细纱高速纺纱选用钢领、钢丝圈的探讨

陈　伟，陈　标

(无锡市求盛纺织机械配件制造有限公司，江苏无锡　214000)



细纱高速纺纱选用钢领、钢丝圈的探讨

陈伟，陈标

(无锡市求盛纺织机械配件制造有限公司，江苏无锡214000)

摘要：细纱在高速纺纱过程中，在不增加断头和能耗的前提下，增加纺纱速度对提高企业经济效益有很大的意义。阐述了高速纺纱对钢领钢丝圈的要求及验证两者匹配效果的方法。简明介绍了无锡市求盛纺织有限公司近几年来通过材料、设备和热、表面处理等方式进行改造升级，在新型高速钢领钢丝圈及特殊规格钢领方面取得突破。钢领和钢丝圈之间摩擦系数小且一致性好，上车周期短、节能佳、寿命长、高速集聚纺和高速环锭纺纱适应性强，将是今后较长时间内环锭纺纱钢领和钢丝圈的发展方向。

关键词：钢圈光洁度；钢领直径；气圈环；匹配；精密轴承钢钢领；钢丝圈

细纱是环锭纺系统中最关键的成纱工序，是整个系统的核心。所以，挖掘细纱的生产能力，是整个系统能否盈利的关键。纺纱厂的成本核算是按吨纱成本来核定的，提高细纱产量就意味着降低生产成本，尤其是对分摊固定成本起着决定性的作用。因此，细纱高速从某种意义上讲，就是纺纱增效，同时也是纺纱能力的体现。对任何一个企业来说，在不增加断头和能耗的前提下，增速就意味着有增效的可能。事实上很多企业用自己的实践证明，只有增效，才能从恶劣的竞争环境中找到生存之路[1-3]。

1钢领钢丝圈概述

众所周知，钢领和钢丝圈这对摩擦副是环锭纺细纱机上实现加捻和卷绕的关键器材，二者之间配合是否“默契”，以及“自身”的质量是否过硬，与成纱的品质有直接关联[4-6]。钢领与钢丝圈的配合中选择钢丝圈规格十分重要。在二者配合中，既要使摩擦力达到一定数值，又要使磨损尽量减少。在细纱高速生产过程中，钢领与钢丝圈之间的摩擦情况非常复杂，因为二者在高速、高压和高温状态下进行跳跃式滑动摩擦，这与常温状态下的滑动摩擦差异很大[7-8]。

由于我国提出高速这个概念时间不长，故目前国内生产的钢领和钢丝圈，都达不到高速运行的要求，只有很少一部分能在高速机上使用。作为器材厂家，当务之急就是要踏踏实实提高技术水准和技术质量，而不是靠广告效应来获得销售市场的占有率。作为纺纱企业必须更新高速加捻卷绕部件。

2国际上高速概念定义

2.1锭子速度定位

锭子速度在18000r/min以下是低速；18000～20000r/min是中速；20000～22000r/min是高速；22000r/min以上为特高速(实际能超过此锭速的企业在国内很少)。

2.2钢丝圈线速度定位

钢丝圈旋转速度在36m/s以下是低速；36～40m/s是中速；40～44m/s是高速；45m/s以上为特高速(一般不超过此线速度)。

3高速纺纱时纺纱张力和钢丝圈瞬时功率的变化

3.1纺纱张力

纺纱张力以下公式计算：

F=m*R*n2

(1)

其中：F为纺纱张力/N；m为钢丝圈重量/g；R为卷绕半径/mm；n为锭子转速/(r/min)。

由式(1)得知：减轻钢丝圈重量，减少卷绕半径，增加气圈环都能降低纺纱张力，减少断头的发生。经实验，每减轻1号钢丝圈，能加速500～1000r/min。

3.2钢丝圈瞬时功率

钢丝圈瞬时功率p按以下公式计算：

p=k*m*r*n3

(2)

其中：k是随摩擦系数改变而改变的常数；m是钢丝圈重量/g；r是钢丝圈回转半径/mm；n是锭子转速/(r/min)。

从式(2)中可以看到：当钢领钢丝圈的摩擦系数降低时，能减少功耗;当钢领直径减小时，功耗下降；当锭子速度上升时，功耗与锭速成立方关系上升。从式(2)分析得到：提高钢领和钢丝圈的光洁度，降低钢领和钢丝圈的摩擦系数，使二者之间的摩擦系数值为0.08～0.12，是高速纺纱的基本条件。减小钢领直径，是高速纺纱降低成本的主要方法。但钢领减小，带来的是纺纱过程中落纱次数的增加，落纱工作量的增加。所以，采用自动落纱是实现高速纺纱必须的附加装置。

