王 濤，陳祖英，劉小靜，王 飛,王 鑠

(常州同和紡織機械制造有限公司，江蘇 常州 213013)

?新品之窗

TH588JL型毛紡集聚紡自動落紗細紗機的研發(fā)

王 濤，陳祖英，劉小靜，王 飛,王 鑠

(常州同和紡織機械制造有限公司，江蘇 常州 213013)

為了解決毛紡企業(yè)因棉紡半精紡設備老舊導致耗能嚴重、紡紗品質(zhì)低的問題并緩解細紗車間用工緊張，介紹TH588JL型毛紡集聚紡自動落紗機(636錠)的主要設計參數(shù)，從紡紗斷面、智能電控及集體落紗裝置三方面詳細介紹其創(chuàng)新點。指出：該機采用電子牽伸與升降、人機界面操作平臺；使用新型紡紗截面，優(yōu)化紡紗角度，減少斷頭，增加強力；采用鋼帶加托盤的自動落紗形式，落紗穩(wěn)定，時間短；單機自動化程度提高，減少了傳統(tǒng)細紗機復雜的齒輪傳動方式，設備結(jié)構優(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%。

細紗機；毛紡集聚紡；自動落紗；電子牽伸；電子升降

紡織工業(yè)勞動力結(jié)構性短缺問題日趨嚴峻，在設備數(shù)量最多、用工量最大的細紗車間尤為突出。同時，各毛紡企業(yè)多使用20世紀末制造的棉紡半精紡老舊設備，與現(xiàn)有國內(nèi)外主機設備相比，耗能嚴重，紡紗品質(zhì)較低。為此，常州同和紡織機械制造有限公司研發(fā)出TH588JL型毛紡集聚紡自動落紗細紗機(636錠)，該機綜合國內(nèi)外先進機型優(yōu)點，提高了單機自動化程度，減少了傳統(tǒng)細紗機復雜的齒輪傳動方式，設備結(jié)構優(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，減少萬錠用工數(shù)達20%。

1 設計參數(shù)

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

表1 TH588JL型細紗機主要設計參數(shù)及配置

項目參數(shù)及配置錠距/mm75錠數(shù)636適紡號數(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升降動程/mm190，200，230錠帶張力盤雙張力盤(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立電子升降落紗型式鋼帶和托盤式自動落紗常規(guī)紡紗錠速/(kr·min?1)11空錠最大轉(zhuǎn)速/(kr·min?1)16總長度/m30．035

2 創(chuàng)新點

同和紡機自主制造的羅拉、搖架等紡紗基礎件，集聚紡、棉紡自落細紗機及數(shù)控一代毛紡細紗機等，使用數(shù)年，已日趨完善。TH588JL型毛紡集聚紡自動落紗細紗機設計時，不僅可直接使用公司現(xiàn)有的紡機器材專件，且可借鑒豐富的整機設計理念，創(chuàng)新之處可圈可點。

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落紗細紗機采用經(jīng)大量科學實驗優(yōu)化的毛紡集聚紡斷面設計。配有自動落紗裝置的環(huán)錠細紗機加裝集聚紡裝置后，會加高羅拉座以避免插拔紗管時碰到異型管而破壞原有紡紗角度，但會導致包圍弧增大，使紗線捻度難以上提，遠離前羅拉鉗口，增大加捻三角區(qū)，增加紡紗斷頭率。而TH588JL型毛紡細紗機采用下降并加寬龍筋的方法，將羅拉座角度設計為60°，在滿足基本功能時保持原有環(huán)錠紡紡紗角度，弱捻區(qū)小，導紗角大(77°～80°)，捻度傳遞良好，與國內(nèi)同工藝紡紗對比，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，纖維長度離散率大，使用棉紡半精紡細紗機時會出現(xiàn)纖維“拉斷”問題，影響紗線強力，易出硬頭。而同和紡機的毛紡集聚紡半精紡細紗機采用精毛紡紡紗工藝及滑溜牽伸方式，紡紗過程中纖維損傷小；配用新型毛紡板簧加壓搖架及板簧上銷、專利鍍氟弧形托板下銷(專利號ZL201520535100.4)后，紡紗數(shù)據(jù)優(yōu)化，與棉紡半精紡紡紗相比，強力可提高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)錠紡細紗機減少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。該機對于不同原料長度的牽伸型式見表2。TH588JL型毛紡半精紡、精紡牽伸斷面示意見圖1。

