鋁桿錠子割紗器可靠性探討

翁 明

(河南二紡機(jī)股份有限公司，河南 信陽 464000)

鋁桿錠子割紗器可靠性探討

翁 明

(河南二紡機(jī)股份有限公司，河南 信陽 464000)

為了提高自動落紗機(jī)鋁桿錠子自動落紗時的斷紗效果和留頭率，介紹了機(jī)械裝置落紗的優(yōu)點及自動落紗與手工落紗的區(qū)別，分析了割紗器結(jié)合件的原理、結(jié)構(gòu)，并對其可靠性及安裝方式進(jìn)行探討。指出具有自動留尾紗、自動清除尾紗結(jié)構(gòu)的新型粘紗器裝置，解決了割紗器結(jié)合件裝配可靠性差的問題，應(yīng)用效果良好。

自動落紗；鋁桿錠子；割紗器；斷紗率；粘接；鉚接；可靠性；粘紗器

隨著科學(xué)技術(shù)的不斷進(jìn)步以及企業(yè)生存的需要，紡織行業(yè)尤其是歐美紡織行業(yè)已由勞動密集型轉(zhuǎn)變?yōu)楦呒夹g(shù)、高自動化行業(yè)，國內(nèi)及其它亞洲國家近年來的紡織發(fā)展也越來越趨于此。鋁桿錠子以其良好的力學(xué)性能和使用性能很好地適應(yīng)了紡織行業(yè)高速及自動化的要求，歐洲紡織企業(yè)目前已全部使用鋁桿錠子，國內(nèi)及其它亞洲國家越來越快地用鋁桿錠子取代光桿錠子。為了滿足自動落紗的需要，鋁桿錠子上安裝有割紗器結(jié)合件，割紗器結(jié)合件的可靠性直接關(guān)系到自動落紗時的斷紗效果和留頭率。目前，國內(nèi)錠子制造企業(yè)生產(chǎn)的鋁桿錠子上安裝的割紗器結(jié)合件，在使用過程中時有脫落，直接影響到紡織企業(yè)的生產(chǎn)效率，給國產(chǎn)錠子造成不良影響，本文旨在和業(yè)內(nèi)同行探討割紗器結(jié)合件的設(shè)計、安裝方式及可靠性，以期提高國產(chǎn)鋁桿錠子的品質(zhì)。

1 自動落紗細(xì)紗機(jī)的出現(xiàn)

隨著紡織行業(yè)技術(shù)的不斷進(jìn)步、企業(yè)勞動力成本不斷上升，紡織行業(yè)對設(shè)備和專件的要求也越來越高，環(huán)錠細(xì)紗機(jī)向高效、環(huán)保、自動化、精細(xì)化、長車、集聚紡方向發(fā)展，集體落紗將成為紡織行業(yè)發(fā)展的重點，作為環(huán)錠細(xì)紗機(jī)上重要加捻卷繞部件的錠子，其設(shè)計和制造也在不斷的更新和改變，以適應(yīng)行業(yè)的要求[1]。使用配備集體落紗裝置的細(xì)紗機(jī)是棉紡企業(yè)提高勞動生產(chǎn)率的一個重要技術(shù)手段，棉紡企業(yè)要想把萬錠用工減少到50人以下，細(xì)紗長車配集體落紗及細(xì)絡(luò)聯(lián)機(jī)是必備的設(shè)備，因此，我國細(xì)紗機(jī)制造企業(yè)也開始研制集體落紗細(xì)紗機(jī)，如經(jīng)緯紡織股份有限公司研發(fā)的F1518J型、F1520型等。所謂集體落紗細(xì)紗機(jī)就是配備有集體落紗裝置的細(xì)紗機(jī)，集體落紗裝置是用機(jī)械手加傳送帶在伺服驅(qū)動控制器的控制下，機(jī)械手精確地把滿紗管從錠子上拔下，通過傳送帶送到紗筐中，然后機(jī)械手將傳送帶送來的空紗管安裝到錠子上[2]。用機(jī)械裝置落紗代替人工落紗，較人工落紗有如下明顯優(yōu)點。

