短型細紗機改造集體落紗的疑難點分析

張肇娟

（經(jīng)緯智能紡織機械有限公司，山西 晉中030601）

集體落紗作為一個完整裝置被固定在細紗機上，是細紗機的配套裝置。本文以F1520 集體落紗長車為例，分析了長車集體落紗系統(tǒng)的構(gòu)成、動作及工藝，并提出配光桿錠子短車配置集體落紗系統(tǒng)的技術(shù)疑難點。

1 集體落紗的特點及優(yōu)點

配置集體落紗系統(tǒng)的細紗機具有較強的穩(wěn)定性和可靠性。機器采用伺服驅(qū)動控制，一般落紗時間控制在4 min 內(nèi)。配置空紗管儲管箱，將空管碼齊放入儲管箱機構(gòu)，可自動識別大小頭，再將紗管插在輸送管栓上，輸送系統(tǒng)將空管運送到落紗的預備位置。滿紗管則由輸送系統(tǒng)直接輸送到運紗小車內(nèi)。紗管的拔插動作均由安裝在氣架機構(gòu)上的抓管器完成，伺服電機控制兩側(cè)氣架的升降，氣動元件控制氣架的里外擺動作。

以上集體落紗的動作均實現(xiàn)自動化，能夠有效節(jié)省勞動力，提高勞動效率，降低勞動強度。落紗時抓管器抓取紗管的頂部，其優(yōu)點是不接觸紗線，確保紗線完整。另外，系統(tǒng)還配有檢測拔管時是否遺漏紗管、空管是否插在管栓上、空管到位及氣架升降到極限位置的保護等裝置。若發(fā)現(xiàn)故障，機器將立即停止運行并記錄故障，提高了設備的可靠性、安全性和穩(wěn)定性。

1.1 降低勞動強度

紡紗企業(yè)大部分都是人工落紗，用工多、勞動強度大。一般落紗工均為女工，每天拔插管的勞動量大，工作強度也很大。集體落紗細紗機自動化程度較高，可以有效減少用工量，并降低勞動強度。

1.2 提高勞動生產(chǎn)率

集體落紗細紗機落紗時間一般為4 min，且落紗速度可以調(diào)控，留頭率可達98%以上。而人工落紗時間一般為5 min以上，留頭率只能達到80%左右。集體落紗無需人工拔插管，管紗的質(zhì)量也有所提高，其優(yōu)越性更加明顯，大大提高了生產(chǎn)效率。

1.3 提高自動化及連續(xù)化水平

集體落紗系統(tǒng)使細紗機實現(xiàn)了自動化，可進一步將粗紗機和絡筒機聯(lián)系起來，實現(xiàn)粗細聯(lián)和細絡聯(lián)，實現(xiàn)連續(xù)化生產(chǎn)。細絡聯(lián)的使用，不僅使棉紡廠用工最多、勞動強度最大的兩個工序直接聯(lián)接，實現(xiàn)生產(chǎn)的自動化、連續(xù)化，提高了產(chǎn)品質(zhì)量和勞動生產(chǎn)率，而且還解決了長期以來國際上難以解決的紡紗工藝中細紗卷裝和速度的矛盾，由中速大卷裝向高速小卷裝發(fā)展，大幅度提高了細紗機的錠速，提高了勞動生產(chǎn)率。

1.4 集體落紗對錠子的要求

集體落紗細紗機所用錠子為鋁套管錠子，其壽命和穩(wěn)定性都優(yōu)于光桿錠子。鋁套管錠子具有很好的抗振和吸振功能，能夠很好地吸收集體落紗時裝置拔插管時對錠子造成的沖擊力，同時鋁套管錠子最高錠速可達20 kr/min，功率消耗低，運轉(zhuǎn)平穩(wěn)，噪聲小。

2 長車集體落紗的構(gòu)成及動作分析

2.1 長車集體落紗的構(gòu)成

集體落紗系統(tǒng)包括氣架升降及里外擺、絲桿傳動、理管、落管、凸盤輸送、葉子板翻轉(zhuǎn)、滿紗提升、氣動及電氣控制等部分。系統(tǒng)抓滿管和放空管均由氣架實現(xiàn)，抓管器抓住紗管的頂部不接觸紗線，再由割紗器割斷紗線，紗線斷口整齊，成紗完好。絲桿傳動的動程決定氣架升降的高度，伺服電機驅(qū)動絲桿使氣架平穩(wěn)地做升降運動。

F1520 需人工擺管，將亂管碼好放入儲管箱機構(gòu)自動分大小頭并完成落管動作。滿管輸送由凸盤輸送系統(tǒng)完成，凸盤將滿管運輸?shù)焦潭ㄎ恢?，滿管提升系統(tǒng)將滿紗管輸送到運紗小車內(nèi)。電氣控制由可編程控制器PLC 與繼電器以及傳感器等共同構(gòu)成控制系統(tǒng)，并與觸摸式顯示屏單元進行通信，完成參數(shù)設定和顯示任務。

