提升細紗集體自動落紗長車品質的技術探討

吳昌祥+繆定蜀

摘要：介紹了細紗長車和整體自動落紗使用現狀及問題，分析了與國外同類設備主要差距，給出了提高集體落紗細紗長車品質的技術措施。

關鍵詞：細紗；長車；集體自動落紗

中圖分類號：TS103.27 文獻標志碼：A

The Technique for Improving Quality of Long Spinning Frame with Integrated Automatic Doffing Device

Abstract： The article introduced the operation status-quo and existing problems of long spinning frame and integrated automatic doffing system， analyzed the gap between local-made machines and their foreign counterparts and put forward technical measures for improving the quality of such equipment.

Key words： spinning； long spinning frame； integrated automatic doffing

2004年前后，國內少數紡機廠首次研發的細紗整體自動落紗長車在少數幾家紡紗廠試用，由于認識不足，當初對該機沒有系統設計，未領悟其實質與精髓，試用的廠家反映強烈，退貨及長車換回短車的要求不絕于耳，行業內并不看好。時隔近10年，能夠生產細紗整體自動落紗長車的紡機廠已有10多家。需要指出的是細紗整體自動落紗長車真正被市場大量接受還是近幾年的事情，這是由于該機故障率降低、可靠性得到較大提高，同時迎合并解決了紡紗廠勞動力多和勞動強度大的問題，成為當前紗廠技術改造的方向。盡管如此，使用廠家反映的問題仍然不少，最大感受是作為紡紗廠購入的設備能在盡可能短的時間內發揮應有作用至關重要。事實上難以承受的是可能 1 ～ 2 年時間內整天應付故障，效率大打折扣，甚至反映產品某些質量指標不如短車。磨合期到底應該多長？新研制的設備是否讓使用廠承擔由此造成的資源浪費。筆者就此現象探索了提高細紗長車品質的相關技術措施。

1 細紗長車和整體自動落紗使用現狀及問題

細紗長車和整體自動落紗機投放市場已近10年，設備質量各有褒貶，對部分紡紗廠在磨合期使用中出現的相關故障及問題予以分析。

1.1 設計的產品經受不住市場嚴格檢驗

我國紡機廠最初研發的細紗整體自動落紗長車，存在著設計不規范、仿制其表、不注重創新等問題，未能真正弄清其作用與原理，沒有對每個部件功能、材質及熱處理、加工精度、工藝要求等進行優選，沒有系統考慮與設計。紡機廠沒有預見或不重視生產使用過程可能出現的問題，沒有立足于為生產使用服務而設計。例如卷繞成形的主傳動部分，蝸輪箱、分配軸、牽動鏈條、成形凸輪、轉子等成形部件在材質、熱處理、加工精度上達不到設備加長后所增加的負荷，機械傳動扭矩力明顯加大后，有的設計居然直接按短車使用的成形部件。因而在以下方面經常出現故障：凸輪箱故障率高，間隙大，凸輪打頓；成形凸輪小頭磨損造成管紗成形不良；車頭總鏈條與過橋鏈輪之間磨損大，影響紡紗成形系統；部件制造精度及安裝工藝不到位，經常出現羅拉托座、軸承座及軸承損壞等現象。由于造成上述部件過早疲勞磨損，其壽命可想而知，故障率也不言而喻，至今仍在困擾部分紡紗廠家。

另外，未能在設計中整體考慮提高細紗長車生產效率。因長車配有集體落紗裝置，在設計時龍筋到車面的距離較原來短車相比抬高約100 mm左右，故導紗角度增加，加捻區到導紗鉤的距離增大，造成氣圈增大，氣圈高度達到250 mm左右（短車為200 mm左右），使紗線張力變化加大。這些因素會造成斷頭增加、錠速偏低等現象，嚴重影響細紗機生產效率。有的紡機廠葉子板位置設計不合理，落紗時不能正常翻轉，一定程度上影響操作及落紗。

