從19世紀環(huán)錠細紗機問世以來，由于其錠速高、成紗光潔、強力好、適紡原料和支數(shù)范圍廣，成為棉紡生產(chǎn)流程中應(yīng)用最廣的一種主機設(shè)備。

環(huán)錠細紗機錠子部分傳動是由一根主軸通過裝在主軸上的滾盤或滾筒傳動錠帶，每根錠帶傳動4個錠子，靠張力裝置保持適當?shù)膹埩Γ�防止打滑造成錠子轉(zhuǎn)速的變化;也有采用緊貼于錠子錠盤上的龍帶傳動。

錠子高速回轉(zhuǎn)，鋼領(lǐng)板做上下短動程升降和級升升降運動，通過張緊紗條致使鋼絲圈高速回轉(zhuǎn)，完成紡紗過程中的加捻、卷繞和成形等功能。從而將細紗按一定規(guī)律卷繞在筒管上成為管紗。但無論是龍帶傳動，還是滾盤錠帶傳動都屬于機械傳動中的帶傳動。

帶傳動與單錠電機傳動的區(qū)別

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帶傳動是機械傳動中最為常用的一種傳動方式，具有很多的優(yōu)點。如：適用于中心距較大的;傳動帶具有良好的彈性，能緩沖吸振，傳動較平穩(wěn)，噪聲小;過載時傳動帶在帶輪上打滑，可以防止其他器件損壞;結(jié)構(gòu)簡單，制造和維護方便，成本低等。

細紗機發(fā)展性的運用了這些特性，用一個大滾盤及錠帶帶動4個錠子，既解決了大比例(傳動比10以上)傳動，又解決了帶輪張緊問題。更為巧妙的是它是用一根主軸、多個滾盤解決了錠子的成群傳動。

而帶傳動并非完美無缺，其有根本性的缺點，如：傳動的外廓尺寸較大;由于需要張緊，使軸上受力較大;無論用什么材料傳動，運動中必然有彈性滑動，不能精確地保持主動軸和從動軸的轉(zhuǎn)速比關(guān)系;傳動帶的壽命短;長期工作傳動效率會降低等。

正因為這些缺點，導致錠子傳動不穩(wěn)定，造成細紗捻度不勻和錠差大，進一步捻度不勻也會直接對紗線強力和強力不勻產(chǎn)生影響。

1.1 細紗機錠帶傳動錠子對成紗的影響

(1) 由于帶傳動的固有特性，其傳動帶的滑溜不可避免，滑溜系數(shù)至少在0.01～0.02。錠帶傳動錠子同屬帶傳動一類同樣造成滑溜，因此錠速有1%～2%的差異，如紡紗速度為16000r/min時，錠速差異為160～320r/min，而且這種差異不穩(wěn)定，從而造成捻度差異，影響成紗質(zhì)量不穩(wěn)定。

(2) 雖然細紗機每4錠均裝有張力盤可調(diào)，但錠帶長期運行后本身伸長的不一致性使錠帶滑溜不一致，造成錠子速度差異。

(3) 由于制造原因，各錠盤、滾盤直徑不一致，造成速比差異，使錠速不一致，同樣造成捻度差異和成紗不勻。

(4) 錠帶長短不一致。過長，則張力小、速度低，產(chǎn)生松紗、爛紗、弱捻紗;過短，張力大、速度高，俗稱“死錠帶”，產(chǎn)生緊捻紗。

(5) 錠帶表面有油污或粘附飛花產(chǎn)生滑溜，造成速度變異。

(6) 錠帶接頭太長、太硬、不平行等造成錠速周期性的變異。

(7) 錠帶位置不正摩擦錠盤上下邊、錠帶碰滾盤側(cè)邊等不正�，F(xiàn)象造成錠速變異。

以上是機械帶傳動細紗錠子不可避免的缺點，雖然現(xiàn)在也有些解決方案，比如提高制造精度使錠盤與錠子的變速比盡量一致;改善錠帶材料，用延伸率較低、滑溜系數(shù)更小的材料;采用勤清潔、勤檢修等人工方式解決，但依然擺脫不了存在速差的問題。

1.2 單錠單電機傳動電錠細紗機的特點

用單獨電機傳動錠子的細紗機在國際上曾出現(xiàn)過，國內(nèi)也有一些研發(fā)。由于受技術(shù)條件所限，該種技術(shù)未能得到推廣應(yīng)用，但其傳動的穩(wěn)定性、一致性優(yōu)勢明顯。

