王 濤，陳祖英，劉小靜，王 飛,王 鑠

(常州同和紡織機(jī)械制造有限公司，江蘇 常州 213013)

?新品之窗

TH588JL型毛紡集聚紡自動(dòng)落紗細(xì)紗機(jī)的研發(fā)

王 濤，陳祖英，劉小靜，王 飛,王 鑠

(常州同和紡織機(jī)械制造有限公司，江蘇 常州 213013)

為了解決毛紡企業(yè)因棉紡半精紡設(shè)備老舊導(dǎo)致耗能嚴(yán)重、紡紗品質(zhì)低的問(wèn)題并緩解細(xì)紗車間用工緊張，介紹TH588JL型毛紡集聚紡自動(dòng)落紗機(jī)(636錠)的主要設(shè)計(jì)參數(shù)，從紡紗斷面、智能電控及集體落紗裝置三方面詳細(xì)介紹其創(chuàng)新點(diǎn)。指出：該機(jī)采用電子牽伸與升降、人機(jī)界面操作平臺(tái)；使用新型紡紗截面，優(yōu)化紡紗角度，減少斷頭，增加強(qiáng)力；采用鋼帶加托盤(pán)的自動(dòng)落紗形式，落紗穩(wěn)定，時(shí)間短；單機(jī)自動(dòng)化程度提高，減少了傳統(tǒng)細(xì)紗機(jī)復(fù)雜的齒輪傳動(dòng)方式，設(shè)備結(jié)構(gòu)優(yōu)化，能耗降低，提高生產(chǎn)效率，減少用工約20%，產(chǎn)量提高約10%。

細(xì)紗機(jī)；毛紡集聚紡；自動(dòng)落紗；電子牽伸；電子升降

紡織工業(yè)勞動(dòng)力結(jié)構(gòu)性短缺問(wèn)題日趨嚴(yán)峻，在設(shè)備數(shù)量最多、用工量最大的細(xì)紗車間尤為突出。同時(shí)，各毛紡企業(yè)多使用20世紀(jì)末制造的棉紡半精紡老舊設(shè)備，與現(xiàn)有國(guó)內(nèi)外主機(jī)設(shè)備相比，耗能嚴(yán)重，紡紗品質(zhì)較低。為此，常州同和紡織機(jī)械制造有限公司研發(fā)出TH588JL型毛紡集聚紡自動(dòng)落紗細(xì)紗機(jī)(636錠)，該機(jī)綜合國(guó)內(nèi)外先進(jìn)機(jī)型優(yōu)點(diǎn)，提高了單機(jī)自動(dòng)化程度，減少了傳統(tǒng)細(xì)紗機(jī)復(fù)雜的齒輪傳動(dòng)方式，設(shè)備結(jié)構(gòu)優(yōu)化，能耗降低，且加裝集體落紗裝置后生產(chǎn)效率大大提高，減少萬(wàn)錠用工數(shù)達(dá)20%。

1 設(shè)計(jì)參數(shù)

TH588JL型毛紡集聚紡自動(dòng)落紗細(xì)紗機(jī)主要適用于棉、毛、麻、化纖及桑蠶絲等各種纖維原料的混紡，主要適紡纖維長(zhǎng)度為38 mm～65 mm的半精紡紗線，和纖維長(zhǎng)度為65 mm～200 mm的精紡紗線，適紡范圍廣、品種多[1]。設(shè)備研發(fā)定位于高速高產(chǎn)、電控智能，主要設(shè)計(jì)參數(shù)配置見(jiàn)表1。

表1 TH588JL型細(xì)紗機(jī)主要設(shè)計(jì)參數(shù)及配置

項(xiàng)目參數(shù)及配置錠距/mm75錠數(shù)636適紡號(hào)數(shù)/tex50～8適紡捻度/(t·m?1)200～1600牽伸倍數(shù)10～80(電子牽伸，根據(jù)工藝在觸摸屏上調(diào)整)搖架型式板簧加壓搖架羅拉直徑/mm35×30×35升降動(dòng)程/mm190，200，230錠帶張力盤(pán)雙張力盤(pán)(Z捻、S捻便于互換)集聚紡裝置配同和新二代集聚紡裝置羅拉牽伸型式四羅拉電子牽伸升降型式三路獨(dú)立電子升降落紗型式鋼帶和托盤(pán)式自動(dòng)落紗常規(guī)紡紗錠速/(kr·min?1)11空錠最大轉(zhuǎn)速/(kr·min?1)16總長(zhǎng)度/m30．035

2 創(chuàng)新點(diǎn)

