粗紗機(jī)

半精紡紡紗工藝是將毛紡工藝和棉紡工藝相結(jié)合,形成一種多元化纖維的混合工藝,是我國(guó)紡織行業(yè)中一項(xiàng)創(chuàng)新性工藝技術(shù)。多數(shù)半精紡生產(chǎn)企業(yè)粗紗工序采用80年代的A454型棉紡粗紗機(jī),該機(jī)成本低,基本能滿足現(xiàn)行多元化纖維組合生產(chǎn)的需要。由于半精紡生產(chǎn)具有品種多、批量小、原料成分復(fù)雜,纖維結(jié)構(gòu)變化大等特點(diǎn),多數(shù)企業(yè)在半精紡生產(chǎn)過(guò)程中,粗紗工序會(huì)出現(xiàn)一些技術(shù)和使用維護(hù)等問(wèn)題。從粗紗工序的作用、機(jī)理,以及紡紗工藝中對(duì)粗紗質(zhì)量指標(biāo)的控制等多方面,經(jīng)過(guò)針對(duì)性地分析和試驗(yàn),說(shuō)明棉紡懸錠粗紗機(jī)尤其是計(jì)算機(jī)控制的粗紗機(jī)能很好地解決此類(lèi)相關(guān)問(wèn)題。為提高半精紡粗紗質(zhì)量提供了相應(yīng)的解決方案。

關(guān)鍵詞: 毛半精紡;粗紗機(jī);粗紗工序;棉紡

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半精紡工藝粗紗工序

現(xiàn)狀分析目前大多數(shù)企業(yè)粗紗工序采用棉紡設(shè)備,并且多數(shù)使用的是A字頭托錠粗紗機(jī),如:A453、A454、A454E等。

1.1 存在的問(wèn)題

半精紡粗紗工序工藝調(diào)整復(fù)雜,需更換的工藝變換齒輪多,包括牽伸變換齒輪、捻度變換齒輪、張力變換齒輪、升降變換齒輪、角度變換齒輪等。同時(shí)涉及到的工藝員、設(shè)備保養(yǎng)、維修人員多,并要求相關(guān)人員具有較高的技術(shù)水平和較豐富的工作經(jīng)驗(yàn)。

傳動(dòng)機(jī)構(gòu)復(fù)雜,傳動(dòng)鏈長(zhǎng),采用錐輪變速機(jī)構(gòu)、錐輪皮帶復(fù)位控制機(jī)構(gòu)、成形機(jī)構(gòu)等,在開(kāi)關(guān)車(chē)過(guò)程中紗線易產(chǎn)生細(xì)節(jié)疵點(diǎn)。

工藝更改頻繁,對(duì)粗紗張力調(diào)整不易掌握以及由于錐輪皮帶運(yùn)轉(zhuǎn)打滑率難以控制,很容易在紡紗中因張力不適而出現(xiàn)質(zhì)量問(wèn)題。

加壓形式一般采用彈簧加壓,錠間差異大,并且長(zhǎng)時(shí)間使用彈簧疲勞產(chǎn)生塑性變形,造成條干惡化[1]。

1.2 半精紡工藝對(duì)粗紗工序的發(fā)展需求

半精紡工藝的不斷發(fā)展,半精紡紗線質(zhì)量水平的提高,條干均勻度的控制,重量偏差,重量CV值的控制,紗疵的控制,伸長(zhǎng)率指標(biāo)、捻度指標(biāo)的實(shí)現(xiàn);半精紡紗線紗支范圍越來(lái)越廣,逐漸向高支紗方向發(fā)展;高檔原料蠶絲、羊絨纖維的混入,期望紗線檔次逐步上升,用戶(hù)對(duì)高品位紗線的需求等,無(wú)一不對(duì)粗紗工序提出更高的要求,從而使粗紗工序的作用越來(lái)越重要。粗紗機(jī)如何保證半精紡粗紗工序的質(zhì)量越顯必要,如:減少意外伸長(zhǎng)、減少粗紗機(jī)機(jī)械波,控制張力的大小、控制毛羽,防止細(xì)節(jié)產(chǎn)生、毛粒增加、粗紗冒紗,提高設(shè)備的穩(wěn)定性、簡(jiǎn)化工藝品種變換的操作、計(jì)長(zhǎng)準(zhǔn)確、集體換筒、減少用工、降低操作人員的技能要求等[2]。

