织造技术已有几千年历史。我国浙江出土的绢丝织物和苎麻织物至今已有4700多年。湖南长沙马王堆汉墓出土的200多种丝麻纺织品中,有一件素纱禅衣重量仅49克,足见2000多年以前我国纺织工艺技术已经达到很高水平。
20世纪50年代,国际上出现了各种实用的无梭织机。半个多世纪来,无梭织机以质量、品种和生产效率方面的明显优势迅速取代有梭织机。1998年在世界222.5万台棉织机中有无梭织机67.2万台,占
30.2%。发达国家无梭织机已占70~80%,甚至90%。
无梭织机的优势:
1.产品档次高,能适应高难产品织造要求细薄织物、高密织物、厚重织物等产品有梭织机很难织造,不仅要降低速度、产量,而且某些产品无法织造,有些产品只有严格的管理才能达到质量要求。
2.产品质量好
无梭织机自动化程度高,能对织造全过程进行监控。电子送经、电子卷取控制精度高,经纱张力均匀,在自动找纬时能使织轴回退或微调,使经纱张力得到补偿,防止织口变动,因而开车疵点少,产品质量好。
3.速度快、效率高,劳动生产率高
有梭织机入纬率一般在250~300米/分,无梭织机入纬率一般为1000米/分,在原纱和前织半制品质量较好的情况下,织机效率可以达到90~94%,高难产品的生产效率也可以达到80~85%。劳动生产率比有梭织机高一倍以上。
4.噪声低,有利改善劳动条件
发挥无梭织机优势需要具备一些基本条件:一是无梭织机投资大,运行费用高,只有用于生产发挥无梭织机优势的产品,才能取得较好经济效益;二是只有保证原纱和前织半制品质量,才能保证产品的质量和生产效率;三是无梭织机能耗高,只有严格维护管理,才能保证设备正常运行,降低运行费用。
剑杆、喷气、喷水、片梭各有特点,各有优势,即使是同一制造厂生产的同一种无梭织机,由于机型不同,规格不同,附加装置不同,对产品适应性也不同。
剑杆织机已有100多年的历史,由单剑杆发展为双剑杆,由刚性剑杆发展为挠性剑杆。电子技术的广泛应用使剑杆织机的生产技术达到很高水平。剑杆织机是积极引纬,产品质量可靠,纬纱选色方便,能适应各类纱线细薄、高密、粗厚织物织造要求,特别适合色织、毛织、提花、双层、毛圈及装饰类织物。翻改品种也比较方便。
喷气织机出现于20世纪50年代,但推广应用比剑杆织机约晚20年,喷气织机发展过程经历了管道片和异型筘两种方案的比较,主喷嘴加辅助喷嘴异型筘方案显示了优势。喷气织机原来以大批量纯棉和涤棉织物为主,随着电子技术的应用,技术水平不断提高,织物品种已向阔幅、多色、长丝等产品扩展,可以适应从平方米50克左右的仿真丝绸到平方米500—600克的各类织物的织造要求。筘幅已可以达到380cm以上。
喷水织机的推广应用也比较早。喷水织机速度快,产量高,能耗省,经济性是无梭织机中最好的。但喷水织机织物品种受限制,真丝绸,人丝绸织物都有难度,幅宽受限制(一般到230cm),对水有污染,机件容易生锈。剑杆和喷气织机的迅速发展制约了喷水织机的应用。
片梭织机适应范围广,宽幅、轻薄、厚重、短纤维、长丝、单色、多色都能适应。织物质量好,织造效率高,能耗物耗低,废边浪费少。片梭梭体小,重量轻,开口小,经纱张力小,对经纱质量的要求可以比剑杆和喷气低一些。片梭是积极引纬,对纬纱品种的适应性也较喷气和喷水织机广。但价格高,选色受限制,结构还是以为主,机电一体化没有喷气、剑杆发展快。
