F1520系列环锭细纱机动态仿真说明书—控制与纺纱部分

目 录

1 引言 .............................................................. 1 1.1 纺织机械的概念和组成 ............................................ 1 1.2 纺织机械的特点 .................................................. 2 2 我国纺织机械工业的发展 ............................................ 3 3 机械设计总论 ...................................................... 6 3.1 机械设计的一般顺序 ............................................. 6 3.1.1 参观与测绘阶段 ................................................ 6 3.1.2 整理与分析阶段 ................................................ 6 3.1.3 技术设计阶段 .................................................. 6 3.2 机械零件的设计方法及一般步骤 .................................... 6 4 环锭细纱机概述 .................................................... 8 4.1 F1520系列环锭细纱机 ............................................ 14 4.1.1 F1520环锭细纱机的简介 ........................................ 14 4.1.2 F1520环锭细纱机的控制部分的分析 .............................. 16 4.2 环锭细纱机的纺纱部分简析 ....................................... 20 4.2.1 环钉细纱机的牵伸及原理简述 ................................... 20 4.2.2 紧密纱的特性和紧密纺技术分析 ................................. 20 5 产品零件造型及设计结果 ........................................... 24 6 结论 ............................................................. 30 参 考 文 献 ......................................................... 31 致 谢 ............................................................. 33

1 引言

随着市场经济的发展，纺织工业在国民经济中所占的比重和作用也越来越大。我国成功加入WTO后，全球经济贸易一体化进程的发展促进商品流通领域的竞争更加激烈，人们对纺织品质量的要求也越来越高。

纺织机械在纺织工业中的地位十分重要，对纺织工业现代化具有举足轻重的作

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用。它可以提高劳动生产率，改善生产环境，降低生产成本，提高纺织品档次，从而增强纺织品的市场竞争力、带来更大的社会效益和经济效益。

我国纺织机械产品到目前为止，已经发展到拥有15大类别2000多个品种的产品，已初步形成自主开发、自我配套的工业体系。在技术创新基础条件差和开发资金投入不足的条件下，纺织机械产品技术创新始终贯彻了\两条腿走路\的方针，克服种种困难，开发出一批批新产品、新技术，为加速纺织工业技术进步做出了贡献。 1.1 纺织机械的概念和组成

纺织机械属于自动机范畴，它的种类繁多，结构复杂，新型纺织机械不断涌现，大概包括以下几种：纱纺机械、织造机械、针织机械、染整机械、化纤机械和无纺机械。通过对大量纺织机械的工作原理和结构性能分析，可以找出其组成的共同点。纺织机械由动力系统、传动系统、执行系统，其中执行系统包括控制系统和工作系统。

（1） 动力机与传动系统

动力机是机械工作的原动力，在现代工业生产中通常为电动机。传动系统是 指将动力机的动力与运动传给执行系统，也就是控制系统和工作系统，使其实现预定动作的装置。通常由传动零件，如带轮、齿轮、链轮、凸轮、蜗轮、蜗杆等组成，或者由机电、液、气等多种形式的出动组成。

（2） 控制系统

控制系统由各种手动、自动装置组成。在纺织机械中从动力的输出、传动 机构的运转、工作机构的动作及相互配合以及纺织产品的输出，都是由控制系统操纵的。

现代纺织机械的控制方法除机械形式外，还有电气控制、气动控制、光电控制、电子控制，可根据纺织机械的自动化水平和生产要求选择。

（3） 工作系统

工作系统就是各种纺织机械生产出成品或半成品的整个流程。由于纺织包括最初的原料的选择直到最终的布匹，在这样一个复杂的过程中，不同的纺织机械就充当不同的角色。如细纱机在整个过程中就是把粗条拧成细线，其工作部分就是一个牵伸机构。

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1.2 纺织机械的特点

纺织机械既具有一般自动机的共性，也具有其自身的特性。纺织机械的主要特点如下：

（1） 大多数纺织机械结构复杂，运动速度快，动作精度高。为满足性能要求，对零部件的刚度和表面质量等都有较高的要求。

（2） 纺织机械隶属专业机械，种类繁多。为便于制造和维修，减少设备投资，在各种纺织机械的设计和制造中应注意零件的标准化、通用性及多功能性。

（3）纺织机械的体积一般都很大。

2 我国纺织机械工业的发展

近十年来，纺织行业以面料为突破口，应用高新技术和先进适用技术改造传统产业，取得了良好的效果，有力地推动了纺织行业的技术进步和产业水平的提升。但随着经济全球化进程的不断加快，纺织行业竞争也日益加剧，我国纺织工业要在更加激烈的竞争环境中保持优势，就不能仅仅停留在劳动力成本优势和纺织品数量

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优势上， 关键是要进一步提高纺织科技水平， 依靠技术创新来 增加产品的技术含量和附加值，全方位提升我国纺织行业在国际的竞争力。

