粗細(xì)聯(lián)智能紡紗生產(chǎn)線應(yīng)用淺析

嚴(yán)緒東，丁 峰，滕 彬，王 杰，周祺昇

(同和紡織機(jī)械制造有限公司，江蘇 常州 213025)

0 引言

如今以現(xiàn)代化、自動(dòng)化裝備提升傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)、推動(dòng)技術(shù)紅利替代人口紅利，已成為中國紡織產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)升級(jí)和經(jīng)濟(jì)持續(xù)增長(zhǎng)的必然之選。筆者介紹的粗細(xì)聯(lián)智能紡紗生產(chǎn)線，包含168錠的THC2015型全自動(dòng)落紗粗紗機(jī)5臺(tái)、1744錠TH598J型集聚紡自動(dòng)落紗環(huán)錠細(xì)紗機(jī)19臺(tái)以及1套粗細(xì)聯(lián)輸送系統(tǒng)，從粗紗到細(xì)紗生產(chǎn)過程無需人工介入，消除了人工操作造成的管紗損傷、紗疵以及毛羽等質(zhì)量缺陷。

1 粗細(xì)聯(lián)智能紡紗生產(chǎn)線設(shè)備介紹

1.1 THC2015型全自動(dòng)落紗粗紗機(jī)

168錠THC2015型全自動(dòng)落紗粗紗機(jī)，是同和公司已銷售的最多錠數(shù)粗紗機(jī)，它集自動(dòng)落紗、空滿管交換等技術(shù)為一體，在集體落紗裝置、自動(dòng)生頭方式、取滿管放空管機(jī)構(gòu)以及落紗安全保護(hù)措施等方面有創(chuàng)新，從落紗到換管、生頭、紡紗全自動(dòng)完成，落紗過程更簡(jiǎn)化、更安全可靠，且維護(hù)保養(yǎng)方便，能有效提高粗紗機(jī)自動(dòng)落紗功能。

1.1.1 設(shè)計(jì)優(yōu)勢(shì)

該粗紗機(jī)主傳動(dòng)齒輪采用球鐵材料、磨削加工而成，錠翼最高機(jī)械轉(zhuǎn)速為1750 r/min；自動(dòng)落紗停車時(shí)間不大于3 min，僅為人工落紗時(shí)間的1/6，紡紗效率可提高約10%；具有小紗慢繞、大紗多級(jí)自動(dòng)降速功能。圖1為該機(jī)大紗降速時(shí)的速度設(shè)定示意，其曲線形式下降可確保當(dāng)前層紗線卷繞速度一致，在下龍筋換向后自動(dòng)降低錠翼轉(zhuǎn)速，實(shí)現(xiàn)恒離心力紡紗，整個(gè)紡紗過程斷頭率低、效率高；滿紗定長(zhǎng)、定位和定向停車功能，保證每落紗長(zhǎng)度極差不大于1 m，斷頭停車實(shí)現(xiàn)定位停車。

圖1 大紗降速時(shí)的速度設(shè)定示意

1.1.2 紡紗質(zhì)量

該粗紗機(jī)標(biāo)配為同和公司新一代無機(jī)械波羅拉和板簧加壓搖架，采用四羅拉雙短膠圈牽伸裝置和齒槽式鋁合金導(dǎo)條輥，增加了棉條在輸送過程中的摩擦因數(shù)，減少了棉條的滑溜率和意外牽伸；斷電保護(hù)功能，避免了突然斷電情況下產(chǎn)生的細(xì)節(jié)和斷頭；由多個(gè)高精度旋轉(zhuǎn)編碼器與PLC控制器組成的控制系統(tǒng)，能夠?qū)崟r(shí)監(jiān)測(cè)、反饋并在整個(gè)紡紗過程中按精確的數(shù)學(xué)模型自動(dòng)控制紡紗張力、降低斷頭率。

1.1.3 維護(hù)保養(yǎng)

