作者：陳革 孫志宏

紡織業(yè)擁有悠久的發(fā)展歷史，其在工業(yè)革命之后依托技術改進獲得生產(chǎn)效率的大幅提升，儼然成為國民支柱產(chǎn)業(yè)之一。但紡織業(yè)的高污染特性對其發(fā)展進程造成了很大影響，尤其是在著力倡導“綠色環(huán)?！崩砟畹慕裉欤徔棙I(yè)更是面臨高壓，如何降低紡織業(yè)污染性成為重要研究課題。紡織機械是紡織業(yè)的硬件載體，基于綠色理念研究紡織機械設計對于降低紡織業(yè)污染性具有重要價值。由陳革、孫志宏編寫，中國紡織出版社2021年出版的《紡織機械設計基礎》一書對紡織機械組成結構進行了詳細介紹，并分析了紡織機械各部分結構的設計過程，為紡織機械走綠色設計道路提供理論與實踐兩方面支持，進而為紡織業(yè)摘掉“高污染”帽子以及獲得更好發(fā)展奠定基礎。

《紡織機械設計基礎》共分為11個章節(jié)。第1章為“紡絲成形裝置”，主要介紹紡絲箱體、計量泵、紡絲組件、冷卻成形裝置等內容；第2章為“梳理機構”，主要介紹蓋板式梳棉機、精梳機等內容；第3章為“羅拉牽伸機構”，主要介紹羅拉牽伸原理、羅拉牽伸型式、牽伸機構傳動形式、牽伸比的計算和變換齒輪的選配等內容；第4章為“自調勻整系統(tǒng)”，主要介紹成卷機均勻給棉裝置、梳棉機自調勻整系統(tǒng)、并條機自調勻整系統(tǒng)等內容；第5章為“圈調機構”，主要介紹圈條機構原理、圈條機構的設計參數(shù)分析等內容；第6章為“紗線卷繞機構”，主要介紹紗線卷繞概述、粗紗卷繞、細紗卷繞、絡筒卷繞等內容；第7章為“紡織機械中的氣流”，主要介紹管道內氣力輸送、渦流在紡紗機械中的應用等內容；第8章為“針織成圈機構”，主要介紹針織成圈概述、織針的設計、三角的設計等內容；第9章為“紡織引緯機構”，主要介紹劍桿織機引緯機構、圓織機引緯機構等內容；第10章為“織機打緯機構”，主要介紹四連桿打緯機構、六連桿打緯機構、共軛凸輪打緯機構等內容；第11章為“多電機同步控制技術”，主要介紹多電動機同步控制理論、染整機械的多電動機同步控制系統(tǒng)、漿紗機多單元同步控制系統(tǒng)等內容。

通過閱讀《紡織機械設計基礎》一書，可以了解到紡織機械包括多個組成結構，如梳理機構、牽伸機構、卷繞機構、氣流輸送設備、同步傳動機構、烘干裝置、紡絲成形裝置、自調勻整系統(tǒng)、針織成圈機構、往復運動機構等，每部分各具作用且缺一不可。這就要求綠色設計必須符合以下原則：一是整體性原則。具體到紡織機械設計中，綠色設計不能只從某個結構或某個部分入手，而是要整體考量，從整體入手構思設計方案，如為了降低有害物質的排放量，需要在每個輸出環(huán)節(jié)做好截留與篩查工作，如果只在某幾個環(huán)節(jié)進行設計，則會影響到整體降污效果，還可能使前面所取得的成果付之東流。二是功能性原則。紡織機械每部分功能不同，通過緊密配合才能實現(xiàn)整體功能的發(fā)揮。綠色設計過程中除了要追求綠色環(huán)保，還要保證紡織機械功能正常發(fā)揮，如果以削弱功能為代價，則會對紡織業(yè)發(fā)展造成阻礙，也會使綠色設計意義與價值大打折扣。三是“以人為主”原則。紡織機械綠色設計是諸多方面得到優(yōu)化改善的過程，但機械始終是要靠人來操作與指揮，紡織機械是否綠色運行、綠色設計成果是否達到預期等均要由人來做出判斷，因此設計過程中必須設置為人服務的操作位和觀察位，讓人通過自主調節(jié)助力紡織機械在綠色道路上獲得更好效果。

