关键词：锭翼 新型托锭锭翼 A系列粗纱机
一、 粗纱锭翼概述
棉纺环锭纺纱系统中，粗纺工程的实质是为改变纤维流程中的卷装的型式及大小，使之适合环锭细纱机的喂入。粗纱捻度少而强力低，将数千米弱捻粗纱整齐、无伸长地卷绕到粗纱筒管上，并利于细纱机喂入时退绕，无疑是一项艰巨而复杂的工作，粗纺工艺及粗纱机结构（和电气）的难度，即在于此。时至今日，通过锭翼来完成粗纱机的加捻卷绕功能仍然是唯一的方法。锭翼的结构型式及制造质量之优劣对粗纱质量及粗纺工序的效率有很大的影响。现代棉纺粗纱技术的高质量，高速，大卷装，自动化程度提高即是以锭翼由托锭锭翼向悬锭锭翼发展为基础的。
粗纱锭翼按支承方式主要有两种型式
1、 托锭锭翼：锭翼由锭子托持支承。伴随着近代粗纱机的出现，已经有一百多年的历史，如国产A454，A456型粗纱机的锭翼即是，托锭锭翼一般使用在卷装较小，速度较低的传统粗纱机上，纺纱部件与加捻卷绕部件无分隔，锭翼工作时上窜气流较大，一旦发生粗纱断头，在气流作用下的飘头会造成大量纱疵。粗纱落纱时，须将托锭锭翼取下，落纱效率低，劳动强度大，更无法实现自动落纱，因此，这种托锭锭翼在现代棉纺粗纱机上已很少采用。
2、 悬锭锭翼：锭翼由固装于上龙筋的轴承座支承。悬锭锭翼的出现是粗纱技术的革命性变革，粗纱工序实现了高速大卷装，结合机电一体化及自动化技术，使粗纱自动落纱及粗细联成为可能。由于固定的上龙筋将纺纱部件与卷绕部件隔开，锭翼高速回转产生的上窜气流被上龙筋挡住，因此，纱条运行平稳，粗纱断头后不会发生飘头，粗纱质量得以提高。我国生产的新型棉纺粗纱机为FA458A，FA415A，FA421及电脑粗纱机等均使用悬锭锭翼。
粗纱锭翼按粗纱通道型式可分为开式和闭式两种型式：自粗纱锭翼发明以来的100多年中，锭翼的粗纱通道基本是敞开的，即粗纱在锭翼臂的U形通道中通过，锭翼高速回转时，气流直接冲击粗纱，异物易进入产生纱疵。自二十世纪七十年代以后，逐步出现闭式粗纱通道，粗纱在封闭的不锈钢管内孔中通过，粗纱不再受高速气流冲击。我们称前者为开式锭翼，后者为闭式锭翼，经多年纺纱实践证明：闭式锭翼以不锈钢管的内孔为粗纱通道，管壁光滑耐磨、使用可靠。开式锭翼一般以锭翼的铝质基体加涂料作为粗纱通道，涂料磨损或脱落就会发生挂花，产生纱疵；闭式锭翼对温湿度不敏感、粗纱断头少、、空气动力特性好、运转时功耗小，闭式悬锭锭翼最高转速可达1800r/min，托锭锭翼最高转速可达1400r/min。
二、 托锭锭翼的革新
我国棉环锭纺纱系统中，A系列粗纱机至今仍然是粗纱工序使用量最多的机型之一，粗略估计其保有量在20000台以上，其中尚有相当数量为本世纪生产的新机，将他们全部淘汰更新为先进的悬锭粗纱机显然不符合我国建设节约型社会的国情，但成纱质量的提高又是市场发展的必然要求，因此，把悬锭粗纱机的先进技术部份移植到A系列粗纱机上，使其适应市场需要乃是纺机工作者值得思考的课题之一。
托锭锭翼无论是钢锭翼还是铝锭翼，多数为开式锭翼，纱疵严重是其多年的痼疾。钢锭翼的锭翼体和压掌均为钢质，虽然通道光滑耐磨，价格较低，但变形大、易生锈是其无法避免的缺点。铝锭翼虽然不易变形、不生锈，但粗纱通道上的涂料因纱条摩擦或清洗而脱落，纺纱时易造成挂花纱疵，是纱厂的老、大、难问题。因此，使用托锭粗纱机的棉纺厂迫切需要一种兼具钢、铝托锭锭翼优点，而无其缺点的新型托锭锭翼，对现在使用的A系列粗纱机的锭翼进行改造，以提高其纺纱质量、产量。针对这个要求，我们自主开发了一种新颖的托锭锭翼，结构如图1：
新型托锭锭翼的特点为：
