傳統(tǒng)（鐵砲）粗紗機(jī)改造升級(jí)的相關(guān)技術(shù)與效果的分析

朱建民+朱宋琴+衛(wèi)國(guó)+章友鶴+趙連英

摘要：傳統(tǒng)（鐵砲）粗紗機(jī)存在的缺陷有傳動(dòng)機(jī)構(gòu)復(fù)雜、粗紗的前后排張力和伸長(zhǎng)率差異較大、設(shè)備故障率較高、生產(chǎn)效率較低、鐵砲粗紗機(jī)維修操作繁瑣、工人勞動(dòng)強(qiáng)度高等。對(duì)此，文章介紹了對(duì)傳統(tǒng)（鐵砲）粗紗機(jī)進(jìn)行改造升級(jí)的措施及改造升級(jí)后取得的效果分析。

關(guān)鍵詞：鐵砲；粗紗機(jī)；改造

中圖分類號(hào)：TS103.226 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：B

The Modification of Traditional （Cone） Roving Frame： Related Technologies and Results

Abstract： Traditional （cone） roving frame has many shortcomings， such as complicate driving mechanism， big front-back difference in the tension and elongation of the roving， high machine failure rate， low production efficiency， heavy maintenance tasks and high labor intensity. To overcome these shortcomings， the article introduces some measures for modifying traditional （cone） roving frame and analyzes the results achieved after modification.

Key words： cone； roving frame； modification

1 粗紗機(jī)在紡紗中的作用及傳統(tǒng)（鐵砲）粗紗機(jī)的缺陷

1.1 粗紗機(jī)在紡紗中的作用

粗紗機(jī)是紡紗流程中最后一道準(zhǔn)備設(shè)備，其任務(wù)是將前一道并條機(jī)制成的伸直、平行、清潔的棉條，經(jīng)過(guò)粗紗機(jī)的再牽伸、拉細(xì)、加捻卷繞成粗紗，供細(xì)紗機(jī)紡成各種規(guī)格的紗線。粗紗質(zhì)量的好壞直接影響成紗質(zhì)量的優(yōu)劣，故紡紗企業(yè)均十分重視粗紗機(jī)的性能及其使用過(guò)程中的狀況。尤其是當(dāng)前隨著紡紗技術(shù)向高速、高效、高質(zhì)方向的發(fā)展，對(duì)粗紗機(jī)的選型及使用提出了更高的要求，既要運(yùn)轉(zhuǎn)速度快，又要故障率低、設(shè)備生產(chǎn)效率高，同時(shí)要求生產(chǎn)的粗紗質(zhì)量要卷繞均勻，層次清晰，前后排及大、中、小紗張力差異小，精確定長(zhǎng)落紗，能確保細(xì)紗機(jī)生產(chǎn)出品質(zhì)優(yōu)良的紗線。

1.2 傳統(tǒng)（鐵砲）粗紗機(jī)存在的缺陷

粗紗機(jī)在紡紗中處于承上啟下的地位，幾十年來(lái)隨著紡紗技術(shù)的進(jìn)步，粗紗機(jī)也經(jīng)歷了多次的技術(shù)改進(jìn)，從早期的雙程粗紗紡紗（紡紗用兩道粗紗）改為單程粗紗紡紗；20世紀(jì)90年代又從A系列托錠式粗紗機(jī)改為FA系列的懸錠式粗紗機(jī)，由于它將錠子與錠翼分別傳動(dòng)，使粗紗機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)速度有了較大幅度的提高，每萬(wàn)錠細(xì)紗機(jī)配粗紗機(jī)臺(tái)數(shù)可減少1/3以上。目前國(guó)內(nèi)紡紗企業(yè)多數(shù)使用FA系列懸錠式粗紗機(jī)。FA系列粗紗機(jī)雖比原A系列粗紗機(jī)有許多改進(jìn)和進(jìn)步，但由于其結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)上仍有許多缺陷，己與當(dāng)前紡紗“四高”要求（高速、高產(chǎn)、高效、高質(zhì)）有較大的距離，據(jù)分析FA系列粗紗機(jī)存在的主要缺陷有以下幾點(diǎn)。

