【技术】钢领钢丝圈的使用对细纱断头的影响

原文刊自：2020年4月

第48卷（总第582期）

摘 要

探讨钢领钢丝圈的合理使用。阐述了钢领钢丝圈的选型、使用要求、搭配原则以及应该注意的问题，并分析了钢领钢丝圈使用状态对细纱断头的影响。指出：在纺纱生产过程中应根据纺纱品种、原料的特性及用户对产品质量的要求，合理选择钢领与钢丝圈的型号、规格，两者的合理搭配使用有利于减少细纱的断头和毛羽，提高生产效率。认为：应加强对钢领钢丝圈的精细化管理，进一步减少纺纱断头；器材制造企业应进一步提高钢领钢丝圈的精度、耐磨性能，以延长钢领钢丝圈的使用周期，充分发挥两者在纺纱中的作用。

关键词

钢领；钢丝圈；搭配原则；精细化管理；纺纱断头；智能化

钢领钢丝圈是一对摩擦副，钢丝圈外形类似“C”、钢领外形像一个“圆环”，钢丝圈由纱线带动沿着这个圆环的轨道做周而复始的高速运转。钢领钢丝圈是纺纱中重要的加捻卷绕器材，它的选型、配套的合理性及制造精度，都直接影响着纺纱速度、纺纱水平、断头率和生产效率。在纺纱过程中，当纱条强力小于该处的张力时就容易发生断头，而当钢领、钢丝圈配合不良，钢丝圈的重量和型号使用不当，钢领、锭子、导纱钩三者不同心，钢丝圈清洁器隔距偏大偏小，钢丝圈的使

用周期过长，纺纱气圈歪斜等，都容易引起钢丝圈“飞圈”、烧毁、卡住，造成断头增加。使用好钢领钢丝圈也是降低细纱断头、改善纺纱质量、减少万锭用工的一条有效途径。

钢领

▎1.1 钢领的规格及要求

钢领一般分为平面钢领和锥面钢领两类，棉纺企业主要使用平面钢领，它分为PG1/2（边宽2.6 mm）型、PG1（边宽3.2 mm）型、PG2（边宽4.0 mm）型等。钢领的整体硬度要达到HRA83以上，表面粗糙度Ra值一般要求在0.2 µm以下，钢领的内外圆度、上下平面平行度、平面度误差在0.01 mm以内，镀层厚度在10 µm以上。由于采用材质的差异，钢领的使用寿命也有所不同。

一般根据所纺纤维强度、纱线号数及用途选配合适直径、边宽的钢领。钢领的截面几何形状应适应钢丝圈高速运转，钢领的内跑道有较高的硬度和耐磨性能。要正确选择钢领的规格，以满足纺纱的要求。影响钢领规格的主要因素分别为纱管长度、线速度、锭子转速、纺纱号数、捻度等。纱管长度一般是钢领直径的5倍左右，如钢领直径是38 mm，纱管长度以180 mm~190 mm为宜；钢领直径为42 mm，纱管长度以200 mm~210 mm 为宜，有利于管纱的卷绕成形。

▎1.2 新钢领的使用

新钢领上机前，一般要用卫生纸、包布等将表面油污擦拭干净，开车前要校正钢领、锭子、导纱钩“三同心”，并保持钢领板水平。一般根据纺纱品种、张力的大小来适当调整钢丝圈的号数，待新钢领走熟期过后进入稳定期，要适当加重钢丝圈的号数，以稳定纺纱张力。

▎1.3 轴承钢钢领

轴承钢钢领变形小，其圆度、平面度、平行度等好于普通平面钢领。轴承钢钢领采用优质GCr15钢材，几何尺寸精度高，摩擦因数小，有利于减少纺纱张力波动、改善纺纱质量及减少断头。高速钢领内跑道由许多圆弧相接而成，加工精度高，耐磨性能好，跑道光滑平整，与高速钢丝圈配合时允许有适当的倾斜范围，而且接触弧长增加，接触位置的提高有利于钢丝圈散热，纱线通道畅通；内跑道加深，与钢丝圈配合后不致产生剧烈运动，有利于高速；高速钢领边宽变窄，配合同样号数的钢丝圈，可降低重心，运转平稳，散热面积大且耐磨，使用寿命长。选定钢领之后，应根据细纱工艺参数选配合适的钢丝圈，钢丝圈的几何形状及截面应与钢领跑道相匹配，要求钢丝圈有良好的润滑性能，拎头轻，运行平稳，纱线通道顺畅，运行中有良好的散热性能，纺纱张力气圈形态要稳定，“飞圈”现象要少。