同和紡機(jī)自主制造的羅拉、搖架等紡紗基礎(chǔ)件，集聚紡、棉紡自落細(xì)紗機(jī)及數(shù)控一代毛紡細(xì)紗機(jī)等，使用數(shù)年，已日趨完善。TH588JL型毛紡集聚紡自動(dòng)落紗細(xì)紗機(jī)設(shè)計(jì)時(shí)，不僅可直接使用公司現(xiàn)有的紡機(jī)器材專件，且可借鑒豐富的整機(jī)設(shè)計(jì)理念，創(chuàng)新之處可圈可點(diǎn)。

2.1 新型紡紗斷面

2.1.1 優(yōu)化的紡紗角度

該新型毛紡集聚紡自動(dòng)落紗細(xì)紗機(jī)采用經(jīng)大量科學(xué)實(shí)驗(yàn)優(yōu)化的毛紡集聚紡斷面設(shè)計(jì)。配有自動(dòng)落紗裝置的環(huán)錠細(xì)紗機(jī)加裝集聚紡裝置后，會(huì)加高羅拉座以避免插拔紗管時(shí)碰到異型管而破壞原有紡紗角度，但會(huì)導(dǎo)致包圍弧增大，使紗線捻度難以上提，遠(yuǎn)離前羅拉鉗口，增大加捻三角區(qū)，增加紡紗斷頭率。而TH588JL型毛紡細(xì)紗機(jī)采用下降并加寬龍筋的方法，將羅拉座角度設(shè)計(jì)為60°，在滿足基本功能時(shí)保持原有環(huán)錠紡紡紗角度，弱捻區(qū)小，導(dǎo)紗角大(77°～80°)，捻度傳遞良好，與國(guó)內(nèi)同工藝紡紗對(duì)比，錠速可提高500 r/min～800 r/min，斷頭減少20%，紡紗產(chǎn)量、質(zhì)量均有很大提高。

2.1.2 全新的牽伸區(qū)域

由于毛紡紡紗原料是棉、毛、麻、絲等多種纖維的混紡，纖維長(zhǎng)度離散率大，使用棉紡半精紡細(xì)紗機(jī)時(shí)會(huì)出現(xiàn)纖維“拉斷”問(wèn)題，影響紗線強(qiáng)力，易出硬頭。而同和紡機(jī)的毛紡集聚紡半精紡細(xì)紗機(jī)采用精毛紡紡紗工藝及滑溜牽伸方式，紡紗過(guò)程中纖維損傷?。慌溆眯滦兔彴寤杉訅簱u架及板簧上銷、專利鍍氟弧形托板下銷(專利號(hào)ZL201520535100.4)后，紡紗數(shù)據(jù)優(yōu)化，與棉紡半精紡紡紗相比，強(qiáng)力可提高10%以上。加裝同和集聚紡裝置后，3 mm以上毛羽相比傳統(tǒng)環(huán)錠紡細(xì)紗機(jī)減少50%，尤其適紡羊毛、羊絨及桑蠶絲等高檔、高附加值半精紡紗線。該機(jī)對(duì)于不同原料長(zhǎng)度的牽伸型式見(jiàn)表2。TH588JL型毛紡半精紡、精紡牽伸斷面示意見(jiàn)圖1。

表2 牽伸型式分析

原料長(zhǎng)度/mm牽伸型式牽伸原理下銷寬度/mm上銷型號(hào)代表機(jī)型≤38棉型強(qiáng)制牽伸22．5SX2?6833BEJM128K≤51棉紡半精紡強(qiáng)制、滑溜牽伸33．0SX2?6842BFA506≤65棉紡半精紡強(qiáng)制、滑溜牽伸42．0SX2?6857FA50638～85毛紡半精紡滑溜牽伸54．5BSX6?7570TH588JL65～200毛紡精紡滑溜牽伸60．0BSX6?7587TH588JL

TH588JL型毛紡集聚紡自動(dòng)落紗細(xì)紗機(jī)經(jīng)優(yōu)化設(shè)計(jì)并在浙江中鼎紡織有限公司與其他廠家同類設(shè)備進(jìn)行同工藝同品種對(duì)比試驗(yàn)及紗線相關(guān)參數(shù)測(cè)試[2]，結(jié)果成紗CV值、粗細(xì)節(jié)、棉結(jié)、毛羽、強(qiáng)力等指標(biāo)都有明顯改善[3]。

