技術鋼領鋼絲圈的使用對細紗斷頭的影響

原文刊自：2020年4月

第48卷（總第582期）

摘 要

探讨鋼領鋼絲圈的合理使用。闡述了鋼領鋼絲圈的選型、使用要求、搭配原則以及應該注意的問題，并分析了鋼領鋼絲圈使用狀态對細紗斷頭的影響。指出：在紡紗生産過程中應根據紡紗品種、原料的特性及用戶對産品質量的要求，合理選擇鋼領與鋼絲圈的型号、規格，兩者的合理搭配使用有利于減少細紗的斷頭和毛羽，提高生産效率。認為：應加強對鋼領鋼絲圈的精細化管理，進一步減少紡紗斷頭；器材制造企業應進一步提高鋼領鋼絲圈的精度、耐磨性能，以延長鋼領鋼絲圈的使用周期，充分發揮兩者在紡紗中的作用。

關鍵詞

鋼領；鋼絲圈；搭配原則；精細化管理；紡紗斷頭；智能化

鋼領鋼絲圈是一對摩擦副，鋼絲圈外形類似“C”、鋼領外形像一個“圓環”，鋼絲圈由紗線帶動沿着這個圓環的軌道做周而複始的高速運轉。鋼領鋼絲圈是紡紗中重要的加撚卷繞器材，它的選型、配套的合理性及制造精度，都直接影響着紡紗速度、紡紗水平、斷頭率和生産效率。在紡紗過程中，當紗條強力小于該處的張力時就容易發生斷頭，而當鋼領、鋼絲圈配合不良，鋼絲圈的重量和型号使用不當，鋼領、錠子、導紗鈎三者不同心，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。使用好鋼領鋼絲圈也是降低細紗斷頭、改善紡紗質量、減少萬錠用工的一條有效途徑。

鋼領

▎1.1 鋼領的規格及要求

鋼領一般分為平面鋼領和錐面鋼領兩類，棉紡企業主要使用平面鋼領，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。鋼領的整體硬度要達到HRA83以上，表面粗糙度Ra值一般要求在0.2 µm以下，鋼領的内外圓度、上下平面平行度、平面度誤差在0.01 mm以内，鍍層厚度在10 µm以上。由于采用材質的差異，鋼領的使用壽命也有所不同。

一般根據所紡纖維強度、紗線号數及用途選配合适直徑、邊寬的鋼領。鋼領的截面幾何形狀應适應鋼絲圈高速運轉，鋼領的内跑道有較高的硬度和耐磨性能。要正确選擇鋼領的規格，以滿足紡紗的要求。影響鋼領規格的主要因素分别為紗管長度、線速度、錠子轉速、紡紗号數、撚度等。紗管長度一般是鋼領直徑的5倍左右，如鋼領直徑是38 mm，紗管長度以180 mm~190 mm為宜；鋼領直徑為42 mm，紗管長度以200 mm~210 mm 為宜，有利于管紗的卷繞成形。

▎1.2 新鋼領的使用

新鋼領上機前，一般要用衛生紙、包布等将表面油污擦拭幹淨，開車前要校正鋼領、錠子、導紗鈎“三同心”，并保持鋼領闆水平。一般根據紡紗品種、張力的大小來适當調整鋼絲圈的号數，待新鋼領走熟期過後進入穩定期，要适當加重鋼絲圈的号數，以穩定紡紗張力。

▎1.3 軸承鋼鋼領

軸承鋼鋼領變形小，其圓度、平面度、平行度等好于普通平面鋼領。軸承鋼鋼領采用優質GCr15鋼材，幾何尺寸精度高，摩擦因數小，有利于減少紡紗張力波動、改善紡紗質量及減少斷頭。高速鋼領内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允許有适當的傾斜範圍，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；内跑道加深，與鋼絲圈配合後不緻産生劇烈運動，有利于高速；高速鋼領邊寬變窄，配合同樣号數的鋼絲圈，可降低重心，運轉平穩，散熱面積大且耐磨，使用壽命長。選定鋼領之後，應根據細紗工藝參數選配合适的鋼絲圈，鋼絲圈的幾何形狀及截面應與鋼領跑道相匹配，要求鋼絲圈有良好的潤滑性能，拎頭輕，運行平穩，紗線通道順暢，運行中有良好的散熱性能，紡紗張力氣圈形态要穩定，“飛圈”現象要少。

