轉杯紡轉杯的作用與選擇

徐惠君+巴塔

摘要：文章介紹了轉杯的紡紗機理與作用及轉杯的技術要求。根據原料、品種、紗號等最終紡織品的要求，選擇合適的轉杯型號、直徑，以發揮其最大效益。

關鍵詞：轉杯；凝聚槽；技術要求

中圖分類號：TS104.71

文獻標志碼：A

The Role of Rotor in Rotor-spinning Process and How to Select It

Abstract： The paper introduces the working principle of rotor， the role it plays in spinning process and technical requirements on rotor. It also discusses how to select rotor of suitable type and diameter according to the specification of end product such as composition， variety and yarn count， so as to maximize its benefits.

Key words： rotor； condensing groove； technical requirements

轉杯紡紗是以轉杯命名的一種紡紗方法，轉杯是轉杯紡紗中最重要的專件，人們也常說轉杯是轉杯紡紗的“心臟”。研究轉杯紡紗中轉杯的紡紗機理和作用，選擇合適的轉杯和直徑對于開發產品、提高質量、增加效益具有重要的意義。

1轉杯的紡紗機理與作用

轉杯紡紗中轉杯通過高速回轉完成對纖維流的輸送、轉移、凝聚、并合、加捻等作用，顧名思義，轉杯紡紗就以轉杯命名了。

1.1纖維流的輸送與轉移

1.1.1纖維流進入轉杯的方向與位置

條子經過梳理輥梳理開松，通過輸纖通道以纖維流的方式源源不斷地進入轉杯，其進入的方向和位置至關重要，它影響到纖維到達轉杯壁面上的伸直度。從理論上講，纖維流沿著轉杯壁（滑移面）的切向進入最為合適。實際上由于受到輸纖通道的限制，很難真正做到切向進入，只能力求接近切向滑移面，促使纖維平行伸直地進入轉杯。

1.1.2纖維流進入轉杯的速度

這個速度是由轉杯內的負壓、轉速決定的。一般來說，轉杯滑移面的線速度大于纖維流離開輸纖通道的速度，因此纖維流以輸纖通道轉移到滑移面時有一個加速伸直纖維的作用。

1.1.3纖維在滑移面上的滑移運動

由于纖維到達壁面直至凝聚槽是一個傾斜面，隨著轉杯傾斜面直徑的增大，其線速度也增加，也就是說纖維沿傾斜壁面向凝聚槽（轉杯內徑最大處）運動時會連續獲得加速，這個運動過程就是纖維的滑移運動，所以這段傾斜壁面又稱滑移面?；泼媾c凝聚槽平面的夾角在65°左右，大于65°過多時纖維容易停留在滑移面而不進入凝聚槽，這二者都不利于纖維的平行伸直。

1.2凝聚并合作用

纖維從滑移面向凝聚槽運動，并在凝聚槽內疊合成所紡紗截面中所需的纖維根數，即完成凝聚過程。在凝聚過程中，在凝聚槽圓周上產生并合。

并合倍數=紗橫截面中纖維根數/凝聚槽內輸入每層截面的纖維根數=轉杯凝聚槽線速度/紗的輸出線速度。由此可知，轉杯凝聚并合的效果與纖維細度、轉杯直徑、紡紗號數和捻度等因素有關。但這種并合僅僅是在紗的剝離點在轉杯凝聚槽圓周內完成的，是一種短片段的并合。它有利于紗的條干均勻度，但與紗的長片段均勻度無關。假如開松分解單纖維不良，那么轉杯的均勻并合作用就會大大降低，成紗均勻度就會嚴重惡化。

1.2.1凝聚過程中的纖維調向運動

纖維從輸纖通道出來后，前端被轉杯內壁抓取，后端跟出，但回轉紗條剝離點是超前運動，因此纖維產生調向，后端纖維往往是先被剝離點剝離引出。

1.2.2凝聚須條的形態

通過高速攝影可以清楚地看到凝聚紗條在凝聚槽一周內的變細形態及回轉剝取過程。凝聚須條是一條由細逐漸變粗的圓周曲線，從理論上講，剝離點須條的細度即為紡紗號數，其后為0。因此，轉杯紡紗是一種自由端紡紗。

