綠色理念指導(dǎo)下的紡織機(jī)械設(shè)計(jì)研究
——評(píng)《紡織機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)》

作者：陳革 孫志宏

紡織業(yè)擁有悠久的發(fā)展歷史，其在工業(yè)革命之后依托技術(shù)改進(jìn)獲得生產(chǎn)效率的大幅提升，儼然成為國(guó)民支柱產(chǎn)業(yè)之一。但紡織業(yè)的高污染特性對(duì)其發(fā)展進(jìn)程造成了很大影響，尤其是在著力倡導(dǎo)“綠色環(huán)?！崩砟畹慕裉?，紡織業(yè)更是面臨高壓，如何降低紡織業(yè)污染性成為重要研究課題。紡織機(jī)械是紡織業(yè)的硬件載體，基于綠色理念研究紡織機(jī)械設(shè)計(jì)對(duì)于降低紡織業(yè)污染性具有重要價(jià)值。由陳革、孫志宏編寫，中國(guó)紡織出版社2021年出版的《紡織機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)》一書對(duì)紡織機(jī)械組成結(jié)構(gòu)進(jìn)行了詳細(xì)介紹，并分析了紡織機(jī)械各部分結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)過程，為紡織機(jī)械走綠色設(shè)計(jì)道路提供理論與實(shí)踐兩方面支持，進(jìn)而為紡織業(yè)摘掉“高污染”帽子以及獲得更好發(fā)展奠定基礎(chǔ)。

《紡織機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)》共分為11個(gè)章節(jié)。第1章為“紡絲成形裝置”，主要介紹紡絲箱體、計(jì)量泵、紡絲組件、冷卻成形裝置等內(nèi)容；第2章為“梳理機(jī)構(gòu)”，主要介紹蓋板式梳棉機(jī)、精梳機(jī)等內(nèi)容；第3章為“羅拉牽伸機(jī)構(gòu)”，主要介紹羅拉牽伸原理、羅拉牽伸型式、牽伸機(jī)構(gòu)傳動(dòng)形式、牽伸比的計(jì)算和變換齒輪的選配等內(nèi)容；第4章為“自調(diào)勻整系統(tǒng)”，主要介紹成卷機(jī)均勻給棉裝置、梳棉機(jī)自調(diào)勻整系統(tǒng)、并條機(jī)自調(diào)勻整系統(tǒng)等內(nèi)容；第5章為“圈調(diào)機(jī)構(gòu)”，主要介紹圈條機(jī)構(gòu)原理、圈條機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)參數(shù)分析等內(nèi)容；第6章為“紗線卷繞機(jī)構(gòu)”，主要介紹紗線卷繞概述、粗紗卷繞、細(xì)紗卷繞、絡(luò)筒卷繞等內(nèi)容；第7章為“紡織機(jī)械中的氣流”，主要介紹管道內(nèi)氣力輸送、渦流在紡紗機(jī)械中的應(yīng)用等內(nèi)容；第8章為“針織成圈機(jī)構(gòu)”，主要介紹針織成圈概述、織針的設(shè)計(jì)、三角的設(shè)計(jì)等內(nèi)容；第9章為“紡織引緯機(jī)構(gòu)”，主要介紹劍桿織機(jī)引緯機(jī)構(gòu)、圓織機(jī)引緯機(jī)構(gòu)等內(nèi)容；第10章為“織機(jī)打緯機(jī)構(gòu)”，主要介紹四連桿打緯機(jī)構(gòu)、六連桿打緯機(jī)構(gòu)、共軛凸輪打緯機(jī)構(gòu)等內(nèi)容；第11章為“多電機(jī)同步控制技術(shù)”，主要介紹多電動(dòng)機(jī)同步控制理論、染整機(jī)械的多電動(dòng)機(jī)同步控制系統(tǒng)、漿紗機(jī)多單元同步控制系統(tǒng)等內(nèi)容。

