太平洋機電（集團）有限公司 袁松鶴／文

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產(chǎn)品開發(fā) 電錠細紗機高速紡紗實踐分析

太平洋機電（集團）有限公司 袁松鶴／文

摘要：本文分析了電錠傳動特性在紡紗中的優(yōu)勢，錠子轉(zhuǎn)速穩(wěn)定，錠間差小，瞬時錠速差異明顯優(yōu)于傳統(tǒng)帶傳動錠子，紡紗張力波幅小，紡紗速度可比傳統(tǒng)提高15%，恒張力紡紗有望實現(xiàn)。

關(guān)鍵詞：電錠 高速紡紗 帶傳動錠子 錠間差 錠速差 紡紗張力 細紗接頭

紡紗全流程數(shù)字化的提出，紡紗企業(yè)對智能化和自動化控制的期盼，使得傳統(tǒng)細紗機對紡紗單錠無法有效監(jiān)控的矛盾日益突出，單錠單電機細紗機——電錠的研究使用對于解決這一矛盾具有得天獨厚的優(yōu)勢，它是自動化控制進而實現(xiàn)“無人工廠”全流程智能化管理的一個理想解決方法。同時，現(xiàn)代棉紡企業(yè)對細紗機產(chǎn)能、智能及進一步減少用工水平的要求，在傳統(tǒng)細紗機上都將難以滿足，帶傳動錠子方式無論是在高速還是在智能化方面的發(fā)展瓶頸已顯而易見。隨著研究的深入，單錠單電機電錠細紗機的優(yōu)勢不斷被挖掘，智能化紡紗將成為現(xiàn)實，高速化的瓶頸也將被大大突破。

本文將從電錠細紗機所具有的功能在紡紗過程中所起作用的角度，通過與帶傳動錠子紡紗對比測試數(shù)據(jù)，分析電錠給細紗機帶來的優(yōu)越性，分析電錠對高速紡紗的影響。

1 電錠優(yōu)勢之一：錠速差與錠間差小

環(huán)錠細紗機錠子是數(shù)量最多、工作轉(zhuǎn)速最高、運轉(zhuǎn)時間最長、能耗比例最大的紡紗重要專件。傳統(tǒng)細紗機由主軸上100～250個滾盤，通過錠帶及張力重錘傳動四個紗錠，由于帶傳動的機械特性所至——滑溜不一致，導(dǎo)致錠間轉(zhuǎn)速存在差異，轉(zhuǎn)速差在1% ～1.5%。而電錠細紗機紗錠由特制的電錠電機和控制驅(qū)動器直接驅(qū)動，取消了主軸、錠盤、錠帶、張力重錘等一系列傳動件，排除了錠子轉(zhuǎn)速差最大主因的錠帶傳動滑溜差異隱患，單錠錠速差控制在2‰以內(nèi)，錠與錠之間的轉(zhuǎn)速差異控制在4‰以內(nèi)。

小紗和大紗的負載不同，錠帶傳動和電錠傳動受力有所不同，測試分兩種情況。小紗在管底成形處2000米、含紗管重65克狀態(tài)測試；大紗在滿紗前5000米、含紗管重100克狀態(tài)測試。紡紗品種T/C65/35J11.8tex，鋼領(lǐng)直徑∮42mm。采用不參與設(shè)備控制的第三方專用測試傳感器和軟件測試。

表1　在紡紗長度2000米負載紡紗狀態(tài)下測試（各測試10錠數(shù)據(jù)）

表2　在紡紗長度5000米負載紡紗狀態(tài)下測試（各測試10錠數(shù)據(jù)）

從上表可以看出，在2000米小紗狀態(tài)，錠帶傳動的錠子絕對速度差異值在144～209轉(zhuǎn)之間，也即為0.7%～1.1%的錠子速度差。電錠傳動的錠子速度絕對差異值在20～40轉(zhuǎn)之間，也即為0.1%～0.2%的錠子速度差。在5000米大紗狀態(tài)，錠帶傳動的錠子絕對速度差異值在163～178.7轉(zhuǎn)之間，也即為0.88%～0.97%的錠子速度差。電錠傳動的錠子速度差異值在14.2～23.2轉(zhuǎn)之間，也即為0.07%～0.12%的錠子速度差。

以上測試數(shù)據(jù)表明電錠的轉(zhuǎn)速穩(wěn)定性明顯高于錠帶傳動錠子，且?guī)缀醪皇茇撦d大小影響。以上數(shù)據(jù)也基本映證了理論分析：帶傳動的滑溜導(dǎo)致的速差在1%左右的規(guī)律，這還沒有考慮長期運轉(zhuǎn)后錠帶伸長的影響；而電錠由于其自身的同步性質(zhì)其錠速始終保持在自身的控制精度范圍內(nèi)，電錠傳動無論在小紗或大紗不同負載情況下精度均小于2‰。

