粗细联智能纺纱生产线应用浅析

严绪东，丁 峰，滕 彬，王 杰，周祺昇

(同和纺织机械制造有限公司，江苏 常州 213025)

0 引言

如今以现代化、自动化装备提升传统产业、推动技术红利替代人口红利，已成为中国纺织产业结构升级和经济持续增长的必然之选。笔者介绍的粗细联智能纺纱生产线，包含168锭的THC2015型全自动落纱粗纱机5台、1744锭TH598J型集聚纺自动落纱环锭细纱机19台以及1套粗细联输送系统，从粗纱到细纱生产过程无需人工介入，消除了人工操作造成的管纱损伤、纱疵以及毛羽等质量缺陷。

1 粗细联智能纺纱生产线设备介绍

1.1 THC2015型全自动落纱粗纱机

168锭THC2015型全自动落纱粗纱机，是同和公司已销售的最多锭数粗纱机，它集自动落纱、空满管交换等技术为一体，在集体落纱装置、自动生头方式、取满管放空管机构以及落纱安全保护措施等方面有创新，从落纱到换管、生头、纺纱全自动完成，落纱过程更简化、更安全可靠，且维护保养方便，能有效提高粗纱机自动落纱功能。

1.1.1 设计优势

该粗纱机主传动齿轮采用球铁材料、磨削加工而成，锭翼最高机械转速为1750 r/min；自动落纱停车时间不大于3 min，仅为人工落纱时间的1/6，纺纱效率可提高约10%；具有小纱慢绕、大纱多级自动降速功能。图1为该机大纱降速时的速度设定示意，其曲线形式下降可确保当前层纱线卷绕速度一致，在下龙筋换向后自动降低锭翼转速，实现恒离心力纺纱，整个纺纱过程断头率低、效率高；满纱定长、定位和定向停车功能，保证每落纱长度极差不大于1 m，断头停车实现定位停车。

图1 大纱降速时的速度设定示意

1.1.2 纺纱质量

该粗纱机标配为同和公司新一代无机械波罗拉和板簧加压摇架，采用四罗拉双短胶圈牵伸装置和齿槽式铝合金导条辊，增加了棉条在输送过程中的摩擦因数，减少了棉条的滑溜率和意外牵伸；断电保护功能，避免了突然断电情况下产生的细节和断头；由多个高精度旋转编码器与PLC控制器组成的控制系统，能够实时监测、反馈并在整个纺纱过程中按精确的数学模型自动控制纺纱张力、降低断头率。

1.1.3 维护保养

该粗纱机采用四电机分部传动，机械结构简单，维护保养方便、省时。外置式自动落纱系统、交换系统、纺纱系统均独立控制，可在纺纱进行时维护保养落纱系统、减少停车时间。

1.2 TH598J型集聚纺自动落纱环锭细纱机

1744锭TH598J型集聚纺自动落纱环锭细纱机，配置电子牵伸、电子升降、新型钢带与托盘混合的集体落纱装置，机架采用整体式中墙板、连体式罗拉座、圆管式机梁，高速运转稳定可靠[1]。全机自动化程度高，采用10段变频调速技术和数字伺服控制，纺纱过程可自动变速，插、拔管率达100%，开车留头率不小于98.5%；在提高生产效率的同时，降低了工人劳动强度、减少了用工及用工成本。

1.2.1 整体设计

机架采用整体框架式结构，由一体式中墙板、圆管式机梁、通用化龙筋，通过销轴连接形成整体式框架，提高了机架整体刚性及高速运转时的稳定性。主轴采用合金钢材质，加工后不易变形，径向圆跳动不大于0.02 mm。高精度铝合金滚盘，径向圆跳动不大于0.01 mm，远小于行业标准的0.15 mm，能保证细纱机的高速要求，避免塑料滚盘磨损、老化及铁滚盘易变形的问题。

1.2.2 电子牵伸

采用伺服电机单独控制罗拉，实现电子牵伸。各列罗拉采用PLC闭环控制代替机械式变换齿轮传动，纺纱品种变换均由控制系统完成，省时省力；车头车尾配置专用行星减速箱、闭式齿轮箱及低速高扭矩同步带传动链，保证车头车尾洁净无油污，降低机械维护和备件成本，提高整机质量稳定性。

1.2.3 积极式电子升降

钢领板和导纱板升降采用电子凸轮和螺杆积极式升降，解决了传统牵吊带式升降易粘花、塞花，钢领板、叶子板易走动，钢领板升降易抖动、打顿的问题，降低了千锭时断头；加上数字化卷绕级升使有关参数仅在控制面板上设定，即可保证管纱成形一致性好、更加适应高速络筒机退纱。

1.3 粗细联输送系统

1.3.1 粗细联输送系统的优点

粗细联输送系统配有智能纱库和新型清尾纱装置，与粗纱机、细纱机配套使用，实现了粗纱纺制和输送自动化、连续化、数字化控制，突破了粗纱空、满管交换技术；先进的粗纱品种识别技术可快速、准确的区分品种，能实现多品种同时生产[2-4]。新型清尾纱装置采用单锭独立控制技术，可同时处理多锭在轨运行纱管表面的残纱，尾纱清除率达98%以上。该系统整体机构简单可靠、维护保养方便，减轻工人劳动强度并提高生产效率。

