提升细纱集体自动落纱长车品质的技术探讨

吴昌祥+缪定蜀

摘要：介绍了细纱长车和整体自动落纱使用现状及问题，分析了与国外同类设备主要差距，给出了提高集体落纱细纱长车品质的技术措施。

关键词：细纱；长车；集体自动落纱

中图分类号：TS103.27 文献标志码：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，国内少数纺机厂首次研发的细纱整体自动落纱长车在少数几家纺纱厂试用，由于认识不足，当初对该机没有系统设计，未领悟其实质与精髓，试用的厂家反映强烈，退货及长车换回短车的要求不绝于耳，行业内并不看好。时隔近10年，能够生产细纱整体自动落纱长车的纺机厂已有10多家。需要指出的是细纱整体自动落纱长车真正被市场大量接受还是近几年的事情，这是由于该机故障率降低、可靠性得到较大提高，同时迎合并解决了纺纱厂劳动力多和劳动强度大的问题，成为当前纱厂技术改造的方向。尽管如此，使用厂家反映的问题仍然不少，最大感受是作为纺纱厂购入的设备能在尽可能短的时间内发挥应有作用至关重要。事实上难以承受的是可能 1 ～ 2 年时间内整天应付故障，效率大打折扣，甚至反映产品某些质量指标不如短车。磨合期到底应该多长？新研制的设备是否让使用厂承担由此造成的资源浪费。笔者就此现象探索了提高细纱长车品质的相关技术措施。

1 细纱长车和整体自动落纱使用现状及问题

细纱长车和整体自动落纱机投放市场已近10年，设备质量各有褒贬，对部分纺纱厂在磨合期使用中出现的相关故障及问题予以分析。

1.1 设计的产品经受不住市场严格检验

我国纺机厂最初研发的细纱整体自动落纱长车，存在着设计不规范、仿制其表、不注重创新等问题，未能真正弄清其作用与原理，没有对每个部件功能、材质及热处理、加工精度、工艺要求等进行优选，没有系统考虑与设计。纺机厂没有预见或不重视生产使用过程可能出现的问题，没有立足于为生产使用服务而设计。例如卷绕成形的主传动部分，蜗轮箱、分配轴、牵动链条、成形凸轮、转子等成形部件在材质、热处理、加工精度上达不到设备加长后所增加的负荷，机械传动扭矩力明显加大后，有的设计居然直接按短车使用的成形部件。因而在以下方面经常出现故障：凸轮箱故障率高，间隙大，凸轮打顿；成形凸轮小头磨损造成管纱成形不良；车头总链条与过桥链轮之间磨损大，影响纺纱成形系统；部件制造精度及安装工艺不到位，经常出现罗拉托座、轴承座及轴承损坏等现象。由于造成上述部件过早疲劳磨损，其寿命可想而知，故障率也不言而喻，至今仍在困扰部分纺纱厂家。

另外，未能在设计中整体考虑提高细纱长车生产效率。因长车配有集体落纱装置，在设计时龙筋到车面的距离较原来短车相比抬高约100 mm左右，故导纱角度增加，加捻区到导纱钩的距离增大，造成气圈增大，气圈高度达到250 mm左右（短车为200 mm左右），使纱线张力变化加大。这些因素会造成断头增加、锭速偏低等现象，严重影响细纱机生产效率。有的纺机厂叶子板位置设计不合理，落纱时不能正常翻转，一定程度上影响操作及落纱。

1.2 关键部件不过关，加工精度与装配精度达不到设

计要求

细纱机机身加长后部件连接累计误差加大，加工精度与装配精度要求更高，否则执行机构动作无法协调。例如钢领板立柱全部分配在龙筋上，龙筋加工精度有偏差，使钢领板升降传动不同步，造成钢领板运行打顿，易造成歪锭子的现象，增加成纱毛羽，严重时整台车的坏纱给后道工序会带来很大的麻烦，影响产量和质量，更影响络筒工的情绪。

