下一代細(xì)紗技術(shù)創(chuàng)新點(diǎn)剖析

陸惠文，倪 遠(yuǎn)

(1.無錫一棉紡織集團(tuán)有限公司，江蘇 無錫 214001；2.無錫萬寶紡織機(jī)電有限公司，江蘇 無錫 214161)

0 引言

近20年來，細(xì)紗機(jī)以立達(dá)公司G3X型、K4X型，青澤公司Z7X型和豐田公司RX2XX型環(huán)錠細(xì)紗機(jī)為代表，詮釋了環(huán)錠細(xì)紗機(jī)技術(shù)的進(jìn)步；先進(jìn)的整機(jī)架構(gòu)、電子牽伸、電子升降、超長機(jī)身、分段組裝、集體落紗與細(xì)絡(luò)聯(lián)等技術(shù)的成熟應(yīng)用，加之專件器材的高精化、高速化以及先進(jìn)紡紗工藝技術(shù)的配套，使細(xì)紗品質(zhì)、產(chǎn)能和效率達(dá)到新的高度。

在ITMA ASIA + CITME 2016展會上，細(xì)紗技術(shù)的展示主要集中在專件器材、控制技術(shù)和附加紡紗技術(shù)方面。瑞士羅托卡夫特(Rotorcraft)公司展示了新一代環(huán)錠紡紗技術(shù)樣機(jī)[1]，英文原稱“Next Generation Spinning Technology”，筆者譯為“下一代細(xì)紗技術(shù)”，縮寫為“NGST”，是漢斯·沙赫勒克爾(Hans Stahlecker)除氣動集聚、機(jī)械集聚、板簧搖架和高速錠子等紡紗技術(shù)創(chuàng)新之后的又一杰作，其創(chuàng)新領(lǐng)域涉及超大牽伸、紡紗專件器材、細(xì)紗主機(jī)、集聚紡紗、轉(zhuǎn)杯紡紗、紡紗針織聯(lián)合機(jī)等。筆者將NGST中的創(chuàng)新成果及其涉及的多個(gè)單項(xiàng)技術(shù)的發(fā)展過程、整合集成應(yīng)用及對現(xiàn)有細(xì)紗技術(shù)的影響與大家分享，期望有識之士共同探討。

1 NGST整機(jī)架構(gòu)的創(chuàng)新

環(huán)錠細(xì)紗機(jī)整機(jī)架構(gòu)一直在漸進(jìn)變革中，電子牽伸的應(yīng)用使其車頭結(jié)構(gòu)和驅(qū)動型式發(fā)生變化，立達(dá)公司、青澤公司和豐田公司都有其創(chuàng)新點(diǎn)。此次展會NGST未公布車頭與車尾結(jié)構(gòu)，以下僅對整機(jī)中最重要的細(xì)紗中段架構(gòu)進(jìn)行簡評。

由于電子升降、機(jī)身超長、兩端甚至四端驅(qū)動、分段組裝、集體落紗與細(xì)絡(luò)聯(lián)等技術(shù)的發(fā)展與擴(kuò)展應(yīng)用，環(huán)錠細(xì)紗機(jī)在中墻板、機(jī)梁、龍筋和羅拉座的變革步伐較大，特別是青澤公司360型的中段主體架構(gòu)從傳統(tǒng)的鑄鐵件變?yōu)殇摷?、鋁件和型材及其組合，引領(lǐng)環(huán)錠細(xì)紗機(jī)中段架構(gòu)在以鋼代鑄、輕量化和少加工等方面走出了新路。

NGST則注重機(jī)身中段架構(gòu)的簡約化，見圖1。其鋼板彎折而成的機(jī)梁車面，鋼管立柱替代中墻板，升降龍筋采用圓管或方管型材，鋼板雙側(cè)連體羅拉座等；特別是采用單側(cè)分組龍帶及其電機(jī)驅(qū)動錠子系統(tǒng)，和單側(cè)龍筋牽吊電子升降技術(shù)后，使環(huán)錠細(xì)紗機(jī)兩側(cè)完全獨(dú)立控制加捻卷繞成形，再加上兩側(cè)電子牽伸的獨(dú)立驅(qū)動，使兩側(cè)可以同時(shí)紡制兩種不同的紗線。在這種架構(gòu)下，車肚內(nèi)無任何傳動部件，完全讓位于工藝吸風(fēng)和集聚負(fù)壓的通道，方便大截面通道設(shè)計(jì)，適于大流量、低阻尼的負(fù)壓氣流設(shè)置。

圖1 NGST中段架構(gòu)

