高紅河

摘?要：分析了當(dāng)前國內(nèi)紡紗企業(yè)紡紗設(shè)備的技術(shù)及用工現(xiàn)狀，普遍存在的“用工多、招工難”的問題。提出將先進(jìn)的集體自動落紗技術(shù)，來改造現(xiàn)有的細(xì)紗老機(jī)，以達(dá)到減少落紗用工緩解企業(yè)“招工難”等問題，通過對比分析了當(dāng)前主流的環(huán)錠細(xì)紗機(jī)采用自動集體落紗裝置后給企業(yè)帶來的較大經(jīng)濟(jì)價值，為國內(nèi)眾多中小型紡紗企業(yè)提供了一條花錢少效果好的改造捷徑。

關(guān)鍵詞：環(huán)錠細(xì)紗機(jī);集體落紗;升級改造

中圖分類號：TS104.7

文獻(xiàn)標(biāo)志碼：B

文章編號：1009-265X（2019）02-0088-05

Abstract：This paper analyses the current spinning technology and labor employment status of domestic spinning enterprises. The problem of “l(fā)arge demand for employees and difficulty in recruiting” exists generally. Advanced collective automatic doffing technology is proposed to transform existing spinning frames so as to relieve the problem of “difficulty in recruiting”. Current mainstream ring spinning frame applied with automatic collective doffing device brings large economic value for enterprises， which provides a transformation shortcut for numerous small and medium spinning enterprises in China.

Key words：ring spinning frame; collective doffing; upgrading and transformation

改革開放近40年來，中國棉紡織業(yè)在技術(shù)進(jìn)步與產(chǎn)能發(fā)展上都取得了很大成績，紡紗錠數(shù)由當(dāng)初的2 000萬錠發(fā)展到現(xiàn)在的1.2億錠，接近全球棉紡總規(guī)模的一半，在世界棉紡市場上占有半壁江山[1]。但近幾年由于歐美紡織品市場對東南亞、南亞紡織品市場的傾斜，給中國的紡織品進(jìn)出口市場造成了巨大的壓力，再加上國內(nèi)紡織業(yè)近幾年由于原料和加工成本的不斷提高，工資成本又高于東南亞國家，行業(yè)進(jìn)一步發(fā)展遇到較大困難。紡織企業(yè)在面對嚴(yán)峻的形勢下求生存與發(fā)展，必須要加快轉(zhuǎn)型升級，加大更新生產(chǎn)設(shè)備，合理運用企業(yè)現(xiàn)有的技術(shù)裝備與有限的資金，寄希望通過適當(dāng)改造來實現(xiàn)轉(zhuǎn)型升級。環(huán)錠細(xì)紗機(jī)集體落紗技術(shù)的升級改造，就是其中一項既經(jīng)濟(jì)又實惠的升級改造方案?，F(xiàn)將中國人民解放軍第四八零六工廠近幾年來在國內(nèi)對現(xiàn)有環(huán)錠細(xì)紗機(jī)改成集體自動落紗升級改造情況及取得經(jīng)濟(jì)效果分析如下。

1?國內(nèi)紡紗設(shè)備技術(shù)現(xiàn)狀

目前國內(nèi)有環(huán)錠細(xì)紗機(jī)1.2億錠，近幾年來通過新建和更新改造已有帶集體自動落紗長機(jī)（1 000錠/臺）3 000多萬錠，但仍有80%以上常規(guī)的細(xì)紗機(jī)在紡織廠使用，基本上是20世紀(jì)90年代末和21世紀(jì)前幾年紡織業(yè)大發(fā)展時期投入使用的。設(shè)備主要型號有FA506、FA507以及后來上市的JWF1516、EJM128K、DTM129等，設(shè)備結(jié)構(gòu)設(shè)計合理、穩(wěn)定扎實，工業(yè)制造水平、電氣控制都處于一個技術(shù)相對的成熟期，再加上各種新型材料和專件的采用;特別是電氣控制已經(jīng)淘汰老舊邏輯開關(guān)量控制方式，相當(dāng)大比例的采用當(dāng)時比較成熟先進(jìn)的PLC，加變頻器控制技術(shù)。這批技術(shù)裝備曾經(jīng)為企業(yè)的發(fā)展取得經(jīng)濟(jì)效益，但是至今已使用20～30年，設(shè)備磨損增加，使用性能與當(dāng)前產(chǎn)能、質(zhì)量要求有一定差距，成為企業(yè)的轉(zhuǎn)型升級的阻礙。