国内成形机构故障高的原因：凸轮箱齿轮间隙大，设计负荷重，加工精度差，造成凸轮磨损及打顿，包括轴承损坏，车头总链条与过桥链轮之间磨损大，最终影响纺纱成形系统，生产中出现碰钢领黑圈纱，甚至长时间停台及材料成本消耗增加。

另外，器材没有全面、系统优选，例如吊锭仍然采用一般密封性差、寿命短的吊锭，满足不了生产高档纱的要求。

1.3 故障率偏高，磨合期过长

细纱机单机自动化，其关键在于保证集体落纱机的可靠性及稳定性。往往新机到厂，长达 1 年磨合期间出现以下问题：由于喂管弹簧损坏多，喂管失误率高；加工精度不到位，如托盘错位严重，造成托盘走管不良；开车后未能达到与客户承诺的指标，如留头率过低、生产效率上不去。

笔者亲历某纺机厂细纱整体自动落纱长车从仿制仓促投入市场，时隔近 5 年左右，本应该产品成熟，毕竟设备也升级换代了。但即便如此，该产品仍然存在故障率高及稳定性差的毛病，更不要说使用寿命。2009年某棉纺厂购入上述同一细纱生产厂的集体落纱长车，第一年由于握纱器气囊质量太差，一共 4 万纱锭，每月因损坏更换竟达4 000只左右，这种自动化程度就要大打折扣。成形凸轮居然没有考虑机台加长后承受的增加扭矩与材质磨损，不到 1 年多数磨损，其中升降杠杆轴承座断裂20多台，占整个机台50%以上。

留头率是衡量生产效率、操作工劳动强度的重要指标，但时至今日留头率仍然普遍较低，有的甚至达不到合同约定的96%以上指标，且机台及品种差异大，造成落纱工根本忙不过来（因为集体自动落纱人员减少）。此外，车尾故障率相对其他部位偏高。主要是尾轴与轴承损坏几率高，而且拆卸维修不方便。

上面的例子足以说明我国纺机新产品的磨合期实在太长，真正开正常是经过不断更换零部件和器材后，至少 1 ～2 年后，能耗与效能的浪费转嫁给纺纱厂是极不合理的，而进口同类设备也就10多天，最多 1 个月左右，不会出现大量器材不合格问题。

1.4 纺机厂与纺纱厂签订的质量指标与合同要求相去

甚远

号称集落每排纱需用 3 ～ 4 min，实际4.5 min以上；留头率承诺97%以上，实际96%左右等等。问题就在于产品（样机）不等于商品。样机在实验工场或附属纱厂没有经受相当时间的可靠性、稳定性、故障率等疲劳试验，往往仓促投放市场。样机配置与投放市场配置不一致，投入生产后得不到最大效能。无形中，纺纱厂成为纺机厂的实验工场。细纱长车停留在消化使用上，并没有从整体制造上进行系统的剖析、消化和吸收。

1.5 电器部件不规范、不可靠，影响生产效率

电器部件是准确执行电脑指令的基础。某些纺机厂提供的电器部件排列很不规范，管线无序凌乱，甚至无电线编号，维修不便。集体落纱变频器故障高于其他设备，往往因零配件不到位影响生产。罗拉传感器质量不稳定，一旦损坏或失灵，造成卷绕混乱。

1.6 工艺上车配套的相关技术不到位，使工艺不能真

正长期稳定上车

细纱机由于机身加长 1 ～ 2 倍以上，虽然罗拉加粗，但从现有国内细纱机看存在工艺不当影响质量稳定等问题，如前后区为了保证条干则采用压力棒，其他工艺未同步调整，出现季节性出硬头还是较普遍的现象；由于罗拉长，后区牵伸过大造成罗拉扭震，形成机械波；有的针织纱工艺采用机织纱工艺，粗纱捻系数与细纱后隔距过小，达不到针织汗布布面要求。

