HMG系列电脑智能型数控立式卷纬机——给您非用不可的理由

该系列机型的产品简介只能大致介绍推荐选购它的主要卓越功能，行家一看便知，有些细节功能加以细化分析便可知它的重要性。
（一）原料的节约收益
1、各种机械型卷纬机保险纱（备纱）长度是依靠时间继电器控制凸轮停车位置，不可能 准确，在时间继电器误差范围内忽早忽迟，用户为了保险起见，一般多留5～10米以保证自动换梭不脱纱。以此计算，若156锭的卷纬机，每个纬管平均每次浪费6米纱，一落纱即浪费6米×156锭＝936米，按每次落纱约20分钟计算，每天落纱72次，则浪费的纱就可达936米×72次＝67392米，造成了原料的极大浪费。
2、HMG系列立式卷纬机保险纱的长度是由电脑数字化控制，其长度可精确地控制到毫米，因此不存在原料浪费。由于其产量是机械型的双倍，用料按台机156锭计算，同样纱支品种，每落纱满管时间为10分钟，每天落纱144次，则每天可节约的纱为936米×144次＝134784米，每月按30天计则每月可节约纱134784米×30天＝4043520米，每年可节约纱4043520米×12月＝48522240米。
3、各种机械型卷纬机保险纱位置由于采用梅花凸轮装置实现，其位置一定紧贴纬管探槽上方，动程在10～15mm之间，纬管成形后，其保险纱处必然直径 ，因此纬管容量受到限制。而HMG系列机型可根据用户需要任意设定保险纱起始位置和动程，不管布机宽幅多少都可以一个动程均衡单层打好保险纱，纬管成形后可达 容量。长期以往，可减少多少次换梭时间？又能节约多少保险纱原料？
仅以上数据，就保险纱一项156锭HMG系列机型每年可为您节约原料约5000万米，台机锭数越多（车身越长）节约越多。
（二）电力的节约收益
传统机械型设备如G203（原SG193）型、GA293型设备主机适配电机均不少于2.2kw，有时锭数达到252锭以上时还需要加大电机功率才能满足正常开机负荷，而HMG系列电脑型设备主电机仅需1.1kw，耗电是传统机械型的50%，而卷绕效率近乎传统机械型的双倍。现以156锭设备生产60支纱为例加以分析说明：传统机械型设备G203型满管时间是12分钟，GA293型为9分钟，HMG系列机型仅需5分钟，加上落纱时间（一般为4分钟），每班按8小时制计算单班纡管产量分别为：G203型为4680只（单班落纱30次），GA293型为5760只（单班落纱37次），HMG系列机型为8319只（单班落纱53次），由于受成形限制，G203型及GA293型满管容量是HMG系列机型的60~95%。而8小时耗电量三种车型分别为：G203型为13.2kw，GA293型为12.2kw，HMG系列机型为4.9kw，由此可计算出各车型所出纡管单管耗电量：G203型为0.002821kw，GA293型为0.002118kw，HMG系列机型为0.000589kw，HMG系列机型单管耗电量是G203型的20.88%，是GA293型的27.81%。仅以上数据就可以充分说明HMG系列机型的 优势。
（三）配件的节约受益
按正规企业生产工艺要求和生产实践统计，传统机械型为保证纡管成形质量，必须定期更换车头主传动部件易损件配件，车头内的配件费用G203型（SG193）型单台每年配件消耗量在2000~4000元左右，GA293型在1500~3000元左右，而HMG系列机型除车架部分易损件需定期更换外（大概在1000元左右），其它没有任何配件费用。仅以此项，每年可为用户节省不少配件支出。
其它优势，不胜枚举！
 

气流集聚纺的集束原理和纱线结构

上海天问纺织新技术研发中心  陆宗源

盐城市高科纺织机电有限公司  杭书高

盐城市海马纺织机械有限公司  陆立秋

摘要：本文阐述了集聚纺的“气流集束原理”，分析了集聚过程中的纤维运动状态，指出了集聚纱（紧密纱）的结构特点和其强度高、毛羽少、条干均匀的原因。特别指出了“集聚赛络纺”成纱原理的独特优点，因而在纺制高档纱线产品中，将具有光明前景。

