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纺纱锭子的工艺结构及常见问题
 

纺纱锭子的工艺结构及常见问题


纺纱锭子是纺纱机上加拈卷绕的主要部件之一,是以两点支承的细长回转轴为主体的组合件。 在粗纱机、细纱机和拈线机上都有纺纱锭子。 纺纱锭子广泛应用于棉纺纱、毛纺纱、化纤纺纱、 拈线等工艺领域。 纺纱锭子的工艺结构: 粗纱锭子是一根圆形钢杆,顶端一般
纺纱锭子是纺纱机上加拈卷绕的主要部件之一,是以两点支承的细长回转轴为主体的组合件。
在粗纱机、细纱机和拈线机上都有纺纱锭子。
纺纱锭子广泛应用于棉纺纱、毛纺纱、化纤纺纱、拈线等工艺领域。



纺纱锭子的工艺结构:
粗纱锭子是一根圆形钢杆,顶端一般有一凹槽用以支持并带动锭翼一起回转,下端锭尖处有锭脚油杯作支承,中部以锭套管作为纺纱锭子的上部轴承。
细纱锭子由锭杆、锭盘、支承部件(俗称锭胆)、锭钩、锭脚、制动器等组成。
纺纱锭子的多寡和转速对相应工序的生产能力有直接影响,特别是细纱纺纱锭子,习惯上以它的数量表示纺纱厂的设备规模和生产能力。
纺纱锭子的好坏又与纱线的质量、功率消耗、环境噪声、劳动生产率等密切相关。

由于纺纱原料和品种的多样性,再加上工艺的发展,纺纱锭子的型式日益增多,如纺制粘胶长丝时采用的电动纺纱锭子,棉纺、毛纺或化纤长丝拈线机采用的倍拈纺纱锭子,花色拈线机上采用的空心纺纱锭子,等等。
粗纱纺纱锭子长度约为1米,由油杯锭脚和锭套管支承,材料为优质高碳钢,经热处理加工,具有较高的制造精度和足够的刚度与硬度。细纱纺纱锭子的主体是锭杆与锭盘,两者结合成回转体。
锭杆用滚珠轴承钢材制作,先车削或热轧成细长杆坯料,经热处理后磨削成形。锭杆的中部轴承档和下端锭尖要有较高的制造精度、光洁度、硬度和耐磨的金相组织。
锭杆的上部用以支承筒管,必须十分平直、坚韧而有弹性。锭盘呈钟鼓形紧套于锭杆的中部,由铸铁或易切削钢制成,是纺纱锭子的传动件,由锭带或龙带传动,上轴承置于其中,能防止飞花尘埃侵入轴承。
锭脚是整套纺纱锭子的支座,并作贮油之用。锭钩用以挡住锭盘,防止锭杆、锭盘在拔筒管时被带离锭脚或剧烈窜动。制动器用以制动纺纱锭子和纱管以便接头操作,棉纺大卷装、毛、化纤纺纱和拈线时均需使用。

纺纱锭子的由来与发展:
纺纱锭子是由纺专演变而来的,早在新石器时代,人们就用纺专纺纱,人工转动纺专,纱线旋转而被加拈并卷绕在专杆上。
西汉时期以铁杆制纺专,杆径上细下粗。后来,手工纺车所用的纺纱锭子就成为现代纺纱锭子的雏形,它是两点支承的细长杆。
19世纪初期,环锭纺纱机纺纱锭子问世,其上下轴承都用滑动轴承,是不封闭的。由于不能储油、防尘,需要每天加油,而且容易沾污机件和纱线。
后来改进为上轴承和锭底封闭在壳体内,这时锭速仅为6000转/分左右。
随着提高锭速和增加卷装容量的需要,纺纱锭子结构也在不断改进。
20世纪初期,德国开始制造滚柱轴承纺纱锭子:上轴承采用滚柱轴承承受径向负荷,下轴承称为锭底,承托纺纱锭子的重量,两者刚性连接,称刚性纺纱锭子,锭速为8000~12000转/分。
到了50年代又发展成锭底为弹性支承的纺纱锭子,称弹性纺纱锭子。以后,纺纱锭子的改进侧重在研究纺纱锭子的支承结构,以提高速度。
到70年代棉纺锭速已达到18000转/分以上。高速后产生噪声,功率消耗增多和机件加剧磨损等问题,遂成了研究的课题。
  
