国内紧密纺技术分析-纺织技术中心

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国内紧密纺技术分析

来源：中国纺机网　发布时间：2011年08月04日

中国《纺织工业科技进步发展纲要》中提出，到2010年我国紧密纺将达到300万锭。面对国内庞大的市场需求，瑞士立达、德国绪森、日本丰田等外国公司纷纷逐鹿中国市场，展开激烈竞争。但他们竞争的仅是用户市场，默契的一点是：高价格或高利润。于是在价格高昂、购买力不足与市场需求庞大之间，留下了巨大空间。我国一些有技术力量、有装备水平和有实力的纺机企业看准空档，抓住时机，也纷纷进入了紧密纺细纱机的竞争市场，力图尽快占据这块市场空间。如果国内纺机企业能研制出具有自主知识产权的紧密纺创新结构，必将降低紧密纺装置的投资和运行成本，促进紧密纺技术在国内的应用推广。

国内紧密纺技术现状
　　国内紧密纺细纱机的产品现状大体可分为三种。
　　a.基本达标
　　部分纺机企业研制的紧密纺细纱机，从外形上看，机器制造比较精致，在试纺过程中，各项技术指标也达到了设计要求，并且还申请或拥有了多项专利保护，可以认为基本达标。但这些紧密纺细纱机部分技术指标的可靠性、稳定性以及某些关键件的耐用性，有待纺纱企业实际运行的进一步检验。
　　b.尚未达标
　　不少纺机企业研制的紧密纺细纱机还亟须改进，机器的外观、精度和功能都有待于进一步提高，技术指标也存在不少问题。这些紧密纺细纱机距离商品化还有很长的一段路要走。
　　c.滥竽充数
　　另外，还有个别纺机企业打着紧密纺细纱机的幌子，实则没有紧密纺的功效，间接或者直接侵犯着他人的专利技术，还推广销售，破坏市场竞争秩序。紧密纺借助气流或机械力的作用，减小加捻三角区而集聚纤维，可得到毛羽少、强力高的紧密纱，其工作原理并不复杂，但实现这一原理的技术绝非简单，不可小视。尽管国产紧密纺细纱机在实际应用中还存在许多问题，但各纺机企业研制紧密纺细纱机的积极性之高、时间之短、进展之快，却是人们始料不及的。

国产紧密纺细纱机分析
　　现阶段，我国研制并已推出紧密纺细纱机或装置的主要厂商请参见表4—1，

这里不再赘述。
　　分析已有的国产紧密纺细纱机或装置，存在着三种类型：一是国的外厂商合作开发的产品。这种产品包括经纬纺机榆次分公司的 JWF1530型紧密纺细纱机、马佐里(东台)纺机公司的DTMl49型紧密纺细纱机和山西贝斯特纺机公司的BS516型紧密纺细纱机。国内纺机企业与国外知名企业合作开发的紧密纺细纱机，实际上由国外企也提供专利技术，授予使用许可，由国内合作企业投资开发的紧密纺纱细机产品。这种紧密纺细纱机产品技术较为成熟，一般也不存在专利纠纷风险。二是自主研发的产品。这种产品以山西鸿基公司的F1588型紧密纺细纱机中纺化纤的机型为代表，它是与东华大学合作开发的紧密纺细纱机，结构与国外紧密纺装置存在明显不同，具有核心知识产权，一般也不存在专利纠纷风险。三是自行仿制紧密纺细纱机或装置的产品。国内多数纺机公司属于此类。它们的产品结构与国外已有机型相似，尤其是与绪森EliTe®紧密纺细纱机类似，虽有不同程度的改进，但脱离不了国外机的实质或基本结构，存在一定的专利纠纷风险(关于专利纠纷风险问题可参见本书第7章的相关章节)。

中外合作开发的紧密纺细纱机
　　经纬纺机榆次分公司的JWFl530型紧密纺细纱机是国内目前开发比较成熟的一款紧密纺细纱机。该机是在继承了经纬纺机F1520型环锭细纱机优点的基础上，吸收国外先进细纱机的技术，配置德国绪森公司的EliTe®紧密纺装置研制开发而成的，具有高速、高效、高质量、高稳定性与可靠性的显著特点。其主要机构特点有以下几点。
　　①长机1 008锭，锭子机械转速可达25 000 r/min，自动集体落纱，钢领板积极式升降，EliTe®紧密纺装置，预备粗纱自动上循环。
　　②机架采用传统的铸铁“U”形龙筋，“L”形车面，框架中墙板，中墙板优化设计，车头、车尾比传统细纱机各增加一块中墙板

