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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途。 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,能够大大减少络筒工序,应用已逐渐普 及,非常适合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 大多数都用在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 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。 双面双层倍捻机 双层机能节约占地面积,大多数都用在长丝倍捻机,其结构相对来说还是比较简单,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 1或 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 5~6α β o 2倍捻机的特点 加捻效率提高一倍,从而能提高单锭产量。 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。 卷装大,结(接)头少,可实现万米无结头,提升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。 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。 倍捻锭子等机件结构较为复杂、精密度高、造价较高、接头操作挺麻烦,投资较大。 单锭耗电量高,比传统捻线倍。采用气动穿纱装置,需用空压机。 占地面积稍高。 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 附属装置包含一般设备必须配加装置和可按用户要选配的装置。 ( 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合使用的范围, 使较粗的纱线较适 应。它能够更好的降低气圈张力,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, 该系统能大幅度减少引 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,非常适合针织用线和缝纫线) 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% 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, 对于质量发展要求高 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。 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。 厂τ4?ttl^jR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 × 2 厂 τ4?ttl^jR 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 × 2 ( Ne 30/2)时可节省能源 20%。 3 ,单锭机在纺19.68 70Q0 8flDQ 9000 IoD(X) 11OOO 12000 ??≡ (rpm) U£$壬 图3 欧瑞康苏拉(Oerlikon SaUrer)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。 Savio T £ 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。 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 一般环捻机的锭速应用限制范围 8000~12000r∕min ,罗拉输出线m∕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 ) 输岀线速 (m/min) 生产效率 (% 单锭产量 (kg/24h ) 19.68 X 2 环锭机 10000 20 93 1.054 倍捻机 9000 36 95 1.897 9.84 X 2 环锭机 12000 12 96 0.326 倍捻机 11000 22 98 0.610 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=1905m 9.84 × 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131wo 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紧密关联。 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,但降低用电不仅仅具备经济意义,而且有关低碳、减排大事,不可以忽视。 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 ( mr)ι× 620 (mr)ι =17.9m2° 环捻机以FA721捻线°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=23209mπ× 620mm=14.38m,它的锭距为198m∏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。推行单锭电机驱动能够更好的降低机幅,据村田 公司资料,NO.3CA型机幅可从93Omm减至740mm12(锭机长1851Omnn降为18250m∏总面积 能减少 21.5%。 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) 我国倍捻机制造商已达 20 家左右,产品已接近国际领先水平,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,性能好价格低的 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趋势,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 saurer volkman 村田 savio 绍兴华裕等倍捻机产品资料。 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。 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。
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