俞 炳，朱建林，徐作耀

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

TF2005S型雙宮絲自動繅絲機的特性及推廣應用

俞 炳1，朱建林1，徐作耀2

(1.杭州天峰紡織機械有限公司，杭州 311255；2.浙江理工大學 機械與自動控制學院，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。詳細介紹了TF2005S型雙宮絲自動繅絲機的主要機構特點。經推廣使用，取得了良好的社會效益和經濟效益。

雙宮絲自動繅絲機；特性；創(chuàng)新；推廣應用

隨著中國自行設計研發(fā)的具有世界領先水平的自動繅絲機在全國推廣應用后，給繅絲企業(yè)創(chuàng)造了可觀的經濟效益，也改變了繅絲企業(yè)生產設備的落后面貌。但是，這種自動繅絲機只能用于生產白廠絲，而與白廠絲出口創(chuàng)匯并駕齊驅的雙宮絲繅絲設備還停留在20世紀30年代立繅階段，繅絲企業(yè)充分認識到要改變雙宮絲繅絲設備的落后面貌，增加經濟效益，就要進行雙宮絲自動繅絲機的研發(fā)。2005年，杭州天峰紡織機械有限公司成立開發(fā)小組，經過調研分析，擬訂主要技術指標，進行總體結構設計，并針對雙宮絲特征及其繅絲工藝條件的特性進行技術攻關，邊設計、邊制造、邊試繅、邊改進，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，并于2008年7月23日通過省級新產品鑒定，在全國推廣應用并出口國外。

現就該機和主要機構裝置特性評價及推廣應用情況簡介如下。

1 TF2005S型雙宮絲自動繅絲機的特性

1.1 繅絲工藝路線的特點

雙宮絲繅絲機的繅絲工藝路線是以每組中1臺立繅機為單位，邊索緒、邊添緒，由人工來實現控制纖度、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)自動繅絲機的話，勞動生產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的繅絲工藝路線，即以整組為單位，先集中進行索緒、理緒，有緒繭由給繭機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 全機的結構特點及主要技術參數

由于雙宮絲繅絲的緒下繭粒數多，一般為白廠絲緒下繭粒數的6倍，同時解舒絲長短，所需供繭量大，所以全機結構的縱向排列特點是：緒間距增大，每臺緒數相應減少，而每組緒數的多少則要根據索理緒機設計的供繭能力來確定。全機的橫向機構配置特點是：繅絲槽和捕集器槽的橫向寬度增大，以容納緒下繭粒數多的要求；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；每緒進行纖度自動檢測、由巡回運行的給繭機完成給繭、添緒控制雙宮絲纖度。

由此確定的主要技術參數是：緒間距200 mm，中央緒間距230 mm，每臺緒數10緒，每臺長度2 200 mm，每組緒數122緒、132緒、142緒。繅絲槽橫向寬度284 mm，捕集器槽橫向寬度110 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 全機傳動系統(tǒng)的特點

全機傳動系統(tǒng)的特點是：繅絲速度的變速傳動、探索周期的調節(jié)、索理緒機的索理緒速度都采用了機電一體化的變頻技術。

其主要技術參數是：繅絲速度15～250 r/min，變頻無級調速；探索周期2～3s，變頻無級可調；索緒體公轉周期20～37.5 s，變頻無級可調；索緒體往復次數40～60次/min，變頻無級可調；鋸齒片移動次數155～233次/min，變頻無級可調。

1.4 全機電氣控制系統(tǒng)的特點

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

由此，全機結構的特點是長機身、雙面工作、集中索理緒、纖度自動檢測、給繭機巡回、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縱向機構排列Fig.1 Longitudinal institution arrangement of TF2005S type automatic silk reeling machine for doupion silk

2 主要機構(裝置)的特性

2.1 雙宮絲纖度控制機構的特性

該機構是全機的核心，其性能的優(yōu)劣是繅制雙宮絲質量好壞的關鍵。

2.1.1 雙宮絲纖度感知器

白廠絲現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，發(fā)現感知器的靈敏度下降。經過分析觀察，是由于原有回轉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，產生張力突增的緣故。所以對感知器、隔距片結構進行了改進設計，使回轉糙塊能順利通過感知器，從而使絲條能夠永遠在感知器內運動而不跳出感知器，達到了正確感知。創(chuàng)新設計了雙宮絲感知器隔距片(實用新型專利CN200949122)。

同時為了提高感知器靈敏度、減小感應杠桿支點的摩擦阻力矩,又創(chuàng)新設計了感知器芯軸(實用新型專利CN200949123)，從而保持細限纖度給定值不變，保證了雙宮絲質量的穩(wěn)定。

圖2 TF2005S型雙宮絲自動繅絲機橫向機構配置Fig.2 Horizontal organization arrangement of TF2005S type automatic silk reeling machine for doupion silk

2.1.2 探索添緒機構

白廠絲的探索添緒機構是與短杠桿感知器配套的，本機采用長杠桿感知器，創(chuàng)新設計了新型探索添緒凸輪(實用新型專利CN2761632)，保證了感知器及給繭機與探索添緒機構同步，提高了給繭添緒效率，確保雙宮絲質量。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

白廠絲采用的雙爪給繭機，每次只撈添1粒。雙宮絲繅絲的緒下繭粒數多，在一個探索周期內會產生多粒落緒，所以要求添2?；蛞陨系挠芯w繭。本機將原雙頭撈繭凸輪改進設計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，既能達到撈繭2?；蚨嗔５哪康?，又能達到緒緒連續(xù)添的目的。此外，還作了多項改進設計，如放大給繭盒尺寸以增加容繭量，改進給繭口以保證雙、多撈順利進行等，從而確保雙宮絲質量。

