張肇娟

短型細(xì)紗機(jī)配置自動(dòng)落紗的發(fā)展

張肇娟

（經(jīng)緯智能紡織機(jī)械有限公司，山西 晉中 030601）

通過(guò)闡述集體落紗在細(xì)紗機(jī)長(zhǎng)車上的應(yīng)用及集體落紗的優(yōu)勢(shì)，引出市場(chǎng)上短型細(xì)紗機(jī)配置自動(dòng)落紗的現(xiàn)狀，并分析了各種自動(dòng)落紗形式的優(yōu)缺點(diǎn)，最后提出研發(fā)新型短車集體落紗的意義。

落紗；集體落紗；落紗小車；短型細(xì)紗機(jī)

1 集體落紗在細(xì)紗機(jī)上的應(yīng)用

環(huán)錠細(xì)紗機(jī)是棉紡生產(chǎn)流程中關(guān)鍵的工序，也是紡紗廠勞動(dòng)強(qiáng)度大和勞動(dòng)密集問(wèn)題的集中點(diǎn)。配有集體落紗系統(tǒng)的環(huán)錠型細(xì)紗機(jī)自動(dòng)化程度高，對(duì)整臺(tái)機(jī)器上的每個(gè)錠子能夠同時(shí)自動(dòng)拔紗、插管、生頭，因此極大地提高了落紗效率。在整個(gè)紡紗過(guò)程中可全自動(dòng)完成操作，縮短落紗時(shí)間，對(duì)管紗的質(zhì)量也有所提高，從而很大程度上減輕了落紗工人的勞動(dòng)強(qiáng)度，大大提高了勞動(dòng)生產(chǎn)率，實(shí)現(xiàn)減員增效的目的。

帶集體落紗裝置的細(xì)紗機(jī)和自動(dòng)絡(luò)筒機(jī)組合成細(xì)絡(luò)聯(lián)，其自動(dòng)化程度更高，因此集體落紗是當(dāng)代最先進(jìn)的細(xì)紗落紗方式，也是現(xiàn)代細(xì)紗機(jī)的重要標(biāo)志之一。

長(zhǎng)車作為現(xiàn)代細(xì)紗機(jī)的一個(gè)重要標(biāo)志，與集體落紗相輔相成。集體落紗的配置為長(zhǎng)車的發(fā)展提供了廣闊的空間，而長(zhǎng)機(jī)、超長(zhǎng)機(jī)的發(fā)展又推動(dòng)了集體落紗的不斷改進(jìn)，使兩者融為一體。立達(dá)公司的新型卡摩紡紗機(jī)K45采用模塊化設(shè)計(jì)，錠數(shù)為1 632錠，可稱之為超長(zhǎng)車，其可靠性和靈活性都有所提高，與相同錠數(shù)的長(zhǎng)車相比，占地面積減少13%左右。該機(jī)配置了SERVOgrip，此系統(tǒng)落紗時(shí)不用打底紗，它取消了管底卷繞，沒(méi)有錠子回絲，這樣能夠有效減少飛花，降低生產(chǎn)成本，改善成紗質(zhì)量。錠數(shù)增加的成本分?jǐn)偟矫垮V上，生產(chǎn)成本也相應(yīng)降低。德國(guó)青澤公司的超長(zhǎng)機(jī)Zinser351細(xì)紗機(jī)，錠數(shù)為1 680錠。該機(jī)所配置的集體落紗系統(tǒng)Co We Mat，穩(wěn)定性等方面都有了進(jìn)一步提高。系統(tǒng)落紗時(shí)間為 2 min內(nèi)，比1 488錠的Zinser350細(xì)紗機(jī)快0.5 min，所以落紗時(shí)間對(duì)于集體落紗來(lái)說(shuō)是一個(gè)很重要的技術(shù)參數(shù)。

