鋼領(lǐng)鋼絲圈的使用對(duì)細(xì)紗斷頭的影響

侯長勇

（山東聊城華潤紡織有限公司，山東聊城，252000）

鋼領(lǐng)鋼絲圈是一對(duì)摩擦副，鋼絲圈外形類似“C”、鋼領(lǐng)外形像一個(gè)“圓環(huán)”，鋼絲圈由紗線帶動(dòng)沿著這個(gè)圓環(huán)的軌道做周而復(fù)始的高速運(yùn)轉(zhuǎn)。鋼領(lǐng)鋼絲圈是紡紗中重要的加捻卷繞器材，它的選型、配套的合理性及制造精度，都直接影響著紡紗速度、紡紗水平、斷頭率和生產(chǎn)效率。在紡紗過程中，當(dāng)紗條強(qiáng)力小于該處的張力時(shí)就容易發(fā)生斷頭，而當(dāng)鋼領(lǐng)、鋼絲圈配合不良，鋼絲圈的重量和型號(hào)使用不當(dāng)，鋼領(lǐng)、錠子、導(dǎo)紗鉤三者不同心，鋼絲圈清潔器隔距偏大偏小，鋼絲圈的使用周期過長，紡紗氣圈歪斜等，都容易引起鋼絲圈“飛圈”、燒毀、卡住，造成斷頭增加。使用好鋼領(lǐng)鋼絲圈也是降低細(xì)紗斷頭、改善紡紗質(zhì)量、減少萬錠用工的一條有效途徑。

1 鋼領(lǐng)

1.1 鋼領(lǐng)的規(guī)格及要求

鋼領(lǐng)一般分為平面鋼領(lǐng)和錐面鋼領(lǐng)兩類，棉紡企業(yè)主要使用平面鋼領(lǐng)，它分為PG1/2（邊寬2.6 mm）型、PG1（邊寬 3.2 mm）型、PG2（邊寬4.0 mm）型等。鋼領(lǐng)的整體硬度要達(dá)到HRA 83以上，表面粗糙度R a值一般要求在0.2μm以下，鋼領(lǐng)的內(nèi)外圓度、上下平面平行度、平面度誤差在0.01 mm以內(nèi)，鍍層厚度在10μm以上。由于采用材質(zhì)的差異，鋼領(lǐng)的使用壽命也有所不同。一般根據(jù)所紡纖維強(qiáng)度、紗線號(hào)數(shù)及用途選配合適直徑、邊寬的鋼領(lǐng)。鋼領(lǐng)的截面幾何形狀應(yīng)適應(yīng)鋼絲圈高速運(yùn)轉(zhuǎn)，鋼領(lǐng)的內(nèi)跑道有較高的硬度和耐磨性能。要正確選擇鋼領(lǐng)的規(guī)格，以滿足紡紗的要求。影響鋼領(lǐng)規(guī)格的主要因素分別為紗管長度、線速度、錠子轉(zhuǎn)速、紡紗號(hào)數(shù)、捻度等。紗管長度一般是鋼領(lǐng)直徑的5倍左右，如鋼領(lǐng)直徑是38 mm，紗管長度以180 mm～190 mm為宜；鋼領(lǐng)直徑為42 mm，紗管長度以200 mm～210 mm為宜［1］，有利于管紗的卷繞成形。

1.2 新鋼領(lǐng)的使用

新鋼領(lǐng)上機(jī)前，一般要用衛(wèi)生紙、包布等將表面油污擦拭干凈，開車前要校正鋼領(lǐng)、錠子、導(dǎo)紗鉤“三同心”，并保持鋼領(lǐng)板水平。一般根據(jù)紡紗品種、張力的大小來適當(dāng)調(diào)整鋼絲圈的號(hào)數(shù)，待新鋼領(lǐng)走熟期過后進(jìn)入穩(wěn)定期，要適當(dāng)加重鋼絲圈的號(hào)數(shù)，以穩(wěn)定紡紗張力。

1.3 軸承鋼鋼領(lǐng)