一、 发展现状及存在问题

要以结构调整为重点，进一步加大改革、改组、改造的力度，建立起现代企业制度，鼓励、指导纺织非国有经济发展，用高新技术改造传统产业，大力培育新的经济增长点，积极开拓国内外市场，是我国纺织行业的劳动生产率和管理水平有一个较大提高，全面实现产业升级，完成向纺织强国的转变。

1．加快结构调整

加大区域结构调整，最终形成沿海地区与中西部的互补性格局。东部重点发展高附加值产品的出口，加快产业升级，并逐渐成为产品开发与设计、市场和信息网络中心，发挥对中西部的辐射作用。中西部纺织工业要立足于资源比较优势，依托于中心城市、集贸市场，发展劳动密集型的产业，尤其要围绕大型批发市场，发展中小企业群，提高专业化协作水平。

优化出口产品结构。在满足国内市场需求的前提下，重点是增加出口产品附加值，服装出口要在创国际知名品牌上下功夫。努力增加化纤纺织品出口比重，并扩大装饰用、产业用纺织品出口。

2．科技兴纺，加快纺织行业技术进步

加快纺织行业技术进步和产业升级，用高新技术改造纺织产业，是纺织工业进入21世界发展的重要内容。纺织技术进步的重点是，以市场为导向，围绕品种、质量、效益和顶替进口、扩大出口，加快现有企业的技术改造，提高企业的产品开发和技术创新能力，培育高素质的技术人才，使纺织企业的市场竞争能力有明显的提高。

以面料为突破口，重点突破五大技术：

纤维生产技术：加大新型纤维的开发力度，加快多功能复合纤维、高仿真纤维、功能化纤维等差别化纤维工艺、技术的发展。

纺纱技术：发展气流纺、喷气纺等新型纺纱技术，增加先进的清梳联、细络联、自动络筒机的使用比例，提高精梳纱比重，力争到2005年有50%的纺纱能力达到国际先进水平。

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织造技术：重点发展新型织造技术、电子提花技术，积极采用新型织机，大力提高无梭织机比重，争取到2005年翻一番，即总量超过20万台，比重提高到25%。

3．保持总量基本平衡，积极开拓城乡纺织品市场

积极扩大内需，开拓市场，纺织工业要完善企业的微观营销功能和产业的宏观营销体系，加强产业链的联结，发挥流通和传播媒体的引导功能，即将满足消费者需求和调动引导消费者需求相结合，牢牢把握住国内市场的大部分份额。根据城乡消费需求差异不同，企业要选择好市场定位，生产可以填补空白、细分市场的高中低档产品。

发展各类市场，继续完善商品市场，培育和发展要素市场，建立起有利于商品、资金、技术、劳动力合理流动的市场体系[1]。

主要差距表现在：

1. 思想观念方面有待继续转变。进入市场经济，就要提高商品意识，让纺织机械产品真正变成商品进入市场，在市场中竞争，在竞争中求生存求发展。 2. 数量方面有待增加。这个数量指的是高新技术产品的产量和产品中的高技术含量，不是一般低水平的数量延伸。我国从事纺织机械事业的职工人数分别为德国、意大利从事纺织机械产业工人数的6-7倍，而我国纺织机械总产值只相当于他们的60%左右。纺织机械出口创汇方面的差距更大，国际上无梭机占织机的比例高达40%左右，而我国的无梭化比例仅为10%左右。

3. 质量方面有待提高。质量是目前的一个突出问题，特别是产品的可靠性、稳定性、一致性方面仍然不尽人意，达到ISO9000质量保证体系的纺织机械企业还为数不多。

4. 新技术方面有待发展。国际上化纤纺织机械趋于大容量、自动化、连续化并向多品种发展，产品已比较成熟。传统纺织机械的机电一体化技术广泛采用，而且已经工业化生产推广。新一代的产品相继问世，水平都在不断提高。产品开发能力不强、开发资金不足、产品技术含量不高、经济增长的后劲不足等，都制约了新产品的开发[2]。

二、 与世界水平的差距和未来的竞争力

中国纺织工业在过去的半个世纪取得了巨大的发展和长足的进步，但在新科技革命条件下按高新技术改造传统产业的要求，仍有较大差距。这种差距首先表现在

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行业整体装备技术上的差距。中国纺织装备机电一体化还仅仅是开始，在运行装备中的比重还很低。

