1、前言
粗纱工序的存在原因，主要是弥补细纱工序牵伸能力的不足。随着细纱牵伸技术的完善及细纱机牵伸能力的不断增大，要求取消粗纱工序的呼声此起彼伏，但随着成纱支数的不断提高的压力，此类呼声似乎又弱了许多。熟是熟非，很难定论。本文就粗纱技术的发展，作一些探讨，仅供大家参考。
2、我国粗纱技术的发展
我国粗纱技术的发展不是一帆风顺的，而是经历了太多的坎坷。“大跃进”年代的短流程，取消了粗纱工序，以致粗纱技术的研究出现前所未有的困境，“文化革命”后期，即70年代，经过棉纺技术专家拨乱返正，粗纱技术重新获得了新生。在中国纺织工程学会正确指导，各纺机厂的艰苦攻关，各纺织企业的支持配合，经过近三十年的努力，出现了喜人的景象，硕果累累。特别是在上世纪九十年代及以后的时间里，粗纱技术的水平已经逼近了国外的水平。见表1。
2．1、粗纱率伸技术变革
粗纱牵伸技术经历了纯罗拉牵伸型式、皮圈牵伸型式、D型牵伸型式的变革。纯罗拉牵伸型式的代表机型为；四罗拉双区渐增牵伸型式的1271型粗纱机，三上四下曲线牵伸型式的A453B。皮圈牵伸型式的代表机型为：三上三下双短皮圈牵伸的A453F，三上三下双短皮圈牵伸的A454G，三上三下双短皮圈牵伸的A456D，三上三下长短皮圈牵伸的A456MA，及早期的FA系列粗纱机。D型牵伸型式的机型为晚期的FA系列粗纱机。从牵伸过程中控制纤维能力看，皮圈牵伸明显优于罗拉牵伸，而D型牵伸与皮圈牵伸相近，但皮圈牵伸由于主牵伸区实施了边牵伸边集束的工艺，从而导致主牵伸区中须条牵伸力严重波动，纤维弯钩，条干cv％上升，D型牵伸实施了牵伸与集束分步进行，先牵伸后集束，这样更有利于牵伸力的稳定，有利于成纱条干的提高。双短皮圈牵伸在纺制大定量、高回潮时易发生中凹现象，影响牵伸控制纤维的运动，而长短皮圈牵伸，控制纤维运动的能力相对好些，但不易安装下清洁装置。从牵伸能力看，FA系列的较其以前的大。适纺纱支情况看：国产机型都在413g／10m，而马佐里为222．2g／10m。适纺纤维长度：FA系列粗纱机，采用三罗皮圈牵伸的为65mm以下，采用D型牵伸的为51mm以下，面A系及其前的粗纱机除中长专纺设备适纺中长纤维外，都适纺棉型纤维。
2．2、锭翼的安装方式的变革
FA系列出现前，都采用托锭，锭子易受运动龙筋的上升或下降运动、粗纱张力的波动、锭子的偏心度与弯曲程度、锭翼的动平衡情况影响出现摇动，粗纱意外伸长波动大，且不稳定。而FA系列粗纱机采用了悬锭，锭位固定，对稳定粗纱意外伸长，起到了积极的作用，并为粗纱实现大卷装打下基础。
2．3、卷绕成形技术的变革
对于粗纱机要完成卷绕成形，运动龙筋在运动到极点时，其与筒管必须完成以下的运动变化规律：①运动龙筋换向。
②运动龙筋上升或下降的速度必须降低。
③筒管．的旋转速度必须按照一定的变化规律减小。
为了实现运动龙筋、筒管运动以上的运动变化规律，粗纱机必须配有：变速机构、成形装置、换向机构、摆动机构、升降机构。
变速机构：除了目前新型的粗纱机，如FA481、FA491、HY491、HY492、FA425、FA426及同档次粗机采用变频调速系统外，一律为铁炮变速机构变速。
成形装置：除了目前新型的粗纱机，如FA481、FA491、HY491、HY492、FA425、FA426及同档次粗机采用变频调速系统的采用PLC或单片机控制外，均采用式成形装置。