1.1 落紗及時且快速

人工落紗時，有時紡滿停機(jī)后，落紗工不能及時趕到，或由于人數(shù)有限不能及時落紗，延長了落紗時間，也降低了效率。集體落紗機(jī)只要紡滿停機(jī)后就在各種控制器的控制下立即落紗，一落紗只需要3 min～4 min，人工落紗一般需要5 min以上，所以集體落紗細(xì)紗機(jī)可以在減少用工的同時提高效率。

1.2 降低工人勞動強(qiáng)度

人工落紗時，每次紡滿停機(jī)后，為了減少落紗時間，落紗工都要快速推著落紗小車從錠子上拔下滿紗管、插上空紗管，勞動強(qiáng)度很大，且精神緊張；而集體落紗細(xì)紗機(jī)的使用將工人從這種緊張、高強(qiáng)度的勞動中解放了出來。

1.3 提高自動生頭率

人工落紗有較多的人為因素，如操作工熟練程度、工人心情和情緒波動等均會影響落紗的快慢，甚至影響自動生頭率；而自動落紗機(jī)只要調(diào)整好各種控制器即可，且其自動生頭率一般在97%以上(人工落紗一般約94%)，而且在紡中、粗號紗時，集體落紗的優(yōu)勢更為明顯。

1.4 為提高自動化水平奠定基礎(chǔ)

細(xì)紗機(jī)實現(xiàn)自動化后，如果企業(yè)的經(jīng)濟(jì)和技術(shù)條件許可，還可進(jìn)一步實現(xiàn)粗細(xì)聯(lián)和細(xì)絡(luò)聯(lián)的連續(xù)化生產(chǎn)。細(xì)絡(luò)聯(lián)的使用將棉紡企業(yè)中用人最多、勞動強(qiáng)度最大的兩個工序連接起來，大大提高了企業(yè)的自動化和連續(xù)化生產(chǎn)水平，提高了產(chǎn)品質(zhì)量和勞動生產(chǎn)率，更好地解決了長期以來國際上難以解決的紡紗工藝中細(xì)紗卷裝和錠速的矛盾，實現(xiàn)了由中速大卷裝向高速小卷裝的發(fā)展，大幅度提高了細(xì)紗機(jī)錠速和勞動生產(chǎn)率。

2 自動落紗與手動落紗的區(qū)別

自動落紗在提高紡紗效率、降低勞動強(qiáng)度方面貢獻(xiàn)突出，為紡織企業(yè)進(jìn)一步提高自動化水平奠定了基礎(chǔ)。但自動落紗與手動落紗有明顯的區(qū)別，自動落紗機(jī)械手不可能設(shè)計有很長的移動距離和瞬間迅速的拔紗速度，所以如果用自動落紗機(jī)械手從未經(jīng)過任何改進(jìn)的、原來手動落紗的錠子上拔紗，不可能保證足夠的斷紗率，這樣每次自動落紗時都會有很多的管紗還連著錠子，明顯會對車間生產(chǎn)造成嚴(yán)重影響。所以要使用自動落紗必須對錠子或其它地方進(jìn)行改進(jìn)，以保證自動落紗機(jī)械手在有限的距離及落紗速度環(huán)境下達(dá)到100%的斷紗率。

3 鋁桿錠子及割紗器的原理與結(jié)構(gòu)

為了解決自動落紗時的斷紗問題，可以在鋁桿盤上加裝割紗器結(jié)合件，以達(dá)到自動落紗時100%斷紗率。圖1為裝有割紗器結(jié)合件的鋁桿盤局部示意，其中割紗器結(jié)合件(圖2)由割紗器刀片和割紗器座(圖3)組成。其工作原理如下：當(dāng)紗管紡滿紗停止轉(zhuǎn)動時，紗線會在紗管轉(zhuǎn)動帶動下纏繞在錠盤的滾花部位后落在割紗器結(jié)合件上，割紗器座上有一個個的缺口且割紗器刀片的直徑小于割紗器座的直徑，所以紗線在移動過程中將落在刀片刃口上，割紗器刀片材料硬度達(dá)561 HV～618 HV，刃口處厚度小于0.1 mm，刃口非常鋒利，當(dāng)自動落紗機(jī)械手抓住管紗向上拔紗時，紗線就越拉越緊，因為割紗器刀片直徑較大，此時在割紗器刀片刃口受到一“割斷力”，割紗器刀片的割斷作用使自動落紗機(jī)械手在有限的落紗距離和有限的落紗速度條件下落紗時，仍可保證100%的斷紗率[3]。

