立達精梳機的發展歷程及特點分析

李志民 王新厚

（1.紡織面料技術教育部重點實驗室，上海，201620；2.東華大學，上海，201620）

早在1846年，國外就有了精梳機，其鉗板是固定不動的，并以發明者的名字“海爾曼”命名。納斯米史于1900年對固定鉗板作了改進，改進后的鉗板可前后擺動。隨著科技的飛速發展，精梳機也進入了新的發展階段，國外比較有名的精梳機制造企業也很多，如日本原織機公司、立達公司、馬佐里公司、沃克公司、豐田公司等，其中較為成功的精梳機制造企業當屬瑞士立達公司［1-2］。下面我們從3個不同階段論述其精梳機的發展過程。

1 機械發展階段

立達公司在20世紀50年代就推出了E7型精梳機，到20世紀60年代發展成為E7/2型；隨著對設備的不斷改進，在20世紀70年代將E7/4型精梳機推向市場。作為當時精梳機的代表機型，E7/4型精梳機的最高速度可達240鉗次/min，機器運轉效率達80%，接頭、換卷等操作均為手動，但輸出棉條質量較好。E7/4型精梳機有8個梳理工位，每個梳理工位的間距為43cm，容納棉卷的寬度為30cm，是當時精梳機中經濟效益較好的一種。其具有兩種給棉方式，分別是后退給棉和前進給棉。采用了偏心軸裝置，以減少棉卷喂入時的張力不勻，達到了調節張力的目的。E7/4型精梳機的分離羅拉采用了雙軸柄連桿機構驅動，分離膠輥作正轉與反轉運動，這樣既簡化了機構，運動也較平穩，還能適應高速。分離膠輥采用單進氣孔加壓，其壓力大小可由減壓閥調節，一般設置為180 N～210 N。鉗板采用3點支撐并附平衡重錘，可減少振動；鉗板運動可在車頭集體調節，工人操作方便。采用雙筒單圈條結構和行星式輪系圈條器。具有自停控制裝置，當棉條過滿、斷頭或擁堵時，可自動停車。錫林可選用針排式或整體式。清潔刷單獨傳動，完成清潔工作。精梳落棉通過負壓吸入濾塵系統，連接精梳設備的吸風通道有上行與下行兩種，可根據廠房設計選擇。此外，其分梳與牽伸系統都設置有吸塵裝置，可減輕擋車工的清潔工作量［3］。當時，精梳準備設備有E2/4型條卷機和E4/1型并卷機。通常企業組織生產的精梳設備配置為E2/4型條卷機×1+E4/1型并卷機×1+E7/4型精梳機。

在20世紀80年代初，立達公司推出了E7/5型精梳機。與E7/4型精梳機相比，E7/5型精梳機對傳動、鉗板構件及牽伸系統等都進行了較大改進，并獲得了巨大成功。尤其是在傳動和鉗板機構等關鍵技術方面的優勢突出，使得立達制造的精梳機遙遙領先于其他制造商的精梳機。E7/5型精梳機采用3段拼接形式安裝，第1段為車頭及1、2、3工位，第2段為4～8工位，第3段包括牽伸、圈條及吸落棉系統。

在傳動方面，錫林僅傳動分離羅拉的恒速部分，以使錫林能更好地發揮其梳理功能。承卷羅拉承擔了鉗板加壓機構的支撐點，它是由動力分配軸通過齒輪來驅動的。錫林清潔刷不由錫林驅動，改為電機單獨驅動。

在鉗板構件方面，E7/5型精梳機所用鉗板構件的質量為4 300 g，約為E7/4型的46%，因此其振動更小，噪聲更低，運行更加穩定。該機型的上鉗板厚度為0.51cm，采用不銹鋼材質，下鉗板厚度不大于0.3cm，鉗板支座均為鋁合金鑄造，支座后端底面設置交叉斜向加強主筋，增強了抗振扭力矩，其前端底面有加工平面，可用螺栓固定不銹鋼下鉗板。E7/5型精梳機的上鉗板加壓方式設計非常巧妙，它設置在小卷張力補償軸上，每個工位的鉗板兩側安裝有偏心盤，其下方為上鉗板加壓彈簧，偏心盤在規定時刻對鉗口施加壓力，隨著張力補償軸的擺動完成鉗持分梳功能。這一改進使得張力補償軸分擔了大部分質量，鉗板構件在往復運動中減少了運動慣量。

在牽伸系統方面，E7/5型精梳機應用了三上五下曲線牽伸，最顯著特點是后牽伸區采用了一上二下式牽伸形式，取代了原來的一上一下形式，從而增大了后區牽伸的正包圍弧，提高了后區牽伸過程中的摩擦力界，加強了對后牽伸區纖維的控制。牽伸齒輪調換更加方便，通過采用對輪結合和被動輪位置變化的方式，使用12個齒輪搭配出49種牽伸倍數。牽伸齒輪的配置是根據等比例遞增均布原理設計的，每檔之間差異均勻，有利于后道并條機對條子重量不勻的控制。總牽伸范圍8.6倍～19.6倍，適應范圍較廣［4］。