基于以上原則，紡織機械綠色設計具體要從以下幾個方面入手：

一是材料選擇。在綠色理念指導下，紡織機械材料選擇要遵循以下要求，如材料符合機械運行需求、材料生產(chǎn)符合環(huán)保要求、材料可以實現(xiàn)循環(huán)利用等。例如，紡織機械骨架材料可以選擇H型鋼，這種材料機械性能良好，其獨特斷面既使自身重量有所降低，也能通過改善結構設計內力而增強承重能力，有利于強化紡織機械骨架強度，為其安全穩(wěn)定運轉提供支持。H型鋼在生產(chǎn)時耗鋼量較低，能夠節(jié)約大量資源，而在加工過程中，相較于其他鋼材不僅在焊接材料的選擇上沒有太高要求，而且加工工作量也更少。生產(chǎn)成本與加工成本的雙重優(yōu)勢使得H型鋼得到了廣泛使用，也使其在綠色材料中占據(jù)一席之地。紡織機械傳動部分由于運轉頻率與總時間較高，因此磨損程度相對也會更強，在選擇傳統(tǒng)部分材料時要選擇具備抗磨、抗壓、抗拉等特性的材料。從目前情況看，新型高分子材料應是最優(yōu)選擇。在新型高分子材料中，合成塑料、合成纖維、合成橡膠依托其優(yōu)良性能得到了廣泛應用。紡織機械傳動部分可以使用阻燃合成纖維制成傳動皮帶，在保證使用強度的同時也能提高安全性，避免傳動過程中因受熱發(fā)生火災的現(xiàn)象。隨著材料生產(chǎn)技術的發(fā)展與革新，現(xiàn)在很多非金屬材料如碳釬維、玻璃鋼等在強度上與金屬材料相差無二，并且在某些方面還有一定優(yōu)勢，如抗腐蝕等，如果能夠將紡織機械中的部分金屬替換為非金屬，不僅能節(jié)約成本，還能延長使用壽命。

二是技術革新。技術是紡織業(yè)走向機械化的支撐，而在注重環(huán)保的今天，紡織業(yè)同樣需要依托技術走綠色發(fā)展之路。紡織業(yè)已經(jīng)形成了一套完整的生產(chǎn)流程，想要改變其高污染缺陷，技術革新是重中之重。具體到紡織機械設計中，技術革新主要包括裝配技術、密封技術、污染處理技術、維修技術等。裝配技術是以聯(lián)結機械、完成機械安裝為目標，該項技術革新方向為提升裝配效率與拆卸效率，如在聯(lián)結紡織機械各個部分時，要根據(jù)材料性能與實際工作要求選擇最為適宜的聯(lián)結方式，如震動環(huán)境下可以使用鍵連接和螺紋連接相結合的方式，并要預留足夠的拆卸空間，為故障處理以及后期回收利用提供便利；密封技術主要用于防止油類物質泄露。紡織機械轉動部分需要潤滑油減少摩擦，做好密封可以避免潤滑油泄露，既能避免資源浪費，也能避免潤滑油對生產(chǎn)環(huán)節(jié)造成不良影響。除此之外，密封技術還包括粉塵等污染物的密閉處理，減低其擴散到工作環(huán)境中的幾率；污染處理技術主要是對紡織機械運轉過程中產(chǎn)生的廢棄物進行處理，避免其進入環(huán)境中造成污染。該技術革新方向為全面處理和閉環(huán)處理，廢氣、廢水、廢料等均要得到控制，并且形成完整的閉環(huán)處理系統(tǒng)，為紡織業(yè)污染處理持續(xù)提供服務；維修技術是以處理故障、確保紡織機械正常運轉為目標。該技術既要貫徹節(jié)約成本理念，也要做到不產(chǎn)生新污染?，F(xiàn)代化故障診斷技術如振動信號監(jiān)測技術、溫度信號監(jiān)測技術等均要得到積極應用，在提升故障診斷效率的同時也為維修過程直達病灶提供依據(jù)。

