電子凸輪在細(xì)紗機(jī)應(yīng)用中存在的問題和改進(jìn)方法

季 承，糜 娜，葛陳鵬

(1.無錫一棉紡織集團(tuán)有限公司，江蘇 無錫 214101；2.江蘇格羅瑞節(jié)能科技有限公司，江蘇 無錫 214000)

0 引言

隨著人力資源的緊張，紡織行業(yè)招工難的問題日益突顯，對(duì)紡紗裝備進(jìn)行自動(dòng)化升級(jí)改造、提高生產(chǎn)效率成為紡織企業(yè)的重要出路之一。自動(dòng)絡(luò)筒機(jī)的普及，以及集體落紗系統(tǒng)的改造均對(duì)細(xì)紗機(jī)管紗成形提出了越來越高的要求，使紡織廠對(duì)紡紗成形自動(dòng)化起重要作用的電子凸輪的改造需求增大。專門為細(xì)紗機(jī)設(shè)計(jì)的智能電子凸輪系統(tǒng)，其結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)合理，控制精度高，性能穩(wěn)定，可靠性高，可有效改善管紗成形質(zhì)量，增加卷裝容量，減少脫圈和用工，提高效率，必將在紡織行業(yè)推廣普及。

無錫一棉紡織集團(tuán)有限公司(以下簡(jiǎn)稱“無錫一棉”)于2013年在細(xì)紗長(zhǎng)車上就使用了電子凸輪，其運(yùn)行狀況良好，后工序自絡(luò)脫圈和開車斷頭率明顯少于未安裝電子凸輪的細(xì)紗機(jī)，經(jīng)公司研究決定把短車也逐步改造為電子凸輪控制。

經(jīng)過幾年的應(yīng)用，筆者從使用者的角度談?wù)勀壳暗碾娮油馆喯到y(tǒng)在使用過程中存在的問題，并提出相應(yīng)的改進(jìn)方法。

1 電子凸輪使用中常見問題和解決方案

1.1 驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)

1.1.1 問題

原驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的伺服電機(jī)電流大、溫升高，減速箱需定期換油，增加了工人勞動(dòng)強(qiáng)度；由于減速箱體積大，質(zhì)(重)量大，導(dǎo)致保養(yǎng)不方便。

1.1.2 改進(jìn)方法

目前經(jīng)緯紡織機(jī)械股份有限公司和上海二紡機(jī)股份有限公司生產(chǎn)的細(xì)紗機(jī)長(zhǎng)車配套的減速箱傳動(dòng)比約為320，配套電機(jī)功率為1.1 kW，轉(zhuǎn)速為3 kr/min，額定扭矩為3.5 N·m。減速箱額定輸出扭矩=電機(jī)額定扭矩×減速箱傳動(dòng)比×齒輪減速箱效率×蝸輪蝸桿減速箱效率=3.5×320×0.9×0.6=605 (N·m)。實(shí)際使用扭矩為200 N·m～300 N·m，滿足細(xì)紗機(jī)鋼領(lǐng)板凸輪工作要求。重錘平衡后，實(shí)測(cè)長(zhǎng)車鋼領(lǐng)板的質(zhì)(重)量約為100 kg，故作用到減速箱的輸出扭矩=鋼領(lǐng)板的質(zhì)(重)量×重力加速度×減速箱輸出鏈輪半徑=100×9.8×0.125=122 (N·m)。解決方案如下。

a) 改造時(shí)應(yīng)調(diào)整好平衡塊質(zhì)(重)量，建議將其質(zhì)(重)量設(shè)定在90 kg～110 kg，可大幅延長(zhǎng)減速箱使用壽命。

b) 正常紡紗過程中實(shí)測(cè)電機(jī)的運(yùn)行功率為0.3 kW～0.4 kW，開車或拉中紗時(shí)運(yùn)行功率較大，約為0.7 kW。