立達E7/5型精梳機的核心技術在此后較長的時間里始終保持著獨特的優勢，以至于后來推出的E7/6型、E60型、E62型、E65型等精梳機均沿用了這一技術，且在原有基礎上不斷改進，并將其優勢發揮得淋漓盡致。E7/6型精梳機的運行速度可達350鉗次/min，它不僅改進了給棉板，縮短了分離鉗口與給棉羅拉的距離，還可采用重定量小卷紡紗。E7/6型精梳機上鉗板質量大幅減小，使其能在最高速度下平穩運行，顯著提高了梳理質量和生產效率［5-7］。

2 計算機輔助工程優化設計技術輔助開發階段

1995年，立達公司首次將計算機輔助工程優化設計（以下簡稱C.A.P.D.）技術應用在E60型精梳機上，并取得了顯著的效果。立達公司推出E62型精梳機后，在C.A.P.D.基礎上進一步對其工藝、機械運動等核心部件進行了充分的模擬運算和優化（以下簡稱C.A.P.D.+）。雖然這次優化僅限于零部件尺寸的微小改動和傳動齒數的變化，并未涉及設備結構的大改動，但是收獲的效果奇佳。E62型精梳機的本身技術創新含量是很少的，但卻能以高速（400鉗次/min）、較低能耗和較好的條干水平位居各公司機型前列，其中最主要的原因就是C.A.P.D.+技術的應用［8］。

E65型精梳機由立達公司在2004年國際紡機展上推出，其最大的特點是將變速驅動技術應用在錫林旋轉的全過程。車頭齒輪箱內錫林軸的連接不再采用簡單的聯軸器連接，而是通過兩對外形特殊的齒輪（稱為“凸輪”）傳動來實現，保持連續轉動的兩對凸輪在嚙合轉動過程中兩者中心距始終保持不變。E65型精梳機的牽伸系統取消了之前的三上五下曲線式牽伸，而是采用了三上三下附加壓力棒曲線牽伸；其前、后牽伸區羅拉隔距、牽伸倍數均可調節，從而滿足了不同長度纖維的紡紗要求。但E65型精梳機也存在不少缺陷。例如運行速度超過400鉗次/min時，機器振動和噪聲將明顯增加，輸出棉網有破邊現象，分離羅拉驅動采用多連桿及差動齒輪，結構復雜等［9-10］。

E62型、E65型精梳機均為采用手動換卷與接頭的半自動精梳機，與其對應的全自動換卷與接頭的精梳機型號分別為E72型和E75型。E62型和E72型精梳機的最高生產速度均為400鉗次/min，E65型和E75型精梳機的最高運行速度均為450鉗次/min。與其配套的精梳準備設備均為E32型條并卷聯合機和E25型全自動棉卷運輸系統，它們共同組成了當時先進的精梳生產系統。

E66型精梳機是在E65型的基礎上，以減小機件運動慣量和加速度為目標進行了機械優化后開發的新一代精梳機，并于2007年推向市場。該機型采用了適應高速運行的新型錫林和自清潔式頂梳，對成條機構及風道結構進行了改進。經過上述改進，E66型精梳機的性能得到了很大提升，高速運行平穩、振動小、耗電少及噪聲低，即使在車速達到500鉗次/min的情況下，精梳機排除的短絨及棉結水平依舊滿足相關規定要求，成紗質量也能達到較好的水平［11］。

E66型為采用手動換卷與接頭的半自動精梳機，其對應的全自動換卷與接頭的精梳機型號為E76型，配套的精梳前準備設備均為E35型條并卷聯合機，全自動棉卷運輸系統為E25型。E25型機將E35型條并卷聯合機準備好的棉卷，自動運輸到E76型精梳機上進行加工，每次可運送8個棉卷，或者8個空筒管。除了保證棉卷在輸送過程中不受損傷外，還可減少精梳機待機時間，提高了精梳機的生產效率［12］。

3 新梳理理念和智能驅動發展階段

立達公司在2011年國際紡機展上首次展出E80型精梳機，2013年底開始在中國市場銷售。其是在E66型基礎上通過優化“凸輪”變速梳理參數開發出來的新一代精梳機，該機型充分利用了“凸輪”變速梳理技術，極大限度地擴展了錫林梳理區，這一新的梳理理念使得它在質量、產量與落棉等方面皆具有高度的靈活性。