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棉紡粗紗機(jī)的發(fā)展現(xiàn)狀

近60年來(lái)通過(guò)幾代人的努力,棉紡粗紗機(jī)從“1”系列,經(jīng)歷“A”系列、“FA”系列發(fā)展至今天的多種無(wú)錐輪傳動(dòng)、智能化系列粗紗機(jī)。

不同檔次的粗紗機(jī),在技術(shù)水平、機(jī)電一體化、自動(dòng)化、連續(xù)化程度方面逐步提高,在紡紗質(zhì)量的控制水平以及紡紗速度、效率方面逐步上升;粗紗機(jī)操作簡(jiǎn)化、更換品種、工藝調(diào)整方便快捷,減少機(jī)配件消耗,減少用工的程度逐步深入體現(xiàn);粗紗機(jī)信息化、網(wǎng)絡(luò)化、智能化等技術(shù)與國(guó)際水平逐步拉近達(dá)到持平。

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棉紡粗紗機(jī)對(duì)半精紡質(zhì)量的影響

計(jì)算機(jī)技術(shù)、變頻和伺服技術(shù)、PLC技術(shù)的應(yīng)用,自動(dòng)化、智能化水平的提高,使得棉紡粗紗機(jī)技術(shù)得到長(zhǎng)足的進(jìn)步和發(fā)展,計(jì)算機(jī)控制的懸錠粗紗機(jī)(電腦粗紗機(jī))日臻完善,可以很好地解決半精紡工藝中粗紗工序出現(xiàn)的系列問(wèn)題。

3.1 簡(jiǎn)化傳動(dòng)機(jī)構(gòu)并消除開(kāi)關(guān)車(chē)細(xì)節(jié)

計(jì)算機(jī)控制的無(wú)錐輪懸錠粗紗機(jī)從傳動(dòng)形式上分為兩電動(dòng)機(jī)和四電動(dòng)機(jī)分部傳動(dòng)粗紗機(jī)2種機(jī)型。兩電動(dòng)機(jī)分部傳動(dòng)粗紗機(jī),1臺(tái)變頻電動(dòng)機(jī)傳動(dòng)錠翼、羅拉,1臺(tái)伺服電動(dòng)機(jī)傳動(dòng)卷繞和龍筋升降;四電動(dòng)機(jī)分部傳動(dòng)粗紗機(jī),1臺(tái)變頻電動(dòng)機(jī)傳動(dòng)錠翼,羅拉、筒管卷繞和龍筋升降分別由3臺(tái)伺服電動(dòng)機(jī)傳動(dòng)。運(yùn)用計(jì)算機(jī)、PLC、伺服及變頻技術(shù)組成一個(gè)高精度控制系統(tǒng),通過(guò)數(shù)學(xué)模型控制,實(shí)現(xiàn)多電動(dòng)機(jī)之間的同步控制及恒張力紡紗。采用伺服控制系統(tǒng),進(jìn)行數(shù)字化控制,有效地解決了起動(dòng)、點(diǎn)動(dòng)、停車(chē)多電動(dòng)機(jī)同步控制問(wèn)題,消除了粗紗機(jī)開(kāi)關(guān)車(chē)細(xì)節(jié)。國(guó)內(nèi)外市場(chǎng)使用近萬(wàn)臺(tái)。

3.2工藝調(diào)整方便快捷

3.2.1 采用觸摸屏并實(shí)現(xiàn)人機(jī)對(duì)話

四動(dòng)電機(jī)分部傳動(dòng)粗紗機(jī)由于取消了眾多的機(jī)械結(jié)構(gòu),在變換齒輪方面,只保留牽伸變換齒輪一種,因此在更換品種調(diào)整工藝時(shí),只需更換一個(gè)牽伸變換齒輪,其余都通過(guò)人機(jī)界面輸入即可。粗紗機(jī)的錠翼轉(zhuǎn)速、捻度、軸向密度、成形角度等參數(shù)均可在人機(jī)界面上直接輸入,且紗線支數(shù)適應(yīng)范圍廣。兩電動(dòng)機(jī)分部傳動(dòng)粗紗機(jī)在變換齒輪方面,只取消了張力變換齒輪、成形角度齒輪,仍保留捻度變換齒輪、升降變換齒輪及牽伸變換齒輪,因此,更換品種調(diào)整工藝時(shí),需更換捻度變換齒輪、升降變換齒輪、牽伸變換齒輪,同時(shí)還要將所換捻度變換齒輪、升降變換齒輪的齒數(shù)通過(guò)人機(jī)界面輸入到程序中。取消了傳統(tǒng)粗紗機(jī)的張力變換齒輪、成形角度齒輪、皮帶輪等變換,使得生產(chǎn)中更換品種、工藝調(diào)整方便快捷。