2 細(xì)紗機(jī)短車配置自動(dòng)落紗系統(tǒng)的發(fā)展

近年來(lái)，隨著科技的飛速發(fā)展，用工成本不斷提高，環(huán)錠細(xì)紗機(jī)向著高自動(dòng)化、智能化方向發(fā)展。在國(guó)際市場(chǎng)上細(xì)紗機(jī)主要以配置集體落紗的長(zhǎng)車、超長(zhǎng)車為主，目的是降低制造成本、節(jié)省勞動(dòng)力。相對(duì)于國(guó)際市場(chǎng)，國(guó)內(nèi)龐大的短車市場(chǎng)對(duì)于急切提高經(jīng)濟(jì)效益、降低勞動(dòng)成本的需求越來(lái)越強(qiáng)烈。對(duì)此情況進(jìn)行調(diào)研發(fā)現(xiàn)，目前市場(chǎng)上出現(xiàn)的600錠以下環(huán)錠細(xì)紗機(jī)的自動(dòng)落紗方式主要有兩種形式：配置集體落紗系統(tǒng)和使用落紗小車。

2.1 配置集體落紗系統(tǒng)的落紗方式

國(guó)內(nèi)市場(chǎng)上配置集體落紗系統(tǒng)的短車大致有三種形式：①將集體落紗長(zhǎng)車縮短成短車形式；②將輸送凸盤斜8°； ③使用夾紗錠子。

將集體落紗長(zhǎng)車縮短成600錠以下的短車形式，這種集體落紗細(xì)紗機(jī)使用的零件種類不變，只是錠數(shù)減少，同樣使用鋁套管錠子和薄壁紗管，使用抓管器拔插紗管。這種形式的集體落紗短車與長(zhǎng)車無(wú)異，運(yùn)行平穩(wěn)可靠，但是存在以下兩點(diǎn)不足：①成本高利潤(rùn)低。環(huán)錠細(xì)紗機(jī)的車頭車尾箱體的制造成本比較高，錠數(shù)越多成本將分?jǐn)偟矫垮V上，利潤(rùn)就會(huì)提高，錠數(shù)越少分?jǐn)偟某杀驹缴?，利?rùn)就會(huì)越低。另外由于長(zhǎng)車占地面積較大，為了使車頭車尾纖維牽伸均勻在車尾箱體內(nèi)，裝有同步牽伸傳動(dòng)，而短車的長(zhǎng)度短，車尾不需要同步牽伸，如果只是簡(jiǎn)單將長(zhǎng)車縮短成短車，就會(huì)造成零件不必要的浪費(fèi)，同樣會(huì)增加成本。②工人數(shù)量并未減少，同時(shí)增加了勞動(dòng)強(qiáng)度。以配置集體落紗的F1520長(zhǎng)車為例，縮短成短車后同樣使用空管儲(chǔ)存箱，并且空管儲(chǔ)存箱的數(shù)量隨著短車數(shù)量的增加而增多，為保證空紗管持續(xù)的存儲(chǔ)量，工人必須頻繁碼管喂管，長(zhǎng)時(shí)間重復(fù)彎腰上捧的動(dòng)作容易造成工人腰肌勞損，損害身體健康。在減少落紗工的同時(shí)，卻增加了擺管送紗工的數(shù)量，也增加了工人的勞動(dòng)強(qiáng)度。

將輸送凸盤傾斜8°，這種類型的集體落紗系統(tǒng)主要針對(duì)舊車改造。短型細(xì)紗機(jī)的設(shè)計(jì)初期是為人工落紗而設(shè)計(jì)的，配置的錠子是光桿錠子，為了機(jī)器整體的穩(wěn)定性，支撐機(jī)器的中墻板比較低。如果要在短車上加裝集體落紗裝置需要滿足兩個(gè)條件，即鋁套管錠子落紗時(shí)需要的斷面尺寸（機(jī)梁到龍筋的距離）和氣架抓管器垂直拔插管時(shí)所需要的龍筋到地的距離。為了滿足這兩個(gè)條件，首先將龍筋下降到斷面尺寸，達(dá)到氣架拔滿紗所需要的尺寸，另外將輸送紗管的支撐托板設(shè)計(jì)成傾斜8°，使氣架在8°方向上拔插管，避開(kāi)龍筋和 錠腳。