钢丝圈

▎2.1 钢丝圈选型及要求

钢丝圈按其圈形可分为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型钢领使用O系列钢丝圈，PG1型钢领使用GS系列钢丝圈，PG2型钢领使用G系列钢丝圈。钢丝圈是细纱机卷捻机构中最小的器材，也是细纱机消耗最多的一个器材。正确选配使用好钢丝圈，不仅影响到细纱的断头，还影响到细纱的产量和生产成本。钢丝圈既要有严格的几何尺寸和精度，又要求每个重量必须一致。

钢丝圈的重量一般用钢丝圈号数来表示，即1 000个同型号钢丝圈的公称质量的克数值，一般根据纺纱品种和钢领的使用状态来选择合适的钢丝圈号数。钢领是钢丝圈的跑道，其表面粗糙度、圆度直接影响钢丝圈运行的平稳性。钢丝圈在高速运行时因离心力作用，其内脚紧压在钢领圆环的内侧，钢丝圈的线速度高达30 m/s～40 m/s，当内脚承受不住离心力的作用时，导致钢丝圈“飞圈”造成纱线断头。当钢丝圈重心位置高时，纱线通道一般较通畅，但因其与钢领接触点位置低，圈脚易磨损造成钢丝圈运行不稳定，出现“飞圈”现象，主要适合纺粗号纱；当钢丝圈重心低时，运行稳定，气圈张力波动小，纱线通道窄小，主要用在细号纱品种上。如果钢丝圈圈形选择不当，运行中内脚碰撞钢领内壁或其外脚碰撞钢领外壁，使钢丝圈产生抖动，纺纱张力发生变化而断头。

▎2.2 钢丝圈重量及对断头的影响

钢丝圈与钢领、锭子配合完成加捻卷绕。钢丝圈重量对纺纱断头有很大的影响，生产中通常通过调节钢丝圈重量来控制纺纱气圈形态和稳定纺纱张力。如果钢丝圈偏重，纺纱张力增大，造成钢丝圈对纱线的摩擦增加；钢丝圈偏轻，纺纱张力小，气圈过大，纱线碰隔纱板；当纺纱张力的峰值和纺纱强力弱环同时出现时，就会发生断头，少数张力过大的钢领表面还有可能产生拎头火花。钢丝圈过重还容易造成气圈平直、弹性小，气圈易碰筒管。生产中对钢丝圈号数的调节，一方面不能出现拎头过重，另一方面保证纺纱张力适当和气圈稳定，波动较小，以减少断头。对上机的新钢领，由于摩擦阻力大，钢丝圈重量宜减轻1号~2号，走熟期过后再适当加重，用食指轻弹纺纱段纱线，手感纱线运行顺畅不发涩为宜；由于细纱机设备状态的差异、钢领使用时间的不同，对小纱断头多的机台，钢丝圈重量宜偏轻掌握，对大纱断头高的机台，钢丝圈重量宜偏重掌握。钢丝圈在钢领上的运行状态取决于它在运行中受到钢丝圈的离心力、气圈底部纺纱张力、纱线卷绕张力及钢领对钢丝圈的摩擦阻力。

钢丝圈号数的选择还要结合钢领的使用状态和车间温湿度的控制，一般旧钢领已进入衰退期，张力波动大，应加大钢丝圈的重量；生产车间高温高湿时偏重选择钢丝圈号数，车间相对湿度小时则反之。

▎2.3 钢丝圈清洁器造成的断头

钢丝圈清洁器隔距过大，容易造成纤维集聚在钢丝圈上，长时间运行会增加运行阻力，纺纱张力增加，断头率上升；隔距过小，容易阻止钢丝圈的运行。清洁器隔距大小与钢丝圈外形、型号、重量和纺纱品种有关，利用揩车统一校正，一般隔距在1.5 mm~2.0 mm之间，清洁器隔距的大小要保证对钢丝圈有清洁作用，能有效减少纺纱的断头。