2 与国外同类设备的主要差距

2.1 我国纺机必须参与国际化竞争

我国纺织品消费呈现向时尚、高品质、多样化的高端领域发展的趋势，国际纺机在中国推销的产品也出现高技术含量、自动化、连续化、智能化、网络化远程控制等趋势，纺机厂更加正规化、职业化、专业化、精细化、高端化、托拉斯化。竞争出现以下态势：质量与高技术、高附加值的竞争取代数量和低价格的竞争；品牌及多样化竞争取代同质化产品的竞争；低碳高效能竞争取代高能耗消耗资源的竞争。

国内纺机企业缺乏重视技术的总体整合、系统化、高标准化。因而要大力塑造与培育企业核心竞争力，加大自主创新力度和能力，使技术核心竞争力与管理核心竞争力紧密结合，在当今市场生态环境中创建自己的商业模式。同时，国家要重视基础部件的研究与投入。核心部件目前基本上掌握在别人手中，价格上受制于人。

针对我国棉纺行业现状与市场，纺机企业要参与国际竞争，缩小与国际纺机托拉斯大集团的差距，包括品牌战略规划、经营模式及理念、科技创新、产品国际标准化（例如设计标准、制造加工及装配标准、检验及包装标准、产品验收标准等）。

2.2 国外细纱集体落纱长车技术优势

早在20世纪80年代中期，发达国家的细纱机长车开始进入了成熟期，取消生产短车。注重自动化、智能化发展，开始了数字化设计、数字化控制和生产，运用电子牵伸、电子升降等，细纱机向着电子传动、数字化控制和低耗能与用工少方向发展。电子式牵伸倍数从传统机械式牵伸倍数的50 ～ 60倍提高到120倍左右。锭速从传统机械式17 000 r/min以下提高至25 000 r/min左右。目前国际上技术最先进的几种环锭细纱机是：欧瑞康Zinser 360型、Zinser 351型（1 680锭）细纱机；瑞士Rieter公司的G33型细纱机；日本Toyota公司RX300E型细纱机（已达到1 824锭）；意大利Marzoli公司的NSF4型细纱机。上述机型性能优异，可靠性、稳定性达到当今国际一流水准。

细纱机从总体分析，其先进性主要体现在：

（1）高速、高效、节能、智能化、自动化、组合一体化技术已经成熟。细纱机的最高锭速可达25 000 r/min，锭数最多接近2 000锭。清梳联并、粗细络等联合设备趋于成熟。集体落纱机的可靠性、稳定性高，落纱时间均小于3 min。

（2）国外早已采用了电子凸轮替代原机械凸轮，其原理为计算机控制交流伺服电机驱动钢领板升降运动。改变了传统的纺纱成形工艺，可根据用户纺纱品种的要求，通过参数设置，任意改变纺纱成形，以满足新产品发展的需要。

（3）落纱架升降采用伺服系统控制，同步齿形带传动代替用电机、链条传动，避免落纱架的高低差问题；卷绕系统采用了变频电机和电子凸轮代替机械式凸轮及链轮系统，实现了钢领板电子升降和数字卷绕。因此不需要调整棘轮，保证管纱成形，从而提高了可靠性。

（4）高速自动化及新型纺纱细纱机形式多种，工艺牵伸调整品种电子化，性能优异，满足不同层次的用户需求。

（5）单锭传动已成为高速趋势，也便于全程产质量监控及自动化、智能化水平的提高。单锭监测系统（ISM）通过对每个纺纱锭安装光学传感器监测钢丝圈的运动。记录断头及打滑的锭子；在纱厂监控系统SPIDERweb中方便地分析和显示这些数据，对挡车工进行三级引导；当超过断头极限时，机器两端的信号灯亮起加以指示。

（6）满足长车高产高质量要求，器材品质高档化，如国内用得较多的青泽360细纱机配备世界知名无机械波的青泽罗拉、TexParts（泰斯博斯）摇架、哈巴斯龙带、Braecker泰腾钢领PG14054、锭胆采用TexParts轴承及铝套管锭子等，其中虽然前罗拉加粗，前区最小隔距比现有短车还要小，仅16 mm，加上皮辊与罗拉的接触面积增加，TexParts摇架的加压保证纺纱过程不出硬头。