該粗紗機(jī)采用四電機(jī)分部傳動(dòng)，機(jī)械結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，維護(hù)保養(yǎng)方便、省時(shí)。外置式自動(dòng)落紗系統(tǒng)、交換系統(tǒng)、紡紗系統(tǒng)均獨(dú)立控制，可在紡紗進(jìn)行時(shí)維護(hù)保養(yǎng)落紗系統(tǒng)、減少停車時(shí)間。

1.2 TH598J型集聚紡自動(dòng)落紗環(huán)錠細(xì)紗機(jī)

1744錠TH598J型集聚紡自動(dòng)落紗環(huán)錠細(xì)紗機(jī)，配置電子牽伸、電子升降、新型鋼帶與托盤混合的集體落紗裝置，機(jī)架采用整體式中墻板、連體式羅拉座、圓管式機(jī)梁，高速運(yùn)轉(zhuǎn)穩(wěn)定可靠[1]。全機(jī)自動(dòng)化程度高，采用10段變頻調(diào)速技術(shù)和數(shù)字伺服控制，紡紗過程可自動(dòng)變速，插、拔管率達(dá)100%，開車留頭率不小于98.5%；在提高生產(chǎn)效率的同時(shí)，降低了工人勞動(dòng)強(qiáng)度、減少了用工及用工成本。

1.2.1 整體設(shè)計(jì)

機(jī)架采用整體框架式結(jié)構(gòu)，由一體式中墻板、圓管式機(jī)梁、通用化龍筋，通過銷軸連接形成整體式框架，提高了機(jī)架整體剛性及高速運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)的穩(wěn)定性。主軸采用合金鋼材質(zhì)，加工后不易變形，徑向圓跳動(dòng)不大于0.02 mm。高精度鋁合金滾盤，徑向圓跳動(dòng)不大于0.01 mm，遠(yuǎn)小于行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的0.15 mm，能保證細(xì)紗機(jī)的高速要求，避免塑料滾盤磨損、老化及鐵滾盤易變形的問題。

1.2.2 電子牽伸

采用伺服電機(jī)單獨(dú)控制羅拉，實(shí)現(xiàn)電子牽伸。各列羅拉采用PLC閉環(huán)控制代替機(jī)械式變換齒輪傳動(dòng)，紡紗品種變換均由控制系統(tǒng)完成，省時(shí)省力；車頭車尾配置專用行星減速箱、閉式齒輪箱及低速高扭矩同步帶傳動(dòng)鏈，保證車頭車尾潔凈無油污，降低機(jī)械維護(hù)和備件成本，提高整機(jī)質(zhì)量穩(wěn)定性。

1.2.3 積極式電子升降

鋼領(lǐng)板和導(dǎo)紗板升降采用電子凸輪和螺桿積極式升降，解決了傳統(tǒng)牽吊帶式升降易粘花、塞花，鋼領(lǐng)板、葉子板易走動(dòng)，鋼領(lǐng)板升降易抖動(dòng)、打頓的問題，降低了千錠時(shí)斷頭；加上數(shù)字化卷繞級(jí)升使有關(guān)參數(shù)僅在控制面板上設(shè)定，即可保證管紗成形一致性好、更加適應(yīng)高速絡(luò)筒機(jī)退紗。

1.3 粗細(xì)聯(lián)輸送系統(tǒng)

1.3.1 粗細(xì)聯(lián)輸送系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)

粗細(xì)聯(lián)輸送系統(tǒng)配有智能紗庫和新型清尾紗裝置，與粗紗機(jī)、細(xì)紗機(jī)配套使用，實(shí)現(xiàn)了粗紗紡制和輸送自動(dòng)化、連續(xù)化、數(shù)字化控制，突破了粗紗空、滿管交換技術(shù)；先進(jìn)的粗紗品種識(shí)別技術(shù)可快速、準(zhǔn)確的區(qū)分品種，能實(shí)現(xiàn)多品種同時(shí)生產(chǎn)[2-4]。新型清尾紗裝置采用單錠獨(dú)立控制技術(shù)，可同時(shí)處理多錠在軌運(yùn)行紗管表面的殘紗，尾紗清除率達(dá)98%以上。該系統(tǒng)整體機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)單可靠、維護(hù)保養(yǎng)方便，減輕工人勞動(dòng)強(qiáng)度并提高生產(chǎn)效率。

