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近十年来中国纺纱行业逐步向智能化、自动化发展，环锭纺纱系统中的粗纱工序手工落纱是一项繁重的体力劳动，极易造成工人腰肌劳损，因此，粗纱工序是环锭纺纱系统实现自动化最迫切的工序之一。
自动落纱粗纱机按粗纱机机内空满管交换的型式可分为内置式和外置式两种：内置式自动落纱粗纱机满纱后空满管在机内进行交换，如青泽670、天津宏大JWF1418A自动落纱粗纱机；外置式自动落纱粗纱机落纱时下龙筯整体外移到落纱位置，位于落纱位置上方的空满管交换悬链由上方落下，抓取满纱管上升到一定位置，空满管交换悬链移动1/2锭距，使空筒管位于下龙筯正上方，空满管交换悬链落下再升起，将空筒管放置到下龙筯的筒管座上，空满管交换悬链升起后，下龙筯整体后移至正常纺纱位置复位，下龙筯上升至起始纺纱位置，粗纱机启动开始新一落纱的生产，如环球CMT1801粗纱机，外置式自动落粗纱机是目前我国纺纱厂采用最多、最成熟的自动落粗纱机机型。
众所周知，锭翼的回转中心线与筒管的回转中心线必须重合，这是粗纱机正常纺纱的必要条件。半自动落纱粗纱机（即手工落纱的悬锭粗纱机）的筒管齿轮座的位置由锭翼中心确定，有些企业的粗纱机在下龙筯上升的过程中噪声逐渐增大，这是由于筒管齿轮座的定位是以锭翼锭杆下端为基准的，而锭杆长度有430mm，锭杆与筒管上口的径向间隙只有0.3-0.5mm，当锭杆的垂直性、平直度达不到要求时，下龙筯上升的过程中锭杆与筒管会出现不同心的情况而出现噪声。由此可知：固定升降的下龙筯尚有锭翼与筒管不同心而带来的噪声，外置式自动落粗纱机需要将纵向10多米长的下龙筯移出与正确复位，如果安装精度不够或调整不当，更容易出现锭翼与筒管不同心的问题，因此，对外置式自动落粗纱机来说，加工与调试精度非常关键。 现代棉纺粗纱机多数采用闭式悬锭锭翼，该锭翼由假捻器、轴承装置、含粗纱通道的锭翼体、压掌和锭尖等组成，锭翼上最重要的部件是压掌，它对粗纱工艺、粗纱质量及粗纱机运转效率都会产生重要影响。压掌由压掌平衡杆、压掌圆弧臂、压掌叶及压掌销轴、耐磨衬套等构成。本文以悬锭锭翼为对象，结合纺纱实践，对悬锭锭翼的运动及力学特性进行分析讨论；并对悬锭锭翼压掌的结构及材料进行分析和比较，供业界同仁参考。 粗纱锭翼压掌在粗纱卷绕过程中起到导纱与压纱的作用，使粗纱形成具有一定卷绕密度的双锥园柱形卷装。传统教科书常把压掌在锭翼回转中产生的离心惯性力使压掌叶对管纱产生的压力定义为压掌的压纱力，并通过理论分析得出“在粗纱由小纱至大纱的卷绕过程中，压掌的压纱力由大变小，符合粗纱卷绕过程中卷装直径由小变大，粗纱张力由大变小要求”的结论。 实际上，由离心惯性力产生的压纱力仅是满足压掌的向心要求，将其定义为“压纱力”是不全面的，如图1所示，以悬锭锭翼压掌为脱离体，分析粗纱卷绕过程中压掌与纱管的受力情况： 
