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從19世紀(jì)環(huán)錠細(xì)紗機(jī)問(wèn)世以來(lái)，由于其錠速高、成紗光潔、強(qiáng)力好、適紡原料和支數(shù)范圍廣，成為棉紡生產(chǎn)流程中應(yīng)用最廣的一種主機(jī)設(shè)備。環(huán)錠細(xì)紗機(jī)錠子部分傳動(dòng)是由一根主軸通過(guò)裝在主軸上的滾盤或滾筒傳動(dòng)錠帶，每根錠帶傳動(dòng)4個(gè)錠子，靠張力裝置保持適當(dāng)?shù)膹埩Γ乐勾蚧斐慑V子轉(zhuǎn)速的變化；也有采用緊貼于錠子錠盤上的龍帶傳動(dòng)。錠子高速回轉(zhuǎn)，鋼領(lǐng)板做上下短動(dòng)程升降和級(jí)升升降運(yùn)動(dòng)，通過(guò)張緊紗條致使鋼絲圈高速回轉(zhuǎn)，完成紡紗過(guò)程中的加捻、卷繞和成形等功能。從而將細(xì)紗按一定規(guī)律卷繞在筒管上成為管紗。但無(wú)論是龍帶傳動(dòng)，還是滾盤錠帶傳動(dòng)都屬于機(jī)械傳動(dòng)中的帶傳動(dòng)。

帶傳動(dòng)與單錠電機(jī)傳動(dòng)的區(qū)別

帶傳動(dòng)是機(jī)械傳動(dòng)中最為常用的一種傳動(dòng)方式，具有很多的優(yōu)點(diǎn)。如：適用于中心距較大的；傳動(dòng)帶具有良好的彈性，能緩沖吸振，傳動(dòng)較平穩(wěn)，噪聲小；過(guò)載時(shí)傳動(dòng)帶在帶輪上打滑，可以防止其他器件損壞；結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，制造和維護(hù)方便，成本低等。細(xì)紗機(jī)發(fā)展性的運(yùn)用了這些特性，用一個(gè)大滾盤及錠帶帶動(dòng)4個(gè)錠子，既解決了大比例(傳動(dòng)比10以上)傳動(dòng)，又解決了帶輪張緊問(wèn)題。更為巧妙的是它是用一根主軸、多個(gè)滾盤解決了錠子的成群傳動(dòng)。

而帶傳動(dòng)并非完美無(wú)缺，其有根本性的缺點(diǎn)，如：傳動(dòng)的外廓尺寸較大；由于需要張緊，使軸上受力較大；無(wú)論用什么材料傳動(dòng)，運(yùn)動(dòng)中必然有彈性滑動(dòng)，不能精確地保持主動(dòng)軸和從動(dòng)軸的轉(zhuǎn)速比關(guān)系；傳動(dòng)帶的壽命短；長(zhǎng)期工作傳動(dòng)效率會(huì)降低等。正因?yàn)檫@些缺點(diǎn)，導(dǎo)致錠子傳動(dòng)不穩(wěn)定，造成細(xì)紗捻度不勻和錠差大，進(jìn)一步捻度不勻也會(huì)直接對(duì)紗線強(qiáng)力和強(qiáng)力不勻產(chǎn)生影響。

2.1細(xì)紗機(jī)錠帶傳動(dòng)錠子對(duì)成紗的影響

（1）由于帶傳動(dòng)的固有特性，其傳動(dòng)帶的滑溜不可避免，滑溜系數(shù)至少在0.01～0.02。錠帶傳動(dòng)錠子同屬帶傳動(dòng)一類同樣造成滑溜，因此錠速有1％～2％的差異，如紡紗速度為16000r/min時(shí)，錠速差異為160～320r/min，而且這種差異不穩(wěn)定，從而造成捻度差異，影響成紗質(zhì)量不穩(wěn)定。

（2）雖然細(xì)紗機(jī)每4錠均裝有張力盤可調(diào)，但錠帶長(zhǎng)期運(yùn)行后本身伸長(zhǎng)的不一致性使錠帶滑溜不一致，造成錠子速度差異。

（3）由于制造原因，各錠盤、滾盤直徑不一致，造成速比差異，使錠速不一致，同樣造成捻度差異和成紗不勻。

（4）錠帶長(zhǎng)短不一致。過(guò)長(zhǎng)，則張力小、速度低，產(chǎn)生松紗、爛紗、弱捻紗；過(guò)短，張力大、速度高，俗稱“死錠帶”，產(chǎn)生緊捻紗。

