JSFA2188精梳机新高效能技术的探讨

张海洋，张立彬

（江苏凯宫机械股份有限公司，江苏昆山 215300）

随着全球精梳纱所占比重的不断增大，精梳工序智能化加工设备的市场需求越来越多，对高效能精梳技术提出了新要求。中国纺织机械协会发布的《纺织机械行业“十三五”发展指导性意见》提出了实现精梳设备连续化及智能化控制的重点任务，通过条并卷机与精梳机间实现棉卷自动运转，采用智能化搬运机器人和运输设备，实现工序间自动输送。高速、高效、自动化、智能化是当今精梳机械的发展方向[1-4]，为此，江苏凯宫机械股份有限公司在系列精梳机的制造基础上研究开发了具有新高效能特征的JSFA2188精梳机[5]，逐步满足现代精梳工艺及技术对智能装备的需求，在纺织企业技术升级改造中发挥更大的作用。

1 精梳机的新高效能性

1.1 高速化

高速化是指精梳机稳定的生产速度越高，越有利于提高纺纱企业的产能，也是衡量其技术水平的重要标志。精梳机的速度越高，产量越高，万锭配台越少，节约了设备的占地面积，减少了用工用时。目前，高效能精梳机的高速化，纺细绒棉时精梳速度应达到450钳次/min，纺长绒棉时速度应到达400钳次/min，纺棉型化纤或其它功能性纤维原料时速度应达到300钳次/min。

1.2 高效化

高效化是指精梳机稳定的生产效率越高及梳理效能越好，越有利于提高纺纱企业的效能，也是衡量其技术水平的重要标志。精梳机的生产效率越高，产能越高，减少了用工用时。精梳机的梳理效能越好，产品质量越好，在市场竞争中越有优势。目前，精梳机的高效化主要体现在自动接头、130°锡林、1 000mm条桶等方面。精梳机实现自动接头，平均换卷接头时间比手工接头减少3min，总停车时间可减少5min，由此精梳机生产效率提高4%左右。精梳机采用130°锡林，相对于90°锡林梳理区域增加了44.44%，锡林总齿数最多可达到7万齿，有利于提高锡林的梳理效能，提高梳理质量。精梳机由600mm条桶大圈条型式更改为1 000mm小圈条型式，提高单只棉条桶容载量2倍以上，有效降低了操作人员的劳动强度，提高了条桶间接头质量的稳定性。

1.3 自动化

精梳机的自动化水平的高低是衡量其现代化水平的重要标志。精梳工序设备提高自动化水平，减轻了挡车工的劳动强度和看管负担，减少了精梳机的开车故障、非正常停车时间。精梳机的自动化水平主要体现在精梳机原料的自动化搬运、自动接头、监控系统等方面。精梳机原料的自动化搬运，实现了条并卷机与精梳机间的连续化、自动化生产，提高精梳准备机械与精梳机的运转效率，不再依靠运棉小车进行人工管理及搬运。精梳机实现自动接头，提高了接头质量及其稳定性，减少废棉量，减少了精梳机的闲置时间。精梳机的监控系统是实现对精梳机生产状态、故障信息、运行效率、工艺参数设定等一些列数据的可视化远程管理，满足人机对话等功能。

1.4 智能化

精梳机的智能化是在其自动化的基础上增加了智能工艺技术，用于指导生产操作。精梳机智能化主要体现在精梳产品质量的模拟及判定、智能工艺专家系统、ID智能搬运系统。精梳产品质量的模拟及判定是集成应用数学建模、机构运动分析及计算机编程的方法，开发及编制纤维网精梳加工的计算机程序，计算精梳后棉网的均匀度质量指标及预测精梳条质量指标。精梳机智能工艺专家系统是针对不同品质的精梳小卷，通过改变给棉方式、给棉长度、落棉隔距、分离罗拉顺转定时等重要工艺参数，分别模拟其加工过程，在经过精梳产品质量的模拟及判定，优化得出精梳质量最佳时的工艺方案及参数，系统推荐一套最佳方案用于实际生产需要。智能工艺专家系统建立了数据采集功能，能不断完善和丰富数据库内容，实现精梳工艺的智能化、快速化选择，有利于纺纱企业更高效地使用精梳设备。ID智能搬运系统是集成控制及识别条并卷机与精梳设备生产状态，可进行空筒管和满卷的智能搬运，提高管理效益。