軸承鋼鋼領(lǐng)變形小，其圓度、平面度、平行度等好于普通平面鋼領(lǐng)。軸承鋼鋼領(lǐng)采用優(yōu)質(zhì)GCr15鋼材，幾何尺寸精度高，摩擦因數(shù)小，有利于減少紡紗張力波動(dòng)、改善紡紗質(zhì)量及減少斷頭。高速鋼領(lǐng)內(nèi)跑道由許多圓弧相接而成，加工精度高，耐磨性能好，跑道光滑平整，與高速鋼絲圈配合時(shí)允許有適當(dāng)?shù)膬A斜范圍，而且接觸弧長增加，接觸位置的提高有利于鋼絲圈散熱，紗線通道暢通；內(nèi)跑道加深，與鋼絲圈配合后不致產(chǎn)生劇烈運(yùn)動(dòng)，有利于高速；高速鋼領(lǐng)邊寬變窄，配合同樣號(hào)數(shù)的鋼絲圈，可降低重心，運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)，散熱面積大且耐磨，使用壽命長［2］。選定鋼領(lǐng)之后，應(yīng)根據(jù)細(xì)紗工藝參數(shù)選配合適的鋼絲圈，鋼絲圈的幾何形狀及截面應(yīng)與鋼領(lǐng)跑道相匹配，要求鋼絲圈有良好的潤滑性能，拎頭輕，運(yùn)行平穩(wěn)，紗線通道順暢，運(yùn)行中有良好的散熱性能，紡紗張力氣圈形態(tài)要穩(wěn)定，“飛圈”現(xiàn)象要少。

2 鋼絲圈

2.1 鋼絲圈選型及要求

鋼絲圈按其圈形可分為O系列、G系列、GS系列。其中，O系列又包括O型、CO型、OSS型等；G系列又包括G型、GO型等；GS系列包括6903型、FO型、FU型等。PG1/2型鋼領(lǐng)使用O系列鋼絲圈，PG1型鋼領(lǐng)使用GS系列鋼絲圈，PG2型鋼領(lǐng)使用G系列鋼絲圈。鋼絲圈是細(xì)紗機(jī)卷捻機(jī)構(gòu)中最小的器材，也是細(xì)紗機(jī)消耗最多的一個(gè)器材。正確選配使用好鋼絲圈，不僅影響到細(xì)紗的斷頭，還影響到細(xì)紗的產(chǎn)量和生產(chǎn)成本。鋼絲圈既要有嚴(yán)格的幾何尺寸和精度，又要求每個(gè)重量必須一致。鋼絲圈的重量一般用鋼絲圈號(hào)數(shù)來表示，即1 000個(gè)同型號(hào)鋼絲圈的公稱質(zhì)量的克數(shù)值，一般根據(jù)紡紗品種和鋼領(lǐng)的使用狀態(tài)來選擇合適的鋼絲圈號(hào)數(shù)。鋼領(lǐng)是鋼絲圈的跑道，其表面粗糙度、圓度直接影響鋼絲圈運(yùn)行的平穩(wěn)性。鋼絲圈在高速運(yùn)行時(shí)因離心力作用，其內(nèi)腳緊壓在鋼領(lǐng)圓環(huán)的內(nèi)側(cè)，鋼絲圈的線速度高達(dá)30 m/s～40 m/s，當(dāng)內(nèi)腳承受不住離心力的作用時(shí)，導(dǎo)致鋼絲圈“飛圈”造成紗線斷頭。當(dāng)鋼絲圈重心位置高時(shí)，紗線通道一般較通暢，但因其與鋼領(lǐng)接觸點(diǎn)位置低，圈腳易磨損造成鋼絲圈運(yùn)行不穩(wěn)定，出現(xiàn)“飛圈”現(xiàn)象，主要適合紡粗號(hào)紗；當(dāng)鋼絲圈重心低時(shí)，運(yùn)行穩(wěn)定，氣圈張力波動(dòng)小，紗線通道窄小，主要用在細(xì)號(hào)紗品種上。如果鋼絲圈圈形選擇不當(dāng)，運(yùn)行中內(nèi)腳碰撞鋼領(lǐng)內(nèi)壁或其外腳碰撞鋼領(lǐng)外壁，使鋼絲圈產(chǎn)生抖動(dòng)，紡紗張力發(fā)生變化而斷頭。

