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我國(guó)紡織機(jī)械發(fā)展存在兩個(gè)主要問(wèn)題：一是紡織機(jī)械設(shè)備運(yùn)行速度慢，二是設(shè)備平均能耗高。為了進(jìn)一步降低能耗，提高生產(chǎn)效率，紡織機(jī)械設(shè)備開(kāi)始逐步在零部件中應(yīng)用碳纖維材料。碳纖維重量輕，強(qiáng)度高，是中高端機(jī)械設(shè)備的理想輕質(zhì)材料。本文簡(jiǎn)要介紹了碳纖維在紡織機(jī)械中的應(yīng)用。

梭子和劍桿

梭子和劍桿是碳纖維復(fù)合材料在紡織機(jī)械中應(yīng)用較早的形式。木制的投梭棒每根重達(dá)1.2kg，而碳纖維桿的重量?jī)H有0.1kg；木梭的頻率約為120-130次/分，碳纖維復(fù)合材料桿的頻率至少能提高一倍；木梭的使用壽命僅有6個(gè)月，而碳纖維復(fù)合材料桿的使用壽命長(zhǎng)達(dá)6-8年。

碳纖維綜片框和纏線器卷芯

隨著織布機(jī)的無(wú)梭化，轉(zhuǎn)數(shù)提高，織物的幅面變寬，生產(chǎn)效率顯著提高。在噴水孔室，轉(zhuǎn)數(shù)為1700rpm，杼寬達(dá)2m，為了抑制長(zhǎng)大杼的變形，在綜片框上采用了輕質(zhì)、高剛性的碳纖維復(fù)合材料。織布機(jī)纏線器的卷芯通常是鋼管，插入紙管后，加氣壓則產(chǎn)生小突起，成為固定紙管的結(jié)構(gòu)，但是缺陷是重量大。用碳纖維復(fù)合材料管替代后，重量減輕很多，插到直管上，無(wú)論是織布機(jī)的安裝作業(yè)還是從卷好的織物中取下的人力作業(yè)都輕松很多。

纖維增強(qiáng)尼龍齒輪

傳統(tǒng)的紡機(jī)設(shè)備用齒輪主要是純尼龍齒輪，由于強(qiáng)度低、抗疲勞性差、使用周期短，維護(hù)費(fèi)用高，但是采用碳纖維增強(qiáng)尼龍制作的傳動(dòng)齒輪導(dǎo)電性強(qiáng)，防靜電效果好，不僅具有一般鑄鐵件的導(dǎo)電性能，還能有效防止靜電的產(chǎn)生，降低火災(zāi)等事故的發(fā)生幾率；強(qiáng)度大、韌性好，抗拉強(qiáng)度接近于屈服強(qiáng)度，對(duì)沖擊、應(yīng)力震動(dòng)有較強(qiáng)的能量吸收能力；耐磨、自潤(rùn)滑效果好，減少油污，耐疲勞性好，使用壽命可以提高一倍；重量輕、噪聲小，噪聲比鑄鐵齒輪低30％，能耗降低20％，耐腐蝕，能抵御汽油、油脂、酒精、弱堿等的侵蝕。

以上的碳纖維材料應(yīng)用還只是局限于體積小或者數(shù)量少的零部件上，在這些部位碳纖維材料的價(jià)值并沒(méi)有得到凸顯，與此相比，碳纖維輥軸的應(yīng)用則是近幾年來(lái)紡織機(jī)械輕量化應(yīng)用最有潛力的方向之一。

碳纖維輥軸

輥?zhàn)鳛榧徔棛C(jī)械中主要的運(yùn)轉(zhuǎn)部件之一，對(duì)紡織機(jī)械的整體設(shè)備性能影響很大，對(duì)產(chǎn)品的質(zhì)量和穩(wěn)定性都有著直接的作用力。據(jù)國(guó)內(nèi)碳纖維輥的主要生產(chǎn)方無(wú)錫智上新材的負(fù)責(zé)人介紹，傳統(tǒng)的紡織機(jī)用輥多數(shù)是鋼制的，鋼輥的重量大、設(shè)備能耗高，為了滿足提速的需求還要不斷增加壁厚，從而引發(fā)一系列的弊端。采用碳纖維輥則能同時(shí)滿足重量輕、速度快、剛度好、變形小、能耗低等多種需求。

碳纖維輥具體表現(xiàn)為以下優(yōu)點(diǎn)：

一是自重輕、能耗低，大大縮短啟動(dòng)和停機(jī)時(shí)間。碳纖維復(fù)合材料制成的輥能減少35-70％的重量，因?yàn)樽灾刈冃?，機(jī)器運(yùn)轉(zhuǎn)所需的能耗就得到了大幅度的降低，運(yùn)轉(zhuǎn)速度得到了成倍的提升，大大提高了生產(chǎn)效率。

二是剛性好，允許擴(kuò)展寬幅，使紡織機(jī)械能適應(yīng)現(xiàn)代化生產(chǎn)的需要。過(guò)去，紡織機(jī)械設(shè)備的幅寬會(huì)受制于輥的長(zhǎng)度，因?yàn)檩佋介L(zhǎng)重量越重，當(dāng)金屬輥長(zhǎng)度過(guò)長(zhǎng)就會(huì)發(fā)生微小形變，然后逐漸演化成嚴(yán)重變形，而輥體重量過(guò)重時(shí)，又會(huì)影響到機(jī)械的運(yùn)轉(zhuǎn)速度。碳纖維復(fù)合材料的輕質(zhì)化有效抵消了長(zhǎng)度延長(zhǎng)帶來(lái)的負(fù)面影響，而良好的剛性又保證了輥體不易變形。

三是彎曲模量大，在出現(xiàn)瞬間卷布等機(jī)器故障時(shí)可以憑借自身的沖擊力吸收能力并產(chǎn)生瞬間彈性形變，在故障排除后又迅速恢復(fù)原來(lái)的狀態(tài)，減少維修成本，延長(zhǎng)了有效工作時(shí)間。

以上幾種僅僅是碳纖維材料在紡織機(jī)械中應(yīng)用較多和較為成熟的幾種形式，事實(shí)上，與眾多的工業(yè)機(jī)械設(shè)備一樣，碳纖維材料的應(yīng)用還是“冰山一角”。隨著重量輕、強(qiáng)度高的碳纖維材料的深入應(yīng)用，其將有力地推動(dòng)紡織機(jī)械設(shè)備向著低成本、低能耗、高效率的方向繼續(xù)前進(jìn)。