（5）錠帶表面有油污或粘附飛花產(chǎn)生滑溜，造成速度變異。

（6）錠帶接頭太長(zhǎng)、太硬、不平行等造成錠速周期性的變異。

（7）錠帶位置不正摩擦錠盤上下邊、錠帶碰滾盤側(cè)邊等不正常現(xiàn)象造成錠速變異。

以上是機(jī)械帶傳動(dòng)細(xì)紗錠子不可避免的缺點(diǎn)，雖然現(xiàn)在也有些解決方案，比如提高制造精度使錠盤與錠子的變速比盡量一致；改善錠帶材料，用延伸率較低、滑溜系數(shù)更小的材料；采用勤清潔、勤檢修等人工方式解決，但依然擺脫不了存在速差的問(wèn)題。

2.2單錠單電機(jī)傳動(dòng)電錠細(xì)紗機(jī)的特點(diǎn)

用單獨(dú)電機(jī)傳動(dòng)錠子的細(xì)紗機(jī)在國(guó)際上曾出現(xiàn)過(guò)，國(guó)內(nèi)也有一些研發(fā)。由于受技術(shù)條件所限，該種技術(shù)未能得到推廣應(yīng)用，但其傳動(dòng)的穩(wěn)定性、一致性優(yōu)勢(shì)明顯。

（1）細(xì)紗機(jī)的單錠單電機(jī)傳動(dòng)方式，使細(xì)紗機(jī)的速度更高，它可以在整落紗過(guò)程采用20000r/min的速度或更高速度紡紗，提高了生產(chǎn)效率。

（2）單錠、單驅(qū)動(dòng)及現(xiàn)場(chǎng)總線控制的方式，使主軸、滾盤、張力盤、錠帶等機(jī)械傳動(dòng)機(jī)構(gòu)完全取消，完全脫離了機(jī)械帶傳動(dòng)的范疇，因此完全不存在帶傳動(dòng)的滑溜而造成的一系列問(wèn)題。

（3）采用專用的直流無(wú)刷電機(jī)單錠單驅(qū)動(dòng)，具有響應(yīng)快、起動(dòng)轉(zhuǎn)矩大，具備了從啟動(dòng)至額定轉(zhuǎn)速可控的額定轉(zhuǎn)矩的性能，其驅(qū)動(dòng)器體積較小，控制器芯片中植入控制電機(jī)所必需的功能。

（4）所采用的專用直流無(wú)刷電機(jī)實(shí)質(zhì)也是同步電機(jī)的一種，即電機(jī)轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速受電機(jī)定子旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的速度、轉(zhuǎn)子極數(shù)影響，如下式：

一旦轉(zhuǎn)子極數(shù)固定，只要改變定子旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的頻率即可以改變轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速。直流無(wú)刷電機(jī)是將同步電機(jī)加上電子式控制器，控制定子旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的頻率，并將電機(jī)轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速反饋至控制器反復(fù)校正，從而使電機(jī)只要在額定負(fù)載范圍內(nèi)，即便有負(fù)載變化，仍可以控制電機(jī)轉(zhuǎn)子保證轉(zhuǎn)速不受影響，然后這種專用電機(jī)的轉(zhuǎn)子帶動(dòng)錠子高速運(yùn)轉(zhuǎn)，轉(zhuǎn)速也不受影響。根據(jù)目前的技術(shù)基礎(chǔ)直流無(wú)刷電機(jī)的轉(zhuǎn)速精度控制在3‰之內(nèi)并非難事，因此電錠傳動(dòng)細(xì)紗機(jī)的傳動(dòng)穩(wěn)定性要遠(yuǎn)高于錠帶傳動(dòng)細(xì)紗機(jī)。

2.3電錠與錠帶傳動(dòng)錠子速度變異對(duì)比測(cè)試

因小紗和大紗的負(fù)載不同，錠帶傳動(dòng)和電錠傳動(dòng)受力有所不同，因此分兩種情況：小紗2000m測(cè)試，大紗50001TI狀態(tài)測(cè)試。

注：該組數(shù)據(jù)為精確起見，不用設(shè)備控制器讀回的數(shù)據(jù)(由于設(shè)備控制器既要控制細(xì)紗機(jī)本身的運(yùn)行，又要讀運(yùn)轉(zhuǎn)數(shù)據(jù)可能會(huì)漏讀或采集速度不夠造成誤差)，而是采用不參與設(shè)備控制的第三方專用測(cè)試傳感器和軟件測(cè)試。

