李志民 王新厚

（1.紡織面料技術(shù)教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，上海，201620；2.東華大學(xué)，上海，201620）

早在1846年，國(guó)外就有了精梳機(jī)，其鉗板是固定不動(dòng)的，并以發(fā)明者的名字“海爾曼”命名。納斯米史于1900年對(duì)固定鉗板作了改進(jìn)，改進(jìn)后的鉗板可前后擺動(dòng)。隨著科技的飛速發(fā)展，精梳機(jī)也進(jìn)入了新的發(fā)展階段，國(guó)外比較有名的精梳機(jī)制造企業(yè)也很多，如日本原織機(jī)公司、立達(dá)公司、馬佐里公司、沃克公司、豐田公司等，其中較為成功的精梳機(jī)制造企業(yè)當(dāng)屬瑞士立達(dá)公司［1-2］。下面我們從3個(gè)不同階段論述其精梳機(jī)的發(fā)展過(guò)程。

1 機(jī)械發(fā)展階段

立達(dá)公司在20世紀(jì)50年代就推出了E7型精梳機(jī)，到20世紀(jì)60年代發(fā)展成為E7/2型；隨著對(duì)設(shè)備的不斷改進(jìn)，在20世紀(jì)70年代將E7/4型精梳機(jī)推向市場(chǎng)。作為當(dāng)時(shí)精梳機(jī)的代表機(jī)型，E7/4型精梳機(jī)的最高速度可達(dá)240鉗次/min，機(jī)器運(yùn)轉(zhuǎn)效率達(dá)80%，接頭、換卷等操作均為手動(dòng)，但輸出棉條質(zhì)量較好。E7/4型精梳機(jī)有8個(gè)梳理工位，每個(gè)梳理工位的間距為43cm，容納棉卷的寬度為30cm，是當(dāng)時(shí)精梳機(jī)中經(jīng)濟(jì)效益較好的一種。其具有兩種給棉方式，分別是后退給棉和前進(jìn)給棉。采用了偏心軸裝置，以減少棉卷喂入時(shí)的張力不勻，達(dá)到了調(diào)節(jié)張力的目的。E7/4型精梳機(jī)的分離羅拉采用了雙軸柄連桿機(jī)構(gòu)驅(qū)動(dòng)，分離膠輥?zhàn)髡D(zhuǎn)與反轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，這樣既簡(jiǎn)化了機(jī)構(gòu)，運(yùn)動(dòng)也較平穩(wěn)，還能適應(yīng)高速。分離膠輥采用單進(jìn)氣孔加壓，其壓力大小可由減壓閥調(diào)節(jié)，一般設(shè)置為180 N～210 N。鉗板采用3點(diǎn)支撐并附平衡重錘，可減少振動(dòng)；鉗板運(yùn)動(dòng)可在車頭集體調(diào)節(jié)，工人操作方便。采用雙筒單圈條結(jié)構(gòu)和行星式輪系圈條器。具有自停控制裝置，當(dāng)棉條過(guò)滿、斷頭或擁堵時(shí)，可自動(dòng)停車。錫林可選用針排式或整體式。清潔刷單獨(dú)傳動(dòng)，完成清潔工作。精梳落棉通過(guò)負(fù)壓吸入濾塵系統(tǒng)，連接精梳設(shè)備的吸風(fēng)通道有上行與下行兩種，可根據(jù)廠房設(shè)計(jì)選擇。此外，其分梳與牽伸系統(tǒng)都設(shè)置有吸塵裝置，可減輕擋車工的清潔工作量［3］。當(dāng)時(shí)，精梳準(zhǔn)備設(shè)備有E2/4型條卷機(jī)和E4/1型并卷機(jī)。通常企業(yè)組織生產(chǎn)的精梳設(shè)備配置為E2/4型條卷機(jī)×1+E4/1型并卷機(jī)×1+E7/4型精梳機(jī)。

在20世紀(jì)80年代初，立達(dá)公司推出了E7/5型精梳機(jī)。與E7/4型精梳機(jī)相比，E7/5型精梳機(jī)對(duì)傳動(dòng)、鉗板構(gòu)件及牽伸系統(tǒng)等都進(jìn)行了較大改進(jìn)，并獲得了巨大成功。尤其是在傳動(dòng)和鉗板機(jī)構(gòu)等關(guān)鍵技術(shù)方面的優(yōu)勢(shì)突出，使得立達(dá)制造的精梳機(jī)遙遙領(lǐng)先于其他制造商的精梳機(jī)。E7/5型精梳機(jī)采用3段拼接形式安裝，第1段為車頭及1、2、3工位，第2段為4～8工位，第3段包括牽伸、圈條及吸落棉系統(tǒng)。

