當前漿紗機最新發展現狀及關鍵技術

朱 博 劉建立 高衛東

(江南大學，江蘇無錫，214122)

2018中國國際紡織機械展覽會暨ITMA亞洲展覽會參展的漿紗機企業共有7家，國外漿紗機有德國卡爾邁耶控股公司(以下簡稱卡爾邁耶)、日本豐田自動織機公司(以下簡稱豐田)，國內參加的有鄭州紡織工程技術有限公司、江陰祥盛紡印機械制造有限公司(以下簡稱江陰祥盛)等5家企業。立足于當前最新機型，本文選擇卡爾邁耶、豐田以及江陰祥盛展出漿紗機，從上漿裝置、烘燥裝置與驅動系統三個方面進行對比分析，為國產漿紗機的研發和紡織企業漿紗機設備選型提供參考。

1 上漿裝置的創新設計

1.1 卡爾邁耶漿紗機

卡爾邁耶展示了ISOSIZE型與PROSIZE型漿紗機[1]。

1.1.1 ISOSIZE型漿紗機

ISOSIZE型漿紗機為標準型漿紗機，上漿裝置中可選配預濕單元，見圖1虛線框中所示。

圖1 ISOSIZE型漿紗機預濕單元與漿槽

1-經紗；2-預濕槽；3-入槽輥；4-預濕輥；5-預濕軋輥；6-導紗輥；7-浸沒輥；8-預壓輥；9-上漿輥；10-壓漿輥；11-漿槽

ISOSIZE型漿紗機的漿槽為雙壓式的兩次上漿結構，所有的壓輥均可進行線性加壓。ISOSIZE型漿紗機最大漿紗速度為125 m/min，較常規漿紗機速度提高50%以上。

1.1.2 PROSIZE型漿紗機

PROSIZE型漿紗機在ISOSIZE型漿紗機基礎上對導紗系統和漿槽設計進行改進，機器速度最高可達180 m/min。

PROSIZE型漿紗機預濕單元與漿槽示意圖見圖2，漿槽中不含浸沒輥，并配備淋漿系統，四個漿輥形成三次上漿效果。同樣，PROSIZE型漿紗機可選擇配置預濕單元，從而實現“重披覆，兼滲透”的上漿效果，有效控制上漿率過高和織造過程中落漿嚴重的問題，提升織造車間環境的清潔度。另外，其漿槽具有高效漿液循環系統，采用兩次漿液過濾，能大幅度減少漿斑和漿皮現象。

圖2 PROSIZE型漿紗機預濕單元與漿槽

1-經紗；2-入槽輥；3-預濕槽；4-預濕輥；5-預濕軋輥；6-導紗輥；7-第1托漿輥；8-第2托漿輥；9-壓漿輥；10-上漿輥；11-漿槽

1.2 豐田漿紗機

豐田展出的TTS10S型漿紗機采用雙漿槽、無接觸垂直引紗方式，最大漿紗速度為125 m/min[2-3]。根據主壓漿輥壓力，TTS10S型漿紗機的漿槽有兩種形式供用戶選擇，分別為20 kN中壓式和40 kN高壓式。

1.2.1 20 kN中壓式

20 kN中壓式上漿裝置采用浸漬與雙壓漿方式，漿槽結構見圖3。

在TTS10S 型中壓式上漿裝置中，漿槽中浸沒輥與第1壓漿輥不接觸，二者之間存在有自由紗段。第1組壓漿輥垂直加壓，壓漿力為8 kN，第2組壓漿輥橫向加壓，壓漿力為20 kN。接觸輥順時針主動轉動，可以將漿液帶至紗線，形成第二次上漿。

圖3 TTS10S型中壓式上漿裝置漿槽

1-經紗；2-導紗輥；3-漿槽；4-浸沒輥；5-第1上漿輥；6-第1壓漿輥；7-接觸輥；8-第2上漿輥；9-濕分絞棒；10-第2壓漿輥

1.2.2 40 kN高壓式

TTS10S型40 kN高壓式上漿裝置的漿槽結構示意圖見圖4。相比于20 kN中壓上漿方式，40 kN高壓上漿裝置中浸沒輥對第1壓漿輥進行側向加壓，可增加漿液對紗線的滲透。第1組壓漿輥垂直加壓，壓漿力為15 kN，第2組壓漿輥橫向加壓，壓漿力為40 kN。壓漿后紗線豎直向上引出漿槽，經濕分絞棒貼伏毛羽，引入高架烘筒。