换向机构：由较早的式换向机构发展电子阀式换机构，在FA491上取消了换向机构，改伺服电机直接驱动，实现对粗纱卷绕角的精确控制，避免运动龙筋运动到极点，因延时而出现冒头卷绕，确保卷绕成形良好。
摆动装置：由较早的三齿轮式、链轮式发展为万向联轴节式、花键轴套筒式(FA418)，消除了筒管的附加速度。而在FA49l、HY491、HY492及同类机型，采用独立电机安装在运动龙筋上直接驱动筒管运动，其电机的旋转受PLC或单片控制，取消了摆动装置。
粗纱张力补偿装置：由原来的预置式式补偿装置，如圆盘式、差动齿轮式、靠模式、滑轨式等发展为在线检测反馈控制式CCD粗纱张力补偿系统。从而实现了真正意义上粗纱张力自动控制。
2．4、全电脑式粗纱机的出现
所谓全电脑式粗纱机，即为粗纱机各工艺控制部位都有独立电机驱动，各电机又都接受机头总控的PLC或单片机控制，在各自的变频器驱动下工作。例FA491及同类的采用四电机驱动，而HY493采用六电机驱动，取消了所有的工艺变换齿轮，全机的所有工艺都可在车头的触摸屏上通过人机对话操作完成。
2．5、粗纱机的清洁系统
由原来的绒板式清洁装置改为绒套式清洁装置，及绒套式清洁式装置与前吹后吸式清洁系统，确保了车面、皮辊的清洁。现在最新机型采用前间歇吹上间歇吸下连续吸的清洁方式。这样既实现清洁，又节能。
2．6、其他
FA418上采用气流断纱穿接系统，降低粗接头强度，提高接头速度；此外使用了半自动落纱系统，方便粗纱落纱，降低粗纱落纱劳动强度。新型粗纱多数采用了前后排高低锭杆，实现粗纱在锭子的包围角相同，确保前后排粗纱纺纱段张力的差异减小。在FA421等粗纱机上采用运动龙筋超降系统，实现运动龙筋自动进入落纱状态。
3、与国外粗纱技术的差异
从我国粗纱技术上看，单机性能较国外优，但性能的稳定性不及国外的。在粗细络联技术上我国处于空白。
4、粗纱工序在棉纺工艺流程中的地位
粗纱工序的任务主要是弥补细纱机牵能力的不足，其他的衍生作用为给粗纱加捻、并实现卷绕。并条工序的主要任务是降低喂人粗纱机或细纱机条子的重量不匀率、重量偏差，提高条子的条干均匀度；当前道采用了自调匀整技术后，提高条子均匀度的作用就显得可有可无了。由于细纱机的牵伸能力有限，同时随着需纺纱号变小，粗纱工序的作用越来越显得重要。如果取消了粗纱工序，就必然带来如下改变：
①要求末道并条改变卷装，以满足细纱阵入的需要。
②细纱机必须增大占地面积，如粗纱机一样两侧存放条桶，或必须相对地面抬高细纱机的车面，以便于条桶放置及运转操作，这对运转操作带来很大不便。
③由于细纱机的结构关系，引条路线要比现有粗纱机的复杂，同时，喂人条子特数必须适应整个工艺流程的工艺要求，因此，熟条的特数相对要小，从而使熟条强度减弱，故意外伸长大且不稳定。国外采用输送条带托持喂条方式，以减小引条的意外牵伸。
④条桶容量太大，细纱工序使用时间较长，桶底部条子引出时易出现粘连、发毛。同时给翻改品种带来很大的不便。
⑤取消了粗纱工序后，由于细纱机的牵伸能力有限，故该工艺流程不能适应特高支纱的生产要求。
⑥由于并条机的产能较大，该工艺流程不适应多品种少批量生产。
⑦条子并合时，其每根条子边缘纤维极紊乱，甚至存在倒勾纤维束，在高速并合牵伸时，易产生大量棉结。
