李志民 王新厚

（1.纺织面料技术教育部重点实验室，上海，201620；2.东华大学，上海，201620）

早在1846年，国外就有了精梳机，其钳板是固定不动的，并以发明者的名字“海尔曼”命名。纳斯米史于1900年对固定钳板作了改进，改进后的钳板可前后摆动。随着科技的飞速发展，精梳机也进入了新的发展阶段，国外比较有名的精梳机制造企业也很多，如日本原织机公司、立达公司、马佐里公司、沃克公司、丰田公司等，其中较为成功的精梳机制造企业当属瑞士立达公司［1-2］。下面我们从3个不同阶段论述其精梳机的发展过程。

1 机械发展阶段

立达公司在20世纪50年代就推出了E7型精梳机，到20世纪60年代发展成为E7/2型；随着对设备的不断改进，在20世纪70年代将E7/4型精梳机推向市场。作为当时精梳机的代表机型，E7/4型精梳机的最高速度可达240钳次/min，机器运转效率达80%，接头、换卷等操作均为手动，但输出棉条质量较好。E7/4型精梳机有8个梳理工位，每个梳理工位的间距为43cm，容纳棉卷的宽度为30cm，是当时精梳机中经济效益较好的一种。其具有两种给棉方式，分别是后退给棉和前进给棉。采用了偏心轴装置，以减少棉卷喂入时的张力不匀，达到了调节张力的目的。E7/4型精梳机的分离罗拉采用了双轴柄连杆机构驱动，分离胶辊作正转与反转运动，这样既简化了机构，运动也较平稳，还能适应高速。分离胶辊采用单进气孔加压，其压力大小可由减压阀调节，一般设置为180 N～210 N。钳板采用3点支撑并附平衡重锤，可减少振动；钳板运动可在车头集体调节，工人操作方便。采用双筒单圈条结构和行星式轮系圈条器。具有自停控制装置，当棉条过满、断头或拥堵时，可自动停车。锡林可选用针排式或整体式。清洁刷单独传动，完成清洁工作。精梳落棉通过负压吸入滤尘系统，连接精梳设备的吸风通道有上行与下行两种，可根据厂房设计选择。此外，其分梳与牵伸系统都设置有吸尘装置，可减轻挡车工的清洁工作量［3］。当时，精梳准备设备有E2/4型条卷机和E4/1型并卷机。通常企业组织生产的精梳设备配置为E2/4型条卷机×1+E4/1型并卷机×1+E7/4型精梳机。

在20世纪80年代初，立达公司推出了E7/5型精梳机。与E7/4型精梳机相比，E7/5型精梳机对传动、钳板构件及牵伸系统等都进行了较大改进，并获得了巨大成功。尤其是在传动和钳板机构等关键技术方面的优势突出，使得立达制造的精梳机遥遥领先于其他制造商的精梳机。E7/5型精梳机采用3段拼接形式安装，第1段为车头及1、2、3工位，第2段为4～8工位，第3段包括牵伸、圈条及吸落棉系统。

在传动方面，锡林仅传动分离罗拉的恒速部分，以使锡林能更好地发挥其梳理功能。承卷罗拉承担了钳板加压机构的支撑点，它是由动力分配轴通过齿轮来驱动的。锡林清洁刷不由锡林驱动，改为电机单独驱动。

在钳板构件方面，E7/5型精梳机所用钳板构件的质量为4 300 g，约为E7/4型的46%，因此其振动更小，噪声更低，运行更加稳定。该机型的上钳板厚度为0.51cm，采用不锈钢材质，下钳板厚度不大于0.3cm，钳板支座均为铝合金铸造，支座后端底面设置交叉斜向加强主筋，增强了抗振扭力矩，其前端底面有加工平面，可用螺栓固定不锈钢下钳板。E7/5型精梳机的上钳板加压方式设计非常巧妙，它设置在小卷张力补偿轴上，每个工位的钳板两侧安装有偏心盘，其下方为上钳板加压弹簧，偏心盘在规定时刻对钳口施加压力，随着张力补偿轴的摆动完成钳持分梳功能。这一改进使得张力补偿轴分担了大部分质量，钳板构件在往复运动中减少了运动惯量。

在牵伸系统方面，E7/5型精梳机应用了三上五下曲线牵伸，最显著特点是后牵伸区采用了一上二下式牵伸形式，取代了原来的一上一下形式，从而增大了后区牵伸的正包围弧，提高了后区牵伸过程中的摩擦力界，加强了对后牵伸区纤维的控制。牵伸齿轮调换更加方便，通过采用对轮结合和被动轮位置变化的方式，使用12个齿轮搭配出49种牵伸倍数。牵伸齿轮的配置是根据等比例递增均布原理设计的，每档之间差异均匀，有利于后道并条机对条子重量不匀的控制。总牵伸范围8.6倍～19.6倍，适应范围较广［4］。

