一鍵式智能化控制紡紗搖架

羅 斌

（常德經(jīng)緯搖架科技有限公司，湖南 常德 415004）

0 引言

搖架是環(huán)錠紡紗機的重要專件之一，長期受紡紗用戶高度關(guān)注，其技術(shù)發(fā)展體現(xiàn)了整個紡紗工藝的發(fā)展，從最早期的重錘加壓型式到后期的彈簧搖架、氣加壓搖架、板簧搖架、氣缸搖架和電動搖架，無一不是為了滿足用戶對壓力一致性、穩(wěn)定性、搖架半釋壓及上下羅拉平行度等不斷提高的要求［1］。在紡織用工越來越緊缺、人工成本越來越高的今天，一鍵式智能化集中控制是搖架的發(fā)展趨勢。

1 搖架現(xiàn)狀

1．1 彈簧加壓搖架

彈簧加壓搖架系列主要有YJ1，YJ2，YJ4，YJ6，YJ200和PK2000系列等。彈簧搖架的最大優(yōu)點在于壓力的穩(wěn)定性和抗衰減性，其壓力在10年內(nèi)衰減不超過10N，而且搖架的旁損和全損不超過5N，就YJ1，YJ2，YJ4，YJ6和PK 系列而言，設(shè)計初期理論彈簧的壓力變化是線性的，即滿足F＝K×△t。但在實際使用中，由于結(jié)構(gòu)影響（加壓鞍和調(diào)壓塊的運動導(dǎo)致彈簧均有向外的分力），彈簧變形后并非是直線，而是具有彎曲弧度，導(dǎo)致壓力比理論值偏大，也就是所謂的壓力虛值。圖1為搖架彈簧受力示意。

圖1 搖架彈簧受力示意

以YJ4－190型搖架前加壓結(jié)合件為例，隨機抽檢實測壓力和理論值對比見表1。

表1 實測壓力和理論值對比

由表1數(shù)據(jù)可以看出，由于彈簧彎曲變形，導(dǎo)致實際壓力偏大6N～10N。針對以上問題，YJ200，YJ40和YJ60系列搖架采用直壓式加壓結(jié)構(gòu)，使彈簧的工作受力變形無限趨近于直線變形，但是彈簧搖架的結(jié)構(gòu)無法解決整體半釋壓和整體壓力調(diào)節(jié)問題，這就意味著彈簧搖架的使用必然會消耗大量的人力、時間，限制其一鍵式智能化操作，與人力資源緊缺問題形成了不可調(diào)和的矛盾。

1．2 氣加壓搖架

氣加壓搖架的壓力源是同一個氣源，可通過調(diào)節(jié)氣囊中的氣壓來實現(xiàn)對搖架加壓力的調(diào)整，故氣加壓搖架可實現(xiàn)整體半釋壓和整體壓力調(diào)節(jié)，也可實現(xiàn)一鍵式智能化管理［2］，但存在以下問題：①快插接口漏氣，浪費資源且不易發(fā)現(xiàn)漏氣點；②氣囊易老化，導(dǎo)致壓力衰減；③搖架旁損、全損偏大。

2 電動搖架

直壓式彈簧搖架如何實現(xiàn)整體半釋壓以及整體壓力調(diào)節(jié)操作是其實現(xiàn)智能化管理的關(guān)鍵。在結(jié)合目前搖架加壓結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上，實現(xiàn)一鍵式智能化控制電動搖架的設(shè)計思路為：利用伺服電機旋轉(zhuǎn)帶動調(diào)壓塊升降，改變彈簧變形量，從而實現(xiàn)搖架壓力的變化（實用新型專利號：201820734860．1；發(fā)明專利正在申請中）。

電動搖架吸取了氣加壓搖架和彈簧搖架的優(yōu)點，具有以下性能：①加壓結(jié)合件壓力來自彈簧，避免了搖架旁損和全損；②提供給彈簧變形的動力來自直流無刷電機，由伺服信號統(tǒng)一管理，能按操作者要求提供所需壓力，可滿足集體實現(xiàn)半釋壓的需求；③由于直流無刷電機的引入，可以整體控制所有加壓結(jié)合件彈簧變形量的一致性，并實現(xiàn)無級調(diào)壓。

3 電動搖架工作原理

3．1 加壓結(jié)合件的工作原理

電動搖架加壓結(jié)合件的工作原理，如圖2所示。 直流無刷電機通過控制信號帶動調(diào)壓螺桿旋轉(zhuǎn)，由于調(diào)壓螺桿和調(diào)壓螺母采用螺紋連接，在螺桿原高度旋轉(zhuǎn)的情況下，帶動調(diào)壓螺母上下移動，從而達到改變彈簧變形量的目的。這種結(jié)構(gòu)使彈簧變形量更精準，保證了加壓結(jié)合件壓力變化的一致性；由于所有電機信號均由統(tǒng)一信號源發(fā)出指令控制，故可實現(xiàn)一鍵式操作。

3．2 壓力穩(wěn)定性和一致性驗證

以20套Y200－145DTY 型搖架為試驗對象，采用512錠細紗短車，一鍵控制、調(diào)節(jié)所有搖架三區(qū)，并以前區(qū)作為測試對象。首先，檔位歸零，前區(qū)調(diào)節(jié)螺母處于最高點，即前區(qū)無壓力；然后，利用程序控制直流無刷電機調(diào)節(jié)螺母下降5．1mm，從而調(diào)節(jié)工作高度，校正前區(qū)壓力為230N／雙錠（視彈簧剛度而定），最后整體高度歸零。試驗前準備工作完成。

圖2 電動搖架加壓結(jié)合件工作原理示意

反復(fù)升降30次后，再次調(diào)節(jié)螺母下降5．1mm，測試前區(qū)壓力調(diào)整前后變化值，具體見表2。

從表2數(shù)據(jù)可以看出，該電動搖架加壓機構(gòu)在多次變化后，仍能保持壓力不變，整車壓力誤差小于10N／雙錠，其穩(wěn)定性和一致性得到驗證。

4 結(jié)語

電動搖架從結(jié)構(gòu)設(shè)計、減速模塊和電機控制系統(tǒng)多方面進行攻關(guān)，打破傳統(tǒng)設(shè)計思路，在現(xiàn)有彈簧搖架的優(yōu)點之上，便捷地實現(xiàn)了整車壓力一鍵調(diào)節(jié)，集體半釋壓一鍵實現(xiàn)，搖架壓力可在屏幕上一鍵無級調(diào)節(jié)，且壓力更加精準和透明，滿足普通環(huán)錠紡和集聚紡等多種紡紗工藝要求，達到減少用工，提高成紗質(zhì)量的目標。

表2 測試前區(qū)壓力調(diào)整前后變化值 單位：N／雙錠