第二，工艺技术科学研究开发能力薄弱，创新能力和设计水平急待提高。在一些关键生产领域和若干纺织前沿技术方面，缺少具有知识产权的原创技术。

第三，信息化水平不高，快速反映能力不强。

第四，管理科学发展水平的差距。中国纺织企业、区域、行业目前存在的共同的活动方式与全球化经济和跨国生产方式还有很多不适应，显然这是全行业生产力的一大损失[3]。

具有关专家分析认为，未来中国纺织技术的竞争将主要在以下三个方面。 第一，高性能纤维的开发和应用。高性能的特种纤维超高强、耐高温、耐磨的纤维已经成为军工及其它工业、农业、交通、水利、医疗等部门的重要原材料，特种功能性纤维将成为纺织品服装高附加值的基础。高性能的特种纤维将越来越多地用于工业生产和产业用；高性能的特种功能性纤维将成为纺织品服装的高附加值的基础；绿色环保纤维成为新世纪发展的方向。

第二，新型的纺纱、织造、染整和服装设备的快速发展，提高纺织生产能力和纺织产品的水平。

第三，信息网络技术的应用。应用信息网络技术可以加快中国纺织行业向现代化的过渡，起到以下作用：及时掌握国际国内的市场变化趋势，预测市场；可以以低成本，获取公共新技术、新设备、新材料的信息，提升企业生产力和降低成本；企业内部资源的优化配置，提高质量，实现企业的快速反应；实现电子商务。

3 机械设计总论

3.1 机械设计的一般顺序 3.1.1 参观与测绘阶段

在去年榆次经纬纺织厂实习的阶段中，就本厂环锭细纱机F1520进行实地考察和测绘，在此期间对本产品的传动原理、控制结构及工作情况做了简单的了解，并纪录了所有齿轮的参数，以及绘制了基本的结构图，并有目的的针对其情况作了充

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分的调查研究和分析。通过分析，进一步明确机器所应具有的功能及生产情况。在这期间还对产品进行了拍照、手工绘图等一系列的设计前的准备，力求在设计中有充分的资料。 3.1.2 整理与分析阶段

1．在拥有第一手资料的情况下，就现有的和从网上下载的所有资料作了详细的分析和研究，并把所有的思路理清，进行归纳，充分的发挥现有的工具，整理并找到合适又全面的材料，力求找出最合适的设计方法和设计样品，争取做到创新与简单，因此，在本阶段对产品的功能、原理、工作都做了充分的分析与对比。

2．在此过程中，综合所有资料，对产品的疑难问题，我与伏威以及王老师进行了探讨，把细纱机F1520的工作原理以及传动部分和控制部分做了详细的分工，并在此基础上对产品的认识更加深刻，并队各部分功能原理设计做了整体的规划，把简单有可行的方法整理出来，根据不同的工作原理和工作情况综合设计，以达到各部分的工作的协调，和可实现性，初步定为设计的主要路线。 3.1.3 技术设计阶段

此阶段的目标是产生总装配草图及部件装配草图。通过对传动系统的设计，初步绘制了传递系统图，并根据图纸来确定其部件和零件以及相关部分的尺寸和外形，和各个部分之间的配合，最后根据草图绘制零件的工作图、部件装配图和总装图。

3.2 机械零件的设计方法及一般步骤

设计方法：根据从工厂找的资料和下载的资料，通过分析零件的主要作用，以及运用的场合，在结合课程设计中积累知识对各部分的零件进行了初步的造型。

设计步骤：在确定造型后，利用solidwords和CAD等绘图软件进行实际的造型和设计和装配，但是也遇到很多问题，比如说：

1. solidwords软件的应用在设计中的基本操作； 2. 零件在造型中尺寸不明；

3. 零件的整体尺寸方面明显的错误（有时超出了装配时的整体尺寸）； 4. solidwords软件在进行装配的过程中出现的种种困难（零件之间的放置情况和装配体的动画等情况）。

总之，从设计准备开始到设计的整个过程中，学习到了书上没有的东西，也认

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识到了书本认识还是有用的，是基础。并且在实习中各种零件及机器在实际中与理论的差距。

4 环锭细纱机概述

环锭细纱机从其诞生至今，作为纱线生产的主要纺纱方式，以其成熟的工艺技术、稳定的纺纱质量，依然是纺纱生产中最核心、所占比例最大的纺纱形式。尽管期间也出现了以转杯纺和喷气纺为代表的新型纺纱方法，提高了机器单产或缩短了工艺路线，但由于成纱结构、质量相比于环锭纺还存在一定的缺陷和局限性，相当部分的高档产品依然必须采用高质量的环锭纱线来进行加工生产。环锭纺纱发展到今天，随着最终产品和下游工序对纱线质量的要求越来越高，环锭纺纱机本身也进