2 加捻卷繞機(jī)構(gòu)的創(chuàng)新

2.1 錠子升降式加捻卷繞

錠子升降與級升替代傳統(tǒng)的鋼領(lǐng)升降與級升，完成管紗卷繞成形，早年就有類似的技術(shù)方案公開，未見在棉紡環(huán)錠細(xì)紗機(jī)上有應(yīng)用實(shí)例，但在麻紡環(huán)錠細(xì)紗機(jī)上已有應(yīng)用。如，浙江金鷹股份有限公司于2016紡機(jī)展上展出的錠子升降式亞麻濕紡環(huán)錠細(xì)紗機(jī)，見圖2，此技術(shù)還申請了專利[2]。

錠子升降與級升的加捻卷繞成形的紡紗狀態(tài)，紡一落紗過程中氣圈在高度方向始終處于最大狀態(tài)。氣圈大小形態(tài)基本恒定是其最大的優(yōu)勢，從而帶來紡紗張力的穩(wěn)定(紡紗張力不僅隨管紗卷繞直徑的變化和紗線相對于鋼絲圈上下運(yùn)動方向改變而波動)。氣圈控制環(huán)是該技術(shù)中的必備件，可以大幅降低紡紗張力，并有顯著節(jié)能效果。

紡紗氣圈相對穩(wěn)定，對于加捻卷繞狀態(tài)的穩(wěn)定有利，可以大大降低紡紗張力波動，減小鋼絲圈運(yùn)行狀態(tài)的變化幅度及由此引起的運(yùn)行不穩(wěn)定性，從而減少紡紗張力突變引起的斷頭，我們也可以通過紡紗工藝參數(shù)的調(diào)整減少意外斷頭，穩(wěn)定紡紗斷頭率[3]。

圖2 一種亞麻環(huán)錠細(xì)紗機(jī)結(jié)構(gòu)

錠子升降與級升技術(shù)未被產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用于棉紡環(huán)錠細(xì)紗機(jī)，有工藝、結(jié)構(gòu)和能耗三大原因。

2.1.1 工藝分析

從工藝看，錠子升降是以最大且恒定的氣圈替代隨卷裝大小的長短復(fù)合動程變化氣圈，以相對穩(wěn)定的最大紡紗張力替代紡紗階段大小紗和大小直徑卷繞的升降波動張力。

a) 恒定的最大氣圈由氣圈控制環(huán)壓縮并分隔為兩個(gè)受控的氣圈，紡紗張力仍比原鋼領(lǐng)升降級升紡紗狀態(tài)的中、大紗要大，因此，這是一種平均紡紗張力大、張力波動相對小的技術(shù)方案。

b) 降低紡紗張力最有效的工藝選擇是減小氣圈直徑和降低氣圈高度，包括錠速、紗管長度、鋼領(lǐng)直徑及鋼領(lǐng)、鋼絲圈配套選擇[4]。NGST樣機(jī)紡制11.7 tex～9.7 tex紗線，錠速可達(dá)20 kr/min，鋼領(lǐng)直徑約為34 mm。為了提高紡紗速度，需要縮短細(xì)紗筒管長度到約160 mm，以犧牲卷裝容量、增加落紗次數(shù)來平衡錠速、氣圈高度與直徑、紡紗張力對斷頭率的影響。由于管紗卷裝容量與有效卷繞直徑成二次方的關(guān)系，與有效卷繞長度成正比例關(guān)系?？紤]卷裝卷繞起始直徑等于筒管直徑，采用直徑為34 mm的鋼領(lǐng)與38 mm鋼領(lǐng)相比，卷裝容量減少約29%；而卷裝長度方向管紗圓錐體成形的管底與頂部不完全卷繞，筒管長度縮短20%，則卷裝容量減少約25%；故兩者合計(jì)的管紗卷裝有效容量約減少47%以上，即落紗次數(shù)相應(yīng)增加1.89倍。

c) 雖然樣機(jī)未配置集體落紗裝置，但對于小直徑、小卷裝、多落紗的紡紗機(jī)，集體落紗裝置是必選項(xiàng)。

d) 鋼領(lǐng)升降級升應(yīng)用的一落紗錠子分段變速曲線，目前可以通過錠速改變實(shí)現(xiàn)所謂的恒張力紡紗技術(shù)，也需要作更進(jìn)一步探索。

2.1.2 結(jié)構(gòu)分析

從結(jié)構(gòu)看，錠子升降意味著細(xì)紗機(jī)兩側(cè)龍筋、錠子和管紗卷裝的集體升降。這首先涉及錠子的驅(qū)動方式，傳統(tǒng)的滾盤與錠帶難以實(shí)現(xiàn)一帶四錠傳動效果，只有單獨(dú)電機(jī)錠子驅(qū)動(電錠)和龍帶驅(qū)動是較為可行的。以龍帶驅(qū)動為例，包括龍筋、錠子和管紗卷裝，以及龍帶電機(jī)及其支承機(jī)構(gòu)整體升降系統(tǒng)質(zhì)量較大，升降驅(qū)動的能耗也較大，升降與支承機(jī)構(gòu)、平衡系統(tǒng)成本較高，任何設(shè)計(jì)、制造或運(yùn)行維護(hù)中的缺陷，都會導(dǎo)致升降不穩(wěn)，成形不良。