1、 采用闭式结构：粗纱通道为高精度不锈钢管，内壁粗糙度Ra0.2μm，管壁不生锈，几乎无磨损，相对于钢锭翼而言，由于采用合金铝作锭翼体，因此不易变形。闭式托锭锭翼纺纱中对温湿度不敏感，粗纱运行稳定，断头减少。由于取消了在锭杆上部的1/4或3/4绕，操作便利，但有时可能要用生头杆生头，因此，一开始操作不习惯，由于闭式锭翼断头少，清洁工作量小，无纱疵，操作工劳动强度降低，使用一段时间后，操作就会慢慢习惯。
2、 采用碳纤维复合材料压掌： 以粗纱通道不锈钢管外园作为压掌的回转支点，转动灵活、磨损少。由于取消了老式压掌的上下肖轴和压掌臂上的导纱钩，挂花纱疵发生的可能性减少，压掌不易变形，装拆方便，维修工作量减小。此外，由于采用了轻质材料，新型锭翼的重量仅为现用铝锭翼的77﹪，操作工落纱时劳动强度降低，全机高速运转的锭翼重量减少了30公斤左右，对电耗的降低有利。
3、 采用等导纱角锭翼或等高锭翼二种配置供用户选择：传统的A系列粗纱机，大多为三罗拉牵伸等高锭翼配置，前后排粗纱在前罗拉钳口处形成的纺纱三角区差异较大，新型托锭增加了等导纱角配置，使前后排粗纱的纺纱三角区相等，有利于减少前后排粗纱的伸长率差异。等导纱角锭翼与等高锭翼的配置则由用户自行选择。
4、 采用特制的高效假捻器：加强假捻效果，增加粗纱纺纱段强力以减少断头，减少粗纱意外伸长，改善粗纱毛羽。等高锭翼采用前后排不同的假捻器，可以弥补因前后排粗纱导纱角不等而带来的粗纱伸长差异。
5、 新型托锭锭翼提高了制造精度和动平衡精度，特殊的翼型设计增强了锭翼臂刚性，为锭速提高创造了条件：传统的托锭锭翼允许的动不平衡量为132g.cm，新型托锭则将动不平衡量降为60g.cm，加上特殊的翼型设计，使锭翼臂刚性增加，再配用轻质碳纤维复合材料压掌，可使托锭锭翼最高转速达到1200R/min，这样新出厂或使用年代较短的A系列粗纱机锭翼的工艺转速可达到1000R/min。此时，粗纱机配台数将基本与单电机悬锭粗纱机相当，即每万锭配2.5～3台，则万锭细纱粗纱设备投资额较采用悬锭粗纱机可降低42﹪左右，加上厂房及公用工程投资额的减少及日常运转成本的下降，其技术经济效益较为显著。
综上所述，新型托锭锭翼的应用将为A系列粗纱机带来以下好处：
a 粗纱质量提高：前后排粗纱伸长率差异减小、纱疵减少。
b 粗纱产量提高：得益于粗纱断头减少及锭速可适度提高，以及操作工做锭翼清洁工作时间减少。
c 粗纱机能耗降低：锭翼重量相对于原铝锭翼全机降低30公斤左右，相对原钢锭翼全机降低12公斤左右。
d 操作者劳动强度降低：得益于粗纱断头减少，锭翼清洁工作量小，以及落纱时锭翼重量减轻。
但是闭式托锭锭翼与开式托锭锭翼使用时有较大的差异：
1、 张力要调正：少量闭式托锭锭翼放到使用开式托锭锭翼的粗纱机上试用时，小纱与中纱可以纺纱，但张力偏大、伸长率大。到大纱时会急断头。如果全机使用闭式托锭锭翼，则粗纱机的纺纱张力按闭式托锭锭翼调正后，就可以正常纺制优质粗纱。
2、 操作习惯要改变：落纱点动盘头时，由于粗纱在锭杆上无1/4或3/4绕及通道内壁十分光滑，纱条会顺着粗纱通道滑下去，因此，落纱前要将落下的粗纱向上提，拔锭翼时大拇指按在假捻器上，则粗纱可断在下方，插上空管后搭头，便可进行下一轮纺纱。揩车后生头，一般把粗纱搓一下，将粗纱对准假捻器的孔，粗纱可借自重落下，个别落不下的需要用生头杆将纱拉下去或钓上来。改变生头和落纱操作习惯是闭式托锭锭翼使用必须克服的障碍。
三、 A系列粗纱机适用性分析和技术改造建议
若干年前有关纺机主管部门已宣布A系列粗纱机为淘汰机型，在棉纺新型悬锭粗纱机以其高速、大卷装、自动化程度高的特点取得全面推广使用的今天，仍有不少纺纱厂青睐A系列粗纱机，其原因在于A系列粗纱机有以下若干特点：
