陳永旺，于 靜

（經(jīng)緯智能紡織機(jī)械有限公司，山西 晉中 030601）

精梳機(jī)是紡紗過(guò)程中生產(chǎn)紗線產(chǎn)品高等化的關(guān)鍵設(shè)備，精梳工序的主要作用是排除生條所含短絨來(lái)提高纖維長(zhǎng)度的整齊度，清除生條中含有的棉結(jié)、雜質(zhì)和其他的疵點(diǎn)，提高纖維的平行度、伸直度以及分離度，并制成均勻的精梳條以供下道工序使用[1]。隨著社會(huì)發(fā)展，人們對(duì)于質(zhì)量、速度以及智能化的要求越來(lái)越高，精梳機(jī)市場(chǎng)也不例外。國(guó)際先進(jìn)的精梳設(shè)備在高速度、高產(chǎn)量的前提下，更加注重自動(dòng)化，智能化。為了適應(yīng)市場(chǎng)需求，經(jīng)緯智能紡織機(jī)械有限公司推出了JWF1286型全自動(dòng)智能高效精梳機(jī)，該設(shè)備在本公司原有各種型號(hào)精梳機(jī)成功經(jīng)驗(yàn)的基礎(chǔ)上進(jìn)行技術(shù)創(chuàng)新，增加了自動(dòng)退管、自動(dòng)換卷、自動(dòng)接頭等智能系統(tǒng)，可滿足連續(xù)化、高速化、智能化需求。

1 開車速度分析

隨著棉紡機(jī)械水平的發(fā)展，市場(chǎng)對(duì)精梳機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)速度要求越來(lái)越高，是否具備穩(wěn)定的高速運(yùn)轉(zhuǎn)能力已經(jīng)成為其市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力和現(xiàn)代化水平的重要體現(xiàn)[2]。精梳機(jī)的速度越高，單臺(tái)產(chǎn)量和生產(chǎn)效率越高，減少與細(xì)紗機(jī)萬(wàn)錠配臺(tái)數(shù)量，進(jìn)而減少?gòu)S房使用面積、整體耗電量和所用人工數(shù)量。JWF1286型全自動(dòng)智能高效精梳機(jī)的工藝速度應(yīng)在450鉗次/min以上，其速度提高有以下兩點(diǎn)技術(shù)改進(jìn)。

1）優(yōu)化車頭箱內(nèi)齒輪設(shè)計(jì)。精梳機(jī)的傳動(dòng)主要是依靠車頭箱內(nèi)齒輪相互嚙合實(shí)現(xiàn)的，要實(shí)現(xiàn)設(shè)備的高速運(yùn)轉(zhuǎn)也就是要提高齒輪的傳動(dòng)速度，需要滿足兩個(gè)條件：一是提高電機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)速度，只需要更改變頻器參數(shù)即可；二是對(duì)與電機(jī)高速運(yùn)轉(zhuǎn)相匹配的機(jī)械部分進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)。什么是與電機(jī)高速運(yùn)轉(zhuǎn)相匹配的設(shè)計(jì)？就要考慮電機(jī)高速運(yùn)轉(zhuǎn)可能會(huì)帶來(lái)什么影響。首先是影響設(shè)備使用壽命的齒輪本身強(qiáng)度，其次是影響設(shè)備耗電量和磨損強(qiáng)度的慣性力。根據(jù)相關(guān)機(jī)械原理可知，齒輪本身強(qiáng)度與齒輪的外形尺寸有關(guān)，也就是與質(zhì)量有關(guān)。設(shè)備功耗和磨損強(qiáng)度與齒輪的慣性力有關(guān)，慣性力與齒輪的質(zhì)量、加速度呈正比，加速度又與齒輪傳動(dòng)速度的平方成正比。當(dāng)齒輪傳動(dòng)速度提高時(shí)，慣性力將急劇增加。為了在功耗增加的合理范圍內(nèi)保證設(shè)備長(zhǎng)期穩(wěn)定高速運(yùn)行，需要對(duì)齒輪質(zhì)量進(jìn)行一個(gè)合理的減重。JWF1286型精梳機(jī)開車速度比JWF1278型精梳機(jī)提高了20%，慣性力也就提高了44%左右。通過(guò)綜合考慮，JWF1286型精梳機(jī)采用的齒輪厚度由20 mm變?yōu)?5 mm，同時(shí)根據(jù)齒輪大小不同，以增加6個(gè)不同直徑大小減重孔的方式，使慣性力提高到了原來(lái)的1.2倍左右，達(dá)到一個(gè)相對(duì)合理的平衡。