1.2 關鍵部件不過關，加工精度與裝配精度達不到設

計要求

細紗機機身加長后部件連接累計誤差加大，加工精度與裝配精度要求更高，否則執行機構動作無法協調。例如鋼領板立柱全部分配在龍筋上，龍筋加工精度有偏差，使鋼領板升降傳動不同步，造成鋼領板運行打頓，易造成歪錠子的現象，增加成紗毛羽，嚴重時整臺車的壞紗給后道工序會帶來很大的麻煩，影響產量和質量，更影響絡筒工的情緒。

國內成形機構故障高的原因：凸輪箱齒輪間隙大，設計負荷重，加工精度差，造成凸輪磨損及打頓，包括軸承損壞，車頭總鏈條與過橋鏈輪之間磨損大，最終影響紡紗成形系統，生產中出現碰鋼領黑圈紗，甚至長時間停臺及材料成本消耗增加。

另外，器材沒有全面、系統優選，例如吊錠仍然采用一般密封性差、壽命短的吊錠，滿足不了生產高檔紗的要求。

1.3 故障率偏高，磨合期過長

細紗機單機自動化，其關鍵在于保證集體落紗機的可靠性及穩定性。往往新機到廠，長達 1 年磨合期間出現以下問題：由于喂管彈簧損壞多，喂管失誤率高；加工精度不到位，如托盤錯位嚴重，造成托盤走管不良；開車后未能達到與客戶承諾的指標，如留頭率過低、生產效率上不去。

筆者親歷某紡機廠細紗整體自動落紗長車從仿制倉促投入市場，時隔近 5 年左右，本應該產品成熟，畢竟設備也升級換代了。但即便如此，該產品仍然存在故障率高及穩定性差的毛病，更不要說使用壽命。2009年某棉紡廠購入上述同一細紗生產廠的集體落紗長車，第一年由于握紗器氣囊質量太差，一共 4 萬紗錠，每月因損壞更換竟達4 000只左右，這種自動化程度就要大打折扣。成形凸輪居然沒有考慮機臺加長后承受的增加扭矩與材質磨損，不到 1 年多數磨損，其中升降杠桿軸承座斷裂20多臺，占整個機臺50%以上。

留頭率是衡量生產效率、操作工勞動強度的重要指標，但時至今日留頭率仍然普遍較低，有的甚至達不到合同約定的96%以上指標，且機臺及品種差異大，造成落紗工根本忙不過來（因為集體自動落紗人員減少）。此外，車尾故障率相對其他部位偏高。主要是尾軸與軸承損壞幾率高，而且拆卸維修不方便。

上面的例子足以說明我國紡機新產品的磨合期實在太長，真正開正常是經過不斷更換零部件和器材后，至少 1 ～2 年后，能耗與效能的浪費轉嫁給紡紗廠是極不合理的，而進口同類設備也就10多天，最多 1 個月左右，不會出現大量器材不合格問題。

1.4 紡機廠與紡紗廠簽訂的質量指標與合同要求相去

甚遠

號稱集落每排紗需用 3 ～ 4 min，實際4.5 min以上；留頭率承諾97%以上，實際96%左右等等。問題就在于產品（樣機）不等于商品。樣機在實驗工場或附屬紗廠沒有經受相當時間的可靠性、穩定性、故障率等疲勞試驗，往往倉促投放市場。樣機配置與投放市場配置不一致，投入生產后得不到最大效能。無形中，紡紗廠成為紡機廠的實驗工場。細紗長車停留在消化使用上，并沒有從整體制造上進行系統的剖析、消化和吸收。

1.5 電器部件不規范、不可靠，影響生產效率

電器部件是準確執行電腦指令的基礎。某些紡機廠提供的電器部件排列很不規范，管線無序凌亂，甚至無電線編號，維修不便。集體落紗變頻器故障高于其他設備，往往因零配件不到位影響生產。羅拉傳感器質量不穩定，一旦損壞或失靈，造成卷繞混亂。

1.6 工藝上車配套的相關技術不到位，使工藝不能真

正長期穩定上車

細紗機由于機身加長 1 ～ 2 倍以上，雖然羅拉加粗，但從現有國內細紗機看存在工藝不當影響質量穩定等問題，如前后區為了保證條干則采用壓力棒，其他工藝未同步調整，出現季節性出硬頭還是較普遍的現象；由于羅拉長，后區牽伸過大造成羅拉扭震，形成機械波；有的針織紗工藝采用機織紗工藝，粗紗捻系數與細紗后隔距過小，達不到針織汗布布面要求。