3.2.2 貯存成熟工藝功能

工控機(jī)數(shù)據(jù)庫(kù)中可以?xún)?chǔ)存不同品種不同線密度的成熟紡紗工藝。使用廠在紡制一個(gè)品種后更換品種時(shí),可以把該品種的工藝儲(chǔ)存到工控機(jī)內(nèi),當(dāng)再紡制該品種時(shí),可以把該品種工藝調(diào)出直接使用,不需進(jìn)行試驗(yàn),更換品種極為方便、快捷。

3.3 增加保護(hù)措施減少飛花

采用車(chē)前防護(hù)罩,增加安全措施,并且防止飛花附入。具有完善的清潔系統(tǒng)。采用積極回轉(zhuǎn)絨帶式上下羅拉清潔裝置,并配備巡回式清潔裝置及吸風(fēng)風(fēng)道;3套機(jī)構(gòu)共同作用,以保證牽伸系統(tǒng)的清潔。車(chē)前、后等光電保護(hù)措施可以減少斷條、斷頭造成飛花和紗疵的質(zhì)量問(wèn)題。

3.4控制伸長(zhǎng)率

錠翼前后排備有高低錠桿2種形式,假捻器有高低2種形式,假捻器齒數(shù)可以選擇2種形式,以上3個(gè)方面前后排在使用中差異搭配,可以減少粗紗前后排張力差異。利用PLC、變頻技術(shù),小紗逐步升速、大紗逐步降速,減少了離心力等對(duì)紗造成的意外伸長(zhǎng)。建立數(shù)字模型,計(jì)算紡紗層數(shù),實(shí)現(xiàn)恒張力紡紗,使粗紗張力得到有效控制,很好的保證了伸長(zhǎng)率指標(biāo)。

3.5張力調(diào)節(jié)

合理調(diào)整粗紗張力,可以降低粗紗伸長(zhǎng)率,減小意外伸長(zhǎng),穩(wěn)定粗紗條干水平及重量不勻率。計(jì)算機(jī)控制的無(wú)錐輪懸錠粗紗機(jī)取消了張力變換齒輪和張力微調(diào)裝置,使得張力調(diào)節(jié)變得簡(jiǎn)單易行。只需在人機(jī)界面中,改變3個(gè)張力參數(shù)。在紡紗過(guò)程中,由工控機(jī)和多個(gè)高精度的旋轉(zhuǎn)編碼器組成實(shí)時(shí)檢測(cè)、反饋控制系統(tǒng),在整個(gè)紡紗過(guò)程中實(shí)現(xiàn)了數(shù)字化控制,嚴(yán)格按數(shù)學(xué)模型控制粗紗張力,實(shí)現(xiàn)對(duì)紗線的恒張力控制[3]。

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提高半精紡粗紗質(zhì)量

選用高性能的粗紗機(jī)是提高粗紗工序質(zhì)量的主要手段。計(jì)算機(jī)控制的無(wú)錐輪粗紗機(jī)使得粗紗機(jī)性能全面提高。天津宏大紡織機(jī)械有限公司生產(chǎn)的計(jì)算機(jī)控制的懸錠粗紗機(jī)有四電動(dòng)機(jī)分部傳動(dòng)的JWF1416型粗紗機(jī)(216mm錠距)、JWF1426型粗紗機(jī)(185mm錠距)和兩電動(dòng)機(jī)分部傳動(dòng)的JWF1415型粗紗機(jī)(216mm錠距)、JWF1425型粗紗機(jī)(185mm錠距)4種機(jī)型供用戶(hù)選用。結(jié)合半精紡生產(chǎn)的主要特點(diǎn),優(yōu)先推薦選用185mm錠距兩電動(dòng)機(jī)分部傳動(dòng)的JWF1425型粗紗機(jī)。該機(jī)性能結(jié)構(gòu)特點(diǎn)為:

① 兩電動(dòng)機(jī)分部傳動(dòng)。錠翼、羅拉由一臺(tái)變頻電機(jī)傳動(dòng),變頻器控制;卷繞和龍筋升降由1臺(tái)伺服電機(jī)傳動(dòng),伺服控制器控制。錠翼最高工藝轉(zhuǎn)速1200rmin。