（1）傳動(dòng)機(jī)構(gòu)復(fù)雜。傳統(tǒng)鐵砲粗紗機(jī)傳動(dòng)方式是由一個(gè)主電機(jī)通過(guò)若干輪系分別傳動(dòng)牽伸機(jī)構(gòu)、錠子、錠翼及龍筋升降四大系統(tǒng)，并經(jīng)過(guò)錐輪（又稱鐵砲）、差動(dòng)等機(jī)械變速系統(tǒng)來(lái)完成粗紗卷繞成形。復(fù)雜的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)會(huì)使傳動(dòng)路線長(zhǎng)、齒輪之間累積誤差大、傳動(dòng)精確度低，同時(shí)傳動(dòng)系統(tǒng)的每一個(gè)機(jī)配件都有可能成為一個(gè)故障點(diǎn)和損耗點(diǎn)，因故障率高，既使維修耗時(shí)費(fèi)力，又對(duì)維修工技術(shù)水平提出較高要求。

（2）粗紗的前后排張力和伸長(zhǎng)率差異較大，影響質(zhì)量提高。由于傳統(tǒng)的鐵砲粗紗機(jī)依靠錐輪、差動(dòng)等機(jī)械變速系統(tǒng)來(lái)完成對(duì)粗紗的卷繞成形，粗紗筒管的轉(zhuǎn)速是由主軸恒速和鐵砲變速兩部分合成的。由于傳動(dòng)系統(tǒng)復(fù)雜，影響粗紗筒管轉(zhuǎn)速的因素較多，如鐵砲皮帶張力、鐵砲表面的粗糙度、鐵砲皮帶每次移動(dòng)距離等，均會(huì)影響粗紗卷繞速度與前羅拉輸出速度比例的穩(wěn)定，使粗紗機(jī)生產(chǎn)中經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)飄頭、崩斷頭、冒頭、冒腳紗等。粗紗大、中、小紗伸長(zhǎng)差異也無(wú)法有效控制，會(huì)嚴(yán)重影響粗紗和成紗質(zhì)量。

（3）設(shè)備故障率較高，生產(chǎn)效率較低。由于寧波百隆紡織有限公司是色紡紗生產(chǎn)企業(yè)，纖維的強(qiáng)力較低、彈性較差，故紡紗時(shí)粗紗斷頭率較高，不但影響擋車工看臺(tái)能力（每人只看 1 臺(tái)），同時(shí)粗紗運(yùn)轉(zhuǎn)速度也難以提高，錠翼速度只能開到900 r/min左右。此外，因鐵砲粗紗機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)中故障率較高，生產(chǎn)效率極低，故配臺(tái)也多于坯紗企業(yè)，每萬(wàn)錠要配 4 臺(tái)（120錠），致使能耗高、用工多。

（4）鐵砲粗紗機(jī)維修操作繁瑣，工人勞動(dòng)強(qiáng)度又高。目前紡紗企業(yè)普遍存在著人員缺少、流動(dòng)性大、新員工比例大、員工的整體技術(shù)水平偏低等問(wèn)題，同時(shí)企業(yè)為適應(yīng)市場(chǎng)需求，生產(chǎn)品種翻改較頻繁，故迫切要求粗紗機(jī)簡(jiǎn)化維修和操作程序，有利于品種翻改和正常生產(chǎn)，在品種翻改過(guò)程中盡可能降低工人的勞動(dòng)強(qiáng)度。但目前大面積使用的FA系列鐵砲粗紗機(jī)由于機(jī)械復(fù)雜智能化程度低，很難實(shí)現(xiàn)這一要求，尤其是小品種需要落中小粗紗，非常麻煩?；贔A系列懸錠式粗紗機(jī)存在的缺陷，必須通過(guò)改造升級(jí)來(lái)適應(yīng)當(dāng)前生產(chǎn)要求。

2 傳統(tǒng)（鐵砲）粗紗機(jī)的改造升級(jí)

寧波百隆紡織有限公司經(jīng)過(guò)調(diào)研分析后，采用了江蘇中暉紡機(jī)公司研發(fā)的四軸聯(lián)動(dòng)型ZHFA系列電腦粗紗機(jī)控制系統(tǒng)，對(duì)公司FA4421型等鐵砲粗紗機(jī)進(jìn)行改造，其改造的主要內(nèi)容如下。

（1）取消錐輪變速機(jī)構(gòu)、差速機(jī)構(gòu)、成形機(jī)構(gòu)、張力微調(diào)機(jī)構(gòu)等復(fù)雜的傳動(dòng)系統(tǒng)。使復(fù)雜的機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)大大簡(jiǎn)化，并消除了機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)中不必要的動(dòng)力消耗，降低了噪音，且使傳動(dòng)系統(tǒng)的可靠性、控制精度和傳動(dòng)效率顯著提高。