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行了许多的改进，诸如纺纱几何的完善、牵伸系统及相关器材的更新、无机械波罗拉的推出以及各种自动化装置的配备，但这样环锭纺也并不是完美无缺的，特别是纱线表面的毛羽问题，由于毛羽对色织、针织织物及色织、针织机械的生产效率的影响愈发的重要，如何控制毛羽并减少毛羽的产生，传统环锭纺纱线毛羽的形成主要是在主牵伸区须条被牵伸至所要求的纱支，在抵达前钳口时已呈自由状态，须条中纤维的粘附力已消失，为了使纱线获得所需的强度，必须加上一定的捻度以束缚纤维；捻度由钢丝圈产生向上传递并尽可能接近前钳口，由于输出的须条具有一定的宽度（图4.1所示）B-B的宽度取决于纱线支数，粗纱捻度、牵伸倍数等因素；纱线中的捻回不可能进入前钳口线A-A，在前钳口前形成一个没有捻度的三角形纤维束，即所谓的纺纱三角区；纺纱三角区b的大小取决于纺纱张力。而须条在前钳口的宽度B总是大于纺纱三角区b，因此纺纱三角区不可能聚拢前钳口所有的纤维，很多边缘纤维变成飞花损失掉（纺纱区大约85%的飞花来源于纺纱三角区）；处在加捻三角区的纤维因受纺纱张力和加捻的作用，产生了向心压力或径向压力。在加捻三角区边缘处的纤维，向心压力最大，在纱轴中心的纤维，向心压力最小。由于内外层纤维受力不同，在加捻三角区中就会发生纤维由内到外和外到内的反复转移，纤维的两端也常暴露在外面而形了纱线毛羽。环锭纺纱中的纤维在纱中呈螺旋线状，纤维平行于纱轴方向的程度较低，整根纱的强力远小于单纤维强力之和，纤维的强力利用系数较低。

上世纪80年代末，E.Fehrer博士提出了消除纺纱三角的集聚纺纱工艺以来，一些国外纺机制造厂商和研究机构相继研发各种形式的紧密纺纱机或装置；在1999年的巴黎ITMA展会上，Rieter公司展出了应用Fehrer的尘笼原理开发的ComforSpin (卡摩纺)紧密纺系统； Sussen 和Zinser 则应用Denkendorf纺织技术研究院的Artzt 原理开发的Elite Spinning和CompACT3紧密纺系统并随即推入市场。由于消除纺纱三角区，纱线纤维排列结构发生改变，这些紧密纺纱机纺制的紧密纱纱体光洁，纱线的特性——强度、均匀度提高；纱疵、毛羽尤其长毛羽减少；纱线质量明显提高。这种技术不是为满足纱线减少毛羽的要求而表现出的昙花一现的时尚。相反，紧密纺技术将有助于提高环锭纺工艺的灵活性和纱线质量，它使得环锭纺纱展现出光明的前景。

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图 4.1 常规环锭工艺的纱线成形

对于国内拥有数以千万锭计环锭细纱机的纱线生产厂，已有部分引进了紧密纺纱的整机或改造装置 ，但引进设备投资昂贵，这是众多纱线生产企业很难承受的；另一方面，环锭纺纱机都具有很长的使用寿命，市场上现有的不同的纺纱机在纱线质量和性能上又几乎没有区别，如何让纺纱厂无须淘汰现有正常使用的细纱机，结合我国细纱机机型现状，开发出拥有自主知识产权的紧密纺装置，以适当的改造成本将纺纱厂广泛应用的FA506、FA507等FA系列细纱机改造为紧密纺细纱机，势必成为紧密纺技术的发展和普及方向[4]。

环锭纺是传统纺纱方法，工艺技术十分成熟，是纺纱生产中占比例最大、又十分重要的纺纱方式。新型纺纱技术虽然生产效率高、工艺流程短，品种、纱支适应性好，但成纱结构及性能不如环锭纱，所以在相当长的时期内不可能完全取代环锭纱，因此，环锭纺仍然是现代纺纱生产中最主要的纺纱方式。

在20世纪后半期，环锭纺纱技术有很大进步，细纱机锭速达到25000转/分，一台细纱机锭数已发展到1400锭，牵伸倍数230倍左右，在牵伸形式、加压、锭子、罗拉、钢领钢丝圈、吸棉管、纱管、胶辊、胶圈、传动技术等方面都有了很大发展，在细纱与自动络纱联合技术上也有了新的突破，有不少机型都形成了细络联。 紧密纺环锭细纱机，这是环锭纺纱技术新的突破，紧密环锭纺纱技术是在细纱牵伸区以外，增加了凝聚细纱须条的机构，消除了加捻三角区，成纱质量更为优越：减少了细纱毛羽，提高细纱强力，改善了细纱条干，为下游工序提高织物质量，减少上浆负担、取消烧毛等创造了条件，与此同时，细纱制成率提高，飞花减少，对