2.2 鋼絲圈重量及對(duì)斷頭的影響

鋼絲圈與鋼領(lǐng)、錠子配合完成加捻卷繞。鋼絲圈重量對(duì)紡紗斷頭有很大的影響，生產(chǎn)中通常通過調(diào)節(jié)鋼絲圈重量來控制紡紗氣圈形態(tài)和穩(wěn)定紡紗張力。如果鋼絲圈偏重，紡紗張力增大，造成鋼絲圈對(duì)紗線的摩擦增加；鋼絲圈偏輕，紡紗張力小，氣圈過大，紗線碰隔紗板；當(dāng)紡紗張力的峰值和紡紗強(qiáng)力弱環(huán)同時(shí)出現(xiàn)時(shí)，就會(huì)發(fā)生斷頭，少數(shù)張力過大的鋼領(lǐng)表面還有可能產(chǎn)生拎頭火花。鋼絲圈過重還容易造成氣圈平直、彈性小，氣圈易碰筒管。生產(chǎn)中對(duì)鋼絲圈號(hào)數(shù)的調(diào)節(jié)，一方面不能出現(xiàn)拎頭過重，另一方面保證紡紗張力適當(dāng)和氣圈穩(wěn)定，波動(dòng)較小，以減少斷頭。對(duì)上機(jī)的新鋼領(lǐng)，由于摩擦阻力大，鋼絲圈重量宜減輕1號(hào)～2號(hào)，走熟期過后再適當(dāng)加重，用食指輕彈紡紗段紗線，手感紗線運(yùn)行順暢不發(fā)澀為宜；由于細(xì)紗機(jī)設(shè)備狀態(tài)的差異、鋼領(lǐng)使用時(shí)間的不同，對(duì)小紗斷頭多的機(jī)臺(tái)，鋼絲圈重量宜偏輕掌握，對(duì)大紗斷頭高的機(jī)臺(tái)，鋼絲圈重量宜偏重掌握。鋼絲圈在鋼領(lǐng)上的運(yùn)行狀態(tài)取決于它在運(yùn)行中受到鋼絲圈的離心力、氣圈底部紡紗張力、紗線卷繞張力及鋼領(lǐng)對(duì)鋼絲圈的摩擦阻力。鋼絲圈號(hào)數(shù)的選擇還要結(jié)合鋼領(lǐng)的使用狀態(tài)和車間溫濕度的控制，一般舊鋼領(lǐng)已進(jìn)入衰退期，張力波動(dòng)大，應(yīng)加大鋼絲圈的重量；生產(chǎn)車間高溫高濕時(shí)偏重選擇鋼絲圈號(hào)數(shù)，車間相對(duì)濕度小時(shí)則反之。

2.3 鋼絲圈清潔器造成的斷頭

鋼絲圈清潔器隔距過大，容易造成纖維集聚在鋼絲圈上，長時(shí)間運(yùn)行會(huì)增加運(yùn)行阻力，紡紗張力增加，斷頭率上升；隔距過小，容易阻止鋼絲圈的運(yùn)行。清潔器隔距大小與鋼絲圈外形、型號(hào)、重量和紡紗品種有關(guān)，利用揩車統(tǒng)一校正，一般隔距在1.5 mm～2.0 mm之間，清潔器隔距的大小要保證對(duì)鋼絲圈有清潔作用，能有效減少紡紗的斷頭。

3 鋼領(lǐng)鋼絲圈的合理搭配

3.1 一般按紡紗號(hào)數(shù)進(jìn)行選配

紡特細(xì)號(hào)紗一般選用PG1/2型鋼領(lǐng)，配OSS型、BSJM 1/2UMgc型等型號(hào)的鋼絲圈；紡細(xì)號(hào)紗或中號(hào)紗選用PG1型鋼領(lǐng)，配FO型、BSJM 1EL?gc型等型號(hào)的鋼絲圈；紡粗號(hào)紗選用PG2型鋼領(lǐng)。根據(jù)紡紗品種、纖維性能選配鋼絲圈型號(hào)，對(duì)于細(xì)號(hào)棉紗應(yīng)保持張力小而穩(wěn)定，突變張力小而少，鋼絲圈應(yīng)為小圈形低重心，選用弓背形、瓦楞形截面較好；對(duì)于中粗號(hào)紗以采用矩形較好；對(duì)于化學(xué)纖維混紡紗，鋼絲圈通道應(yīng)滑爽，發(fā)熱量少而散熱性能好，一般選用圓弧形截面，可提高鋼絲圈線速度。每種鋼領(lǐng)都有相匹配的鋼絲圈，要合理選擇。