2 與國外同類設備的主要差距

2.1 我國紡機必須參與國際化競爭

我國紡織品消費呈現向時尚、高品質、多樣化的高端領域發展的趨勢，國際紡機在中國推銷的產品也出現高技術含量、自動化、連續化、智能化、網絡化遠程控制等趨勢，紡機廠更加正規化、職業化、專業化、精細化、高端化、托拉斯化。競爭出現以下態勢：質量與高技術、高附加值的競爭取代數量和低價格的競爭；品牌及多樣化競爭取代同質化產品的競爭；低碳高效能競爭取代高能耗消耗資源的競爭。

國內紡機企業缺乏重視技術的總體整合、系統化、高標準化。因而要大力塑造與培育企業核心競爭力，加大自主創新力度和能力，使技術核心競爭力與管理核心競爭力緊密結合，在當今市場生態環境中創建自己的商業模式。同時，國家要重視基礎部件的研究與投入。核心部件目前基本上掌握在別人手中，價格上受制于人。

針對我國棉紡行業現狀與市場，紡機企業要參與國際競爭，縮小與國際紡機托拉斯大集團的差距，包括品牌戰略規劃、經營模式及理念、科技創新、產品國際標準化（例如設計標準、制造加工及裝配標準、檢驗及包裝標準、產品驗收標準等）。

2.2 國外細紗集體落紗長車技術優勢

早在20世紀80年代中期，發達國家的細紗機長車開始進入了成熟期，取消生產短車。注重自動化、智能化發展，開始了數字化設計、數字化控制和生產，運用電子牽伸、電子升降等，細紗機向著電子傳動、數字化控制和低耗能與用工少方向發展。電子式牽伸倍數從傳統機械式牽伸倍數的50 ～ 60倍提高到120倍左右。錠速從傳統機械式17 000 r/min以下提高至25 000 r/min左右。目前國際上技術最先進的幾種環錠細紗機是：歐瑞康Zinser 360型、Zinser 351型（1 680錠）細紗機；瑞士Rieter公司的G33型細紗機；日本Toyota公司RX300E型細紗機（已達到1 824錠）；意大利Marzoli公司的NSF4型細紗機。上述機型性能優異，可靠性、穩定性達到當今國際一流水準。

細紗機從總體分析，其先進性主要體現在：

（1）高速、高效、節能、智能化、自動化、組合一體化技術已經成熟。細紗機的最高錠速可達25 000 r/min，錠數最多接近2 000錠。清梳聯并、粗細絡等聯合設備趨于成熟。集體落紗機的可靠性、穩定性高，落紗時間均小于3 min。

（2）國外早已采用了電子凸輪替代原機械凸輪，其原理為計算機控制交流伺服電機驅動鋼領板升降運動。改變了傳統的紡紗成形工藝，可根據用戶紡紗品種的要求，通過參數設置，任意改變紡紗成形，以滿足新產品發展的需要。

（3）落紗架升降采用伺服系統控制，同步齒形帶傳動代替用電機、鏈條傳動，避免落紗架的高低差問題；卷繞系統采用了變頻電機和電子凸輪代替機械式凸輪及鏈輪系統，實現了鋼領板電子升降和數字卷繞。因此不需要調整棘輪，保證管紗成形，從而提高了可靠性。

（4）高速自動化及新型紡紗細紗機形式多種，工藝牽伸調整品種電子化，性能優異，滿足不同層次的用戶需求。

（5）單錠傳動已成為高速趨勢，也便于全程產質量監控及自動化、智能化水平的提高。單錠監測系統（ISM）通過對每個紡紗錠安裝光學傳感器監測鋼絲圈的運動。記錄斷頭及打滑的錠子；在紗廠監控系統SPIDERweb中方便地分析和顯示這些數據，對擋車工進行三級引導；當超過斷頭極限時，機器兩端的信號燈亮起加以指示。