（7）有一套严密的逻辑性很强的程序软件保证精细的控制和精确可靠的检测系统，全面采用设置故障显示和报警装置，智能提示排除故障点、消除隐患，对设备可靠性得到保证。

（8）纱管的输送方式有凸盘输送、钢带管栓输送及两者组合式，可实现细络联一体化。

（9）“蛛网”纱厂监控系统得到普及，该系统是基于Windows界面的现代化用户友好型数据系统。在全球范围内可获得数据。简化了数据管理，又能有效防止数据丢失。

3 提高集体落纱细纱长车品质的技术措施

作为使用厂家购置设备改造要么增加产量及效能，要么节能降耗，要么提高产品品质，增加产品附加值。在当前原棉高出国际市场价较多的情况下，企业普遍无利可图，如果该企业能够用细纱长车做品牌产品（目前，国内高附加值产品均为在细纱短车上生产），那么每吨纱价比普通精梳纱高出很多。那么，高产细纱长车能否针对上述问题来满足棉纺厂纺纱技术高品质需求，笔者认为重点做好以下方面可以事半功倍。

3.1 纺机厂战略定位必须按国际标准

现在有一句话叫：一流企业靠标准；二流企业靠技术；三流企业靠产品。标准引领产业发展，标准体现企业的品味、价值。适宜生产高档次纱线的条件是高端纺机要有国际水准的门槛，纺机企业除遵循国家诸如安全标准、环保标准、节约标准等外，还要遵循行业标准，企业毕竟是做产品实体，产品推向市场要经受市场即客户检验。所以，产品市场调研、分析、判断、设计、采购、制造、安装、调试、试生产等要有标准。目前，尤其新产品的各项标准明显滞后生产，在行业没有出台相关标准情况下，应当参照国际标准。

对引进先进技术具备一整套包括原装整体与备件设计、器材选用与采购、电子数字化与自动控制软件、培训、改造、维修与保养、管理体系和制度的标准。例如当今流行：设计模块化，制造数控化，质量ISO化，采购国际化，数据网络化，维修保养简单化，操作使用傻瓜化等。拥有整套生产流程、工艺诀窍，确保产品唯一和高效；讲究管理精细化、科学化、程序化、规范化、制度化。将国外先进技术消化吸收，从仿制到自我设计，直至创新，研制低能耗、单产水平高、性能可靠、质量上乘的新一代机电一体化、自动化程度高的设备。

在新形势下，希望相关行业协会对纺机行业生产、制造标准，从尽快提高纺机国际化水准考虑，按不同产品档次规范企业准入门槛，优化国内纺机现有资源，保护棉纺织企业权益。标准制定应强调从原材料采购、器材选用合作单位，设备产品的设计、生产制造、组装、调试，产品上市前的实验周期，包括对实验设备整体技术评价，到生产产品的质量水平等都应有类似法律约束的文本及制度，尽快结束良莠不齐的现象。

3.2 关键器材、元器件的优配

器材、元器件质量好坏决定产品质量好坏。实际使用中有两种情况：一是原设备本身配置不到位，没有标准，仅按与客户协议定价格，价格高配置好，价格低配置差。而细纱长车不同于短车，配置差故障较短车就更加频繁，效能大打折扣；二是使用一段时间后，随着器材更换，由于使用厂换上的器材、元器件技术性能与原装不匹配或质差，质量日趋下降。

