倍捻机的演绎和选型

倍捻机的演绎和选型刘荣清摘要：介绍倍捻机的分类、特点、基本结构及其附属机构和新技术。通过示例，分析研讨倍捻机和传统捻线机在产品产量，万米结（接）头数、耗电量、劳动生产率、占地面积等的差别和利弊。提出其选型依据和合适的产品，指出扩大使用的主攻方向和发展前景。关键词：倍捻机分类、特点、应用。很早有人提出锭子转一转可以施加二个捻回的理论和方法，若干年后终于产生了第一台倍捻机。倍捻机的问世是纺纱理论指导实践的典型示例。由于倍捻机加捻效率高，卷装大，结头少，用工省，可以减少络筒工序，应用已逐渐普及，特别适用于结头少的高速缝纫线，高支、高端服装面料等产品和高性能纤维产品以及高速无梭织机的配套使用；随着倍捻机电耗的减少，应用日益发展，前景看好。我国在改革开放以后才使用倍捻机，目前已有近二十家纺机厂生产各类倍捻机。1倍捻机分类1.1按使用产品分类1.1.1短纤倍捻机它可加工棉、麻、毛、丝等天然纤维和各种化纤短纤纯纺纱或混纺纱，应用最广。1.1.2长丝倍捻机用于加工各种化纤长丝和厂丝，特点是锭速可较高，可采用双层结构，例如新昌新亚XY310G化纤双层倍捻机，定速最高可达18000r/min。1.1.3弹力纱倍捻机主要用于加工氨纶与其他纤维纱的交捻产品。它对超喂张力的控制，显得更为重要。1.1.4特种产品倍捻机如专用于加捻细旦的化学纤维长丝的倍捻机，其特点是张力小、卷装小、锭距小、能耗低，如绍兴华裕HY310G超细化纤倍捻机，可加捻20旦细旦化纤。对某些产业用线如高性能纤维纱线如碳纤维、芳纶等合纤，多股帘子线、地毯纱、粗支纱等，要求结（接）头特别少的产品，宜采用大容量的倍捻机，卷装重量高达8kg，而一般倍捻机卷装重量在2.5kg~4kg，卷装大耗电较大。如新昌凯成纺机CY280大卷装倍捻机，锭距840mm，最大卷装8kg。1.2按车面结构分类1.2.1双面单层倍捻机最早倍捻机是采用单面的，占地面积较大，目前较多采用双面单层设计。1.2.2双面双层倍捻机双层机可以节省占地面积，主要用于长丝倍捻机，其结构相对比较简单，售价相对较低，耗电省。1.3按锭子驱动方式分类1.3.1龙带传动倍捻机目前多数采用龙带驱动，每台机器可用于1或2只电机拖动。双电机分别拖动两边龙带，龙带无松紧边，锭速差异就少。1.3.2单锭电机驱动倍捻机鉴于龙带传动机械损耗大，用电高，锭间锭速变异大，噪音大，现代倍捻机采用单独小型伺服电机直接驱动锭子的设计，同时实行单锭变频速度控制，控制精度达±0.1%转速，锭间偏差仅0.1%~0.2%，可降低捻度不均匀；据介绍全机能耗可减少10%~15%，因取消龙带，噪音也有显著降低，一般可降低5~6αβ。2倍捻机的特点（1）加捻效率提高一倍，从而能提高单锭产量。（2）可直接制成卷装较大的筒子，发挥大卷装好处，并省了捻线后的一道络筒。（3）卷装大，结（接）头少，可实现万米无结头，提高产品质量和生产效率，适用对结头要求少的产业用品和高端产品。（4）卷装大，络筒时间长、断头少，可少用挡车工，提高劳动生产率。因不用钢锭、钢丝圈，由此可增加锭速，减少环锭产生断头多，毛羽高，钢锭、钢丝圈损耗等问题。（5）倍捻锭子等机件结构复杂、精密度高、造价较高、接头操作比较麻烦，投资较大。（6）单锭耗电量高，比传统捻线机高出3~5倍。采用气动穿纱装置，需用空压机。（7）占地面积稍高。（8）如用龙带驱动锭子，噪音较高。3倍捻机的基本结构和附加装置。3.1基本结构倍捻机的基本结构见图1图1图中1-卷装制动件；它使纱线断头时或落筒时自动停止卷绕，不发生绕滚筒和缠罗拉。2-底座凸轮；通过它改变导向辊位置，控制卷绕张力，达到稳定卷绕的效果。3-导向辊，用于控制卷绕张力，适应多样化卷绕要求。4-纺锭，它是倍捻机的心脏，制造厂提供多种直径的纺锭，供用户厂按需选用。要求锭子动平衡优良。能适合高速要求。5-气圈，生产时气圈大小反应张力的大小和变化，对纱线毛羽形成也有较大的影响。