短型細(xì)紗機(jī)配置自動落紗的發(fā)展

張肇娟

短型細(xì)紗機(jī)配置自動落紗的發(fā)展

張肇娟

（經(jīng)緯智能紡織機(jī)械有限公司，山西 晉中 030601）

通過闡述集體落紗在細(xì)紗機(jī)長車上的應(yīng)用及集體落紗的優(yōu)勢，引出市場上短型細(xì)紗機(jī)配置自動落紗的現(xiàn)狀，并分析了各種自動落紗形式的優(yōu)缺點，最后提出研發(fā)新型短車集體落紗的意義。

落紗；集體落紗；落紗小車；短型細(xì)紗機(jī)

1 集體落紗在細(xì)紗機(jī)上的應(yīng)用

環(huán)錠細(xì)紗機(jī)是棉紡生產(chǎn)流程中關(guān)鍵的工序，也是紡紗廠勞動強(qiáng)度大和勞動密集問題的集中點。配有集體落紗系統(tǒng)的環(huán)錠型細(xì)紗機(jī)自動化程度高，對整臺機(jī)器上的每個錠子能夠同時自動拔紗、插管、生頭，因此極大地提高了落紗效率。在整個紡紗過程中可全自動完成操作，縮短落紗時間，對管紗的質(zhì)量也有所提高，從而很大程度上減輕了落紗工人的勞動強(qiáng)度，大大提高了勞動生產(chǎn)率，實現(xiàn)減員增效的目的。

帶集體落紗裝置的細(xì)紗機(jī)和自動絡(luò)筒機(jī)組合成細(xì)絡(luò)聯(lián)，其自動化程度更高，因此集體落紗是當(dāng)代最先進(jìn)的細(xì)紗落紗方式，也是現(xiàn)代細(xì)紗機(jī)的重要標(biāo)志之一。

長車作為現(xiàn)代細(xì)紗機(jī)的一個重要標(biāo)志，與集體落紗相輔相成。集體落紗的配置為長車的發(fā)展提供了廣闊的空間，而長機(jī)、超長機(jī)的發(fā)展又推動了集體落紗的不斷改進(jìn)，使兩者融為一體。立達(dá)公司的新型卡摩紡紗機(jī)K45采用模塊化設(shè)計，錠數(shù)為1 632錠，可稱之為超長車，其可靠性和靈活性都有所提高，與相同錠數(shù)的長車相比，占地面積減少13%左右。該機(jī)配置了SERVOgrip，此系統(tǒng)落紗時不用打底紗，它取消了管底卷繞，沒有錠子回絲，這樣能夠有效減少飛花，降低生產(chǎn)成本，改善成紗質(zhì)量。錠數(shù)增加的成本分?jǐn)偟矫垮V上，生產(chǎn)成本也相應(yīng)降低。德國青澤公司的超長機(jī)Zinser351細(xì)紗機(jī)，錠數(shù)為1 680錠。該機(jī)所配置的集體落紗系統(tǒng)Co We Mat，穩(wěn)定性等方面都有了進(jìn)一步提高。系統(tǒng)落紗時間為 2 min內(nèi)，比1 488錠的Zinser350細(xì)紗機(jī)快0.5 min，所以落紗時間對于集體落紗來說是一個很重要的技術(shù)參數(shù)。

2 細(xì)紗機(jī)短車配置自動落紗系統(tǒng)的發(fā)展

近年來，隨著科技的飛速發(fā)展，用工成本不斷提高，環(huán)錠細(xì)紗機(jī)向著高自動化、智能化方向發(fā)展。在國際市場上細(xì)紗機(jī)主要以配置集體落紗的長車、超長車為主，目的是降低制造成本、節(jié)省勞動力。相對于國際市場，國內(nèi)龐大的短車市場對于急切提高經(jīng)濟(jì)效益、降低勞動成本的需求越來越強(qiáng)烈。對此情況進(jìn)行調(diào)研發(fā)現(xiàn)，目前市場上出現(xiàn)的600錠以下環(huán)錠細(xì)紗機(jī)的自動落紗方式主要有兩種形式：配置集體落紗系統(tǒng)和使用落紗小車。