由此可以看出電錠傳動細紗機由于轉(zhuǎn)速穩(wěn)定而具有錠差小的優(yōu)越性。

中國教師：朱教授，您好！自2003年建議設(shè)立“國家閱讀節(jié)”以來，今年兩會是您第14次提出這個提案。能否談一下您堅持此提案的緣由。

2 電錠優(yōu)勢之二：錠子回轉(zhuǎn)360度瞬時速度控制精準

進一步，我們對電錠和傳統(tǒng)錠帶傳動錠子做更精準試驗與分析。各隨機抽取四個錠子，對電錠與錠帶傳動錠子在帶載高速紡紗狀態(tài)下短時片段運行情況進行跟蹤測試。

紡紗品種：T/C65/35J11.8tex，采樣頻率10μs，測試錠子帶載恒速紡紗速度波動數(shù)值；

測試說明：因采樣頻率高，錠子一轉(zhuǎn)得出300個左右數(shù)據(jù)，所以分析時更注重趨勢對比、曲線波幅對比及360度分度對比效果。下面是不同負載傳統(tǒng)錠帶傳動錠子與電錠紡紗采集的速度測試曲線圖（各選取一錠）。

上圖中任意截取一段數(shù)據(jù)：

上圖中任意截取一段數(shù)據(jù)：

上圖中任意截取一段數(shù)據(jù)：

上圖中任意截取一段數(shù)據(jù)：

根據(jù)大量測試結(jié)果，經(jīng)整理數(shù)據(jù)得出：

表3　電錠與傳統(tǒng)細紗機錠子速度對比測試

3 電錠優(yōu)勢之三：紡紗張力穩(wěn)定，隨升降動程和速度變化不大

由電錠傳動分析和速度測試結(jié)果可以看出，電錠對紡紗張力的影響是巨大的，它明顯改善了張力波動，瞬時波動只有傳統(tǒng)細紗機的1/12。

我們知道，細紗機在每個升降短動程和升降全程中，紡紗張力變化是相當明顯的。那電錠細紗機是否有所改善呢？為觀察紡紗張力變化情況，我們對電錠細紗機整落紗不同升降高度紡紗張力狀態(tài)進行了跟蹤測試。

試驗時紡紗品種：T/C65/35J11.8tex，鋼領(lǐng)直徑∮42

整落紗不同工藝速度紡紗張力變化數(shù)據(jù)整理如下：

表4　電錠細紗機紡紗張力測試

由上表數(shù)據(jù)可以看出，盡管小紗段紡紗速度較低，但紡紗張力波動還是較大；盡管隨著紡紗長度加長，工藝速度在加大，但紡紗張力沒有隨著速度的上升而增加，反而隨著紡紗高度的上升，管紗底部負載的增加，電錠傳動方式的優(yōu)勢又一次體現(xiàn)。電錠由單獨電機驅(qū)動，不像錠帶傳動錠子高速且高負載的情況下有側(cè)向力的影響，電錠完全是圍繞中心穩(wěn)態(tài)回轉(zhuǎn)，加上負載后，中心“陀螺效應(yīng)”優(yōu)勢體現(xiàn)，負載越大，高速越是趨于穩(wěn)定。只是隨著大紗紡紗氣圈高度縮小，紡紗張力有所上升，但與傳統(tǒng)細紗機相比，上升幅度小了很多。因此，同樣品種傳統(tǒng)細紗機滿紗前紡18500rpm，斷頭已明顯增加，而電錠細紗機在90%的紡紗高度時依然可以高速運行，就是滿紗前，19500rpm速度依然狀態(tài)良好。

4 電錠優(yōu)勢之四：高速接頭成功率高，減少質(zhì)量弱環(huán)

紡紗張力的穩(wěn)定讓高速得以實現(xiàn)，但細紗斷頭接頭還沒實現(xiàn)自動，如此高速人工接頭有問題嗎？在此我們對電錠高速運行接頭情況進行測試。

由于電錠細紗機在細紗斷頭時具有自檢判斷功能，斷紗后，電錠自動停止運行，同時粗紗停止喂入，沒有皮輥繞花出現(xiàn)，減少紗疵的頻率。待擋車工巡回時，按鈕啟動電錠，電錠恢復(fù)高速運轉(zhuǎn)。我們對傳統(tǒng)細紗機和電錠細紗機分別接頭進行測試。測試結(jié)果如下：