由于常規(guī)細(xì)紗機(jī)使用已有20～30年，隨著近幾年紗線市場對紗線品質(zhì)需求的提高，各種紡紗新技術(shù)的不斷應(yīng)用，這些常規(guī)型細(xì)紗機(jī)相比現(xiàn)在的新型細(xì)紗機(jī)，在設(shè)計優(yōu)化、新材料、新技術(shù)等方面已顯落伍，達(dá)不到紡紗現(xiàn)代化的要求，尤其是在用機(jī)器換人，減少繁重的人工操作尤為迫切，必須進(jìn)行升級換代。

中國整體國民經(jīng)濟(jì)各領(lǐng)域的繁榮發(fā)展，使人們對就業(yè)有了更加多樣性的選擇，而紡織行業(yè)是一個勞動密集型行業(yè)，勞動強(qiáng)度大，工作環(huán)境封閉，且三班連續(xù)運轉(zhuǎn)，工人生活單調(diào)，使得很多紡織廠里的技術(shù)熟練工大批量改行，不愿意在紡織行業(yè)從業(yè)，造成紡紗行業(yè)大面積出現(xiàn)了“招工難、用工貴、熟練慢、流失快”的用工困境，“用工難”已經(jīng)成為制約這個行業(yè)穩(wěn)定生產(chǎn)和快速發(fā)展的瓶頸[2]。

針對目前“招工難、用工貴”這一現(xiàn)狀，迫使紡紗企業(yè)，一方面通過對企業(yè)現(xiàn)有的紡紗設(shè)備進(jìn)行升級換代，采用自動化程度高的新設(shè)備如自動化的細(xì)紗長機(jī)來提高企業(yè)的生產(chǎn)能力;另一方面通過增加薪金、提高職工福利、改善工作環(huán)境等方法來留住工人，以應(yīng)對殘酷的市場競爭。而采用新設(shè)備來更新舊設(shè)備必然造成設(shè)備投入成本的增加，而提高職工的工資與福利待遇也會增加企業(yè)的噸紗用工成本，使企業(yè)的運營成本大步提升，增大企業(yè)資金流轉(zhuǎn)的壓力。因此采用對現(xiàn)有常規(guī)細(xì)紗機(jī)的改造升級，提高設(shè)備自動化程度，減少勞動用工則是一種最經(jīng)濟(jì)效果好的方案。

2?集體落紗技術(shù)

2.1?現(xiàn)有集體落紗技術(shù)

當(dāng)前市場上生產(chǎn)銷售的國內(nèi)外最新技術(shù)的環(huán)錠細(xì)紗機(jī)就是帶有集體落紗技術(shù)的細(xì)紗長機(jī)。

目前國外具備集體落紗技術(shù)的環(huán)錠細(xì)紗機(jī)，有德國Zinser公司、Suessen公司、瑞士RIETER公司、日本TOYOTA公司、意大利Marzoli公司等制造的各種新機(jī)。這幾家公司的產(chǎn)品在技術(shù)水平、制造工藝上都代表了目前紡織技術(shù)的最高水平，雖其性能優(yōu)于是國內(nèi)同類產(chǎn)品，但對國內(nèi)紡織企業(yè)最致命的是價格昂貴、投入成本高，故使用面難以擴(kuò)大。

國內(nèi)已批量生產(chǎn)的同類細(xì)紗機(jī)有：經(jīng)緯紡織機(jī)械股份有限公司榆次分公司的JWF15系列細(xì)紗機(jī)，上海太平洋集團(tuán)的EJM178系列細(xì)紗機(jī)，中國人民解放軍第四八零六工廠的凱靈牌ZJ15系列細(xì)紗機(jī)等多家單位，這些產(chǎn)品技術(shù)成熟，制造水平高，價格符合國情[3]。