4定速、定位，选择适宜卷装尺寸及采用气圈控制环

由式(1)、(2)得知，气圈高度(纱管长度)增加，锭速就要降低，反之亦然。棉纺细纱适宜卷装与速度关系如表1所示。

表1棉纺细纱卷装尺寸与速度关系

卷装尺寸小中小中大钢领直径/mm35～384042～4548～54筒管长度/mm≤180190～200200～225≥230升降全程/mm≤155160～175180～200≥205适应锭速/(r/min)19000～2300016000～1800014000～1550010000～13000

由实验得知，为进一步提高锭速并使纱线气圈不崩溃的有效方法是采用气圈控制环控制气圈形态，则纺纱锭速能相应增大。经测算，采用气圈控制环后，纱线张力降低30%～50%，锭速平均能提高3000～5000r/min，钢丝圈高速回转时摩擦功率消耗也显著降低，取得较好节能效果。

5高速纺纱对钢领钢丝圈的要求

研究发现，钢领钢丝圈相互配合，二者的磨损属于粘着热腐蚀，因此，钢领和钢丝圈的制造质量至关重要。同时，二者在几何形状跑道契合性、机械性能的匹配性、钢丝圈轻重号数选择、表面处理方式的匹配，制造材质选择匹配等方面都值得研究和探索。

5.1钢领在高速纺纱时的要求

a)光洁度高，摩擦系数小且一致性好；b)抗锲能力强；c)圆整度小，跳动小；d)自清洁、自润滑能力强，上车自适应性好；e)导热性好；f)抗磨性好，寿命长；g)材质上要选用耐磨、耐热、耐蚀性较好的轴承钢、合金钢；h)从表面处理上要选用耐磨、耐蚀、自润滑性能较好的涂覆材料；i)适纺性强，走熟期短。

5.2高速纺纱对钢丝圈要求

a)气圈稳定，一致性好；b)拎头轻爽，气圈富有弹性；c)走熟期短，飞圈少，断头少；d)毛羽好；e)导热性好；f)摩擦系数小且一致性好；g)使用周期达标；h)在圈型选择方面，要使用几何形状重心较低的，有利于高速和提高效率；i)在截面形状选择上，如纺纯棉品种，可选扁平形或宽半圆形，纺合成纱或混纺纱可选半圆形，纺化纤可选瓦楞型。

6在高速纺纱环境中钢领钢丝圈配合要合理

如何验证在高速纺纱环境中钢领钢丝圈的配合是否合理，主要关注数据是：a)3mm以上有害毛羽、千锭时断头率、棉结、使用寿命、适纺性、走熟期、防腐性能等；b)钢丝圈在钢领上运转平稳、跳动、振动频率及振程小，钢丝圈轮廓较清晰，纱线通道中积花少；c)钢丝圈运转造成的张力稳定，纱线碰隔纱板及纱管顶部的次数较少；d)纱线通道宽敞、外倾角较小，能够保证钢丝圈平稳运转；e)钢丝圈磨损接触面面积较大、磨痕浅。

7新型钢领钢丝圈的研发

近几年纺纱企业的产品结构调整步伐加快，产品的品质、档次不断提升，用工的矛盾尤为突出，为此求盛公司近几年在新型钢领、钢丝圈的研发和生产上加大投入，克服困难取得了一定成绩。重点做了以下工作。

7.1钢领的研发

a)采用新材质，从过去较为单一的低碳钢发展到现在的多种合金钢、轴承钢等不同特性的材质，以适应不同客户对使用寿命的不同要求；

b)抓制造精度，把延续了十几年的传统加工设备彻底淘汰，优化了生产工艺，引进了国内外先进的具有针对性的各种数控设备加以批量生产，使产出的钢领不仅精度高，且一致性，特别是工作面的一致性极好，这样就满足了客户对高速生产、成纱质量优而稳定的需求；

c)改进处理方法，通过几种不同的表面处理方法，使产品工作表面的物理特性发生改变，从而达到走熟期更短、断头率更低、成纱质量更好、耐磨性更强、抗腐效果优良的结果。

表2为国内某知名纺纱企业，使用求盛精密轴承钢领和配进口钢丝圈，与另一家国内著名钢领厂同锭质量对比，从表2中可以看出，JC 14.6tex纱质量明显提高。

表2求盛公司与其它公司生产钢领纺JC14.6tex质量对比

细纱指标条干CV/%CVb/%-50%细节/(个/km)+50%粗节/(个/km)+200%棉结/(个/km)毛羽H求盛公司11.281.2705.510.52.76某厂12.451.932.59.517.53.05

