方宝欣/同欣纺织机械（芜湖）有限公司
0 简介
进入21世纪以来，新型平底节能锭子在国外纺纱企业得到广泛应用，以巴基斯坦为例，平底锭子应用比例已达90%以上，平均锭速达到约20000r/min，纺纱技术装备水平普遍较高，加上劳动力成本低廉等因素，在纺纱成本上优势明显。
1、国内纺纱行业平底节能锭子配置率低的原因
第一，亚洲大部分发展中国家的纺织企业，由于国内纺纱设备制造业相对落后，产业链不完整，基本采用西方先进的纺纱设备和专用部件，因此，大批量生产中间接使用平底锭子。数量。我国纺纱设备制造业产业链较为完整，2000年至2010年十年间纺织行业纱锭数量不断扩大，纺纱企业使用国产设备较为广泛。由于国内纺纱机市场竞争激烈，国内纺机生产厂家为了降低整机价格，多采用传统锭子作为标准件，如用户要求改进配置，须在合同中注明。
其次，国内纺机零部件行业对平底节能锭子的研发和制造起步较晚，加工工艺和加工精度受到机械制造装备技术水平低、投入不足等因素影响，严重制约了平底节能锭子的开发和制造。影响了研发进度，直到2006年才对真正的平底高端主轴进行系统研发，导致国内平底主轴制造技术成熟较晚，推出时间也较晚。
第三，国内纺纱企业接触和使用普通尖底锭子已有几十年历史，对平底节能锭子的结构和性能认识不足，认为普通锭子可以正常使用，是节能锭子中便宜，所以他们继续使用尖底锭子，而对平底锭子则持观望态度。
中国纱线网已成为我国纺纱新技术交流平台，多次举办纺纱企业与纺机企业的技术交流会，平底锭子开始受到越来越多纺纱企业的关注，并被采用受到越来越多企业的青睐。中国纱线网及行业协会为我国平底锭子的推广使用、纺纱企业专用件配置水平的提高做出了突出贡献。目前，我国约有15%的平底锭子纺纱企业开始尝试平底锭子，已有10%的纺纱企业大批量使用。
2、新型平底节能主轴的节能优势
平底高速节能锭子最早出现于20世纪80年代的德国，由于其结构先进，机械制造工艺精良，这种锭子很快占领了国际市场，迅速提高了世界纺纱技术。纺纱锭子转速已大规模突破18000r/min，纺纱生产效率及节能优势明显。
这种主轴结构从理论力学、摩擦学、流体力学等学科角度看都是非常科学的，是对沿用几百年的尖锭底基本结构的重大突破，几乎解决了所有主轴的转动问题。传统尖底主轴结构的缺点。
主轴下支撑结构原理对比图
2.1 新型平底锭子与传统尖底锭子结构对比
（点击图片放大）
2.2 新型平底主轴的节能原理
2.2.1主轴在高速运转时，主轴座内与其接触的主轴杆下部零件（如轴承、主轴底板等）及润滑油也以较高的速度旋转。纺纱锭子在高速旋转时，由于相互摩擦的存在，会消耗大量的能量，经试验分析，这部分能耗约占纺纱平均单锭能耗的30%左右。框架纺纱。
锭尖摩擦扭矩M与锭杆与线轴重量之和成正比，与锭尖摩擦半径成正比，与锭尖与锭底之间的摩擦系数成正比。
普通主轴下端面R=0.7mm(-)，与主轴底部接触R=0.7mm(+)；平底主轴下端面主轴杆球面与主轴杆呈点接触。由于主轴杆下端平面与主轴颈平行，且得到充分润滑，所以主轴杆下端的摩擦阻力矩很小，能量消耗几乎为零。
2.2.2 通过降低滚筒转速来节能
平底主轴上的轴承内径为6.8mm，主轴盘径可以设计得更小，在同样的转速下，可以降低辊盘的转速，减少因空气阻力而消耗的能量旋转物体因空气阻力而消耗的能量与物体转速的三次方成正比，经计算，与带转子的锭子相比，辊盘的能耗比为W32/W31=0.80（0.64）。锭子带轮直径一般为19mm和20.5mm（或22mm）。但这部分能耗约占细纱机总能耗的5%。根据理论计算纺织行业钢结构，罗拉盘的能耗与主轴盘旋转的能量消耗十分接近。 按细纱机各组锭子总耗电量平均分配，每组锭子总耗电量为20瓦/锭，其中罗拉盘能耗为1瓦/锭/仅考虑锭盘因素，采用19 mm锭盘的锭子比采用20.5 mm和22 mm锭盘的锭子可分别降低纺纱能耗1%和1.8%。
