TF2005S型雙宮絲自動繅絲機(jī)的特性及推廣應(yīng)用

俞 炳，朱建林，徐作耀

(1.杭州天峰紡織機(jī)械有限公司，杭州 311255；2.浙江理工大學(xué) 機(jī)械與自動控制學(xué)院，杭州 310018)

TF2005S型雙宮絲自動繅絲機(jī)的特性及推廣應(yīng)用

俞 炳1，朱建林1，徐作耀2

(1.杭州天峰紡織機(jī)械有限公司，杭州 311255；2.浙江理工大學(xué) 機(jī)械與自動控制學(xué)院，杭州 310018)

針對雙宮絲的特征及繅絲工藝條件，自主研發(fā)了TF2005S型雙宮絲自動繅絲機(jī)。詳細(xì)介紹了TF2005S型雙宮絲自動繅絲機(jī)的主要機(jī)構(gòu)特點(diǎn)。經(jīng)推廣使用，取得了良好的社會效益和經(jīng)濟(jì)效益。

雙宮絲自動繅絲機(jī)；特性；創(chuàng)新；推廣應(yīng)用

隨著中國自行設(shè)計(jì)研發(fā)的具有世界領(lǐng)先水平的自動繅絲機(jī)在全國推廣應(yīng)用后，給繅絲企業(yè)創(chuàng)造了可觀的經(jīng)濟(jì)效益，也改變了繅絲企業(yè)生產(chǎn)設(shè)備的落后面貌。但是，這種自動繅絲機(jī)只能用于生產(chǎn)白廠絲，而與白廠絲出口創(chuàng)匯并駕齊驅(qū)的雙宮絲繅絲設(shè)備還停留在20世紀(jì)30年代立繅階段，繅絲企業(yè)充分認(rèn)識到要改變雙宮絲繅絲設(shè)備的落后面貌，增加經(jīng)濟(jì)效益，就要進(jìn)行雙宮絲自動繅絲機(jī)的研發(fā)。2005年，杭州天峰紡織機(jī)械有限公司成立開發(fā)小組，經(jīng)過調(diào)研分析，擬訂主要技術(shù)指標(biāo)，進(jìn)行總體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，并針對雙宮絲特征及其繅絲工藝條件的特性進(jìn)行技術(shù)攻關(guān)，邊設(shè)計(jì)、邊制造、邊試繅、邊改進(jìn)，歷時3年有余，耗資幾百萬元，終于開發(fā)成功TF2005S型雙宮絲自動繅絲機(jī)，并于2008年7月23日通過省級新產(chǎn)品鑒定，在全國推廣應(yīng)用并出口國外。

現(xiàn)就該機(jī)和主要機(jī)構(gòu)裝置特性評價及推廣應(yīng)用情況簡介如下。

1 TF2005S型雙宮絲自動繅絲機(jī)的特性

1.1 繅絲工藝路線的特點(diǎn)

雙宮絲繅絲機(jī)的繅絲工藝路線是以每組中1臺立繅機(jī)為單位，邊索緒、邊添緒，由人工來實(shí)現(xiàn)控制纖度、邊繅絲邊收集落緒繭的工藝路線。顯然，若按此繅絲工藝路線來開發(fā)自動繅絲機(jī)的話，勞動生產(chǎn)率和自動化程度等都不能提高。為此，采用成熟的白廠絲自動繅絲機(jī)的繅絲工藝路線，即以整組為單位，先集中進(jìn)行索緒、理緒，有緒繭由給繭機(jī)輸送并完成給繭添緒，控制纖度、繅絲干燥成形，同時收集落緒繭并分離的工藝路線。

1.2 全機(jī)的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)及主要技術(shù)參數(shù)