关键词：气流集束，侧压，包覆层，填谷效应。

前言

  气流式集聚纺是当前集聚纺机构的主流，应用广泛，发展迅猛。其中包括立达公司的“空心罗拉”式、绪森公司的“三罗拉”式和丰田公司的“四罗拉”式。尽管结构不同，其本原理是一样的，其所以能产生如此明显的效果，基本原理可以简单地归结为采用气流集束原理，消除了“纺纱三角”，絮条在进入加捻区前纤维已经处于集束基的本 “平行”状态，从而减少了“有害毛羽”，增加了纱线的强度，这种分析是很直观的，明显和正确的；然而也是初步的，比较肤浅的认识。

消除“纺纱三角”是“集聚过程”的最终结果，集聚过程是如何发生的，这个问题目前还很少进一步研究。从理论上深入研究集聚过程，分析纤维在被集聚过程中的运动形态，让人们更深刻理解集聚纺的基本原理，理解紧密纱线的结构和特点，并利用它进一步研究改进结构，或开发产品都会有帮助的。

卡摩纺

瑞士立达公司的“卡摩纺”是最早出现的环锭纺细纱机集聚纺结构，是环锭纺纱技术革命性发展。在被加粗了的前罗拉内部掏空，罗拉表面中央部位有一排内外相通的小孔，内部镶嵌表面有一个斜槽的吸风组件（图1），在真空风机一定的负压作用下，在罗拉表面、斜槽相应部位形成一个空气流场。这个气流场的上口位置紧接前罗上压辊钳口（图2），使刚刚被完成牵伸过程的絮条纤维立即进入气流场的控制区，受到气流的控制。在罗拉表面，从上压辊开始到阻捻压辊差不多四分之一的前罗拉表面形成了一个“气流集束区”，纤维在这里产生“集束”。

卡摩纺K44的原理是很科学的，结构是精巧的，整个集束运动都在同一刚性罗拉表面进行，絮条速度和前罗拉表面线速度 一致（集束而不牵伸，不会破坏条干均匀度），将已经完成了牵伸的絮条宽度集束到和成纱直径相当，纤维在基本平行的状态下接受加捻，没有了“纺纱三角”。在受到加捻时一方面大大地减少了纤维端部的外露，同时纤维受到的张力基本均匀。其明显效果是毛羽减少80%，强度提高20%。

后来发展起来的三罗拉、四罗拉式集聚纺装置，采用有微孔的柔性元件“网圈”，取代了罗拉的带孔的刚性表面，从而扩大了集聚机构的空间，简化了机械结构，降低了制造难度，获得了飞速发展。虽然在结构上有显著的不同，而其集束原理是完全相同的。

 “气流集束”过程在一个小小的集束区上完成，因此，运用气体动力学的原理结合纺织工艺学传统方法，定性地分析纤维在集束区的集束运动，研究纤维成纱过程，预测气流集束的紧密纱结构形态和特性，对正确认识集聚纺的实质，无疑是非常重必要的。这里将对此做一些理论上的探索，希望有助于推动我国的集聚纺事业向真正的自主知识产权迈进一步。

气流集束原理

集束是应用“气体动力学”的基本原理中的“侧压原理”。这个原理是说在静止的大气场中，每一个点上各个方向的压强是相等的；一束运动着的气流，在垂直于运动方向的压强减小，气流速度愈快，侧压强减小愈多。飞行中的机翼所以能产生升力，就是因为飞机高速度前进时，和周围的空气产生相对运动，机翼形状上面是曲线，路径长，相对速度快，侧压减小得多；下面是直线，相对速度低，侧压减小得少，F-f就是就是升力。所以这个原理在航空界也称之为“机翼原理”（图3）。

在集束区斜槽“上空”，由于负压形成的“气流场”，的斜槽中心线上的气流速度最快，周围的空气就会向运动气流集中，形成一个“集束流场”（图4），负压越大，主气流速度越快，集束流场就越强。