圖4 TTS10S型40 kN高壓式上漿裝置漿槽

1-經紗；2-導紗輥；3-漿槽；4-浸沒輥；5-第1上漿輥；6-第1壓漿輥；7-第2上漿輥；8-第2壓漿輥；9-濕分絞棒

1.3 江陰祥盛漿紗機

江陰祥盛展出的XS620型漿紗機[4]的漿槽結構示意圖見圖5。

圖5 XS620型漿紗機漿槽結構示意圖

1-經紗；2-漿槽；3-導紗輥；4-預壓輥；5-上漿輥；6-壓漿輥

在采用XS620型漿紗機上漿時，經紗通過導紗輥，導入預壓輥和上漿輥之間，進而沿上漿輥浸入漿槽的漿液內，利用浸入漿液內的預壓輥將漿液帶起至預壓輥和上漿輥接觸面上方的三角區內，形成具有一定漿液存儲量的預上漿三角區，對經紗進行第一次上漿。經過第一次上漿后，紗片沿上漿輥下緣浸沒至漿液中。在上漿輥與壓漿輥的轉動作用下，壓至紗線內部，并擠出多余漿液完成第二次上漿，而后垂直離開漿槽進入烘房。通過預壓輥和壓漿輥的協同作用，該漿紗機的上漿裝置形成兩次浸壓上漿的效果，使紗線實現良好的被覆與滲透。

1.4 三種漿紗機的上漿裝置比較

通過對比可發現以上不同型號的漿紗機速度均可達到120 m/min以上，在高速漿紗條件下對紗線的張力與伸長要求更為嚴格，應保證在上漿過程中經紗不受干擾，保持均勻排列；與經紗接觸的部件應光滑清潔，保證經紗張力和伸長不發生波動。

對以上漿紗機上漿裝置的特點歸納分析可知，豐田漿紗機漿槽中漿輥數量較多、排列結構較為復雜，與ISOSIZE型漿紗機相同，漿槽中均存在有浸沒輥，紗線未被漿輥完全控制，在濕區存在有自由紗段。PROSIZE型漿紗機與XS620型漿紗機的漿槽中取消了浸沒輥，紗線被漿輥完全包覆，在濕區始終得到漿輥的引導與握持。XS620型漿紗機的上漿裝置內僅含有預壓輥、上漿輥與壓漿輥，達到了漿槽與輔助漿槽一體化設計，較大程度上簡化了漿槽結構。上漿裝置無消極轉動輥，避免了傳統上漿方式中浸漿輥與上漿輥存在速度差異導致的紗線拉伸，可有效降低漿紗濕伸長率。同時，上漿過程中無自由紗段，經紗被有效控制而消除了紗線的回轉，避免了紗線之間的糾纏現象。實現了濕區紗段積極控制，減少了紗線濕伸長，達到了漿紗保伸的目的。

2 烘燥裝置的結構優化

2.1 卡爾邁耶漿紗機

卡爾邁耶漿紗機的烘房配置圖見圖6。烘房中烘筒個數可以根據經紗頭份進行配置。見圖6 (c)，雙漿槽漿紗后紗線可以分為兩層，先進行預烘再主烘。

(a) 單漿槽漿紗烘房引紗路線

(b)雙漿槽漿紗烘房引紗路線

(c) 雙漿槽漿紗兩分層烘房引紗路線

2.2 豐田漿紗機

圖7為TTS10S型漿紗機烘房引紗路線圖，預烘烘筒采用積極傳動方式，在加減速時可減少對紗線伸長的影響；主烘烘筒采用半積極摩擦方式傳動，可抵消烘干時紗線的熱收縮，保持其伸長率。