由于雙宮絲繅絲的緒下繭粒數(shù)多，一般為白廠絲緒下繭粒數(shù)的6倍，同時解舒絲長短，所需供繭量大，所以全機(jī)結(jié)構(gòu)的縱向排列特點(diǎn)是：緒間距增大，每臺緒數(shù)相應(yīng)減少，而每組緒數(shù)的多少則要根據(jù)索理緒機(jī)設(shè)計(jì)的供繭能力來確定。全機(jī)的橫向機(jī)構(gòu)配置特點(diǎn)是：繅絲槽和捕集器槽的橫向?qū)挾仍龃?，以容納緒下繭粒數(shù)多的要求；繅絲槽湯面緒下繭與百靈臺接緒翼間的高度距離增加，以保證眾多的緒下繭能順利離解；絲鞘裝置上下兩鼓輪間的高度距離增加，以保證繅制雙宮絲時有足夠長的絲鞘和足夠多的捻數(shù)；每緒進(jìn)行纖度自動檢測、由巡回運(yùn)行的給繭機(jī)完成給繭、添緒控制雙宮絲纖度。

由此確定的主要技術(shù)參數(shù)是：緒間距200 mm，中央緒間距230 mm，每臺緒數(shù)10緒，每臺長度2 200 mm，每組緒數(shù)122緒、132緒、142緒?？壗z槽橫向?qū)挾?84 mm，捕集器槽橫向?qū)挾?10 mm，接緒翼距湯面高度170 mm，絲鞘上下兩鼓輪間的高度距離295 mm。

1.3 全機(jī)傳動系統(tǒng)的特點(diǎn)

全機(jī)傳動系統(tǒng)的特點(diǎn)是：繅絲速度的變速傳動、探索周期的調(diào)節(jié)、索理緒機(jī)的索理緒速度都采用了機(jī)電一體化的變頻技術(shù)。

其主要技術(shù)參數(shù)是：繅絲速度15～250 r/min，變頻無級調(diào)速；探索周期2～3s，變頻無級可調(diào)；索緒體公轉(zhuǎn)周期20～37.5 s，變頻無級可調(diào)；索緒體往復(fù)次數(shù)40～60次/min，變頻無級可調(diào)；鋸齒片移動次數(shù)155～233次/min，變頻無級可調(diào)。

1.4 全機(jī)電氣控制系統(tǒng)的特點(diǎn)

采用微電腦操作控制系統(tǒng)，大屏幕液晶顯示人機(jī)對話界面，觸摸式操作平臺，操作方便，自動化程度高。

由此，全機(jī)結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)是長機(jī)身、雙面工作、集中索理緒、纖度自動檢測、給繭機(jī)巡回、給繭添緒的形式。如圖1、圖2所示。

圖1 TF2005S型雙宮絲自動繅絲機(jī)縱向機(jī)構(gòu)排列Fig.1 Longitudinal institution arrangement of TF2005S type automatic silk reeling machine for doupion silk

2 主要機(jī)構(gòu)(裝置)的特性

2.1 雙宮絲纖度控制機(jī)構(gòu)的特性

該機(jī)構(gòu)是全機(jī)的核心，其性能的優(yōu)劣是繅制雙宮絲質(zhì)量好壞的關(guān)鍵。

2.1.1 雙宮絲纖度感知器

白廠絲現(xiàn)用感知器為短杠桿隔距式，也曾用長杠桿隔距式，基于雙宮絲特征是糙塊多，絲條通過短杠桿隔距間隙時易卡住，而長杠桿隔距式中隔距輪是全回轉(zhuǎn)的，可以避免這個問題，故雙宮絲采用長杠桿隔距式纖度感知器。通過試驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)感知器的靈敏度下降。經(jīng)過分析觀察，是由于原有回轉(zhuǎn)式感知器的絲條接觸面積比較大，絲條上的糙塊還會被感知器卡住，產(chǎn)生張力突增的緣故。所以對感知器、隔距片結(jié)構(gòu)進(jìn)行了改進(jìn)設(shè)計(jì)，使回轉(zhuǎn)糙塊能順利通過感知器，從而使絲條能夠永遠(yuǎn)在感知器內(nèi)運(yùn)動而不跳出感知器，達(dá)到了正確感知。創(chuàng)新設(shè)計(jì)了雙宮絲感知器隔距片(實(shí)用新型專利CN200949122)。