2.2.3由于纱管具有一定的曲率（合格纱管的曲率小于0.25mm），锭杆（锭盘）与纱管之间也存在一定的间隙（一般为0.15mm左右），在纺纱过程中纺纱过程中，锭子实际上承受的是径向偏心载荷。纺纱时筒管振幅越大，消耗的能量越多。锭子可以通过减小筒管振幅来减少筒管振动所消耗的能量。纺纱时锭子运转越平稳，消耗的能量越多。节能效果越明显。
2.3使用节能锭子，不但降低了纺纱成本，而且减少了工业生产中的能源消耗，符合国家能源战略。
3 平底锭子节能试验需要注意的几个方面
3.1平底锭子与传统锭子的节能试验应在同一台细纱机上进行比较，不同机器的机械传动所消耗的能量不同，不同主电机的运行效率也不同。
3.2 进行节能试验时，两锭纺纱类型、锭速设定必须相同。
3.3能耗指标测量只能测量细纱机主电机的电功率，测试电路电流不科学，在纺纱过程中，电流随时间波动较大，且三相电流不相同，所以任意时间点的电流读数都不能作为测试指标。
3.4 试验过程中，应及时修复断纱，不得出现空锭、停锭现象。
3.5节能测试周期越长，测试误差越小，测试3-5个纱滴较为合适。
3.6 不同时间段供给的动态电压可能不同，影响测试的准确性。
3.7 节电试验所用的电能表的乘数不宜太大，读数应精确到0.1度。
3.8 测试过程中禁止停车。
3.9 试验过程中应有专人监视机器的运行。
3.10 不同纺纱品种、不同纺纱锭速、不同对比对象、不同测试点，试验的节能率有所不同。
4、新型平底节能锭子试验结果统计
结合同欣纺织机械（芜湖）有限公司TXD61系列锭子的研发、制造实践，结合广大纺织用户的使用情况，对TXD61系列锭子的节能效果测试结果进行统计分析如下。
（点击图片放大）
（另外，部分山东、河南、湖北、浙江等地的纺织企业出于技术保密考虑，不同意公开检测数据。）
不同用户的纺纱工艺参数不同，吨纱基本电耗不同，节能检测条件不同，锭子对比条件也不同，因此TXD61锭子的节电率存在一定差异，平均电耗节电率可达8%。
根据国家实验室测试，TXD61主轴的节能效果也十分明显，在主轴转速为16000rpm时，比D32、D42传统主轴功耗减少2w左右。
5. 纺纱提速与节能问题
5.1 纺丝速度提高与节能的关系
5.1.1 纺纱提速与节能是两个独立的目标，都与锭子选择有关，锭子选择不合适时，两者相互制约；锭子选择合适时，两者相互促进，相互促进。同时实现。
5.1.2 采用19直径锭板的尖头锭子，可以通过降低罗拉转速达到节能的目的，但效果十分有限，根据理论计算，纺纱节能率仅为1 %～2%。但由于该型锭子锭杆较细，锭杆刚性降低，大纱振幅会增大，纱管能耗及空气阻力增大，断头率增加，且无提速的可能，因此，锭板直径19的尖头锭子在纺织厂很少采用。
5.1.3平底高速节能锭子本身具备小直径锭盘的条件，一是可以选用较小直径锭盘，达到降低辊速、节能的目的；二是，依靠锭子内部节能可以实现更大比例的节能；第三，由于平底节能锭子运行稳定性好，纺纱断头率降低，为纺纱提速提供了充分必要条件即使钢领等配置不变，单纯依靠锭子也能实现10%左右的提速；四是锭子具备大幅度提速条件后，可通过改变钢领、钢丝圈配置、加强工艺技术管理等措施达到进一步提速的目的，同时达到降低吨纱能耗的目的，因此“提高纺纱速度”与“纺纱节能”两个目标是可以互相促进的。
5.2纺丝功耗的构成及影响因素
要探讨如何同时实现纺纱提速与节能，首先要了解纺纱能耗的构成。以锭速16000rpm纺纱40s为例纺织行业钢结构，纺纱能耗为：纺纱电耗的构成及其影响因素大致如下：
（点击图片放大）
5.3 纺纱锭速与能耗关系
5.3.1 纺纱锭速提高，细纱产量逐年增加。随着锭速的提高，各部件能耗随锭速按不同比例增加。能耗随锭速线性增加的因素有：这里不讨论锭速，因为这部分能耗随锭速、产量同比例增加，吨纱能耗几乎不变。