目前國內(nèi)外的集體落紗技術(shù)已經(jīng)趨于成熟完善，但這些設(shè)備制造企業(yè)的集體落紗技術(shù)多以長整機(jī)（1000錠以上）的形式進(jìn)入市場，且單錠售價高，對當(dāng)下的主流中小型紡織企業(yè)的轉(zhuǎn)型升級沒有太大的實際意義。為適應(yīng)市場需求，緩解紡織企業(yè)的生存壓力，目前有很多紡機(jī)制造企業(yè)，在現(xiàn)有集體落紗整機(jī)技術(shù)的基礎(chǔ)上，適時開發(fā)推出了針對常規(guī)環(huán)錠細(xì)紗機(jī)的集體落紗技術(shù)升級改造方案。

2.2?幾種集體落紗改造方案的技術(shù)對比

2.2.1?集體落紗裝置

a） 集體落紗裝置的構(gòu)成

環(huán)錠細(xì)紗機(jī)升級改造的集體落紗裝置基本上與整機(jī)的集體落紗裝置一致，是一個較為復(fù)雜的系統(tǒng)，共包括：落管機(jī)構(gòu)、理管、導(dǎo)紗板翻轉(zhuǎn)、凸盤輸送、電子檢測裝置5大部分，氣缸傳動和伺服驅(qū)動兩動力子系統(tǒng)，一個電氣控制系統(tǒng)，其主要機(jī)械機(jī)構(gòu)如圖1集體落紗裝置機(jī)構(gòu)示意圖所示[4-5]。

在完成一次集體落紗過程中，首先電氣控制中心接到滿紗信號后，伺服系統(tǒng)驅(qū)動落紗氣架將空紗管從下導(dǎo)軌的凸盤上抓起放到中間位上，為拔滿管做好準(zhǔn)備;下一步控制領(lǐng)板電機(jī)下鋼領(lǐng)板，接著控制導(dǎo)紗葉子板氣缸翻起導(dǎo)紗葉子板;再下一步落紗氣架上升將錠子上的滿紗管拔下，放到下導(dǎo)軌空凸盤上，再上升到中間位把中間位的空紗管插到錠子上，完成紗管的落管、插管;最后導(dǎo)紗葉子板氣缸翻落導(dǎo)紗葉子板，并自動開始開機(jī)紡紗。在新的紡紗過程中，下導(dǎo)軌凸盤在輸送氣缸驅(qū)動下完成滿紗管的收集，同時將理空管機(jī)分揀、整理的空紗管排布到收集完滿紗管后的下導(dǎo)軌空凸盤上，并輸送到與錠子相對的位置上，等待下一次落紗的到來。

b） 集體落紗裝置的優(yōu)點適應(yīng)性強(qiáng)、結(jié)構(gòu)可靠、運行穩(wěn)定

目前，市場上采用的集體落紗改造方案都是以老機(jī)架為安裝基準(zhǔn)，可以針對不同的機(jī)型個性化設(shè)計，傳動系統(tǒng)以機(jī)架、車尾底板為定位基準(zhǔn)，采用新型節(jié)能錠子，下移龍筋，不改變紡紗角度，保證成紗品質(zhì)。

2.2.2?幾種常見集體落紗裝置改造方案對比

環(huán)錠細(xì)紗機(jī)的集體落紗裝置改造，以原細(xì)紗機(jī)機(jī)架為基礎(chǔ)加裝一整套集體落紗裝置。

a） 根據(jù)原機(jī)型的不同設(shè)計不同的安裝方式

根據(jù)原機(jī)機(jī)架端面尺寸不同，可分為直接加裝和換中墻板兩種安裝方式。

直接加裝是以原機(jī)機(jī)架為基準(zhǔn)，在龍筋上加裝落紗機(jī)構(gòu)，此種方式對原機(jī)機(jī)架改動小、施工簡單、工期短，相對改造成本低。