② 取消傳統(tǒng)的錐輪變速機(jī)構(gòu)、錐輪皮帶復(fù)位控制機(jī)構(gòu)、張力微調(diào)和成形機(jī)構(gòu),其相應(yīng)的功能由工控機(jī)通過(guò)數(shù)學(xué)模型控制2臺(tái)電動(dòng)機(jī),實(shí)現(xiàn)粗紗同步卷繞成形的要求。

③ 運(yùn)用計(jì)算機(jī)、PLC、伺服控制系統(tǒng)及變頻技術(shù)組成一個(gè)高精度控制系統(tǒng),通過(guò)數(shù)學(xué)模型控制,實(shí)現(xiàn)兩電動(dòng)機(jī)之間的同步控制。采用伺服控制系統(tǒng)進(jìn)行數(shù)字化控制,有效地解決了起動(dòng)、點(diǎn)動(dòng)、停車(chē)兩電動(dòng)機(jī)同步控制問(wèn)題,消除了開(kāi)關(guān)車(chē)細(xì)節(jié)。

④ 換向機(jī)構(gòu)采用機(jī)電相結(jié)合形式,雙向電磁吸鐵動(dòng)作靈敏,換向及時(shí),消除了機(jī)械式換向易出現(xiàn)的換向動(dòng)作滯后現(xiàn)象,有效防止了換向時(shí)出現(xiàn)的冒紗。

⑤ 優(yōu)質(zhì)灰口鑄鐵制成的車(chē)架、墻板、龍筋、車(chē)面等重要件均采用加工中心數(shù)控設(shè)備加工,加工精度高、一致性好,確保主機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)穩(wěn)定、具有優(yōu)良的裝配性能、振動(dòng)小。

⑥ 具有大紗自動(dòng)降速功能,保證粗紗離心力恒定紡紗,實(shí)現(xiàn)恒張力紡紗,提高了粗紗質(zhì)量。

⑦ 具有儲(chǔ)存成熟工藝功能,數(shù)字化的控制系統(tǒng)可保證將最佳調(diào)整數(shù)據(jù)百分之百地重復(fù)使用。

⑧ 具有斷電保護(hù)功能,有效防止了突然斷電停車(chē)全臺(tái)車(chē)斷頭的問(wèn)題。

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質(zhì)量水平和效益分析

5.1 提高粗紗條干和重量CV值

牽伸部件的保證: 多種纖維的細(xì)度、長(zhǎng)度不同,又有一定數(shù)量的短絨成分,同時(shí)可能有動(dòng)物纖維、纖維素纖維、化學(xué)纖維的混紡,其纖維的摩擦力和抱合力不同,使得隔距的調(diào)整比棉紡更加復(fù)雜。采用YJ190搖架,滿足隔距調(diào)整的范圍。必要時(shí)可以更換適合于38、51mm的上、下銷(xiāo)來(lái)改善牽伸效果。近幾年通過(guò)對(duì)下銷(xiāo)形狀的優(yōu)化設(shè)計(jì),及對(duì)含有碳素纖維的塑料上銷(xiāo)的開(kāi)發(fā)等,使鉗口對(duì)纖維的控制更趨于合理。天津宏大紡織機(jī)械有限公司生產(chǎn)的懸錠粗紗機(jī)有三羅拉雙短皮圈及三羅拉長(zhǎng)短皮圈和四羅拉雙短皮圈等幾種牽伸形式,可供用戶(hù)選用。利用模塊化設(shè)計(jì)的方法,將牽伸部件配置多種模塊,根據(jù)用戶(hù)需要進(jìn)行組合。

專(zhuān)件: 羅拉溝槽截面形狀的變化可以減少纏繞,采用氣動(dòng)搖架,壓力范圍寬、錠差小、壓力穩(wěn)定,有利于條干和重量差異的控制。

導(dǎo)棉輥和搖架軸等過(guò)紗表面的處理,羅拉表面、錠翼內(nèi)壁光潔度的提高,從棉條至粗紗的整個(gè)通道減少了紗的摩擦造成的紗疵。

5.2 捻度

捻度范圍加大,A454型粗紗機(jī)捻度范圍是18～70捻m,懸錠粗紗機(jī)捻度范圍是18～80捻m。在半精紡工藝中,粗紗捻系數(shù)選擇要適當(dāng),應(yīng)低于棉型纖維;一方面使粗紗有足夠強(qiáng)力,另一方面使纖維能在細(xì)紗機(jī)上得到充分牽伸。對(duì)不同性能的原料粗紗捻系數(shù)應(yīng)有所不同,如羊毛、羊絨,兔毛比例高時(shí)要適當(dāng)加大捻度,絹絲、化纖比例高時(shí)則捻度可適當(dāng)減少,一般控制在30～45捻m范圍內(nèi)。尤其是粗紗捻度不易過(guò)大,因?yàn)樵铣煞蛛s,原料中纖維的長(zhǎng)度離散,細(xì)度離散很大,捻度過(guò)大時(shí),易形成皮芯結(jié)構(gòu),影響后工序的牽伸及成紗質(zhì)量。