，龙筋与中墙板、龙筋与龙筋之间联接采用销子螺栓紧固，无间隙联接，长度方向尺寸控制精度高，机器的抗震性能大大提高。
　　③车头采用斜齿钢齿轮全程循环淋浴润滑闭式传动，车头传动平稳，承载力大，润滑充分，干净整洁，噪音低。
　　④三路升降采用伺服控制系统，系精密卷绕，卷绕数学模型可根据用户最佳运行状态进行调整，可进行人机对话，调整简单方便。
　　⑤钢领板及导纱板升降采用丝杠螺母传动积极式升降，取消了传统的拉杆牵吊系统及重锤平衡系统，结构简洁，承载能力大，升降平稳无窜动，适合于长机高速运转。
　　⑥吸风管采用变截面优化设计，支管式吸口，高速时车头、车尾负压差异小，吸棉效果好。
　　⑦超长细纱机由前罗拉作为传动轴，中、后罗拉中部分离，防止罗拉的扭震和扭曲，减少了长机开车断头多现象。
　　⑧牵伸罗拉采用φ27超高精度罗拉，无5mm以上有害机械波。
　　⑨集体落纱的人字臂升降采用轮茨伺服控制系统，丝杠螺母传动结构，动作准确，平稳可靠。集体落纱系统采用了严密的光、电、磁检测系统，保证落纱动作的准确运行。
　　⑩气架的里外摆动由先进的气路控制系统及连杆机构完成，气动兀件可靠，控制系统先进合理，气架里外摆动作柔和。
　　⑾纱管的输送由左右两侧气缸通过分段拔叉推动凸盘，每次推两个纱管，极大地提高了纱管的输送速度。落纱时，凸盘与锭子中心对中准确无误。
　　⑿理管机构采用滚筒气缸推动机构，有防卡管功能，可分辨出纱管的大小头，理管动作拟人化。该系统具有存贮功能，保证了气缸每次推两个凸盘动作的顺利完成。
　　⒀预备粗纱上循环系统，减轻劳动工作量，提高纺纱质量及生产效率。.
　　⒁稳定可靠的凸盘式集体落纱系统，落纱时间小于3.5 min，满纱的循环时间小于40 min。拔插管率大于99.9％，落纱留头率大于 97％。
　　⒂满纱管输送带系统，可实现细络联机。
　　⒃与绪森公司合作把紧密纺装置应用于本机，布局合理。每24锭一组

吸风系统布置在车肚中，与整机融为一体，车面上无管路孔。置于前罗拉前方的紧密纺装置由异形截面吸风管、集聚圈和输出胶辊组成。
　　⒄电气控制程序逻辑合理性强，柔性好，保护功能完备。配有西门子PLC控制器。
　　⒅该机机电一体化程度高，电气控制“柔性化”强，可自动完成纺纱、锭子运转曲线和集体落纱的控制。能进行纺纱过程人工干预并提供故障报警，能提供联机网络接口控制。
　　由于经纬纺机是国内细纱机的主要生产商，具有良好的综合实力和丰富的经验，配装绪森公司成熟的紧密纺装置，因而使JWFl530型紧密纺细纱机成为目前国内应用紧密纺技术最为成熟的产品之一；由于在设计之初就充分考虑了紧密纺技术的应用要求，将紧密纺技术与国内外先进的科研成果有机地结合，因此，该紧密纺细纱机的各项设计性能都得到了充分的发挥，产品性能已达国际一流水平。
　　遗憾的是：经纬纺机自身没有紧密纺技术，所有紧密纺核心部件都需要从德国绪森公司采购，因此JWFl530型紧密纺细纱机虽然 95％以上的零部件已国产化，价格尽管比进口整机便宜很多，但该机的成本依然很高，以后运行中的紧密纺易损件的成本也较高。
　　马佐里(东台)纺机公司的DTMl49型紧密纺细纱机和山西贝斯特纺机公司的BS516型紧密纺细纱机也都存在相似的问题。这些公司的紧密纺细纱机从性能上看，比其他国产整机占有较大的优势，价格也比进口整机便宜很多，适合于现阶段具有一定实力的纺织企业进行纺纱设备的升级换代，但这些公司的紧密纺细纱机走的是一条坦途和近路。虽然这种嫁接产品能充分发挥自身在机械制造方面的优势，将绝大部分零件国产化，快速和在一定程度上抢占了国内市场，为紧密纺在国内的推广应用做出了贡献，但却并没有在真正意义上实现紧密纺技术的国产化。