国外提倡设备无故障理念，故障率最好是万分之一，即 3 ～ 5 年可能出现一次。卷绕部分锭带或龙带、钢领、锭子、纱管寿命均要求 5 年以上；集体落纱部分抓管器气囊可靠性及活塞进出的灵活性、密封性满足24 h连续频繁长期作业的考验，同步齿形带、纱管输送带的钢带伸长极小，达到国际技术要求。纱管托盘、插纱管的支架（固定销）定位精度高，采用单气缸控制等，有效地保证了落纱协调性，拔管、插管率在99%以上；龙带驱动伺服电机及升降驱动电机，甚至主电机可以 5 年免加油维护。高性能摇架、上下销、上下胶辊、胶圈与高精密无机械波罗拉的配置，做到锭差控制在Uster公报5%以内，纺纱质量稳定，一致性好，条干CVb值可控制在2%以内。

再就是器材优化组合。首先，前中后胶辊选用合理，前胶辊选用软弹性免处理或光照处理优化组合。其次，胶辊胶圈须与好的牵伸部件优化组合，与高精度无机械波罗拉、双滑道轴承中胶辊、碳纤上销、新型下销、曲线式压力棒、轴承式下圈张力辊等配套组合。卷绕部分的组合，包括导纱钩、钢领、钢丝圈、气圈环、锭子、锭带、锭盘等组合。

吊锭是环锭细纱机上的重要部件之一，高性能粗纱吊锭可靠使用寿命达到10年左右。其结构、性能、制作精度、原材料选用、日常使用以及维护保养水平等都是棉纱产生长细节、短细节的主要原因，它直接影响成纱质量。目前，纺织行业普遍使用的DD1-DD9型吊锭，在结构、性能及原材料上都存在一些弊端，使用寿命只有 2 年左右。为此，国内新研制开发出了长寿型防尘细纱吊锭与自动恒张力引纱吊锭，与其他吊锭相比，一次性投资仅增加50%，但使用寿命是普通吊锭的 5 倍以上，条干CVb值从3%左右下降至1.7%以内，是新设备最理想的配套产品。吊顶虽小作用大，所以说器材作用无大小之分。

3.3 提高装配工艺水平，也是提高可靠性的重要因素

设备除机构设计合理外，装配工艺是否完善合理、装配工作是否到位直接影响到产品的使用状态。好的装配质量能弥补零件加工中的不足。完善细化装配工艺、控制装配质量及提高装配工人的素质将是提高可靠性的有效措施。

3.4 打造高品质纱就是提升细纱长车自身品质

现在国内不少企业家盲目认为设备只要足够先进就一定能做高档产品，只重视硬件忽视了软件的整合巨大效应。先进的设备必须配置一流管理、先进的工艺及高素质、高水准人才。注重以人为本，提高员工素质，加强员工知识和技能学习，调动员工积极性和创造性，才能使企业保持竞争力的优势。

其中工艺是生产技术的核心，运用得当就能真正获得最大效能和最高效益。这里就生产中影响质量的因素重点说明。

细纱机从420锭增加至1 000 ～ 1 800锭，就罗拉而言即使制造过关，头尾同步驱动，难保没有时间差，尤其当后牵伸 > 1.3倍时，罗拉容易出现扭震现象，从而影响成纱质量，故，工艺上配置后牵伸要避开扭震区，倍数要偏小控制。

细纱机车身过长，尽管负压风箱与吸棉笛管采取变截调整措施，实际生产中车头车尾负压差异大，不仅出现笛管经常堵塞，增加断头，而且造成在生产过程中通过负压口吸走的短纤维数量有差异，使成纱重量变异系数大，长车车头车尾的纱线支数偏差大。采用头尾两侧吸风可改善上述情况。

毛羽指标是衡量高档精梳针织纱十分关键的指标，从实际使用反映看，毛羽指标均高于同类型短车。细纱长车普遍加有气圈环，这是由于集体落纱使龙筋、叶子板位置改变造成气圈高度增加。但气圈环高度、内径究竟应该是多少，厂家没有优选。例如某厂家高度为70 mm、内径40 mm时发现毛羽较多，做了不同高度实验，数据如表 1 所示。