圖7 TTS10S型漿紗機烘房引紗路線

2.3 江陰祥盛漿紗機

XS620型漿紗機的烘房采用頂置式結構，共24個烘筒。每個漿槽漿紗由8個烘筒分4組預烘，經過8個并合烘筒烘燥，引紗路線見圖8。

圖8 XS620型漿紗機烘房漿紗引紗路線圖

經紗出漿槽后經過兩次分紗，使得經紗排列密度減少到原來的1/4，有效地消除了烘房中紗線的黏連問題，利于保證漿膜的完整性。

2.4 三種漿紗機的烘燥裝置比較

在高速條件下漿紗，烘燥裝置不僅需要做到能夠給予漿后紗線足夠的烘燥效率，滿足漿紗回潮率的要求，又需要確保紗線間不發生相互黏連現象，尤其是在預烘階段。因此，烘筒上的經紗應保持足夠的間距，減輕經紗之間的黏連，從而減少干分絞的負荷，保持漿膜完整性，使得漿紗光潔、耐磨；烘筒的組合排列與傳動方式應保持紗線的低伸長率。

與卡爾邁耶漿紗機、豐田漿紗機的雙漿槽兩分層烘燥裝置相比，XS620型漿紗機每一漿槽漿紗預烘的8個烘筒為積極傳動方式，利于減少漿紗的濕伸長。由于烘干烘筒是并排配置，能做到各片紗的干燥條件一樣，從而使全部經紗得到均勻的烘干效果。8個并合烘筒中按照前中后傳動型式各有不同，最前的兩個為獨立消極傳動，中間4個為半積極傳動，最后兩個為積極傳動方式，從而可有效控制伸長。

3 驅動系統的提升改進

卡爾邁耶漿紗機與豐田漿紗機均采用獨特的傳動系統對各部分進行單獨傳動，實現了精確的、再現性高的控制。豐田漿紗機利用AC矢量電機可單獨設定第1和第2漿槽的濕伸長，利用開關操作實施單槽上漿與雙槽上漿的切換；無機械式摩擦傳動，保全簡便省時，不會產生電力浪費。

XS620型漿紗機的漿槽中浸壓機構的伺服控制有效消除了各輥之間的速度差異，減少紗線濕伸長，降低漿紗伸長率，為較大程度實現漿紗保伸提供技術支持。在漿紗機多單元控制中，各伺服驅動電機的轉速調速精度精準，反應靈敏，為高速上漿提供了保障。例如，漿紗機車速從0 m/min～100 m/min加速時，伺服電機響應時間為300 ms左右，各電機的跟隨定速快，動態響應時間6 ms～20 ms(1 000 r/min)。同時，伺服系統可以有效提高各單元之間的協同響應靈敏度，減少響應時間，真正實現速度同步，降低消極式張力調節機構的動作次數，減少開機和停車時因張力波動而形成的卷裝不勻現象，大幅度降低開機和了機經紗浪費。

國產漿紗機總體上來看已取得很大的進步，與國外漿紗機的差距逐漸縮小，但在以下三個方面亟待提升。一是機臺高速運行穩定性，漿紗機高速化之后，必須確保機臺運行穩定性，特別是高速運行下經紗的張力與伸長控制；二是重點關注機臺能耗，優化漿紗工藝參數，進一步降低國產漿紗機的能耗；三是加強漿紗機控制基礎研究，實現漿液濃度在線監控，建立上漿率調控系統，為實現國產漿紗機的智能化提供理論支持。

4 結論

隨著新型紡紗技術和高速無梭織機的廣泛應用，對漿紗的要求不斷提高，從2018年中國國際紡織機械展覽會暨ITMA亞洲展覽會展出的漿紗機來看，漿紗技術也取得較大進展，高速化上漿技術已成為漿紗機發展的主要趨勢，國內外漿紗機生產企業已在高速化上漿裝置設計、烘燥路徑規劃和精準驅動控制等方面開展了卓有成效的研究。國內外主流漿紗機車速已達到120 m/min以上，將逐漸實現高速上漿技術的產業化應用。漿槽內浸壓裝置的創新設計和分層預烘系統的聯合應用真正實現了兼顧被覆和滲透，減少了預烘時紗線之間的黏連，保證了漿膜完整。隨著漿紗機驅動系統逐步采用伺服電機控制，有效降低了各傳動單元的速度差異，使得漿紗濕伸長和張力波動得到控制，減少了漿紗伸長率，提高了紗線的可織性。同時，國外漿紗機的節能降耗和智能化控制技術已成為漿紗機研發的新方向，尤其是智能專家系統在漿紗機上的成功應用，有利于減少用工，降低能耗和原料浪費。