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提高经济效益及改善生产环境都有明显作用。

我国FA500系列环锭细纱机，在贯彻重加压，强控制、大牵伸的工艺路线上，吸收了国外先进环锭细纱机的经验及特点，结合我国国情进行较大改进，结构比较合理，制造精度有所提高，设备运转可靠性、稳定性也有进一步提高，适纺性能强，纺纱质量进一步提高。目前我国也生产出超长型环锭细纱机，在高速度，大牵伸，自动化连续和智能化方向上有了一定发展，国内许多企业已十分重视紧密纺纱技术的发展，在消化吸收国外的先进技术的基础上，我国也研制开发了国产的紧密纺纱机供应市场。与此同时，我国一些企业先后引进了瑞士及的国的紧密纺纱机。所有这些，都说明我国环锭细纱机也发展到一定的高水平阶段。 现对环锭纺纱技术的有关技术进步问题讨论如下： 1、牵伸加压机构的技术： 牵伸机构要能满足以下几项要求：

能够适应纺织纤维加工品种的需要（包括纯棉、涤、腈及混纺品种）；总牵伸倍数能达到60倍的高倍牵伸能力；成纱质量能满足下游工序的要求，细纱条干CV%值、粗节、细节、棉结及单强、单强不匀率CV%等各项指标均能达到2001年乌斯特公报的25%及以上；要求机械制造水平高精度，包括罗拉、摇架、弹簧、上下肖等零部件精度高耐用；能实现大牵伸、重加压、强控制；前区工艺贯彻三小工艺要求，即小浮游区、小皮圈钳口距离、小罗拉中心距；后区能达到良好控制，产生稳定的摩擦力界，后区牵伸能力为前区牵伸提供的须条要有良好的条干均匀度、较好的结构均匀度、较大的紧密度及稳定的后钳口，防止握持不良造成纤维的滑移。 目前我国引进的牵伸加压机构就有如下问题讨论： 一、牵伸形式发展

环锭细纱机牵伸形式共两类，一类是三罗拉双区直线牵伸，一类是三罗拉双区曲线牵伸，为了更好的控制纤维运动，在三罗拉双区牵伸中配有双皮圈结构，SKF、R2P、INA-V及国产YJ2、QVX、R2V都在前区配以上短下长的双皮圈，而QVX及R2V的前区牵伸又有许多改进，使前中罗拉中心距及浮游区相应减小，德国HP前区为双短皮圈式，配置新型金属下肖，浮游区长度最短。

1）前区牵伸配置要三小，即前中罗拉中心距小，浮游区小及皮圈钳口隔距小。 2）后区牵伸形式有两种，三罗拉双区直线牵伸和三罗双区拉曲线牵伸（V牵

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伸），曲线牵伸是改善后区牵伸对纤维控制的技术措施。

3）牵伸过程中工艺配置的目的是通过前区达到三小（小钳口中心距，小浮游区小皮圈钳口）要求来有效控制主牵伸区快速纤维的移动，改善条干、纱疵、粗细节、棉结，提高纺纱质量。后区要为前区主牵伸提供优良的须条结构，创造良好的牵伸条件。三罗拉双皮圈双区曲线牵伸的后区，摩擦力界比直线式好，使须条受到良好控制，适纺较高纱支。

4） 我国弹簧摇架加压及直线双区双皮圈牵伸机构中，后区实行二大二小针织纱工艺原则（即后区中心钳口距大，粗纱捻系数大后区牵伸小及粗纱小牵伸），以对前区主牵伸提供优质须条，随着市场对机织物外观要求日益提高。二大二小工艺不再是针织纱的专门工艺，已普通用于生产各类针织、机织纱。 二、加压机构

有弹簧摇架加压和气动摇架加压两大类。弹簧摇架加压又分为SKF圈簧加压及HP板簧加压两种，因此短纤维环锭细纱机加压又可分为气动摇架加压、圈簧摇架加压及板簧摇架加压三种。对各式摇架加压，总的要求是通过加压技术的实施，实现对纤维运动重加压强控制，加压装置使各罗拉钳口的纤维有足够稳定的握持及牵伸能力，造成合理的摩擦力界，实现压力稳定，增加对纤维运动的控制。

一般采用三罗拉双区曲线牵伸气动加压形式。气动加压是比较理想的加压方式，最大特点是压力持久不变，不会衰退，锭差小。具有重加压强控制的优点，加压力大小可在机器运转中整机无级调压，操作简便；细纱机停车时可做到半释压或全释压，半释压状态下不影响纤维须条的分布状态，因此开车时不会产生细节及断头；有的气动加压系统还配有欠压和过压自动控制系统；气动加压摇架能较好的保证胶辊与罗拉这间及三个握持线的平行；易于清洁及维护，适应机器高速运行。但是气动加压唯一不足是要在环锭细纱机上增加许多气动加压附属机构。另外，一台细纱机总气量及气压的设计是恒定的，不因个别锭子停纺而改变气量及气压，因此，如果发生一对摇架或多对摇架停，纺就会引起气压气量的重新分配或多或少引起每对锭子摇架的气压量及压力的波动。