同時為了提高感知器靈敏度、減小感應(yīng)杠桿支點(diǎn)的摩擦阻力矩,又創(chuàng)新設(shè)計(jì)了感知器芯軸(實(shí)用新型專利CN200949123)，從而保持細(xì)限纖度給定值不變，保證了雙宮絲質(zhì)量的穩(wěn)定。

圖2 TF2005S型雙宮絲自動繅絲機(jī)橫向機(jī)構(gòu)配置Fig.2 Horizontal organization arrangement of TF2005S type automatic silk reeling machine for doupion silk

2.1.2 探索添緒機(jī)構(gòu)

白廠絲的探索添緒機(jī)構(gòu)是與短杠桿感知器配套的，本機(jī)采用長杠桿感知器，創(chuàng)新設(shè)計(jì)了新型探索添緒凸輪(實(shí)用新型專利CN2761632)，保證了感知器及給繭機(jī)與探索添緒機(jī)構(gòu)同步，提高了給繭添緒效率，確保雙宮絲質(zhì)量。其同步的凸輪安裝位置如圖3所示。

圖3 TF2005S型雙宮絲自動繅絲機(jī)探索添緒凸輪安裝位置Fig.3 Installation site of groping and adding end cam in TF2005S type automatic silk reeling machine for doupion silk

2.1.3 雙撈給繭機(jī)

白廠絲采用的雙爪給繭機(jī)，每次只撈添1粒。雙宮絲繅絲的緒下繭粒數(shù)多，在一個探索周期內(nèi)會產(chǎn)生多粒落緒，所以要求添2粒或以上的有緒繭。本機(jī)將原雙頭撈繭凸輪改進(jìn)設(shè)計(jì)成兩只并列的單頭雙撈凸輪。這樣，每次撈繭時2只撈繭爪能同時撈繭，既能達(dá)到撈繭2粒或多粒的目的，又能達(dá)到緒緒連續(xù)添的目的。此外，還作了多項(xiàng)改進(jìn)設(shè)計(jì)，如放大給繭盒尺寸以增加容繭量，改進(jìn)給繭口以保證雙、多撈順利進(jìn)行等，從而確保雙宮絲質(zhì)量。

2.2 新型停添裝置的特性

雙宮絲自動繅由于糙塊的作用及繅制的纖度粗等原因，其繅絲張力特別大，常導(dǎo)致原白廠絲切斷防止桿容易跳起而停，降低了運(yùn)轉(zhuǎn)率。因此創(chuàng)新設(shè)計(jì)了新型停添裝置(實(shí)用新型專利CN2761631)，保證在絲故障產(chǎn)生時，停停添裝置產(chǎn)生停，防止絲條斷裂，而有糙塊產(chǎn)生的張力突增就不會產(chǎn)生停，使運(yùn)轉(zhuǎn)率提高。

2.3 免穿式集緒器的特性

雙宮絲特征是糙塊多，絲條不光滑，繅制纖度粗，因此白廠絲集緒器就不能采用，要求雙宮絲集緒器能夠保留間隔式的糙塊特征，除去連續(xù)不斷的糙塊特征，同時又能減少因集緒器易堵塞而造成絲條切斷重穿瓷眼等操作，使勞動強(qiáng)度大幅度降低，勞動生產(chǎn)率提高。因此創(chuàng)新設(shè)計(jì)了能提高勞動生產(chǎn)力的免穿式集緒器(實(shí)用新型專利CN2761630)，使糙塊能夠通過擠壓后再通過，保證糙塊存在但擠壓變小、變緊，也有利于纖度感知器的正確感知；而且是免穿式的，一旦有故障其操作簡便，工人年齡大一點(diǎn)也能操作，勞動用工也易解決。