換中墻板是因為此類機(jī)型中墻板尺寸過大，影響集落裝置的安裝，所以要更換，將原機(jī)機(jī)架推倒，用重新設(shè)計的新中墻板替換原中墻板再重新平車，將集體落紗裝置安裝在中墻板上。此種方式的新中墻板是專門針對集體落紗機(jī)構(gòu)設(shè)計的，其特點是機(jī)架結(jié)構(gòu)更合理、更穩(wěn)定，但也帶來安裝施工工程量大、周期長，改造成本高等問題。

b） 滿、空管輸送裝置的比較

當(dāng)前集體落紗改造在滿、空管輸送裝置上，主要有鋼帶式和導(dǎo)軌凸盤式兩種。

鋼帶式可以選擇平鋼帶式和立鋼帶式，其原理是在一條鋼質(zhì)平帶上按錠距裝上凸盤，通過電機(jī)帶輪驅(qū)動鋼帶輸送紗管，特點是鋼帶運轉(zhuǎn)平穩(wěn)，完成一次滿、空管輸送時間短、效率高;但隨著設(shè)備運行時間的增長，易出現(xiàn)鋼帶疲勞伸長、凸盤錠距變化、甚至斷裂的現(xiàn)象，故對鋼帶材質(zhì)、鋼帶的安裝精度要求較高，一旦錠距變長或鋼帶損壞必須更換整條鋼帶，且初投成本和更換維護(hù)成本高。由于老機(jī)車機(jī)架結(jié)構(gòu)低，用鋼帶式必須配合小卷裝的短紗管和錠子。

導(dǎo)軌凸盤式采用鈑金制作的導(dǎo)軌定位，用氣缸推動推桿使凸盤在導(dǎo)軌槽內(nèi)滑動前進(jìn)，完成滿、空管輸送，結(jié)構(gòu)簡單，安裝方便，改造維護(hù)成本低。采用經(jīng)過特殊設(shè)計的導(dǎo)軌及過渡轉(zhuǎn)彎接頭，避免了導(dǎo)軌積花、卡凸盤以及因凸盤紗管與錠子錯位而抓管失敗等問題。由于是氣缸往復(fù)驅(qū)動，完成一次滿、空管輸送時間長。凸盤也分單凸柱和雙凸柱兩種，雙凸柱凸盤對凸盤的定位精度要求高，故較少采用。

c） 氣架升降部分的比較

在集體落紗氣架升降部分，現(xiàn)在多數(shù)采用“伺服電機(jī)+蝸輪變速箱+滾珠絲杠”的驅(qū)動，但也有部分采用“步進(jìn)電機(jī)+梯形螺桿”驅(qū)動。兩種裝置各有優(yōu)缺點，前者傳動精度高，定位準(zhǔn)確，響應(yīng)速度快，穩(wěn)定性高，但成本高;后者優(yōu)點是成本低，但傳動精度、定位、響應(yīng)速度都不如前者，并且螺桿副使用時間久了存在磨損，需要調(diào)整，甚至需要更換。

d） 電氣控制系統(tǒng)部分

電氣控制系統(tǒng)是決定改造成敗的核心，它包括電氣元器件和控制程序兩部分。電氣元器件有各種品牌的組合，各個用戶廠家可以根據(jù)自身的經(jīng)濟(jì)狀況做相應(yīng)的選擇?？刂瞥绦颥F(xiàn)在主要有兩種，一種是疊加一個集體落紗控制程序，與老機(jī)原紡紗控制程序通過通訊聯(lián)系，集體落紗控制程序和原紡紗控制程序是兩套各自獨立的控制程序，這種控制方式設(shè)計簡單，但因老機(jī)原電氣系統(tǒng)元器件沒有更新，在實際生產(chǎn)運行中，易存在不匹配、通訊不暢、通訊信號丟失等問題，兩個控制程序在控制自動落紗和紡紗工藝過程中各自獨立，邏輯配合不夠緊密，對開車留頭率影響較大，一旦兩者通訊不暢、信號丟失就造成自動落紗失敗。另一種是將老機(jī)原有紡紗控制的電氣系統(tǒng)全部推翻，將紡紗控制程序、集體落紗控制程序重新整合成一套完整的整體式控制程序，由一個中心PLC控制，電氣元件重新布線，各種功能、使用效果和目前使用的集體落紗長機(jī)一樣。相比較于第一種集體落紗控制方式，程序設(shè)計復(fù)雜，難度大，成本相對較高。