三、罗拉

罗拉是细纱机的重要牵伸元件，随着纺纱速度的不断提高，牵伸系统加压力的增加以及市场对对纺纱质量需求日益提高，对牵伸罗拉提出了新的要求，尤其前罗

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拉的质量好坏，直接影响到成纱条干等纺纱质量。

为此一直以来就有了对罗拉径向跳动要特别小的规定，而且在材质的选择及加工工艺等方面也有要求，同时要求一对罗拉镶接后的同心度要很精密，使细纱牵伸前罗拉基本上消除机械波，对罗拉表面硬度、加工光洁度及抗弯强度等项指标也提出了更为严格的标准，罗拉表面由平形沟槽改为斜形或箭形沟槽，沟槽断面齿形向园弧形发展，中罗拉为菱形网状齿形，以增加对纤维在牵伸过程中的握持力及对皮圈传动的精确性。 四、胶辊胶圈的问题

1）在环锭细纱机牵伸系统中前后罗拉上皮辊作用很大，尤其前罗拉上皮辊与下罗拉对纤维的牵伸控制及握持很重要。一般要求：

①耐磨，使用寿命长；②韧性好，抗损坏性能好；③膨胀变形很小；④不需要另外表面处理；⑤抗静电性能好，适应性很高；⑥胶辊光滑圆整，无搭接接头。 高质量的罗拉皮辊是生产优质纱的关键，皮辊使用寿命长，损坏少，纺纱断头少、绕花衣现象少等都是纺织工程的希望。而正确选择皮辊套差及精细的加工制作是皮辊使用寿命长，运转状态及成纱质量好的重要因素。

2）皮辊的表面处理，皮辊表面处理受气候，纤维材料，纱线支数，机械条件及其它因素的影响，现在国内外大都推广应用紫外线照射技术， 3）皮圈：一般皮圈内径、长度、厚度、尺寸准确，厚薄均匀。皮圈内径应当下圈略紧，上圈略松。由于下圈是主动件，要求尤其要严格，下圈的张力要适当、对双短皮圈的下圈尺寸要求十分严格，为使下皮圈线速能始终与金属罗拉保持一致。必须有适当的内外表面摩擦系数。此外要求皮圈伸长率要低，而且伸长要均匀。皮圈材质要有抗静电、耐油，耐污染、耐臭氧性能等。

细纱的牵伸机构是细纱机的心脏，因此对牵伸罗拉、上皮辊、皮圈，摇架加压形式以及上、下肖等专件要继续努力提高性能，尤其在材质及加工工艺维护保养上下功夫，以提高纺纱质量，减少纱疵，改善纺纱均匀度。 2 卷拈机构的技术

一、国内钢领钢丝圈的发展状况

钢领钢丝圈是细纱机加捻卷绕机构中的关键部件，它们在运转中配合的好坏及使用寿命，即影响车速的提高又直接影响纺纱质量，目前国内外对提高钢领钢丝圈

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的质量，增加耐磨度和使用寿命的方面做了许多研究，并取得很大进展，也是环锭细纱机技术进步的重要标志之一。

国产钢领的材质、加工精度、制造工艺热处理与国外相比存在一定差距，尤其使用寿命差距较大。

钢丝圈在钢领上飞行速度最高达到50米/秒，自身温升很快很高，达到300℃左右，使钢丝圈上的一些金属物熔化在钢领内跑道上，严重破坏了相互间的啮合，使纺纱张力波动增大，纱线毛羽及断头都相应增加。钢领钢丝圈配套使用时，分为磨合期，稳定期及衰退期三个阶段，钢丝圈使用寿命短的，稳定期也短，纺纱张力波动大，因此，提高稳定期时间是延长钢丝圈使用寿命的关键。 二、国外钢领钢丝圈的发展

国外钢领材料主要选用轴承钢、高级合金钢等表面硬度在600—800HV的高硬度耐磨材料，并在金属加工，热处理及动力学理论等方面做了许多突破性的研究与开发，推出了耐摩寿命长，散热性好，抗契性好的新型高速钢领。

近期，国外设计了一种滚动式钢丝圈的新技术，使钢领钢丝圈之间的滑动摩擦运动改为滚动摩擦运动，使锭子速度进一步提高，对提高纺纱质量，降低细纱断头都有显著改善，是环锭纺纱技术的重大突破。

滚动“钢丝圈”体系，采用双钢领，内钢领有一个斜槽，细纱由此进入两个钢领之间，而不需要像传统细纱机钢领那样将纱挂在钢丝圈上。滚动的“钢丝圈”实际上是个球形或圆柱形的滚动金属体，滚动“钢丝圈”在两个钢领之间受到纱线的推动而开始起动，启动时间0.1—0.5秒，启动后在外钢领跑道上与纱线一起运动，“钢丝圈”在离心力作用下几乎不再与内钢领接触。当“钢丝圈”被纱提升到外钢领轨道后，以滚动方式沿外钢领轨道运动。由于是滚动摩擦，因此“钢丝圈”与钢领之间的摩擦力很小，纺纱张力也很小，“钢丝圈”的重量可根据纺纱卷绕张力的大小配置。钢丝圈沿外钢领轨道作高速运动，形成新的环锭细纱卷绕体系，据测钢领“钢丝圈”在运行750小时后“钢丝圈”温度仅在50—100℃之间，无任何磨损痕迹，纺纱质量稳定，断头低，毛羽少。重要的一点是不再考虑钢领钢丝圈的寿命问题，纺纱张力保持恒定一致，纺纱质量及效率进一步得到提高。