這種集體落紗系統(tǒng)可以滿足落紗要求但同樣存在以下不足：①增加改造成本。改造時(shí)需要將光桿錠子和紗管更換成鋁套管錠子和相應(yīng)的薄壁紗管，目前市場(chǎng)上鋁套管錠子的價(jià)格是光桿錠子的兩倍，使得改造成本大幅提高，更換下來(lái)的光桿錠子就會(huì)閑置，造成浪費(fèi)。②拔插管精度不高。由于短車中墻板下部安裝支撐托板和支撐氣架的安裝板的部位沒(méi)有經(jīng)過(guò)機(jī)加工，是毛坯表面，系統(tǒng)運(yùn)行一段時(shí)間后，在托板內(nèi)運(yùn)行的凸盤由于自重在托板中會(huì)向斜8°的方向傾斜，凸盤的一側(cè)始終與托板的外側(cè)接觸，使得凸盤磨損嚴(yán)重，凸盤外形尺寸改變會(huì)使抓管器在拔插紗管時(shí)精度降低，頂住紗管，損壞抓管器，機(jī)器停止運(yùn)行，影響生產(chǎn)。

某夾紗錠子夾紗器結(jié)構(gòu)如圖1所示。

1—錠盤；2—引導(dǎo)槽；3—割紗刀；4—錠桿；5—夾紗頂蓋；6—夾紗凸緣；7—圓柱螺旋彈簧；8—固定套；9—箝持滑套；10—凹形槽；11—活動(dòng)鋼球孔；12—活動(dòng)鋼球。

使用夾紗錠子的工作原理如下：這種夾紗器一般包括固定套、箝持滑套、多顆鋼珠和割紗刀。由于錠子高速旋轉(zhuǎn)，鋼球由于離心力的作用向外拋出，進(jìn)入凹形槽內(nèi)，并通過(guò)該凹形槽和箝持滑套向下壓縮彈簧，使箝持滑套頂端和夾紗頂蓋之間形成縫隙。當(dāng)錠速下降或停止時(shí)，鋼球失去離心力，箝持滑套在彈簧彈力的作用下向上推壓，使縫隙閉合夾紗留頭。割紗刀在拔紗時(shí)同時(shí)割紗。這種夾紗裝置對(duì)錠子轉(zhuǎn)速的控制要求非常嚴(yán)格，同時(shí)對(duì)落紗時(shí)鋼領(lǐng)板的下降速度要求也嚴(yán)格，如果落紗時(shí)錠子的落紗速度與鋼領(lǐng)板的下降速度不匹配，將不能實(shí)現(xiàn)此夾紗器的功能。如果配置在自動(dòng)化程度高的環(huán)錠細(xì)紗機(jī)長(zhǎng)車上，其作用明顯增大，但是一般對(duì)于需要改造的細(xì)紗機(jī)短車來(lái)說(shuō)其自動(dòng)化程度低，如果配置這種夾紗器機(jī)器調(diào)試將難度加大，同時(shí)紗廠的紡紗環(huán)境復(fù)雜，飛灰較多，在使用的過(guò)程中難免會(huì)有飛灰落入夾紗器內(nèi)部，積聚，產(chǎn)生阻力，造成彈簧回彈不統(tǒng)一。另外需要更換錠子，老機(jī)改造成本比較高。同種形式的夾紗錠子在無(wú)錫試紡中心做試驗(yàn)證明了這一點(diǎn)，夾紗器在使用四個(gè)月后斷頭就會(huì)增加，需要更換，這對(duì)于用戶來(lái)說(shuō)成本將大大增大，所以此種夾紗器不建議在改造的短車集體落紗系統(tǒng)上使用。

2.2 使用落紗小車的落紗方式

除了上述的幾種短車集體落紗系統(tǒng)，很多用戶還使用落紗小車在短車上進(jìn)行落紗。早在20世紀(jì)60年代，中國(guó)紡織工人和技術(shù)人員就創(chuàng)造了鏟刀式、圓盤式等手推落紗機(jī)。經(jīng)過(guò)試制和生產(chǎn)試驗(yàn), 在實(shí)際使用中，無(wú)論國(guó)內(nèi)、國(guó)外都沒(méi)有得到很好的應(yīng)用與推廣。首要原因是這種雙圓盤式落紗機(jī)設(shè)計(jì)上存在以下先天不足：①落紗機(jī)工作時(shí)圓盤和錠子之間沒(méi)有裝置固定，因此經(jīng)常發(fā)生水平方向擠撞，使錠子和管紗受到傷害；②電動(dòng)落紗機(jī)的制造商長(zhǎng)久以來(lái)設(shè)計(jì)改進(jìn)少，制造質(zhì)量得不到較大提高。另外機(jī)器和零部件的剛性差、可調(diào)整處多、容易走動(dòng)、穩(wěn)定性較差等因素也影響使用效果。因此往往落紗機(jī)到了紡織廠，尤其到了國(guó)外，由于缺乏維修人員和簡(jiǎn)易可行的維修方法，落紗機(jī)很快就會(huì)被擱置，最后被手工落紗所取代。