（6）滿足長車高產高質量要求，器材品質高檔化，如國內用得較多的青澤360細紗機配備世界知名無機械波的青澤羅拉、TexParts（泰斯博斯）搖架、哈巴斯龍帶、Braecker泰騰鋼領PG14054、錠膽采用TexParts軸承及鋁套管錠子等，其中雖然前羅拉加粗，前區最小隔距比現有短車還要小，僅16 mm，加上皮輥與羅拉的接觸面積增加，TexParts搖架的加壓保證紡紗過程不出硬頭。

（7）有一套嚴密的邏輯性很強的程序軟件保證精細的控制和精確可靠的檢測系統，全面采用設置故障顯示和報警裝置，智能提示排除故障點、消除隱患，對設備可靠性得到保證。

（8）紗管的輸送方式有凸盤輸送、鋼帶管栓輸送及兩者組合式，可實現細絡聯一體化。

（9）“蛛網”紗廠監控系統得到普及，該系統是基于Windows界面的現代化用戶友好型數據系統。在全球范圍內可獲得數據。簡化了數據管理，又能有效防止數據丟失。

3 提高集體落紗細紗長車品質的技術措施

作為使用廠家購置設備改造要么增加產量及效能，要么節能降耗，要么提高產品品質，增加產品附加值。在當前原棉高出國際市場價較多的情況下，企業普遍無利可圖，如果該企業能夠用細紗長車做品牌產品（目前，國內高附加值產品均為在細紗短車上生產），那么每噸紗價比普通精梳紗高出很多。那么，高產細紗長車能否針對上述問題來滿足棉紡廠紡紗技術高品質需求，筆者認為重點做好以下方面可以事半功倍。

3.1 紡機廠戰略定位必須按國際標準

現在有一句話叫：一流企業靠標準；二流企業靠技術；三流企業靠產品。標準引領產業發展，標準體現企業的品味、價值。適宜生產高檔次紗線的條件是高端紡機要有國際水準的門檻，紡機企業除遵循國家諸如安全標準、環保標準、節約標準等外，還要遵循行業標準，企業畢竟是做產品實體，產品推向市場要經受市場即客戶檢驗。所以，產品市場調研、分析、判斷、設計、采購、制造、安裝、調試、試生產等要有標準。目前，尤其新產品的各項標準明顯滯后生產，在行業沒有出臺相關標準情況下，應當參照國際標準。

對引進先進技術具備一整套包括原裝整體與備件設計、器材選用與采購、電子數字化與自動控制軟件、培訓、改造、維修與保養、管理體系和制度的標準。例如當今流行：設計模塊化，制造數控化，質量ISO化，采購國際化，數據網絡化，維修保養簡單化，操作使用傻瓜化等。擁有整套生產流程、工藝訣竅，確保產品唯一和高效；講究管理精細化、科學化、程序化、規范化、制度化。將國外先進技術消化吸收，從仿制到自我設計，直至創新，研制低能耗、單產水平高、性能可靠、質量上乘的新一代機電一體化、自動化程度高的設備。

在新形勢下，希望相關行業協會對紡機行業生產、制造標準，從盡快提高紡機國際化水準考慮，按不同產品檔次規范企業準入門檻，優化國內紡機現有資源，保護棉紡織企業權益。標準制定應強調從原材料采購、器材選用合作單位，設備產品的設計、生產制造、組裝、調試，產品上市前的實驗周期，包括對實驗設備整體技術評價，到生產產品的質量水平等都應有類似法律約束的文本及制度，盡快結束良莠不齊的現象。

3.2 關鍵器材、元器件的優配

器材、元器件質量好壞決定產品質量好壞。實際使用中有兩種情況：一是原設備本身配置不到位，沒有標準，僅按與客戶協議定價格，價格高配置好，價格低配置差。而細紗長車不同于短車，配置差故障較短車就更加頻繁，效能大打折扣；二是使用一段時間后，隨著器材更換，由于使用廠換上的器材、元器件技術性能與原裝不匹配或質差，質量日趨下降。

