葉 景

（經緯智能紡織機械有限公司，山西 晉中 030600）

隨著國力的提升，自動化、電氣化在紡織行業(yè)中的應用也在不斷地擴展，在環(huán)錠紡細紗機上，除了大范圍應用的變頻器控制主軸，伺服控制鋼領板的升降的方案，越來越多的廠家開始使用伺服控制器驅動羅拉轉動。本研究經歷了使用一個伺服控制器驅動：前、中、后3組羅拉；使用兩個伺服控制器控制：前、中、后3組羅拉；使用3個伺服控制器驅動：前、中、后3組羅拉。在各種不同的配置和應用環(huán)境下，對電子牽伸配置的細紗機和以往機械齒輪、帶輪傳動的細紗機有了深入的了解和掌握，現(xiàn)在將使用電子牽伸配置的細紗機在紡紗工藝上的提升、改進和大家共同分享。

1 細紗機電子牽伸的布局和原理

細紗機的羅拉部分采用伺服驅動方案，大體上分為3種：（1）電子加捻式，牽伸部分仍舊采用傳動的牽伸齒輪，是使用單個較大功率的伺服控制器替代主軸的同步傳送。（2）半電子牽伸式，前羅拉采用一個伺服驅動，中后羅拉采用一個伺服驅動，其中，后驅牽伸倍數(shù)的調整仍舊需要更換牽伸部分的牙齒。（3）前、中、后羅拉用3個伺服控制器分別控制。

系統(tǒng)構架如圖1所示。

圖1 電子牽伸布局概要

電子牽伸配置的細紗機在傳動上應當有別于傳統(tǒng)的機械傳動細紗機，主要考慮的方面有：（1）傳動比例，需要依據(jù)整體的最大運轉錠速、最寬泛的工藝適應度和伺服電機的最佳工作能效來決定適當?shù)臏p速機。部分方案采用電子自帶的減速機，與電機的兼容性會好一些，部分采用自制的齒輪比與整機的結構布局相對簡單。（2）中羅拉上由于膠圈的配置，會產生反向旋轉的阻力，在停機斷電時，需要在禁止狀態(tài)下持續(xù)輸出一定的力矩，可采取單向軸承、單向離合或者伺服電機抱閘等方案。（3）機械傳動轉化為電氣驅動后，羅拉布局分段、分片，需要依據(jù)紡紗工藝進行特殊的報警處理，例如故障不斷紗等功能。

2 捻度不勻的解決方案

依據(jù)捻度的公式（公式1）可以得出，捻度為錠子轉速與前羅拉的線速度比例。但是根據(jù)近年來單錠檢測功能的發(fā)展，發(fā)現(xiàn)公式中的錠子速度其實只是一個參照值，在不考慮纖維材料的抗捻性的前提下，鋼絲圈一個回轉理論上能對應紗線上的一個捻回；前羅拉的速度檢測的是前羅拉剛性材料軸轉速，纖維經過摩擦后的出紗速度與軸的線速度并不能保證1∶1的輸出，也存在丟捻現(xiàn)象。以上兩個方面統(tǒng)一歸納為加捻效率。

其中：N錠=錠子速度（r/min）；N前=前羅拉轉速（r/min）；D前=前羅拉直徑（mm）。

在鋼領板上下方向和速度切換式時，會造成主軸負載的變化，小紗階段成型未能完整形成一個錐面，此時的漸開線軌跡會造成紡紗動程下半部分張力變大，氣圈在作為中間部分消耗張力的波動，當設置不合理時會將較大的張力傳遞到錠子上，從而帶動主軸速度的不穩(wěn)定變動。該現(xiàn)象會造成鋼領板在常規(guī)短動程內的捻度波動，波動范圍通過單錠檢測測得的鋼絲圈轉速進行過監(jiān)測比較，依據(jù)配置波動范圍2%～4%。在筒管紗線卷轉由小變大時，錠子的轉動慣量會不斷增加，而當前很多廠家為了自動化和高速高產，錠子上加裝夾紗器，進一步增加了錠子的轉動慣量。而滾盤和錠盤的傳動為摩擦傳動，依據(jù)摩擦力等于壓力乘以摩擦面積的原理，高速機臺的配置錠盤普遍為19.5，較以往的錠盤直徑小，變相地減小了錠帶的摩擦面積。在整機錠速突然增加或者降低時，會瞬間造成捻度波動5%以上，而且在紗管重量的變化下，小紗式和大紗式的錠速續(xù)變，會帶來捻度的偏低或偏強.

