭速的关键因素分析
（三）锭速与能耗(卷绕部分的力)变化研究
2008年邓肯道夫纺织与工艺研究所(德国)

细纱机架的长向连接技术
——散件现场安装型：长向均以机梁（车面）为基准。每6锭一节，中墙板以36锭 为一段，单张力传动 ——分段组装型：长向以龙筋为基准，每8锭一节，锭子免敲，双张力传动，龙筋 与中墙板销栓连接、分段组装后现场做段连接（车面水平难控制，部件微调难） ——分段桥接组装型：段安装在标准平台上下线，段与段之间的连接以桥的安装形 式进行连接，一般在装配车间进行粗装连接，便于现场组装。（工装设计难度 大；中墙板的加工质量是核心；标准的组装平台）

国内锭子概况
(1) 目前纺纱厂大多使用普通锭子——常用D32、D42 等系列, 采用7. 8 mm 轴承, 实际工作转速超过20kr/ min 的高速锭子不到10% (2) 国内对高速锭子研究历时10 多年, 已开发出1万8 以上甚至空锭机械转速达3万转。 ——业内普遍认为锭子高速化是未来的发展方向 (3) 高速锭子型号为D5～D9（如YD(河南二机)\JWD（经纬）\HD（衡阳）\TD （昆山托普）\TXD（芜湖同心）、LFTD（上海良纺））采用6. 8 mm 轴承、金属 弹性管连接、平锭底型的光杆、铝套管锭子。国内高速锭子承诺使用寿命5年以上
——在整套棉纺设备中，环锭细纱机和国际差距最大，尤其卷绕部分更为突出

国内随着人工及生产成本的提升，很多企业在寻找效率提升的途径，细纱高 速高产成为了国内很多企业关注的焦点 ——我国细纱机的速度及卷装也应提到议事日程，给予重新考虑 国内山东三阳 、安徽华茂、溢达等企业率先进行高速尝试

二、制约细纱锭速的关键因素分析
2万（增33%） 22（增120%） 42（增133%） 90%
2.5万（增25%） 58（增164%） 85（增102%） 50%
锭子空锭功率消耗占了满锭纺纱功率的1/5~ 1/6
二、制约细纱锭速的关键因素分析
（四）细纱锭子功耗的估算

锭子的高速性能:
（1）高速锭子是细纱高速的必备条件 (关系产量、质量、功耗、噪声、 效率) （2）锭子的工作状态：高速回转件— 锭杆处于“头重脚轻”悬臂梁； 上轴承受径向载荷，下轴承承托锭 子+纱管重量 （3）锭子高速的障碍：偏心的纱管和 较大的拖动力使锭子高速时出现振 动(要求2.5万转空锭振程<0.03mm)

锭带
——高速小锭盘要改善捻不匀, 必须采用优质锭带, 尽量使用宽为11 mm、厚 为0. 9 mm 的高效节能锭带（单层骨架，由织物和弹性体层组成或者由织物、 高分子材料增强层及弹性体层组成）（1）具有特低的伸长率(1.8%)（2）摩 擦因数为0. 55。能耗可比涤棉锭带降低3%~8%；寿命2 ~ 3年,是普通棉锭 带10 倍。齿接式锭带, 不跳不打滑, 节能。
（一）影响细纱锭速提高的关键因素
1.钢领钢丝圈系统：对现有的钢丝圈来说，其极限速度一般 在45m/s左右,过高必然导致磨损
锭子速度(r/min) 钢领直径(mm) 钢丝圈线速(m/s) 38 31.8 16000 42 35.2 45 37.7 38 37.8 19000 42 41.8 45 44.7 38 43.7 22000 42 48.4 45 51.8
以40支纯棉为例：巴基斯坦平均锭速在2~2.1万r/min（FA短车+高速） 印度平均锭速在1.9~2.0万r/min（长车+高速） 我国的平均锭速在16000rpm左右。



80年代我国推出“中速中卷装”的“FA”系列棉纺新设备以来的技术进步主 要围绕改善条干、粗、细节等质量水平进行
（对牵伸、摇架加压等方面研究改造较多，而对卷绕部分及锭子改进等方面研究甚少）
——能耗增加
三、国产细纱提速需解决的瓶颈问题
（一）机架稳定可靠是保证高速的基本条件