国内自主研制的紧密纺细纱机
　　山西鸿基实业有限公司与上海东华大学合作开发的一款 SXFl588型紧密纺细纱机，紧密纺装

置结构比较独特，具有自主知识产权。该机配有两种不同结构的紧密纺装置：一种是由鸿基公司自行开发的气流集聚装置，用于棉纺，采用异形截面吸风管外套集聚圈形式；另一种是与东华大学合作的机械槽集聚型紧密纺装置，为东华大学的专利并与其合作开发的引导槽集聚型装置，用于纺化纤原料。
　　该机采用先进的电子控制技术取代了原有复杂的机械传动，对纺纱过程进行了柔性化控制，其主要特点有以下几点。
　　①前罗拉、中后罗拉传动、钢领板升降传动均采用电子伺服传动系统，使成纱质量更优，卷绕成形更佳。
　　②纺纱工艺参数的改变无需更换工艺齿轮，只需通过触摸屏即可完成，实现了人机对话；
　　③变频器驱动锭子传动，可根据纺纱工艺设定纺纱过程的各阶段锭速，减少断头。
　　④牵伸系统优化设计，制造精度更高，为生产优质纱线提供了有力的保证；适应范围广，可根据用户的不同需求配备各种形式的国产或进口摇架。
SXFl588型紧密纺细纱机的与众不同之处在于其与东华大学合作的吸气槽集聚型紧密纺系统(图4—1，详见第3章3.1节)。该系统利用沟槽集聚罗拉上的引导沟槽和气流的作用，将前罗拉输出的纤维须条集聚到中央集聚沟槽，使纤维在负压流场作用下集聚。该机齿纹胶辊集聚型紧密纺系统在结构上与国外的紧密纺系统存在较大的区别，拥有自主知识产权，不易造成专利纠纷；且该系统结构简单，安装方便，成本较低，适于国产细纱机的改造，十分有利于国内紧密纺技术的普及。但迄今为止，该系统的使用性能和集聚效果还不能令人十分满意，有待进一步的改进。国内高校、研究所对紧密纺原理、理论的研究比较充分，在实际应用中却往往还需要纺机企业的二次开发，而纺机企业也需要与用户密切配合，对紧密纺产品多次改进才能达到较好的效果。
　　尽管技术的功效尚有待进一步提高，但目前与国外技术有较大差异的国内紧密纺装置，只有东华大学与山西鸿基实业有限公司合作开发的这种引导槽集聚型紧密纺结构。

而开发具有核心自主知识产权的高性能、低价格的紧密纺技术，是我国提高纺织产品档次、加速实坝由纺织大国向纺织强国的转变的关键一环。因此，国内企业技术人品应在自主开发新技术的同时，加大与高校、研究所合作力度，早日研制出具有自主知识产权的创新结构，以价廉物美的紧密纺新设备、新装置和新部件，推动紧密纺技术的普遍应用和国内纺纱技术的实质性进步。

改进的国产紧密纺细纱机
　　国内虽然出现了大量国产紧密纺细纱机，但其中的大部分紧密纺装置与国外已有机型的结构比较相似，同时大多数纺机企业都在消化吸收国外机型特点的基础上做出了不同程度的改进，部分企业还申请了国内专利保护(参见表4—1、表4—2)。以下简介几例。
　　a.日发公司的F1FCS510型紧密纺细纱机
　　日发公司是一家专业生产纺织机械的高新技术企业，在充分分析国外设备优缺点的基础上，设计了其RFCS510型紧密纺细纱机。该机秉承“以人为本”的设计理念，结构合理，装拆方便；机器的横截面做了重新设计，采用整体式的风道，保持了原有细纱机的导纱角与操作高度。目前，日发公司的RFCS510型紧密纺设备已经进入全面推广阶段。
RFCS510型紧密纺细纱机的主要特色如下。
　　①外观简洁大方，色彩搭配和谐悦目；并采用小型化、高速度、高性能PLC作为控制器，控制整机的运行，以触摸屏为人机界面，通过触摸屏输人工艺参数和显示整机运行状态，纺纱工艺参数可保存十套。
　　②采用最新的机电一体化控制技术，电力拖动控制系统采用数控技术；通过操作面板统一设定、显示、调节各项：工艺参数，人机对话简单方便。
　　③自主开发的紧密纺系统，基本消除了传统环锭纺中的加捻三角区，进一步提高了纤维束的平行度以及实现毛羽平稳光滑的聚集，确保达到纱线毛羽少、强力高的要求。
　　④变频器驱动主机，实现在线自动调整，根据工艺要求自动完成锭子运转曲线控制，落