三是污染指標清晰透明。在紡織機械設計中要設置污染監(jiān)測渠道，讓工作人員及時了解當前污染情況。紡織生產(chǎn)一般會用到酸堿物質，在經(jīng)過一系列反應后會生成硫磺、硫酸、硫酸鹽等有害物質，處理這些有害物質通常是采用相關溶劑進行中和。設置污染監(jiān)測渠道能讓工作人員了解有害物質處理程度，如果達不到標準，則需要對溶劑進行調節(jié)，這個過程可以通過人工與自動方式實現(xiàn)。在“以人為主”原則下，人工監(jiān)測和人工調節(jié)不可或缺，這是確保有害物質得到更好處理、避免其排放到環(huán)境中的重要支撐。污染指標清晰透明既是對紡織機械設計的基本要求，也是立足于紡織業(yè)大格局下確保污染治理有的放矢以及實現(xiàn)動態(tài)調整的重要要求。

四是外在環(huán)境營造。紡織機械與外在環(huán)境具有密切聯(lián)系，紡織機械處于良好外在環(huán)境中有利于提升其運轉效率，如外在環(huán)境吸震、吸噪、降塵等能力強，則可以為紡織機械保持穩(wěn)定運行提供支撐；反之，紡織機械設計中也要做好這些工作，如接地處采用防震設計以及灰塵產(chǎn)生處產(chǎn)設除塵網(wǎng)、噴霧裝置等。綠色理念下的外在環(huán)境營造要以實現(xiàn)“綠色、健康”為目標，這不僅是降低紡織業(yè)污染程度的需要，也是為工作人員營造良好工作環(huán)境的必然。粉塵、噪聲等對人體健康有著諸多害處，如人體長期吸入粉塵可能會得矽肺??；噪聲會對人體神經(jīng)系統(tǒng)造成傷害，導致聽覺、視覺等方面出現(xiàn)障礙，甚至引發(fā)精神疾病。由此可以看出，紡織機械綠色設計可謂意義重大，必須得到足夠重視。

五是外觀設計。紡織機械綠色設計中也要注重外觀，從人體工程學角度分析，單一的外觀形狀、色彩等會使人產(chǎn)生視覺疲勞，可能會使工作人員出現(xiàn)注意力不集中，進而埋下安全隱患。外觀設計中可以使用混合色進行裝飾，如果藍白相間、灰綠相間等。外觀設計所使用的材料要確保健康環(huán)保，如油漆材料要選擇低甲醛或無甲醛產(chǎn)品，避免這類有害物質對工作人員造成傷害。

《紡織機械設計基礎》一書能夠為紡織機械綠色設計提供重要參考，其詳細到位的介紹有利于設計者全方位進行考量，使得設計結果既能推動紡織機械更新?lián)Q代，也能確保其基本功能與生產(chǎn)流程的穩(wěn)定發(fā)揮。該書主要用作紡織機械專業(yè)的專業(yè)課教材或者作為紡織機械行業(yè)技術人員參考書籍，因此閱讀該書需要具備一定的專業(yè)基礎，對于普通讀者想要對紡織機械有所了解，應循序漸進從基本知識書籍入手。(作者簡介：封冰，副教授，博士，南京工業(yè)職業(yè)技術大學藝術設計學院；姚江，副教授，博士，常州大學美術與設計學院?；痦椖浚航K省社會科學基金項目(20YSB010)。)