3.2 紡紗張力對(duì)細(xì)紗斷頭的影響

紡紗張力的計(jì)算公式為F=m×r×n2。式中，F(xiàn)為紡紗張力（N），m為鋼絲圈重量（g），r為卷繞半徑（mm），n為錠子速度（r/min）。由公式可知，減輕鋼絲圈重量和減少卷繞半徑，能降低紡紗張力，有利于減少斷頭。要合理選擇鋼絲圈重量，以控制紡紗張力的大小和氣圈形態(tài)，有利于減少斷頭。

3.3 鋼領(lǐng)鋼絲圈配合不良造成的斷頭

在紡紗過程中鋼絲圈與鋼領(lǐng)直接接觸，鋼領(lǐng)與鋼絲圈配合不良所引起的“飛圈”和紗線張力突變是造成細(xì)紗斷頭的主要原因。其斷頭一般可分為三種:一是磨損斷頭，鋼絲圈內(nèi)腳熱磨損造成鋼絲圈“飛圈”，紗線容易嵌入鋼絲圈磨損的缺口造成紗線斷頭；二是卡斷，鋼絲圈內(nèi)外腳運(yùn)行中與鋼領(lǐng)內(nèi)外壁接觸發(fā)生的斷頭，多與鋼絲圈在運(yùn)行中的卷繞張力和底部張力變化造成的傾斜運(yùn)動(dòng)有關(guān)；三是氣圈炸斷頭，多與鋼領(lǐng)表面狀態(tài)不良有關(guān)，有的鋼領(lǐng)表面狀態(tài)可能粗糙，鋼領(lǐng)很有可能已進(jìn)入衰退期，其跑道表面摩擦因數(shù)變大。有資料分析:鋼領(lǐng)鋼絲圈的選配對(duì)紡紗所造成的毛羽約占30%～40%，對(duì)紡紗造成的斷頭約占20%以上，我們要重視兩者配合不良所引起的紡紗斷頭。

3.4 鋼領(lǐng)鋼絲圈搭配注意的問題

鋼領(lǐng)與鋼絲圈的搭配，既要使摩擦力達(dá)到一定的數(shù)值，又要使磨損最少，以利于控制紡紗張力和氣圈形態(tài)，減少斷頭。生產(chǎn)中要經(jīng)常觀察氣圈形態(tài)、紡紗張力的大小及大、中、小紗斷頭分布情況，一般要求氣圈高度不少于70 mm，氣圈直徑最小不碰紗管頭，最大不碰隔紗板。在滿足鋼領(lǐng)內(nèi)跑道表面波峰波谷高度與均勻性的前提下，保證鋼絲圈壽命周期內(nèi)始終運(yùn)行順暢，兩者滑動(dòng)面必須光潔平滑并定期清潔，盡量保證無磨損痕跡［3］。生產(chǎn)中一般通過調(diào)整和改變鋼絲圈的重量來控制氣圈形態(tài)和紡紗張力，達(dá)到降低細(xì)紗斷頭的目的。在斷頭不增加的情況下，鋼絲圈偏重掌握有利于減少“飛圈”現(xiàn)象，在使用不同型號(hào)的鋼絲圈時(shí)，必須校正清潔器隔距大小并要求一致。隨著鋼絲圈的高速運(yùn)行，鋼絲圈與鋼領(lǐng)的配合狀態(tài)會(huì)逐漸變差，運(yùn)行中出現(xiàn)不穩(wěn)定，紗線張力波動(dòng)大，造成斷頭增加，必須合理確定鋼絲圈的使用周期。鋼領(lǐng)鋼絲圈的搭配主要體現(xiàn)在鋼絲圈型號(hào)和號(hào)數(shù)兩個(gè)方面，隨著鋼領(lǐng)的衰退，要及時(shí)調(diào)整鋼絲圈的型號(hào)和重量。在生產(chǎn)中要多聽取值車工的意見，并根據(jù)一落紗斷頭分布情況，來選用合適的鋼絲圈型號(hào)。