（2）采用 4 個(gè)電機(jī)分別傳動(dòng)錠翼、羅拉、錠子、龍筋升降等 4 個(gè)機(jī)構(gòu)，并采用機(jī)電一體技術(shù)，采用由PLC核心程序控制器、無(wú)極調(diào)速變頻控制技術(shù)和編碼器等精確控制技術(shù)，同時(shí)應(yīng)用伺服控制伴隨技術(shù)，確保 4 個(gè)電機(jī)同步運(yùn)行，使紡紗張力保持穩(wěn)定。并根據(jù)粗紗卷繞直徑的變化，調(diào)整各電機(jī)的速度和相互間的速比關(guān)系，使整個(gè)傳動(dòng)系統(tǒng)動(dòng)作協(xié)調(diào)，同步性提高。

（3）采用旋轉(zhuǎn)光電編碼器分別檢測(cè)錠翼、羅拉、錠子、龍筋升降的實(shí)時(shí)速度，組成了閉環(huán)的速度反饋系統(tǒng)。從而更精確地控制各電機(jī)的正常運(yùn)行。

（4）采用彩色液晶觸摸屏作為人機(jī)對(duì)話的界面。非常適合各項(xiàng)工藝參數(shù)的實(shí)時(shí)顯示、輸入、查詢、修改和設(shè)定，并具有產(chǎn)量統(tǒng)計(jì)、故障診斷和報(bào)警等功能。紡紗和張力參數(shù)輸入方便，準(zhǔn)確度高，并方便品種變換和小批量多品種生產(chǎn)，提高了企業(yè)隨時(shí)更換品種的能力。

（5）采用精確的控制系統(tǒng)。在計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，應(yīng)用了CLD恒張力控制系統(tǒng)，在紡紗品種變化與環(huán)境溫濕度變化時(shí)，大、中、小紗都能確保筒管卷繞速度與前羅拉輸出線速度之比略大于 1，從而使張力控制的一致性和穩(wěn)定性提高。此外，采用計(jì)算機(jī)技術(shù)還可實(shí)現(xiàn)在線工藝設(shè)定與反饋紗線實(shí)時(shí)質(zhì)量，便于迅速調(diào)整各項(xiàng)工藝參數(shù)。

（6）設(shè)置斷電保護(hù)功能。在外部電網(wǎng)突然斷電時(shí)，能有效保證正常停車，可避免造成整臺(tái)車斷頭或產(chǎn)生細(xì)節(jié)。此外，還具有精確定長(zhǎng)落紗功能，滿紗定長(zhǎng)，停車定向，可做到各機(jī)臺(tái)間及每落紗之間長(zhǎng)度差異誤差≤ 3 m，這對(duì)色紡紗企業(yè)生產(chǎn)多組分色紡紗時(shí)提高制成率、減少原料浪費(fèi)具有積極作用。

3 傳統(tǒng)（鐵砲）粗紗機(jī)改造升級(jí)后取得的效果分析

寧波百隆公司對(duì)傳統(tǒng)（鐵砲）粗紗機(jī)的改造是從2013年開始進(jìn)行的，公司有13.5萬(wàn)紗錠，配粗紗機(jī)共49臺(tái)，經(jīng)過(guò)1 年多的改造，目前己全部完成。從改造后實(shí)際生產(chǎn)運(yùn)行情況分析，取得以下幾方面效果。

3.1 徹底消除了傳統(tǒng)鐵砲粗紗機(jī)成形部分各種故障，有效降低斷頭率及壞粗紗率

這是因?yàn)楦脑旌蠛?jiǎn)化了機(jī)械傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，采用計(jì)算機(jī)電子檢測(cè)技術(shù)和電控元件等現(xiàn)代控制技術(shù)來(lái)取代了原先主要依靠機(jī)械傳動(dòng)、齒輪、皮帶輪變換的落后調(diào)節(jié)方法，使各部分運(yùn)動(dòng)的同步性提高，從而使百錠時(shí)斷頭率與壞粗紗率顯著降低。如改前壞粗紗率在0.5%左右，改后下降到0.2%以下；改前每個(gè)車間每月均會(huì)有 1 ～ 2 臺(tái)粗紗機(jī)出現(xiàn)成形部分故障，有時(shí)甚至多臺(tái)同時(shí)出現(xiàn)，改后幾乎消除了成形部分出現(xiàn)的故障；改前粗紗百錠時(shí)斷頭在1.5次，改后下降到1.0次；斷頭率下降能為提高車速創(chuàng)造有利條件，從原來(lái)900 r/min提高到目前1 000 r/min左右。