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型鋼領使用O系列鋼絲圈，PG1型鋼領使用GS系列鋼絲圈，PG2型鋼領使用G系列鋼絲圈。鋼絲圈是細紗機卷撚機構中最小的器材，也是細紗機消耗最多的一個器材。正确選配使用好鋼絲圈，不僅影響到細紗的斷頭，還影響到細紗的産量和生産成本。鋼絲圈既要有嚴格的幾何尺寸和精度，又要求每個重量必須一緻。

鋼絲圈的重量一般用鋼絲圈号數來表示，即1 000個同型号鋼絲圈的公稱質量的克數值，一般根據紡紗品種和鋼領的使用狀态來選擇合适的鋼絲圈号數。鋼領是鋼絲圈的跑道，其表面粗糙度、圓度直接影響鋼絲圈運行的平穩性。鋼絲圈在高速運行時因離心力作用，其内腳緊壓在鋼領圓環的内側，鋼絲圈的線速度高達30 m/s～40 m/s，當内腳承受不住離心力的作用時，導緻鋼絲圈“飛圈”造成紗線斷頭。當鋼絲圈重心位置高時，紗線通道一般較通暢，但因其與鋼領接觸點位置低，圈腳易磨損造成鋼絲圈運行不穩定，出現“飛圈”現象，主要适合紡粗号紗；當鋼絲圈重心低時，運行穩定，氣圈張力波動小，紗線通道窄小，主要用在細号紗品種上。如果鋼絲圈圈形選擇不當，運行中内腳碰撞鋼領内壁或其外腳碰撞鋼領外壁，使鋼絲圈産生抖動，紡紗張力發生變化而斷頭。

▎2.2 鋼絲圈重量及對斷頭的影響

鋼絲圈與鋼領、錠子配合完成加撚卷繞。鋼絲圈重量對紡紗斷頭有很大的影響，生産中通常通過調節鋼絲圈重量來控制紡紗氣圈形态和穩定紡紗張力。如果鋼絲圈偏重，紡紗張力增大，造成鋼絲圈對紗線的摩擦增加；鋼絲圈偏輕，紡紗張力小，氣圈過大，紗線碰隔紗闆；當紡紗張力的峰值和紡紗強力弱環同時出現時，就會發生斷頭，少數張力過大的鋼領表面還有可能産生拎頭火花。鋼絲圈過重還容易造成氣圈平直、彈性小，氣圈易碰筒管。生産中對鋼絲圈号數的調節，一方面不能出現拎頭過重，另一方面保證紡紗張力适當和氣圈穩定，波動較小，以減少斷頭。對上機的新鋼領，由于摩擦阻力大，鋼絲圈重量宜減輕1号~2号，走熟期過後再适當加重，用食指輕彈紡紗段紗線，手感紗線運行順暢不發澀為宜；由于細紗機設備狀态的差異、鋼領使用時間的不同，對小紗斷頭多的機台，鋼絲圈重量宜偏輕掌握，對大紗斷頭高的機台，鋼絲圈重量宜偏重掌握。鋼絲圈在鋼領上的運行狀态取決于它在運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對鋼絲圈的摩擦阻力。

鋼絲圈号數的選擇還要結合鋼領的使用狀态和車間溫濕度的控制，一般舊鋼領已進入衰退期，張力波動大，應加大鋼絲圈的重量；生産車間高溫高濕時偏重選擇鋼絲圈号數，車間相對濕度小時則反之。

▎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，長時間運行會增加運行阻力，紡紗張力增加，斷頭率上升；隔距過小，容易阻止鋼絲圈的運行。清潔器隔距大小與鋼絲圈外形、型号、重量和紡紗品種有關，利用揩車統一校正，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鋼絲圈有清潔作用，能有效減少紡紗的斷頭。