立达E7/5型精梳机的核心技术在此后较长的时间里始终保持着独特的优势，以至于后来推出的E7/6型、E60型、E62型、E65型等精梳机均沿用了这一技术，且在原有基础上不断改进，并将其优势发挥得淋漓尽致。E7/6型精梳机的运行速度可达350钳次/min，它不仅改进了给棉板，缩短了分离钳口与给棉罗拉的距离，还可采用重定量小卷纺纱。E7/6型精梳机上钳板质量大幅减小，使其能在最高速度下平稳运行，显著提高了梳理质量和生产效率［5-7］。

2 计算机辅助工程优化设计技术辅助开发阶段

1995年，立达公司首次将计算机辅助工程优化设计（以下简称C.A.P.D.）技术应用在E60型精梳机上，并取得了显著的效果。立达公司推出E62型精梳机后，在C.A.P.D.基础上进一步对其工艺、机械运动等核心部件进行了充分的模拟运算和优化（以下简称C.A.P.D.+）。虽然这次优化仅限于零部件尺寸的微小改动和传动齿数的变化，并未涉及设备结构的大改动，但是收获的效果奇佳。E62型精梳机的本身技术创新含量是很少的，但却能以高速（400钳次/min）、较低能耗和较好的条干水平位居各公司机型前列，其中最主要的原因就是C.A.P.D.+技术的应用［8］。

E65型精梳机由立达公司在2004年国际纺机展上推出，其最大的特点是将变速驱动技术应用在锡林旋转的全过程。车头齿轮箱内锡林轴的连接不再采用简单的联轴器连接，而是通过两对外形特殊的齿轮（称为“凸轮”）传动来实现，保持连续转动的两对凸轮在啮合转动过程中两者中心距始终保持不变。E65型精梳机的牵伸系统取消了之前的三上五下曲线式牵伸，而是采用了三上三下附加压力棒曲线牵伸；其前、后牵伸区罗拉隔距、牵伸倍数均可调节，从而满足了不同长度纤维的纺纱要求。但E65型精梳机也存在不少缺陷。例如运行速度超过400钳次/min时，机器振动和噪声将明显增加，输出棉网有破边现象，分离罗拉驱动采用多连杆及差动齿轮，结构复杂等［9-10］。

E62型、E65型精梳机均为采用手动换卷与接头的半自动精梳机，与其对应的全自动换卷与接头的精梳机型号分别为E72型和E75型。E62型和E72型精梳机的最高生产速度均为400钳次/min，E65型和E75型精梳机的最高运行速度均为450钳次/min。与其配套的精梳准备设备均为E32型条并卷联合机和E25型全自动棉卷运输系统，它们共同组成了当时先进的精梳生产系统。

E66型精梳机是在E65型的基础上，以减小机件运动惯量和加速度为目标进行了机械优化后开发的新一代精梳机，并于2007年推向市场。该机型采用了适应高速运行的新型锡林和自清洁式顶梳，对成条机构及风道结构进行了改进。经过上述改进，E66型精梳机的性能得到了很大提升，高速运行平稳、振动小、耗电少及噪声低，即使在车速达到500钳次/min的情况下，精梳机排除的短绒及棉结水平依旧满足相关规定要求，成纱质量也能达到较好的水平［11］。

E66型为采用手动换卷与接头的半自动精梳机，其对应的全自动换卷与接头的精梳机型号为E76型，配套的精梳前准备设备均为E35型条并卷联合机，全自动棉卷运输系统为E25型。E25型机将E35型条并卷联合机准备好的棉卷，自动运输到E76型精梳机上进行加工，每次可运送8个棉卷，或者8个空筒管。除了保证棉卷在输送过程中不受损伤外，还可减少精梳机待机时间，提高了精梳机的生产效率［12］。

3 新梳理理念和智能驱动发展阶段

立达公司在2011年国际纺机展上首次展出E80型精梳机，2013年底开始在中国市场销售。其是在E66型基础上通过优化“凸轮”变速梳理参数开发出来的新一代精梳机，该机型充分利用了“凸轮”变速梳理技术，极大限度地扩展了锡林梳理区，这一新的梳理理念使得它在质量、产量与落棉等方面皆具有高度的灵活性。