3.2 改造后維修保養(yǎng)方便快捷，費(fèi)

用降低

由于改造后的粗紗機(jī)采用無(wú)極調(diào)速變頻器及變頻電機(jī)系統(tǒng)，并采用同步帶傳動(dòng)設(shè)備，不需頻繁加油，方便保養(yǎng)。此外，原來(lái)在品種翻改時(shí)所涉及的捻度、成形、張力等機(jī)械調(diào)整工作均可免去，僅需更換牽伸工藝齒輪即可，使設(shè)備備件數(shù)量可下降70%。由于維修養(yǎng)護(hù)工作量減少，企業(yè)對(duì)粗紗維修工的配置及技術(shù)素質(zhì)的依賴性減小，故有人稱改造后的電腦粗紗機(jī)可稱得上是“懶漢粗紗機(jī)”。

3.3 改造后粗紗質(zhì)量提高，有利于

成紗質(zhì)量改善

由于改造后的電腦粗紗機(jī)采用了多項(xiàng)智能化自動(dòng)控制技術(shù)，能在線檢控生產(chǎn)過(guò)程中的各項(xiàng)工藝及質(zhì)量數(shù)據(jù)，并及時(shí)調(diào)整，從而使紡出的粗紗質(zhì)量比原傳統(tǒng)粗紗機(jī)有顯著提高，能確保成紗質(zhì)量達(dá)到較好水平。表 1 是寧波百隆公司生產(chǎn)14.8號(hào)（40S）B1029批號(hào)色紡紗粗紗機(jī)改造前后的質(zhì)量數(shù)據(jù)對(duì)比。

從表 1 的對(duì)比試驗(yàn)數(shù)據(jù)可以看出，改造后由于紡紗張力穩(wěn)定，粗紗重量不勻率、條干不勻率等指標(biāo)均有明顯改善，使成紗質(zhì)量水平也有較大提高，充分顯示了改造后粗紗機(jī)在提高質(zhì)量上的作用。

3.4 粗紗機(jī)改造升級(jí)后能使企業(yè)獲

得較好的經(jīng)濟(jì)效益

以一個(gè)分廠配16臺(tái)粗紗機(jī)為例：每臺(tái)改造費(fèi)用約為 8 萬(wàn)余元，共支出130萬(wàn)余元。雖一次性支出較多，但改造后可從多方面取得經(jīng)濟(jì)效益：（1）由于設(shè)備故障率降低、速度提高，使生產(chǎn)效率提高了15%左右，粗紗機(jī)配臺(tái)可從原16臺(tái)減少到14臺(tái)，使能耗及維修費(fèi)用相應(yīng)下降15%左右。（2）由于設(shè)備故障率降低，運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)斷頭率與壞紗率減小，擋車工看臺(tái)能力擴(kuò)大及設(shè)備維修工減少。目前一個(gè)分廠設(shè)備維修工從原來(lái) 6 人減少到 4 人，擋車工從16人減少至12人，三班共減少14人，一年可少支付工資50多萬(wàn)元。由于改造后一年可使一個(gè)分廠減少支出60多萬(wàn)元，故改造費(fèi)用在 2 年多時(shí)間就可以回收。同時(shí)改造后由于設(shè)備故障率顯著減少，擋車工勞動(dòng)強(qiáng)度降低，維修工工作量減少，品種翻改快捷，故深受一線工人歡迎。

4 結(jié)語(yǔ)

從寧波百隆公司對(duì)傳統(tǒng)（鐵砲）粗紗機(jī)改造升級(jí)后使用實(shí)踐證明，用中暉紡機(jī)公司四軸聯(lián)動(dòng)型ZHFA電腦粗紗機(jī)的控制系統(tǒng)來(lái)改造鐵砲粗紗機(jī)技術(shù)是成熟的，使用效果良好，經(jīng)濟(jì)效益明顯。尤其是在提高粗紗質(zhì)量、減輕工人勞動(dòng)強(qiáng)度、減少萬(wàn)錠用工等方面效果十分明顯，且改造資金投入回收期較短，是紡紗企業(yè)一項(xiàng)有效的技改措施。

參考文獻(xiàn)

[1] 章友鶴.新型并粗裝備的性能與特點(diǎn)[J].紡織導(dǎo)報(bào)，2005（10）： 135-140.

[2] 魏玉梅.紡紗設(shè)備與工藝第七章粗紗[M].北京：中國(guó)紡織出版社，2009.