高速滚动的“钢丝圈”及运转时的温升低的优势，克服了滑动摩擦，普通钢领钢丝圈带来的一系列问题，为提高环锭细纱机车创造了条件。

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4.1 F1520系列环锭细纱机 4.1.1 F1520环锭细纱机的简介

图4.2为该纺纱机的全貌:

图 4.2 F1520环锭细纱机

图4.3为F1520环锭细纱机的地脚平面图:

图 4.3 F1520环锭细纱机的地脚平面图

一、细纱机的主要特点

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因此，罗拉的加压、中心距和表面速比是罗拉牵伸的三个重要工艺参数。 罗拉牵伸可使须条单位长度的重量减轻，即须条横截面内的纤维根数减少，由粗变细；同时须条内的纤维更加平行伸直。罗拉牵伸的这些作用是通过使须条中纤维与纤维间产生相对位移而达到的。 如果前一对罗拉的表面线速度与后一对罗拉的相差很小，须条中的纤维只是从弯曲、膨松状态伸直平行，绝大多数纤维彼此间未发生轴向的相对位移，这种没有引起纤维间相对位移的牵伸，称为弹性牵伸或张力牵伸。张力牵伸能使须条张紧，防止其在输送过程中松坠。若前一对罗拉的表面线速度与后一对罗拉的相差较大，须条中的纤维彼此间产生了相对运动，须条产生明显的抽长拉细，此种牵伸称为位移牵伸。 4.2.2 紧密纱的特性和紧密纺技术分析

1. 紧密纱的特性：

就紧密纱的性能而言，从纱线生产者和下游工序应用厂的角度来看，其优越性体现在：

1.1 对于纱线生产厂，由于纺纱三角的最小化，牵伸后的须条结 构呈理想化的分布，使得紧密纱体现出毛羽和强度的显著改善。

（1）毛羽明显减少：紧密纱毛羽很少，使的牵伸后的须条细而且较光滑。 （2）紧密纺技术具有极好地包缠纤维作用，纺纱加捻区不再有自由纤维的损耗，既改善了纱线不匀率，也减少了飞花的产生，提高纤维利用率，降低成本。 （3）纱线结构改善，单纱强度和伸长率明显提高。

（4）生产效率得到提高：因强力提高，可适当减少纱线捻度，提高纱线产量；或者用单纱代替传统的双股线。

（5）在保持与普通环锭纱品质略优的情况下，可适当降低配棉的等级、长度，以降低原料成本。

（6）价格优势：由于质量的提高，此种情况下比一般的要价格高。 1.2 对于下游工序应用厂：

在实际的生产过程中，下游工序的一些工艺在很大程度上是针对纱线毛羽多和强度不足而设置的；紧密纺技术对纱线强度、毛羽的改善，可以相当程度地提高生产效率，减少原料成本。

(1) 络筒：在同样的络筒条件下，紧密纺的筒子纱毛羽值明显比普通环锭纱的

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低很多，以长毛羽尤为明显；由于紧密纱既有更好的抗滑移性，意味着可采用更高的络筒速度。

(2) 织前准备：紧密纱强度增加、毛羽减少，整经时断头率降低；在保证与提高经纱可织性的条件下，紧密纱要求的上浆率也有所下降；既节约了浆纱成本，以后的退浆成本和对环境的污染也随之降低。

(3) 织造：由于紧密纱具有更好的可加工性，机织中经纬纱的断头率降低；同时引纬率提高。针织：针织时断头率低，停机少，织物疵点也少, 可提高织机效率提高产量和织物质量。另外集聚纺纱更适于经编，因为在经编机上纱线将承受因大量的偏转点而造成的高载荷及高摩擦，而集聚纺纱具有较好的可加工性及低毛羽

(4) 整理：由于紧密纱毛羽少，可以部分或全部省去烧毛工序，或者烧毛时采用更快的进布速度，提高生产效率，还可节省原料；紧密纱的纤维结构及较低的捻度有利于染料及整理剂的吸收，低毛羽使得印花图案更加清晰；紧密纱的较高强力还可以弥补织物在免烫整理过程中产生的强力损失。