鋼領鋼絲圈的合理搭配

▎3.1 一般按紡紗号數進行選配

紡特細号紗一般選用PG1/2型鋼領，配OSS型、BSJM1/2UMgc型等型号的鋼絲圈；紡細号紗或中号紗選用PG1型鋼領，配FO型、⁃gc型等型号的鋼絲圈；紡粗号紗選用PG2型鋼領。根據紡紗品種、纖維性能選配鋼絲圈型号，對于細号棉紗應保持張力小而穩定，突變張力小而少，鋼絲圈應為小圈形低重心，選用弓背形、瓦楞形截面較好；對于中粗号紗以采用矩形較好；對于化學纖維混紡紗，鋼絲圈通道應滑爽，發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。每種鋼領都有相匹配的鋼絲圈，要合理選擇。

▎3. 2 紡紗張力對細紗斷頭的影響

紡紗張力的計算公式為F=m×r×n2。式中，F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态，有利于減少斷頭。

▎3.3 鋼領鋼絲圈配合不良造成的斷頭

在紡紗過程中鋼絲圈與鋼領直接接觸，鋼領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，鋼絲圈内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，鋼絲圈内外腳運行中與鋼領内外壁接觸發生的斷頭，多與鋼絲圈在運行中的卷繞張力和底部張力變化造成的傾斜運動有關；三是氣圈炸斷頭，多與鋼領表面狀态不良有關，有的鋼領表面狀态可能粗糙，鋼領很有可能已進入衰退期，其跑道表面摩擦因數變大。有資料分析：鋼領鋼絲圈的選配對紡紗所造成的毛羽約占30%~40%，對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 鋼領鋼絲圈搭配注意的問題

鋼領與鋼絲圈的搭配，既要使摩擦力達到一定的數值，又要使磨損最少，以利于控制紡紗張力和氣圈形态，減少斷頭。生産中要經常觀察氣圈形态、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，最大不碰隔紗闆。在滿足鋼領内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内始終運行順暢，兩者滑動面必須光潔平滑并定期清潔，盡量保證無磨損痕迹。生産中一般通過調整和改變鋼絲圈的重量來控制氣圈形态和紡紗張力，達到降低細紗斷頭的目的。在斷頭不增加的情況下，鋼絲圈偏重掌握有利于減少“飛圈”現象，在使用不同型号的鋼絲圈時，必須校正清潔器隔距大小并要求一緻。随着鋼絲圈的高速運行，鋼絲圈與鋼領的配合狀态會逐漸變差，運行中出現不穩定，紗線張力波動大，造成斷頭增加，必須合理确定鋼絲圈的使用周期。鋼領鋼絲圈的搭配主要體現在鋼絲圈型号和号數兩個方面，随着鋼領的衰退，要及時調整鋼絲圈的型号和重量。在生産中要多聽取值車工的意見，并根據一落紗斷頭分布情況，來選用合适的鋼絲圈型号。

▎3.5 鋼領鋼絲圈之間的摩擦運動

在高速紡紗中，鋼絲圈始終在高速高溫狀态下進行滑動摩擦。有資料分析，鋼領與鋼絲圈之間的摩擦因數f值随錠子轉速的增加而減小。在布雷克鋼領鋼絲圈使用手冊中指出f值一般為0.08~0.12。在生産實踐中，鋼絲圈走熟期内的f值一般大一些，走熟期過後的f值一般變小且向穩定的趨勢發展，随着時間的運行，f值會逐漸變小至最小值，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值的穩定，以延長鋼領鋼絲圈的使用壽命。也有資料分析過，采用高速攝像機可獲得鋼絲圈連續運動的狀态，即呈現鋼絲圈沿鋼領高速滑動和三維空間傾斜運動。鋼絲圈的高頻振動，使其在鋼領上高速運行不平穩，呈跳躍式向前滑動，這與鋼領鋼絲圈的幾何形狀加工精度等密切相關。在鋼領上不良運行狀态的鋼絲圈會産生高溫，造成鋼領内跑道凹凸不平，它加劇了鋼絲圈運行的不平穩性，容易引起紡紗張力突變和“飛圈”，生産中應控制鋼領與鋼絲圈摩擦運動的穩定性。