2.1.3 能耗分析

從紡紗能耗看，現(xiàn)有環(huán)錠細(xì)紗機(jī)約70%的能耗用于加捻卷繞功能[4]，與鋼領(lǐng)升降級升紡紗形式相比，錠子升降與級升技術(shù)從以下方面影響加捻卷繞部分的能耗。

a) 氣圈紗條切割空氣的能耗

紡紗過程中，大高度、大直徑氣圈紡紗狀態(tài)平均功耗要大于中小氣圈狀態(tài)，氣圈功耗大致與氣圈高度成正比關(guān)系，與氣圈直徑成二次方關(guān)系，與氣圈(錠子)速度成二次方關(guān)系；因此，其紡紗氣圈的功耗一定大于相同加捻卷繞工藝的鋼領(lǐng)升降級升成形技術(shù)，具體數(shù)據(jù)還需考察和評估。

b) 錠子升降系統(tǒng)的能耗

錠子升降與級升系統(tǒng)的質(zhì)量較大，即使采用簡約化設(shè)計(jì)，總體升降部件仍有數(shù)倍的質(zhì)量增量，升降運(yùn)動慣量較大，在落紗停開機(jī)的快速升降和束縛層卷繞較快升降時(shí)，都會消耗較大的升降功耗，需要配置較大余量的升降驅(qū)動[5]。

c) 升降載荷變化的影響

隨著紡紗過程卷裝容量的增大，升降載荷漸增，大紗時(shí)最大。

2.2 錠子龍帶驅(qū)動

青澤公司獨(dú)家沿用錠子龍帶驅(qū)動技術(shù)的機(jī)型，特別是該公司20世紀(jì)末研發(fā)的錠子單龍帶多電機(jī)同步驅(qū)動結(jié)構(gòu)如圖3所示，使錠子龍帶驅(qū)動技術(shù)更為完善。以多電機(jī)同時(shí)驅(qū)動一根龍帶，將大功率的一點(diǎn)式驅(qū)動方式變?yōu)樾」β实亩帱c(diǎn)同步驅(qū)動方式，克服了龍帶傳動受力集中、驅(qū)動沖擊大、局部過度伸長而易導(dǎo)致斷裂的弊端；同時(shí)，由于是龍帶的機(jī)械式同步驅(qū)動，錠間速度差異小，將錠子龍帶驅(qū)動技術(shù)推向新高度。據(jù)制造廠商稱，單龍帶多電機(jī)驅(qū)動可以比普通錠帶驅(qū)動節(jié)能5%，并可減少維護(hù)[6]。

圖3 錠子單龍帶多電機(jī)同步驅(qū)動

在青澤公司單龍帶多電機(jī)同步驅(qū)動錠子技術(shù)基礎(chǔ)上，NGST采用30錠一組小電機(jī)全電子同步驅(qū)動(見圖4)，組間錠差由電機(jī)控制器的控制精度來保障。由于錠子升降與級升系統(tǒng)包括了龍帶電機(jī)及其支承，因此對驅(qū)動載荷的要求就是輕小、精簡和分布均衡，而30錠分組的小電機(jī)驅(qū)動正好符合條件。在錠子驅(qū)動向高效、高精、高速、信息化和操控便利方向發(fā)展的進(jìn)程中，錠子單錠電機(jī)同步驅(qū)動(電錠)技術(shù)是發(fā)展方向；但是，其研發(fā)有兩大瓶頸：一是單錠單電機(jī)單驅(qū)動的硬件成本問題；二是微特電機(jī)的電—機(jī)轉(zhuǎn)換效率問題。

圖4 NGST錠子分組龍帶驅(qū)動

NGST另辟蹊徑采用較低成本、較高效率的30錠分組龍帶驅(qū)動，既提升了驅(qū)動電機(jī)的效率，又降低了驅(qū)動控制的硬件成本。與電錠驅(qū)動相比，分組龍帶驅(qū)動缺少現(xiàn)代化紡紗管理必需的錠位信息化管理和控制功能；但是，可以采用比較成熟的單錠斷頭和錠速監(jiān)測系統(tǒng)進(jìn)行實(shí)時(shí)信息采集來彌補(bǔ)。

錠子多分組驅(qū)動，組間速度的精確同步驅(qū)動控制技術(shù)是成熟可行的，如永磁同步電機(jī)和直流無刷電機(jī)驅(qū)動等，可以實(shí)現(xiàn)1/1000以下的速差控制精度，并具有高效率和高功率因數(shù)特征。