3.5 鋼領(lǐng)鋼絲圈之間的摩擦運(yùn)動(dòng)

在高速紡紗中，鋼絲圈始終在高速高溫狀態(tài)下進(jìn)行滑動(dòng)摩擦。有資料分析，鋼領(lǐng)與鋼絲圈之間的摩擦因數(shù)f值隨錠子轉(zhuǎn)速的增加而減小。在布雷克鋼領(lǐng)鋼絲圈使用手冊(cè)中指出，f值一般為0.08～0.12。在生產(chǎn)實(shí)踐中，鋼絲圈走熟期內(nèi)的f值一般大一些，走熟期過后的f值一般變小且向穩(wěn)定的趨勢發(fā)展，隨著時(shí)間的運(yùn)行，f值會(huì)逐漸變小至最小值，氣圈逐漸增大，容易造成“飛圈”而斷頭。因此要盡可能的保證f值的穩(wěn)定，以延長鋼領(lǐng)鋼絲圈的使用壽命。也有資料分析過，采用高速攝像機(jī)可獲得鋼絲圈連續(xù)運(yùn)動(dòng)的狀態(tài)，即呈現(xiàn)鋼絲圈沿鋼領(lǐng)高速滑動(dòng)和三維空間傾斜運(yùn)動(dòng)。鋼絲圈的高頻振動(dòng)，使其在鋼領(lǐng)上高速運(yùn)行不平穩(wěn)，呈跳躍式向前滑動(dòng)，這與鋼領(lǐng)鋼絲圈的幾何形狀加工精度等密切相關(guān)。在鋼領(lǐng)上不良運(yùn)行狀態(tài)的鋼絲圈會(huì)產(chǎn)生高溫，造成鋼領(lǐng)內(nèi)跑道凹凸不平，它加劇了鋼絲圈運(yùn)行的不平穩(wěn)性，容易引起紡紗張力突變和“飛圈”［3］，生產(chǎn)中應(yīng)控制鋼領(lǐng)與鋼絲圈摩擦運(yùn)動(dòng)的穩(wěn)定性。

3.6 集聚紡紗鋼領(lǐng)鋼絲圈的使用

現(xiàn)代紡紗朝著高速、高密、細(xì)號(hào)方向發(fā)展，而集聚紡紗具有表面光潔、毛羽較少、強(qiáng)力高等優(yōu)點(diǎn)，對(duì)鋼領(lǐng)鋼絲圈在高速摩擦運(yùn)轉(zhuǎn)、紗線加捻過程中的要求更高，即要有較好的表面粗糙度和耐磨性，鋼絲圈型號(hào)與鋼領(lǐng)跑道截面形狀匹配良好，以減少鋼領(lǐng)鋼絲圈之間的接觸面。多數(shù)紡紗企業(yè)采用高精密軸承鋼鋼領(lǐng)和藍(lán)寶石鋼絲圈等，以確保鋼絲圈運(yùn)行平穩(wěn)。對(duì)于特細(xì)號(hào)集聚紡紗線的生產(chǎn)，由于其成紗截面積中纖維根數(shù)較少，紗線強(qiáng)力低，強(qiáng)力弱環(huán)多，如果鋼領(lǐng)鋼絲圈型號(hào)選擇不當(dāng)，就容易造成斷頭和“飛圈”，優(yōu)選鋼領(lǐng)鋼絲圈尤為重要。我公司在紡JC 2.65 tex集聚紡品種時(shí)，選用PG1/2 3254型高精密軸承鋼鋼領(lǐng)和BSJM 1/2UMgcNo 23/0型鋼絲圈，并嚴(yán)格按照特細(xì)號(hào)紗鋼絲圈的使用周期進(jìn)行更換，生產(chǎn)中紡紗斷頭少。