E80型精梳机采用了梳理面夹角为130°的锡林。与E66型相比，总梳理面积增加了44.4%，总梳理点达到了4.7万点，相比增加了60%，从而能够更彻底地清除棉卷里的短绒、棉结和杂质。用户可以根据精梳工艺的需要，选择不同配置和做出相应的调整。E80型精梳机的锡林直接安装在锡林轴上，替代了之前的托架安装，并改进了之前的喂棉罗拉驱动方式，将车头齿轮箱内的原齿轮驱动改成了连杆驱动。牵伸机构采用三上三下带压力棒牵伸系统和可调节的后区牵伸和主牵伸，确保对各种长度纤维的精确控制。喇叭口之前增加了出条压辊，大大改善了输出条子条干。圈条成形系统可选择配置直径1 000 mm的大筒，大大减少了换筒次数、精梳条的断头次数和劳动强度。

E80型精梳机可加工棉卷定量最大达80 g/m，具体根据原料的特性而定。从精梳梳理工艺角度来看，棉卷定量越大，纤维之间的摩擦就越大，梳理过程中棉卷自清洁效果就会越好。如果在生产中将落棉率作为第一重要参数的话，E80型精梳机可以在保证质量的情况下，达到落棉率最低的要求［13］。

根据换卷接头的方式，E80型精梳机分为全自动和半自动两种机型，可供用户选择，其中全自动机型配备自动接头ROBO Lap系统。E80型精梳前准备工序设备为E35型条并卷联合机。棉卷运输系统也分全自动和半自动两种，半自动棉卷运输系统配置了手推式运输小车（E16型小车和E17型小车），小车每次可运送4个棉卷和4个筒管；当E80型机配置手动接头时，应选用E16型小车；当E80型机配置全自动接头时，应选用E17型小车。全自动棉卷运输是通过SERVO lap E26型棉卷运输设备进行的，确保8个棉卷可同时从E35型机上运输到精梳机，空筒管也通过E26系统完全自动返回到E35型机上。将E26型棉卷自动运输设备与全自动精梳机结合，可实现整个精梳工序自动化生产，不但可以降低用工量和劳动强度，而且能显著提升生产效率［14-15］。

在2015年国际纺机展上，立达公司推出了E86型精梳机和运行速度可达230 m/min的E36型条并卷联合机。E86型采用可调节式130°锡林，具备更大的有效梳理面积，而且保证每个工位梳理质量的一致性。优化动作顺序，既确保最大的夹持速率，又实现了对纤维轻柔及可控的处理。增加了纤维引导部件，改善了精梳条内纤维的平行伸直度，最终成纱络筒清纱切疵率降低50%。此外，对输出压辊部分的改进可使精梳条达到理想的紧密度。E86型精梳机的生产速度可达550钳次/min［16-17］。

时隔4年，在2019年国际纺机展上，立达公司又推出了最新一代E90型精梳机。该机采用新型智能驱动，与多电机的主驱动理念的精梳机相比，其能耗降幅高达40%。E90型精梳机生产速度高达600钳次/min，其工艺参数调整便捷，大幅度降低了劳动强度，提高了生产效率；采用了全新智能驱动理念和当前最新的SB-D50型并条牵伸系统，进一步实现了精梳机的低落棉、高质量、高产能及应用的灵活性，其产能较当前E86型精梳机生产水平提升10%；可调范围进一步加大，即使当最低落棉率降低3%时，产品质量却仅发生轻微恶化。E90型精梳机的最显著特点是降低纺纱成本［18-19］。

4 结束语

纵观立达精梳机的发展历程，始终以工艺研究为基础，在机械和电气方面引领着精梳机的开发潮流，将C.A.P.D.系列技术应用到精梳设备的设计和开发中，并不断优化，不断创新，开发出适应市场需求的全自动精梳机。为了适应纺纱短流程和低能耗的发展趋势，立达精梳机在今后的发展中也必将更加多元化。例如在结构设计上，其牵伸系统可添加自调匀整模块、出条在线监测模块，进一步提高出条质量，缩短纺纱流程；在梳理专件上，随着工艺的研究借助计算机辅助技术进一步优化梳理专件的参数，提高梳理质量，减少原料损耗；在智能驱动方面，科技的发展也将助推智能驱动技术跨入新的高度，进一步降低能耗并减少用工。立达精梳机依靠持续不断的技术研发，凭借其优异的机械结构、高品质的专件技术及先进的自动化技术，一直处于精梳机研发前列。

近几年来，我国精梳机的发展也取得了显著的进步，但是由于起步较晚，目前与立达精梳机还是存在一定的差距。国内纺机企业可借鉴立达精梳机发展的先进理念，结合我国精梳机市场需求，走出一条具有自主创新并符合我国特色的发展之路。