由于龍帶與錠盤的包圍弧小，錠子龍帶驅(qū)動被認(rèn)為傳動效率較低、錠速滑溜較大，懷疑其導(dǎo)致捻度和成紗強(qiáng)力的不勻率大；而青澤公司機(jī)型長期采用龍帶驅(qū)動的實(shí)踐否定了這種觀點(diǎn)。龍帶傳動錠子的另一特征是每2個(gè)錠子需要設(shè)置1個(gè)龍帶壓輪，以保證龍帶在錠盤上有一段必需的包圍接觸弧，從而提供足夠的驅(qū)動力。高線速度運(yùn)轉(zhuǎn)的壓輪消耗了一定的電機(jī)驅(qū)動功耗，但與一帶四錠的錠帶多級傳動相比，省卻了主軸—滾盤—張力盤等高線速度傳動器材，使傳動鏈大幅縮短而節(jié)能明顯，并消除了這些高線速度傳動器材的氣流擾動。

環(huán)錠細(xì)紗機(jī)長車和超長車的應(yīng)用帶來了錠子驅(qū)動功耗的增大，多分組龍帶驅(qū)動或許具有更高的性價(jià)比。

2.3 錠子升降級升驅(qū)動與平衡

從相對輕巧的鋼領(lǐng)板升降轉(zhuǎn)換為錠子升降，除了加捻卷繞工藝發(fā)生很大變化外，NGST升降系統(tǒng)的載荷數(shù)倍增加，包括龍筋、錠子及其集體潤滑結(jié)構(gòu)和潤滑介質(zhì)儲存、管紗卷裝、龍帶與壓輪，以及龍帶電機(jī)及其支承張緊機(jī)構(gòu)。升降系統(tǒng)的載荷越大，升降與級升驅(qū)動和載荷平衡的問題越突出，而且NGST是環(huán)錠細(xì)紗機(jī)兩側(cè)獨(dú)立運(yùn)行驅(qū)動的，那么錠子升降級升的驅(qū)動與平衡就必須設(shè)置為兩側(cè)獨(dú)立的機(jī)構(gòu)。

對于長車或超長車環(huán)錠細(xì)紗機(jī)而言，累積的升降牽吊載荷較大，升降運(yùn)動慣量較大。在大載荷及非線性平衡情況下，落紗停開機(jī)的快速升降和束縛層卷繞較快升降時(shí)，升降速率變化越大，對精密卷繞驅(qū)動的要求越高。

此外，錠子升降級升的牽吊驅(qū)動載荷還隨管紗卷繞容量的增大而改變，使?fàn)康躜?qū)動載荷和平衡成為卷裝容量的動態(tài)函數(shù)。以環(huán)錠細(xì)紗機(jī)單側(cè)600錠估算，從起始紡紗到滿紗落紗，單側(cè)升降載荷的總質(zhì)量差約為300 N，但相對于升降載荷的總質(zhì)量而言，這個(gè)變化率對實(shí)際升降載荷的影響不大。

2.4 錠子集體潤滑系統(tǒng)

NGST在羅托卡夫特公司錠子自動潤滑技術(shù)專利[7]基礎(chǔ)上，改進(jìn)了圖5所示的自動潤滑錠子與型材龍筋的結(jié)合方式，見圖6，首創(chuàng)性地提出了10年更換錠子油的錠子潤滑管理新理念。

圖5 紡紗錠子自動潤滑器結(jié)構(gòu)

自動潤滑技術(shù)使環(huán)錠細(xì)紗機(jī)錠子的維護(hù)管理難度和運(yùn)行成本降低，效率和產(chǎn)量提高。羅托卡夫特的節(jié)能錠子RoleC具有高速度、低能耗、長壽命和低維護(hù)等優(yōu)點(diǎn)，錠子自動潤滑系統(tǒng)將使之更顯優(yōu)勢。

圖6 NGST錠子與龍筋

2.5 錠位間不帶隔紗板

樣機(jī)與資料都顯示NGST未設(shè)置隔紗板，這對高速棉紡細(xì)紗機(jī)也是一種新理念和新嘗試。具體設(shè)計(jì)原因暫時(shí)還不清楚。對于線密度和斷頭率都較低、環(huán)境氣流擾動較小和帶有氣圈控制環(huán)的紡紗條件而言，有無隔紗板可能影響不大，但紡紗條件總會有所變化，紡紗斷頭總是客觀存在的，紡紗斷頭位置也存在不確定性。因此，氣圈氣流和紡紗斷頭對鄰錠干擾的問題也需要通過大量的實(shí)踐檢驗(yàn)。

因隔紗板被紗線頭端抽割而使塑料隔紗板前側(cè)面起槽，說明斷頭對鄰錠的干擾是客觀存在的；為此，豐田公司的環(huán)錠細(xì)紗機(jī)已在塑料隔紗板前側(cè)面鑲嵌不銹鋼材料。