1—鋁桿；2—割紗器結(jié)合件；3—錠盤。圖1 鋁桿盤割紗器組合件

1—割紗器座；2—割紗器刀片。圖2 割紗器組合件

圖3 割紗器座

4 割紗器的可靠性

割紗器結(jié)合件是為了解決自動落紗時的斷紗問題而加裝在鋁桿盤上的，割紗器雖小，但其設(shè)計功能能否正常發(fā)揮和實現(xiàn)，直接關(guān)系到紡紗車間生產(chǎn)能否正常進(jìn)行。俗話說，細(xì)節(jié)決定成敗，要贏得用戶的青睞，要想做高品質(zhì)的產(chǎn)品，必須在產(chǎn)品的設(shè)計和生產(chǎn)的細(xì)節(jié)上做到位。對錠子制造企業(yè)來說，割紗器的可靠與否直接反映了該企業(yè)對待產(chǎn)品細(xì)節(jié)的態(tài)度，目前國產(chǎn)錠子割紗器的可靠性不盡如人意，主要問題有割紗器脫落、割不斷紗等。

5 解決方案

割紗器脫落是割紗器可靠性問題。如果割紗器刀片直徑與紡紗所用紗管的直徑差較小，拔紗時紗線的傾斜角就較小，割紗器刀片對紗線的“割斷力”不明顯，就會出現(xiàn)割不斷紗的情況，通過加大割紗器刀片與所用紗管的直徑差來加大“割斷力”可有效解決割不斷紗的問題，前提是要保證刀片鋒利。割紗器脫落是割紗器可靠性問題，主要從安裝方式和結(jié)構(gòu)設(shè)計兩方面來解決[4]。

5.1 安裝方式

為了解決割紗器脫落及割紗器底座品種過多問題，割紗器結(jié)合件的安裝方式由粘接改進(jìn)為鉚接。

5.1.1 粘接

粘接就是讓割紗器底座內(nèi)孔與鋁桿的下錐部位有一定的過盈量，同時在割紗器刀片與錠盤上端面之間涂上厭氧膠，靠割紗器底座內(nèi)孔與鋁桿之間的過盈和割紗器刀片與錠盤之間的粘接固定割紗器結(jié)合件在鋁桿盤上。此種安裝方式符合當(dāng)時的技術(shù)和生產(chǎn)實際，但仍存在如下不足。

5.1.1.1 割紗器底座與鋁桿之間的結(jié)合不夠牢固，在使用過程中常有脫落現(xiàn)象發(fā)生。割紗器底座與鋁桿配合面很短，只有2 mm，如果要增大配合面長度，勢必要增加割紗器底座的材料成本，壓配過盈量過大時又容易劃傷鋁桿表面。

5.1.1.2 粘接不起作用，主要原因是割紗器刀片表面很光滑、很薄，割紗器刀片與錠盤上端面接觸面積小，厭氧膠產(chǎn)生的粘合力小。

5.1.1.3 割紗器底座品種多，不利于標(biāo)準(zhǔn)化及生產(chǎn)管理。當(dāng)時的鋁桿只有一兩種，與之下錐配合的割紗器底座也只需一兩種，但隨著鋁桿品種的增加，割紗器底座也隨之增加，因為割紗器底座內(nèi)孔和鋁桿下錐外圓是配合關(guān)系，所以每有一種鋁桿就出現(xiàn)一種割紗器底座，現(xiàn)在如果仍采用這種安裝方式，割紗器底座就會有幾十種之多，而且有些品種之間的差別非常的小，給零件的標(biāo)準(zhǔn)化、生產(chǎn)和管理帶來了很多的困難，也使零件的生產(chǎn)和管理成本不斷增加。

5.1.2 鉚接

鉚接就是將割紗器結(jié)合件通過鉚接安裝在錠盤的一個小外圓上，其錠盤結(jié)構(gòu)設(shè)計如圖4所示。錠盤上安裝割紗器結(jié)合件的外圓設(shè)計φ23 mm，該外圓上設(shè)計有溝槽，割紗器底座內(nèi)孔與該外圓設(shè)計為過渡配合，用工裝把割紗器結(jié)合件安裝到該外圓上后，再用一鉚接壓頭鉚壓割紗器底座上端面，鉚接后的端面如圖5所示。由于割紗器底座是鋁件，較軟