表5　智能電錠細紗機與傳統(tǒng)細紗機接頭處捻度測試對比

根據(jù)測試結(jié)果及電錠啟動特性，根據(jù)棉紡廠擋車工接頭速率研究，并對接頭過程整個動作加以分解，結(jié)合學習紡紗捻度傳遞理論，重新設(shè)計了電錠按鈕啟動速度曲線，使之更加符合紡紗要求。再次測試，結(jié)果如下（試驗條件同上）：

表6　速度曲線優(yōu)化后，智能電錠細紗機與傳統(tǒng)細紗機接頭處捻度測試對比

由上表數(shù)據(jù)可以看出，改進后效果明顯，這又是電錠一大優(yōu)勢。我們可以根據(jù)擋車工習慣與能力控制接頭點速度，保證擋車工在低速段接頭成功率，又不影響接頭后高速紡紗成紗質(zhì)量，這是傳統(tǒng)細紗機無法做到的。傳統(tǒng)細紗機無法實現(xiàn)高速，高速時特別是超過20000rpm紡紗擋車工接頭成功率低也是一大瓶頸。

5 電錠細紗機成紗質(zhì)量指標測試

以上初步把電錠的高速紡紗能力分析了一下，如此高速，成紗質(zhì)量如何，下面對傳統(tǒng)細紗機和電錠細紗機，在同樣粗紗、同樣工藝配置、同樣牽伸器材與專件的條件下，進行對比紡紗測試。

5.1在相同紡紗速度下對比測試，紡紗錠速17500rpm

表7　相同速度成紗質(zhì)量指標對比測試

從上表實際測試數(shù)據(jù)看，在保持紗線條干均勻度基本一致的情況下，電錠細紗機的加捻效率高于錠帶傳動細紗機，捻度均勻度好，紗線的捻度質(zhì)量離散性小，單紗的最低強力高，這是棉紡廠用傳統(tǒng)帶傳動細紗機紡紗較難克服的一個質(zhì)量一致性難題。

5.2 在相同品種不同紡紗速度下對比測試

根據(jù)上表檢測數(shù)據(jù)以及實際紡紗時觀測到的紡紗狀態(tài)可以得出，電錠細紗機紡?fù)瑯悠贩N高速化時，質(zhì)量指標優(yōu)于帶傳動細紗機。

另外，傳統(tǒng)細紗機由于主軸帶動大量滾盤單向回轉(zhuǎn)，車肚內(nèi)氣流紊亂，飛花飄蕩，而電錠細紗機由于車肚內(nèi)沒有回轉(zhuǎn)件，氣流穩(wěn)定。加上其高速性能好，錠速差異小，錠子高速回轉(zhuǎn)平穩(wěn)，紡紗張力穩(wěn)定性明顯好于帶傳動細紗機。20000rpm高速紡紗張力比帶傳動細紗機18500rpm紡紗張力還小，尤其在升降速過程中，由于沒有了細紗機腹部負壓吸引，電錠細紗機速度變化對紡紗氣圈的影響較小。

帶傳動細紗機在速度變化時特別是速度快速變化時，由于腹部的不穩(wěn)定負壓吸引，紡紗氣圈明顯抖動，此時不良負壓對紡紗張力造成的危害性，可能更甚于錠子本身轉(zhuǎn)速差異帶來的影響力，嚴重時甚至造成細紗斷頭。

表8　不同速度成紗質(zhì)量指標對比測試

從表8中還可以看出，電錠細紗機在20000rpm紡紗速度下，其千錠時斷頭根數(shù)低于帶傳動細紗機18500rpm紡紗的斷頭根數(shù)，進一步證明了電錠細紗機高速化紡紗的實用價值。

6 電錠細紗機產(chǎn)能對比

兩臺432錠細紗機，電錠細紗機與傳統(tǒng)細紗機各一臺，整機模擬正常生產(chǎn)狀態(tài)開車紡紗，產(chǎn)能對比如下。

表9　智能化電錠細紗機與傳統(tǒng)細紗機產(chǎn)能對比

7 結(jié)束語

單錠單電機傳動之電錠細紗機其運轉(zhuǎn)穩(wěn)定性是顯而易見的，它將高速紡紗提高到了更高的水平。如再配合積極式升降、電子凸輪曲線成形控制，鋼領(lǐng)平穩(wěn)運行，電錠細紗機紡紗將實現(xiàn)進一步高速。

據(jù)以電錠的感知功能，在線檢測升降動程帶來的紡紗張力變化，利用電錠細紗機優(yōu)越的控制性能，實現(xiàn)恒張力紡紗，產(chǎn)能將再提高5%～8%。

隨著電錠細紗機走向市場進入用戶，優(yōu)勢將進一步挖掘和體現(xiàn)，它將改變紡紗管理模式，加快進入智能化時代。

參考文獻

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