中墙板的结构（新型细纱机的设计，应以中墙板为核心设计）。
——每节锭数：FA系列机架延用36锭一节龙筋，跨距1260mm。
国外则多以24锭龙筋为一节，跨距840mm， 同样锭数下支撑点多，高速稳定性好 ——主轴重心：主轴中心与轴承支点的距离为230mm，而轴承座两个支撑点之间 的距离为100mm，重心高。将主轴中心与轴承座支撑点的距离改为30mm， 加大了两个轴承座支撑点之间的距离，大大降低了主轴的重心。
中国棉纺细纱实现2万转锭速的 瓶 颈 分 析
谢春萍 2012年4月
主要内容
我国及印巴细纱锭速的现状 制约细纱锭速的关键因素分析 国产细纱提速需解决的瓶颈问题 提高锭速对成纱质量的影响分析 提高锭速的思考与结论
一、我国及印巴细纱锭速现状 问题 ：2万转瓶颈何在？

我国的纺织业是超外向型的行业，提高行业的生产效率是提升行业全球竞争 力的关键。 亚洲纺纱市场在全球占很重要的地位。由于欧美国家对中国纺织品的限制， 国内棉花价格的高起，快速发展的巴基斯坦，印度等国得到了很大的市场 。 我国平均纱支、品种、工艺的水平高于巴基斯坦和印度；但是我国纺纱锭速 的整体水平却低于巴基斯坦和印度

安装气圈环
(1) 安装气圈环是唯一可以降低纺纱张力的机械手段，在升降动程180 mm时， 张力可以降低25％ (2) 气圈环表面处理：提出更高要求，必须耐磨、光滑、不致产生过多的毛羽。
三、国产细纱提速需解决的瓶颈问题
（五）钢领与钢丝圈（高速的瓶颈）
纺纱能耗 钢领/钢丝圈摩擦能耗 气圈能耗 筒管摩擦能耗 纺纱能耗 筒管摩擦能耗 钢领/钢丝圈摩擦 气圈能耗
产量提高必和能耗有关 并且不是一般线性关系
关键的问题是：
产量提高带来的效益 ≥能耗所增加的成本
锭速（r/min） 始纺能耗（w/锭） 满纱能耗（w/锭） 增幅（%） 空锭子
1.5万 10 18 80%
三、国产细纱提速需解决的瓶颈问题
（三）高速锭子

印巴新型高速锭子概况
(1) 巴基斯坦采用的高速锭子主要是SKF的CS-1，也有用中国D3203型光杆锭子,
锭速20000r/min,跳管现象比较严重 (2) 印度采用的高速锭子主要是仿造HP-S68锭子，以铝套管锭子为主, 使用的纱管 以180\190\200为主有利于高速。
三、国产细纱提速需解决的瓶颈问题
（四）筒管与气圈环

筒管质量
(1) 薄壁：立达高速细纱机的纱管重量由原来的220g减至120g（薄壁、不用铜箍 ）
(2) 不变形：以合成材料PBTB 及聚碳酸脂组合后制作,高速不变形。 (3) 小卷装：纱管长度从205 mm 减小至190mm ,钢领直径减小至38 mm,节能； 配合集体落纱来提高效率 。 (4) 管锭配套：精确同心度，使动平衡偏差尽量小
纺纱能耗 钢领/钢丝圈摩擦能耗 气圈能耗 筒管摩擦能耗 纺纱能耗 筒管摩擦能耗 钢领/钢丝圈摩擦 气圈能耗
实验条件和参数：
• 6锭实验室纺纱设备 • 100％ 纯棉纱 • 线密度200tex和12.5tex • 锭速为1万、1.5万、2万、 2.5万 r／min， • 纱管状态(空管、满管) • 两种质量的钢丝圈

2008年邓肯道夫纺织与工艺研究所(德国)
精梳中高支纱（50～140Nm/29～80s）： （1）可以采用最大锭速（80Nm/47s） （2）不同的D 最高速不同 （3）锭速为主要限制因子
二、制约细纱锭速的关键因素分析
（三）锭速与能耗(卷绕部分的力)变化研究
2008年邓肯道夫纺织与工艺研究所(德国)
2.细纱张力：纱线张力与速度的平方成正比，与卷绕直径、钢丝圈 的质量成线性增加——高速则细纱断头增加（原料、纱支、纺纱方法） 3. 消耗：棉纺厂用电中约40%消耗在细纱,其中约50%的消耗 在卷捻（锭子）部分 ，它与纱管直径的4 次方成正比, 与转速3 次方成正比, 所以，高速时其能耗显著增加 4. 质量：高速后成纱的毛羽、条干等的恶化程度是否在可接受 的区间 5. 锭子：高速后引起的纺纱张力的突变
二、制约细纱锭速的关键因素分析
（五）细纱锭速提高功耗实测