2.2 長車集體落紗的動作分析

集體落紗系統(tǒng)的落紗動作要求流暢穩(wěn)定，氣架運動時無搖擺，抓管器抓管牢固，拔插管位置準確。F1520 氣架長向排列如圖1 所示。

圖1 F1520 氣架長向排列示意圖

如圖1 所示，氣架由一組復合機構(gòu)支撐，長人字臂的長度是短人字臂長度的2 倍，這種機構(gòu)可以使氣架實現(xiàn)直線運動，確保抓管器抓管準確。氣架升降的高低位置由交流伺服電動機控制，氣架在升降過程中有6 個位置點，分別是氣架零位、抓空管位、中間位、中間位放空管位、氣架最高位和氣架拔滿管位。

氣架里外擺機構(gòu)如圖2 所示，圖2 中氣缸推動拉桿移動，連桿機構(gòu)繞支點轉(zhuǎn)動，關(guān)節(jié)軸承帶動氣架繞支點里外擺動。

F1520 集體落紗斷面如圖3 所示，圖3 中氣架上的抓管器先將空管放在中間位置等待，上升到最高位拔滿紗，將滿紗放入凸盤管栓上后再升起，將空管插到錠子上。

圖3 F1520 集體落紗斷面示意圖

具體的動作分析如下：①當有滿紗信號后氣架下降到抓空管位；②抓起空管后氣架返回靜止位外擺；③氣架上升到中間位置；④氣架里擺下降，將空管放到中間位置（同時等待鋼領(lǐng)板下降，主機停車，導紗板翻起）；⑤氣架上升外擺位，隨后中間位氣缸復位；⑥氣架升高到紗管頂30 mm 處，然后里擺；⑦氣架下降到距離紗管露出抓管器2 mm 處充氣，拔滿紗管；⑧氣架升高到最高點外擺，然后下降到靜止位；⑨氣架里擺下移，將滿紗管插入凸盤頂尖，放氣延時（同時檢測有無紗管未取下，若有遺留管，停止執(zhí)行下部動作，等待人工取下未拔紗管后，繼續(xù)下部動作）；⑩氣架返回到靜止位外擺，中間位氣缸開始工作；?氣架上升到中間位空管頂20 mm 處；?氣架里擺下降，充氣抓空管；?氣架上升外擺隨后中間位氣缸復位；?氣架上升到最高位里擺；?氣架下降，將空管插入錠子，放氣延時；?氣架上升120 mm左右，外擺；?氣架下降復位回到靜止位。集體落紗動作完成，導紗板落下，鋼領(lǐng)板上升到開車位開始紡紗，輸送紗管系統(tǒng)開始工作。

3 長車集體落紗的工藝分析

集體落紗工藝的參數(shù)由多項組成，在設定參數(shù)過程中需要按一定的順序進行。設定落紗工藝要求。根據(jù)所紡品種，設定所要求的落紗工藝，即在整個落紗動作完成之后，紗線應達到受控狀態(tài)的要求，再根據(jù)這一要求設計紗穗卷繞圈數(shù)和保險紗的卷繞圈數(shù)。

一般根據(jù)紗線的原料、捻度、紗線粗細、強力和斷裂伸長率確定紗穗的卷繞圈數(shù)。其中，紗線強力是設定依據(jù)的主要特征指標。管紗留取一定圈數(shù)的紗穗以便于后續(xù)絡筒機自動找頭。落紗時，鋼領(lǐng)板降到最低位置，紗線被割紗器整齊地割斷紗頭，既繃緊又不過度張緊。保險紗的作用是在紡紗開始時，確保紗線在錠腳和導紗鉤之間不脫出鋼絲圈，為下一輪紡紗開始做準備。保險紗的圈數(shù)一般由纖維的紗號粗細和滑移性能來確定。易滑移的纖維保險紗圈數(shù)多一點，不易滑移的纖維保險紗圈數(shù)少一點。

設定落紗工藝參數(shù)時，先根據(jù)細紗機配置的鋼領(lǐng)的直徑和卷繞鏈輪設定落紗恒速，確保紗穗卷繞圈數(shù)符合設計要求。再根據(jù)設計要求，在選定的落紗恒速基礎上確定停主機時間、剎車時間、鋼領(lǐng)板上升時間，設定保險紗的卷繞圈數(shù)。起始恒速的具體數(shù)值一般根據(jù)紡紗速度來設定。紡高支紗時，一般錠速較高鋼絲圈的質(zhì)量配比較輕，所以起始恒速設定應當?shù)?，防止相鄰兩錠之間因錠速過高氣圈發(fā)生碰撞，產(chǎn)生斷頭。紡中低支紗時，一般錠速較紡高支紗慢鋼絲圈的質(zhì)量配比較大，所以起始恒速應適當快點，避免錠速低氣圈過小而張不開，紗線與管紗頭部摩擦造成毛羽紗。高位始紡上升時間應該按照落紗時紗線的張緊狀態(tài)和紗線的強力來設定。高位始紡速度不能高于起始恒速，應該略快或者相等。如果在始紡高位，鋼領(lǐng)板停留時間長，則始紡速度可慢點，如果鋼領(lǐng)板在始紡高位停留時間短，則速度應快點。另外，落紗時根據(jù)羅拉吐出的紗線的張緊狀態(tài)設定羅拉滯后啟動時間與羅拉提前停止時間。紗線較松時，可選時間參數(shù)大一點。當紗線較緊時，可選時間參數(shù)小一點。必須注意的是停車后凸輪位置應在鋼領(lǐng)板下降區(qū)1/3～1/2 處。