2.4 接緒裝置和緒下繭流失防止裝置的特性

2.4.1 雙宮絲通絲管結(jié)合件

雙宮絲自動繅接緒的是蓬糙繭，而白廠絲接緒要求不存在蓬糙繭，如果接上蓬糙繭，就會產(chǎn)生?；蚪z條切斷，即使通過了也會影響生絲質(zhì)量，為此發(fā)明了雙宮絲通絲管結(jié)合件(實(shí)用新型專利CN201056593)，成功地使蓬糙繭、蛹襯等在回轉(zhuǎn)翼下方不停地上下躥動而不產(chǎn)生停，而繅制的雙宮絲特征明顯，糙塊分布均勻，這樣既有效地提高雙宮絲特征，同時也提高了運(yùn)轉(zhuǎn)率、降低了勞動強(qiáng)度。

2.4.2 緒下繭流失防止裝置

在雙宮絲停過程中，由于緒下繭堆繭量大，繭子容易產(chǎn)生下沉，很容易被捕集器將緒頭繭拖走。為此，創(chuàng)新設(shè)計(jì)了防緒下繭流失裝置(實(shí)用新型專利CN201040779)。其工作原理是通過切斷防止桿的作用，直接使防沉板啟動，將緒頭繭與捕集器隔開，有效防止緒頭繭的流失，降低了繅折，提高了運(yùn)轉(zhuǎn)率。

2.5 落緒繭捕集裝置的特性

雙宮絲自動繅落緒繭量非常多，約為白廠絲的3～4倍。如果按照白廠絲落緒繭捕集裝置進(jìn)行捕集，落緒繭在中途就會產(chǎn)生堵塞，為此設(shè)計(jì)了大容量捕集器并增多捕集器的數(shù)量，同時創(chuàng)新設(shè)計(jì)了新型落緒繭捕集裝置(實(shí)用新型專利CN2818506)、水流落緒繭收集裝置(實(shí)用新型專利CN2885892)，使落緒繭能夠通過捕集器的作用，在中途的落緒繭由出口進(jìn)入管道，由水流輸送到分離機(jī)進(jìn)行分離，避免了中途堵塞，大大提高了落緒繭的輸送分離能力。

2.6 大型索理緒機(jī)的特性

2.6.1 索緒機(jī)的特性

索緒機(jī)的索緒能力必須滿足一組雙宮絲自動繅絲機(jī)繅絲所需供繅繭量。由于繅制雙宮絲的原料繭大都采用不能繅制白廠絲的差原料繭，解舒絲長特別短，所需供繅繭量估算約為白廠絲的3倍以上，因此設(shè)計(jì)大型索理緒機(jī)、提高索緒能力就需對其中的各種機(jī)構(gòu)(裝置)的結(jié)構(gòu)進(jìn)行技術(shù)攻關(guān)和創(chuàng)新。本機(jī)創(chuàng)新設(shè)計(jì)的多圈布置索緒裝置(國家發(fā)明專利CN1687490)，如圖4中9所示，能使每粒繭子在索緒槽里與索緒帚的接觸機(jī)會增多并基本相同，具有高索緒能力和高索緒效率的特性，實(shí)現(xiàn)了4 000粒/min的供繭能力的突破。創(chuàng)新設(shè)計(jì)的水循環(huán)索緒裝置(實(shí)用新型發(fā)明專利CN2837314)，具有高索緒效率的特性，而且利用水流提高繭子與索緒帚的接觸機(jī)會的同時，不會增加緒絲量，而又具有降低繅折的特性。水流還能使內(nèi)圈索緒體不容易產(chǎn)生繭子纏繞或繭子不動的弊害，保證索緒繭在索緒槽內(nèi)順暢移行，無死角滯留，達(dá)到水的動態(tài)平衡，因此也有利于提高索緒效率和降低繅折。

2.6.2 移繭機(jī)構(gòu)

為了使新繭、落緒繭、無緒繭、有緒繭能夠得到迅速輸送，保證繭量不在運(yùn)行過程中產(chǎn)生堆積，創(chuàng)新設(shè)計(jì)的索緒機(jī)新繭入口振動裝置(實(shí)用新型專利CN201040778)，如圖4中11所示，能使新繭加繭部的繭在輸送過程中迅速均勻的進(jìn)入索緒槽，保證每分鐘供應(yīng)的新繭用量，穩(wěn)定了索緒槽的蒸氣溫度，避免產(chǎn)生過多的緒絲或回索繭。創(chuàng)新設(shè)計(jì)的落緒繭移繭裝置(實(shí)用新型專利CN2876108)、板式移繭器(實(shí)用新型專利CN200952050)及移繭器升降裝置(實(shí)用新型專利CN200949121)，能加快繭子移動速度，縮短繭子在索緒槽里停留時間，降低繅折。