國外提倡設備無故障理念，故障率最好是萬分之一，即 3 ～ 5 年可能出現一次。卷繞部分錠帶或龍帶、鋼領、錠子、紗管壽命均要求 5 年以上；集體落紗部分抓管器氣囊可靠性及活塞進出的靈活性、密封性滿足24 h連續頻繁長期作業的考驗，同步齒形帶、紗管輸送帶的鋼帶伸長極小，達到國際技術要求。紗管托盤、插紗管的支架（固定銷）定位精度高，采用單氣缸控制等，有效地保證了落紗協調性，拔管、插管率在99%以上；龍帶驅動伺服電機及升降驅動電機，甚至主電機可以 5 年免加油維護。高性能搖架、上下銷、上下膠輥、膠圈與高精密無機械波羅拉的配置，做到錠差控制在Uster公報5%以內，紡紗質量穩定，一致性好，條干CVb值可控制在2%以內。

再就是器材優化組合。首先，前中后膠輥選用合理，前膠輥選用軟彈性免處理或光照處理優化組合。其次，膠輥膠圈須與好的牽伸部件優化組合，與高精度無機械波羅拉、雙滑道軸承中膠輥、碳纖上銷、新型下銷、曲線式壓力棒、軸承式下圈張力輥等配套組合。卷繞部分的組合，包括導紗鉤、鋼領、鋼絲圈、氣圈環、錠子、錠帶、錠盤等組合。

吊錠是環錠細紗機上的重要部件之一，高性能粗紗吊錠可靠使用壽命達到10年左右。其結構、性能、制作精度、原材料選用、日常使用以及維護保養水平等都是棉紗產生長細節、短細節的主要原因，它直接影響成紗質量。目前，紡織行業普遍使用的DD1-DD9型吊錠，在結構、性能及原材料上都存在一些弊端，使用壽命只有 2 年左右。為此，國內新研制開發出了長壽型防塵細紗吊錠與自動恒張力引紗吊錠，與其他吊錠相比，一次性投資僅增加50%，但使用壽命是普通吊錠的 5 倍以上，條干CVb值從3%左右下降至1.7%以內，是新設備最理想的配套產品。吊頂雖小作用大，所以說器材作用無大小之分。

3.3 提高裝配工藝水平，也是提高可靠性的重要因素

設備除機構設計合理外，裝配工藝是否完善合理、裝配工作是否到位直接影響到產品的使用狀態。好的裝配質量能彌補零件加工中的不足。完善細化裝配工藝、控制裝配質量及提高裝配工人的素質將是提高可靠性的有效措施。

3.4 打造高品質紗就是提升細紗長車自身品質

現在國內不少企業家盲目認為設備只要足夠先進就一定能做高檔產品，只重視硬件忽視了軟件的整合巨大效應。先進的設備必須配置一流管理、先進的工藝及高素質、高水準人才。注重以人為本，提高員工素質，加強員工知識和技能學習，調動員工積極性和創造性，才能使企業保持競爭力的優勢。

其中工藝是生產技術的核心，運用得當就能真正獲得最大效能和最高效益。這里就生產中影響質量的因素重點說明。

細紗機從420錠增加至1 000 ～ 1 800錠，就羅拉而言即使制造過關，頭尾同步驅動，難保沒有時間差，尤其當后牽伸 > 1.3倍時，羅拉容易出現扭震現象，從而影響成紗質量，故，工藝上配置后牽伸要避開扭震區，倍數要偏小控制。

細紗機車身過長，盡管負壓風箱與吸棉笛管采取變截調整措施，實際生產中車頭車尾負壓差異大，不僅出現笛管經常堵塞，增加斷頭，而且造成在生產過程中通過負壓口吸走的短纖維數量有差異，使成紗重量變異系數大，長車車頭車尾的紗線支數偏差大。采用頭尾兩側吸風可改善上述情況。

毛羽指標是衡量高檔精梳針織紗十分關鍵的指標，從實際使用反映看，毛羽指標均高于同類型短車。細紗長車普遍加有氣圈環，這是由于集體落紗使龍筋、葉子板位置改變造成氣圈高度增加。但氣圈環高度、內徑究竟應該是多少，廠家沒有優選。例如某廠家高度為70 mm、內徑40 mm時發現毛羽較多，做了不同高度實驗，數據如表 1 所示。