2.2 電控智能

2.2.1 電子牽伸

國(guó)內(nèi)普通毛紡細(xì)紗機(jī)均采用機(jī)械式牽伸型式，即主電機(jī)通過(guò)帶輪傳動(dòng)主軸，通過(guò)主軸傳動(dòng)車頭齒輪箱，由齒輪箱傳動(dòng)前、中、后羅拉，實(shí)現(xiàn)牽伸傳動(dòng)、捻度傳動(dòng)、鋼領(lǐng)板升降傳動(dòng)，由主軸實(shí)現(xiàn)錠子傳動(dòng)。這種傳動(dòng)方式結(jié)構(gòu)復(fù)雜，所用齒輪箱、軸、齒輪制造成本大，耗能大，工藝變換通過(guò)交換齒輪實(shí)現(xiàn)。由于使用多副齒輪，牽伸倍數(shù)、捻度變換是有級(jí)差的，難以滿足工藝要求，而且變換齒輪工作量大，費(fèi)時(shí)，易出差錯(cuò)。

a) 半精紡

b) 精紡

TH588JL型毛紡集聚紡自動(dòng)落紗細(xì)紗機(jī)采用數(shù)字控制與電子技術(shù)實(shí)現(xiàn)對(duì)細(xì)紗機(jī)的運(yùn)動(dòng)控制，改變?cè)瓲可靷鲃?dòng)、捻度傳動(dòng)、升降傳動(dòng)和錠子傳動(dòng)由一個(gè)主電機(jī)控制的傳統(tǒng)模式。機(jī)械傳動(dòng)的優(yōu)點(diǎn)是機(jī)械同步好，而電子牽伸、電子升降控制模式，就是將傳統(tǒng)的單電機(jī)傳動(dòng)改為多電機(jī)獨(dú)立傳動(dòng)模式，即將牽伸、捻度、鋼領(lǐng)板升降、錠子傳動(dòng)分開(kāi)單獨(dú)傳動(dòng)，由PLC控制多個(gè)變頻或伺服電機(jī)，通過(guò)編碼器傳感技術(shù)進(jìn)行閉環(huán)控制實(shí)現(xiàn)，確保細(xì)紗機(jī)在整個(gè)運(yùn)轉(zhuǎn)過(guò)程中的牽伸比、捻度比同步。多家毛紡用戶實(shí)踐證明，相比機(jī)械式細(xì)紗機(jī)該設(shè)備紡紗號(hào)數(shù)、捻度等工藝指標(biāo)優(yōu)，傳動(dòng)效率、牽伸效率高，牽伸比、捻度比恒定，牽伸、捻度可實(shí)現(xiàn)大范圍無(wú)級(jí)差精細(xì)變換，節(jié)能降耗，這是機(jī)械式細(xì)紗機(jī)無(wú)法實(shí)現(xiàn)的。

2.2.2 電子升降

電子升降機(jī)構(gòu)代替了成型凸輪、三自動(dòng)等結(jié)構(gòu)控制鋼領(lǐng)板的升降，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，便于維護(hù)。TH588JL型設(shè)備含集體落紗裝置，要保證紗線的落紗留頭率指標(biāo)不低于99%，必須控制好鋼領(lǐng)板的下降速度與前羅拉的轉(zhuǎn)速關(guān)系，所以電子升降結(jié)構(gòu)必不可少，它可精準(zhǔn)、快速地控制鋼領(lǐng)板的位置，減少千錠時(shí)斷頭，確保管紗成型一致性好，并適合于后道的高速絡(luò)筒設(shè)備，有效提高產(chǎn)量。

2.2.3 多功能控制界面

TH588JL型毛紡集聚紡自動(dòng)落紗細(xì)紗機(jī)采用PLC可編程控制器，通過(guò)多功能彩色觸摸屏實(shí)現(xiàn)人機(jī)對(duì)話，錠速分段曲線控制，紡紗定長(zhǎng)任意調(diào)整，集體落紗模式切換控制，管紗卷繞成形、牽伸倍數(shù)及捻度等相關(guān)工藝參數(shù)的設(shè)定或變更，無(wú)需調(diào)換齒輪，方便快捷。變換工藝只需設(shè)置粗紗定量(g/m)、牽伸倍數(shù)、捻度(t/m)、紡紗號(hào)數(shù)(tex)、紡紗速度(10段變頻調(diào)速L/m，r/min)，其余參數(shù)電腦中已進(jìn)行最優(yōu)設(shè)計(jì)，紡紗工藝成為“一分鐘”工藝，方便快捷，安全可靠。