2）伺服驅(qū)動(dòng)成卷羅拉轉(zhuǎn)動(dòng)。普通精梳機(jī)的軸傳動(dòng)是由主電機(jī)帶動(dòng)齒輪傳動(dòng)，所有的動(dòng)力來(lái)源都是主電機(jī)，由于齒輪傳動(dòng)的局限性，集中式齒輪傳動(dòng)達(dá)不到高速運(yùn)轉(zhuǎn)要求，JWF1286型精梳機(jī)將成卷羅拉部分設(shè)計(jì)成由伺服電機(jī)帶動(dòng)，既保證了成卷羅拉動(dòng)作的獨(dú)立性，也增加了精梳機(jī)的梳理速度。

2 梳理質(zhì)量分析

紡紗質(zhì)量高主要體現(xiàn)在落棉指標(biāo)、條干均勻度（CV）值指標(biāo)、含絨率、棉結(jié)雜質(zhì)粒數(shù)等都可達(dá)到規(guī)定要求且比較穩(wěn)定。JWF1286型精梳機(jī)的紡紗質(zhì)量較JWF1278型精梳機(jī)有所提高，其在以下結(jié)構(gòu)方面進(jìn)行了優(yōu)化。

2.1 增加棘輪齒數(shù)選擇

棘輪帶動(dòng)喂入羅拉轉(zhuǎn)動(dòng)，棘輪被撥過(guò)一個(gè)齒，驅(qū)動(dòng)給棉羅拉將棉網(wǎng)喂入一段距離A，棘輪齒數(shù)與棉網(wǎng)喂入距離A的關(guān)系見表1。距離A越短則精梳條質(zhì)量越好；距離A越長(zhǎng)則精梳條質(zhì)量越差。

表1 棘輪齒數(shù)與棉網(wǎng)喂入距離A的關(guān)系

由此可知，棘輪齒數(shù)與棉網(wǎng)喂入距離A有關(guān)，也就是與棉條質(zhì)量有關(guān)。以往JWF1278型精梳機(jī)的棘輪齒數(shù)只有16齒、18齒、20齒和22齒，為了適應(yīng)不同棉紡廠的棉紡工藝，JWF1286型精梳機(jī)的棘輪齒數(shù)增加到17齒、19齒、21齒和23齒，以便細(xì)化棉網(wǎng)喂入距離A，增大棉紡質(zhì)量選擇范圍，提高經(jīng)濟(jì)效益。

2.2 采用模擬量漏條檢測(cè)

本公司以往精梳機(jī)采用數(shù)字量開關(guān)檢測(cè)漏條，開關(guān)的檢測(cè)范圍為0～4 mm，檢測(cè)范圍較大。當(dāng)調(diào)試開關(guān)時(shí)位置設(shè)定的不太理想時(shí)會(huì)出現(xiàn)條干不均勻的現(xiàn)象。JWF1286型精梳機(jī)采用模擬量漏條檢測(cè)，在人機(jī)界面可觀察棉條的重量曲線，提高檢測(cè)漏條的靈敏度，減小條干CV值，避免細(xì)紗長(zhǎng)細(xì)節(jié)疵點(diǎn)，提高成紗質(zhì)量。

2.3 采用大角度錫林梳理

本公司精梳機(jī)錫林角度分為90°，110°，130°，可滿足不同客戶對(duì)落棉率、短絨去除率的需求。

3 自動(dòng)化程度分析

衡量精梳機(jī)現(xiàn)代化水平的重要標(biāo)準(zhǔn)除了精梳機(jī)速度的高低外，便是其自動(dòng)化水平的高低。自動(dòng)化水平越高，所需擋車工人數(shù)越少，擋車工工作量越小；自動(dòng)化水平越高，精梳機(jī)的開車故障率越少、機(jī)器的運(yùn)轉(zhuǎn)率及精梳產(chǎn)品的質(zhì)量越高。JWF1286型精梳機(jī)智能化及自動(dòng)化主要體現(xiàn)在電氣設(shè)計(jì)控制自動(dòng)退管、自動(dòng)換卷、自動(dòng)接頭。

3.1 整機(jī)電氣系統(tǒng)設(shè)計(jì)

圖1為整機(jī)控制系統(tǒng)示意圖。JWF1286型精梳機(jī)以PLC為核心控制整個(gè)機(jī)器的動(dòng)作。采用磁感應(yīng)開關(guān)、光電開關(guān)等高靈敏度的自停裝置檢測(cè)各個(gè)部分的狀態(tài)；以HMI為控制操作窗口設(shè)置以及顯示機(jī)器的產(chǎn)量、各個(gè)參數(shù)，實(shí)現(xiàn)人機(jī)對(duì)話；以伺服驅(qū)動(dòng)成卷羅進(jìn)行正反轉(zhuǎn)；以變頻器控制整機(jī)速度[3]。

圖1 整機(jī)控制系統(tǒng)示意圖

3.2 系統(tǒng)主要部分介紹

在精梳機(jī)的中段設(shè)置了三自動(dòng)系統(tǒng)，包含筒管拉管系統(tǒng)、棉卷翻轉(zhuǎn)系統(tǒng)、棉卷生頭系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了精梳機(jī)上筒管拉取和棉卷喂入及生頭的智能化。