c) 選擇減速箱額定輸出扭矩大于200 N·m。

d) 根據(jù)紡紗品種和車速，鋼領(lǐng)板的凸輪轉(zhuǎn)數(shù)約為2次/min～5次/min，而伺服電機(jī)額定轉(zhuǎn)速為3 kr/min。

e) 考慮到落紗時(shí)鋼領(lǐng)板下降速度較快，故減速比選擇為400～450較為合理。伺服電機(jī)的工作轉(zhuǎn)速為1.5 kr/min～2.5 kr/min，工作電流較小，可以有效降低電機(jī)溫升。筆者和電子凸輪制造企業(yè)格羅瑞公司根據(jù)工藝共同改進(jìn)，重新設(shè)計(jì)其減速比為400，經(jīng)過測(cè)試發(fā)現(xiàn)，電機(jī)電流減小30%，電機(jī)溫度降低約10 ℃。

目前，大多數(shù)設(shè)備制造企業(yè)配套的電子凸輪所用的減速箱，均采用齒輪減速箱配合蝸輪蝸桿減速箱，齒輪箱和蝸輪蝸桿傳動(dòng)效率較低，造成齒輪磨損較快，減速箱需定期換油才能保證傳動(dòng)齒輪的正常運(yùn)行，故電子凸輪機(jī)構(gòu)需定期保養(yǎng)，增加了工人的勞動(dòng)強(qiáng)度和停臺(tái)時(shí)間，影響產(chǎn)量。

針對(duì)減少傳動(dòng)齒輪的磨損、延長(zhǎng)減速箱保養(yǎng)周期的問題，筆者對(duì)減速箱進(jìn)行了以下改進(jìn)：選用傳動(dòng)效率高的行星減速器作為一級(jí)減速，先把電機(jī)轉(zhuǎn)速降低10倍，即電機(jī)轉(zhuǎn)速降低至小于200 r/min；二級(jí)減速要考慮減速箱的自鎖問題，速比不能太小，需大于30，以防止系統(tǒng)倒轉(zhuǎn)，故選用蝸輪蝸桿減速箱，減速比大，且可防倒轉(zhuǎn)。但是，減速比過大，蝸輪蝸桿的模數(shù)較小，造成承載力矩不夠容易損壞；而減速比過小，自鎖效果不好[1]。

通過和減速器廠家研究商討，選擇減速比為40的蝸輪蝸桿減速箱，且蝸輪蝸桿的材質(zhì)選用耐磨損的專用合金材料[2]；為了防止?jié)櫥屠匣?，減速箱采用高級(jí)合成抗老化潤(rùn)滑油[3]，由于運(yùn)行轉(zhuǎn)速較低，理論上減速箱5 a才需更換一次潤(rùn)滑油。為了保證運(yùn)行正常，無錫一棉規(guī)定減速箱3 a更換一次潤(rùn)滑油。經(jīng)過改進(jìn)后的減速箱體積小、質(zhì)(重)量輕、磨損大幅降低，保養(yǎng)周期和使用壽命延長(zhǎng)。

1.2 工藝操作

1.2.1 存在問題

電子凸輪系統(tǒng)更換品種時(shí)，需修改的工藝參數(shù)較多，操作麻煩。

1.2.2 改進(jìn)方法

為了簡(jiǎn)化操作，無錫一棉工藝部門對(duì)常用產(chǎn)品建立產(chǎn)品數(shù)據(jù)庫(kù)，在辦公室編輯好工藝參數(shù)，放入存儲(chǔ)卡存儲(chǔ)，更改工藝時(shí)，直接在設(shè)備上選擇相應(yīng)的品種即可快速設(shè)定好參數(shù)。

此外，通過不斷試驗(yàn)，根據(jù)不同紗線品種的特性摸索出一套簡(jiǎn)單實(shí)用的方法，并建立數(shù)據(jù)庫(kù)，可快速設(shè)定電子凸輪的動(dòng)作[4-6]，很好地配合細(xì)紗機(jī)的運(yùn)行，大幅降低了開車斷頭率。