5.3.2 当所有配置不变，单纯提高纺纱锭速时，吨纱能耗会有所增加，但从企业整体来看，固定成本的摊薄将显著降低单位成本。吨纱。提速后产能和效率的提高所带来的经济效益远远大于提速带来的消耗的增加。提速永远是第一要务。
5.3.3 在同样的纺纱锭速下，无论纺纱锭速如何，使用平底节能锭子均可降低吨纱能耗。锭速越高，节能率越高。
5.3.4 如何减少吨纱能耗的增幅，甚至在纺纱速度提高的情况下降低吨纱能耗，完全可以通过采取相关技术措施来实现。
5.4 提高纺丝速度、节约能源的有效途径
5.4.1 使用高速平底节能锭子是实现提速的核心条件，锭子本身也具有省电、维护成本低的优势。使用平底高速节能锭子是实现提速的核心条件。国内各大品牌锭子完全能够满足高速纺、节能纺的要求。
5.4.2采用小直径钢圈、小卷装是实现提速的必由之路，与单纯提高主轴转速相比，提速幅度更大，能耗明显降低。
5.4.3 钢圈、钢丝圈的选用至关重要。纺纱速度的提高必然对钢圈、钢丝圈的质量提出更高的要求。钢圈、钢丝圈匹配性差、钢丝圈寿命短等问题在纺纱过程中尤为突出。钢领和钢丝圈的磨损使纺纱速度无法继续提高，而高断头率又使纺纱速度难以跟上，这些都常常使纺纱厂放弃。从高速纺纱技术相对成功的企业经验来看，当钢丝圈线速度达到40米/秒时，应选用直径较小的钢圈，并选用国际知名品牌（如瑞士布雷克、德国R+F）的钢圈和钢丝圈。由于钢圈国际知名品牌的钢丝圈质量可靠、一致性好、寿命长，可以作为可控因素，而可以集中精力解决其他诸多容易检查、衡量的因素，先取得局部成功，再推广从点到面。 如果车速增幅不大，也可选用国产轴承钢圈和钢丝圈，进行初步试验，待取得一定的成功经验后再确定选型。
5.4.4高速小卷装必然增加落纱次数。我国现有的技术可以很好地解决自动落纱问题。如自动落纱细纱机（基本采用铝杆锭子）、裸杆锭子智能落纱机，以及普通细纱机集群改造。对于小卷装纺纱，卷绕一般不受影响。现代自动卷绕技术的应用，特别是托盘式自动卷绕机，已实现全自动卷绕。
5.4.5 细纱机采用变频调速是提高纺纱速度的必要措施。小纱和大纱易发生断头，可设定较低的锭速。中纱阶段气圈张力纺纱速度比较稳定，所以可以设定较高的锭速。所谓提速，就是在中纱阶段提高纺纱速度。目前新型细纱机均采用变频调速。A513W、FA502、FA506、 FA507细纱机配变频器，可设定10个锭速。
5.4.6主轴采用小直径主轴板，一方面可以降低滚筒转速，减少机械的振动，另一方面降低滚筒的能耗。
5.4.7 使用气圈环减小纺纱气圈直径，对提速节能有明显作用。一般纺低支纱时采用气圈环，当目标纱支数增加时，也应考虑使用气圈环。纺中高支纱时锭速可达19000r/min左右。
5.4.8 保证锭子、钢领、导纱钩、气圈环同心。
5.4.9 使用优质纱管，剔除弯曲、变形、破损的纱管。
5.4.10 提高纺纱速度时，为减少断头，需做好以下工作：
①减少机械的振动。对弯曲、变形的辊筒、辊轴进行校直；对变形、抖动的辊筒进行更换；
②搞好细纱车间的清扫工作，防止飞花、线头进入纱线加捻区造成断纱。飞花、线头附着在钢丝上也会造成断纱。
④正确使用衣领清洁器。
⑤调节车间温度、湿度，可减少毛羽、断头率。
六，结论
提高纺纱锭速、降低纺纱能耗、减少纺纱用工数量将是纺织行业发展的长期主题。随着市场竞争的日趋激烈和国家产业政策的调整，国内越来越多的大型纺织企业已经意识到这些因素关系到企业的生存和发展，必须采取切实可行的措施加以解决。要实现纺纱的高速化、自动化，需要投入更多的资金购买先进的成套设备设备改造。在现有设备条件下，通过设备改造和应用新型锭子、钢领等专用件，也可以达到纺纱节能、提速、降耗的目的。它是一项技术和组织该方法具有投资少、见效快、风险低等优点。