▎3.6 集聚紡紗鋼領鋼絲圈的使用

現代紡紗朝着高速、高密、細号方向發展，而集聚紡紗具有表面光潔、毛羽較少、強力高等優點，對鋼領鋼絲圈在高速摩擦運轉、紗線加撚過程中的要求更高，即要有較好的表面粗糙度和耐磨性，鋼絲圈型号與鋼領跑道截面形狀匹配良好，以減少鋼領鋼絲圈之間的接觸面。多數紡紗企業采用高精密軸承鋼鋼領和藍寶石鋼絲圈等，以确保鋼絲圈運行平穩。對于特細号集聚紡紗線的生産，由于其成紗截面積中纖維根數較少，紗線強力低，強力弱環多，如果鋼領鋼絲圈型号選擇不當，就容易造成斷頭和“飛圈”，優選鋼領鋼絲圈尤為重要。我公司在紡JC 2.65 tex集聚紡品種時，選用PG1/2 3254型高精密軸承鋼鋼領和BSJM1/ 23/0型鋼絲圈，并嚴格按照特細号紗鋼絲圈的使用周期進行更換，生産中紡紗斷頭少。

鋼領鋼絲圈的精細化管理和高速化發展

鋼領鋼絲圈的使用管理對細紗斷頭有很大的影響，生産中要建立鋼領鋼絲圈上機使用時間表，标注紡紗品種、鋼領鋼絲圈的型号、規格以及兩者的生産廠家和上機時間等。鋼領應随平車下機定期進行清潔，以保持表面光潔；對于因翻改品種未到期而下機的鋼領，也應做好保養清潔以備後期使用；相鄰機台的不同紡紗品種要防止鋼絲圈用錯；對試紡的新品種要通過多次試驗和觀察，以選擇合适型号的鋼絲圈；嚴格控制鋼領和鋼絲圈的使用周期等，減少紡紗的斷頭。

對新鋼領和下機備用的鋼領，要對其表面圓整度、平行度、平面度等進行抽查，誤差大的要及時剔除；對鋼絲圈要進行圈形和重量檢查，确定其與标注的圈形和重量相符；生産中要經常觀察紡紗張力是否穩定，防止張力突變，以減少紡紗斷頭。随着紡紗高速化的發展，要求鋼領鋼絲圈在适應高速紡紗的條件下，穩定性和一緻性要好，斷頭、毛羽更少，棉結指标進一步優化，能滿足各類特種纖維和紡紗的需求。器材制造企業要不斷地通過技術創新，運用新的工藝、新的材料，通過更好的表面處理技術，以提高鋼領鋼絲圈的制造精度、耐磨性能，不斷地開發無走熟期、高精密、高速度、壽命長的鋼領鋼絲圈，減少鋼領鋼絲圈之間的摩擦因數（摩擦因數小而穩定），以達到鋼領鋼絲圈兩者更好的配合，進一步減少紡紗斷頭，提高紡紗質量。

結語

鋼領鋼絲圈是細紗機關鍵的卷繞器材之一，是紡紗過程中完成加撚卷繞的重要摩擦元件、也是一對摩擦副。它們的選型、搭配原則、使用要求和管理是一項細緻而複雜的工作，不僅影響到細紗的斷頭、毛羽，還影響到紡紗的生産效率和質量。生産中要不斷地摸索試驗，根據紡紗品種、原料的性能和紡紗質量的要求，總結出适合本企業紡紗需要的鋼領鋼絲圈，并優化鋼領鋼絲圈的配套使用方案，通過精細化管理，減少紡紗張力突變、強力弱環，以穩定紡紗張力和氣圈形态，進一步減少細紗工序的斷頭，減輕值車工的勞動強度。器材制造業要不斷地加強新材料、新技術、新工藝的研發能力，逐步提高兩者的精度和耐磨性能，以提升紡紗的适紡性能，減少紡紗斷頭，提高生産效率和紡紗質量。