3 牽伸裝置架構(gòu)的創(chuàng)新

NGST牽伸裝置架構(gòu)，整合了多項(xiàng)細(xì)紗牽伸新技術(shù)，包括中羅拉鉗口附加長軸驅(qū)動的三羅拉雙短膠圈平面牽伸、10錠一節(jié)的加長羅拉、板材制作的固定羅拉中心距雙側(cè)連體羅拉座、活殼式下羅拉軸承組件、圈簧直壓固定壓力和固定加壓座中心距的搖架、分色分檔的上羅拉定位器工藝插件、分色分檔的上銷與隔距塊組件和后區(qū)導(dǎo)紗器工藝插件等。

3.1 下一代牽伸裝置

被稱為NGD(Next Generation Drafting)的下一代牽伸裝置，是三羅拉雙短膠圈平面牽伸型式。其前區(qū)采用雙短膠圈鉗口，后區(qū)采用簡單羅拉牽伸附加導(dǎo)紗器工藝插件。

近30年來，為改善牽伸質(zhì)量，提升牽伸能力，環(huán)錠細(xì)紗機(jī)牽伸裝置在不斷演變，提出了多種技術(shù)方案并產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用。其中，三羅拉長短膠圈平面牽伸裝置，目前已占有絕對的市場份額。

后牽伸結(jié)構(gòu)包括：為增強(qiáng)附加摩擦力場的V型牽伸、后區(qū)雙膠圈牽伸、后區(qū)上膠圈加下銷牽伸、后區(qū)單或雙控制棒牽伸結(jié)構(gòu)等。增強(qiáng)后區(qū)控制摩擦力的根本，是在確保牽伸質(zhì)量的前提下，通過增大后區(qū)牽伸倍數(shù)來提升環(huán)錠細(xì)紗機(jī)總牽伸能力，從而實(shí)現(xiàn)前紡生產(chǎn)高效化。

前牽伸結(jié)構(gòu)包括：長短雙膠圈鉗口、雙短膠圈鉗口、膠圈鉗口前部附加控制棒、下膠圈加多控制點(diǎn)上銷，甚至下網(wǎng)格圈負(fù)壓集聚加多控制點(diǎn)上銷等，這些結(jié)構(gòu)都是為增強(qiáng)前區(qū)對浮游纖維的控制。

近年推出的“三大一小”陸S紡紗工藝，采用以增大喂入紗條內(nèi)摩擦力場強(qiáng)為主的須條控制牽伸工藝?yán)砟睿倪M(jìn)了牽伸專件器材的設(shè)計(jì)與配置，突破了傳統(tǒng)工藝參數(shù)應(yīng)用的束縛，以輕加壓、大隔距和無附加摩擦力場的高效牽伸機(jī)構(gòu)與工藝模式，為改善牽伸質(zhì)量，提升牽伸能力提出一種新的思路[8-9]。

3.2 中羅拉鉗口的驅(qū)動

三羅拉雙短膠圈平面牽伸型式具有浮游區(qū)設(shè)置短、上下膠圈運(yùn)行同步性好的優(yōu)勢，但也存在下膠圈和下銷維護(hù)操作不便和難以消除膠圈伸長對纖維控制影響的問題。另一方面，牽伸中的實(shí)際浮游區(qū)控制長度，可由其它技術(shù)手段來改變,因此，雙短膠圈結(jié)構(gòu)應(yīng)用的必要性降低。

NGD的三羅拉雙短膠圈前區(qū)牽伸結(jié)構(gòu)保留了雙短膠圈的優(yōu)勢，改進(jìn)了對下膠圈和下銷維護(hù)操作不便的問題，將原中下羅拉與下膠圈銷改為可脫卸的下膠圈銷組件，并將原中下羅拉下移成為驅(qū)動上下膠圈銷的中羅拉驅(qū)動軸(可稱為二羅拉)。這是羅托卡夫特公司的另一項(xiàng)發(fā)明專利[10]，見圖7。

圖7 環(huán)錠細(xì)紗機(jī)牽伸裝置

在圖8中，中下羅拉工位旁設(shè)有二羅拉接觸位，二羅拉上設(shè)有滾花，以實(shí)現(xiàn)搖架加壓下對中下羅拉有較大的驅(qū)動力，從而實(shí)現(xiàn)二羅拉對下膠圈銷的傳動。其中羅拉鉗口和上、下膠圈銷的傳動鏈為：二羅拉→中下羅拉→下膠圈→上膠圈。與現(xiàn)有雙短膠圈銷相比，增加了二羅拉上中下羅拉摩擦副；為了支承下膠圈銷，在后牽伸區(qū)下部設(shè)一根附加固定棒作為支點(diǎn)，這個(gè)支點(diǎn)對下膠圈銷的位置控制很重要。