无梭织机机电一体化技术日趋完善成熟,生产自动化已经达到很高水平,对提高织机的速度和生产效率,扩大品种,提高产品质量发挥了重要作用。
机电一体化技术是应用微电子技术实现织机运行的自动控制。利用微处理机群和多功能分散控制系统联网,对话式大屏幕,触摸型多功能操作盘等构成织机计算机监控系统,完成工作参数的设定、修改、显示、监测、控制。织机五大运动和各种辅助运动,除打纬、引纬运动外都实现了电子化,如电子送经、电子卷取、电子多臂和提花、电子储纬器、电子纬纱张力器、电子选纬、自动寻纬、纬纱自动处理装置等。
电子送经是将传感器测出的经纱张力通过计算机控制送经电机的转速,改变送经量,使经纱张力稳定在设定水平。根据不同停机原因和停机时间,改变启动时的送经量,防止织机停车重新启动时产生停车档。电子卷取控制系统和电子送经的控制系统一致。为保证送经与卷取同步而设计的同步电子联接器可以精密控制织机纬密,并使经纱张力保持恒定,防止开车横档。
我国自行开发研制的交流变频调速电子送经和电子卷取控制精度较低,适用于中低档织物。部份织机仍在使用式送经机构,灵敏度低,经纱张力波动大,难以保证织物质量。
为适应高速,国外剑杆织机多用步进式电机直接驱动选色指,由单片机控制选色指的运动可以使机构勿需润滑,具有适应高速、模块式选用等优点。国产无梭织机多数仍用电磁铁控制,凸轮驱动选色指。高淳纺机厂GJ600型剑杆织机和必佳乐(苏州)公司GTX plus型剑杆织机已开始配置中国纺织科学研究院开发的步进电机驱动选色指的选纬机构。
电子纬纱张力控制器可以进一步降低引纬过程中纬纱的张力,对提高喷气织机和剑杆织机速度,降低引纬张力峰值,减少断头有利。还可以根据不同原料设定纬纱张力器运动程序。国产纬纱张力器还是缺门,技术难点在于电磁机构的响应速度。
国产储纬器还是国际上的老产品,引纬速度低,品种规格少。瑞典IRO公司适应我国国情,按瑞典标准设计在无锡生产的STAR型储纬器,采用微处理机自动控制速度,降低纬纱张力波动,减少能耗,改善了储纬器与织机之间的纱线控制,由于性能优良,已占有国内储纬器很大市场。我国储纬器生产企业应加紧开发新一代产品。
最近几年,国外无梭织机开始采用开关磁阻电机作主传动电机。这种电机的性能非常适合织机的工艺要求。用这种电机直接驱动织机,不再需要传动皮带离合器和刹车盘。自动寻纬和慢动的辅助电机也可以取消。这就大大简化了结构。开关磁阻电机启动力矩大,开车和停车参数可以通过计算机设定,产品质量有保证,还可以节省10%能耗。北京中纺机电研究所已开发了开关磁阻电机和驱动器,但尚未和主机配套。
喷气织机引纬过程中,由于纬纱在通道中飞行时处于自由状态,不能像剑杆那样主动控制引纬。随着喷气引纬系统电子化和计算机控制技术的不断提高,国际上喷气织机已经可以用计算机自动设定,自我诊断,自我修正,监控引纬过程。因纬纱特性引起纬纱飞越梭口时间发生变化时,能自动调节空气喷射时间,校正纬纱飞越梭口的时间。能自动调节喷嘴的喷射压力,校正纬纱飞行速度。能优化喷气时间和压力,减少动力消耗。织机引纬失误时,纬纱自动处理机构能自动清除废纱并重新开车。织机停机后重新开车时,能根据停机时间和上机张力使后粱后退或织物倒转,保证织口位置不变,并自动调节送经量,防止开车横档。工艺参数自动设定系统只要输入织物组织和织机速度,便能自动完成复杂的引纬工艺参数条件和经纱张力设定。