表2 牽伸型式分析

原料長度/mm牽伸型式牽伸原理下銷寬度/mm上銷型號代表機型≤38棉型強制牽伸22．5SX2?6833BEJM128K≤51棉紡半精紡強制、滑溜牽伸33．0SX2?6842BFA506≤65棉紡半精紡強制、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型毛紡集聚紡自動落紗細紗機經(jīng)優(yōu)化設計并在浙江中鼎紡織有限公司與其他廠家同類設備進行同工藝同品種對比試驗及紗線相關參數(shù)測試[2]，結(jié)果成紗CV值、粗細節(jié)、棉結(jié)、毛羽、強力等指標都有明顯改善[3]。

2.2 電控智能

2.2.1 電子牽伸

國內(nèi)普通毛紡細紗機均采用機械式牽伸型式，即主電機通過帶輪傳動主軸，通過主軸傳動車頭齒輪箱，由齒輪箱傳動前、中、后羅拉，實現(xiàn)牽伸傳動、捻度傳動、鋼領板升降傳動，由主軸實現(xiàn)錠子傳動。這種傳動方式結(jié)構復雜，所用齒輪箱、軸、齒輪制造成本大，耗能大，工藝變換通過交換齒輪實現(xiàn)。由于使用多副齒輪，牽伸倍數(shù)、捻度變換是有級差的，難以滿足工藝要求，而且變換齒輪工作量大，費時，易出差錯。

a) 半精紡

b) 精紡

TH588JL型毛紡集聚紡自動落紗細紗機采用數(shù)字控制與電子技術實現(xiàn)對細紗機的運動控制，改變原牽伸傳動、捻度傳動、升降傳動和錠子傳動由一個主電機控制的傳統(tǒng)模式。機械傳動的優(yōu)點是機械同步好，而電子牽伸、電子升降控制模式，就是將傳統(tǒng)的單電機傳動改為多電機獨立傳動模式，即將牽伸、捻度、鋼領板升降、錠子傳動分開單獨傳動，由PLC控制多個變頻或伺服電機，通過編碼器傳感技術進行閉環(huán)控制實現(xiàn)，確保細紗機在整個運轉(zhuǎn)過程中的牽伸比、捻度比同步。多家毛紡用戶實踐證明，相比機械式細紗機該設備紡紗號數(shù)、捻度等工藝指標優(yōu)，傳動效率、牽伸效率高，牽伸比、捻度比恒定，牽伸、捻度可實現(xiàn)大范圍無級差精細變換，節(jié)能降耗，這是機械式細紗機無法實現(xiàn)的。

2.2.2 電子升降

電子升降機構代替了成型凸輪、三自動等結(jié)構控制鋼領板的升降，結(jié)構簡單，便于維護。TH588JL型設備含集體落紗裝置，要保證紗線的落紗留頭率指標不低于99%，必須控制好鋼領板的下降速度與前羅拉的轉(zhuǎn)速關系，所以電子升降結(jié)構必不可少，它可精準、快速地控制鋼領板的位置，減少千錠時斷頭，確保管紗成型一致性好，并適合于后道的高速絡筒設備，有效提高產(chǎn)量。

2.2.3 多功能控制界面

TH588JL型毛紡集聚紡自動落紗細紗機采用PLC可編程控制器，通過多功能彩色觸摸屏實現(xiàn)人機對話，錠速分段曲線控制，紡紗定長任意調(diào)整，集體落紗模式切換控制，管紗卷繞成形、牽伸倍數(shù)及捻度等相關工藝參數(shù)的設定或變更，無需調(diào)換齒輪，方便快捷。變換工藝只需設置粗紗定量(g/m)、牽伸倍數(shù)、捻度(t/m)、紡紗號數(shù)(tex)、紡紗速度(10段變頻調(diào)速L/m，r/min)，其余參數(shù)電腦中已進行最優(yōu)設計，紡紗工藝成為“一分鐘”工藝，方便快捷，安全可靠。

觸摸屏具有顯示實時設備工作狀態(tài)、生產(chǎn)數(shù)據(jù)、工藝參數(shù)、設備故障提示等功能，便于生產(chǎn)管理，可明顯提高設備的整機技術性能。此外，還配有與云平臺、大數(shù)據(jù)、互聯(lián)網(wǎng)等信息技術相結(jié)合的數(shù)據(jù)接口，便于在生產(chǎn)領域建立云平臺，實現(xiàn)機器的集中控制與聯(lián)網(wǎng)管理，監(jiān)控運轉(zhuǎn)狀況，設置運行參數(shù)，控制制造過程，進一步提高生產(chǎn)效率；在品質(zhì)控制環(huán)節(jié)，通過對大數(shù)據(jù)采集與分析，有助于生產(chǎn)工藝的優(yōu)化與機械質(zhì)量的改進；在售后領域，通過互聯(lián)網(wǎng)平臺實現(xiàn)資源有效配置，減少流通環(huán)節(jié)，降低運行成本。