(1) 細紗機的單錠單電機傳動方式，使細紗機的速度更高，它可以在整落紗過程采用20000r/min的速度或更高速度紡紗，提高了生產(chǎn)效率。

(2) 單錠、單驅(qū)動及現(xiàn)場總線控制的方式，使主軸、滾盤、張力盤、錠帶等機械傳動機構(gòu)完全取消，完全脫離了機械帶傳動的范疇，因此完全不存在帶傳動的滑溜而造成的一系列問題。

(3) 采用專用的直流無刷電機單錠單驅(qū)動，具有響應(yīng)快、起動轉(zhuǎn)矩大，具備了從啟動至額定轉(zhuǎn)速可控的額定轉(zhuǎn)矩的性能，其驅(qū)動器體積較小，控制器芯片中植入控制電機所必需的功能。

(4) 所采用的專用直流無刷電機實質(zhì)也是同步電機的一種，即電機轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速受電機定子旋轉(zhuǎn)磁場的速度、轉(zhuǎn)子極數(shù)影響，如下式： 一旦轉(zhuǎn)子極數(shù)固定，只要改變定子旋轉(zhuǎn)磁場的頻率即可以改變轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速。直流無刷電機是將同步電機加上電子式控制器，控制定子旋轉(zhuǎn)磁場的頻率，并將電機轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速反饋至控制器反復(fù)校正，從而使電機只要在額定負載范圍內(nèi)，即便有負載變化，仍可以控制電機轉(zhuǎn)子保證轉(zhuǎn)速不受影響，然后這種專用電機的轉(zhuǎn)子帶動錠子高速運轉(zhuǎn)，轉(zhuǎn)速也不受影響。根據(jù)目前的技術(shù)基礎(chǔ)直流無刷電機的轉(zhuǎn)速精度控制在3‰之內(nèi)并非難事，因此電錠傳動細紗機的傳動穩(wěn)定性要遠高于錠帶傳動細紗機。

1.3 電錠與錠帶傳動錠子速度變異對比測試

因小紗和大紗的負載不同，錠帶傳動和電錠傳動受力有所不同，因此分兩種情況：小紗2000m測試，大紗50001TI狀態(tài)測試。

注：該組數(shù)據(jù)為精確起見，不用設(shè)備控制器讀回的數(shù)據(jù)(由于設(shè)備控制器既要控制細紗機本身的運行，又要讀運轉(zhuǎn)數(shù)據(jù)可能會漏讀或采集速度不夠造成誤差)，而是采用不參與設(shè)備控制的第三方專用測試傳感器和軟件測試。

可以看出：在2000m小紗狀態(tài)，錠帶傳動的錠子絕對速度差異值在144～209r/min之間，即0.7%～1.1%的錠子速度差;電錠傳動的錠子速度絕對差異值在20--40r/min之間，即0.1%～0.2%的錠子速度差。在5000ITI大紗狀態(tài)，錠帶傳動的錠子絕對速度差異值在 163～178.7r/min之間，即0.88%～0.97%的錠子速度差。電錠傳動的錠子速度差異值在14.2～23.2r/min之間，即 0.07%～0.12%的錠子速度差。

以上測試數(shù)據(jù)表明電錠的轉(zhuǎn)速穩(wěn)定性明顯高于帶傳動錠子，而且?guī)缀醪皇茇撦d大小的影響。測試數(shù)據(jù)也基本印證了理論分析，即帶傳動的滑溜導致的速差在1%左右的規(guī)律(未考慮長期運轉(zhuǎn)后錠帶伸長等因素);而電錠由于其自身的同步性質(zhì)，其錠速始終保持在自身的控制精度范圍內(nèi)，這也是電錠的特性。錠帶傳動的速度絕對差值遠大于電錠，電錠傳動無論在小紗或大紗不同負載情況下精度均小于2‰，在一般同步電機的控制范圍之內(nèi)。由此可以看出電錠傳動細紗機由于轉(zhuǎn)速穩(wěn)定而具有錠差小的優(yōu)越性。

電錠紡紗的穩(wěn)定性

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因為電錠是單錠單傳動，取消了長軸、滾盤。而傳統(tǒng)細紗機無論是長車還是短車，其主軸在細紗機中下部高速回轉(zhuǎn)，其滾盤的線速度達1000m/min以上，眾多錠帶同樣以1000m/min線速度運行，自然在細紗機中形成氣流負壓。

細紗機滾盤及錠帶等的高速回轉(zhuǎn)形成滾盤的回轉(zhuǎn)風向，錠帶橫向串梭運動，也形成橫向來回氣流，這種高速流動的氣體附近產(chǎn)生低壓，從而產(chǎn)生吸附作用(文丘里效應(yīng))。