通過閱讀《紡織機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)》一書，可以了解到紡織機(jī)械包括多個(gè)組成結(jié)構(gòu)，如梳理機(jī)構(gòu)、牽伸機(jī)構(gòu)、卷繞機(jī)構(gòu)、氣流輸送設(shè)備、同步傳動(dòng)機(jī)構(gòu)、烘干裝置、紡絲成形裝置、自調(diào)勻整系統(tǒng)、針織成圈機(jī)構(gòu)、往復(fù)運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)等，每部分各具作用且缺一不可。這就要求綠色設(shè)計(jì)必須符合以下原則：一是整體性原則。具體到紡織機(jī)械設(shè)計(jì)中，綠色設(shè)計(jì)不能只從某個(gè)結(jié)構(gòu)或某個(gè)部分入手，而是要整體考量，從整體入手構(gòu)思設(shè)計(jì)方案，如為了降低有害物質(zhì)的排放量，需要在每個(gè)輸出環(huán)節(jié)做好截留與篩查工作，如果只在某幾個(gè)環(huán)節(jié)進(jìn)行設(shè)計(jì)，則會(huì)影響到整體降污效果，還可能使前面所取得的成果付之東流。二是功能性原則。紡織機(jī)械每部分功能不同，通過緊密配合才能實(shí)現(xiàn)整體功能的發(fā)揮。綠色設(shè)計(jì)過程中除了要追求綠色環(huán)保，還要保證紡織機(jī)械功能正常發(fā)揮，如果以削弱功能為代價(jià)，則會(huì)對(duì)紡織業(yè)發(fā)展造成阻礙，也會(huì)使綠色設(shè)計(jì)意義與價(jià)值大打折扣。三是“以人為主”原則。紡織機(jī)械綠色設(shè)計(jì)是諸多方面得到優(yōu)化改善的過程，但機(jī)械始終是要靠人來操作與指揮，紡織機(jī)械是否綠色運(yùn)行、綠色設(shè)計(jì)成果是否達(dá)到預(yù)期等均要由人來做出判斷，因此設(shè)計(jì)過程中必須設(shè)置為人服務(wù)的操作位和觀察位，讓人通過自主調(diào)節(jié)助力紡織機(jī)械在綠色道路上獲得更好效果。

基于以上原則，紡織機(jī)械綠色設(shè)計(jì)具體要從以下幾個(gè)方面入手：

一是材料選擇。在綠色理念指導(dǎo)下，紡織機(jī)械材料選擇要遵循以下要求，如材料符合機(jī)械運(yùn)行需求、材料生產(chǎn)符合環(huán)保要求、材料可以實(shí)現(xiàn)循環(huán)利用等。例如，紡織機(jī)械骨架材料可以選擇H型鋼，這種材料機(jī)械性能良好，其獨(dú)特?cái)嗝婕仁棺陨碇亓坑兴档停材芡ㄟ^改善結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)內(nèi)力而增強(qiáng)承重能力，有利于強(qiáng)化紡織機(jī)械骨架強(qiáng)度，為其安全穩(wěn)定運(yùn)轉(zhuǎn)提供支持。H型鋼在生產(chǎn)時(shí)耗鋼量較低，能夠節(jié)約大量資源，而在加工過程中，相較于其他鋼材不僅在焊接材料的選擇上沒有太高要求，而且加工工作量也更少。生產(chǎn)成本與加工成本的雙重優(yōu)勢(shì)使得H型鋼得到了廣泛使用，也使其在綠色材料中占據(jù)一席之地。紡織機(jī)械傳動(dòng)部分由于運(yùn)轉(zhuǎn)頻率與總時(shí)間較高，因此磨損程度相對(duì)也會(huì)更強(qiáng)，在選擇傳統(tǒng)部分材料時(shí)要選擇具備抗磨、抗壓、抗拉等特性的材料。從目前情況看，新型高分子材料應(yīng)是最優(yōu)選擇。在新型高分子材料中，合成塑料、合成纖維、合成橡膠依托其優(yōu)良性能得到了廣泛應(yīng)用。紡織機(jī)械傳動(dòng)部分可以使用阻燃合成纖維制成傳動(dòng)皮帶，在保證使用強(qiáng)度的同時(shí)也能提高安全性，避免傳動(dòng)過程中因受熱發(fā)生火災(zāi)的現(xiàn)象。隨著材料生產(chǎn)技術(shù)的發(fā)展與革新，現(xiàn)在很多非金屬材料如碳釬維、玻璃鋼等在強(qiáng)度上與金屬材料相差無二，并且在某些方面還有一定優(yōu)勢(shì)，如抗腐蝕等，如果能夠?qū)⒓徔棛C(jī)械中的部分金屬替換為非金屬，不僅能節(jié)約成本，還能延長(zhǎng)使用壽命。