纺纱锭子的支承形式分为四种:
1、上轴承和锭底均为刚性支承;
2、上轴承和锭底均为弹性支承;
3、上轴承和锭底是刚性连接,整体由弹性元件支承;
4、上轴承为刚性支承,锭底为弹性支承等。使用最广泛的是第4类支承形式。上轴承连同轴承座压配在锭脚中,或上轴承直接压配在锭脚中。

而锭底有的是分离式结构,即锭底与上轴承分离,锭底装配在中心套管内,借弹性元件组合装在锭脚内;有的是连接式结构,即上轴承与锭底通过弹性元件连接成整体。
这种支承形式使锭底可以径向摆动,上下轴承在纺纱锭子高速回转时可自调中心,锭尖与锭底保持正常的接触。
在锭底的外围还设有吸振装置:组合套筒或吸振圈簧,连同锭底浸没在润滑油中,利用油层的粘性阻尼作用吸振,使纺纱锭子在高速运转时很平稳。   

筒管与纺纱锭子的连接方式分为四种:
1、塑料或木质筒管插在锭杆上,由锭杆的上锥面摩擦带动回转。筒管和锭杆配合部位的直径与锥度,既考虑到有足够的摩擦力矩,又使插、拔筒管操作方便,这种形式适用于棉纺。
2、锭杆上镶有铝质套管,纸质、塑料或铝合金制薄壁筒管套在铝套管上,由弹性支持器带动筒管回转,这种结构适用于毛纺或化纤长丝纺以及棉纺。
3、带缺口的有边筒管借镶在锭盘上的键、销形凸榫带动回转,适用于拈线机。
4、筒管由锭盘上的方榫带动回转,适用于化纤长丝纺。筒管底孔与锭盘的配合间隙必须合适,如果太大,振动时筒管对锭盘的撞击会使筒管上跳,使振动加剧,噪声和轴承负荷也会显著增加。

纺纱工艺对纺纱锭子的要求:
关键在于减少振动和磨损。任何纺纱锭子在回转时都难免振动和磨损。剧烈的振动会引起筒管窜跳,使纱线断头或成形不良,加速机件的磨损,在高速回转时尤为明显。
1、运转平稳,在较宽的速度范围内振动要小;
2、耐磨,有较长的使用寿命;
3、功率消耗低;
4、噪声小;
5、承载能力大。

纺纱锭子振动分析:
当纺纱锭子工作转速接近纺纱锭子自然振动的固有频率时,产生共振现象,会出现极大的振幅,此时的锭速称为纺纱锭子的临界转速。
锭杆是一个连续的弹性体,理论上有无穷个固有频率,与锭杆的质量分布和刚度有关;成套的纺纱锭子(包括锭杆、锭盘和支承部件)是一个复杂的振动系统,同样也有多个固有频率,因此纺纱锭子有多阶临界转速。
粗纱机的工作转速远低于纺纱锭子的第一阶临界转速,如果纺纱锭子与锭翼动平衡不良,随着锭速的提高,振动会显著增加。因此要提高粗纱机锭速就必须改进纺纱锭子和锭翼的结构,提高制造质量。
细纱纺纱锭子的工作转速介于第一、第二阶临界转速之间,越过临界转速后再加速,纺纱锭子振动情况反而好转。对比两种纺纱锭子的振动特性曲线,可见弹性支承的纺纱锭子振动性能较为优越。   
细纱纺纱锭子在高速回转时出现纵向振动和横向振动。纵向振动是指纺纱锭子和筒管作上下窜动。