2 JSFA2188精梳机的新高效能性

2.1 优化精梳机传动系统

精梳机工作机件中，分离罗拉、钳板、锡林的传动机构是精梳机的核心机构。JSFA2188精梳机的分离罗拉传动机构采用了差动轮系、齿轮机构与平面连杆机构相结合的传动方式，对分离罗拉传动七连杆机构尺寸进行优化设计，在提高精梳机速度时可有效降低机构的振动，减少构件的磨损并延长了构件的使用寿命。JSFA2188精梳机与凯宫系列精梳机[6]的分离罗拉速度曲线如图1所示，JSFA2188精梳机的分离罗拉运动的速度曲线的峰值减少了25%，速度绝对值均值减少了18%，有利于精梳机的节能、降耗，并减少了对纤维网搭接质量的不利影响。

图1 分离罗拉运动速度曲线

JSFA2188精梳机优化了分离罗拉差动轮系的齿轮，使有效输出长度为26.48mm，有利于纤维丛的搭接，分离罗拉输出的纤维网的质量会更好。精梳机的钳板机构周期性的高速往复摆动会产生很大的惯性力，并通过锡林轴、钳板摆轴、张力轴作用于机架，使整台精梳机产生剧烈振动，引起噪音污染和环境恶化，导致零件的疲劳破坏加大和寿命变短，使精梳工艺质量下降和纺企效益下降。JSFA2188精梳机优化了钳板机构，其钳板运动曲线如图2所示，JSFA2188精梳机钳板运动速度曲线的峰值降低了31.2%，速度绝对值均值减少了19%。JSFA2188精梳机采用了130°锡林，重新优化设计了非圆形齿轮，使锡林运动速度的快慢周期性变化以满足精梳梳理工艺的要求，最大可满足137°锡林的工艺要求。重新设计了锡林平衡配重块的形态和尺寸，减少锡林运动过程中的径向跳动。JSFA2188精梳机经过近一年的实纺，纺细绒棉可达到450钳次/min的速度，纺长绒棉可达到400钳次/min的速度，成纱质量优异。

图2 钳板运动速度曲线

2.2 开发自动接头系统

对JSFA2188精梳机开发设计了精梳机自动接头系统，在JSFA2188精梳机的承卷罗拉部分，设计开发了筒管纤维卷尾卷清理机构、纤维卷头尾搭接机构、筒管搬运机构、翻卷机构等，用于清洁尾卷、处理新卷、新旧卷的搭接，并把搭接好的纤维卷顺利的喂入到钳板给棉罗拉钳口，实现精梳机智能自动生头与连续生产。经过近一年的生产实践应用，JSFA2188精梳机的自动接头系统稳定，成功率高，提高了生产效率和接头质量的稳定性。

2.3 应用130°锡林

精梳锡林作为精梳梳理机构中重要的梳理元件，影响着半成品及最终产品的质量指标参数[7-10]。精梳锡林齿面圆心角是决定锡林总齿数、齿密排列的重要因素，影响着锡林的梳理效能。JSFA2188型精梳机扩展了精梳锡林齿面圆心角的范围，90°、110°、130°锡林均可使用，适用于精梳机对梳理质量和产量的综合性目标要求，是增加精梳产品品种及其附加值、拓展利润空间的有效措施。研究表明，精梳机采用130°锡林在保证其它精梳工艺条件不变的情况下，能大幅提高锡林的梳理效能和半成品、产品的质量。在保证精梳梳理效能的情况下，可提高半成品、产品的产能，130°锡林有利于提高梳理效果和产能。在JSFA2188型精梳机上分别进行90°、110°、130°锡林对比实验，为保证相同的精梳落棉率，实验方案如表1所示，所得实验结果如表2所示。