4 鋼領(lǐng)鋼絲圈的精細(xì)化管理和高速化發(fā)展

鋼領(lǐng)鋼絲圈的使用管理對(duì)細(xì)紗斷頭有很大的影響，生產(chǎn)中要建立鋼領(lǐng)鋼絲圈上機(jī)使用時(shí)間表，標(biāo)注紡紗品種、鋼領(lǐng)鋼絲圈的型號(hào)、規(guī)格以及兩者的生產(chǎn)廠家和上機(jī)時(shí)間等。鋼領(lǐng)應(yīng)隨平車下機(jī)定期進(jìn)行清潔，以保持表面光潔；對(duì)于因翻改品種未到期而下機(jī)的鋼領(lǐng)，也應(yīng)做好保養(yǎng)清潔以備后期使用；相鄰機(jī)臺(tái)的不同紡紗品種要防止鋼絲圈用錯(cuò)；對(duì)試紡的新品種要通過多次試驗(yàn)和觀察，以選擇合適型號(hào)的鋼絲圈；嚴(yán)格控制鋼領(lǐng)和鋼絲圈的使用周期等，減少紡紗的斷頭。對(duì)新鋼領(lǐng)和下機(jī)備用的鋼領(lǐng)，要對(duì)其表面圓整度、平行度、平面度等進(jìn)行抽查，誤差大的要及時(shí)剔除；對(duì)鋼絲圈要進(jìn)行圈形和重量檢查，確定其與標(biāo)注的圈形和重量相符；生產(chǎn)中要經(jīng)常觀察紡紗張力是否穩(wěn)定，防止張力突變，以減少紡紗斷頭。隨著紡紗高速化的發(fā)展，要求鋼領(lǐng)鋼絲圈在適應(yīng)高速紡紗的條件下，穩(wěn)定性和一致性要好，斷頭、毛羽更少，棉結(jié)指標(biāo)進(jìn)一步優(yōu)化，能滿足各類特種纖維和紡紗的需求。器材制造企業(yè)要不斷地通過技術(shù)創(chuàng)新，運(yùn)用新的工藝、新的材料，通過更好的表面處理技術(shù)，以提高鋼領(lǐng)鋼絲圈的制造精度、耐磨性能，不斷地開發(fā)無走熟期、高精密、高速度、壽命長的鋼領(lǐng)鋼絲圈，減少鋼領(lǐng)鋼絲圈之間的摩擦因數(shù)（摩擦因數(shù)小而穩(wěn)定），以達(dá)到鋼領(lǐng)鋼絲圈兩者更好的配合，進(jìn)一步減少紡紗斷頭，提高紡紗質(zhì)量。

5 結(jié)語

鋼領(lǐng)鋼絲圈是細(xì)紗機(jī)關(guān)鍵的卷繞器材之一，是紡紗過程中完成加捻卷繞的重要摩擦元件、也是一對(duì)摩擦副。它們的選型、搭配原則、使用要求和管理是一項(xiàng)細(xì)致而復(fù)雜的工作，不僅影響到細(xì)紗的斷頭、毛羽，還影響到紡紗的生產(chǎn)效率和質(zhì)量。生產(chǎn)中要不斷地摸索試驗(yàn)，根據(jù)紡紗品種、原料的性能和紡紗質(zhì)量的要求，總結(jié)出適合本企業(yè)紡紗需要的鋼領(lǐng)鋼絲圈，并優(yōu)化鋼領(lǐng)鋼絲圈的配套使用方案，通過精細(xì)化管理，減少紡紗張力突變、強(qiáng)力弱環(huán)，以穩(wěn)定紡紗張力和氣圈形態(tài)，進(jìn)一步減少細(xì)紗工序的斷頭，減輕值車工的勞動(dòng)強(qiáng)度。器材制造業(yè)要不斷地加強(qiáng)新材料、新技術(shù)、新工藝的研發(fā)能力，逐步提高兩者的精度和耐磨性能，以提升紡紗的適紡性能，減少紡紗斷頭，提高生產(chǎn)效率和紡紗質(zhì)量。