根據(jù)該特性，對使用伺服控制前羅拉的配置下，在無錫某紗企業(yè)的項目中對前羅拉的轉動采用了整體普調和變速節(jié)點的定額補償，在該客戶的實驗室測得紗管的整體捻度波動符合預定的標準范圍。

整體普調方案為：在圖2所示的錠速曲線中，T0—T1階段為小紗階段，該階段對前羅拉伺服控制器進行97%～99%的速度修正，T1—T2階段為恒速中紗階段，該階段對前羅拉伺服控制器修正速度為100%，T2—T3階段為大紗階段，錠速逐漸降低，前羅拉伺服控制器修正速度為101%～103%。具體數(shù)值依據(jù)不同配置和品種進行更改調整。

定點補償方案為：錠速在起紗過程中，錠速驟變的情況下，根據(jù)節(jié)點觸發(fā)的時間點進行統(tǒng)一的羅拉跟隨偏置轉動，即主軸速度在加速和降低后，通過對羅拉速度的人為補償，使羅拉的運動同步錠子，而非主軸，補償曲線如圖3所示。

圖2 捻度均調

圖3 捻度瞬間補償

3 中、后羅拉扭震造成開停車粗細節(jié)的解決方案

在諸多的紡紗工藝中，塞絡紡可以提升條干質量，提高粗紗的單錠喂入量，大幅延長粗紗換段的間隔等優(yōu)點，為不少紡紗企業(yè)采用。隨之帶來的中、后羅拉的負載成倍增加，加之細紗機的布局限制，長車的中、后羅拉布局一般采用車尾車頭對傳，車中部分分段。在如此長的節(jié)徑比下，中、后羅拉承擔了較為苛刻的工況，當羅拉材質過硬時，調整難度大，容易脆裂，材料偏軟時，會發(fā)生轉動角度從傳動源頭到傳動末端，轉動角度不同步，差異巨大等現(xiàn)象。雙端傳動又會造成羅拉反向絲扣的脫落，增加分段會大幅增加設備成本等原因，造成羅拉麻手、抖動，一直是賽絡紡的一個難點。在紡織材料為人造纖維時，由于纖維截面特性和溫濕度特性帶來的抗牽抗捻性，該問題會進一步加劇，表現(xiàn)在生產中的數(shù)據(jù)主要為細節(jié)切疵較高、開停車出細節(jié)、留頭率偏低等，嚴重影響生產運行效率。

因中羅拉扭震帶來的細節(jié)切疵高，可以通過調整后驅隔距和降低后驅牽伸倍數(shù)，或者降低粗紗捻系數(shù)來解決。但是會大幅降低紗線的條干質量，所以一般涉及該種工藝的紡紗設備，建議單段中羅拉長度小于480 錠，并采用直徑30 mm中羅拉。因為羅拉扭震帶來的開車、停車粗細節(jié)，曾經在徐州某紗廠對此問題進行過深入的研究。進過研究后，針對中羅拉在停車前低速時旋扭角度恢復，以及在低速下牽伸效率的提高，造成明顯的開停車粗細節(jié)問題，進行以下處理：（1）延長停車時錠速驟降的降速斜率，使得彈性的形變回彈造成的粗細節(jié)拉長。（2）依據(jù)粗細節(jié)的產生位置進行50%的反向補償。補償方案如圖4所示。