1.3 舊機(jī)改造

1.3.1 存在問題

舊機(jī)存在的問題如下。

a) 落紗鋼領(lǐng)板不下降，原控制鋼領(lǐng)板下降的繼電器不動(dòng)作。

b) 傳感器信號(hào)不到位，致鋼領(lǐng)板動(dòng)作失控。

c) 紡紗開始運(yùn)行一段時(shí)間后，出現(xiàn)鋼領(lǐng)板二次拉中紗，及開車后鋼領(lǐng)板不下始紡位等故障。

1.3.2 改進(jìn)方法

改進(jìn)方法如下。

a) 經(jīng)檢查，發(fā)現(xiàn)繼電器不動(dòng)作是由于舊繼電器觸點(diǎn)接觸不良造成，應(yīng)將所有改造的設(shè)備全部更換為新的繼電器。

b) 更換高品質(zhì)的傳感器，改進(jìn)傳感器安裝方式，重要位置采用雙傳感器(一用一備)保證信號(hào)穩(wěn)定可靠，防止鋼領(lǐng)板動(dòng)作失控。

c) 經(jīng)過反復(fù)測(cè)試發(fā)現(xiàn)，鋼領(lǐng)板二次拉中紗和鋼領(lǐng)板不下始紡位是由于電磁干擾所致，通過在軟件里增加抗干擾程序，外部線路屏蔽和接地處理，可有效解決干擾問題。

1.4 改造成本

1.4.1 存在問題

我公司細(xì)紗機(jī)數(shù)量眾多，如果舊機(jī)全部改造費(fèi)用較大。

1.4.2 改進(jìn)方法

改進(jìn)方法如下。

a) 優(yōu)化機(jī)械設(shè)計(jì)，借用原細(xì)紗機(jī)的部分零件，減少機(jī)械成本。

b) 加強(qiáng)人員培訓(xùn)，培養(yǎng)內(nèi)部安裝調(diào)試人員，節(jié)約安裝費(fèi)用。

c) 優(yōu)化電氣設(shè)計(jì)，與控制器企業(yè)共同開發(fā)專用伺服控制器，降低電氣成本。

2 結(jié)語

2.1針對(duì)電子凸輪在使用過程中存在的問題進(jìn)行改進(jìn)：調(diào)整平衡塊質(zhì)量為90 kg～110 kg，可延長(zhǎng)減速箱使用壽命；采用行星減速器為一級(jí)減速，傳動(dòng)比為40的蝸輪蝸桿減速箱為二級(jí)減速，可減少傳動(dòng)齒輪磨損，延長(zhǎng)減速箱保養(yǎng)周期；建立產(chǎn)品數(shù)據(jù)庫(kù)和紗線特性數(shù)據(jù)庫(kù)，可快速設(shè)定工藝參數(shù)；更換新的繼電器和傳感器，增加抗干擾措施，可防止鋼領(lǐng)板動(dòng)作失控；優(yōu)化機(jī)械和電氣設(shè)計(jì)，培養(yǎng)內(nèi)部安裝調(diào)試人員，可降低改造成本。

2.2經(jīng)兩年多實(shí)踐和改進(jìn)，無錫一棉內(nèi)部已對(duì)經(jīng)緯系列細(xì)紗機(jī)進(jìn)行了改造。改造后的電子凸輪細(xì)紗機(jī)具有以下優(yōu)勢(shì)：① 運(yùn)行穩(wěn)定、故障率低；② 操作簡(jiǎn)單，工藝變更較方便；③ 卷裝容量相同條件下，管紗的卷裝容量可提高5%～20%，若增加卷裝容量，可減少落紗次數(shù)，并減少落紗工及絡(luò)筒插管工人數(shù)；④ 提高絡(luò)筒速度和效率，提升管紗成形質(zhì)量，減少脫圈，可滿足絡(luò)筒速度為1.2 km/min～2.0 km/min；⑤ 開車時(shí)斷頭減少，留頭率提高。