托盤式自動絡筒機管紗生頭效率影響因素探討

車社海

(青島宏大紡織機械有限責任公司，山東 青島 266042)

0 引言

隨著勞動力成本不斷上升，紡織企業(yè)用工成本越來越高。絡筒工序作為用工較多的工序，使用自動供紗代替人工供紗，即選用細絡聯(lián)型絡筒機或大紗庫型絡筒機，成為紡織企業(yè)的必然選擇。絡筒機自動供紗時，管紗的生頭速度和生頭成功率決定整臺機器的生產(chǎn)效率[1]。若生頭成功率較低，則大批管紗依賴人工生頭，直接影響擋車工的看臺數(shù)量。通常情況下，1臺自動絡筒機有72個單錠，卷繞速度為1500 m/min，管紗長度一般為1600 m～5000 m，加上換管時間、切疵重新捻接等，這樣一個管紗單錠卷繞的時間約為1.4 min～3.5 min，對管紗的需求量為20個/min～50個/min。普通的管紗處理機構(gòu)有2個生頭裝置，其生頭能力最高可達40個/min，對于粗號紗仍然滿足不了單錠對管紗的需求，所以迫切需要提高管紗生頭效率。為此，筆者分析了細絡聯(lián)型絡筒機和大紗庫型絡筒機，就影響管紗生頭成功率的因素進行探討。

1 自動絡筒機工藝流程

1.1 細絡聯(lián)型自動絡筒機

細絡聯(lián)型自動絡筒機工藝流程如圖1所示。

圖1 細絡聯(lián)型自動絡筒機工藝流程

1.2 大紗庫型自動絡筒機

大紗庫型自動絡筒機工藝流程如圖2所示。

圖2 大紗庫型自動絡筒機工藝流程

1.3 生頭不成功的處理方式

從細絡聯(lián)型自動絡筒機和大紗庫型自動絡筒機的工藝流程看，無論哪種型號的絡筒機，都需要挑頭、生頭。生頭不成功有2種處理方式：一是人工幫助找頭后重新返回挑頭、生頭；二是生頭不成功的管紗直接由拔管裝置拔除后進入管紗箱內(nèi)，再經(jīng)人工處理后放于振動盆內(nèi)重新排隊插管，以避免生頭不易成功的管紗在流程內(nèi)反復循環(huán)，浪費時間，進而影響絡筒機的生產(chǎn)效率。

2 挑頭成功率對管紗生頭效率的影響

通常情況下，細紗機生產(chǎn)的管紗表面包纏著幾圈包纏紗和管腳紗以及一定長度的生頭紗(管紗內(nèi)的紗頭露在管紗外)。包纏紗和管腳紗的圈數(shù)以及生頭紗的長度都是由細紗機狀態(tài)決定的，這3個參數(shù)對托盤式自動絡筒機生頭成功率至關(guān)重要，一定要根據(jù)管紗的要求仔細調(diào)整細紗機。細紗機調(diào)整的標準是使管紗的包纏紗和管腳紗均為2圈～3圈，生頭紗長度小于5 cm。

2.1 挑頭機構(gòu)

挑頭是用挑刀將包纏在管紗上的2圈～3圈包纏紗挑開或挑斷。包纏紗被挑斷后，上部的紗頭被吹風嘴吹起繞在管紗頂端，生頭時被吸起，下部的紗頭被去除尾紗裝置吸走，挑頭成功率直接影響管紗的生頭成功率。由于包纏紗的直徑很小且緊貼在管紗表面，所以挑頭要小心，以免挑壞除包纏紗外的其它紗線。挑頭機構(gòu)如圖3所示。

1—挑頭旋轉(zhuǎn)電機；2—輸送皮帶；3—導向輪；4—托盤；5—管紗；6—挑頭吹嘴；7—挑刀軌道；8—挑刀壓簧；9—導向軸；10—刀片進出氣缸；11—挑刀垂直運動氣缸；12—旋轉(zhuǎn)壓頭氣缸；13—旋轉(zhuǎn)壓頭；14—挑刀支架；15—挑刀；16—吹風嘴；17—電機輪。圖3 挑頭機構(gòu)示意