1.3.2 输送轨道

目前，国内外粗细联输送系统所使用的输送轨道外形设计多样，可分为封闭式和开放式两种。同和公司采用封闭式铝合金轨道，材质轻、耐腐蚀、强度高且不易弯曲变形；滑车链在相对封闭的轨道内运行，有效避免外部的意外损伤和环境因素的影响；质量较轻，降低了安装劳动强度和难度；热挤压成型轨道精度高、一致性好，制造周期短，有利于大批量制造输送轨道，如图2所示。

图2 输送轨道结构

1.3.3 滑车链驱动系统

滑车链驱动系统由驱动电机、主动摩擦轮、电机支架、被动摩擦轮和被动摩擦轮轴等零件组成。电机立式安装在电机支架上并与轨道上表面紧固，安装位置可沿轨道方向按实际需要进行调整；主动摩擦轮和被动摩擦轮外表面均包覆聚氨酯耐磨材料，通过两轮夹持滑车链中的铝合金方管，带动滑车链前进或后退；从动轮初始位置可调，用于改变预压力大小，以避免主动轮打滑问题。

1.3.4 新型清尾纱装置

新型清尾纱装置安装在尾纱库与空管库之间的轨道上，以清除从细纱机上退回的带有残纱的粗纱管；清除干净后将其送至空管库存放、待用。该装置采用单锭独立升降，可根据需要进行组合，同时在线清理2～12个粗纱管。

图3为8锭清尾纱装置，该装置的工作流程是：滑车链进入到清尾纱装置时风机启动→行程开关开始计数至设计值时则驱动装置停止运行→尾纱电机上升取尾纱管→尾纱管取下后由尾纱电机向下运行并低速旋转、同时吸嘴气缸前伸将吸嘴推至纱管表面→在风机产生的负压作用下吸嘴将尾纱管表面的纱吸入→待尾纱电机运行至设定位置时由低速退绕变为高速退绕、直至将尾纱管表面的纱清理干净→清理干净后吸嘴气缸复位，尾纱电机运行至毛刷位置并停止运行→待其它尾纱电机都运行至毛刷位置时尾纱电机高速旋转→约1 s后由毛刷气缸和吸嘴气缸同时前伸将纱管绒带位置的残棉吸除→尾纱电机上升将空纱管挂到滑车链的吊锭上→驱动装置驱动滑车链继续运行、直至整根滑车链上的尾纱管全部清理干净→风机停止、清尾纱装置停止工作。

1—驱动装置；2—滑车链；3—尾纱电机。图3 新型清尾纱装置(8锭)

2 粗细联合智能纺纱生产线能耗

全自动落纱粗纱机采用稀土永磁式高效节能电机和开放式集尘装置，每台节约用电20 kW·h/d，自动落纱系统每天工作时间不大于30 min，耗能不大于1.5 kW·h；集聚纺自动落纱环锭细纱机同样采用稀土永磁式高效节能电机，每台设备节约用电50 kW·h/d，自动落纱系统每天工作时间不大于40 min，耗能不大于2 kW·h；粗细联系统采用60 W滑车链驱动电机。按照5万锭纺纯棉14.6 tex纱进行计算，假设每个粗纱换纱周期为2.5 d，系统每天输送3万个粗纱，输送距离为500 m，每天的总耗电不大于10 kW·h。

3 粗细联合智能纺纱生产线产量

THC2015型全自动落纱粗纱机结构简单、故障率低且维修方便，落纱成功率、空满管交换率及自动生头率均接近100%，落纱停车时间不大于3 min，仅为是人工落纱时间的1/6，可提高产量约10%；TH598J型集聚纺自动落纱细纱机采用高速整体设计，在同等配置、同等环境下相比普通环锭细纱机锭速平均高约15%，可提高产量约15%。

4 粗细联合智能纺纱生产线用工

全自动落纱粗纱机可降低工人的劳动强度、减少用工。一般情况下，一个挡车工可挡4台车，效率提高近1倍。以5万锭纺织厂为例，一般配置粗纱机8台，原挡车需要4人，现仅需2人，3个班可减少6人；采用集聚纺自动落纱环锭细纱机，可减少落纱工约15人；采用粗细联输送系统，除有效降低工人劳动强度外，还可减少推纱工约10人。

5 结语

传统前纺粗纱纺满后须人为落下，并将粗纱整齐摆放在粗纱车中，放在前纺车间待环锭细纱机铺车使用。通常1台环锭细纱机需要10～12车粗纱(每车约装100个粗纱)，遇到1400锭以上环锭细纱机长车则需要的粗纱量就更大(约14车)，这个过程不仅耗费人力，而且铺车过程中会使纱线表面起毛，对后续成纱质量影响很大。粗细联合智能纺纱生产线的应用，可有效降低能耗和工人劳动强度、减少用工、提高成纱质量。与传统纺纱相比，吨纱能耗减少15%，万锭用工减少20人，产量提高15%，综合效率提高约不小于20%。