表1 实验方案

表2 实验结果

实验可知：（1）1606锡林比9606锡林的齿面圆心角增大了24.44%，1363锡林比9606锡林的齿面圆心角增大了50%；1606锡林比9606锡林的总齿数增大了21.27%，1363锡林比9606锡林的总齿数增大了28.29%；随着锡林的齿面圆心角增加，锡林的总齿数增加。（2）随着锡林的齿面圆心角增加，精梳条的纤维棉结数、短绒含量指标逐步变优。（3）随着锡林的齿面圆心角增加，成纱的条干CV、强力、粗细节及棉结指标参数逐步变优。因此，130°锡林有利于提高梳理效果和产能。

2.4 开发模块化的条桶机构

JSFA2188精梳机改进了车尾出桶及喂入机构，设计了600mm条桶大圈条型式和1 000mm小圈条型式的两种条桶机构，用于满足客户的需求。1 000mm条桶能提高产能和质量水平，减少换桶次数，能有效降低操作人员的劳动强度，提高条桶间的接头质量的稳定性，并可使梳棉机到自调匀整并条机的条桶大小得到统一。JSFA2188精梳机分别采用600mm、1 000mm的条桶进行实验对比，实验结果如表3所示。

表3 不同直径条桶的实验参数

由表3可知：（1）采用不同的条桶直径对精梳条条干CV参数没有影响。（2）1 000mm条桶满桶计长比600mm条桶的提高了108%，减少了一半的换桶次数。

2.5 自动化输送系统

JSFA2188精梳机针对纺织企业追求产能、智能、性价比多目标的要求，开发了2套自动化输送系统，即KBK桁架输送系统和AGV智能小车导航输送系统。依赖于集成监控及调配智能系统，完成KBK桁架输送系统和AGV智能小车导航输送系统对满卷及空筒管的配送工作。KBK桁架输送系统，设计开发了运输支架机构、吊卷机构等机械机构及嵌入式吊卷系统控制程序，进行8个满卷为一组的条并卷机至精梳机的输送，或8个空筒管为一组的精梳机至条并卷机的回送，实现了4台条并卷机至24台精梳机间自动化、智能化运输。AGV智能小车导航输送系统由AGV智能小车、地面导航系统、在线自动充电系统、周边输送系统、AGV调度控制管理系统和通讯系统等构成。AGV智能小车导航输送系统可生成AGV的运行任务，包括运输、装卸、充电等，解决多AGV之间及与其它物体的避碰问题，将满卷4个一组自动运输至所需的精梳机特定位置，并将空筒管4个一组回收至条并卷机特定位置，实现满卷和空筒管的便捷输送。

2.6 智能系统

对JSFA2188精梳机设计开发了精梳产品质量的模拟及判定、智能工艺专家系统。目前，已完成了针对不同品种品质的精梳小卷，通过改变给棉方式、给棉长度、落棉隔距、分离罗拉顺转定时等工艺参数，分别模拟其加工过程，进行了精梳产品质量的模拟及判定的工作，正在进行精梳工艺系统数据库的完善，离实现精梳机设备的智能工艺更近了一步。

3 结论

精梳机的新高效能性主要包含高速化、高效化、自动化、智能化等方面。JSFA2188精梳机对分离罗拉、钳板等机构进行了优化设计，有利于提速和减振降耗，纺细绒棉时其速度达到了450钳次/min，纺长绒棉时其速度达到了400钳次/min。JSFA2188精梳机的自动接头系统稳定，提高了生产效率、接头质量的稳定性；可分别应用90°、110°、130°锡林，130°锡林拥有更好的梳理效果和产能，设计了600mm和1 000mm的两种条桶机构，且后者能减少一半的换桶次数。此外，设计开发了精梳产品质量的模拟及判定、智能工艺专家系统，是为纺纱企业优化生产的工艺方案。