从表 1 可看出，气圈环高度为90 mm时毛羽各项指标较稳定，现车上全部从70 mm调整为90 mm，瞬时断头也有所减少。

此外，长车采用铝套管锭子后，纱管直径相对短车要粗2 mm，且叶子板与纱管顶部较短车高10 mm以上，其纺纱加捻区的增长，在小纱时纱线易打管头，故使小纱毛羽增加的幅度明显加大。为此，将叶子板向下调整10 mm。

满足机身加长后如果空调与地面吸风口不对应，细纱机巡回吹吸器可能将地面飞花吹起，大量增加纱疵，威胁质量。等距离增加吸尘口数量，会改进细纱机运转状态，断头及飞花随着负压气流将会明显减少。细纱车间还必须配有最佳的空气调节装备，根据实践，长车相对湿度较短车适当高些，一般控制为60%时生产较为正常。

做高档纱时，质量不易做到长期稳定。因为，目前不少厂为了追求所谓Uster公报5%以上水平，在器材上要么上销附前后压力棒，要么收紧隔距或隔距块，其缺陷是一旦温湿度或气候变化，成纱质量就会有较大波动。

如何最大限度发挥工艺优势极为重要。国内细纱长车摇架通常配置V型牵伸气动摇架，V型纺纱可能出现新车开车对温湿度较敏感，易出硬头，原因可能，一是后胶辊压力偏小或后隔距较小掌握，一般为21 mm左右；二是使用压力棒，上销隔距块尺寸偏小。为了防止出硬头，有时加大后牵伸倍数由1.21增至1.35，隔距块2.5增至3.0 mm，但造成整体质量变化、不稳定。在纺制针织纱时得到启发，机织纱工艺向针织纱工艺靠近成为趋势，即粗纱捻系数有增大趋势（10%），后牵伸向临界值靠拢，从1.36缩小至1.20、1.12，从而增大前区牵伸控制和牵伸力，有利改善条干。从SKF牵伸后牵伸区演变看出，只有气动加压最为适应。国内主要有：四川成发V-148、V-135（平面牵伸）；日照裕华SDDA2122PH摇架比较成熟。在长车上采用“两大两小”针织工艺对提高整体质量较机织工艺更为稳定，两大是细纱后隔距大，从21 mm增大至35 ～ 38 mm，粗纱捻系数大，从106左右增大至115 ～ 125；两小是细纱前区隔距尽量小，16 ～ 17 mm，后牵伸小，从1.3以上降至1.15左右。此工艺最大特点是粗纱捻系数加大有两个显著好处，一是粗纱卷绕紧密，卷装加大，减少接头，尤其可以减少退绕细节；二是捻系数加大，进入主牵伸区须条受控，改善毛羽（表 2）。

总之，此工艺优选，在同等条件下可以获取较好、较稳定的质量。只要整体质量较好，没有明显粗细节，该纱用于机织纱完全可以。当然，不可否认的是由于棉价较高，棉纺厂配棉标准越降越低，高档纱很难用不符等级的棉花纺制。

需要指出的是，随着棉纺设备自动化程度的提高，技术含量的提升，用户的管理水平也必须同步提高，挡车工及维修工应当掌握现代技术和理念。纺机制造厂应搞好售后服务工作，加强对用户的系统培训。使用厂通过精细化管理落实新技术要求，按培训内容严格执行，纠正不合理的操作习惯，推行行之有效的措施，这些将是保证设备能否正常、稳定运转的前提。

4 结语

纺机厂能否做出高品质的细纱集体自动落纱长车，回答是肯定的。目前，较有代表性的经纬纺织机械股份有限公司榆次分公司的JWF1520型及最新JWF1562型细纱机、上海二纺机股份有限公司EJMl28JL集体落纱细纱机性能上，较低的故障率得到市场认可。

纺机企业要真正做精产品需多考虑承担的社会责任。期待纺机企业紧追国际先进技术潮流，一切为了服务于客户，做出真正客户从内心满意的细纱整体自动落纱长车的产品。

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