在傳動(dòng)方面，錫林僅傳動(dòng)分離羅拉的恒速部分，以使錫林能更好地發(fā)揮其梳理功能。承卷羅拉承擔(dān)了鉗板加壓機(jī)構(gòu)的支撐點(diǎn)，它是由動(dòng)力分配軸通過(guò)齒輪來(lái)驅(qū)動(dòng)的。錫林清潔刷不由錫林驅(qū)動(dòng)，改為電機(jī)單獨(dú)驅(qū)動(dòng)。

在鉗板構(gòu)件方面，E7/5型精梳機(jī)所用鉗板構(gòu)件的質(zhì)量為4 300 g，約為E7/4型的46%，因此其振動(dòng)更小，噪聲更低，運(yùn)行更加穩(wěn)定。該機(jī)型的上鉗板厚度為0.51cm，采用不銹鋼材質(zhì)，下鉗板厚度不大于0.3cm，鉗板支座均為鋁合金鑄造，支座后端底面設(shè)置交叉斜向加強(qiáng)主筋，增強(qiáng)了抗振扭力矩，其前端底面有加工平面，可用螺栓固定不銹鋼下鉗板。E7/5型精梳機(jī)的上鉗板加壓方式設(shè)計(jì)非常巧妙，它設(shè)置在小卷張力補(bǔ)償軸上，每個(gè)工位的鉗板兩側(cè)安裝有偏心盤，其下方為上鉗板加壓彈簧，偏心盤在規(guī)定時(shí)刻對(duì)鉗口施加壓力，隨著張力補(bǔ)償軸的擺動(dòng)完成鉗持分梳功能。這一改進(jìn)使得張力補(bǔ)償軸分擔(dān)了大部分質(zhì)量，鉗板構(gòu)件在往復(fù)運(yùn)動(dòng)中減少了運(yùn)動(dòng)慣量。

在牽伸系統(tǒng)方面，E7/5型精梳機(jī)應(yīng)用了三上五下曲線牽伸，最顯著特點(diǎn)是后牽伸區(qū)采用了一上二下式牽伸形式，取代了原來(lái)的一上一下形式，從而增大了后區(qū)牽伸的正包圍弧，提高了后區(qū)牽伸過(guò)程中的摩擦力界，加強(qiáng)了對(duì)后牽伸區(qū)纖維的控制。牽伸齒輪調(diào)換更加方便，通過(guò)采用對(duì)輪結(jié)合和被動(dòng)輪位置變化的方式，使用12個(gè)齒輪搭配出49種牽伸倍數(shù)。牽伸齒輪的配置是根據(jù)等比例遞增均布原理設(shè)計(jì)的，每檔之間差異均勻，有利于后道并條機(jī)對(duì)條子重量不勻的控制?？偁可旆秶?.6倍～19.6倍，適應(yīng)范圍較廣［4］。

立達(dá)E7/5型精梳機(jī)的核心技術(shù)在此后較長(zhǎng)的時(shí)間里始終保持著獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)，以至于后來(lái)推出的E7/6型、E60型、E62型、E65型等精梳機(jī)均沿用了這一技術(shù)，且在原有基礎(chǔ)上不斷改進(jìn)，并將其優(yōu)勢(shì)發(fā)揮得淋漓盡致。E7/6型精梳機(jī)的運(yùn)行速度可達(dá)350鉗次/min，它不僅改進(jìn)了給棉板，縮短了分離鉗口與給棉羅拉的距離，還可采用重定量小卷紡紗。E7/6型精梳機(jī)上鉗板質(zhì)量大幅減小，使其能在最高速度下平穩(wěn)運(yùn)行，顯著提高了梳理質(zhì)量和生產(chǎn)效率［5-7］。