圖8 附加長軸對下膠圈銷的傳動

這種新結(jié)構(gòu)上、下銷都采用無張緊機(jī)構(gòu)的塑料件，加上寬度為20 mm較窄的上、下膠圈，與現(xiàn)有長、短膠圈銷相比，可大幅降低回轉(zhuǎn)運(yùn)動阻尼，提升上、下膠圈運(yùn)轉(zhuǎn)同步率，穩(wěn)定前后區(qū)牽伸分配，但結(jié)構(gòu)相對復(fù)雜，成本高，無膠圈張緊機(jī)構(gòu)也導(dǎo)致在膠圈伸長或有錠間差異時(shí)，影響膠圈鉗口對纖維的控制和實(shí)際浮游區(qū)長度。同時(shí)，上、下膠圈的運(yùn)行增加了一級摩擦傳動，可能會影響滑溜率及滑溜率錠差。

3.3 上銷工藝插件

為了防止現(xiàn)有技術(shù)中分色分檔上銷隔距塊誤用，NGD將上銷與上銷隔距塊合體制造，以0.15 mm～0.60 mm的檔位差對2.5 mm～4.5 mm隔距塊分檔、分色，構(gòu)成6檔上銷，從而保證隔距塊工藝上車的一致性；但上銷與上銷隔距塊合體制造與分檔使用，造成了成本增加和操作管理的不便。

3.4 后牽伸區(qū)結(jié)構(gòu)

NGD的后牽伸區(qū)為平面式簡單羅拉牽伸型式，其在中羅拉鉗口后面附加了一個(gè)塑料導(dǎo)紗器工藝插件。該導(dǎo)紗器有兩檔規(guī)格可供工藝變更選擇，既有集聚導(dǎo)紗功能，又有附加摩擦力場的控制棒功能。

塑料材質(zhì)的器材如果未經(jīng)特殊處理，就作為與紗條直接緊密接觸的通道元件，不僅會產(chǎn)生摩擦靜電，還會因塵雜、棉蠟或油劑的積聚對運(yùn)動須條產(chǎn)生不利的影響。當(dāng)作為靜態(tài)摩擦力場的控制元件時(shí)，表面摩擦因數(shù)的改變會導(dǎo)致不穩(wěn)定和錠間離散的摩擦力場強(qiáng)變化，從而造成附加的內(nèi)外不勻。

從工藝角度看，在后區(qū)設(shè)置附加摩擦力場的出發(fā)點(diǎn)應(yīng)該是增大后區(qū)牽伸倍數(shù)，以提高總牽伸能力，這在相當(dāng)程度上削弱了主牽伸區(qū)的內(nèi)摩擦力場強(qiáng)。

3.5 下羅拉加長

在細(xì)紗紡紗工藝從重加壓緊隔距向著輕加壓大隔距工藝轉(zhuǎn)變的實(shí)踐中，創(chuàng)新牽伸工藝?yán)砟顜砹藢＜鞑哪酥林鳈C(jī)技術(shù)變革的契機(jī)。

10錠一節(jié)加長下羅拉的應(yīng)用，引起業(yè)界對其羅拉徑向抗壓和耐疲勞性能的擔(dān)憂。目前， NGD牽伸下羅拉采用了何種材質(zhì)和加工工藝依然未知，但比照已成熟應(yīng)用的27 mm及以上直徑下羅拉，當(dāng)羅拉加壓從200 N/雙錠以上減輕到約130 N/雙錠時(shí)，即使采用現(xiàn)有6～8錠一節(jié)相同的羅拉材質(zhì)和加工工藝，將羅拉長度加長到8～10錠一節(jié)，其剛性和韌度也足夠。

由于工藝?yán)砟畹母淖?，采用羅拉直徑為27 mm～30 mm的配置，已經(jīng)不再受工藝隔距的制約。正因如此，NGD的下羅拉隔距采用了較大的固定隔距，適于各種短纖維的紡紗工藝。

3.6 下羅拉固定中心距

采用固定的、適紡較大長度范圍纖維的下羅拉中心距和固定中心距的搖架加壓座，以及NGD的分色分檔上羅拉定位器工藝插件、分色分檔的上銷與隔距塊組件的組合應(yīng)用，在紡制不同長度纖維紗線時(shí)，用硬件顏色的一致性來保障工藝上車的一致性，使工藝變更十分簡單和精準(zhǔn)，非常適用于傻瓜式管理。

下羅拉和搖架加壓座設(shè)為固定中心距后，通過更換前、中、后上羅拉定位器工藝插件，位移上羅拉相對于下羅拉中心和搖架加壓座的位置以改變牽伸區(qū)握持距，見圖9。