圖4 鉚接安裝的錠盤結(jié)構(gòu)

圖5 鉚接割紗器后的桿盤端面

且有較好的金屬流動性，所以當(dāng)鉚接壓頭在割紗器上端面產(chǎn)生壓痕時，金屬會流向錠盤φ23 mm外圓上的溝槽內(nèi)，使割紗器底座牢固的鉚接在錠盤上。

鉚接較粘接有兩個明顯優(yōu)點。

其一，割紗器結(jié)合件安裝更牢固，可以有效解決割紗器脫落問題。試驗表明，通過鉚接割紗器座內(nèi)孔處的金屬會流向與之配合的錠盤φ23 mm外圓上的溝槽內(nèi)，從而產(chǎn)生牢固的連接作用，可以有效防止割紗器結(jié)合件的脫落。

其二，為零件的標(biāo)準(zhǔn)化提供了條件，大大降低了割紗器的生產(chǎn)和管理成本。割紗器底座內(nèi)孔不再與鋁桿下錐配合，而與錠盤上一固定外圓φ23 mm配合，這樣割紗器底座內(nèi)孔就只需一種，大大減少了割紗器底座品種，常用的割紗器底座減少到兩種(割紗器外圓有φ33 mm和φ35 mm兩種)。

5.2 結(jié)構(gòu)設(shè)計

割紗器結(jié)合件與錠盤上的滾花結(jié)構(gòu)配合才能達(dá)到斷紗的目的，這種斷紗結(jié)構(gòu)和纏紗結(jié)構(gòu)分開的設(shè)計在安裝方式上經(jīng)歷了由粘接到鉚接的改進(jìn)，雖然很好地解決了割紗器脫落的問題，但因為要在錠盤上滾花，且為了保證錠盤各項尺寸精度，所以錠盤的生產(chǎn)工藝比較復(fù)雜。如果把作為纏紗結(jié)構(gòu)的滾花從錠盤上去掉，改為一個單獨的結(jié)構(gòu)再裝配到錠盤上會怎么樣呢？下文所要介紹的就是基于這種設(shè)想設(shè)計的粘紗器。

5.2.1 粘紗器結(jié)構(gòu)

基于獨立纏紗結(jié)構(gòu)的設(shè)計構(gòu)想，我們設(shè)計出圖6所示的割紗器底座和圖7所示的粘紗器，割紗器刀片鉚接在底座大孔內(nèi)，粘紗器套在底座外圓上，其

圖6 粘紗器的割紗器底座

圖7 粘紗器

內(nèi)孔與底座外圓之間有一定的過盈量，另外粘紗器內(nèi)孔的防轉(zhuǎn)筋卡在底座外圓上的防轉(zhuǎn)槽內(nèi)，防止粘紗器與底座之間產(chǎn)生相對轉(zhuǎn)動，割紗器刀片、底座連同粘紗器一起組成粘紗器組件(圖8)，粘紗器組件通過底座上的內(nèi)孔與錠盤外圓壓裝在一起成為自動粘紗、自動清除尾紗裝置，底座與錠盤的壓裝長度為

圖8 粘紗器組件

15 mm，選擇合適的壓配量可以保證割紗器結(jié)合件在使用過程中永久不脫落。圖9是該自動粘紗、自動清除尾紗裝置示意圖，粘紗器上的齒不僅可以起

圖9 自動粘紗裝置示意

到原錠盤滾花所起的作用，還具有自動清除尾紗的先進(jìn)功能[5-6]，其先進(jìn)性主要體現(xiàn)在：① 留頭可靠性高，留頭率可達(dá)98%以上；② 自動粘持尾紗，紗線在粘持部位纏繞更短，只需1～1.5圈；③ 帶有該裝置的錠子可以實現(xiàn)自動清除尾紗，不需人工清理。該粘紗器結(jié)構(gòu)已獲得國家知識產(chǎn)權(quán)局授予的實用新型專利(專利號為ZL 201320274146.6，授權(quán)公告日為2013-10-16)。