2.1 配置集體落紗系統(tǒng)的落紗方式

國內(nèi)市場上配置集體落紗系統(tǒng)的短車大致有三種形式：①將集體落紗長車縮短成短車形式；②將輸送凸盤斜8°； ③使用夾紗錠子。

將集體落紗長車縮短成600錠以下的短車形式，這種集體落紗細(xì)紗機(jī)使用的零件種類不變，只是錠數(shù)減少，同樣使用鋁套管錠子和薄壁紗管，使用抓管器拔插紗管。這種形式的集體落紗短車與長車無異，運行平穩(wěn)可靠，但是存在以下兩點不足：①成本高利潤低。環(huán)錠細(xì)紗機(jī)的車頭車尾箱體的制造成本比較高，錠數(shù)越多成本將分?jǐn)偟矫垮V上，利潤就會提高，錠數(shù)越少分?jǐn)偟某杀驹缴?，利潤就會越低。另外由于長車占地面積較大，為了使車頭車尾纖維牽伸均勻在車尾箱體內(nèi)，裝有同步牽伸傳動，而短車的長度短，車尾不需要同步牽伸，如果只是簡單將長車縮短成短車，就會造成零件不必要的浪費，同樣會增加成本。②工人數(shù)量并未減少，同時增加了勞動強(qiáng)度。以配置集體落紗的F1520長車為例，縮短成短車后同樣使用空管儲存箱，并且空管儲存箱的數(shù)量隨著短車數(shù)量的增加而增多，為保證空紗管持續(xù)的存儲量，工人必須頻繁碼管喂管，長時間重復(fù)彎腰上捧的動作容易造成工人腰肌勞損，損害身體健康。在減少落紗工的同時，卻增加了擺管送紗工的數(shù)量，也增加了工人的勞動強(qiáng)度。

將輸送凸盤傾斜8°，這種類型的集體落紗系統(tǒng)主要針對舊車改造。短型細(xì)紗機(jī)的設(shè)計初期是為人工落紗而設(shè)計的，配置的錠子是光桿錠子，為了機(jī)器整體的穩(wěn)定性，支撐機(jī)器的中墻板比較低。如果要在短車上加裝集體落紗裝置需要滿足兩個條件，即鋁套管錠子落紗時需要的斷面尺寸（機(jī)梁到龍筋的距離）和氣架抓管器垂直拔插管時所需要的龍筋到地的距離。為了滿足這兩個條件，首先將龍筋下降到斷面尺寸，達(dá)到氣架拔滿紗所需要的尺寸，另外將輸送紗管的支撐托板設(shè)計成傾斜8°，使氣架在8°方向上拔插管，避開龍筋和 錠腳。

這種集體落紗系統(tǒng)可以滿足落紗要求但同樣存在以下不足：①增加改造成本。改造時需要將光桿錠子和紗管更換成鋁套管錠子和相應(yīng)的薄壁紗管，目前市場上鋁套管錠子的價格是光桿錠子的兩倍，使得改造成本大幅提高，更換下來的光桿錠子就會閑置，造成浪費。②拔插管精度不高。由于短車中墻板下部安裝支撐托板和支撐氣架的安裝板的部位沒有經(jīng)過機(jī)加工，是毛坯表面，系統(tǒng)運行一段時間后，在托板內(nèi)運行的凸盤由于自重在托板中會向斜8°的方向傾斜，凸盤的一側(cè)始終與托板的外側(cè)接觸，使得凸盤磨損嚴(yán)重，凸盤外形尺寸改變會使抓管器在拔插紗管時精度降低，頂住紗管，損壞抓管器，機(jī)器停止運行，影響生產(chǎn)。

某夾紗錠子夾紗器結(jié)構(gòu)如圖1所示。

1—錠盤；2—引導(dǎo)槽；3—割紗刀；4—錠桿；5—夾紗頂蓋；6—夾紗凸緣；7—圓柱螺旋彈簧；8—固定套；9—箝持滑套；10—凹形槽；11—活動鋼球孔；12—活動鋼球。

使用夾紗錠子的工作原理如下：這種夾紗器一般包括固定套、箝持滑套、多顆鋼珠和割紗刀。由于錠子高速旋轉(zhuǎn)，鋼球由于離心力的作用向外拋出，進(jìn)入凹形槽內(nèi)，并通過該凹形槽和箝持滑套向下壓縮彈簧，使箝持滑套頂端和夾紗頂蓋之間形成縫隙。當(dāng)錠速下降或停止時，鋼球失去離心力，箝持滑套在彈簧彈力的作用下向上推壓，使縫隙閉合夾紗留頭。割紗刀在拔紗時同時割紗。這種夾紗裝置對錠子轉(zhuǎn)速的控制要求非常嚴(yán)格，同時對落紗時鋼領(lǐng)板的下降速度要求也嚴(yán)格，如果落紗時錠子的落紗速度與鋼領(lǐng)板的下降速度不匹配，將不能實現(xiàn)此夾紗器的功能。如果配置在自動化程度高的環(huán)錠細(xì)紗機(jī)長車上，其作用明顯增大，但是一般對于需要改造的細(xì)紗機(jī)短車來說其自動化程度低，如果配置這種夾紗器機(jī)器調(diào)試將難度加大，同時紗廠的紡紗環(huán)境復(fù)雜，飛灰較多，在使用的過程中難免會有飛灰落入夾紗器內(nèi)部，積聚，產(chǎn)生阻力，造成彈簧回彈不統(tǒng)一。另外需要更換錠子，老機(jī)改造成本比較高。同種形式的夾紗錠子在無錫試紡中心做試驗證明了這一點，夾紗器在使用四個月后斷頭就會增加，需要更換，這對于用戶來說成本將大大增大，所以此種夾紗器不建議在改造的短車集體落紗系統(tǒng)上使用。