图1 压掌与粗纱受力分析示意图 在图1中： O为压掌的回转中心。 O1为筒管回转中心。 ω为锭翼的回转角速度。 m1r1ω2为压掌平衡杆的离心惯性力。 m2r2ω2为压掌臂、压掌叶的离心惯性力。 r01为压掌平衡杆离心惯性力（m1r1ω2）到压掌回转中心O之间的力臂。 r02为压掌臂、压掌叶离心惯性力（m2r2ω2）到压掌回转中心O之间的力臂。 T为粗纱卷绕张力。 rt为卷绕张力与压掌回转中心O之间的力臂。 F′为纱管作用在压掌上的反作用力。 F为压掌压向纱管的压力，即“压纱力”。 rf为压纱力与压掌回转中心O之间的力臂。 N为压掌支点处的支反力。 取ΣMo=0，则有： m1r1ω2·r01-m2r2ω2·r02+T·rt-F′·rf=0  ——〔1〕
（1）由压掌的离心惯性力产生的压纱力F1：  ——〔2〕
自动落纱粗纱机为保证生头率，必须使压掌在锭翼启动时的低转速时能自动向心，必须使： m1r1ω2·r01＞r2m2ω2·r02， 即：m1r1r01＞m2r2r02 ——〔3〕 （2）由卷绕张力T产生的压纱力F2：  ——〔4〕
〔1〕式表明：压纱力由压掌的离心惯性力产生的F1和由卷绕张力T产生的F1两力叠加而成：我们能通过实验研究方法对压纱力F1和F2作定性分析比较。 实验1：根据〔2〕式，增加m1及r01以增加F1值；观察粗纱卷装卷绕密度变化情况：与mr01 未增加时纺粗纱至Φ150×400mm时进行比较，结果表明两者容纱长度基本相同，即卷绕密度未增加。 实验2：根据〔3〕式，减小m1，使m1r1r01小于m2r2r02，锭翼回转时压掌叶不向心，卷绕张力T不变，此时卷绕仍能正常进行，与m1r1r01大于m2r2r02时卷绕同样长度粗纱，粗纱卷装尺寸同样是Φ150×400mm，粗纱手感硬度相近。 实验3：根据〔4〕式，增加卷绕张力，压掌上增加导纱钩，粗纱伸长率在规定范围内，纺至粗纱卷装尺寸Φ150×400mm时，容纱长度增加了23%左右。 实验1和实验2说明：由压掌离心惯性力产生的压纱力F1对卷绕密度影响很小，实验3则表明卷绕张力形成的压纱力F2对卷绕密度影响是主要的，要增加卷绕密度，在粗纱伸长率允许的范围内，增大卷绕张力纺纱是粗纱实现大卷装的措施之一。 由图1可知，在粗纱卷绕过程中：压掌的运动形式包括下列三种运动： 1.1 压掌的圆周运动 压掌回转销轴固定在高速回转的锭翼上，围绕粗纱管中心作圆周运动。粗纱为管导卷绕型式，压掌与纱管接触点F处纱管表面的线速度略大于粗纱机前罗拉的粗纱输出速度，粗纱在此处形成“卷绕张力”，卷绕张力影响粗纱质量的关键因素，教科书上的“张力大，伸长率就大”就是指卷绕张力。压掌作圆周运动时，压掌与锭翼间理论上无转动副的相对运动。 1.2 压掌的摆动 在粗纱的一落纱过程中，纱管由小变大，以6'×16'的卷装尺寸为例，纱管的卷绕直径由Φ45mm增大到Φ150mm，传统锭翼压掌由固装在导纱臂上的上、下两个销轴与锭翼联在一起，纺纱过程中，压掌向外摆动，其摆动幅度在R22.5mm-R75mm之间，一般在35°左右，理论上一落纱摆动一次。 1.3 压掌的颤动 压掌叶由压掌的离心惯性力作用，始终贴靠纱管表面作圆周运动和摆动，但纱管表面不是一个均匀、光滑的圆柱表面，特别当外置式锭翼回转中心与筒管回转中心不重合时，压掌贴靠纱管的距离不断变化，筒管回转一次就变化一次，正是这种高速颤动，加剧了压掌销轴与压掌衬套之间的磨损。