钢领钢丝圈的合理搭配

▎3.1 一般按纺纱号数进行选配

纺特细号纱一般选用PG1/2型钢领，配OSS型、BSJM1/2UMgc型等型号的钢丝圈；纺细号纱或中号纱选用PG1型钢领，配FO型、BSJM1EL⁃gc型等型号的钢丝圈；纺粗号纱选用PG2型钢领。根据纺纱品种、纤维性能选配钢丝圈型号，对于细号棉纱应保持张力小而稳定，突变张力小而少，钢丝圈应为小圈形低重心，选用弓背形、瓦楞形截面较好；对于中粗号纱以采用矩形较好；对于化学纤维混纺纱，钢丝圈通道应滑爽，发热量少而散热性能好，一般选用圆弧形截面，可提高钢丝圈线速度。每种钢领都有相匹配的钢丝圈，要合理选择。

▎3. 2 纺纱张力对细纱断头的影响

纺纱张力的计算公式为F=m×r×n2。式中，F为纺纱张力（N），m为钢丝圈重量（g），r为卷绕半径（mm），n为锭子速度（r/min）。由公式可知，减轻钢丝圈重量和减少卷绕半径，能降低纺纱张力，有利于减少断头。要合理选择钢丝圈重量，以控制纺纱张力的大小和气圈形态，有利于减少断头。

▎3.3 钢领钢丝圈配合不良造成的断头

在纺纱过程中钢丝圈与钢领直接接触，钢领与钢丝圈配合不良所引起的“飞圈”和纱线张力突变是造成细纱断头的主要原因。其断头一般可分为三种：一是磨损断头，钢丝圈内脚热磨损造成钢丝圈“飞圈”，纱线容易嵌入钢丝圈磨损的缺口造成纱线断头；二是卡断，钢丝圈内外脚运行中与钢领内外壁接触发生的断头，多与钢丝圈在运行中的卷绕张力和底部张力变化造成的倾斜运动有关；三是气圈炸断头，多与钢领表面状态不良有关，有的钢领表面状态可能粗糙，钢领很有可能已进入衰退期，其跑道表面摩擦因数变大。有资料分析：钢领钢丝圈的选配对纺纱所造成的毛羽约占30%~40%，对纺纱造成的断头约占20%以上，我们要重视两者配合不良所引起的纺纱断头。

▎3.4 钢领钢丝圈搭配注意的问题

钢领与钢丝圈的搭配，既要使摩擦力达到一定的数值，又要使磨损最少，以利于控制纺纱张力和气圈形态，减少断头。生产中要经常观察气圈形态、纺纱张力的大小及大、中、小纱断头分布情况，一般要求气圈高度不少于70 mm，气圈直径最小不碰纱管头，最大不碰隔纱板。在满足钢领内跑道表面波峰波谷高度与均匀性的前提下，保证钢丝圈寿命周期内始终运行顺畅，两者滑动面必须光洁平滑并定期清洁，尽量保证无磨损痕迹。生产中一般通过调整和改变钢丝圈的重量来控制气圈形态和纺纱张力，达到降低细纱断头的目的。在断头不增加的情况下，钢丝圈偏重掌握有利于减少“飞圈”现象，在使用不同型号的钢丝圈时，必须校正清洁器隔距大小并要求一致。随着钢丝圈的高速运行，钢丝圈与钢领的配合状态会逐渐变差，运行中出现不稳定，纱线张力波动大，造成断头增加，必须合理确定钢丝圈的使用周期。钢领钢丝圈的搭配主要体现在钢丝圈型号和号数两个方面，随着钢领的衰退，要及时调整钢丝圈的型号和重量。在生产中要多听取值车工的意见，并根据一落纱断头分布情况，来选用合适的钢丝圈型号。

▎3.5 钢领钢丝圈之间的摩擦运动

在高速纺纱中，钢丝圈始终在高速高温状态下进行滑动摩擦。有资料分析，钢领与钢丝圈之间的摩擦因数f值随锭子转速的增加而减小。在布雷克钢领钢丝圈使用手册中指出f值一般为0.08~0.12。在生产实践中，钢丝圈走熟期内的f值一般大一些，走熟期过后的f值一般变小且向稳定的趋势发展，随着时间的运行，f值会逐渐变小至最小值，气圈逐渐增大，容易造成“飞圈”而断头。因此要尽可能的保证f值的稳定，以延长钢领钢丝圈的使用寿命。也有资料分析过，采用高速摄像机可获得钢丝圈连续运动的状态，即呈现钢丝圈沿钢领高速滑动和三维空间倾斜运动。钢丝圈的高频振动，使其在钢领上高速运行不平稳，呈跳跃式向前滑动，这与钢领钢丝圈的几何形状加工精度等密切相关。在钢领上不良运行状态的钢丝圈会产生高温，造成钢领内跑道凹凸不平，它加剧了钢丝圈运行的不平稳性，容易引起纺纱张力突变和“飞圈”，生产中应控制钢领与钢丝圈摩擦运动的稳定性。