圖9 上羅拉定位器工藝插件分檔示意

圖9中，前、中、后上羅拉定位器工藝插件各有5檔可供選擇，最大前沖和后移量為±4 mm，相對握持距約為±2 mm；前區(qū)或后區(qū)握持距的最大改變范圍是±4 mm；當(dāng)然前上羅拉前沖需考量紡紗三角區(qū)，中上羅拉前沖后移要考量上、下膠圈鉗口位置，后上羅拉后移要考量與后部導(dǎo)紗喇叭的距離。

這種前、后區(qū)握持距調(diào)節(jié)的方法，從工藝角度分析影響兩個(gè)工藝參量，如下。

a) 加壓力有一定變化：彈簧加壓，搖架上、下羅拉中心位置的偏離會導(dǎo)致彈簧壓縮距改變、加壓力降低；同時(shí)由于鉗口法線偏移，鉗口受到的壓力是搖架垂直壓力與一個(gè)水平分力的合力，以最大前沖量4 mm、上下羅拉直徑都為30 mm估算，鉗口壓力約大于搖架垂直壓力1%；兩項(xiàng)合并估算會對鉗口壓力有所降低，影響不大。

b) 上、下羅拉中心位置的偏離，會導(dǎo)致纖維在握持鉗口前后產(chǎn)生一段包圍??；中羅拉鉗口較大的偏離，會使上、下膠圈局部運(yùn)動方向發(fā)生改變，有可能影響雙膠圈控制區(qū)對纖維須條的握持控制。

青澤公司和豐田公司都有前、中羅拉固定中心距的機(jī)型面世，為了專供中國市場，青澤公司還將其改為可移動前、中羅拉中心距機(jī)型。

3.7 固定壓力和加壓座位置的搖架

NGD定制設(shè)計(jì)了直壓彈簧固定壓力和加壓座位置的RT3型搖架，如圖 10所示。該搖架采用固定壓臂[11]發(fā)明專利技術(shù)(圖11)，直壓彈簧為壓力源元件，以消除搖架壓力差和上羅拉位置偏差，創(chuàng)造性地結(jié)合運(yùn)用分色分檔的上羅拉定位器工藝插件，來保障錠間工藝設(shè)置的一致性。

在國內(nèi)多家制造企業(yè)競相推出壓力可調(diào)結(jié)構(gòu)搖架的形勢下，NGD提出了固定壓力和固定加壓座位置搖架的新思路。靈活性與精準(zhǔn)性是一對需要平衡的矛盾，過度追求靈活性就會偏離精準(zhǔn)性，對于多錠位工作的細(xì)紗機(jī)會導(dǎo)致離散性。在國內(nèi)，一方面是搖架制造企業(yè)推出多種搖架總壓和分檔壓力靈活可調(diào)的專利產(chǎn)品，另一方面是多數(shù)紡紗企業(yè)調(diào)節(jié)搖架壓力較隨意——遇到牽伸不開吐硬頭時(shí)的首選措施可能是加壓力或調(diào)中上羅拉位置，以致加壓和握持經(jīng)常出現(xiàn)錠差、臺差。

圖10 RT3搖架

圖11 固定壓臂

NGD提出的完全固定壓力和固定上羅拉位置的理念，是對搖架壓力靈活可調(diào)、上羅拉位置隨意改變工作法的全面否定。RT3型搖架不僅是前、中、后三檔壓力不可獨(dú)立調(diào)節(jié)，甚至搖架支桿處也未設(shè)置可調(diào)總壓力的機(jī)構(gòu)。

值得注意的是，NGD未采用圖11所示的后區(qū)大幅下壓的控制棒結(jié)構(gòu)，而是增加了后區(qū)單控制棒和中、后羅拉包圍弧附加摩擦力場以控制后牽伸。目前看，這種結(jié)構(gòu)與青澤公司固定羅拉中心距細(xì)紗機(jī)情況類似，很難判斷這種理念能否適應(yīng)國內(nèi)紡紗企業(yè)的生產(chǎn)。

4 附加集聚紡紗裝置

經(jīng)過近20年的發(fā)展，集聚紡紗技術(shù)已相當(dāng)成熟，國外公司在新機(jī)上的集聚紡紗裝置配置率遠(yuǎn)高于國內(nèi)。國內(nèi)雖然有近3000萬錠集聚紡環(huán)錠細(xì)紗機(jī)在運(yùn)行，但大部分為改造加裝機(jī)臺；因此，其集聚紡紗裝置的集聚效果、能耗和易損件品質(zhì)等存在很大差異。集聚紡紗作為環(huán)錠紡紗的一項(xiàng)重要附加技術(shù)，隨著其下游應(yīng)用的不斷擴(kuò)展受到主機(jī)制造企業(yè)的高度重視，將逐漸演變?yōu)榄h(huán)錠細(xì)紗機(jī)的標(biāo)準(zhǔn)配置或標(biāo)準(zhǔn)預(yù)留配置，以滿足紡紗用戶的選擇要求。