2.2 挑頭機構(gòu)工作原理

管紗及托盤在挑頭旋轉(zhuǎn)電機的帶動下快速旋轉(zhuǎn)，為了保持管紗旋轉(zhuǎn)的穩(wěn)定性，旋轉(zhuǎn)壓頭將管紗頂端定位。以Z捻紗為例，在管紗開始順時針旋轉(zhuǎn)(從上向下看)時，管紗表面的包纏紗(螺旋線)向下移動，挑刀片在挑頭軌道和挑刀壓簧的控制下逐漸向管紗表面靠近。為了防止挑刀挑壞紗線，在管紗旋轉(zhuǎn)過程中挑刀不能長期處于同高度位置，而是需要挑刀以一定速度向下運動(向上插入會造成管紗損壞)。通常情況下，刀片向下運動時刀尖朝上或斜上方。只有包纏紗向下移動的速度大于挑刀下降的速度時，刀尖才有機會插入包纏紗并將其挑斷。如果是S捻管紗，其旋轉(zhuǎn)方向是逆時針，挑刀向下運動，當?shù)都獠迦氚p紗后，利用刀片上的刀刃將包纏紗割斷，挑頭刀片在挑刀軌道的作用下遠離管紗表面后再返回到初始位置。

2.3 挑頭影響因素

當挑頭旋轉(zhuǎn)電機轉(zhuǎn)速為1440 r/min，電機輪直徑D0為116 mm，托盤直徑D1為70 mm，減速比為3時，則挑頭旋轉(zhuǎn)電機出軸轉(zhuǎn)速n1為480 r/min。挑頭刀片在彈簧力的作用下壓向管紗表面，此時管紗沿順時針方向旋轉(zhuǎn)(從上向下看)的速度n3為795 r/min。

一般情況下，挑刀片壓在管紗表面能夠挑頭的時間只有0.5 s，那么該時間段內(nèi)管紗轉(zhuǎn)數(shù)為6.6 r，則托盤旋轉(zhuǎn)速度n2為13.25 r/s。

管紗上包纏紗為3圈時，其螺距T為60 mm，那么包纏紗下降的速度為795 mm，挑刀下降的速度為挑頭動程/挑頭時間，為100 mm/s。則在一個挑頭過程中，包纏紗被挑斷的次數(shù)為7.95(即包纏紗下降速度/挑刀下降速度)。

由此可見，包纏紗在整個挑頭過程中有多次被挑的機會。理論上，只要有1次就可以挑到紗，但實際上由于挑刀作用在管紗表面時，管紗表面凹凸不平，挑刀會在管紗表面產(chǎn)生跳動，挑刀和包纏紗接觸的部分機會喪失。分析得知，影響挑刀與包纏紗接觸次數(shù)的因素有包纏紗圈數(shù)、管紗旋轉(zhuǎn)速度、挑刀挑紗時間等。包纏紗圈數(shù)越少、管紗旋轉(zhuǎn)速度越快、挑紗時間越長(挑刀下降速度減慢)，越有利于挑頭成功；而包纏紗圈數(shù)受細紗機制約，且加長挑頭時間又會降低挑頭效率。

除以上因素外，挑頭成功率還與挑刀刀尖插入包纏紗的角度、挑刀刀尖壓在管紗表面的壓力、刀尖平面和管紗表面的角度、挑刀刀尖的鋒利度、紗線號數(shù)及管紗的表面質(zhì)量等因素有關(guān)。如圖4所示，設刀尖和水平線夾角為α，紗線上某點垂直速度為V2，水平速度為V1，合成速度為V0，合成速度與水平線夾角為β，那么當α=β時插入效果最好。

圖4 挑刀刀尖插入包纏紗角度示意

3 生頭成功率對生頭效率的影響

3.1 生頭裝置工作原理

管紗生頭就是將管紗表面的紗頭放在筒管的中心孔內(nèi)，其常用裝置如圖5所示[2]。當管紗到達生頭位置時風門剪刀打開，生頭吹風開始，生頭適配器的下部產(chǎn)生負壓，此時管紗頂端和生頭適配器的間距通常只有10 mm，纏繞在管紗上端的紗頭被負壓吸起，當生頭傳感器檢測到紗線時，風門剪刀閉合，切斷負壓并剪斷紗線，剪斷的紗線上部被上吸風管吸走，生頭壓板壓向管紗頂端以防止紗線進一步退繞，下部的紗頭在下吸風作用下進入管紗中心孔內(nèi)。管紗插在托盤上，托盤孔與管紗中心孔相連，管紗較長的紗頭會進入托盤內(nèi)，而托盤中心孔內(nèi)鑲有不銹鋼絲濾網(wǎng)，以防止紗線穿過托盤到達輸送皮帶，避免產(chǎn)生嚴重的纏回絲問題。如果紗頭不能在第一時間被負壓吸起，波紋管就會下降套住紗管進一步吸取紗頭。若連續(xù)多次吸取紗頭失敗，管紗會被輸送到特定位置，利用輔助生頭裝置或人工幫助生頭。一般而言，生頭不成功的管紗有半管紗、脫圈、紗頭從緊貼紗管表面處斷頭、管紗成型不良等。輔助生頭裝置對紗頭從緊貼紗管表面處斷頭的管紗有一定的作用，而脫圈的管紗必須經(jīng)過人工處理。所以，單錠在高速退繞時，管紗脫圈是影響生頭不成功最致命的因素。