3.2其他附属装置附属装置包括一般设备必须配加装置和可按用户需要选配的装置。（1）气圈罩某些纤维加捻时无须气圈罩，但附加气圈罩可扩大支数的适用范围，使较粗的纱线较适应。它可以降低气圈张力，减少断头、节省能耗、特别在使用上油装置时。（2）筒子断头自动抬起装置纱线断头喂给筒子纱用完时，他能将卷好的筒纱自动抬起，避免筒纱表面磨损，同时发出可见的信号。（3）气动穿纱装置一般用脚踏板使钉子制动，同时释放压缩空气，使纱线通道打开，吸取纱线穿过通道，在储纱盘开口处伸出，被气流携向锭罐外端，操作工可方便进行接头，该系统能大大减少引纱接头时间，提高生产效率。（4）留纱尾装置它能在交叉卷绕的空筒上，自动形成纱尾，纱尾的长度可调节，保证缠绕和固定良好。（5）筒纱成形防叠装置和松边装置倍捻机普遍没有成行防叠装置，确保成型良好，有的还设置往复动程变化装置，防止筒纱硬边，有利卷绕密度均匀，可供筒纱直接染色。（6）恒量给油装置倍捻机少量恒定上油可使纱线光滑、减少摩擦、磨损和灰尘，有利于锭速提高。（7）上蜡装置上蜡可降低下工序中股线的摩擦系数和毛羽，特别适用针织用线和缝纫线的加工。（8）捻接器倍捻机可选配合适的空气或水雾式捻接器进行断头捻接，但捻接处强力最高只能达到原线的70%~80%接头粗度为原纱的1.2~1.3倍，布面外观仍有明显接头痕迹，对于质量要求高的衬衫、西装面料和高速缝纫线等品种往往还难于接受。（9）巡回吹吸装置某些倍捻机可选配巡回飞花吹吸装置，使设备保持经常的清洁状态。4倍捻机的新技术前已阐明单锭电机驱动倍捻锭子的优越性，单锭驱动可减少胶带及齿轮传动产生的摩擦损耗、滑移损耗和产热损耗，村田（MURATEC）公司介绍多一次电力输送会产生7%的能量损耗，二次传动会倍增14%的能耗，如图2所示。图2村田NO.3CA倍捻机与传统龙带倍捻机锭速与耗电量关系见图3，单锭机在纺19.68×2（Ne30/2）时可节省能源20%。图3欧瑞康苏拉（oerlikonsaurer）最新一代volkman地毯倍捻自捻机采用单锭电机驱动，后加工处理步骤从7个减少3~4个机器消耗降低66%，人工消耗降低60%，能耗消耗降低40%，我国经纬宏大公司推出的K3502地毯自捻机也取得了相似的效果。我国经纬宜昌纺机也产生单锭直接电机驱动的YF1702型电锭倍捻机。青岛宏大生产pova电锭倍捻机锭速可达15000r/min意大利萨维奥（savio）公司推出了两种新加捻技术，cosmos倍捻机具有很强的灵活性，能优化卷装与耗电的矛盾，突现最大的性价比。SavioT￡T加捻技术是一项革命性的新技术可将所有的倍捻机改造，实行二次加捻，据介绍产量可提高33%并能降低能耗和减少投资。5倍捻机与传统捻线机的对比分析现将倍捻机和传统环锭捻线机（以下简称环捻机）几个敏感的指标作分析对比，可对倍捻机的采用、造型、计算经济效益等作参数。5.1产量一般环捻机的锭速使用范围8000~12000r/min，罗拉输出线速8.5~17.0m/min，倍捻机锭速一般为5000~13000r/min，罗拉输出速度最高可达80m/min，现以纯棉19.68×2tex（30/2Ne）和9.84×2tex（60/2Ne）两种为例计算倍捻机和环捻机的产量有关指标见表1。表中设定19.68tex捻度为50捻/10cm,9.84×2tex设定捻度100捻/10cm。表1环捻机和倍捻机产量指标对比示例线密度（tex）机型锭速（r/min）输出线速（m/min）生产效率（%）单锭产量（kg/24h）19.68×2环锭机1000020931.054倍捻机900036951.8979.84×2环锭机1200012960.326倍捻机1100022980.610由此可见：倍捻机纺19.6×2tex和9.84×2tex的产量可比环捻机分别增加1.8倍和1.87倍，1台208锭的倍捻机几乎与1台384锭的环捻机相同。