2010年，上海紡機(jī)展上有兩家公司分別展示了自動(dòng)落紗機(jī)器人和智能落紗車，它們與傳統(tǒng)的電動(dòng)落紗機(jī)類似，但自動(dòng)化程度提高，更加智能化，所以它們應(yīng)該歸類為自動(dòng)小車落紗機(jī)。

在第十五屆上海紡機(jī)展上，又有三家公司分別展示了智能落紗機(jī)、落紗機(jī)器人和落紗小車，分別是安徽銅陵的SOBONE-S9型落紗機(jī)、無(wú)錫集聚落紗機(jī)器人和江陰華芳的HFLS708型落紗小車。

銅陵松寶機(jī)械有限公司的臺(tái)SOBONE—S9型松寶環(huán)錠紡智能落紗機(jī)特點(diǎn)如下：①拔紗方式垂直于龍筋拔紗。目前市場(chǎng)上現(xiàn)有的電動(dòng)落紗機(jī)采用預(yù)松盤鏟紗，落紗盤是通過(guò)提升紗管實(shí)現(xiàn)落紗的。由于預(yù)松盤與水平面呈一定的夾角，使得小車在運(yùn)行的過(guò)程中不僅產(chǎn)生拔紗的垂直力還產(chǎn)生水平分力，水平分力可能撞傷錠子及損壞管紗。為了解決這一問(wèn)題，SOBONE-S9型落紗機(jī)采用抓管器抓取管紗的頂部，垂直于龍筋拔紗，錠桿橫向不受力，不損壞錠子，不接觸紗線管紗表面也不受損。②自動(dòng)化排管、輸管及插管裝置。在滾動(dòng)輥和推動(dòng)輪的協(xié)調(diào)作用下，扇形空管箱中的空紗管逐個(gè)經(jīng)括弧狀輸管排管通道，內(nèi)凹狀弧形板以及豎直化空紗管機(jī)構(gòu)完成了自動(dòng)輸管、排管及豎直化動(dòng)作，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)積極式插管，這樣插管的可靠性和穩(wěn)定性都有所提高。③使用氣囊式抓管器。長(zhǎng)車集體落紗使用抓管器拔紗技術(shù)已很成熟。SOBONE-S9型落紗機(jī)將氣囊式抓管器適用于光桿錠子和鋁套管錠子拔紗。松寶對(duì)氣囊式抓管器在結(jié)構(gòu)和承載能力上進(jìn)行改造，在一些紡紗廠對(duì)光桿錠子和鋁套管錠子拔紗進(jìn)行了實(shí)地試驗(yàn)。但氣囊的壽命有待考驗(yàn)，光桿錠子拔管力過(guò)大帶來(lái)的一些相關(guān)問(wèn)題也需采取措施解決。

無(wú)錫集聚智能紡機(jī)公司的兩代紗機(jī)器人產(chǎn)品在拔紗的方法等方面有很大的不同，前者采用機(jī)械手拔紗在拔紗時(shí)要接觸紗線表面；而后者采用集體落紗形式的拔紗方式，抓管器握持紗管頂部垂直拔紗不傷錠子也不損壞紗線。

江陰華方新技術(shù)科研有限公司的HFLS708型落紗小車，兩臺(tái)落紗小車為一組，采用人工輔助移動(dòng)方式，可同時(shí)供多臺(tái)細(xì)紗機(jī)使用。