随着粗纱技术日渐完善成熟，粗纱的意外伸长、重量不匀率、条干不均匀率能控制在较高的水平，及粗细络联技术已经成熟。同时，由于清梳联匀整技术、粗纱技术经过多年的积淀，粗纱工序不能取消，而取消并条工序的潜在可能性已经凸现。当然，要实现这一时代的到来，必须解决两大难题：
第一、在清梳联中，进一步完善自调整匀技术，适当改变道夫凝聚方式降低生条中弯钩纤维数量。
第二、尽快研制精梳自调匀整装置。其目的旨在降低输出条的重量不匀率及重量编差。
这样，整个纺纱工艺流程就可以变成清梳联、粗细络联两块组成，完全可以实现整个生产流程的自动化。同时，还适应了多品种、小批量生产。
5、粗纱张力调整
5．1、无CCD
粗纱张力自动调节系统的FA491、HY491、HY492、FA425、FA426等同类新型粗机试纺调整
改品种或新机试纺时，与有铁炮变速机构的粗纱机试纺调整相类似，仍是先调整轴向卷绕密度，再调整小纱张力，最后调整中纱和大纱张力。
①轴向卷绕密度的调整：先按粗纱号数在触摸屏上设置粗纱轴向卷绕密度。如果设置的粗纱卷绕密度过稀或过密，将逐层影响粗纱应有的卷绕直径，使粗纱伸长率极不稳定，出现剧烈波动，也使粗纱大、中、小纱伸长率差异变大。粗纱的轴向卷绕密度要依据粗纱的号数、捻系数、材料种类、车速综合确定。如果粗纱卷绕层不圆整，相邻两层相嵌严重，说明轴向卷绕密度太小，必须提高粗纱卷绕的轴向密度，再进行试验。
②调整小纱张力和伸长：观察其粗纱张力，一般凭目视，正常情况下，要以多绕一层偏紧，少绕一层偏松为宜。粗纱张力偏紧，锭翼侧孔加捻点到捻陷点之间的张力大，使该段粗纱的捻回传递效率提高；同时，粗纱受到假捻器的压力就大，阻止粗纱在假捻器上滑动的阻力就较大，则粗纱在捻陷点处的捻回传递效率提高，纺纱段获得的捻回就多，因而纺纱段粗细圆、拉直。而偏松，锭翼侧孔加捻点到到捻陷点之间的张力小，使该段粗纱的捻回传递效率下降，捻陷点处附近区域的获得的捻回就少，该处的纱条就比较扁平；同时，粗纱受到假捻器的压力就小，阻止粗纱在假捻器上滑动的阻力就小，则粗纱在捻陷点处的捻陷作用大，捻回传递效率降低，纺纱段获得的捻回就少，纺纱段就宽扁。粗纱张力偏紧，则必须调整筒管转速，使之变慢些；若粗纱张力偏松，只能提高筒管的转速，使粗纱单位时间内的卷绕长度与单位时间内前罗拉钳口输出粗纱的长度相平衡。
③调整中、大纱张力和伸长率：若中、大纱张力偏紧偏松，伸长率超限，纱条呈现紧张或松飘，可调节径向卷绕密度。如果中、大纱张力松弛，增大粗纱卷绕的径向卷绕密度；如果中、大纱张力紧张，则需降低粗纱卷绕径向密度。
5．2、无CCD粗纱张力自动调节系统的FA491、HY491、HY492、FA425、FA426等同类新型粗机粗纱张力日常调整
粗纱张力日常调整。日常主要控制大、中、小纱张力差异和台间的张力差异，视原料波动，气候等情况作相应调整。
①车间相对湿度太大时，机件对粗纱和摩擦力增加，致使卷绕张力过大，卷绕半径相应变小，纺纱段一般松驰，纺纱张力减小，粗纱伸长率增大，此时，可适当减少压掌绕扣数。
②大、中、小纱伸长率不定，主要是粗纱捻度不足，可先测定捻系数，再调整捻度牙进行试验。
③个别锭位粗纱伸长率特别大或特别小时，可能是由于喂人熟条过重或过轻，或牵伸机件和卷绕部件的运转状态不良造成的。
④如果改变卷绕圈距时，必须考虑其他卷绕参数的互动影响