3?集體落紗改造實例

中國人民解放軍第四八零六工廠從事細(xì)紗機(jī)整機(jī)生產(chǎn)已有40多年，開發(fā)生產(chǎn)帶集體落紗的長機(jī)（1 000錠以上）也有10多年，集體落紗技術(shù)成熟完善。通過對國內(nèi)紡紗廠所使用的常規(guī)細(xì)紗機(jī)調(diào)研、歸類、分析，除個別老型號細(xì)紗機(jī)由于結(jié)構(gòu)問題，屬于淘汰類機(jī)型，不適用于集體落紗裝置的技術(shù)改造，再有使用年限長破損嚴(yán)重瀕臨報廢的不宜改造外，目前仍在使用的、常規(guī)的、包括做過緊密紡、竹節(jié)紗等技術(shù)改造的細(xì)紗機(jī)，都可以進(jìn)行集體落紗技術(shù)改造。

3.1?主要改造內(nèi)容

中國人民解放軍第四八零六工廠為某紡織廠改造為例，該廠機(jī)型為經(jīng)緯2007年生產(chǎn)的FA506型480錠180動程的細(xì)紗機(jī)，并進(jìn)行過四羅拉緊密紡改造，主電機(jī)未采用變頻器。經(jīng)過綜合考慮、以經(jīng)濟(jì)實用為原則合理配置，采用整體式控制系統(tǒng)的集體落紗改造方案。具體包括：

a） 電氣部分：增加22 kW主變頻器，0.75 kW鋼領(lǐng)板電機(jī)變頻器;PLC+擴(kuò)展+人機(jī)界面;伺服控制器和伺服電機(jī);相關(guān)電氣檢測控制元件;

b） 增加一整套氣動元件;

c） 人字形氣架升降部件采用單錠活塞式抓管器，伺服電機(jī)+蝸輪變速箱+滾珠絲桿驅(qū)動;

d） 滿、空紗管輸送部件采用導(dǎo)軌凸盤式，雙氣缸驅(qū)動;

e） 新制整體式電器柜;

f） 車尾配滿紗管自動收集機(jī)、空紗管自動理管機(jī);

g） 導(dǎo)紗板采用車頭、車尾四氣缸翻轉(zhuǎn)部件;

h） 錠子更換成鋁套管錠子及配套紗管;

i） 車頭同步帶、錠帶、導(dǎo)紗鉤等專件。

3.2?改造實施過程

在確定好方案后，實地測繪相關(guān)零件尺寸，并針對該機(jī)展開設(shè)計生產(chǎn)?，F(xiàn)場大致改造過程如下：

第一步，拆除原細(xì)紗機(jī)的上下導(dǎo)軌、錠子、導(dǎo)紗板、鋼領(lǐng)板、車尾配電箱、車頭同步帶、車尾平皮帶等部件;

第二步，車面以上牽伸、粗紗架部分不動，調(diào)整原龍筋的位置尺寸，下降龍筋以及主軸、張力架軸;龍筋兩邊向外移，加大錠子中心距，更換導(dǎo)紗板、鋼領(lǐng)板的新加長升降橫桿;

第三步，以龍筋為基準(zhǔn)，在龍筋側(cè)面打孔，安裝掛板，以龍筋水平高度為基準(zhǔn)，在掛板上安裝人字形氣架升降部件、紗管輸送導(dǎo)軌部件等;

第四步，在原車尾傳動底板上安裝伺服傳底板及新電器柜，并重新布線;

第五步，安裝導(dǎo)紗板、鋼領(lǐng)板、錠子，更換導(dǎo)紗鉤、錠帶等細(xì)紗部分;