細紗機中腹部滾盤的運轉(zhuǎn)速度較高且眾多(一臺1008錠的細紗機具有252個滾盤)，通過主軸回轉(zhuǎn)，帶動同樣多的錠帶橫向運動，產(chǎn)生氣流，導致空氣的流動，使細紗機中腹部產(chǎn)生一定的負壓，從而產(chǎn)生吸附作用。這種氣流在其他方向?qū)�細紗機并不造成影響(對細紗車間造成風向暫時不考慮)。

然而在錠子紡紗處靠近機架內(nèi)側(cè)造成同樣的一個向內(nèi)氣流，此處正是紡紗氣圈高速回轉(zhuǎn)之處，對紡紗氣圈有吸附力。經(jīng)研究此處有旋轉(zhuǎn)風、橫向風，風向變換復(fù)雜導致負壓不穩(wěn)定，因此吸附力不穩(wěn)定，造成氣圈回轉(zhuǎn)不穩(wěn)定。

這是用滾盤傳動細紗機錠子導致紡紗氣圈不穩(wěn)定的重要因素，也是滾盤傳動細紗機不可避免的問題。測試也證實了此現(xiàn)象。

單錠單電機細紗機取消了滾盤、錠帶、張力盤等所有在細紗機腹部中間的錠子傳動件，因此細紗機中下部的負壓場不復(fù)存在，消除了紡紗氣圈的不穩(wěn)定因素，提高了成紗毛羽的穩(wěn)定性。

電錠細紗機與傳統(tǒng)細紗機成紗質(zhì)量對比

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電錠細紗機、傳統(tǒng)細紗機的各種紡紗支數(shù)、纖維品種、各種速度的紡紗質(zhì)量測試對比如下：

試驗條件：為了使采樣數(shù)據(jù)可靠，測試強調(diào)了同一性。在整個紡紗通道上采用相同的紡紗器材(同一個器材)，采取同搖架、同羅拉、同皮輥、同鋼領(lǐng)、同粗紗、同工藝配置，同樣的溫濕度條件等，對電錠細紗機、主軸帶傳動細紗機做對比紡紗試驗。

3.1 在相同紡紗速度下對比測試

從以上實際測試數(shù)據(jù)可以看出：在保持紗線條干均勻度基本一致的情況下，電錠細紗機的加捻效率高于帶傳動細紗機;捻度均勻度好，紗線的捻度質(zhì)量的離散性小;單紗的最低強力高于帶傳動細紗機;質(zhì)量一致性更好。

從測試數(shù)據(jù)中還可以看出，在保持紗線條干均勻度基本一致的情況下，其毛羽指標也好于帶傳動細紗機。以上數(shù)據(jù)是在同樣的牽伸器件情況下測試，可見其氣流及氣圈平穩(wěn)性起到了積極的因素。

3.2 在不同紡紗速度下對比測試

電錠細紗機紡?fù)瑯悠贩N高速化時，質(zhì)量指標優(yōu)于帶傳動細紗機。另外，由于電錠細紗機的高速性能好，錠速差異小，錠子高速回轉(zhuǎn)平穩(wěn)，氣流平穩(wěn)，紡紗張力穩(wěn)定性明顯好于帶傳動細紗機，在20000r/min紡紗時的張力比帶傳動細紗機在18500r/min時的紡紗張力還小，尤其在升降速過程中，由于沒有了細紗機腹部的負壓吸引，電錠細紗機速度變化對紡紗氣圈的影響較小。

帶傳動細紗機在速度變化時特別是速度快速變化時，紡紗氣圈會出現(xiàn)明顯的抖動。不良負壓的危害性更甚于錠子本身的轉(zhuǎn)速差異，嚴重時甚至造成細紗斷頭。

另外，即便是電錠細紗機的紡紗速度高達20000r/min時其千錠時斷頭根數(shù)也低于帶傳動細紗機在18500r/rain時紡紗時的狀況，體現(xiàn)了電錠細紗機高速化紡紗的實用價值。

在測試過程中還發(fā)現(xiàn)同樣在細紗斷頭時，帶傳動細紗機在18500r/min中大紗擋車工接頭成功率已不高;而電錠細紗機由于電錠本身穩(wěn)定的優(yōu)勢、紡紗張力的穩(wěn)定，即使是在20000r/min紡紗狀態(tài)時接頭成功率仍保持在95%以上。

結(jié)束語

單錠單電機傳動電錠細紗機其運轉(zhuǎn)穩(wěn)定性是顯而易見的，它將高速紡紗提高到了更高的水平。之所以能高速紡紗取決于先進的控制技術(shù)和其本身的傳動原理，電錠細紗機將隨現(xiàn)代紡織時代的需要逐步體現(xiàn)其價值。

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