可以看出：在2000m小紗狀態(tài)，錠帶傳動(dòng)的錠子絕對(duì)速度差異值在144～209r/min之間，即0.7％～1.1％的錠子速度差；電錠傳動(dòng)的錠子速度絕對(duì)差異值在20--40r/min之間，即0.1％～0.2％的錠子速度差。在5000ITI大紗狀態(tài)，錠帶傳動(dòng)的錠子絕對(duì)速度差異值在163～178.7r/min之間，即0.88％～0.97％的錠子速度差。電錠傳動(dòng)的錠子速度差異值在14.2～23.2r/min之間，即0.07％～0.12％的錠子速度差。

以上測(cè)試數(shù)據(jù)表明電錠的轉(zhuǎn)速穩(wěn)定性明顯高于帶傳動(dòng)錠子，而且?guī)缀醪皇茇?fù)載大小的影響。測(cè)試數(shù)據(jù)也基本印證了理論分析，即帶傳動(dòng)的滑溜導(dǎo)致的速差在1％左右的規(guī)律(未考慮長(zhǎng)期運(yùn)轉(zhuǎn)后錠帶伸長(zhǎng)等因素)；而電錠由于其自身的同步性質(zhì)，其錠速始終保持在自身的控制精度范圍內(nèi)，這也是電錠的特性。錠帶傳動(dòng)的速度絕對(duì)差值遠(yuǎn)大于電錠，電錠傳動(dòng)無(wú)論在小紗或大紗不同負(fù)載情況下精度均小于2‰，在一般同步電機(jī)的控制范圍之內(nèi)。由此可以看出電錠傳動(dòng)細(xì)紗機(jī)由于轉(zhuǎn)速穩(wěn)定而具有錠差小的優(yōu)越性。

電錠紡紗的穩(wěn)定性

因?yàn)殡婂V是單錠單傳動(dòng)，取消了長(zhǎng)軸、滾盤。而傳統(tǒng)細(xì)紗機(jī)無(wú)論是長(zhǎng)車還是短車，其主軸在細(xì)紗機(jī)中下部高速回轉(zhuǎn)，其滾盤的線速度達(dá)1000m/min以上，眾多錠帶同樣以1000m/min線速度運(yùn)行，自然在細(xì)紗機(jī)中形成氣流負(fù)壓。

細(xì)紗機(jī)滾盤及錠帶等的高速回轉(zhuǎn)形成滾盤的回轉(zhuǎn)風(fēng)向，錠帶橫向串梭運(yùn)動(dòng)，也形成橫向來(lái)回氣流，這種高速流動(dòng)的氣體附近產(chǎn)生低壓，從而產(chǎn)生吸附作用(文丘里效應(yīng))。細(xì)紗機(jī)中腹部滾盤的運(yùn)轉(zhuǎn)速度較高且眾多(一臺(tái)1008錠的細(xì)紗機(jī)具有252個(gè)滾盤)，通過(guò)主軸回轉(zhuǎn)，帶動(dòng)同樣多的錠帶橫向運(yùn)動(dòng)，產(chǎn)生氣流，導(dǎo)致空氣的流動(dòng)，使細(xì)紗機(jī)中腹部產(chǎn)生一定的負(fù)壓，從而產(chǎn)生吸附作用。這種氣流在其他方向?qū)?xì)紗機(jī)并不造成影響(對(duì)細(xì)紗車間造成風(fēng)向暫時(shí)不考慮)。

然而在錠子紡紗處靠近機(jī)架內(nèi)側(cè)造成同樣的一個(gè)向內(nèi)氣流，此處正是紡紗氣圈高速回轉(zhuǎn)之處，對(duì)紡紗氣圈有吸附力。經(jīng)研究此處有旋轉(zhuǎn)風(fēng)、橫向風(fēng)，風(fēng)向變換復(fù)雜導(dǎo)致負(fù)壓不穩(wěn)定，因此吸附力不穩(wěn)定，造成氣圈回轉(zhuǎn)不穩(wěn)定。這是用滾盤傳動(dòng)細(xì)紗機(jī)錠子導(dǎo)致紡紗氣圈不穩(wěn)定的重要因素，也是滾盤傳動(dòng)細(xì)紗機(jī)不可避免的問(wèn)題。測(cè)試也證實(shí)了此現(xiàn)象。

單錠單電機(jī)細(xì)紗機(jī)取消了滾盤、錠帶、張力盤等所有在細(xì)紗機(jī)腹部中間的錠子傳動(dòng)件，因此細(xì)紗機(jī)中下部的負(fù)壓場(chǎng)不復(fù)存在，消除了紡紗氣圈的不穩(wěn)定因素，提高了成紗毛羽的穩(wěn)定性。