7.2钢丝圈的研发

在选材上选用机械性能和耐磨性更好的材质，并开发出适用于集聚纺使用的高耐磨性产品；有针对性的进行表面处理，使其提高耐磨性，增加润滑性和散热性。

8结语

钢领钢丝圈是环锭纺细纱机的主要纺纱部件，随着企业对纺纱质量和纺纱生产效率要求的不断提高，对钢领钢丝圈制造企业提出了许多新要求。钢领和钢丝圈之间摩擦系数要小，一致性好，上机走熟期要短，且使用寿命要长，能适应高速环锭纺和集聚纺的纺纱要求，成纱毛羽与棉结少。

求盛公司近年来通过对材料的优选与对特定加工设备进行热处理，改进表面处理等方式进行升级改造和流程再造，在钢领钢丝圈的研发及生产上取得突破，先后推出纺进口系列钢领的精密轴承钢领。使钢领的平均寿命从原来的一年多提高到六年多，钢丝圈的平均周期寿命从过去的5～7天，提高到现在的25天以上。通过在国内众多大、中型中高端纺织企业的集聚纺和高速环锭纺应用实践，结果表明其能够完全满足纺纱生产的需要，并且可以替代国外同规格的进口产品。这将不仅有利于国内纺织企业降低这方面专件器材的使用成本，又能满足客户要求的纱线品质指标，可以广泛推广和应用。

参考文献：

[1] 陈根才,章友鹤.国内外环锭纺纱技术的发展与创新[J].纺织导报,2010(3):40.

[2] 孔劲松.棉纺细纱机高速、高产化的认识与探索[J].纺织导报,2014(10):59-62.

[3] 王婵娟,曹小华.棉纱技术的再思考[J].纺织器材,2014,41(3):57-62.

[4] 郭桂芳.浅谈钢领的使用及其发展[J].纺织器材,2009(2):20-30.

[5] 章友鹤,赵连英,陈璟,等.钢领钢丝圈的发展趋势与应用[J].纺织导报,2015,(6):59-63.

[6] 王可平.新型纺纱用钢领钢丝圈发展趋势探讨[J].纺织器材，2014，41(5)：405-410.

[7] 张相生,裴晓霞.浅谈钢领选型对细纱毛羽、细纱产量及成本的影响[J].纺织器材,2009(1):36-37.

[8] 王正林.高速条件下钢领钢丝圈应用及注意事项[J].纺织器材,2010(5):33-35.

(责任编辑：许惠儿)

收稿日期：2015-10-23

作者简介：陈伟(1959-)，男，江苏无锡人，工程师，主要从事纺纱器材、新产品开发及应用等方面的研究。

中图分类号：TS112.823

文献标志码：B

文章编号：1009-265X(2016)02-0037-03

Discussion on Use of Steel Collar and Steel Traveler for High-speed Yarn Spinning

CHENWei,CHENBiao

(Wuxi Qiusheng Textile Machinery and Fitting Manufacturing Co., Ltd, Wuxi 214000, China)

Abstract：Increasing spinning speed of spun yarn without increasing broken ends and energy consumption in high-speed spinning process has great significance for improving economic benefit of enterprises. This paper describes requirements of high-speed spinning for steel collar and traveler and how to verify their matching effect reasonably, briefly introduces breakthroughs and success of Qiusheng Company in new high-speed steel collar and traveler and special specification through transformation and upgrading of materials, equipment, heat treatment and surface treatment in recent years, and points out that steel collar and traveler have low friction coefficient and good consistency, short startup period, good energy-saving property, long life and strong adaptability to high-speed compact spinning and high-speed ring spinning and will be the development direction of ring spinning steel collar and traveler of ring spinning in the future.

Key words：degree of finish of steel traveler; steel collar diameter; balloon ring; matching; precision bearing steel collar; steel traveler