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自主研發(fā)設計的鋼帶托盤復合形式，單氣缸控制及伺服控制系統(tǒng)。其集體落紗關鍵動作流程為：抓滿紗→抓空管→插空管→擺臂歸位→開車→滿紗自動輸送。寄放站下置，落紗時間不超過2.5 min，高效高產(chǎn)，自動取滿紗放空管率高達100%，自動生頭率為99%，亦可與自動落紗粗紗機及細絡聯(lián)型自動絡筒機對接，實現(xiàn)粗細絡聯(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，不會因為握持梁的高低差異損傷錠子，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，有效確保拔插紗管的可靠性[4]。

托盤輸送系統(tǒng)運用同步帶傳動原理，獨特固定輸送裝置，精準定位，不受外界干擾，確保空滿管交換及拔插管率，從根本上解決了傳統(tǒng)托盤式集落裝置易崩盤、托盤定位精度差、落紗時間長、氣缸壽命短等問題。

為了保證集體落紗各位置的正確，設備還配置了許多光電檢測開關，使設備運行更安全可靠。

2.3.2 設備對比

配備自動落紗裝置后，TH588JL型毛紡集聚紡自動落紗細紗機打破了國外主機廠對毛紡設備的壟斷。該裝置穩(wěn)定，可靠，各項指標均超過行業(yè)標準要求，萬錠用工可減少約20%，產(chǎn)量提高約10%。表3為TH588J型毛紡集聚紡細紗機與該機的性能參數(shù)對比。

2.3.2.1 用工比較

TH588J型毛紡集聚紡細紗機(手工落紗)用工計算如下。

表3 設備性能參數(shù)對比

項目名稱TH588J型毛紡集聚紡細紗機TH588JL型毛紡集聚紡自動落紗細紗機備注紡紗品種25tex腈綸地毯紗纖維長度為100mm～150mm捻度/(T·m?1)816工作班次3班制萬錠機臺數(shù)23臺最長錠數(shù)444636(按444錠計算)同錠數(shù)比較落紗形式手工落紗自動落紗落紗時間/(min·臺?1)153停車落紗落紗用工/人2無組/班次每班次落紗次數(shù)22落紗后開車斷頭錠數(shù)204人工插拔管增加斷頭量

每班次總計落紗時間=23臺×15 min/臺=345 min(約5.75 h)；

每班次落紗用工可以為2人/組/班次，3個班次落紗用工總數(shù)為6人。

紡紗用工可以按3臺/人/班次，萬錠紡紗工約8人/班次×3班次=24人。

不難算出，TH588JL毛紡集聚紡自動落紗細紗機全天用工數(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 設備產(chǎn)量比較

產(chǎn)量計算公式為：

(1)

式中：

N——錠數(shù)；

S——錠速/(r·min-1)；

η——機臺效率；

Nm——公制支數(shù)；

T——捻度/(T·m-1)；

H——紡紗時長/h。

TH588J型集聚紡細紗機單臺斷頭后接頭時長需要10min/次，參照表3得，全天斷頭接頭時長合計約60min/天，全天落紗時長合計約為90min/天，將每落紗斷頭接頭時間計入，其單臺全天產(chǎn)量M1如下。

(2)

同理可估算TH588JL型毛紡集聚紡自動落紗細紗機每臺每天延誤開車時間累積為30 min，則單臺全天產(chǎn)量M2如下。

(3)

TH588JL型毛紡集聚紡自動落紗細紗機每日萬錠(23臺)可增加產(chǎn)量約299 kg，相對于普通毛紡細紗機提高約10%。

3 結(jié)語

性能優(yōu)異的細紗機是保證環(huán)錠紡成紗質(zhì)量的基礎，TH588JL型毛紡集聚紡自動落紗細紗機自動化程度高,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。實踐證明，該機適合毛紡織行業(yè)設備更新或技術改造，具有較好的社會效益與經(jīng)濟效益。

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

[2] 劉國濤.現(xiàn)代棉紡織技術基礎[M].北京：中國紡織出版社，1999.

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

[4] 常州同和紡織機械制造有限公司.TH588JL型系列細紗機使用說明書[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，主要從事細紗機設計等方面的工作。

TS103.27+7

B

1001-9634(2017)04-0063-04