電錠細(xì)紗機(jī)與傳統(tǒng)細(xì)紗機(jī)成紗質(zhì)量對(duì)比

電錠細(xì)紗機(jī)、傳統(tǒng)細(xì)紗機(jī)的各種紡紗支數(shù)、纖維品種、各種速度的紡紗質(zhì)量測(cè)試對(duì)比如下：

試驗(yàn)條件：為了使采樣數(shù)據(jù)可靠，測(cè)試強(qiáng)調(diào)了同一性。在整個(gè)紡紗通道上采用相同的紡紗器材(同一個(gè)器材)，采取同搖架、同羅拉、同皮輥、同鋼領(lǐng)、同粗紗、同工藝配置，同樣的溫濕度條件等，對(duì)電錠細(xì)紗機(jī)、主軸帶傳動(dòng)細(xì)紗機(jī)做對(duì)比紡紗試驗(yàn)。

4.1在相同紡紗速度下對(duì)比測(cè)試

從以上實(shí)際測(cè)試數(shù)據(jù)可以看出：在保持紗線條干均勻度基本一致的情況下，電錠細(xì)紗機(jī)的加捻效率高于帶傳動(dòng)細(xì)紗機(jī)；捻度均勻度好，紗線的捻度質(zhì)量的離散性小；單紗的最低強(qiáng)力高于帶傳動(dòng)細(xì)紗機(jī)；質(zhì)量一致性更好。

從測(cè)試數(shù)據(jù)中還可以看出，在保持紗線條干均勻度基本一致的情況下，其毛羽指標(biāo)也好于帶傳動(dòng)細(xì)紗機(jī)。以上數(shù)據(jù)是在同樣的牽伸器件情況下測(cè)試，可見其氣流及氣圈平穩(wěn)性起到了積極的因素。

4.2在不同紡紗速度下對(duì)比測(cè)試

電錠細(xì)紗機(jī)紡?fù)瑯悠贩N高速化時(shí)，質(zhì)量指標(biāo)優(yōu)于帶傳動(dòng)細(xì)紗機(jī)。另外，由于電錠細(xì)紗機(jī)的高速性能好，錠速差異小，錠子高速回轉(zhuǎn)平穩(wěn)，氣流平穩(wěn)，紡紗張力穩(wěn)定性明顯好于帶傳動(dòng)細(xì)紗機(jī)，在20000r/min紡紗時(shí)的張力比帶傳動(dòng)細(xì)紗機(jī)在18500r/min時(shí)的紡紗張力還小，尤其在升降速過(guò)程中，由于沒(méi)有了細(xì)紗機(jī)腹部的負(fù)壓吸引，電錠細(xì)紗機(jī)速度變化對(duì)紡紗氣圈的影響較小。帶傳動(dòng)細(xì)紗機(jī)在速度變化時(shí)特別是速度快速變化時(shí)，紡紗氣圈會(huì)出現(xiàn)明顯的抖動(dòng)。不良負(fù)壓的危害性更甚于錠子本身的轉(zhuǎn)速差異，嚴(yán)重時(shí)甚至造成細(xì)紗斷頭。

另外，即便是電錠細(xì)紗機(jī)的紡紗速度高達(dá)20000r/min時(shí)其千錠時(shí)斷頭根數(shù)也低于帶傳動(dòng)細(xì)紗機(jī)在18500r/rain時(shí)紡紗時(shí)的狀況，體現(xiàn)了電錠細(xì)紗機(jī)高速化紡紗的實(shí)用價(jià)值。

在測(cè)試過(guò)程中還發(fā)現(xiàn)同樣在細(xì)紗斷頭時(shí)，帶傳動(dòng)細(xì)紗機(jī)在18500r/min中大紗擋車工接頭成功率已不高；而電錠細(xì)紗機(jī)由于電錠本身穩(wěn)定的優(yōu)勢(shì)、紡紗張力的穩(wěn)定，即使是在20000r/min紡紗狀態(tài)時(shí)接頭成功率仍保持在95％以上。

結(jié)束語(yǔ)

單錠單電機(jī)傳動(dòng)電錠細(xì)紗機(jī)其運(yùn)轉(zhuǎn)穩(wěn)定性是顯而易見的，它將高速紡紗提高到了更高的水平。之所以能高速紡紗取決于先進(jìn)的控制技術(shù)和其本身的傳動(dòng)原理，電錠細(xì)紗機(jī)將隨現(xiàn)代紡織時(shí)代的需要逐步體現(xiàn)其價(jià)值。