1）自動(dòng)退管。圖2為自動(dòng)退管流程圖。當(dāng)檢測(cè)棉卷厚度的光電檢測(cè)到棉卷厚度達(dá)到退管要求時(shí)，接頭皮輥開始加壓，拉筒管氣缸抬起將筒管壓住，伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)成卷羅拉旋轉(zhuǎn)，將尾棉與棉網(wǎng)斷開，實(shí)現(xiàn)棉網(wǎng)的留頭處理，為生頭提供搭接棉。之后筒管開始退繞剩余棉卷，當(dāng)檢測(cè)棉卷退繞的光電檢測(cè)到8個(gè)棉卷都退卷完成后，拉筒管機(jī)構(gòu)向后擺動(dòng)，將空筒管拉到筒管架，自動(dòng)退管動(dòng)作完成。

圖2 自動(dòng)退管流程圖

2）自動(dòng)換卷。第85頁(yè)圖3為自動(dòng)換卷流程圖。當(dāng)檢測(cè)到自動(dòng)退管動(dòng)作完成后且儲(chǔ)卷架有棉卷時(shí)，儲(chǔ)卷架在氣缸的作用下自動(dòng)翻轉(zhuǎn)將備用的8個(gè)棉卷下放到成卷羅拉上，自動(dòng)換卷完成。此功能實(shí)現(xiàn)了無(wú)人操作，自動(dòng)完成換卷，減少了人工需求。

圖3 自動(dòng)換卷流程圖

3）自動(dòng)生頭。精梳機(jī)上新棉卷棉網(wǎng)的頭端與舊棉卷棉網(wǎng)的尾端進(jìn)行智能化搭接，同時(shí)將搭接好的棉網(wǎng)順利喂入到鉗板結(jié)合件的給棉羅拉鉗口的過(guò)程稱為棉卷自動(dòng)生頭系統(tǒng)。與傳統(tǒng)手動(dòng)棉網(wǎng)頭端與尾端搭接相比，JWF1286型精梳機(jī)自動(dòng)接頭質(zhì)量和棉條均勻度都有明顯提高，達(dá)到了精梳條干均勻度的全程穩(wěn)定，自動(dòng)換卷接頭段的CV值也比人工搭接下降1.5%。

圖4為自動(dòng)生頭流程圖。在換卷完成后，成卷羅拉在伺服電機(jī)帶動(dòng)下反轉(zhuǎn)一定的長(zhǎng)度，目的是實(shí)現(xiàn)棉網(wǎng)的自動(dòng)找頭。吸棉嘴吸風(fēng)打開，成卷羅拉開始正轉(zhuǎn)，吸棉嘴開始從頭端吸走棉網(wǎng)，吸走設(shè)定長(zhǎng)度后成卷羅拉開始反轉(zhuǎn)設(shè)定長(zhǎng)度，同時(shí)吸棉嘴閉合，將棉網(wǎng)扯斷，實(shí)現(xiàn)8個(gè)新棉卷棉網(wǎng)頭找齊。吹氣板抬起，成卷羅拉正轉(zhuǎn)，將新棉網(wǎng)運(yùn)送到吹氣板上方，吹氣板吹氣同時(shí)下擺，將棉網(wǎng)剝離棉卷到吹氣板上并回到原位，完成新舊棉網(wǎng)的搭接動(dòng)作，實(shí)現(xiàn)了棉卷的自動(dòng)接頭。此時(shí)，若開車條件都滿足，沒(méi)有出現(xiàn)無(wú)空桶等故障，可以實(shí)現(xiàn)自動(dòng)開車。棉卷自動(dòng)接頭系統(tǒng)的設(shè)計(jì)減少了以往人工接頭所需的時(shí)間，大大提高了生產(chǎn)效率。

圖4 自動(dòng)生頭流程圖

4 發(fā)展前景預(yù)測(cè)

本公司生產(chǎn)的JWF1286型全自動(dòng)智能高效精梳機(jī)取本公司生產(chǎn)的原有機(jī)種的“精華”，去除設(shè)計(jì)過(guò)程中的“糟粕”，工藝適應(yīng)性明顯提高。頂梳、錫林梳理充分，實(shí)現(xiàn)去除短絨和排除雜質(zhì)的功能。優(yōu)異的成條技術(shù)可保證精梳條干水平穩(wěn)定。JWF1286型精梳機(jī)比JWF1278型精梳機(jī)速度提高近50%，由原來(lái)的350鉗次/min提高到500鉗次/min；操作面板智能顯示，操作方便且機(jī)器運(yùn)行故障率明顯降低；加之新穎的外觀和穩(wěn)定的性能，受到眾多參觀者的一致好評(píng)[4]；智能化程度高，為今后的無(wú)人化工廠生產(chǎn)提供有利條件。