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，常導致原白廠絲切斷防止桿容易跳起而停，降低了運轉率。因此創(chuàng)新設計了新型停添裝置(實用新型專利CN2761631)，保證在絲故障產生時，停停添裝置產生停，防止絲條斷裂，而有糙塊產生的張力突增就不會產生停，使運轉率提高。

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，使勞動強度大幅度降低，勞動生產率提高。因此創(chuàng)新設計了能提高勞動生產力的免穿式集緒器(實用新型專利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，就會產生?；蚪z條切斷，即使通過了也會影響生絲質量，為此發(fā)明了雙宮絲通絲管結合件(實用新型專利CN201056593)，成功地使蓬糙繭、蛹襯等在回轉翼下方不停地上下躥動而不產生停，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，同時也提高了運轉率、降低了勞動強度。

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，繭子容易產生下沉，很容易被捕集器將緒頭繭拖走。為此，創(chuàng)新設計了防緒下繭流失裝置(實用新型專利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，提高了運轉率。

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行捕集，落緒繭在中途就會產生堵塞，為此設計了大容量捕集器并增多捕集器的數量，同時創(chuàng)新設計了新型落緒繭捕集裝置(實用新型專利CN2818506)、水流落緒繭收集裝置(實用新型專利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入管道，由水流輸送到分離機進行分離，避免了中途堵塞，大大提高了落緒繭的輸送分離能力。

2.6 大型索理緒機的特性

2.6.1 索緒機的特性

索緒機的索緒能力必須滿足一組雙宮絲自動繅絲機繅絲所需供繅繭量。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，因此設計大型索理緒機、提高索緒能力就需對其中的各種機構(裝置)的結構進行技術攻關和創(chuàng)新。本機創(chuàng)新設計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，實現了4 000粒/min的供繭能力的突破。創(chuàng)新設計的水循環(huán)索緒裝置(實用新型發(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。水流還能使內圈索緒體不容易產生繭子纏繞或繭子不動的弊害，保證索緒繭在索緒槽內順暢移行，無死角滯留，達到水的動態(tài)平衡，因此也有利于提高索緒效率和降低繅折。

2.6.2 移繭機構

為了使新繭、落緒繭、無緒繭、有緒繭能夠得到迅速輸送，保證繭量不在運行過程中產生堆積，創(chuàng)新設計的索緒機新繭入口振動裝置(實用新型專利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入索緒槽，保證每分鐘供應的新繭用量，穩(wěn)定了索緒槽的蒸氣溫度，避免產生過多的緒絲或回索繭。創(chuàng)新設計的落緒繭移繭裝置(實用新型專利CN2876108)、板式移繭器(實用新型專利CN200952050)及移繭器升降裝置(實用新型專利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不同、繭重不同，因此在加繭過程中，繭子向下運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，導致繭子在加繭口不能同時進入給繭機，易漏繭，并增大繅折或加重工人勞動強度，為了使蓬糙繭能夠加入給繭機，創(chuàng)新設計了蓬糙繭往復清理裝置(實用新型專利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)新設計的大型索理緒機如圖4所示。

2.7 繅絲湯加溫和繅絲槽保溫裝置的特性

傳統(tǒng)的坐繅機和立繅機繅雙宮絲都采用雙宮繭進行高溫繅絲，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生的添颣，另一方面是靠雙宮繭不一次離解而產生的糙塊。雙宮絲自動繅絲機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現了，經研究發(fā)現，當繅絲湯溫高于70 ℃以上就會產生不一次離解的現象，可以滿足生產雙宮絲特征的要求。自動繅絲機從未有過高溫繅絲，因此創(chuàng)新設計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索理緒機Fig.4 Groping and brushing end machine in TF2005S type automatic silk reeling machine for doupion silk

3 技術性能與優(yōu)點

TF2005S型雙宮絲自動繅絲機的技術性能及優(yōu)點見表1和表2。

4 社會效益及推廣應用情況

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)的立繅機來繅制雙宮絲的設備陳舊、技術落后、手工操作多、勞動強度大、用工人數多、生產效率低、產品質量差等落后面貌。

2)能大幅度提高差原料繭充分利用的經濟價值。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，所以采用該機能提高企業(yè)的經濟效益。

3)可減少每組繅絲機的用工人數，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中操作，從而提高了勞動生產率。

4)可滿足國內外市場需求。長期以來，中國繅絲企業(yè)都采用雙宮絲立繅機，雙宮絲自動繅絲機處于空白，所以用該機來升級換代的數量約有700～1 000組設備。國際市場，如東南亞、非洲、印度的部分地區(qū)也有相當的需求。該雙宮絲自動繅絲機無論從技術工藝、生產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 技術性能指標Tab.1 Technical performance index

表2 雙宮絲自動繅絲機與雙宮絲立繅機對比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自研發(fā)成功至今，已售120多組，產品銷往四川、重慶、廣西、廣州、陜西等主要雙宮絲產區(qū)，并出口至泰國、印度等國家。

5 結 語

TF2005S型雙宮絲自動繅絲機應用微機控制、變頻調速技術，采用長杠機身雙面工作、集中索理緒、感知器檢測纖度、給繭機巡回添緒的方式，并針對雙宮絲特征和工藝要求，創(chuàng)新設計雙宮絲纖度控制機構，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等開發(fā)而成。已獲國家發(fā)明專利2項，實用新型專利27項，具有自動化程度高、運行平穩(wěn)、雙宮絲特征明顯穩(wěn)定、產量高、質量好、生產環(huán)境改善、勞動強度降低等優(yōu)點，填補了國內空白，總體技術處于國際先進水平。

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

[2] 黃繼偉.雙宮絲特征及生產方法的研究[D].蘇州：蘇州大學，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，技術科科長，主要從事自動繅絲機的創(chuàng)新研發(fā)工作。