2.2 使用落紗小車的落紗方式

除了上述的幾種短車集體落紗系統(tǒng)，很多用戶還使用落紗小車在短車上進(jìn)行落紗。早在20世紀(jì)60年代，中國紡織工人和技術(shù)人員就創(chuàng)造了鏟刀式、圓盤式等手推落紗機(jī)。經(jīng)過試制和生產(chǎn)試驗, 在實際使用中，無論國內(nèi)、國外都沒有得到很好的應(yīng)用與推廣。首要原因是這種雙圓盤式落紗機(jī)設(shè)計上存在以下先天不足：①落紗機(jī)工作時圓盤和錠子之間沒有裝置固定，因此經(jīng)常發(fā)生水平方向擠撞，使錠子和管紗受到傷害；②電動落紗機(jī)的制造商長久以來設(shè)計改進(jìn)少，制造質(zhì)量得不到較大提高。另外機(jī)器和零部件的剛性差、可調(diào)整處多、容易走動、穩(wěn)定性較差等因素也影響使用效果。因此往往落紗機(jī)到了紡織廠，尤其到了國外，由于缺乏維修人員和簡易可行的維修方法，落紗機(jī)很快就會被擱置，最后被手工落紗所取代。

2010年，上海紡機(jī)展上有兩家公司分別展示了自動落紗機(jī)器人和智能落紗車，它們與傳統(tǒng)的電動落紗機(jī)類似，但自動化程度提高，更加智能化，所以它們應(yīng)該歸類為自動小車落紗機(jī)。

在第十五屆上海紡機(jī)展上，又有三家公司分別展示了智能落紗機(jī)、落紗機(jī)器人和落紗小車，分別是安徽銅陵的SOBONE-S9型落紗機(jī)、無錫集聚落紗機(jī)器人和江陰華芳的HFLS708型落紗小車。

銅陵松寶機(jī)械有限公司的臺SOBONE—S9型松寶環(huán)錠紡智能落紗機(jī)特點如下：①拔紗方式垂直于龍筋拔紗。目前市場上現(xiàn)有的電動落紗機(jī)采用預(yù)松盤鏟紗，落紗盤是通過提升紗管實現(xiàn)落紗的。由于預(yù)松盤與水平面呈一定的夾角，使得小車在運行的過程中不僅產(chǎn)生拔紗的垂直力還產(chǎn)生水平分力，水平分力可能撞傷錠子及損壞管紗。為了解決這一問題，SOBONE-S9型落紗機(jī)采用抓管器抓取管紗的頂部，垂直于龍筋拔紗，錠桿橫向不受力，不損壞錠子，不接觸紗線管紗表面也不受損。②自動化排管、輸管及插管裝置。在滾動輥和推動輪的協(xié)調(diào)作用下，扇形空管箱中的空紗管逐個經(jīng)括弧狀輸管排管通道，內(nèi)凹狀弧形板以及豎直化空紗管機(jī)構(gòu)完成了自動輸管、排管及豎直化動作，實現(xiàn)自動積極式插管，這樣插管的可靠性和穩(wěn)定性都有所提高。③使用氣囊式抓管器。長車集體落紗使用抓管器拔紗技術(shù)已很成熟。SOBONE-S9型落紗機(jī)將氣囊式抓管器適用于光桿錠子和鋁套管錠子拔紗。松寶對氣囊式抓管器在結(jié)構(gòu)和承載能力上進(jìn)行改造，在一些紡紗廠對光桿錠子和鋁套管錠子拔紗進(jìn)行了實地試驗。但氣囊的壽命有待考驗，光桿錠子拔管力過大帶來的一些相關(guān)問題也需采取措施解決。

無錫集聚智能紡機(jī)公司的兩代紗機(jī)器人產(chǎn)品在拔紗的方法等方面有很大的不同，前者采用機(jī)械手拔紗在拔紗時要接觸紗線表面；而后者采用集體落紗形式的拔紗方式，抓管器握持紗管頂部垂直拔紗不傷錠子也不損壞紗線。