1—托盤輸送皮帶；2—生頭吹嘴；3—生頭垂直運動導軌；4—生頭傳感器；5—生頭垂直運動氣缸；6—上吸風管；7—風門剪刀；8—風門剪刀氣缸；9—波紋管；10—生頭適配器；11—生頭壓板；12—管紗；13—托盤；14—下吸風管。圖5 常用的生頭裝置示意

3.2 改進的生頭裝置

為了進一步提高管紗的生頭成功率，有企業(yè)推出了改進的生頭適配器，見圖6。在原有生頭適配器的內(nèi)孔增加了開有壓縮空氣吹氣孔的吹氣環(huán)，使波紋管內(nèi)負壓和壓縮空氣聯(lián)合作用，增強了氣流對管紗紗頭的吸力，提高了管紗的生頭成功率。新的結(jié)構(gòu)加大了適配器的內(nèi)孔直徑D1，減小了對管紗與適配器的同軸度要求，避免了管紗與生頭適配器內(nèi)壁接觸導致紗線無法退繞而生頭失敗的問題。

1—托盤；2—管紗；3—適配器外殼；4—吹氣環(huán)；5—波紋管；D1—管紗外徑；D2—吹氣環(huán)內(nèi)徑。圖6 管紗生頭適配器示意

4 時間配合對生頭效率的影響

挑頭與生頭是上下工序，管紗先經(jīng)過挑頭再進入生頭，是相互等待狀態(tài)。當管紗挑頭完成后，如果此時上一個管紗正在生頭，就要等待管紗生頭成功放行后，挑頭成功的管紗再放行，經(jīng)過一段路程的輸送再進入生頭裝置生頭。由于挑頭的速度相對固定，而生頭的速度取決于每個管紗，可能不一樣，甚至相差很大，主要原因是生頭可能1次成功，也可能2次成功，或3次成功。如果1次成功，所需時間就會短于挑頭時間，會出現(xiàn)生頭等待挑頭的問題；如果生頭2次或3次才成功就會出現(xiàn)挑頭等待生頭的問題。為了減少彼此等待造成的時間浪費，采用了在2個工序之間增加等待工位的辦法，見圖7。

1—挑頭工位；2—生頭等待工位；3—生頭工位。圖7 生頭等待工位示意

當生頭速度慢時就會出現(xiàn)幾個挑頭完成的管紗處在等待位等待，由于路程減短也減少了管紗進入生頭裝置所需的時間。當管紗生頭比較順利時，連續(xù)幾個都是一次生頭成功，就會處理掉等待位的管紗。這樣就平衡了挑頭與生頭的能力，使之發(fā)揮更高的生頭效率，實踐證明采用該等待位后管紗的生頭效率提高了10%以上。

5 其他因素對生頭效率的影響

5.1 管紗質(zhì)量

5.1.2管紗尾紗太長，容易與包纏紗糾纏在一起，造成生頭不成功[3]。

5.1.3容易脫圈的管紗即使生頭成功，到達單錠時也不能進行退繞，需要調(diào)整細紗機。

5.2 其他因素

挑刀刀刃鋒利度、紗管旋轉(zhuǎn)速度、挑刀下降速度、挑刀壓向管紗的壓力等都對生頭成功率有影響。

6 結(jié)語

6.1影響托盤式自動絡筒機生頭效率的主要因素有管紗的挑頭機構(gòu)、生頭裝置、挑頭與生頭裝置之間管紗輸送及管紗的質(zhì)量等。探討影響生頭效率的各項因素，有的放矢，做好細紗機狀態(tài)調(diào)整，生頭成功率一般可達95%左右，生頭速度達20個/min～24個/min。

6.2從人工供紗到自動供紗是一個質(zhì)的飛躍，大大減少了對勞動力的需求，是紡織設備向自動化、智能化方向發(fā)展的必然趨勢。紡織企業(yè)的數(shù)字化、智能化紡紗正在成為行業(yè)新一輪轉(zhuǎn)型升級的突破口。

6.3由于自動絡筒機單錠數(shù)量、卷繞速度以及人均看臺數(shù)量的不斷增加，單錠對管紗的需求量也在不斷增加，所以對托盤式自動絡筒機生頭速度及效率的要求將會越來越高。自動絡筒機的制造企業(yè)只有不斷創(chuàng)新，設計開發(fā)出更加高速高效的生頭裝置才能跟上紡織企業(yè)轉(zhuǎn)型升級的步伐。