5.2万米结（接）头数万米结（接）头数是倍捻机使用最关注的质量为题。设：19.68×2tex股线管纱用45钢领卷装重量75g；9.84×2tex用45钢领，卷装重量80g，则环捻机：19.68×2tex管线卷装长度（cm）=[75÷(19.68×2)]×1000=1905m9.84×2tex管线卷装长度（cm）=[80÷(9.84×2)]×1000=4065m万米换管结（接）头数分别为：10000÷1905=5.25和10000÷4065=2.46达不到万米无结（接头）的要求：倍捻机的卷装重量一般可达2000g，则计算其筒纱长度分别为[2000÷(19.68×2)]×1000=50813m和[20000÷(9.84×2)]×1000=101000m可做到5万米和10万米无结（接）头。实现万米无结（接）头。实行优质优价，增加产品附加值。5.3耗电量环捻机装机容量10kw，可供400锭/台使用，平均每锭耗电=25w。统计7种双面单层倍捻机，平均158锭/台，装机容量平均207kw/台，折算每锭耗电131w。倍捻机每锭耗电量要比环捻机高5.24倍，由于倍捻机单锭产量高于环捻机约1.84倍，所以单位产量倍捻机电耗要比环捻机高2.85倍，倍捻机耗电与卷装及锭速密切相关。耗电较高是倍捻机的主要核心问题，近30年来，通过不少改进，倍捻机单台（200锭）装机功率已从40kw降低至25kw左右，降低了60%。现代倍捻机推行单锭电机驱动、国内倍捻机采用双层设计等都已取得成效，但仍需努力继续降低，必指出：电耗在纺纱成本仅约占10%，比例不算高，但降低用电不仅具有经济意义，而且有关低碳、减排大事，不能忽视。5.4劳动生产率倍捻机单锭产量高，卷装大，络筒时间长，断头少，挡车工一般可看管6~7台，包括结（接）头、络筒工作，而环捻机通常响应只能看管4~5台，因此倍捻机具有较高劳动生产率，可节省用工。5.5占地面积前已阐明1台208锭倍捻机产量与1台384锭环捻机产量几乎相等，现以苏拉康派（compactwister）倍捻机为例，其208锭的占地面积=28871（mm）×620（mm）=17.9m²。环捻机以FA721捻线机为例，占地面积=15505×794=12.3m²。倍捻机相同产量的占地面积要比环捻机高31%，倍捻机占地面积与其锭距（决定卷装容量）有关。康派机锭距247.5mm，卷装容量最高达3.5kg。若以绍兴裕华HY369型倍捻机为例，其200锭占地面积=23209mm×620mm=14.38m²，它的锭距为198mm，最大卷装容量2.5kg；它比FA721型环捻机占地面积仅高出14.5%。倍捻机占地面积一般稍高是肯定的。推行单锭电机驱动可以降低机幅，据村田公司资料，NO.3CA型机幅可从930mm减至740mm120锭机长18510mm降为18250mm，总面积能减少21.5%。6结语（1）倍捻机具有产量高、卷装大、接头少、劳动生产率高等优点，但耗电量较大，特别适用产品结头要求少，产品附加值高的产品，如高速缝纫线、高支股线、高档服装面料、高性能股线和特种用品等。随着耗电量的减少，应用将日益广泛。（2）我国倍捻机生产厂商已达20家左右，产品已接近国际先进水平，但还在学、仿、跟的阶段，自主独创新品很少，尚需奋发图强。（3）倍捻机的推行应从实际出发，讲究经济效益，选择符合用户，市场需求，性价比高的类型和机型，重点应分析耗电、占地面积、万米结头数、劳动生产率等指标。（4）单锭电机驱动等新技术是发展方向，倍捻机主攻方向是减少电耗，减少占地面积，扩大产品的适应范围，增加使用的经济效益。参考文献[1]saurervolkman村田savio绍兴华裕等倍捻机产品资料。[2]中国纺织信息中心编著，2008/2009中国纺织工业技术进步研发报告；【M】35：79~81中国纺织出版社.2008.12月。[3]丁力、刘恒琦、刘荣清主编，棉纺手册（第三版）【M】816~819.中国纺织出版社2004.10月。