▎3.6 集聚纺纱钢领钢丝圈的使用

现代纺纱朝着高速、高密、细号方向发展，而集聚纺纱具有表面光洁、毛羽较少、强力高等优点，对钢领钢丝圈在高速摩擦运转、纱线加捻过程中的要求更高，即要有较好的表面粗糙度和耐磨性，钢丝圈型号与钢领跑道截面形状匹配良好，以减少钢领钢丝圈之间的接触面。多数纺纱企业采用高精密轴承钢钢领和蓝宝石钢丝圈等，以确保钢丝圈运行平稳。对于特细号集聚纺纱线的生产，由于其成纱截面积中纤维根数较少，纱线强力低，强力弱环多，如果钢领钢丝圈型号选择不当，就容易造成断头和“飞圈”，优选钢领钢丝圈尤为重要。我公司在纺JC 2.65 tex集聚纺品种时，选用PG1/2 3254型高精密轴承钢钢领和BSJM1/2UMgcNo 23/0型钢丝圈，并严格按照特细号纱钢丝圈的使用周期进行更换，生产中纺纱断头少。

钢领钢丝圈的精细化管理和高速化发展

钢领钢丝圈的使用管理对细纱断头有很大的影响，生产中要建立钢领钢丝圈上机使用时间表，标注纺纱品种、钢领钢丝圈的型号、规格以及两者的生产厂家和上机时间等。钢领应随平车下机定期进行清洁，以保持表面光洁；对于因翻改品种未到期而下机的钢领，也应做好保养清洁以备后期使用；相邻机台的不同纺纱品种要防止钢丝圈用错；对试纺的新品种要通过多次试验和观察，以选择合适型号的钢丝圈；严格控制钢领和钢丝圈的使用周期等，减少纺纱的断头。

对新钢领和下机备用的钢领，要对其表面圆整度、平行度、平面度等进行抽查，误差大的要及时剔除；对钢丝圈要进行圈形和重量检查，确定其与标注的圈形和重量相符；生产中要经常观察纺纱张力是否稳定，防止张力突变，以减少纺纱断头。随着纺纱高速化的发展，要求钢领钢丝圈在适应高速纺纱的条件下，稳定性和一致性要好，断头、毛羽更少，棉结指标进一步优化，能满足各类特种纤维和纺纱的需求。器材制造企业要不断地通过技术创新，运用新的工艺、新的材料，通过更好的表面处理技术，以提高钢领钢丝圈的制造精度、耐磨性能，不断地开发无走熟期、高精密、高速度、寿命长的钢领钢丝圈，减少钢领钢丝圈之间的摩擦因数（摩擦因数小而稳定），以达到钢领钢丝圈两者更好的配合，进一步减少纺纱断头，提高纺纱质量。

结语

钢领钢丝圈是细纱机关键的卷绕器材之一，是纺纱过程中完成加捻卷绕的重要摩擦元件、也是一对摩擦副。它们的选型、搭配原则、使用要求和管理是一项细致而复杂的工作，不仅影响到细纱的断头、毛羽，还影响到纺纱的生产效率和质量。生产中要不断地摸索试验，根据纺纱品种、原料的性能和纺纱质量的要求，总结出适合本企业纺纱需要的钢领钢丝圈，并优化钢领钢丝圈的配套使用方案，通过精细化管理，减少纺纱张力突变、强力弱环，以稳定纺纱张力和气圈形态，进一步减少细纱工序的断头，减轻值车工的劳动强度。器材制造业要不断地加强新材料、新技术、新工艺的研发能力，逐步提高两者的精度和耐磨性能，以提升纺纱的适纺性能，减少纺纱断头，提高生产效率和纺纱质量。

资料来源： 《棉纺织技术》