纱中锭子分10段自动变速，以均匀纺纱张力。
　　⑤前后罗拉采用伺服电动机分别驱动，便于调整；纺纱过程中可自动提供故障报警，也可进行人工干预。
　　⑥车头传动系统采用定量滴油润滑，滴油量可根据需要合理调整。
　　⑦集聚装置采用由新增的金属小罗拉与输出胶辊夹持积极传动的多孔带(集聚圈)，运行稳定；集聚部分吸风管采用4锭为一单元，紧密纺的负压可任意凋节，确保每一锭达到最佳的工艺负压条件。
　　⑧控制罗拉由前罗拉采用特制齿形带经过桥齿轮传动，实现了静音传动。
　　⑨采用瑞士进口的BRACKER高速钢领、钢丝圈及锭带，采用国内最好的牵伸系统及加捻卷绕系统。
　　⑩由于数控技术的应用，只需要简单地调整工艺设置就可以方便地纺制花式纱(如无规律或有规律竹节纱)，可带给用户更大的方便。
　　⑩细纱机的负压系统采用整体式风道，气流集中排人地沟，有利于车间环境的改善，能保持各锭负压稳定、压差小。
该机可有效消除加捻三角区，纱线强力可提高5％—15％，3mm以上毛羽可减少到80％。日发公司自主开发的紧密纺技术，还包括独特的紧密纺罗拉座(ZL 200320103688.3)、吸风管结构(ZL 200320101063.3)、负压调节装置(ZL 03205458.0)、异形负压吸风管结合件(Z1 200320104535.0)、紧密纺系统结构(ZL 02283988.7，图4—2)和紧密纺集聚圈(ZL 03280811.9)等。但有一点遗憾的是，这些专利都是实用新型。

　　b.凯灵纺机公司的ZJl298型紧密纺细纱机
　　凯灵纺机公司是以解放军4806工厂的技术和装备为基础成立的民用公司。其所研制成功的ZJl298型紧密纺细纱机，于2006年1月顺利出口到巴基斯坦，实现了我国同类产品出口零的突破。

zJl298型紧密纺细纱机的主要特点如下。
　　①可根据用户需要配备进口牵伸部件和自动巡回吹吸风系统。<

　②主传动采用变频调速，主轴采用电磁制动器；采用人机对栖界面。
　　③机架采用窄机身设计，能减少lO％占地面积；前、中、后罗拉隔距比普通机型缩短1 min，缩短纤维浮游区长度，提高成纱条干。
　　④车头采用封闭淋油齿轮箱，由专门油泵供油并在箱内循讣，齿轮装配精度高，摩擦副润滑充分，可降低磨损和噪音，延长使用寿命。
　　⑤特殊工艺生产的吸风管配上精心制作的集聚圈，特殊处理的耐磨挡片，使传动平稳、运转周期长，且不易磨损，能保证纺纱质量。
　　⑥过桥齿轮由特殊工艺制作，且传动比设计合理，机器运转稳定。
　　⑦采用集中式风压系统，运转平稳，噪音低，电动机寿命长，能耗少，专业化设计的风管及支管系统，使风压均匀稳定。
　　⑧固定式锭子安装工艺，可减少使用过程中校锭子工序，有利于减少断头和毛羽；断面参数设计合理，能改善捻度传递和控制张力，提高锭速。
　　c.德昌纺机公司的DCⅢ—129型紧密纺细纱机
　　德昌纺机公司隶属于宁波韵升股份有限公司，因而拥有阵容庞大的专业研发队伍，对紧密纺技术的研究也比较深入全面，是一家以紧密纺设备的研发、制造、销售、服务为一体的高新技术企业。目前该公司推出了三款紧密纺系统，分别命名为雅丽纺、亮丽纺和洁丽纺，其中雅丽纺(DCⅢ—129型)为紧密纺细纱机，另两款主要用于国产细纱机的改造。
DCⅢ—129型紧密纺细纱机的主要特点如下。
　　①纺纱工艺通过触摸屏实现方便的人机对话操作，留有联机网络接口，具有高速、高效、高质量、高稳定性、高可靠性的特点。
　　②变速控制系统采用特别设计的进口变频器，散热性能好，密封防尘可靠。
　　③车头传动采用新颖、封闭的油浴齿轮箱结构，制造精度高，润滑条件好，使用寿命长；牵伸传动配有中日合资生产的自动滴油润滑系统，油滴大小可根据需要合理调整。
　　④紧密纺结合现有细纱机工艺技术并优化设计，制造精度高，纺纱质量好。
　　⑤卷绕