1.3.2 輸送軌道

目前，國內(nèi)外粗細(xì)聯(lián)輸送系統(tǒng)所使用的輸送軌道外形設(shè)計(jì)多樣，可分為封閉式和開放式兩種。同和公司采用封閉式鋁合金軌道，材質(zhì)輕、耐腐蝕、強(qiáng)度高且不易彎曲變形；滑車鏈在相對(duì)封閉的軌道內(nèi)運(yùn)行，有效避免外部的意外損傷和環(huán)境因素的影響；質(zhì)量較輕，降低了安裝勞動(dòng)強(qiáng)度和難度；熱擠壓成型軌道精度高、一致性好，制造周期短，有利于大批量制造輸送軌道，如圖2所示。

圖2 輸送軌道結(jié)構(gòu)

1.3.3 滑車鏈驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)

滑車鏈驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)由驅(qū)動(dòng)電機(jī)、主動(dòng)摩擦輪、電機(jī)支架、被動(dòng)摩擦輪和被動(dòng)摩擦輪軸等零件組成。電機(jī)立式安裝在電機(jī)支架上并與軌道上表面緊固，安裝位置可沿軌道方向按實(shí)際需要進(jìn)行調(diào)整；主動(dòng)摩擦輪和被動(dòng)摩擦輪外表面均包覆聚氨酯耐磨材料，通過兩輪夾持滑車鏈中的鋁合金方管，帶動(dòng)滑車鏈前進(jìn)或后退；從動(dòng)輪初始位置可調(diào)，用于改變預(yù)壓力大小，以避免主動(dòng)輪打滑問題。

1.3.4 新型清尾紗裝置

新型清尾紗裝置安裝在尾紗庫與空管庫之間的軌道上，以清除從細(xì)紗機(jī)上退回的帶有殘紗的粗紗管；清除干凈后將其送至空管庫存放、待用。該裝置采用單錠獨(dú)立升降，可根據(jù)需要進(jìn)行組合，同時(shí)在線清理2～12個(gè)粗紗管。

圖3為8錠清尾紗裝置，該裝置的工作流程是：滑車鏈進(jìn)入到清尾紗裝置時(shí)風(fēng)機(jī)啟動(dòng)→行程開關(guān)開始計(jì)數(shù)至設(shè)計(jì)值時(shí)則驅(qū)動(dòng)裝置停止運(yùn)行→尾紗電機(jī)上升取尾紗管→尾紗管取下后由尾紗電機(jī)向下運(yùn)行并低速旋轉(zhuǎn)、同時(shí)吸嘴氣缸前伸將吸嘴推至紗管表面→在風(fēng)機(jī)產(chǎn)生的負(fù)壓作用下吸嘴將尾紗管表面的紗吸入→待尾紗電機(jī)運(yùn)行至設(shè)定位置時(shí)由低速退繞變?yōu)楦咚偻死@、直至將尾紗管表面的紗清理干凈→清理干凈后吸嘴氣缸復(fù)位，尾紗電機(jī)運(yùn)行至毛刷位置并停止運(yùn)行→待其它尾紗電機(jī)都運(yùn)行至毛刷位置時(shí)尾紗電機(jī)高速旋轉(zhuǎn)→約1 s后由毛刷氣缸和吸嘴氣缸同時(shí)前伸將紗管絨帶位置的殘棉吸除→尾紗電機(jī)上升將空紗管掛到滑車鏈的吊錠上→驅(qū)動(dòng)裝置驅(qū)動(dòng)滑車鏈繼續(xù)運(yùn)行、直至整根滑車鏈上的尾紗管全部清理干凈→風(fēng)機(jī)停止、清尾紗裝置停止工作。