二是技術(shù)革新。技術(shù)是紡織業(yè)走向機(jī)械化的支撐，而在注重環(huán)保的今天，紡織業(yè)同樣需要依托技術(shù)走綠色發(fā)展之路。紡織業(yè)已經(jīng)形成了一套完整的生產(chǎn)流程，想要改變其高污染缺陷，技術(shù)革新是重中之重。具體到紡織機(jī)械設(shè)計(jì)中，技術(shù)革新主要包括裝配技術(shù)、密封技術(shù)、污染處理技術(shù)、維修技術(shù)等。裝配技術(shù)是以聯(lián)結(jié)機(jī)械、完成機(jī)械安裝為目標(biāo)，該項(xiàng)技術(shù)革新方向?yàn)樘嵘b配效率與拆卸效率，如在聯(lián)結(jié)紡織機(jī)械各個(gè)部分時(shí)，要根據(jù)材料性能與實(shí)際工作要求選擇最為適宜的聯(lián)結(jié)方式，如震動(dòng)環(huán)境下可以使用鍵連接和螺紋連接相結(jié)合的方式，并要預(yù)留足夠的拆卸空間，為故障處理以及后期回收利用提供便利；密封技術(shù)主要用于防止油類物質(zhì)泄露。紡織機(jī)械轉(zhuǎn)動(dòng)部分需要潤(rùn)滑油減少摩擦，做好密封可以避免潤(rùn)滑油泄露，既能避免資源浪費(fèi)，也能避免潤(rùn)滑油對(duì)生產(chǎn)環(huán)節(jié)造成不良影響。除此之外，密封技術(shù)還包括粉塵等污染物的密閉處理，減低其擴(kuò)散到工作環(huán)境中的幾率；污染處理技術(shù)主要是對(duì)紡織機(jī)械運(yùn)轉(zhuǎn)過程中產(chǎn)生的廢棄物進(jìn)行處理，避免其進(jìn)入環(huán)境中造成污染。該技術(shù)革新方向?yàn)槿嫣幚砗烷]環(huán)處理，廢氣、廢水、廢料等均要得到控制，并且形成完整的閉環(huán)處理系統(tǒng)，為紡織業(yè)污染處理持續(xù)提供服務(wù)；維修技術(shù)是以處理故障、確保紡織機(jī)械正常運(yùn)轉(zhuǎn)為目標(biāo)。該技術(shù)既要貫徹節(jié)約成本理念，也要做到不產(chǎn)生新污染?，F(xiàn)代化故障診斷技術(shù)如振動(dòng)信號(hào)監(jiān)測(cè)技術(shù)、溫度信號(hào)監(jiān)測(cè)技術(shù)等均要得到積極應(yīng)用，在提升故障診斷效率的同時(shí)也為維修過程直達(dá)病灶提供依據(jù)。