集束区的纤维运动

集束不是罗拉（或网圈）小孔的功能，罗拉（网圈）表面只是起了一个凝聚器和运载器的功能。由于负压作用，外面空气就通过罗拉的的小孔进入斜槽内，在网圈（罗拉）表面形成一束和表面垂直的气流，侧压（和表面平行方向）减小，两侧空气被吸引过来加入主气流行列，形成一个向斜槽集束的气流场。纤维被吸附在网圈表面，也随着气流集中到斜槽部位（图5）。

单纯的这种气流集束作用是有限的，因为集聚槽（罗拉内的吸气组件上的斜槽或网圈下面负压管上集聚槽）宽度（大约1-2毫米）相对于纱支直径（0.1毫米左右）毕竟是大的太多了。纤维被气流推动，分布到受负压控制的斜槽宽度的网圈表面上，底层纤维直接受到负压气流的直接控制（真空度的吸引），便紧贴在网圈表面相当于斜槽宽度上。网圈表面相对于纤维来说，显得很粗糙不平，摩擦阻力很大，被吸住的纤维就不可能再进一步向中心移动了，所以，仅靠气流集束只能将纤维束到斜槽相当的宽度，而不能进一步集束到纱支直径数量级的程度。

倾斜纱路的纤维运动

不论是空心罗拉式或网圈式的集聚纺，吸风槽形成的“纱路”都是有一定倾斜的。纱路倾斜有两个重要作用（图6）：

1、倾斜纱路上的絮条线速度比前罗拉输出线速度Vh（垂直方向）增加一个水平速度的分量Vs，沿着斜槽轴线的合成速度V略高于前罗拉输出线速度Vh。使絮条受到一定的张力，保证絮条贴紧罗拉（或网圈）表面。

2、促使纤维产生横向运动，将纤维进一步集束，这是重要的纤维“集束运动”，下面进行运动力学分析。

在网圈的纱路上取一个截面A-A（图6），它随着网圈（或罗拉表面）前进，下面的斜槽（虚线）是固定不动的；当截面（网圈带着纤维）移动到后一个（虚线）位置时，相对于絮条，等于是斜槽向左移动了一个距离。这时出现了一个现象，絮条左边的空隙变大了；最右边的本来紧贴在网圈上的纤维离开了斜槽，脱离了负压控制而“自由”了，在右面的集束气流的推动下，它就要向左移动（图7）。

但是左侧相邻的底层纤维还受到负压的直接控制，网圈（或罗拉）粗糙不平的表面又是强大的阻碍，无法产生横向易移动。右侧离开气流槽控制的自由纤维会被迫随着气流向左上方向翻动，底层纤维成了上层纤维（图7、8）。而中层纤维，受到负压的控制力较小，因而横向移动的阻力也小（底层纤维的阻力来自网圈表面，而中层纤维的阻力来自下层纤维），因此也会产生一定的横向移动趋向，愈是上层的纤维移动的趋向愈大，整个絮条产生 “翻滚运动”。这样的“翻滚”，上、下层纤维是不同的，处在底层的纤维，受到被气流和上面的纤维限制，基本不移动；中层纤维受到外层纤维的束缚，翻滚的机会较小；而上层（外层）纤维是“自由”的，翻滚的机会大。

纤维的翻滚运动形成“包覆层”

这种纤维运动在集束区连续进行，只要处于底层最右端的纤维的头端一旦脱离斜槽负压控制，就会产生向左上方向的翻滚运动，使本来是底层的纤维，翻到上层；连续的翻滚使它翻到左边又成为底层。使上、下纤维不断发生同一方向的翻滚交换，絮条的外层纤维形成一个有一定捻度（如果斜槽方向是右-上斜向的话，纤维形成Z捻）的包覆层。这样一个包覆层，对内层纤维产生一定的约束力，同时将内层纤维的端部 “网”住，减少外露。絮条通过阻捻罗拉进入加捻区受到加捻时，该包覆层既有利于絮条的集束，宽度减小，纺纱三角消除；也有利于阻止内层纤维头端外露，显著减少长毛羽。

由于包覆层的形成，使处于中间的纤维受到约束，参与交换的几率小，形成了一个相对平行的、排列比较紧密的纤维中心层。这一中心层也随着向左滚动，因为没有纤维的自由翻滚运动，整体翻滚比较困难，捻度很小。这样的絮条在加捻时，纤维取向一致，加捻张力均匀。

