0 前言
转杯纺纱是新型纺纱技术中最成熟、应用最广泛的一种自由端纺纱技术。自从1965年捷克研制成功第一台KS-200型转杯纺样机到1998年初，全世界已有900万头。我国目前约有80～90万头，多为国产机型FA601。转杯纺纱得到如此快速的发展，使得转杯纺纱机的配件生产单位象雨后春笋遍布全国各地，以山西、浙江、四川、陕西、江苏为最多，质量参差不齐。基于这种情况，本文对转杯纺纱中的关键元件——转杯的质量对其使用寿命及成纱质量影响作一分析。
l FA601型转杯纺纱机的纺纱原理
FA601型转杯纺纱机是经纬纺机厂在BD200转杯纺纱机的基础上、经过20多年研发出的较为成熟的产品，是目前国内使用最广的机型。它是由前道工序供给熟条，由给棉罗拉连续供给纤维，由分梳辊抓取分梳，通过活络通道输送，靠转杯腔内的负压吸人平行状纤维，使纤维沿转杯滑移面获得高速旋转，产生离心力而滑向凝聚槽；从引纱管出来的引头纱通过阻捻头孔由负压吸人转杯中，和凝聚槽中的平行纤维相接触进行捻结；由于转杯内凝聚槽处纤维随转杯高速旋转，纤维从凝聚槽纤维剥落点剥落，剥落的一端随转杯旋转，另一端由阻捻头自由握持，由引纱罗拉引出，从而产生纱线的捻度。引纱管引出的纱线由胶辊压向罗拉轴，由于纱线具有一定的张力，带动探针开关，从而连续给棉，完成纺纱过程。转杯纺纱机的机构图如图1所示。FA601纺纱机转杯转速一般为3万r／min～6万r／min，较适合纺73tex～28 tex棉、混纺等纱。
1—喂给罗拉；2—分梳辊；3-输送管道；4—纺纱杯
5—凝聚槽；6—纱尾；7—单纤维。
2 影响转杯使用寿命的因素
从纺纱过程可以看出，纤维和纺杯内腔滑移面、凝聚槽一直接触，而且有一个升速滑移过程，使得转杯滑移面、凝聚槽一直处于被摩擦状态；因此，必然产生磨损。除个别机件损坏造成转杯打坏的情况或安装不正确造成人为损坏原因外，磨损是转杯报废的主要原因。另外还有转杯组合件的动平衡影响，使得转杯轴承过早损坏不能使用。而评定转杯滑移面和凝聚槽耐磨性的最常用指标为表面硬度(当然磨损的程度和所纺纤维种类有密切的关系)。
FA601纺纱机转杯一般选取用铝合金LC4材料，经机加工、表面处理后完成。表面硬度约为400HV左右，一般工作寿命为2～3年。对滑移面及凝聚槽表面的硬度影响因素有原材料及表面处理工艺。
2．1 原材料及表面处理的影响
2．1．1 原材料的影响
由于市场供大于求，市场竞争方式已由产品质量的竞争向价格竞争演变，个别单位及制造个体为了降低生产成本，用LYl2材料代替LC4材料(原材料成本约下降16％)，使得阳极化表面处理后硬度从400HV左右下降到340HV左右，而且表面阳极化后，LYl2材料表面氧化膜层疏松、不均匀，影响使用寿命。
2．1．2 表面处理的影响
FA601型的纺杯现在较为成熟的表面处理工艺为硬质阳极化，硬质阳极化工艺方法较多。一种是直流缓升、前后恒流工艺，由于其成本低，被少数企业及个体选用；但其氧化膜层紧密性差，质量不稳定。还有一种直流缓升、然后直流加脉冲的工艺，这种工艺加工成本较高，但氧化膜层紧密、均匀、质量较好，为定点生产企业采用。
以前也有选用Ni-P镀，经淬火达到更高的硬度值，但是，由于这种表面处理工艺成本较高，现在已很少使用。
2．2 转杯组合件动平衡影响
由于转杯组合件对其旋转中心存在着动不平衡量，使得转杯在高速旋转时产生离心力及离心力偶，转杯轴承属轻载高速专用轴承，若转杯组合件的动不平衡量较大，旋转时产生的离心力及离心力偶也就较大，从而使得轴承过载、寿命急剧下降，因此动平衡也是影响转杯组合件寿命的一个很重要的因素。影响动平衡的因素主要有：①原材料的均匀性；②加工误差；③轴承和杯头的装配误差；④校动平衡的精度。
2．2．1 原材料的均匀性
加工转杯的原材料一般为棒料或者锻坯。由于棒料及锻坯在制造过程中或多或少存在着组织的不均匀性，所以原材料的均匀性对动平衡有影响。
2．2．2 转杯的加工误差
由于转杯属复杂薄壁零件，加工工艺长，精度要求高，若采用传统的机加工方法很难保证质量，误差较大。我单位使用美国HD数控车削加工中心，加工精度的稳定性好、精度很高，使动平衡量保持在较小的范围内，而使用简单数控设备加工产生的不平衡量较大。
2．2．3 轴承和杯头的装配
由于转杯是较软的铝合金件，而轴承较硬，若孔和轴装配尺寸的过盈量较大；圆度误差、装配时导向误差及装配工艺不正确时，势必产生装配误差，造成装配不平衡量的存在。
2．2．4 动平衡的平衡精度
由于加工过程中动平衡量的存在是不可避免的，为使工件能长期正常工作，必须对其进行动平衡校验。而动平衡机平衡精度是提高工件平衡精度的保证。
3 转杯的加工质量影响成纱质量的分析
从FA601型纺纱机纺纱原理可以看出，转杯是成纱过程中的关键零件，它的加工精度直接影响到成纱质量。从活络通道出来的平行纤维流靠负压流向转杯滑移面，滑向凝聚槽，从凝聚槽到剥落点剥落，然后经过阻捻头中间孔加捻后弓l‘出成纱。从这个过程可以看出，转杯的滑移面及凝聚槽对成纱过程至关重要。由于转杯中影响成纱质量的参数较多，这里仅从滑移斜面的加工精度、表面粗糙度的均匀性、凝聚槽圆度出发，对成纱质量的影响作一理论分析。
3．1 滑移面粗糙度均匀性的影响
从活络通道出来均匀平行的纤维流，如果滑移面的粗糙度不均匀，纤维滑向凝聚槽的方向在同一圆周面上必然不相同，在摩擦力的作用下于圆周方向产生一个附加移动量或停留点，使滑入凝聚槽的纤维产生不均匀性，从而造成成纱条干不匀。从这点可以看出滑移面粗糙度必须均匀、光滑，以使纤维能均匀地滑向凝聚槽。
3．2 凝聚槽圆度误差的影响
均匀滑向凝聚槽的平行纤维流到达凝聚槽底时，均匀分布槽内。如果凝聚槽存在圆度误差，则因为凝聚槽直径大的地方，圆周长大些，而单位时间内的纤维量是均匀的，故凝聚槽直径大的地方纤维相对少些，成纱就相对细些。反之，在凝聚槽直径小的地方，由于其圆周长小些，纤维相对多些，成纱就相对粗些；因此，凝聚槽的圆度误差将使成纱条干产生不均匀性。
以上两点可以看出转杯加工质量将直接影响成纱质量。
4 结束语
纺纱器是转杯纺纱机的关键部件，而纺纱器三大件又是纺纱器的重要元件；因此，三大件的材料选用、制造技术及其精度应不断的提高，才能保证其使用寿命；同时满足转杯纺纱机高速、高产的纺纱要求。