從表 1 可看出，氣圈環高度為90 mm時毛羽各項指標較穩定，現車上全部從70 mm調整為90 mm，瞬時斷頭也有所減少。

此外，長車采用鋁套管錠子后，紗管直徑相對短車要粗2 mm，且葉子板與紗管頂部較短車高10 mm以上，其紡紗加捻區的增長，在小紗時紗線易打管頭，故使小紗毛羽增加的幅度明顯加大。為此，將葉子板向下調整10 mm。

滿足機身加長后如果空調與地面吸風口不對應，細紗機巡回吹吸器可能將地面飛花吹起，大量增加紗疵，威脅質量。等距離增加吸塵口數量，會改進細紗機運轉狀態，斷頭及飛花隨著負壓氣流將會明顯減少。細紗車間還必須配有最佳的空氣調節裝備，根據實踐，長車相對濕度較短車適當高些，一般控制為60%時生產較為正常。

做高檔紗時，質量不易做到長期穩定。因為，目前不少廠為了追求所謂Uster公報5%以上水平，在器材上要么上銷附前后壓力棒，要么收緊隔距或隔距塊，其缺陷是一旦溫濕度或氣候變化，成紗質量就會有較大波動。

如何最大限度發揮工藝優勢極為重要。國內細紗長車搖架通常配置V型牽伸氣動搖架，V型紡紗可能出現新車開車對溫濕度較敏感，易出硬頭，原因可能，一是后膠輥壓力偏小或后隔距較小掌握，一般為21 mm左右；二是使用壓力棒，上銷隔距塊尺寸偏小。為了防止出硬頭，有時加大后牽伸倍數由1.21增至1.35，隔距塊2.5增至3.0 mm，但造成整體質量變化、不穩定。在紡制針織紗時得到啟發，機織紗工藝向針織紗工藝靠近成為趨勢，即粗紗捻系數有增大趨勢（10%），后牽伸向臨界值靠攏，從1.36縮小至1.20、1.12，從而增大前區牽伸控制和牽伸力，有利改善條干。從SKF牽伸后牽伸區演變看出，只有氣動加壓最為適應。國內主要有：四川成發V-148、V-135（平面牽伸）；日照裕華SDDA2122PH搖架比較成熟。在長車上采用“兩大兩小”針織工藝對提高整體質量較機織工藝更為穩定，兩大是細紗后隔距大，從21 mm增大至35 ～ 38 mm，粗紗捻系數大，從106左右增大至115 ～ 125；兩小是細紗前區隔距盡量小，16 ～ 17 mm，后牽伸小，從1.3以上降至1.15左右。此工藝最大特點是粗紗捻系數加大有兩個顯著好處，一是粗紗卷繞緊密，卷裝加大，減少接頭，尤其可以減少退繞細節；二是捻系數加大，進入主牽伸區須條受控，改善毛羽（表 2）。

總之，此工藝優選，在同等條件下可以獲取較好、較穩定的質量。只要整體質量較好，沒有明顯粗細節，該紗用于機織紗完全可以。當然，不可否認的是由于棉價較高，棉紡廠配棉標準越降越低，高檔紗很難用不符等級的棉花紡制。

需要指出的是，隨著棉紡設備自動化程度的提高，技術含量的提升，用戶的管理水平也必須同步提高，擋車工及維修工應當掌握現代技術和理念。紡機制造廠應搞好售后服務工作，加強對用戶的系統培訓。使用廠通過精細化管理落實新技術要求，按培訓內容嚴格執行，糾正不合理的操作習慣，推行行之有效的措施，這些將是保證設備能否正常、穩定運轉的前提。

4 結語

紡機廠能否做出高品質的細紗集體自動落紗長車，回答是肯定的。目前，較有代表性的經緯紡織機械股份有限公司榆次分公司的JWF1520型及最新JWF1562型細紗機、上海二紡機股份有限公司EJMl28JL集體落紗細紗機性能上，較低的故障率得到市場認可。

紡機企業要真正做精產品需多考慮承擔的社會責任。期待紡機企業緊追國際先進技術潮流，一切為了服務于客戶，做出真正客戶從內心滿意的細紗整體自動落紗長車的產品。

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