表中为经纬纺机的测试数据:
——锭速提升25%，能耗增加55%左右（高油位增69%）
二、制约细纱锭速的关键因素分析
（五）细纱锭速提高功耗实测（衡阳纺织机械厂）

表中锭速提升28%：
——能耗增46%、42%、 60%、52%、54%

表中锭带张力增加：

高速锭子节能的本质
(1) 滚筒盘的动力消耗 W
W =
πρ
102
C f ω 3 r 4 L • 10 3
ω、r、L——滚筒的速度、半径、长度 ρ、Cf——空气的密度、空气摩擦阻力系数 (2) 节能的本质：上轴承直径减小—锭盘缩小，从动轮直径减小, 在相同的锭速下, 滚筒盘的回转速度可以降低（2万转时节能3Ｗ） (3) Rotorcraft新推出MM52锭胆，可实现15mm锭盘直径，能耗降低20%左右。 (4) 小锭盘打滑系数高，捻不匀大，一般需增加锭带张力，也会增加功耗 细纱的主要功率是消耗在卷绕与加捻上的，锭子的节能是相对而言的。 (5) 高速锭子关键问题是：在高速时减振基础上延长锭子寿命
测试参数：
•筒管气流摩擦力能耗 •钢领/钢丝圈系统摩擦力 能耗 •气圈气流摩擦力 能耗
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
筒管始纺阶段:

筒管满纱阶段:
（1） 筒管气流摩擦力(蓝色)能耗最小。 （2）气圈的摩擦力能耗(褐色)是筒管的 两倍。 （3） 钢领／钢丝圈摩擦力能耗最大。 ——红色曲线为三者合成。2.5万r／rain时 总能耗为58w

锭带张力轮
——质量对捻不匀和锭带寿命都有影响; 锭带张力的调整应严格控制一致性。
三、国产细纱提速需解决的瓶颈问题
（三）高速锭子

国际上新型高速锭子概况
(1) Suessen 公司Novibra诺威佩勒HP-S68/3 和NASA-S68/3锭子，
Texparts (原SKF)的CS-1系列； (3) Rotorcraft的MM58系列； (2) 共同特点：锭速高——可达25 000 r／min～30 000 r／min 噪声低——比普通锭子低6％ ～7％ 能耗低——单锭节能2 W ～4w 寿命长——锭子制造厂承诺8年以上，一般可达10年。
三、国产细纱提速需解决的瓶颈问题
（二）主轴与滚盘(锭带、张力盘)

主轴
——主轴是引起振动主要因素之一，主轴弯曲、制造精度直接影响到锭子和滚
盘的运转状况

滚盘
——最好要用锥孔的，径跳在0.05mm左右， 上车后摆动较小，减轻对主轴
及锭子的影响。立达公司一直用碳纤增强滚盘, 有利于节能、降噪并改善捻不 匀。

锭子功耗 的构成
(1)油膜阻 尼功耗N1 (2)上轴承 功耗N2 (3)锭尖与锭 底功耗N3 (4)空气阻力 功耗N4
(5)卷绕张力 Tw功耗N5
小纱大/小直径
影响因素 油的粘度μ、锭速2、 锭杆外径、中心套管内径、 油面高度 摩擦系数f、油的粘度μ、轴 承节圆直径3、 轴承负荷（锭带张力） 锭底载荷=锭子重+纱管重、 锭尖与锭底接触半径2、 锭速
二、制约细纱锭速的关键因素分析
（二）锭速与纱支、卷装大小的关系
普梳中粗号纱(10~60Nm/5.8s～36s): （1）纱支变细，允许的锭速增加 （2）D在1.4万前重叠，随Nm增加，D42允 许更高的锭速 （3）工艺的限制 ：钢丝圈过重和钢领过 大导致的二者间的应力增加很快 ，允 许的表面压力极限在转速较低时就已 经达到 超高支纱(160~260Nm/92s～150s): （1）纱支变细，允许的锭速下降 （2）1万转时，不同的D可纺不同纱号 （3）工艺的限制 ：纱线横截面内纤维数 量的减少；纱线绝对强力的下降 ；毛 羽减少润滑性能降低