形成的纱，表层纤维捻度大，毛羽减少，耐磨，不易起毛；芯层纤维排列平行，取向度好，张应力均匀，能承受拉力，所以紧密纱强度有明显提高，毛羽明显减少。

表层纤维的包覆捻度与斜槽的倾斜角（倾斜角大包覆捻度大）、气流的强度（气流强的包覆捻度大）、纱支粗细（高支纱包覆捻度大）、纤维抗弯刚度（初始模量小的包覆捻度大）和絮条前进速度（速度大则包覆捻度小）有关，在数量级上可能是很小的，但是对纱线的结构将产生显著的影响。

纤维翻滚的“填谷效应”

表层纤维在气流推动下翻滚时，还有一种非常重要的现象是“填谷效应”。因为处在斜槽部位的絮条被集束气流的控制之下，纤维的翻滚只能紧贴在絮条表面进行，它 的“落脚点”必然是在絮条有“空缺”的“低谷”处（图9），才能达到“稳定”。这种“填谷效应”的宏观结果是表层纤维重新排列，“落脚”到细节处纤维较多，“粗节”处纤维发生“滑脱”，使絮条变得均匀，表面变得 “园整”，这就是集聚纺纱条干均匀度提高的原因。纱支越细，絮条纤维越少，“填谷效应”越是明显。

成纱的结构特点

在目前集聚纺结构下（斜槽是Z向），包覆层是Z捻的。接下来的加捻过程，如果也是Z捻，那么捻度叠加，成纱的结构捻度增大，毛羽会较少，纱线结构比较紧密。表层纤维捻度大，纱线更耐磨，不容易起毛起球；芯层纤维取向度高（平行性好），捻度相对较小，张力（应力）均匀，具有较高的拉伸强度和断裂伸长。

如果加捻是S捻，那么一开始先有一个退捻过程，当包覆层捻度为零时，可能导致成纱毛羽增加。但是，因为纺纱三角已经消除，不会产生长毛羽；而且由于相对于成纱捻度，包覆捻度很小，而且只是表层纤维，所以对成纱的主体捻度不会有明显的影响，只是纱线表层捻度较小，比较“松散”，手感将会比较柔软。

分析

非集聚纺的环锭纺纱（以下简称环锭纱），由于纺纱三角存在，内外层纤维不断交换，一根长纤维在纱线中发生多次内、外交换，有研究者测试分析表明，纤维还存在多个“屈曲”，纱线结构有“松散”趋向，这种“屈曲”好似弹簧，纱线弹性较好。

而集聚纺纱没有纤维的内、外交换，表面又形成一个纤维的包覆层，它除了有减少毛羽的作用以外，还有约束内层纤维的功能；芯层纤维没有交叉换位，不会形成明显的“屈曲”，平行性比较好，在包覆层作用下，容易“收缩”，因而纱线结构比较紧密。相同线密度的纱线，集聚纺纱的直径将比环锭纱直径略小。

与环锭纺纱相比，集聚纺纱有平行性和伸直性好的芯层，在加捻过程中，纤维受到张力均匀，所以理论强度较高。

现有结构（Z捻）下，集聚纺纱的表层捻度比环锭纺纱略高（在其工艺条件相同的情况下）。捻度对纱线强度的影响，不能一概而论，要看纱线的加捻程度。包覆捻度相对于成纱捻度来说很小，不会有明显影响。

纱线强度增加的情况比较复杂，芯层纤维取向度好，张应力均匀是断裂强度提高是因素之一，捻度大小也是纱线强度的重要因素，有必要来分析捻度对纱线强度的影响。

纱线强度的构成要素有两个：纤维本身的拉伸强度和纱线的捻度。纱线断裂的情况随着捻度增加，断裂形态从“纤维滑移”形态到“纤维断裂”形态转变。当纱线捻度很小时，纤维之间“抱合力”不够，纱线发生断裂的主要原因是“纤维滑移”，在这种情况下，断裂伸长比较大。适当增加捻度可以增大抱合力，断裂强度随之增加，断裂伸长减小。捻度增加到一定数值，纱线的断裂强度达到一个极大值，再增加捻度断裂强度反而降低，其原因是强捻度使纤维间的抱合力超过了纤维本身强度，过大的捻度使纤维存在较大的“预应力”，反而会导致纤维断裂而使纱线断裂强度降低，这时断裂伸长会变得很小。因此纱线“捻度”和“强度”之间有一个“凸”曲线的关系（图9），存在一个强度的“极限捻度”，超过这个捻度时，由于发生纤维断裂，纱线强度反而会下降。