觸摸屏具有顯示實(shí)時(shí)設(shè)備工作狀態(tài)、生產(chǎn)數(shù)據(jù)、工藝參數(shù)、設(shè)備故障提示等功能，便于生產(chǎn)管理，可明顯提高設(shè)備的整機(jī)技術(shù)性能。此外，還配有與云平臺(tái)、大數(shù)據(jù)、互聯(lián)網(wǎng)等信息技術(shù)相結(jié)合的數(shù)據(jù)接口，便于在生產(chǎn)領(lǐng)域建立云平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)機(jī)器的集中控制與聯(lián)網(wǎng)管理，監(jiān)控運(yùn)轉(zhuǎn)狀況，設(shè)置運(yùn)行參數(shù)，控制制造過(guò)程，進(jìn)一步提高生產(chǎn)效率；在品質(zhì)控制環(huán)節(jié)，通過(guò)對(duì)大數(shù)據(jù)采集與分析，有助于生產(chǎn)工藝的優(yōu)化與機(jī)械質(zhì)量的改進(jìn)；在售后領(lǐng)域，通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)實(shí)現(xiàn)資源有效配置，減少流通環(huán)節(jié)，降低運(yùn)行成本。

2.3 新型集體落紗裝置

2.3.1 集體落紗裝置

集體落紗裝置采用同和紡機(jī)自主研發(fā)設(shè)計(jì)的鋼帶托盤(pán)復(fù)合形式，單氣缸控制及伺服控制系統(tǒng)。其集體落紗關(guān)鍵動(dòng)作流程為：抓滿紗→抓空管→插空管→擺臂歸位→開(kāi)車→滿紗自動(dòng)輸送。寄放站下置，落紗時(shí)間不超過(guò)2.5 min，高效高產(chǎn)，自動(dòng)取滿紗放空管率高達(dá)100%，自動(dòng)生頭率為99%，亦可與自動(dòng)落紗粗紗機(jī)及細(xì)絡(luò)聯(lián)型自動(dòng)絡(luò)筒機(jī)對(duì)接，實(shí)現(xiàn)粗細(xì)絡(luò)聯(lián)連續(xù)化生產(chǎn)。握紗橫梁配置壓塊帶緩沖式握紗器，保證壓管一致性好，不會(huì)因?yàn)槲粘至旱母叩筒町悡p傷錠子，工作所需氣壓小于傳統(tǒng)活塞式握紗器工作氣壓的1/2(19.6 N)，且握持力相當(dāng)，有效確保拔插紗管的可靠性[4]。

托盤(pán)輸送系統(tǒng)運(yùn)用同步帶傳動(dòng)原理，獨(dú)特固定輸送裝置，精準(zhǔn)定位，不受外界干擾，確?？諠M管交換及拔插管率，從根本上解決了傳統(tǒng)托盤(pán)式集落裝置易崩盤(pán)、托盤(pán)定位精度差、落紗時(shí)間長(zhǎng)、氣缸壽命短等問(wèn)題。

為了保證集體落紗各位置的正確，設(shè)備還配置了許多光電檢測(cè)開(kāi)關(guān)，使設(shè)備運(yùn)行更安全可靠。

2.3.2 設(shè)備對(duì)比

配備自動(dòng)落紗裝置后，TH588JL型毛紡集聚紡自動(dòng)落紗細(xì)紗機(jī)打破了國(guó)外主機(jī)廠對(duì)毛紡設(shè)備的壟斷。該裝置穩(wěn)定，可靠，各項(xiàng)指標(biāo)均超過(guò)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)要求，萬(wàn)錠用工可減少約20%，產(chǎn)量提高約10%。表3為T(mén)H588J型毛紡集聚紡細(xì)紗機(jī)與該機(jī)的性能參數(shù)對(duì)比。

2.3.2.1 用工比較

TH588J型毛紡集聚紡細(xì)紗機(jī)(手工落紗)用工計(jì)算如下。

表3 設(shè)備性能參數(shù)對(duì)比

項(xiàng)目名稱TH588J型毛紡集聚紡細(xì)紗機(jī)TH588JL型毛紡集聚紡自動(dòng)落紗細(xì)紗機(jī)備注紡紗品種25tex腈綸地毯紗纖維長(zhǎng)度為100mm～150mm捻度/(T·m?1)816工作班次3班制萬(wàn)錠機(jī)臺(tái)數(shù)23臺(tái)最長(zhǎng)錠數(shù)444636(按444錠計(jì)算)同錠數(shù)比較落紗形式手工落紗自動(dòng)落紗落紗時(shí)間/(min·臺(tái)?1)153停車落紗落紗用工/人2無(wú)組/班次每班次落紗次數(shù)22落紗后開(kāi)車斷頭錠數(shù)204人工插拔管增加斷頭量

