錠子

錠子是由紡專演變而來的，早在新石器時代，人們就用紡專紡紗,人工轉動紡專，紗線旋轉而被加拈並卷繞在專桿上。西漢時期以鐵桿制紡專，桿徑上細下粗。後來，手工紡車所用的錠子就成為現代錠子的雛形，它是兩點支承的細長桿。19世紀初期，環錠紡紗機錠子問世，其上下軸承都用滑動軸承，是不封閉的。由於不能儲油、防塵，需要每天加油，而且容易沾污機件和紗線。後來改進為上軸承和錠底封閉在殼體內，這時錠速僅為6000轉/分左右。隨著提高錠速和增加卷裝容量的需要，錠子結構也在不斷改進。20世紀初期，德國開始製造滾柱軸承錠子：上軸承採用滾柱軸承承受徑向負荷，下軸承稱為錠底，承托錠子的重量，兩者剛性連接，稱剛性錠子，錠速為8000～12000轉/分。到了50年代又發展成錠底為彈性支承的錠子，稱彈性錠子。以後，錠子的改進側重在研究錠子的支承結構，以提高速度。到70年代棉紡錠速已達到18000轉/分以上。高速后產生雜訊，功率消耗增多和機件加劇磨損等問題，遂成了研究的課題。由於紡紗原料和品種的多樣性，再加上工藝的發展，錠子的型式日益增多，如紡制粘膠長絲時採用的電動錠子，棉紡、毛紡或化纖長絲拈線機採用的倍拈錠子，花色拈線機上採用的空心錠子，等等。

粗紗錠子長度約為1米，由油杯錠腳和錠套管支承，材料為優質高碳鋼，經熱處理加工，具有較高的製造精度和足夠的剛度與硬度。細紗錠子的主體是錠桿與錠盤，兩者結合成迴轉體。錠桿用滾珠軸承鋼材製作，先車削或熱軋成細長桿坯料，經熱處理后磨削成形。錠桿的中部軸承檔和下端錠尖要有較高的製造精度、光潔度、硬度和耐磨的金相組織。錠桿的上部用以支承筒管，必須十分平直、堅韌而有彈性。錠盤呈鐘鼓形緊套於錠桿的中部，由鑄鐵或易切削鋼製成，是錠子的傳動件，由錠帶或龍帶傳動，上軸承置於其中，能防止飛花塵埃侵入軸承。錠腳是整套錠子的支座，並作貯油之用。錠鉤用以擋住錠盤，防止錠桿、錠盤在拔筒管時被帶離錠腳或劇烈竄動。制動器用以制動錠子和紗管以便接頭操作，棉紡大卷裝、毛、化纖紡紗和拈線時均需使用。

紡徠紗機上的主要部件，用來把纖維捻成紗並把紗繞在筒管上成一定形狀。通常用紗錠的數目來表示紗廠規模 大小。也叫紡錠和錠子。

錠子的支承形式大體分為：①上軸承和錠底均為剛性支承；②上軸承和錠底均為彈性支承；③上軸承和錠底是剛性連接，整體由彈性元件支承；④上軸承為剛性支承，錠底為彈性支承等。使用最廣泛的是第4類支承形式。上軸承連同軸承座壓配在錠腳中，或上軸承直接壓配在錠腳中。而錠底有的是分離式結構，即錠底與上軸承分離，錠底裝配在中心套管內，借彈性元件組合裝在錠腳內；有的是連接式結構，即上軸承與錠底通過彈性元件連接成整體。這種支承形式使錠底可以徑向擺動，上下軸承在錠子高速迴轉時可自調中心，錠尖與錠底保持正常的接觸。在錠底的外圍還設有吸振裝置：組合套筒或吸振圈簧，連同錠底浸沒在潤滑油中，利用油層的粘性阻尼作用吸振，使錠子在高速運轉時很平穩。