横向振动俗称纺纱锭子摇头,早期以手感纺纱锭子顶端的麻手程度来检测,现广泛使用光电式测振仪和纺织锭子平衡机,直接显示纺纱锭子顶端的振幅及调整锭子的平衡。

横向振动实际上是三种振动现象的复合:
1、自然振动是由于瞬时外力作用,如锭带接头冲击等所致,其振程值取决于起始条件,振动频率为固有频率,这种振动会逐渐衰退而消失。
2、强迫振动是当纺纱锭子受到周期性外力持续作用,如纺纱锭子杆、盘、筒管等回转机件偏心或弯曲,以及纱管高速时发生动态变形等引起的振动,这时振动频率等于纺纱锭子的工作转速,振程值取决于质量、偏心值和工作转速的大小。
3、自激振动是由系统本身激起的振动,如由于锭底与锭杆接触不正常而产生的摩擦,或由于锭杆、锭盘等材料的内摩擦所致等,这种振动一旦激发,将会持续存在不会消失,其振动频率大致相当于纺纱锭子的自然频率,振程值取决于振动系统的结构状态。

纺纱锭子磨损分析:
纺纱锭子的磨损出现在锭尖和轴承档部位。锭尖的正常磨损呈光滑圆球形,严重的磨粒磨损则使锭尖呈葫芦形。
当锭底与锭尖部位不在共同轴线时,锭杆窜动会产生侧面接触的滑动磨损。正常的轴承档磨损使精度降低,配合间隙增大,致使振动加剧。如果上轴承缺油,那么轴承档磨损速度就会更快。
通常,在一定的负载条件下,纺纱锭子的磨损程度取决于锭杆、锭底、轴承的材料、结构、硬度、金相组织、几何精度和光洁度等。

应对振动与磨损采取措施:
为了减少高速纺纱锭子的振动和磨损,不仅应注意提高机件的制造质量,改进热处理方法等,而且要着重研究纺纱锭子的结构型式,并对支承、弹性、阻尼参数进行优化设计,以控制临界转速,消除自激振动。
对于承受较重负荷的纺纱锭子,须考虑锭尖的几何形状和锭底的结构。此外,筒管的优劣对纺纱锭子的振动能影响很大,高速后尤为明显。纺纱锭子用油的作用不仅是润滑机件,而且是用以阻尼消振,且影响动力消耗。