1.2.3凝聚須條的橫截面形態

該橫截面形態取決于凝聚槽的形狀，即凝聚角，最大內徑的小圓角以及深淺狀態等。轉杯型號就是以凝聚槽形狀進行分類的，可分為G、K、T、S、U型等，每種型號的尺寸稍加變化又可分成幾個類別。凝聚須條橫截面形態與成紗結構強力、緊密度、蓬松性、塵雜剝離性等有關，也與紡紗原料、品種、紗號等關系十分密切。

1.2.4纏繞纖維

從輸纖通道出來的部分纖維會直接與紗的剝離點接觸，形成纏繞纖維。

纏繞纖維的比例=纖維平均長度/凝聚槽圓周長度。

有些人認為纏繞纖維在紗中的形態不佳，不利于單紗強力和毛羽，但也有一些人認為轉杯紡紗中的纏繞纖維反而有助于成紗強力，至今認識仍未一致。

1.3轉杯的加捻作用

轉杯的主要功能是加捻，加捻使須條成為紗。轉杯紡紗就是通過轉杯的高速回轉，對凝聚槽內的自由端須條進行加捻紡成紗。轉杯紡紗的捻度是實捻，由于轉杯紡紗捻度的測試方法基本上沿用傳統環錠紡紗的捻度儀，轉杯紡紗成紗結構中有部分纏繞纖維等存在，它促使捻度測試時，退捻作用不能達到0就開始反向加捻，造成測定捻度與設計計算捻度之間的差異。這個差異的大小與假捻盤的作用、原料纖維的剛性、捻度大小、紗號、凝聚須條的結構形態等有關。因此，轉杯紡紗一般都以設計計算捻度為準，假捻效率不納入紡紗質量考核指標。

轉杯內回轉紗臂上的捻度會傳遞到成紗剝離點后的凝聚須條上，有部分捻度的凝聚須條長度稱為傳遞長度，這是紡紗過程中的動態捻度，它與紡紗斷頭率等有關。捻度傳遞長度也是轉杯加捻作用的一個重要課題。

1.4轉杯的塵雜集聚與清潔

轉杯紡的主要缺點是隨著紡紗時間的不斷增加，紡紗纖維原料中的塵雜、粉末、粘性物質會不斷地在轉杯（主要是凝聚槽）內積聚，從而逐步地使凝聚槽的形狀、粗糙度等發生顯著的變化，嚴重地影響紡紗的質量與斷頭率。因此每個轉杯根據紡紗條件，到了規定的時間必須進行徹底的清掃（特別是凝聚槽）。