2.6.3 理緒裝置

在理緒裝置方面，由于正緒繭、蓬糙繭、雙宮繭上的緒絲根數(shù)不同、繭重不同，因此在加繭過程中，繭子向下運(yùn)動的速度是不一致的，正緒繭下降速度快，蓬糙繭、雙宮繭下降速度慢，而且無法控制其下降速度，導(dǎo)致繭子在加繭口不能同時進(jìn)入給繭機(jī)，易漏繭，并增大繅折或加重工人勞動強(qiáng)度，為了使蓬糙繭能夠加入給繭機(jī)，創(chuàng)新設(shè)計(jì)了蓬糙繭往復(fù)清理裝置(實(shí)用新型專利CN200992595)，如圖4中2所示，使理緒絲辮大幅度減少，提高了繭絲利用率。由此，創(chuàng)新設(shè)計(jì)的大型索理緒機(jī)如圖4所示。

2.7 繅絲湯加溫和繅絲槽保溫裝置的特性

傳統(tǒng)的坐繅機(jī)和立繅機(jī)繅雙宮絲都采用雙宮繭進(jìn)行高溫繅絲，雙宮絲特征明顯。將差原料繭混合后，高溫繅絲更是必要工藝條件。雙宮絲的特征是由兩方面形成，一方面是索緒繭添緒產(chǎn)生的添颣，另一方面是靠雙宮繭不一次離解而產(chǎn)生的糙塊。雙宮絲自動繅絲機(jī)大量采用不能繅白廠絲的解舒絲長短的差原料繭，因添緒次數(shù)增多，就易形成添颣糙塊，但不一次離解就只能通過高溫繅絲來實(shí)現(xiàn)了，經(jīng)研究發(fā)現(xiàn)，當(dāng)繅絲湯溫高于70 ℃以上就會產(chǎn)生不一次離解的現(xiàn)象，可以滿足生產(chǎn)雙宮絲特征的要求。自動繅絲機(jī)從未有過高溫繅絲，因此創(chuàng)新設(shè)計(jì)了雙宮絲自動繅高溫繅絲裝置及工藝(國家發(fā)明專利CN1847472)、繅絲湯加溫裝置(實(shí)用新型專利CN200949120)。采用繅絲湯加溫裝置加溫、新型槽架可以使繅絲槽的溫度保溫效果提高，熱散失量減少，特別在冬季使用時，能夠大幅度節(jié)約為保溫而消耗的熱能，并將繅絲槽中的溫水全部回用，從而保持繅絲槽繅絲湯溫度不會下降，保證形成雙宮絲特征始終穩(wěn)定。

圖4 TF2005S型雙宮絲自動繅絲機(jī)索理緒機(jī)Fig.4 Groping and brushing end machine in TF2005S type automatic silk reeling machine for doupion silk

3 技術(shù)性能與優(yōu)點(diǎn)

TF2005S型雙宮絲自動繅絲機(jī)的技術(shù)性能及優(yōu)點(diǎn)見表1和表2。

4 社會效益及推廣應(yīng)用情況

4.1 社會效益

1)改變了中國繅絲企業(yè)長期以來使用傳統(tǒng)的立繅機(jī)來繅制雙宮絲的設(shè)備陳舊、技術(shù)落后、手工操作多、勞動強(qiáng)度大、用工人數(shù)多、生產(chǎn)效率低、產(chǎn)品質(zhì)量差等落后面貌。

2)能大幅度提高差原料繭充分利用的經(jīng)濟(jì)價值。一般解舒絲長短的差原料繭只能作絹紡原料，價值低，用于繅雙宮絲后其價值大幅度提高，雙宮絲自動繅所需原料成本明顯比白廠絲的價格低，一般白廠絲的原料價格每噸比雙宮絲的原料價格高1～2萬元，同時白廠絲的繅折比雙宮絲的繅折約大8 %～20 %，而絲的價格基本接近，所以采用該機(jī)能提高企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益。