三是污染指標(biāo)清晰透明。在紡織機(jī)械設(shè)計(jì)中要設(shè)置污染監(jiān)測(cè)渠道，讓工作人員及時(shí)了解當(dāng)前污染情況。紡織生產(chǎn)一般會(huì)用到酸堿物質(zhì)，在經(jīng)過一系列反應(yīng)后會(huì)生成硫磺、硫酸、硫酸鹽等有害物質(zhì)，處理這些有害物質(zhì)通常是采用相關(guān)溶劑進(jìn)行中和。設(shè)置污染監(jiān)測(cè)渠道能讓工作人員了解有害物質(zhì)處理程度，如果達(dá)不到標(biāo)準(zhǔn)，則需要對(duì)溶劑進(jìn)行調(diào)節(jié)，這個(gè)過程可以通過人工與自動(dòng)方式實(shí)現(xiàn)。在“以人為主”原則下，人工監(jiān)測(cè)和人工調(diào)節(jié)不可或缺，這是確保有害物質(zhì)得到更好處理、避免其排放到環(huán)境中的重要支撐。污染指標(biāo)清晰透明既是對(duì)紡織機(jī)械設(shè)計(jì)的基本要求，也是立足于紡織業(yè)大格局下確保污染治理有的放矢以及實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)調(diào)整的重要要求。

四是外在環(huán)境營(yíng)造。紡織機(jī)械與外在環(huán)境具有密切聯(lián)系，紡織機(jī)械處于良好外在環(huán)境中有利于提升其運(yùn)轉(zhuǎn)效率，如外在環(huán)境吸震、吸噪、降塵等能力強(qiáng)，則可以為紡織機(jī)械保持穩(wěn)定運(yùn)行提供支撐；反之，紡織機(jī)械設(shè)計(jì)中也要做好這些工作，如接地處采用防震設(shè)計(jì)以及灰塵產(chǎn)生處產(chǎn)設(shè)除塵網(wǎng)、噴霧裝置等。綠色理念下的外在環(huán)境營(yíng)造要以實(shí)現(xiàn)“綠色、健康”為目標(biāo)，這不僅是降低紡織業(yè)污染程度的需要，也是為工作人員營(yíng)造良好工作環(huán)境的必然。粉塵、噪聲等對(duì)人體健康有著諸多害處，如人體長(zhǎng)期吸入粉塵可能會(huì)得矽肺?。辉肼晻?huì)對(duì)人體神經(jīng)系統(tǒng)造成傷害，導(dǎo)致聽覺、視覺等方面出現(xiàn)障礙，甚至引發(fā)精神疾病。由此可以看出，紡織機(jī)械綠色設(shè)計(jì)可謂意義重大，必須得到足夠重視。

五是外觀設(shè)計(jì)。紡織機(jī)械綠色設(shè)計(jì)中也要注重外觀，從人體工程學(xué)角度分析，單一的外觀形狀、色彩等會(huì)使人產(chǎn)生視覺疲勞，可能會(huì)使工作人員出現(xiàn)注意力不集中，進(jìn)而埋下安全隱患。外觀設(shè)計(jì)中可以使用混合色進(jìn)行裝飾，如果藍(lán)白相間、灰綠相間等。外觀設(shè)計(jì)所使用的材料要確保健康環(huán)保，如油漆材料要選擇低甲醛或無甲醛產(chǎn)品，避免這類有害物質(zhì)對(duì)工作人員造成傷害。

《紡織機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)》一書能夠?yàn)榧徔棛C(jī)械綠色設(shè)計(jì)提供重要參考，其詳細(xì)到位的介紹有利于設(shè)計(jì)者全方位進(jìn)行考量，使得設(shè)計(jì)結(jié)果既能推動(dòng)紡織機(jī)械更新?lián)Q代，也能確保其基本功能與生產(chǎn)流程的穩(wěn)定發(fā)揮。該書主要用作紡織機(jī)械專業(yè)的專業(yè)課教材或者作為紡織機(jī)械行業(yè)技術(shù)人員參考書籍，因此閱讀該書需要具備一定的專業(yè)基礎(chǔ)，對(duì)于普通讀者想要對(duì)紡織機(jī)械有所了解，應(yīng)循序漸進(jìn)從基本知識(shí)書籍入手。(作者簡(jiǎn)介：封冰，副教授，博士，南京工業(yè)職業(yè)技術(shù)大學(xué)藝術(shù)設(shè)計(jì)學(xué)院；姚江，副教授，博士，常州大學(xué)美術(shù)與設(shè)計(jì)學(xué)院?；痦?xiàng)目：江蘇省社會(huì)科學(xué)基金項(xiàng)目(20YSB010)。)