圖4 開停車羅拉補償方案

在進行該方案的補償后，黑板繞紗上的粗細節(jié)明顯改善，對絡筒的切次率有較為顯著的改善，改善效果如圖5所示。

圖5 粗細節(jié)對比

4 低捻紗的留頭解決方案

很多紡紗企業(yè)遇到過加工低捻紗的情況，捻度小于1 000 T/M的工藝，統(tǒng)稱為低捻紗。該工藝由于吐紗量較多，對工藝風機的負壓要求較高，在濕度、溫度不合理的情況下，經常纏繞皮輥造成區(qū)域的連鎖斷紗現(xiàn)象發(fā)生，巡擋工作量較大。這種工藝下的前羅拉線速度通?？稍? m/min以上，由于捻度低，捻度傳遞效果差；吐紗速度高，加之細紗機沒有和粗紗一樣的假捻環(huán)節(jié)，前羅拉和前皮輥的加捻三角區(qū)明顯前拉，在落紗后錠子剎車減速度大于羅拉慣性停止減速度，所有傳動間隙前沖，造成額外吐紗，表現(xiàn)為辮子紗急劇增多；而錠速低于400 r/min后，氣圈消失，捻度缺少傳遞通道，會造成該時間段內吐出紗線捻度更低，紗線強力減弱；集落的葉子翻轉動作后造成紗線角度發(fā)生變化，紗線貼近吸棉笛管，工藝風機仍舊對負壓進行持續(xù)保持，極易將未加捻的棉紗虛條線吸入笛管中，對加捻三角區(qū)的纖維造成異常撥動。辮子紗成型后較難通過鋼絲圈正常卷繞，加之加捻區(qū)受損傷，紗線強力較弱，導致集體落紗后開車留頭率較差。

常規(guī)的解決方案是在配置廢絲盤的錠子的機臺，將落紗錠速降低，剎車時間延長，雖然這種方案可以解決辮子紗和笛管的負壓侵擾，但整體紗線的強力還是比較低。在配置夾紗器錠子后，錠速的下限由于受到Novbra夾紗器原理的限制，錠速下限不能低于4 500 r/min。剎車時為了保證夾紗的長短，必須用較短的起紗時間來限制，會在錠桿上留下一圈左右的回絲。

南通、安慶等紗企在處理該問題時采用了羅拉超喂的辦法處理：在落紗時，鋼領板快速下降時，形成包身紗時，將捻度調整為原捻度的120%左右，此時的捻度突然變強，前羅拉吐紗速度降低，辮子紗基本消除，紗線強力增加，距離負壓笛管的位置也重新歸屬于合適狀態(tài)，落紗留頭率提升效果明顯[1]。

該辦法帶來的捻度變化屬于人為的改變，因此需和紗企協(xié)商，而且一般的包身紗存在于絡筒的換管階段，需設置絡筒的找頭機構將找頭長度設置為0.5 m左右，基本可以將細紗395左右斷面的廢紗清除掉。該辦法從電子加捻及以上車型均可使用，但是為了保證客戶的紗線質量，一般使用于電子牽伸機型，在進行捻度調整的同時，將支數(shù)也同期調整，這樣該部分廢紗在通過電子清紗器時可以被較明顯地檢出，并進行切除。

使用該方案處理后，集落的留頭率可穩(wěn)定保證在98%以上。

5 結語

近年來，伴隨科技的不斷發(fā)展，我國紡紗技術已經取得了一定的成果。紡紗自動化、智能化的呼聲越來越高，細紗機的全電子化是趨勢也是方向。牽伸部件由于在細紗機占據(jù)著核心的地位，隨著伺服控制器在牽伸部分的發(fā)展和應用，對紡織工藝的改變和提升也逐漸地凸顯出來。電子牽伸式的細紗機，不僅能夠大幅減小傳統(tǒng)換紗工藝的繁重工作量，還能夠有效地提高紡紗的質量，并提高工作效率。本研究主要針對在電子牽伸配置型的細紗機上，通過伺服控制器的細膩調節(jié)，來和解決傳統(tǒng)工藝中的難題，希望對將來整體紡紗水平的提高提供思路和幫助，共同為現(xiàn)代化紡紗事業(yè)作出貢獻。