最后，調(diào)試開車，改造完成。

4?常規(guī)細(xì)紗機(jī)改造成集體落紗后的經(jīng)濟(jì)效益

4.1?節(jié)約成本分析

目前，大多數(shù)中小紡織企業(yè)還都是人工落紗、理管，特別是紡制中、低號紗，落紗次數(shù)更加頻繁，落紗工用工數(shù)量更大，落紗工的工作量、勞動強(qiáng)度成倍增加。采用集體落紗技術(shù)后，落紗過程中的理管、拔紗、插管、重新開車均為自動完成，大幅減少落紗用工人數(shù)[6-7]。

中國人民解放軍第四八零六工廠為某紡紗廠集體落紗改造的項目為例，該廠一個細(xì)紗車間有FA506型480錠細(xì)紗機(jī)125臺，該批細(xì)紗機(jī)已做過緊密紡技術(shù)改造，現(xiàn)對該細(xì)紗機(jī)進(jìn)行集體落紗改造，每臺改造費用約13萬元，主要生產(chǎn)的品種為粘膠18.2 tex賽絡(luò)緊密紡紗。改造前后的對比數(shù)據(jù)如表1。

由表1可知，采用人工落紗，萬錠落紗和輔助工約12人，使用集體落紗，萬錠用工約2.0人。125臺短車合計60 000錠，可減少用工60人，按每人每年工費4.5萬元計算，1年即可節(jié)約270萬元用工成本。

4.2?生產(chǎn)效率提高

細(xì)紗機(jī)采用集體落紗技術(shù)，能夠自動完成“開車→紡紗→落紗→開車→紡紗→落紗”的循環(huán)過程，避免人工落紗時的人等紗或滿紗等人現(xiàn)象。一次落紗時間約3.5 min，與采用人工落紗時間相當(dāng)。落紗過程全自動完成，無需人干預(yù)，不產(chǎn)生人等紗或紗等人的停臺時間，生產(chǎn)效率可提高3%;不用考慮落紗工勞動強(qiáng)度情況下，可采用小鋼領(lǐng)圈小卷裝，錠速可以提高5%～10%;并且留頭率可達(dá)到97%以上，人工生頭少，可提高生產(chǎn)效率約2%[8]。

4.3?維護(hù)成本分析

由于集體落紗裝置采用了光、機(jī)、電、氣一體化等新技術(shù)，隨著技術(shù)的提升，對用戶廠的技術(shù)保障能力提出了更高的要求;隨著集體落紗技術(shù)的應(yīng)用，用工的減少，將打破以往老車間運轉(zhuǎn)管理模式，對車間安全生產(chǎn)提出更高的要求，在設(shè)備保全、保養(yǎng)，工人操作技能培訓(xùn)上必須增加相應(yīng)的投入。其次，光電、氣動技術(shù)的應(yīng)用，對零配件的采購成本也會有所增加。在集體落紗裝置正常的運行、維護(hù)保養(yǎng)過程中，維護(hù)成本會有所增加。

5?結(jié)?語

在當(dāng)前紡織市場的大環(huán)境下，紡織企業(yè)要立足市場，做精做強(qiáng)，創(chuàng)造更大的盈利空間，就必須改變過去的經(jīng)驗觀念，通過技術(shù)革新，在生產(chǎn)設(shè)備技術(shù)上加大投入，充分挖掘現(xiàn)有設(shè)備的使用性能，走可持續(xù)發(fā)展途徑，有效解決好成本投入與利潤回報周期之間的矛盾，為企業(yè)贏得利潤與生存空間。經(jīng)過市場實踐的檢驗，目前環(huán)錠紡細(xì)紗機(jī)集體落紗改造技術(shù)成熟，既經(jīng)濟(jì)又實惠還便于實施，改造工作即可大面積施工，也可在保證現(xiàn)有生產(chǎn)任務(wù)下分批次靈活施工，必將成為紡織企業(yè)，尤其是做中低支紗產(chǎn)品的企業(yè)，提升設(shè)備自動化，解決企業(yè)“用工難”問題的一條有效途徑，是繼環(huán)錠紡細(xì)紗機(jī)緊密紡改造技術(shù)后又一新興改造技術(shù)，將滿足紡織企業(yè)的發(fā)展生存需求，給企業(yè)帶來巨大的經(jīng)濟(jì)效益。

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