2 計(jì)算機(jī)輔助工程優(yōu)化設(shè)計(jì)技術(shù)輔助開發(fā)階段

1995年，立達(dá)公司首次將計(jì)算機(jī)輔助工程優(yōu)化設(shè)計(jì)（以下簡(jiǎn)稱C.A.P.D.）技術(shù)應(yīng)用在E60型精梳機(jī)上，并取得了顯著的效果。立達(dá)公司推出E62型精梳機(jī)后，在C.A.P.D.基礎(chǔ)上進(jìn)一步對(duì)其工藝、機(jī)械運(yùn)動(dòng)等核心部件進(jìn)行了充分的模擬運(yùn)算和優(yōu)化（以下簡(jiǎn)稱C.A.P.D.+）。雖然這次優(yōu)化僅限于零部件尺寸的微小改動(dòng)和傳動(dòng)齒數(shù)的變化，并未涉及設(shè)備結(jié)構(gòu)的大改動(dòng)，但是收獲的效果奇佳。E62型精梳機(jī)的本身技術(shù)創(chuàng)新含量是很少的，但卻能以高速（400鉗次/min）、較低能耗和較好的條干水平位居各公司機(jī)型前列，其中最主要的原因就是C.A.P.D.+技術(shù)的應(yīng)用［8］。

E65型精梳機(jī)由立達(dá)公司在2004年國(guó)際紡機(jī)展上推出，其最大的特點(diǎn)是將變速驅(qū)動(dòng)技術(shù)應(yīng)用在錫林旋轉(zhuǎn)的全過(guò)程。車頭齒輪箱內(nèi)錫林軸的連接不再采用簡(jiǎn)單的聯(lián)軸器連接，而是通過(guò)兩對(duì)外形特殊的齒輪（稱為“凸輪”）傳動(dòng)來(lái)實(shí)現(xiàn)，保持連續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)的兩對(duì)凸輪在嚙合轉(zhuǎn)動(dòng)過(guò)程中兩者中心距始終保持不變。E65型精梳機(jī)的牽伸系統(tǒng)取消了之前的三上五下曲線式牽伸，而是采用了三上三下附加壓力棒曲線牽伸；其前、后牽伸區(qū)羅拉隔距、牽伸倍數(shù)均可調(diào)節(jié)，從而滿足了不同長(zhǎng)度纖維的紡紗要求。但E65型精梳機(jī)也存在不少缺陷。例如運(yùn)行速度超過(guò)400鉗次/min時(shí)，機(jī)器振動(dòng)和噪聲將明顯增加，輸出棉網(wǎng)有破邊現(xiàn)象，分離羅拉驅(qū)動(dòng)采用多連桿及差動(dòng)齒輪，結(jié)構(gòu)復(fù)雜等［9-10］。

E62型、E65型精梳機(jī)均為采用手動(dòng)換卷與接頭的半自動(dòng)精梳機(jī)，與其對(duì)應(yīng)的全自動(dòng)換卷與接頭的精梳機(jī)型號(hào)分別為E72型和E75型。E62型和E72型精梳機(jī)的最高生產(chǎn)速度均為400鉗次/min，E65型和E75型精梳機(jī)的最高運(yùn)行速度均為450鉗次/min。與其配套的精梳準(zhǔn)備設(shè)備均為E32型條并卷聯(lián)合機(jī)和E25型全自動(dòng)棉卷運(yùn)輸系統(tǒng)，它們共同組成了當(dāng)時(shí)先進(jìn)的精梳生產(chǎn)系統(tǒng)。

E66型精梳機(jī)是在E65型的基礎(chǔ)上，以減小機(jī)件運(yùn)動(dòng)慣量和加速度為目標(biāo)進(jìn)行了機(jī)械優(yōu)化后開發(fā)的新一代精梳機(jī)，并于2007年推向市場(chǎng)。該機(jī)型采用了適應(yīng)高速運(yùn)行的新型錫林和自清潔式頂梳，對(duì)成條機(jī)構(gòu)及風(fēng)道結(jié)構(gòu)進(jìn)行了改進(jìn)。經(jīng)過(guò)上述改進(jìn)，E66型精梳機(jī)的性能得到了很大提升，高速運(yùn)行平穩(wěn)、振動(dòng)小、耗電少及噪聲低，即使在車速達(dá)到500鉗次/min的情況下，精梳機(jī)排除的短絨及棉結(jié)水平依舊滿足相關(guān)規(guī)定要求，成紗質(zhì)量也能達(dá)到較好的水平［11］。

E66型為采用手動(dòng)換卷與接頭的半自動(dòng)精梳機(jī)，其對(duì)應(yīng)的全自動(dòng)換卷與接頭的精梳機(jī)型號(hào)為E76型，配套的精梳前準(zhǔn)備設(shè)備均為E35型條并卷聯(lián)合機(jī)，全自動(dòng)棉卷運(yùn)輸系統(tǒng)為E25型。E25型機(jī)將E35型條并卷聯(lián)合機(jī)準(zhǔn)備好的棉卷，自動(dòng)運(yùn)輸?shù)紼76型精梳機(jī)上進(jìn)行加工，每次可運(yùn)送8個(gè)棉卷，或者8個(gè)空筒管。除了保證棉卷在輸送過(guò)程中不受損傷外，還可減少精梳機(jī)待機(jī)時(shí)間，提高了精梳機(jī)的生產(chǎn)效率［12］。