筒管與錠子的連接方式大體分為四種：①塑料或木質筒管插在錠桿上，由錠桿的上錐面摩擦帶動迴轉。筒管和錠桿配合部位的直徑與錐度，既考慮到有足夠的摩擦力矩，又使插、拔筒管操作方便，這種形式適用於棉紡。②錠桿上鑲有鋁質套管，紙質、塑料或鋁合金制薄壁筒管套在鋁套管上，由彈性支持器帶動筒管迴轉，這種結構適用於毛紡或化纖長絲紡以及棉紡。③帶缺口的有邊筒管借鑲在錠盤上的鍵、銷形凸榫帶動迴轉，適用於拈線機。④筒管由錠盤上的方榫帶動迴轉，適用於化纖長絲紡。筒管底孔與錠盤的配合間隙必須合適，如果太大，振動時筒管對錠盤的撞擊會使筒管上跳，使振動加劇，雜訊和軸承負荷也會顯著增加。

①運轉平穩，在較寬的速度範圍內振動要小；②耐磨，有較長的使用壽命；③功率消耗低；④雜訊小；⑤承載能力大。關鍵在於減少振動和磨損。任何錠子在迴轉時都難免振動和磨損。劇烈的振動會引起筒管竄跳，使紗線斷頭或成形不良，加速機件的磨損，在高速迴轉時尤為明顯。

當錠子工作轉速接近錠子自然振動的固有頻率時，產生共振現象，會出現極大的振幅，此時的錠速稱為錠子的臨界轉速。錠桿是一個連續的彈性體，理論上有無窮個固有頻率，與錠桿的質量分佈和剛度有關；成套的錠子(包括錠桿、錠盤和支承部件)是一個複雜的振動系統，同樣也有多個固有頻率，因此錠子有多階臨界轉速。粗紗機的工作轉速遠低於錠子的第一階臨界轉速，如果錠子與錠翼動平衡不良，隨著錠速的提高，振動會顯著增加。因此要提高粗紗機錠速就必須改進錠子和錠翼的結構，提高製造質量。細紗錠子的工作轉速介於第一、第二階臨界轉速之間，越過臨界轉速后再加速，錠子振動情況反而好轉。對比兩種錠子的振動特性曲線，可見彈性支承的錠子振動性能較為優越。

細紗錠子在高速迴轉時出現縱向振動和橫向振動。縱向振動是指錠子和筒管作上下竄動。橫向振動俗稱錠子搖頭，早期以手感錠子頂端的麻手程度來檢測，現廣泛使用光電式測振儀，直接顯示錠子頂端的振幅。橫向振動實際上是三種振動現象的複合：①自然振動；②強迫振動;③自激振動。自然振動是由於瞬時外力作用，如錠帶接頭衝擊等所致，其振程值取決於起始條件，振動頻率為固有頻率，這種振動會逐漸衰退而消失；強迫振動是當錠子受到周期性外力持續作用，如錠子桿、盤、筒管等迴轉機件偏心或彎曲，以及紗管高速時發生動態變形等引起的振動，這時振動頻率等於錠子的工作轉速，振程值取決於質量、偏心值和工作轉速的大小；自激振動是由系統本身激起的振動，如由於錠底與錠桿接觸不正常而產生的摩擦，或由於錠桿、錠盤等材料的內摩擦所致等，這種振動一旦激發，將會持續存在不會消失，其振動頻率大致相當於錠子的自然頻率，振程值取決于振動系統的結構狀態。

錠子的磨損出現在錠尖和軸承檔部位。錠尖的正常磨損呈光滑圓球形，嚴重的磨粒磨損則使錠尖呈葫蘆形。當錠底與錠尖部位不在共同軸線時，錠桿竄動會產生側面接觸的滑動磨損。正常的軸承檔磨損使精度降低，配合間隙增大，致使振動加劇。如果上軸承缺油，那麼軸承檔磨損速度就會更快。通常，在一定的負載條件下，錠子的磨損程度取決於錠桿、錠底、軸承的材料、結構、硬度、金相組織、幾何精度和光潔度等。

為了減少高速錠子的振動和磨損，不僅應注意提高機件的製造質量，改進熱處理方法等，而且要著重研究錠子的結構型式，並對支承、彈性、阻尼參數進行優化設計，以控制臨界轉速，消除自激振動。對於承受較重負荷的錠子，須考慮錠尖的幾何形狀和錠底的結構。此外，筒管的優劣對錠子的振動能影響很大，高速后尤為明顯。錠子用油的作用不僅是潤滑機件，而且是用以阻尼消振，且影響動力消耗。