羅托卡夫特公司的創(chuàng)始人，曾是多種形式集聚紡紗裝置的發(fā)明人和產(chǎn)品制造商。其獨(dú)家研制的機(jī)械集聚裝置，是20世紀(jì)初集聚紡產(chǎn)業(yè)興起時(shí)同期推出的4種集聚形式中唯一一種機(jī)械集聚紡紗裝置，也是當(dāng)今唯一較為成熟應(yīng)用的機(jī)械集聚形式。雖然由于多種原因在我國市場應(yīng)用不廣，但該公司在2003年到2016年的持續(xù)改進(jìn)中申請了多項(xiàng)技術(shù)專利。筆者認(rèn)為，隨著NGST的推廣，機(jī)械集聚紡紗裝置的市場局面將會進(jìn)一步打開。

NGST優(yōu)化整合了在我國注冊為“綠色緊密紡”的機(jī)械集聚裝置，應(yīng)用新一代HDC緊密器和2016年最新專利技術(shù)(見圖12)，可以在直徑為25 mm或27 mm前羅拉上運(yùn)行，配置0.6 mm和0.9 mm兩種集聚槽寬，適紡大部分常規(guī)紗線品種。該專利技術(shù)提出了一種新的緊密器與前下羅拉接觸的方式(見圖13)，使緊密器運(yùn)行更加耐磨，平穩(wěn)。

在配置綠色緊密紡的同時(shí)，NGST在每節(jié)羅拉下預(yù)留了連接負(fù)壓集聚裝置的吸風(fēng)管接口(見圖14)，

圖12 在牽伸機(jī)構(gòu)的下滾筒上安放壓縮器的結(jié)構(gòu)

圖13 緊密器與前下羅拉接觸方式

圖14 預(yù)留的負(fù)壓集聚裝置吸風(fēng)管接口

與工藝吸風(fēng)共用負(fù)壓通道。由于應(yīng)用簡化傳動鏈的單側(cè)錠子分組龍帶驅(qū)動和單側(cè)錠子升降級升牽吊機(jī)構(gòu)，車肚內(nèi)預(yù)留較大空間用于設(shè)置大截面負(fù)壓氣流通道，可降低氣流負(fù)壓損耗，節(jié)省負(fù)壓能耗。

5 NGST細(xì)紗技術(shù)進(jìn)步啟示

NGST是一項(xiàng)系統(tǒng)性創(chuàng)新技術(shù)，表1中的多項(xiàng)專利和專有技術(shù)大部分是第1次在細(xì)紗機(jī)樣機(jī)上公開，為行業(yè)技術(shù)人員及關(guān)注環(huán)錠細(xì)紗相關(guān)技術(shù)進(jìn)步的企業(yè)帶來不少新理念。

6 結(jié)語

NGST環(huán)錠細(xì)紗機(jī)新結(jié)構(gòu)及工藝和專件器材應(yīng)用與管理的新理念，大部分是對現(xiàn)有細(xì)紗技術(shù)的改造和更新，值得國內(nèi)同行學(xué)習(xí)借鑒。但總體上，NGST未對現(xiàn)有細(xì)紗技術(shù)帶來實(shí)質(zhì)性進(jìn)步，對制約環(huán)錠細(xì)紗機(jī)向優(yōu)質(zhì)、高產(chǎn)、低耗和高牽伸能力方向進(jìn)步的因素也未突破，未涉及對細(xì)紗信息化、自動化及智能化操作與管理的有效推動。所以，NGST并不是真正意義的“下一代細(xì)紗技術(shù)”。 也許我們并不十分明確下一代細(xì)紗技術(shù)有哪些具體特征會對現(xiàn)有技術(shù)產(chǎn)生突破，但可以肯定其應(yīng)在技術(shù)、經(jīng)濟(jì)與管理方面有質(zhì)和(或)量的進(jìn)步。

表1 NGST單項(xiàng)技術(shù)與行業(yè)應(yīng)用可行性判斷

序號單項(xiàng)技術(shù)可行性主要影響或抵觸因素專利成本觀念能耗1錠子升降級升需驗(yàn)證○○?2錠子分組龍帶驅(qū)動可借鑒?○?3錠子集體潤滑專供器材○○4中羅拉鉗口驅(qū)動○○○5下羅拉固定中心距?○6上羅拉定位器?○○7上銷工藝插件?○○8固定壓力和加壓座的搖架專供器材○○9兩側(cè)連體鋼板羅拉座可借鑒?1010錠一節(jié)羅拉可借鑒?○11下羅拉軸承支承可借鑒?12綠色緊密紡專供器材○○○ 注:“○”為影響或抵觸因素;“?”為待查詢或驗(yàn)證。

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[2] 浙江金鷹股份有限公司.一種亞麻細(xì)紗機(jī)：2013204017- 24.8[P].2013-12-04.

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