⑤尽可能降低喂人条的重量不匀率，是确保降低整台各锭间粗纱张力差异的关键，也是稳定粗纱卷绕工艺的关键，是使用新型粗纱机后稳定生产的重点。因此，有条件的企业，生产普梳产品的梳棉机尽可能安装自调匀整装置，同样，生产精梳产品的头并最好也采用自调匀整装置。对于梳棉机或头并不使用自调匀整装置的企业，要严格控制粗纱工序喂人条的重量不匀率。
⑥对于粗纱机喂人条平均定量波动较大的企业，可根据原料波动、气候等，要严密关注熟条重量偏差的波动，做到及时调整，确保熟条定量波动降低，以确保粗纱纺纱张力的稳定。
5．3、有CCD粗纱张力自动调节系统的HY491、HY492、FA425、FA426等同类新型粗机的试纺调整该类粗纱机试纺调整不能完全依懒CCD粗纱张力自动调节系统，因为CCD粗纱张力自动调节系统调整粗纱张力的幅度是有限的，相当于FA458及同类粗纱机的预置式张力微调装置，因此，要想在正常生产状态下能正常工作，大试纺调整阶段，将CCD粗纱张力自动调节系统关闭，然后进行粗纱试纺调整。调整结束后，开启CCD粗纱张力自动调节系统，进行正常的纺纱，确保粗纱一落纱张力调整幅度小，粗纱张力稳定，从而确保粗纱伸长率稳定。否则，一落纱粗纱伸长率仍不能比较稳定。
6、粗纱大捻系数、大卷装问题探讨
6．1、粗纱大卷装
粗纱大卷装是棉纺生产的必然。因为，粗纱实现了大卷装，就无形中提高粗纱机的运转效率，提高了粗纱机的生产效率。同时，粗纱实现了大卷装，细纱工序运转操作更换粗纱的频率就减小，从而降低了运转工的劳动强度。此外，粗纱实现了大卷装，粗纱接头就少，减小了运转工的接头强度，同时，也减少了因接头带来的纱疵。当然，粗纱大卷装必须与细纱粗纱架的规格相匹配，同时也要确保粗纱卷装在储运、领用过程中不易被损坏。
6．2、粗纱大捻系数
粗纱在高速旋转过程中实现加捻、卷绕，就要求粗纱在加捻、卷绕时有足够的强力，否则，粗纱伸长率很大，且不稳定，甚至出现飘头、断头。因此，为了确保粗纱有足够的强力，能够进行正常的卷绕，必须给粗纱施加合理的捻度。粗纱的捻系数确定，必须依据粗纱的定量、纤维的种类、细纱机后牵伸能力、粗纱在高速时的加捻效率及粗纱细纱两工序前后供应平衡。如果粗纱细纱两工序前后供应能平衡，细纱机的后区牵伸能力能够避免捻回重分布，则可适应提高粗纱的捻系数，对粗纱卷绕、粗纱张力控制有极大的好处：
①粗纱捻系数大，在加捻卷绕过程中，粗纱与假捻器上口边缘的接触点附近的纱条获得较多的捻回，纱条圆整，则在该处的捻陷作用就被削弱，提高了粗纱的捻回传递效率，纺纱段就可获得较多的捻回，纺纱段伸长率就比较稳定，有利于粗纱张力控制。
②粗纱捻系数大，粗纱强力就大，其卷装结构紧密，有利于提高粗纱卷装容量；同时，粗纱卷装牢固，更能适应储运、领用环境的要求。减小了因储运而导致的粗纱损耗，提高了制成率。
③粗纱捻系数大，粗纱更能适应新型粗纱机的卷绕要求。
粗纱机运动龙筋的上升或下降速度、筒管的旋转速度随着粗纱卷绕层数的递增而降低，其变化规律是按粗纱卷绕层厚度随着卷绕层数递增成线性增大的变化规律。当粗纱所加捻系数较小时，粗纱受挤压变形的能力相对所受压较为敏感，在卷绕时，其受变形量不会与其卷绕层数变化成线性关系；而粗纱所加捻系数较大时，粗纱相对紧密，其变形能力相对所受压力较迟钝，在卷绕时其变形量与卷绕层数可以实现近似的线性关系，满足了新型粗纱机的卷绕要求。
④粗纱捻系数大，在细纱工序粗纱退绕时，意外伸长小，且稳定，有利于成纱条干的控制。