3)可減少每組繅絲機(jī)的用工人數(shù)，有利于解決招工難的問題，同時從白廠絲自動繅操作中因年齡大、視力下降而退下來的員工，完全可以在雙宮絲自動繅絲機(jī)中操作，從而提高了勞動生產(chǎn)率。

4)可滿足國內(nèi)外市場需求。長期以來，中國繅絲企業(yè)都采用雙宮絲立繅機(jī)，雙宮絲自動繅絲機(jī)處于空白，所以用該機(jī)來升級換代的數(shù)量約有700～1 000組設(shè)備。國際市場，如東南亞、非洲、印度的部分地區(qū)也有相當(dāng)?shù)男枨?。該雙宮絲自動繅絲機(jī)無論從技術(shù)工藝、生產(chǎn)成本和市場前景上都有著無可代替的優(yōu)越性、唯一性。

表1 技術(shù)性能指標(biāo)Tab.1 Technical performance index

表2 雙宮絲自動繅絲機(jī)與雙宮絲立繅機(jī)對比Tab.2 The contrast of automatic silk reeling machine and multi-end reeling machine for doupion silk

4.2 推廣情況

TF2005S型雙宮絲自動繅絲機(jī)自研發(fā)成功至今，已售120多組，產(chǎn)品銷往四川、重慶、廣西、廣州、陜西等主要雙宮絲產(chǎn)區(qū)，并出口至泰國、印度等國家。

5 結(jié) 語

TF2005S型雙宮絲自動繅絲機(jī)應(yīng)用微機(jī)控制、變頻調(diào)速技術(shù)，采用長杠機(jī)身雙面工作、集中索理緒、感知器檢測纖度、給繭機(jī)巡回添緒的方式，并針對雙宮絲特征和工藝要求，創(chuàng)新設(shè)計(jì)雙宮絲纖度控制機(jī)構(gòu)，免穿式集緒器、新型接緒裝置及落緒繭中途出口和高溫繅絲技術(shù)等開發(fā)而成。已獲國家發(fā)明專利2項(xiàng)，實(shí)用新型專利27項(xiàng)，具有自動化程度高、運(yùn)行平穩(wěn)、雙宮絲特征明顯穩(wěn)定、產(chǎn)量高、質(zhì)量好、生產(chǎn)環(huán)境改善、勞動強(qiáng)度降低等優(yōu)點(diǎn)，填補(bǔ)了國內(nèi)空白，總體技術(shù)處于國際先進(jìn)水平。

[1] 徐作耀.TF2005S型雙宮絲自動繅絲機(jī)的創(chuàng)新技術(shù)及使用效果[J].四川絲綢，2008(3)：10-13.

[2] 黃繼偉.雙宮絲特征及生產(chǎn)方法的研究[D].蘇州：蘇州大學(xué)，2009.

Characteristic and application of TF2005S type automatic silk reeling machine for doupion silk

YU Bing1, ZHU Jian-lin1, XU Zou-yao2
(1. Hangzhou Tianfeng Textile Machinery Limited Company, Hangzhou 311255; 2. College of Mechanical Engineering & Automation, Zhejiang Sci-Tech University, Hangzhou 310018, China)

Matching the characteristics of doupion silk and process conditions of reeling silk, TF2005S type automatic silk reeling machine for doupion silk was developed. This paper detailly introduced the main mechanism features of the machine, By spread and exploitation of this type of machine, the result showed that it has achieved good social benefits and economic benefits.

Automatic silk reeling machine for doupion silk; Characteristic; Innovation; Spread and exploitation

TS142.221.32

B

1001-7003(2012)02-0028-05

2011-07-30；

2011-12-12

俞炳(1984－ )，男，技術(shù)科科長，主要從事自動繅絲機(jī)的創(chuàng)新研發(fā)工作。