每班次總計(jì)落紗時(shí)間=23臺(tái)×15 min/臺(tái)=345 min(約5.75 h)；

每班次落紗用工可以為2人/組/班次，3個(gè)班次落紗用工總數(shù)為6人。

紡紗用工可以按3臺(tái)/人/班次，萬(wàn)錠紡紗工約8人/班次×3班次=24人。

不難算出，TH588JL毛紡集聚紡自動(dòng)落紗細(xì)紗機(jī)全天用工數(shù)減少6人，其余人數(shù)不變，因此總用工比例降低20%。

2.3.2.2 設(shè)備產(chǎn)量比較

產(chǎn)量計(jì)算公式為：

(1)

式中：

N——錠數(shù)；

S——錠速/(r·min-1)；

η——機(jī)臺(tái)效率；

Nm——公制支數(shù)；

T——捻度/(T·m-1)；

H——紡紗時(shí)長(zhǎng)/h。

TH588J型集聚紡細(xì)紗機(jī)單臺(tái)斷頭后接頭時(shí)長(zhǎng)需要10min/次，參照表3得，全天斷頭接頭時(shí)長(zhǎng)合計(jì)約60min/天，全天落紗時(shí)長(zhǎng)合計(jì)約為90min/天，將每落紗斷頭接頭時(shí)間計(jì)入，其單臺(tái)全天產(chǎn)量M1如下。

(2)

同理可估算TH588JL型毛紡集聚紡自動(dòng)落紗細(xì)紗機(jī)每臺(tái)每天延誤開(kāi)車時(shí)間累積為30 min，則單臺(tái)全天產(chǎn)量M2如下。

(3)

TH588JL型毛紡集聚紡自動(dòng)落紗細(xì)紗機(jī)每日萬(wàn)錠(23臺(tái))可增加產(chǎn)量約299 kg，相對(duì)于普通毛紡細(xì)紗機(jī)提高約10%。

3 結(jié)語(yǔ)

性能優(yōu)異的細(xì)紗機(jī)是保證環(huán)錠紡成紗質(zhì)量的基礎(chǔ)，TH588JL型毛紡集聚紡自動(dòng)落紗細(xì)紗機(jī)自動(dòng)化程度高,生產(chǎn)效率高，紡紗質(zhì)量穩(wěn)定，高端智能，節(jié)能環(huán)保，節(jié)約用工，適用于各種纖維紡紗。實(shí)踐證明，該機(jī)適合毛紡織行業(yè)設(shè)備更新或技術(shù)改造，具有較好的社會(huì)效益與經(jīng)濟(jì)效益。

[1] 《棉紡基礎(chǔ)》編委會(huì).棉紡基礎(chǔ)(下冊(cè))[M].3版.北京：中國(guó)紡織出版社，2007.

[2] 劉國(guó)濤.現(xiàn)代棉紡織技術(shù)基礎(chǔ)[M].北京：中國(guó)紡織出版社，1999.

[3] 陳祖英，桑敏敏，王飛.數(shù)控一代毛紡集聚紡細(xì)紗機(jī)淺析[J].紡織器材，2017,44(2)：50-53.

[4] 常州同和紡織機(jī)械制造有限公司.TH588JL型系列細(xì)紗機(jī)使用說(shuō)明書(shū)[Z].

R&D of the TH588JL Wool Compact Spinning Frame with Auto-doffing Mechanism

WANG Tao,CHEN Zuying,LIU Xiaojing,WANG Fei，WANG Shuo

(Changzhou Tonghe Textile Machinery Manufacturing Co.,Ltd.,Changzhou 213013,China)

In order to solve the problems with wool spinning enterprises such as serious energy consumption,low spinning quality resulting from semi-worsted old equipment,and to alleviate the labor shortage in the spinning workshop,detailed introduction is made to the TH588JL wool compact spinning frame with auto-doffing mechanism(636 spindles)regarding the main design parameters,and the innovation highlight from spinning section，intelligent control and collective doffing device.It is pointed out that this frame is equipped with electronic drafting and lifting mechanism with man-machine interface operation platform;new spinning section and optimized spinning angle reduces breakage,and increases yarn strength.This automatic doffing with steel pallet ensures fast and stable doffing.The frame enhances the automation level of single unit,reducing conventional gear transmission,consequently,equipment structure optimized,energy consumption reduced,production efficiency improved,labor reduced about 20%,and yield increased about 10%.

spinning frame;wool compact spinning;automatic doffing;electronic drafting;electronic lifting

2016-12-12

王 濤(1987—)，男，江蘇徐州人，助理工程師，主要從事細(xì)紗機(jī)設(shè)計(jì)等方面的工作。

TS103.27+7

B

1001-9634(2017)04-0063-04