轉杯塵雜積聚與轉杯直徑、型號等有關。表1是賜來福公司提出的轉杯直徑、型號和原棉中最大籽屑含量、碎纖維含量和細小塵土含量的關系。

原棉中的粘性物質包括昆蟲的分泌物、動植物的糖類、棉籽油、殺蟲劑等。這些粘性物質容易粘在轉杯凝聚槽，而且不易清除，需要引起注意。

化纖的原料、消光劑、油劑等在轉杯紡紗過程中容易產生粉沫，積聚在轉杯內。因此，選用化纖原料時，要特別關心該化纖原料是否適合轉杯紡紗。

轉杯的清潔工作早已引起人們的重視，它有人工用刷子、竹箋定期清掃；有高壓空氣吹吸清掃；有機械式自動清掃等。

2轉杯的技術要求

轉杯是轉杯紡紗的重要專件。為了保證轉杯高速、均衡、穩定地工作，轉杯紡紗機械行業制定了轉杯的行業標準FZ/T93053—2013。轉杯的技術要求具體如下。

（1）轉杯凝聚槽、滑移面的表面粗糙度Ra0.8μm。粗糙度影響纖維向凝聚槽滑移和凝聚須條的剝取。

（2）轉杯杯頭外圓對軸承公共軸線的徑向圓跳動

①轉杯工作轉速≤60000r/min時，徑向圓跳動公差0.03mm；

②轉杯工作轉速>60000r/min時，徑向圓跳動公差0.02mm。

轉杯的跳動影響到轉杯的運轉狀態和紡紗質量。

（3）轉杯頭端面對軸承公共軸線的端面圓跳動量

①轉杯工作轉速≤60000r/min時，端面圓跳動公差0.04mm；

②轉杯工作轉速>60000r/min時，端面圓跳動公差0.03mm。

（4）表面硬度

轉杯杯頭凝聚槽、滑移面鍍鎳表面維氏硬度≥650HV（或杯頭外表面維氏硬度≥715HV）。

轉杯杯頭凝聚槽、滑移面硬質陽極氧化表面維氏硬度≥350HV（或杯頭外表面維氏硬度≥385HV）。

轉杯表面鍍鎳技術在不斷發展，除了鍍鎳（符號N）外，金剛砂鍍層（符號D）、硼砂鍍層（符號B）涂層都已引入了轉杯制造。雙鍍層DN、DB等也已應用。轉杯表面（特別是凝聚槽）的硬度與鍍層厚度較從前有很大的提高。轉杯硬度影響到轉杯的使用壽命和紡紗質量，這也是轉杯選擇的主要參數之一。

（5）在設計轉杯轉速下平衡品質等級符合規定

①轉杯工作轉速≤60000r/min時，平衡品質等級應符合GB/T9239.1—2006中G1.6級的規定；

②轉杯工作轉速>60000r/min時，平衡品質等級應符合GB/T9239.1—2006中G1級的規定。

轉杯的動平衡影響到機器的能耗、噪聲和紡紗性能。

（6）轉杯表面應光滑、無銳邊、不掛纖維，以避免產生紗疵影響紡紗質量與斷頭。

（7）轉杯軸承應符合FZ/T93069的規定

轉杯軸承可分為直接式滾珠軸承、間接托盤式軸承和懸浮式軸承。直接滾珠式軸承中滾珠有鋼球和陶瓷之分。懸浮式軸承有空氣懸?。ㄋ拇ùń圃欤┖痛艖腋。ㄙn來福制造）。目前最先進的磁懸浮軸承，轉杯轉速可達20萬r/min，實際工作轉速在15萬～16萬r/min。

（8）轉杯的傳動方式一般都采用龍帶，它有高速與低速之分，龍帶行業也有自己的行業標準。除了龍帶以外，四川川江機械公司在FA621型機上采用中頻小電機直接驅動轉杯。賜來福紡機公司也采用了小電機直接驅動轉杯的先進技術，節省了能耗，降低噪聲，大大有利于轉杯紡紗的高速化、自動化、智能化。

3轉杯的選擇

轉杯直徑有28、30、31、33、36、40、46、56mm等幾種，轉杯直徑的選擇，一般與纖維原料的長度、轉杯轉速有關。纖維長度長宜采用大直徑轉杯，過去認為轉杯直徑要大于纖維長度，近來在高速轉杯紡中已被打破。轉杯直徑與轉速的關系大致如表2所示。

賜來福公司的Autocoro系列轉杯紡紗機根據原料、織物品種、紗號推薦采用的轉杯型號、直徑見表3—表7。表中的“☆”表示轉杯的第一選擇，“O”號表示也可選用?！按帧睘榇痔柤啠徏喬枖翟?8tex以上；“中”為中號紗，紡紗號數在36～58tex之間；“細”為細號紗，紡紗號數在36tex以下。轉杯型號分為G、K、S、T、TT、U型等。轉杯表面鍍層為硼涂層（符號B）和硼、金剛砂雙涂層（符號BD）。

3.1紡棉時轉杯的選擇（表3）

3.2紡毛和亞麻時轉杯的選擇（表4）

3.3紡纖維素纖維時轉杯的選擇（表5）

3.4紡合成纖維時轉杯的選擇（表6）

3.5紡次級棉時轉杯的選擇（表7）

4結語

（1）轉杯是轉杯紡紗的“心臟”，轉杯具有加捻、凝聚、并合、輸送的作用；

（2）轉杯的制造要符合行業標準與技術要求；

（3）轉杯適紡原料廣泛，特別對次級棉、苧麻、短毛、絲、再生回用纖維等的開發具有顯著的社會經濟效益；

（4）根據原料、品種、紗號等最終紡織品的要求，選擇合適的轉杯型號、直徑和轉速，以發揮其最大效益。

作者簡介：徐惠君，男，1940年生，教授級高工，長期從事轉杯紡紗的研發、設計及制造工作。

作者單位：徐惠君，全國新型紡紗專業委員會；巴 塔，卓郎（江蘇）紡織機械有限公司。