最后修正落紗工藝參數(shù)。第一次落紗結(jié)束后，根據(jù)落紗實際情況修正落紗工藝偏差，重新設定落紗工藝參數(shù)，修正原則是使落紗參數(shù)符合設計要求，即使該機臺符合所紡品種需要的落紗要求。檢查紗穗的長度、保險紗的長度、正確的凸輪停車位置、鋼領(lǐng)板上升是否到規(guī)定位置、紗線松緊狀態(tài)以及落紗留頭率。每次修正落紗工藝參數(shù)后需觀察下一次落紗的狀態(tài)，使所設計的落紗工藝參數(shù)和實際落紗效果，均能滿足該品種、該機臺所需要的落紗工藝要求。

4 光桿錠子適用于集體落紗的技術(shù)疑難點

4.1 留頭問題

留頭率是檢驗環(huán)錠細紗機自動化程度的重要指標之一。長車集體落紗配備的錠子是鋁套管錠子和相應的薄壁紗管，落紗時，鋼領(lǐng)板下降到最低位置，會在錠子的廢絲盤處纏繞一兩圈保險紗以便留頭，留頭率高達98%，同時錠子上的割紗器將紗管與鋼絲圈之間的紗線割斷，根據(jù)以往經(jīng)驗管身上留取一兩圈的紗穗方便后續(xù)絡筒機自動找頭。

短車上配置的錠子是光桿錠子和厚重的普通紗管。當落紗時，鋼領(lǐng)板下降到紗管底部位置將保險紗留在紗管底部，人工拔出滿紗時，將紗管與鋼絲圈之間的紗拔斷，斷掉的尾紗退繞在錠桿上，待新的一輪紡紗開始時空紗管將留在錠桿上的紗線壓住留頭，留頭率為84%左右（技術(shù)熟練的女工落紗的情況下），不適合集體落紗。另外手工落紗時，紗線在拔斷的瞬間紗穗是不可控的，多數(shù)情況下沒有紗穗或者留的紗穗較多疊和在一起，不管哪種情況都不利于后續(xù)絡筒機自動找頭。

4.2 氣架拔插管難問題

鋁套管錠子與薄壁紗管接觸面積大、配合適度，適合集體落紗。光桿錠子與普通紗管接觸面積小，錠子旋轉(zhuǎn)時靠紗管底部與錠子、紗管上部天眼與錠桿的配合，確保紗管在錠子高速旋轉(zhuǎn)時的穩(wěn)定。另外，為防止紗管在高速旋轉(zhuǎn)時抖動或跳管，紗廠女工在落完紗后對空管會有一個壓管動作，使錠子與紗管的飽和力更大，試驗得出，個別紗管的抱合力在500 N 左右。人工落紗時可使用巧勁將紗管從錠子上拔出，集體落紗系統(tǒng)使用氣架上的抓管器抓住紗管頂部將紗管在豎直方向上拔出，但在抱合力太大的情況下，直接用氣架拔紗容易損壞抓管器和錠子，所以光桿錠子不適合集體落紗系統(tǒng)落紗。

5 滿管輸送的技術(shù)難點

以FA506 為代表的短車的斷面尺寸如圖4 所示，以F1520 為代表的長車帶集體落紗的斷面尺寸如圖5 所示。

圖4 FA506 斷面尺寸圖

圖5 F1520 斷面尺寸圖

圖5 中錠子跨距700 mm，相對應的凸盤輸送的凸盤中心跨距也為700 mm。已知長車所用凸盤的直徑為70 mm，要想凸盤水平在托板內(nèi)運行，則中墻板最外側(cè)的跨距不能大于630 mm（700 mm－70 mm=630 mm），長車F1520 中墻板底部寬度為610 mm，滿足要求，凸盤能實現(xiàn)水平運行，而FA506 中墻板底部寬度為640 mm，大于630 mm，所以長車的凸盤輸送方式不能應用在短車上。

6 小結(jié)

長車集體落紗系統(tǒng)已經(jīng)很成熟，短車集體落紗系統(tǒng)可以借鑒長車集體落紗系統(tǒng)比較成熟的技術(shù)。另外在傳統(tǒng)短車細紗機上使用集體落紗一直是個技術(shù)難點，所以解決光桿錠子在集體落紗中遇到的問題，對于短型細紗機加裝集體落紗具有重要意義。