經(jīng)緯智能紡織機械有限公司 田克勤/文

1.前言

環(huán)錠細紗機是紡織行業(yè)生產流程中量大面廣的重要設備，其性能的好壞直接影響到成紗質量、能耗高低、用工多少、工人的勞動強度以及管理、經(jīng)濟效益等各個方面。細紗機斷頭是細紗生產中的主要危害，影響細紗機產量，降低生產效率，增加擋車工勞動強度，易造成布面疵點增多，引起大幅度質量波動，所以斷頭是細紗高產、優(yōu)質、低耗生產發(fā)展的障礙。

隨著社會的發(fā)展，無人化工廠和夜間無人值守車間的概念凸顯，要實現(xiàn)無人值守，大幅減少紡紗斷頭非常必要，細紗機設備研發(fā)企業(yè)做了大量的研究，相比10年前，紡紗斷頭大幅減少，好的用戶基本控制在千錠時斷頭10根以內。分析紡紗過程，一落紗中斷頭分布的規(guī)律是，小紗多、中紗少，大紗又有增加，大致比例為5:2:3。導紗板結構和運動軌跡對紡紗斷頭有一定的影響，本文圍繞這個主題展開研究。

2.導紗鉤升降與紗線張力及紗線斷頭的關系

細紗機卷繞部位斷面工藝參數(shù)包括導紗角、紡紗段長度、前羅拉包圍弧、導紗鉤升降全程及其運動軌跡五個參數(shù)。前三個參數(shù)決定紗條動態(tài)捻度的傳遞效果，從而影響紗線強力，而后兩個參數(shù)決定到一落紗氣圈的大小，氣圈在不同紡紗階段的波動,影響紡紗張力的大小，這是造成斷頭多少的直接因素。恒定的氣圈是最理想的氣圈，在現(xiàn)有的設備狀態(tài)下，這是不太現(xiàn)實的?；诂F(xiàn)有的設備狀態(tài)，選擇較理想的氣圈，可以改善斷頭情況。大紗時，希望導紗鉤動程大些，使氣圈不至于過直，以滿足大紗階段必要的氣圈高度；小紗時，希望導紗鉤不運動，壓縮小紗階段的氣圈高度，使氣圈不至于過大，減小紗條張力及其變化，從而減少紗線斷頭。氣圈高度、導紗鉤升降對氣圈控制影響見表1：

由上表可知，為最大程度減少紗線斷頭，導紗鉤的升降軌跡應該為：小紗時導紗鉤不運動或做微小運動，中紗時小動程運動，大紗時中動程運動。

3.細紗機傳統(tǒng)鋼領板和導紗鉤升降傳動方式和關系

傳統(tǒng)的環(huán)錠細紗機設計有位叉機構，較好的解決了小紗時導紗板微動要求。其結構如圖1所示，該結構導紗鉤升降配有位叉機構。主傳動鏈條（1）牽動主鏈滑輪（2）轉動，帶動一分配軸（3）做往復運動時（同時級升），固定在一分配軸（3）的鋼領板升降鏈滑輪（4）轉動，帶動鋼領板升降鏈條（5）運動，從而完成鋼領板的升降；同時固定在一分配軸（3）上的導紗鉤鏈滑輪（6）帶動二分配軸牽動鏈條（7）、鏈滑輪（8）一起轉動，引起固定在二分配軸(9)上的鏈滑輪(10)旋轉，從而引起導紗鉤牽動鏈條(11)、導紗鉤鏈滑輪(12)與導紗鉤升降鏈條(13)的運動，最終完成導紗鉤的升降過程。其中，導紗鉤牽動鏈條(11)被位叉(14)、位叉軸承座(15)等構成的位叉機構所控制（如圖2所示），二分配軸（9）在0～20.68°轉動時，導紗板牽動鏈條（11）上的位叉銷軸（12）處于位叉（14）的凹槽中，位叉起到支撐作用，二分配軸（9）做往復運動時導紗鉤是做微小運動；當轉動角度大于20.68°后，導紗鉤牽動鏈條上的位叉銷軸（16）脫離位叉的凹槽，位叉失去作用。二分配軸（9）做往復運動時，導紗鉤升降鏈條（7）帶動導紗鉤正常勻速運動。

表1

表2

圖2

根據(jù)圖1所示

一分配軸轉動角度θ1：

鋼領板高度H:

式中：

d1—導紗鉤鏈滑輪（6）分度圓直徑；

d2—鏈滑輪(10) 分度圓直徑；

D1—鏈滑輪（8）分度圓直徑；

D2—鋼領板升降鏈滑輪（4）、導紗鉤鏈滑輪(12) 分度圓直徑；

θ1—一分配軸轉角；

θ2—二分配軸轉角；

d1=φ88.6；D1=φ120；D2=φ130；d2=φ61.6

由公式得：

當 θ2=20.68°時 ：θ1=28°；H=31.8

由圖3可知，鋼領板起始位置距龍筋是59，鋼領板起紗位置距龍筋是80，那么當鋼領板上升31.8時，管紗紡了的高度31.8-（80-59）=10.8，為小紗階段。

當鋼領板繼續(xù)上升即θ1＞28°，θ2＞20.68°，位叉失去作用，此時根據(jù)圖1的傳動結構，導紗鉤與鋼領板升降高度比為：

細紗機按常規(guī)的210紗管，180升降計算，鋼領板上升到最高位180位置時，導紗鉤上升h=（180-10.8）×0.35=59

逐段分析計算導紗板運動動程，導紗鉤與鋼領板升降高度的數(shù)據(jù)表見表2，，可以直觀的表述兩者之間的位置關系。

該傳統(tǒng)的升降機構，導紗鉤升降軌跡為小紗時導紗鉤做微小運動，中大紗勻速運動，保證了氣圈高度，滿足紗線張力要求。但存在的弊端是，位叉機構復雜，零件種類多，成本高且安裝調整困難；且在運行過程中，位叉銷在與位叉座接觸或脫開的瞬間，對位叉有沖擊力作用，使得位叉易發(fā)生斷裂，影響整機的穩(wěn)定性和可靠性。

4.設計新的升降機構實現(xiàn)鋼領板和導紗鉤升降關系

位叉機構設計于短車，擴展用于長車，在長車使用中暴露出些問題，假如再把它直接應用于超長車，問題會很突出。從紡紗紗線張力要求及傳統(tǒng)的升降機構中鋼領板和導紗板之間的升降動程關系中，我們清楚的看到：導紗鉤升降軌跡為小紗時導紗鉤做微小運動，中大紗勻速運動。鑒于位叉升降機構的弊端，我們需要研發(fā)一種新的機構滿足導紗板運動要求。采用什么樣的新結構，來實現(xiàn)這樣的運動關系呢？凸輪機構和偏心輪機構都可以實現(xiàn)變速運動，但凸輪的曲線加工難度大，成本高，所以我們嘗試設計偏心輪機構代替?zhèn)鹘y(tǒng)的位叉機構。設計一偏心輪代替二分配軸上的鏈滑輪（8），其外圓直徑不變，穿二分配軸的軸心偏置，以此實現(xiàn)導紗鉤升降軌跡為小紗時導紗鉤做微小運動，中大紗勻速或加速運動。

5.新型鋼領板和導紗鉤升降傳動機構

參照傳統(tǒng)的環(huán)錠細紗機升降機構，在鋼領板升降機構不變的情況下，主要對導紗鉤升降機構做了改進，設計新型導紗鉤升降傳動裝置，如圖4所示主要是通過優(yōu)化設計一個偏心鏈滑輪（16），替代鏈滑輪（8），同時將復雜的位叉控制機構取消：達到當管紗在小紗階段時，二分配軸牽動鏈條（7）靠近偏心鏈滑輪（16）遠端位置處，當一分配軸（3）做往復運動時（同時級升），二分配軸牽動鏈條（7）帶動偏心鏈滑輪（16）做微小運動，使得導紗鉤升降鏈條（13）帶動導紗鉤發(fā)生非常小的位移；當管紗在中紗及以后階段時，二分配軸牽動鏈條（7）逐漸靠近偏心鏈滑輪（16）近端位置處，二分配軸牽動鏈條（7）帶動偏心鏈滑輪做正常運動，使得導紗板升降鏈條帶動導紗板可正常運動。

方案確定后，擬合運動軌跡是核心，雖然機構簡單，但理論計算比較復雜，通過系列的計算和計算機模擬運動，找到較為理想的偏心距和初始角度，新型升降機構鋼領板和導紗鉤升降高度的實測和計算數(shù)據(jù)值見表3。

對比表1和表2數(shù)據(jù)，偏心輪代替位叉機構導紗鉤升降高度僅有微小變化，可忽略不計，動程對比見圖5。改進后新型導紗鉤升降機構，導紗鉤升降軌跡為：小紗時導紗鉤升降做微小運動，中紗慢速運動，大紗中速運動。滿足了從小紗到大紗的氣圈高度，和紗線張力要求。偏心輪升降機構，結構簡單、安裝方便，降低成本，且在運行過程中，傳動鏈條始終受拉力作用，偏心輪平滑過渡，不存在沖擊因素，導紗鉤運動上下?lián)Q向時，換向平滑，也不出現(xiàn)沖擊現(xiàn)象。

圖3

圖4

表3

圖5

6.新型升降結構應用效果

新型升降傳動機構，使用優(yōu)化設計的偏心鏈滑輪，替代復雜的位叉控制機構，在功能相同的前提下，減少了零件種類，方便安裝，降低了整機的成本，并且從根本上解決位叉斷裂的問題，該機構滿足長車和超長車使用要求，大大提升了整機的穩(wěn)定性和可靠性。該結構已成功推廣，應用到商品中，生產中紗線斷頭率、成紗質量和筒紗成型各方面均有大的改善提高，受到廣大客戶的一致認可。

7.結語

本文通過對環(huán)錠細紗機傳統(tǒng)升降機構和新型升降機構的分析、計算、對比，研發(fā)的新型升降機構對于整機的設計更為合理、穩(wěn)定。通過對兩種升降機構結構的分析，傳動的介紹，及鋼領板和導紗鉤升降位置關系的確定，為細紗機的開發(fā)提供了好的理論根據(jù)，給細紗機設計人員提供了良好的幫助，同時在用戶使用過程中，設備穩(wěn)定性、可靠性及成紗質量得到穩(wěn)定提升，設備工作效率提高，機器維修保全費用降低，得到用戶的極大肯定。