1—驅(qū)動(dòng)裝置；2—滑車鏈；3—尾紗電機(jī)。圖3 新型清尾紗裝置(8錠)

2 粗細(xì)聯(lián)合智能紡紗生產(chǎn)線能耗

全自動(dòng)落紗粗紗機(jī)采用稀土永磁式高效節(jié)能電機(jī)和開放式集塵裝置，每臺(tái)節(jié)約用電20 kW·h/d，自動(dòng)落紗系統(tǒng)每天工作時(shí)間不大于30 min，耗能不大于1.5 kW·h；集聚紡自動(dòng)落紗環(huán)錠細(xì)紗機(jī)同樣采用稀土永磁式高效節(jié)能電機(jī)，每臺(tái)設(shè)備節(jié)約用電50 kW·h/d，自動(dòng)落紗系統(tǒng)每天工作時(shí)間不大于40 min，耗能不大于2 kW·h；粗細(xì)聯(lián)系統(tǒng)采用60 W滑車鏈驅(qū)動(dòng)電機(jī)。按照5萬錠紡純棉14.6 tex紗進(jìn)行計(jì)算，假設(shè)每個(gè)粗紗換紗周期為2.5 d，系統(tǒng)每天輸送3萬個(gè)粗紗，輸送距離為500 m，每天的總耗電不大于10 kW·h。

3 粗細(xì)聯(lián)合智能紡紗生產(chǎn)線產(chǎn)量

THC2015型全自動(dòng)落紗粗紗機(jī)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、故障率低且維修方便，落紗成功率、空滿管交換率及自動(dòng)生頭率均接近100%，落紗停車時(shí)間不大于3 min，僅為是人工落紗時(shí)間的1/6，可提高產(chǎn)量約10%；TH598J型集聚紡自動(dòng)落紗細(xì)紗機(jī)采用高速整體設(shè)計(jì)，在同等配置、同等環(huán)境下相比普通環(huán)錠細(xì)紗機(jī)錠速平均高約15%，可提高產(chǎn)量約15%。

4 粗細(xì)聯(lián)合智能紡紗生產(chǎn)線用工

全自動(dòng)落紗粗紗機(jī)可降低工人的勞動(dòng)強(qiáng)度、減少用工。一般情況下，一個(gè)擋車工可擋4臺(tái)車，效率提高近1倍。以5萬錠紡織廠為例，一般配置粗紗機(jī)8臺(tái)，原擋車需要4人，現(xiàn)僅需2人，3個(gè)班可減少6人；采用集聚紡自動(dòng)落紗環(huán)錠細(xì)紗機(jī)，可減少落紗工約15人；采用粗細(xì)聯(lián)輸送系統(tǒng)，除有效降低工人勞動(dòng)強(qiáng)度外，還可減少推紗工約10人。

5 結(jié)語

傳統(tǒng)前紡粗紗紡滿后須人為落下，并將粗紗整齊擺放在粗紗車中，放在前紡車間待環(huán)錠細(xì)紗機(jī)鋪車使用。通常1臺(tái)環(huán)錠細(xì)紗機(jī)需要10～12車粗紗(每車約裝100個(gè)粗紗)，遇到1400錠以上環(huán)錠細(xì)紗機(jī)長(zhǎng)車則需要的粗紗量就更大(約14車)，這個(gè)過程不僅耗費(fèi)人力，而且鋪車過程中會(huì)使紗線表面起毛，對(duì)后續(xù)成紗質(zhì)量影響很大。粗細(xì)聯(lián)合智能紡紗生產(chǎn)線的應(yīng)用，可有效降低能耗和工人勞動(dòng)強(qiáng)度、減少用工、提高成紗質(zhì)量。與傳統(tǒng)紡紗相比，噸紗能耗減少15%，萬錠用工減少20人，產(chǎn)量提高15%，綜合效率提高約不小于20%。