5.3 試驗(yàn)數(shù)據(jù)

A454型粗紗機(jī)試驗(yàn)數(shù)據(jù)來(lái)自用戶(hù)。由于受原料的局限,F1425無(wú)錐輪粗紗機(jī)的數(shù)據(jù)為企業(yè)實(shí)驗(yàn)室數(shù)據(jù)。表1為紗線質(zhì)量指標(biāo)對(duì)比。從表1可以看出,粗紗機(jī)的錠翼速度提高了200～300rmin,在并條質(zhì)量指標(biāo)數(shù)較高的情況下,粗紗質(zhì)量指標(biāo)接近或者提高。由于試驗(yàn)數(shù)據(jù)較少,后期仍需要進(jìn)行大量試驗(yàn),以摸索和優(yōu)化相關(guān)工藝配置。

5.4 效益分析

懸錠粗紗機(jī)系列產(chǎn)品具有防冒紗功能,可以實(shí)現(xiàn)錠翼定位停,方便操作,計(jì)長(zhǎng)準(zhǔn)確,有的機(jī)型還具有提前換向功能。可利用集體換筒,減少原料浪費(fèi),還可以根據(jù)用戶(hù)工廠管理的需求具有網(wǎng)絡(luò)接口,實(shí)現(xiàn)ERP管理?？蓪?shí)現(xiàn)紡紗效率提高、用工減少的目標(biāo)等。

F1425型粗紗機(jī)售價(jià)是A454型粗紗機(jī)的2倍多,但由于其速度、效率的提高,萬(wàn)錠配臺(tái)數(shù)減少一半左右,此外采用多項(xiàng)先進(jìn)技術(shù)和機(jī)器性能的提高,使機(jī)配件消耗降低、粗紗質(zhì)量水平上升、管理方便、操作保養(yǎng)人員技能要求難度減少。尤且是目前人工成本逐漸上升,最直接的受益是用工數(shù)量的減少,粗紗質(zhì)量水平及品位的提升,附加值的增加,售價(jià)的提高是更為值得關(guān)注之處。

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結(jié)語(yǔ)

隨著半精紡工藝的不斷發(fā)展,半精紡紗線質(zhì)量要求越來(lái)越高,以A454型粗紗機(jī)為代表的托錠粗紗機(jī)已不能很好地滿足半精紡生產(chǎn)需求;懸錠粗紗機(jī)系列產(chǎn)品針對(duì)半精紡粗紗工序中存在的問(wèn)題提供了成熟的解決方案;采用自動(dòng)化、智能化水平高的計(jì)算機(jī)控制的無(wú)錐輪粗紗機(jī)將是提升半精紡工藝生產(chǎn)技術(shù)和質(zhì)量的一種發(fā)展趨勢(shì)。

參考文獻(xiàn)

[1] 周衛(wèi)忠.淺述半精紡生產(chǎn)技術(shù)的提升[C]2008年全國(guó)創(chuàng)新型毛紡半精梳技術(shù)研討會(huì)資料匯編.北京:中國(guó)毛紡織行業(yè)協(xié)會(huì),2008.

[2] 周衛(wèi)忠.淺談半精紡生產(chǎn)工藝配置及提高紗線質(zhì)量[C]2007年全國(guó)創(chuàng)新型毛紡半精梳技術(shù)研討會(huì)資料匯編.北京:中國(guó)毛紡織行業(yè)協(xié)會(huì),2007.

[3] 劉敦平.FA491型粗紗機(jī)技術(shù)性能分析與實(shí)踐應(yīng)用[C]2003年全國(guó)棉紡織技術(shù)(學(xué)術(shù))年會(huì)優(yōu)秀科技論文集.西安:全國(guó)棉紡織科技信息中心,2003.

來(lái)源：中國(guó)知網(wǎng)，毛紡科技

作者：劉敦平

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