纺纱锭子的保养:
1、提高机械性能降低捻度不匀
锭子的机械性能对纱线捻度内不匀有重要影响。我们曾经在FA506细纱机上对C60/T40 J4.9tex品种的20个锭子进行对比试验。具体方法是在其他条件均不改变的情况下,用同型号新锭子对在机旧锭子进行更换,测试更换前后各单锭卷绕的捻度内不匀CV值。
测试结果表明:旧锭子换新锭子后,所有锭子纺纱的捻度均有明显增加,平均增加10.6捻/10厘米,捻度内不匀CV值全部下降,由原来平均6.5%降低到4.5%,平均降低2.0个百分点,降幅30.8%。
20个锭子纱线最大捻度与最小捻度极差由28.8捻/10厘米降至9.0捻/10厘米,单锭纱线最大捻度内不匀CV值由8.5%降至5.7%,各锭子之间纱线捻度不匀CV值由原来的6.2%降低到4.0%,降低2.2个百分点,降幅为35.5%,而且各单锭纱线捻度内不匀CV值趋于一致。这说明锭子的机械性能和锭子之间的性能差异是造成捻度不匀最主要的原因之一。
因此,提高锭子的机械性能并改善锭子之间的性能差异对于降低纱线捻度不匀有非常重要的意义。
2、锭子油的合理应用:
转速1.7万转/分钟以下的普通锭子,如果使用合格的锭子油,冬季每9天补油一次、夏季每7天补油一次,经纬纺机、上海专件、衡阳纺机、河南二纺机等企业锭子的平均寿命可达到8~9年。如果是“懒汉锭子”,使用合格的10号锭子油,每三个月补油一次,寿命可以达到10多年。
锭子能够长期使用的关键在保养,具体来说就是用对油、不缺油、油不脏。“用对油”一是不要用假油,二是要用对油号。
再有就是“不缺油”。原来行业的保养标准是6~8天补油一次(这是针对D1系列锭子,D3、4、5、6锭内储油更少),这是有科学道理的。但行业处境使大家很难这么“实在”,一般企业都是10天以上补油一次,甚至15天、20天补油的企业也有。
至于“油不脏”,理论资料和实践验证脏油润滑的磨损速度是净油润滑的2~4倍。而目前的清洗方法都不能保证锭子油不脏,这也是锭子的结构使然。——锭子先生
3、使用周期取决于锭速高低
一般的细纱锭子使用3年左右的时间就要被淘汰。国内生产质量较好的产品大概可以使用5年的时间,当然这跟锭速有直接关系。
细纱机的锭子需要长时间连续运行,所以首先要做好锭胆内的润滑工作。一方面要注意锭子油的油品,一般要求用大型石化企业的原装成品油。另外就是要根据自身情况,按照周期及时更换锭子油和补油。
锭子的磨损一般在下轴承部位比较严重,还有就是锭胆内的清洁问题。关于锭子的维修,我认为如果是轴承磨损,一般情况下就要更新,锭杆校直工作可以根据细纱机维修计划同步进行。
目前,锭子的发展方向是高速、降低锭间速度差异、超低振幅等方面。毕竟在国内细纱机的锭速达到2万转/分钟以上已经不是十分希奇了。据了解,印度细纱锭速在2万转/分钟以上的纺纱企业占了很大比例。
因为新锭子的锭速差异明显要小于旧锭子,新锭子与旧锭子性能的对比在捻度指标方面表现得最为明显。
4、清洁度是影响寿命的关键
锭子油的脏污主要来自三方面,分别是外来脏污、自生脏污、锭油变质。
外来脏污来自锭外,其进入锭内主要通过以下途径:锭盘旋转带动锭盘内的空气旋转,旋转中的空气产生离心力。锭盘内孔中紧靠孔壁的空气产生一个由上向下的运动趋势,锭盘孔内的空气向外运动,造成锭盘孔内产生负压,外面的空气带着脏污沿着上轴承座外壁向内运动。污浊的空气进入后到上轴承上面,遇到由锭内出来的暂时停留在轴承黑垫片上面的锭子油,脏污被锭子油捕获,堆积在黑垫片上面形成油污。当停车落纱拔起杆盘时,部分脏污被吸进锭内,反复作用就将锭子油污染了。
自生脏污一部分是锭子制造时留下的金属屑、灰尘等,以及锭底——锭尖磨损掉的金属屑,还包括上轴承副中锭杆、滚珠、外环、保持器等磨损掉的末屑。虽然锭子在高速运转,其整体温度不会太高,但在润滑不足时,瞬间温度可以达到锭子油分解、酸败的温度。久而久之,锭内的润滑油就失去润滑作用了。
清洁度是影响锭子寿命的主要因素。至于如何清洗锭子的问题,现在有不少企业开始使用锭子清洗加油机,选择“普通的抽油加油机+超声波换能头”的清洗组合应该是一个不错的方案。
这个方案的原理是抽油机和加油机给锭脚内不断地注油和抽油,使锭内充满润滑油;超声波换能头接触在锭脚下部,高频超声波传到锭内,在超声波强烈振动下,锭内的中心管、卷簧、锭底等处的脏污迅速溶解到清洗油中,被抽油机抽出锭外,持续一段时间,锭内脏污就可以彻底地被振掉、溶解、抽出。
(责任编辑:纺织技术)


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