7、新型粗纱机设计、使用中存在的问题与对策
7．1、粗纱机是否要成为一台真正的“傻瓜机”
大家都希望粗纱机功能齐全，自动化程度高些，日常维护简单些，日常工艺调整简单易行。但是，对于粗纱机的粗纱卷绕工艺，含有经验的成份实在太大，原因之一就是同样纺成的粗纱，其卷装结构紧密程度相差可以很大，然而，对于生产而言，只要考虑粗纱能否在储运、领用保证其质量即可，粗纱卷装松紧程度无需考虑。因此，一个生产企业，没有一个合格的工艺员，能做到生产调度、质量控制游刃有余，是不现实的事。然而。培养一个合格工艺员，却需要一个很长的周期。故，新型粗纱机配几个电机，这不是技术问题，也不是工艺问题，而是粗纱机生产厂家随机必须有一个粗纱卷绕的标准工艺的电子数据库。到时粗纱机才能成为真正的一台“傻瓜机”。
7．2、提高粗纱机产量的对策
以粗纱机的车速作为新型粗纱机先进性的一个指标，是一个极端错误的理念。抱有这种理念的人总是认为，粗纱机的车速提高了，粗纱的产量就提高了，似乎一切问题就迎刃而解了。然而，车速提高了，牵伸效率下降、加捻效率下降，机物料消耗增大，耗电量增大，而产量提高却要比预想的低得多。粗纱机生产厂家为了满足使用企业的心理愿望，拼命地增大机台可调速度的范围，然而，变频调速器总是存在一个输出功率比较较大、能量变换效率比较的调速区间，而这个区间却在低速区域。如果调节器速范围较高时，能量变换效率下降，其他电器的抗干扰能力要下降，则就导致整个控制系统的抗干扰能力就下降，故障率就提高。因此，这条提高粗纱机产量的途径是不很科学、合理的途径。
其实，提高所纺粗纱的定量是低速前提下获得高产的最经济、最有效的途径。当所纺粗纱定量增大时，例如：将粗纱机所定量从5 g／10m提高到10g／10m时，大家都能口算出粗纱机的产量提高了一倍，但实际上远不至一倍，因为，当粗纱机所纺粗纱定量提高时，则相同的粗纱捻系数下降，所需给粗纱加的捻度反而减少了，在相同的车速条件下，粗纱机前罗拉转速要比小定量时高得多。此外，粗纱机的牵伸效率、加捻效率提高，在低速时生产，产能比要高，机物料消耗要少，运转机件运转平稳性，产品质量要好。同时，低速范围调时，电气控制系统运行的稳定性好，抗干扰能力强，故障率就低。所以，粗纱机生产厂家必须尽早开发研制能生产大定量、高品质粗纱的粗纱机。
7．3、新型粗纱机电气控制箱环境的设计
新型粗纱机电气控制系统复杂，且其运行的工况要求极高。特别是车间温度控制比较严格，如果车间温度控制不住，电箱内余热散不出去，半导体集成块温度迅速升高，轻则不能正常工作，重则烧毁集成块，同时，电器的使用寿命大大缩短，电气故障频繁。建议粗纱机生产厂家，在电气控制箱中对重要的或发热量大的集成块要使用半导体制冷集成块实行强制冷却，对于其他电器要采取强制风冷，确保电气控制系统可靠地正常工作。
7．4、新型粗纱机的维护工作
一个优秀的电气工程师不是靠学校几年的时间能培养出来的，而是在实践中不断磨炼出来的。新型粗纱机要在短期内迅速推开，并被使用设备企业接受，很大的一个障碍却不是使用设备企业没有优秀的粗纱工艺员，而使用设备企业没有能迅速担当起设备维护的优秀电气工程师。因此，粗纱机生产厂家必须设计出一套为设备使用企业培训熟练电气工程师的简单易行见效的方案、措施。
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