3 新梳理理念和智能驅(qū)動(dòng)發(fā)展階段

立達(dá)公司在2011年國(guó)際紡機(jī)展上首次展出E80型精梳機(jī)，2013年底開始在中國(guó)市場(chǎng)銷售。其是在E66型基礎(chǔ)上通過(guò)優(yōu)化“凸輪”變速梳理參數(shù)開發(fā)出來(lái)的新一代精梳機(jī)，該機(jī)型充分利用了“凸輪”變速梳理技術(shù)，極大限度地?cái)U(kuò)展了錫林梳理區(qū)，這一新的梳理理念使得它在質(zhì)量、產(chǎn)量與落棉等方面皆具有高度的靈活性。

E80型精梳機(jī)采用了梳理面夾角為130°的錫林。與E66型相比，總梳理面積增加了44.4%，總梳理點(diǎn)達(dá)到了4.7萬(wàn)點(diǎn)，相比增加了60%，從而能夠更徹底地清除棉卷里的短絨、棉結(jié)和雜質(zhì)。用戶可以根據(jù)精梳工藝的需要，選擇不同配置和做出相應(yīng)的調(diào)整。E80型精梳機(jī)的錫林直接安裝在錫林軸上，替代了之前的托架安裝，并改進(jìn)了之前的喂棉羅拉驅(qū)動(dòng)方式，將車頭齒輪箱內(nèi)的原齒輪驅(qū)動(dòng)改成了連桿驅(qū)動(dòng)。牽伸機(jī)構(gòu)采用三上三下帶壓力棒牽伸系統(tǒng)和可調(diào)節(jié)的后區(qū)牽伸和主牽伸，確保對(duì)各種長(zhǎng)度纖維的精確控制。喇叭口之前增加了出條壓輥，大大改善了輸出條子條干。圈條成形系統(tǒng)可選擇配置直徑1 000 mm的大筒，大大減少了換筒次數(shù)、精梳條的斷頭次數(shù)和勞動(dòng)強(qiáng)度。

E80型精梳機(jī)可加工棉卷定量最大達(dá)80 g/m，具體根據(jù)原料的特性而定。從精梳梳理工藝角度來(lái)看，棉卷定量越大，纖維之間的摩擦就越大，梳理過(guò)程中棉卷自清潔效果就會(huì)越好。如果在生產(chǎn)中將落棉率作為第一重要參數(shù)的話，E80型精梳機(jī)可以在保證質(zhì)量的情況下，達(dá)到落棉率最低的要求［13］。

根據(jù)換卷接頭的方式，E80型精梳機(jī)分為全自動(dòng)和半自動(dòng)兩種機(jī)型，可供用戶選擇，其中全自動(dòng)機(jī)型配備自動(dòng)接頭ROBO Lap系統(tǒng)。E80型精梳前準(zhǔn)備工序設(shè)備為E35型條并卷聯(lián)合機(jī)。棉卷運(yùn)輸系統(tǒng)也分全自動(dòng)和半自動(dòng)兩種，半自動(dòng)棉卷運(yùn)輸系統(tǒng)配置了手推式運(yùn)輸小車（E16型小車和E17型小車），小車每次可運(yùn)送4個(gè)棉卷和4個(gè)筒管；當(dāng)E80型機(jī)配置手動(dòng)接頭時(shí)，應(yīng)選用E16型小車；當(dāng)E80型機(jī)配置全自動(dòng)接頭時(shí)，應(yīng)選用E17型小車。全自動(dòng)棉卷運(yùn)輸是通過(guò)SERVO lap E26型棉卷運(yùn)輸設(shè)備進(jìn)行的，確保8個(gè)棉卷可同時(shí)從E35型機(jī)上運(yùn)輸?shù)骄釞C(jī)，空筒管也通過(guò)E26系統(tǒng)完全自動(dòng)返回到E35型機(jī)上。將E26型棉卷自動(dòng)運(yùn)輸設(shè)備與全自動(dòng)精梳機(jī)結(jié)合，可實(shí)現(xiàn)整個(gè)精梳工序自動(dòng)化生產(chǎn)，不但可以降低用工量和勞動(dòng)強(qiáng)度，而且能顯著提升生產(chǎn)效率［14-15］。