(5) 紧密纱织物的风格更具光泽、纹路清晰，尤其是色织物可以长期保持鲜艳色泽及外观；织物表面起毛起球少；由于紧密纱较低的捻度使织物的手感柔软，服用性提高。适合高档面料的织造。

2. 紧密纺纱的成纱机理和紧密纺技术 2.1 紧密纺纱的成纱机理

紧密纺技术的作用就是将前罗拉钳口输出的具有一定宽度的扁平须条在加捻之前尽可能地集聚收缩，使须条在纤维排列紧密、平顺的情况下被加捻；达到纺纱三角的最小化，使须条中的纤维可靠的捻卷到纱线中；这一凝聚过程的效果就是使成纱的毛羽大幅度减少、单纱强力和断裂伸长显著改善，成纱的常发性疵点也有明显减少。

2.2 紧密纺技术分析

气动集聚系统：原理是利用负压气流将纤维收缩、聚和，使须条边缘上的快速有效的向须条中心集聚，最终最大限度地减少纺纱三角区。从而大幅度减少突出于纱线本体外的毛羽，提高纤维强力的利用系数和成纱强力。一般采用气动集聚原理：

网格圈皮辊传动型：是在前罗拉出口处加装一组合件（如图 4.8），有输出上皮辊和柔性材料制成的输送网格圈和异形截面负压吸管。异形吸管与负压源相连，

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吸管上部每个纺纱位置上开一个与输出方向有一定角度的负压凝聚狭槽（如图4.9），狭槽长度与须条和输送网格圈的接触长度相适应，狭槽末端和输出上皮辊与异形吸管组成的输出钳口非常接近，以尽可能延长集聚区的长度；输送网格圈套在吸管外面，由输出上皮辊传动。输出上皮辊通过过桥齿轮由前上皮辊传动（如图4.10）；输出上皮 辊的加压由摇架作用在前皮辊的加压延伸而来当；须条离开前牵伸钳口受负压作用被吸附在输送网格圈对应斜向狭槽的部位上，在集聚区内纤维被斜向的气流凝聚，顺着狭槽的偏斜角度地输送至输出钳口。网格圈型式的输出上皮辊表面转动线速度略大于前罗拉输出线速度，使得须条在凝聚过程中产生一定的张力，将弯曲的纤维拉直，有利于纤维的凝聚；而且在凝聚过程中须条在倾斜方向的气流的作用下绕其轴线做一定角度的回转，凝聚效果得以进一步提高。

图4.8

图 4.9 图 4.10

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5 产品零件造型及设计结果

在本设计中，零件的总数相当大，但是在细纱机的工作部分都是相同的零件 构成，所以在设计的时候，为了实现清晰明了表达产品结构的目的，就省去了重复部分的设计。就罗拉而言，单设计对称的上、中、下三列罗拉，而摇架就只设计了一个。为了表达出锭子的工作情况以及和带轮、罗拉、摇架、钢领板的位置关系，就设计了四个锭子机构。既然设计了四个锭子，由于每个带轮带动四个锭子，所以就设计了一个带轮。另外设计一个钢领板托架，一个钢领，一个钢丝圈。对于车尾，因为要表达传动关系，所以传动部分就应该表示出来。电气控制部分未给以表达。在相关图片中会给以相应的表达。图5.1为细纱机的结构造型。

图 5.1

a. 凸轮

凸轮是细纱机中重要的控制组成部分。在细纱机的工作中，由于有凸轮的控制能够使得工作部分和传动部分统一起来，共同完成细纱机的织线过程，并且有条不

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紊的协调两者。它的形状是由工作部分罗拉的牵伸和钢领板的运动两者决定的，并通过控制链条的运动来完成对钢领板的升降速度，做到与牵伸一致。

b. 链轮

细纱机中的链轮主要是单链条式的链轮。主要用于控制钢领板的升降，以便于棉线能绕满线筒。可以通过手动和电动机带动来控制链轮，从而达到控制钢领板的升降，并同时和凸轮的配合可使得罗拉的运动和钢领板的运动一致，保证棉线及时的绕在线筒上，同时也均匀分布，达到工作的和谐。如图5.2所示。

图5.2

c. 锭子

锭子是细纱机工作部分的主要组成之一。锭子的主要作用是支撑线筒并带动线筒高速旋转，能够使的棉线均匀而又快速的绕满线筒。为此要求锭子有一定的负荷承载、润滑、抗震等能力，但是实际中的锭子远不能达到我们所要求的水平，从而在生产效率上受到影响。细纱机锭子的速度（相同锭速）依锭盘直径不同而变化。锭子轴承所需要的摩擦功率除外――主要以下几种因素：空气摩擦力、传动部件（锭带、锭盘、张力轮等）、空气紊流损失及这些部件的支承摩擦。所以要全面考虑并究其根本原因才能尽最大可能的提高锭子的工作能力，提高生产效率。 如图5.3所示锭子结合件和图5.4爆炸图：

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