1、 A系列粗纱机是在消化吸收国外先进技术的基础上，结合国情和我国多年使用粗纱机的经验，由厂设计生产，并久经纺织厂生产实践考验的机型。纺织厂使用A系列粗纱机的纺纱工艺、维修、操作均十分成熟。该机生产的粗纱质量稳定，至今在悬锭粗纱机与托锭粗纱机并存的棉纺厂中，生产高质量或高支纱用粗纱，往往仍然以A系列托锭粗纱机为主力机型。
2、 任何粗纱机的功能，都是制备高质量的粗纱和合适的粗纱卷装，以符合细纱机喂入的需求。悬锭粗纱机有大卷装的功能，但很多厂在纺制精梳纯棉，中高支纱时，粗纱卷装仅做到Ф120×380mm左右。
设卷绕角为40°，粗纱卷装容纱体积计算如下表：
| 设备类型 | 悬 锭 | 悬 锭 | 悬 锭 | 托锭A456 | 托锭A454 |
| 锭距（mm） | 220 | 194 | 220或194 | 216 | 180 |
| 粗纱卷装（mm） | Ф150×400 | Ф135×400 | Ф120×380 | Ф140×320 | Ф130×320 |
| 卷装体积（cm3） | 5247 | 4294 | 3193 | 3412 | 3060 |
由表可知，当悬锭粗纱机的粗纱卷装做到Ф120×380mm时，其容纱体积仅比A454型粗纱机Ф130×320mm卷装增加4﹪，而比A456型粗纱机Ф140×320mm卷装低了6﹪。是什么原因使纺纱厂有大卷装设备而做小卷装粗纱呢？
① 纺制精梳高支纱的粗纱大多定量较轻，加上精梳纤维伸直度好，故粗纱强力较低。在细纱机上退绕时为防止产生意外伸长，只能降低粗纱管的重量而采用小卷装粗纱。
② 悬锭粗纱机在纺至大纱时，强力较低的精梳轻定量粗纱往往承受不了自身的离心惯性力而被甩断头，把直径做小是使用厂减少大纱甩断头的办法之一。
通过上述分析可知：对纺制精梳高支细纱而言， A系列粗纱机的卷装较适合于细纱喂入的要求。
3、 A系列粗纱机主电机功率为4.7KW，多数单电机悬锭粗纱机的主电机功率为8.6～11KW，由于增加了吸风装置及巡回吹吸风装置，全机功率一般在12～18KW之间，多电机（电脑）悬锭粗纱机一般全机功率大于22KW。电耗是纺纱的主要成本因素之一，A系列粗纱机电耗低，是其广泛采用的又一原因。
4、 A系列粗纱机设备投资相对较低，若锭速能适度提高，则万锭配台数减少，各种备件易于得到，粗纱机的运行成本相对较低。是大量初涉棉纺业的投资者乐意采用的原因。但是A系列粗纱机毕竟“年事已高”，必须加以改造才能满足当前市场对成纱质量越来越高的要求，笔者在浙江省棉纺并粗装备改造和工艺技术交流会上提出〔1〕托锭粗纱机改造的若干建议；
a 采用新型闭式托锭锭翼以减少纱疵、减少断头、降低操作者的劳动强度。
b 采用可编程控制器（PLC）以降低电气设备故障率。
c采用变频器控制主电机，改善开关车细节，延长机件使用寿命。
d 采用前后排不同的高效假捻器，减少前后排粗纱伸长率差异，提高成纱质量。
e 采用高质量弹簧加压或气动加压摇架，提高粗纱纺纱质量。
上述五项改造内容，锭翼改造是重点、难点，以锭翼改造为基础，结合变频器调速及可编程控制器等新技术的应用，那么，就能以较小的代价使A系列粗纱机取得较大的技术进步，其服役年限得以延长，目前而言比较符合我国建设节约型社会的国情。
四、小结
1、 新型闭式粗纱托锭锭翼能减少纱疵、降低断头率，能适度提高锭翼速度，降低操作工劳动强度；有等导纱角和等高锭翼两种结构供用户选择，是比较理想的A系列粗纱机锭翼更新换代的产品。
2、 A系列粗纱机现阶段有一定适用性，特别是纺精梳高支纱，其卷装尺寸较适合细纱机喂入的要求。
3、 为提高成纱质量，A系列粗纱机改造重点为锭翼和变频起动。锭翼改造的难点在于改变操作习惯。
参考文献
【1】陈谷人等 新型粗纱机理论与实践
【2】陈静嘉 粗纱机上的新技术
【3】袁景山 粗纱机的技术进步与粗纱技术改造方向讨论（J）现代纺织技术
2005.3：27～30