5.2.2 粘紗器裝置使用分析

下文以一個紡紗循環(huán)的實施過程對該裝置做進(jìn)一步描述。原來錠盤上的滾花結(jié)構(gòu)為了提供拔紗時斷紗所需足夠的摩擦力，纏繞在錠盤滾花部位的紗線必須有2～3圈，且被割紗器刀片割斷的紗線頭被壓在最內(nèi)圈，所以，當(dāng)錠子再次轉(zhuǎn)動起來后，纏繞在錠盤上的紗線很難在自身離心力的作用下脫離錠盤，所以多次落紗后，錠盤上會纏繞很多紗線，必須停機(jī)進(jìn)行人工清理。但帶有該粘紗器裝置的錠子，紡滿紗管后鋼領(lǐng)板快速下落到粘紗器高度位置，之后繼續(xù)慢速下落2 mm～6 mm，此時細(xì)紗機(jī)剎車錠子停轉(zhuǎn)，鋼絲圈在慣性力作用下繼續(xù)旋轉(zhuǎn)1～1.5圈，同時帶動紗線纏繞在粘紗器表面錯落有序的齒間縫隙中，完成對紗線的加捻卷繞過程。集落裝置落紗時，將滿紗管從錠子上拔出，滿管紗紗線被割紗器刀片割斷，在刀片割斷紗線的同時，纏繞在粘紗器表面上的尾紗在紗線張力作用下被夾在粘紗器表面各齒縫隙中，此時完成拔紗及自動留尾紗過程。錠子重新插入空紗管后，鋼領(lǐng)板上行，細(xì)紗機(jī)低速啟動，此時尾紗在粘紗器有序齒形間的縫隙中沿粘紗器切線方向產(chǎn)生較大摩擦力，在錠子低速時不致滑脫，完成自動生頭功能，開始新的紡紗循環(huán)。當(dāng)錠子轉(zhuǎn)速不斷提高、約大于10 kr/min時，纏繞在粘紗器上的紗線在離心力的作用下脫離粘紗器飛出，完成自動清除尾紗，從而達(dá)到節(jié)省人工的目的。

6 結(jié)語

割紗器結(jié)合件通過安裝方式和產(chǎn)品結(jié)構(gòu)設(shè)計的改進(jìn)，很好地解決了割紗器脫落的問題，提高了國產(chǎn)錠子的可靠度。粘紡器裝置已應(yīng)用到生產(chǎn)中，效果良好，為國產(chǎn)錠子占領(lǐng)更多的市場提供了技術(shù)保障。

[1] 翁明，史翔.自動夾紗自動清除尾紗錠子的設(shè)計[J].紡 織器材，2013，40(1)：23-25.

[2] 馬彬，陸秀梅.集體落紗高速錠子的設(shè)計[J].紡織器材，2010，37(6)：11-14.

[3] 翁明，張新文.集體落紗快裝紗管用鋁桿錠子設(shè)計[J].紡織器材，2013，40(2)：7-9.

[4] 河南二紡機(jī)股份有限公司.鋁桿加工工藝[Z].

[5] 河南二紡機(jī)股份有限公司.夾紗式環(huán)錠紡留尾紗裝置實用新型專利說明書[Z].

[6] 河南二紡機(jī)股份有限公司.夾紗式環(huán)錠紡留尾紗裝置：中國，ZL 200720092706.0[P].

The Reliability Probing into Yarn Cutter on the Spindle with Alu-blade

WENG Ming

(Henan No.2 Textile Machinery Co.,Ltd.,Xinyang 464000,China)

In order to improve the cutting effect and the left-end rate of the spindle with alu-blade on the automatic doffing frame,introduction is made to the advantages of mechanical doffing and the difference between the automatic doffing and manual doffing.Analysis is done to the cutter regarding the joining know-how,the structure,and the reliability and the installation method.It is pointed out in the paper the new yarn bonder with automatic tail yarn manager solves the problems of poor reliability of yarn cutting assembly.The application effect proves good.

automatic doffing;spindle with alu-blade;yarn cutter;breakage rate;bonding;riveting;reliability;bonder

2014-04-03

翁 明(1979—)，男，河南信陽人，工程師，主要從事棉紡錠子工藝工裝設(shè)計、產(chǎn)品設(shè)計等方面的研究。

TS103.8

B

1001-9634(2015)01-0022-04