在2015年國(guó)際紡機(jī)展上，立達(dá)公司推出了E86型精梳機(jī)和運(yùn)行速度可達(dá)230 m/min的E36型條并卷聯(lián)合機(jī)。E86型采用可調(diào)節(jié)式130°錫林，具備更大的有效梳理面積，而且保證每個(gè)工位梳理質(zhì)量的一致性。優(yōu)化動(dòng)作順序，既確保最大的夾持速率，又實(shí)現(xiàn)了對(duì)纖維輕柔及可控的處理。增加了纖維引導(dǎo)部件，改善了精梳條內(nèi)纖維的平行伸直度，最終成紗絡(luò)筒清紗切疵率降低50%。此外，對(duì)輸出壓輥部分的改進(jìn)可使精梳條達(dá)到理想的緊密度。E86型精梳機(jī)的生產(chǎn)速度可達(dá)550鉗次/min［16-17］。

時(shí)隔4年，在2019年國(guó)際紡機(jī)展上，立達(dá)公司又推出了最新一代E90型精梳機(jī)。該機(jī)采用新型智能驅(qū)動(dòng)，與多電機(jī)的主驅(qū)動(dòng)理念的精梳機(jī)相比，其能耗降幅高達(dá)40%。E90型精梳機(jī)生產(chǎn)速度高達(dá)600鉗次/min，其工藝參數(shù)調(diào)整便捷，大幅度降低了勞動(dòng)強(qiáng)度，提高了生產(chǎn)效率；采用了全新智能驅(qū)動(dòng)理念和當(dāng)前最新的SB-D50型并條牽伸系統(tǒng)，進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)了精梳機(jī)的低落棉、高質(zhì)量、高產(chǎn)能及應(yīng)用的靈活性，其產(chǎn)能較當(dāng)前E86型精梳機(jī)生產(chǎn)水平提升10%；可調(diào)范圍進(jìn)一步加大，即使當(dāng)最低落棉率降低3%時(shí)，產(chǎn)品質(zhì)量卻僅發(fā)生輕微惡化。E90型精梳機(jī)的最顯著特點(diǎn)是降低紡紗成本［18-19］。

4 結(jié)束語(yǔ)

縱觀立達(dá)精梳機(jī)的發(fā)展歷程，始終以工藝研究為基礎(chǔ)，在機(jī)械和電氣方面引領(lǐng)著精梳機(jī)的開發(fā)潮流，將C.A.P.D.系列技術(shù)應(yīng)用到精梳設(shè)備的設(shè)計(jì)和開發(fā)中，并不斷優(yōu)化，不斷創(chuàng)新，開發(fā)出適應(yīng)市場(chǎng)需求的全自動(dòng)精梳機(jī)。為了適應(yīng)紡紗短流程和低能耗的發(fā)展趨勢(shì)，立達(dá)精梳機(jī)在今后的發(fā)展中也必將更加多元化。例如在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)上，其牽伸系統(tǒng)可添加自調(diào)勻整模塊、出條在線監(jiān)測(cè)模塊，進(jìn)一步提高出條質(zhì)量，縮短紡紗流程；在梳理專件上，隨著工藝的研究借助計(jì)算機(jī)輔助技術(shù)進(jìn)一步優(yōu)化梳理專件的參數(shù)，提高梳理質(zhì)量，減少原料損耗；在智能驅(qū)動(dòng)方面，科技的發(fā)展也將助推智能驅(qū)動(dòng)技術(shù)跨入新的高度，進(jìn)一步降低能耗并減少用工。立達(dá)精梳機(jī)依靠持續(xù)不斷的技術(shù)研發(fā)，憑借其優(yōu)異的機(jī)械結(jié)構(gòu)、高品質(zhì)的專件技術(shù)及先進(jìn)的自動(dòng)化技術(shù)，一直處于精梳機(jī)研發(fā)前列。

近幾年來(lái)，我國(guó)精梳機(jī)的發(fā)展也取得了顯著的進(jìn)步，但是由于起步較晚，目前與立達(dá)精梳機(jī)還是存在一定的差距。國(guó)內(nèi)紡機(jī)企業(yè)可借鑒立達(dá)精梳機(jī)發(fā)展的先進(jìn)理念，結(jié)合我國(guó)精梳機(jī)市場(chǎng)需求，走出一條具有自主創(chuàng)新并符合我國(guó)特色的發(fā)展之路。