此落紗機(jī)有以下幾個(gè)突出特點(diǎn)：①采用先預(yù)松再拔管的方法，該機(jī)采用在紗管底部（或頂部）模擬人工搓旋的方式進(jìn)行預(yù)松，不接觸紗的表面，所以不損紗。該方式用較小的力就能將紗管與錠桿脫離，偏心輪適時(shí)將紗管帶出落紗。由于管紗已被預(yù)松，所以落紗機(jī)在拔紗時(shí)不損傷錠子和紗管。松寶環(huán)錠紡智能落紗機(jī)和無(wú)錫集聚落紗機(jī)器人的落紗小車沒(méi)有預(yù)松裝置，對(duì)光桿錠子來(lái)說(shuō)易損壞機(jī)件，所以光桿錠子拔紗采用先預(yù)松的方式較好。②此落紗機(jī)采用間隙可控式插管方式，同步拔管與插管，其部件與機(jī)構(gòu)采用懸浮結(jié)構(gòu)。 ③磷酸鐵鋰充電電池供電，不需要外接電、氣、液等，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單明了，改造安裝工作量小、周期短、費(fèi)用低。④落紗機(jī)落紗前在紗框架上放置兩個(gè)紗筐，其中一個(gè)放在接收紗管的位置，當(dāng)其滿時(shí)，換位裝置將另一個(gè)紗框自動(dòng)送入接收位置，這樣可提高落紗機(jī)效率，減輕工人的勞動(dòng)強(qiáng)度。

以上所示的智能落紗小車，雖然落紗形式更加智能化，但同樣存在著以下一些問(wèn)題：①光桿錠子落紗前對(duì)管紗先預(yù)松是必要的。在實(shí)際使用中，光桿錠子與錠桿的配合松緊度差異很大，為防止錠速過(guò)高產(chǎn)生跳管現(xiàn)象，落紗工在插管之后都會(huì)對(duì)紗管進(jìn)行壓管，所以光桿錠子的拔管力要比鋁套管錠子大得多。而且錠速越快紗管與錠子的抱合力較大，因此建議用抓管器在光桿錠子拔紗時(shí)應(yīng)考慮先預(yù)松的方式。②應(yīng)該適合各種機(jī)型的短車細(xì)紗機(jī)。以上三種小車試驗(yàn)時(shí)均在FA506上試驗(yàn)，這并不是偶然的。因?yàn)镕A506型細(xì)紗機(jī)的車頭、車尾均窄于錠子的橫向中心跨距。但FA506之后的一些機(jī)型，如FA507A、EJM128等，其車頭車尾的寬度與兩側(cè)龍筋的寬度基本一致。顯然，目前的小車設(shè)計(jì)不適用于這些類型的細(xì)紗機(jī)短車。③細(xì)紗機(jī)的機(jī)臺(tái)間距、長(zhǎng)度、巡回吹吸風(fēng)的中心距等這些尺寸與落紗小車操作的方便性有著重要的關(guān)系。一般情況下，小車質(zhì)量大一些，其剛性和穩(wěn)定性會(huì)好一些，但操作的靈活性會(huì)比較差。但也不盡然，松寶智能落紗機(jī)雖然它質(zhì)量為150 kg，但推起來(lái)仍感覺(jué)比較輕。

3 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，短型細(xì)紗機(jī)的自動(dòng)落紗方式不管是配置集體落紗系統(tǒng)還是使用落紗小車都存在局限性。

從對(duì)目前市場(chǎng)上的幾種短車集體落紗系統(tǒng)的研究來(lái)看，集體落紗不適用于光桿錠子，對(duì)于需要在舊機(jī)上配置集體落紗系統(tǒng)的用戶來(lái)說(shuō)，更換錠子會(huì)加大改造成本，另外用戶現(xiàn)有的短車所使用的支撐墻板加工精度不夠，安裝集體落紗裝置會(huì)影響系統(tǒng)運(yùn)行的穩(wěn)定性。落紗小車雖然也能滿足目前短車自動(dòng)落紗的要求，但是其造價(jià)昂貴，維修困難，并沒(méi)有在紡紗廠內(nèi)被廣泛使用。所以研究新型的短車集體落紗系統(tǒng)對(duì)于現(xiàn)有的舊車，改造不僅能夠降低改造成本，還能提高機(jī)器的自動(dòng)化程度。對(duì)于廣闊的短車集落改造市場(chǎng)，具有良好的前景和較好的經(jīng)濟(jì)效益。

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2095－6835（2020）06－0060－03

TS103.191

A

10.15913/j.cnki.kjycx.2020.06.020

張肇娟（1983—），女，山西臨汾人，工程碩士，工程師，研究方向?yàn)榄h(huán)錠紡紗機(jī)的設(shè)計(jì)與制造。

〔編輯：嚴(yán)麗琴〕