在非强捻纱的一般情况下，增加捻度能提高强度；但是也带来一些不利因素：细纱机生产能力降低，手感粗硬。工艺设计上应根据产品用途，设计合理的纱线捻度，如果纱线要求强度高，耐磨，则应该采取较高捻度；如果不强调强度，而要求手感柔软，生产率高，则应当采用较低捻度，以达到低成本的目的。

因此，集聚纺纱在强度足够满足的情况下，往往采取适当降低捻度，以增加细纱机的产量，降低生产成本。

集聚赛络纺的优势

集聚赛络纺纱是两根斜槽方向相反的紧密纱合捻而成的，其纱线结构既有股线的形态，与股线又有不同。

普通股线中两根组份纱的捻向是相同的，合捻方向和单纱捻向相反，所以合捻时两根组分单纱都是退捻的，但不会退到零捻度，成纱股线的两根组份纱是明显分离的。

集聚赛络纺的两根絮条在合捻前，包覆捻度是相反的，芯层纤维捻度很小，但是被包覆层隔离。合捻时，捻向相同的一根的捻度增加，包覆作用更强，被包覆的芯层纤维在包覆层中被加捻，形成了合捻纱的一个真正的芯层，是纱线强度的主体。另一根由于包覆层在加捻初期被退捻，包覆功能消失，因此该絮条在加捻初期比较“松散”，容易分布在成纱的外层，形成捻度较小的表层。这样，成纱内的两根组份没有明显的边界，而是形成了“内紧外松”的一个“整体”，既有强度较高的芯层，又有手感柔软的表层。在加捻初期，即使一根絮条的包覆层作用消失，但是因为已经没有“纺纱三角”，所以成纱的毛羽还是很少的。

同时，在 成纱支数相同的情况下，赛络纺在牵伸和集聚阶段絮条的细度都是集聚纺的二分之一。一方面两根絮条的 合并使均匀度提高（相当于并条）；另一方面在集聚区的“填谷效应”（随着细度）更加强，因此集聚赛络纺的条干均匀度比集聚纺和普通赛络纺都有明显的提高。

因此集聚赛络纺的纱线结构是很有特色的，在工艺条件相同的情况下，强度、毛羽和条干均匀度都明显好于单纱集聚纺。江南大学纺织学院曾经做过一次很好的实验室试验，他们在同一台细纱机上，用同样的原料，同样的工艺参数，同样的纱支规格，分别纺制赛络纺、集聚纺和集聚赛络纺三个品种，试验结果列于下表：

这里可以明显看出，集聚赛络纺纱的各个技术指标，比其他两个品种有全面提高，数值有非常明显的差距。

前景展望

集聚纺以其毛羽少，强度高，均匀度好而受到普遍的青睐，气流式集聚纺又以其能耗高和维护成本大而受到责难。于是各种能“克服”这些缺点的新机械结构纷纷问世，企图取而代之，例如磁性机械集束器（罗卡斯）、聚槽式无网圈集聚纺（东华大学）和正交罗拉集束型等等设想。这些研究和实践，无疑是各有特色，能够部分地解决气流网圈式集聚纺目前使人感到头痛的某些问题。然而这些研究的着眼点都只集中在“消除纺纱三角”这一点上，在减少毛羽上都有一定（也许是明显的）效果，但是它们都没有意识到纱线结构的变化，都无法实现气流式集聚纺成纱结构的上述特点，而正是这些特点使“紧密纱”将成为纱线市场上一个耀眼的崭新品种。

集聚纺业者应该抓住纱线结构上的特点，深入研究集聚纺机构的结构要素优化，使集聚纺纱在降低能耗、减少维护成本、生产工艺设计和管理优化等方面下细工夫，让气流式集聚纺，尤其是集聚赛络纺的这些特点进一步发扬光大，让环锭纺纱技术更上一层楼。