升级机构，不需要调环棘轮，可精确调整级升量，防倒撑牙可杜绝产生坏纱。
　　⑥合理搭载真空负压源系统，24锭一组，配置一个真空泵单元，采用特殊的高速叶轮设计及制造工艺，使其动平衡最佳，噪音最低，可达到每锭吸风口的负压均匀、稳定、可靠。
　　⑦机架运用高技术，选择最佳稳定状态设计；卷绕升降系统中选用进口钢领、钢丝圈，减少卷绕时对已集聚纤维的影响。
　　⑧采用气动加压技术，压力稳定、准确、可靠，能满足紧密纱的特殊要求，卸压方便；支臂采用钢结构，锭带张力可靠。
　　⑨牵伸齿轮箱的外壳由优良的工程塑料制成，特殊设计的上罗拉齿轮传动铁芯，优良的自润滑和密封结构，高精度的传动比，能充分满足集聚牵伸的特殊要求。
　　⑩该机集聚装置中的集聚圈外侧设置有辅助吸气管，可有效消除集聚圈上的微孔堵塞，保护吸风管外表面，降低运行成本。’
德昌纺机公司自主开发的紧密纺技术，包括独特的紧密纺纱器 (ZL 03]16723.3)、紧密纺用吸风管(ZL 03141427.3)和紧密纺传动装置的握持机构(ZL 200410067675.4)等三项发明专利申请。

国内紧密纺技术存在的问题
　　从数量上看，目前的国产紧密纺细纱机已具备一定规模，并且还有许多纺机厂正在不断加入；但从质量上看，国产紧密纺细纱机却晋遍存在着不少问题，与国外先进的紧密纺细纱机差距很大。这些问题不仅存在于紧密纺细纱机的研制，而且也存在于紧密纺关键件的研制。
　　a.观念偏差
　　国内厂商普遍重视针对国产细纱机机型的改造，希望紧密纺装置适合老机改造，并拆装方便，一机二用，这并不错，但却忽视了紧密纺装置结构设计的合理性，不能保证集聚效果良好，有主次不分之感。
　　b.缺乏创新
　　紧密纺装置设计缺乏创新，存在低水平重复和仿制现象。一方面对紧密纺技术的难度认识不足，想进入该技术领域，参加竞争；一方面又急功近利，不愿深入细致研发，有浮躁之感。以仿制为主的企业存在

着较大的知识产权风险。
　　c.沟通不够
　　一方面纺机企业与高等院校和科研院所沟通不够，研发实力不足；另一方面国内厂商又与用户的沟通不够，推出的紧密纺细纱机普遍缺乏生产实际运转的考验，存在许多技术和工艺问题。例如吸风管各个吸风口之间的负压不均匀，纱锭之间的纱线差异率高等问题，都亟待解决却不能及时解决。
　　d.质量不良
　　国产紧密纺装置的功能不理想，与一些紧密纺关键件品质质量不过关直接相关，例如集聚圈。关键件的原材料和加工技术都不够理想，在使用性能和使用寿命上，与国外同类零件相比存在较大的差距，如国内的集聚圈不论是使用性能或者使用寿命都比不上绪森公司的 EliTe圈；国内异形吸风管的耐磨性能也较差等。不仅紧密纺关键件品质不良，而且细纱机常规件的质量也不能保证，如胶辊容易被磨出槽，钢领、钢丝圈配置不合理，牵伸装置产生机械波等。国内紧密纺装置的配套机件也不理想，如负压风机的噪音太高、能耗大等。
　　e.缺失规范
　　目前没有紧密纺设备和装置的统一标准。部分企业为抢到订单，不顾现实，盲目答应不可能做到的指标，或故意压低价格，扰乱市场；还有个别企业不顾专利风险，恣意仿造，缺失规范引起许多问题。
　　上述问题的存在，既会影响国内紧密纺机制造商的声誉，更将影响国产紧密纺细纱机在国内市场的推广，应当引起业界尤其是纺机企业的高度重视。

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