在外置式自动落纱粗纱机落纱时下龙筋移出至空满管交换位置，进行空满管交换后，下龙筋再退回到纺纱位置，由于下龙筋复位精度差异，使锭翼与筒管回转中心的不重合度增加，使压掌的颤动加剧，个别调试精度差的机台，Φ3mm直径的转动副甚至一年不到就失效，个别企业曾发生过压掌飞出的事故，十分危险。中氏公司曾试用碳纤维压掌，加大了压掌转动副直径，不锈钢管居然一年不到就被磨穿。因此，外置式自动落纱粗纱机筒管回转中心与锭翼回转中心不重合，压掌的颤动是回转副磨损的主要原因。筒管回转中心与锭翼回转中心不重合，严重时还会产生卷绕波，影响粗纱条干质量。 因此，外置式自动落纱粗纱机一定要提高下龙筋的复位精度，复位准确是保证粗纱机正常卷绕、保证粗纱质量的必要条件。另外，锭翼生产厂家也必须针对薄弱环节采取相应的措施，提高压掌转动副的耐磨性，保证压掌使用的可靠性。 2.1 压掌的灵活程度 外置式自动落纱粗纱机的锭翼有自动生头的要求，必须提高压掌的自动向心灵活程度，当锭翼速度达400r/min时，压掌即应自动向心，以保证生头率能够达到100%。 2.2压掌的位置精度 压掌在小纱位置时的位置，精度差异必须达到在4mm以内，即压掌离锭翼中心的距离在19-22mm的范围内，以保证： （1）下龙筋复位升起时筒管与锭翼压掌不干涉。 （2）自动复位后，起始卷绕时压掌叶保证与纱管相接触而不发生断头。 2.3 销轴材料及直径 传统式长压掌锭翼，原有销轴直径仅有2.5-4mm，锭翼厂规定衬套材料为尼龙1010，一些照猫画虎的压掌生产厂只追求价格便宜，使用普通尼龙，甚至采用废塑料生产衬套，极大降低了衬套的耐磨性。无锡诚本纺机将销轴直径由Φ3mm加大到Φ4mm，磨擦面积可增加70%左右，有利于延长销轴及衬套的使用寿命。 2.4 聚四氟乙烯衬套 衬套由尼龙1010改为聚四氟乙烯，聚四氟乙烯具有较低的摩擦因素、良好的自润滑性，可以有效减少压掌转动副的磨损，大大延长其使用寿命。 2.5 碳纤维压掌 采用碳纤维压掌的锭翼，在不锈钢管与碳纤维压掌形成的转动副中增加了无油复合轴承，保护粗纱不锈钢管通道不受磨损的影响。粗纱通道不锈钢管磨穿的后果是十分严重的： （1）钢管磨穿过程中挂花现象必然增加，将造成大量纱疵，而且很难查找到原因，严重影响粗纱质量。 （2）粗纱通道一旦磨穿，就会导致锭翼报废，粗纱机的使用成本大幅提高。 因此，如果因使用日久发生磨损失效，只允许更新价值较小的碳纤压掌。 粗纱锭翼压掌的运动是由绕纱管中心圆周运动、绕压掌销轴的摆动及颤动组成的。锭翼回转中心与纱管回转中心不重合，会使颤动因不重合度的增加而增加，颤动是造成压掌转动付失效的主要原因。 压掌对纱管的压纱力主要由粗纱的卷绕张力形成，是新型粗纱机“大张力、紧卷绕”工艺的理论基础。但自动落纱粗纱压掌平衡杆的离心力应足够大并保持其灵活性，这是保证生头率达到100%的关键。 据纺纱厂对锭杆式悬锭锭翼的反馈情况来看，对悬锭锭翼压掌销轴转动副从结构、尺寸上进行改进，并采新型耐磨、有自润滑性能的材料作销轴衬套，可以大大提高压掌运转的可靠性。
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