江陰華方新技術(shù)科研有限公司的HFLS708型落紗小車，兩臺落紗小車為一組，采用人工輔助移動方式，可同時供多臺細(xì)紗機(jī)使用。

此落紗機(jī)有以下幾個突出特點：①采用先預(yù)松再拔管的方法，該機(jī)采用在紗管底部（或頂部）模擬人工搓旋的方式進(jìn)行預(yù)松，不接觸紗的表面，所以不損紗。該方式用較小的力就能將紗管與錠桿脫離，偏心輪適時將紗管帶出落紗。由于管紗已被預(yù)松，所以落紗機(jī)在拔紗時不損傷錠子和紗管。松寶環(huán)錠紡智能落紗機(jī)和無錫集聚落紗機(jī)器人的落紗小車沒有預(yù)松裝置，對光桿錠子來說易損壞機(jī)件，所以光桿錠子拔紗采用先預(yù)松的方式較好。②此落紗機(jī)采用間隙可控式插管方式，同步拔管與插管，其部件與機(jī)構(gòu)采用懸浮結(jié)構(gòu)。 ③磷酸鐵鋰充電電池供電，不需要外接電、氣、液等，結(jié)構(gòu)簡單明了，改造安裝工作量小、周期短、費用低。④落紗機(jī)落紗前在紗框架上放置兩個紗筐，其中一個放在接收紗管的位置，當(dāng)其滿時，換位裝置將另一個紗框自動送入接收位置，這樣可提高落紗機(jī)效率，減輕工人的勞動強(qiáng)度。

以上所示的智能落紗小車，雖然落紗形式更加智能化，但同樣存在著以下一些問題：①光桿錠子落紗前對管紗先預(yù)松是必要的。在實際使用中，光桿錠子與錠桿的配合松緊度差異很大，為防止錠速過高產(chǎn)生跳管現(xiàn)象，落紗工在插管之后都會對紗管進(jìn)行壓管，所以光桿錠子的拔管力要比鋁套管錠子大得多。而且錠速越快紗管與錠子的抱合力較大，因此建議用抓管器在光桿錠子拔紗時應(yīng)考慮先預(yù)松的方式。②應(yīng)該適合各種機(jī)型的短車細(xì)紗機(jī)。以上三種小車試驗時均在FA506上試驗，這并不是偶然的。因為FA506型細(xì)紗機(jī)的車頭、車尾均窄于錠子的橫向中心跨距。但FA506之后的一些機(jī)型，如FA507A、EJM128等，其車頭車尾的寬度與兩側(cè)龍筋的寬度基本一致。顯然，目前的小車設(shè)計不適用于這些類型的細(xì)紗機(jī)短車。③細(xì)紗機(jī)的機(jī)臺間距、長度、巡回吹吸風(fēng)的中心距等這些尺寸與落紗小車操作的方便性有著重要的關(guān)系。一般情況下，小車質(zhì)量大一些，其剛性和穩(wěn)定性會好一些，但操作的靈活性會比較差。但也不盡然，松寶智能落紗機(jī)雖然它質(zhì)量為150 kg，但推起來仍感覺比較輕。

3 結(jié)語

綜上所述，短型細(xì)紗機(jī)的自動落紗方式不管是配置集體落紗系統(tǒng)還是使用落紗小車都存在局限性。

從對目前市場上的幾種短車集體落紗系統(tǒng)的研究來看，集體落紗不適用于光桿錠子，對于需要在舊機(jī)上配置集體落紗系統(tǒng)的用戶來說，更換錠子會加大改造成本，另外用戶現(xiàn)有的短車所使用的支撐墻板加工精度不夠，安裝集體落紗裝置會影響系統(tǒng)運行的穩(wěn)定性。落紗小車雖然也能滿足目前短車自動落紗的要求，但是其造價昂貴，維修困難，并沒有在紡紗廠內(nèi)被廣泛使用。所以研究新型的短車集體落紗系統(tǒng)對于現(xiàn)有的舊車，改造不僅能夠降低改造成本，還能提高機(jī)器的自動化程度。對于廣闊的短車集落改造市場，具有良好的前景和較好的經(jīng)濟(jì)效益。

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2095－6835（2020）06－0060－03

TS103.191

A

10.15913/j.cnki.kjycx.2020.06.020

張肇娟（1983—），女，山西臨汾人，工程碩士，工程師，研究方向為環(huán)錠紡紗機(jī)的設(shè)計與制造。

〔編輯：嚴(yán)麗琴〕