E80型精梳機采用了梳理面夾角為130°的錫林。與E66型相比，總梳理面積增加了44.4%，總梳理點達到了4.7萬點，相比增加了60%，從而能夠更徹底地清除棉卷里的短絨、棉結和雜質。用戶可以根據精梳工藝的需要，選擇不同配置和做出相應的調整。E80型精梳機的錫林直接安裝在錫林軸上，替代了之前的托架安裝，并改進了之前的喂棉羅拉驅動方式，將車頭齒輪箱內的原齒輪驅動改成了連桿驅動。牽伸機構采用三上三下帶壓力棒牽伸系統和可調節的后區牽伸和主牽伸，確保對各種長度纖維的精確控制。喇叭口之前增加了出條壓輥，大大改善了輸出條子條干。圈條成形系統可選擇配置直徑1 000 mm的大筒，大大減少了換筒次數、精梳條的斷頭次數和勞動強度。

E80型精梳機可加工棉卷定量最大達80 g/m，具體根據原料的特性而定。從精梳梳理工藝角度來看，棉卷定量越大，纖維之間的摩擦就越大，梳理過程中棉卷自清潔效果就會越好。如果在生產中將落棉率作為第一重要參數的話，E80型精梳機可以在保證質量的情況下，達到落棉率最低的要求［13］。

根據換卷接頭的方式，E80型精梳機分為全自動和半自動兩種機型，可供用戶選擇，其中全自動機型配備自動接頭ROBO Lap系統。E80型精梳前準備工序設備為E35型條并卷聯合機。棉卷運輸系統也分全自動和半自動兩種，半自動棉卷運輸系統配置了手推式運輸小車（E16型小車和E17型小車），小車每次可運送4個棉卷和4個筒管；當E80型機配置手動接頭時，應選用E16型小車；當E80型機配置全自動接頭時，應選用E17型小車。全自動棉卷運輸是通過SERVO lap E26型棉卷運輸設備進行的，確保8個棉卷可同時從E35型機上運輸到精梳機，空筒管也通過E26系統完全自動返回到E35型機上。將E26型棉卷自動運輸設備與全自動精梳機結合，可實現整個精梳工序自動化生產，不但可以降低用工量和勞動強度，而且能顯著提升生產效率［14-15］。

在2015年國際紡機展上，立達公司推出了E86型精梳機和運行速度可達230 m/min的E36型條并卷聯合機。E86型采用可調節式130°錫林，具備更大的有效梳理面積，而且保證每個工位梳理質量的一致性。優化動作順序，既確保最大的夾持速率，又實現了對纖維輕柔及可控的處理。增加了纖維引導部件，改善了精梳條內纖維的平行伸直度，最終成紗絡筒清紗切疵率降低50%。此外，對輸出壓輥部分的改進可使精梳條達到理想的緊密度。E86型精梳機的生產速度可達550鉗次/min［16-17］。

時隔4年，在2019年國際紡機展上，立達公司又推出了最新一代E90型精梳機。該機采用新型智能驅動，與多電機的主驅動理念的精梳機相比，其能耗降幅高達40%。E90型精梳機生產速度高達600鉗次/min，其工藝參數調整便捷，大幅度降低了勞動強度，提高了生產效率；采用了全新智能驅動理念和當前最新的SB-D50型并條牽伸系統，進一步實現了精梳機的低落棉、高質量、高產能及應用的靈活性，其產能較當前E86型精梳機生產水平提升10%；可調范圍進一步加大，即使當最低落棉率降低3%時，產品質量卻僅發生輕微惡化。E90型精梳機的最顯著特點是降低紡紗成本［18-19］。

4 結束語

縱觀立達精梳機的發展歷程，始終以工藝研究為基礎，在機械和電氣方面引領著精梳機的開發潮流，將C.A.P.D.系列技術應用到精梳設備的設計和開發中，并不斷優化，不斷創新，開發出適應市場需求的全自動精梳機。為了適應紡紗短流程和低能耗的發展趨勢，立達精梳機在今后的發展中也必將更加多元化。例如在結構設計上，其牽伸系統可添加自調勻整模塊、出條在線監測模塊，進一步提高出條質量，縮短紡紗流程；在梳理專件上，隨著工藝的研究借助計算機輔助技術進一步優化梳理專件的參數，提高梳理質量，減少原料損耗；在智能驅動方面，科技的發展也將助推智能驅動技術跨入新的高度，進一步降低能耗并減少用工。立達精梳機依靠持續不斷的技術研發，憑借其優異的機械結構、高品質的專件技術及先進的自動化技術，一直處于精梳機研發前列。

近幾年來，我國精梳機的發展也取得了顯著的進步，但是由于起步較晚，目前與立達精梳機還是存在一定的差距。國內紡機企業可借鑒立達精梳機發展的先進理念，結合我國精梳機市場需求，走出一條具有自主創新并符合我國特色的發展之路。