產品開發電錠細紗機高速紡紗實踐分析

2016-04-16 02:48:09太平洋機電集團有限公司袁松鶴

紡織機械 2016年3期

太平洋機電（集團）有限公司袁松鶴／文

產品開發電錠細紗機高速紡紗實踐分析

太平洋機電（集團）有限公司袁松鶴／文

摘要：本文分析了電錠傳動特性在紡紗中的優勢，錠子轉速穩定，錠間差小，瞬時錠速差異明顯優于傳統帶傳動錠子，紡紗張力波幅小，紡紗速度可比傳統提高15%，恒張力紡紗有望實現。

關鍵詞：電錠高速紡紗帶傳動錠子錠間差錠速差紡紗張力細紗接頭

紡紗全流程數字化的提出，紡紗企業對智能化和自動化控制的期盼，使得傳統細紗機對紡紗單錠無法有效監控的矛盾日益突出，單錠單電機細紗機——電錠的研究使用對于解決這一矛盾具有得天獨厚的優勢，它是自動化控制進而實現“無人工廠”全流程智能化管理的一個理想解決方法。同時，現代棉紡企業對細紗機產能、智能及進一步減少用工水平的要求，在傳統細紗機上都將難以滿足，帶傳動錠子方式無論是在高速還是在智能化方面的發展瓶頸已顯而易見。隨著研究的深入，單錠單電機電錠細紗機的優勢不斷被挖掘，智能化紡紗將成為現實，高速化的瓶頸也將被大大突破。

本文將從電錠細紗機所具有的功能在紡紗過程中所起作用的角度，通過與帶傳動錠子紡紗對比測試數據，分析電錠給細紗機帶來的優越性，分析電錠對高速紡紗的影響。

1 電錠優勢之一：錠速差與錠間差小

環錠細紗機錠子是數量最多、工作轉速最高、運轉時間最長、能耗比例最大的紡紗重要專件。傳統細紗機由主軸上100～250個滾盤，通過錠帶及張力重錘傳動四個紗錠，由于帶傳動的機械特性所至——滑溜不一致，導致錠間轉速存在差異，轉速差在1% ～1.5%。而電錠細紗機紗錠由特制的電錠電機和控制驅動器直接驅動，取消了主軸、錠盤、錠帶、張力重錘等一系列傳動件，排除了錠子轉速差最大主因的錠帶傳動滑溜差異隱患，單錠錠速差控制在2‰以內，錠與錠之間的轉速差異控制在4‰以內。

小紗和大紗的負載不同，錠帶傳動和電錠傳動受力有所不同，測試分兩種情況。小紗在管底成形處2000米、含紗管重65克狀態測試；大紗在滿紗前5000米、含紗管重100克狀態測試。紡紗品種T/C65/35J11.8tex，鋼領直徑∮42mm。采用不參與設備控制的第三方專用測試傳感器和軟件測試。

表1　在紡紗長度2000米負載紡紗狀態下測試（各測試10錠數據）

表2　在紡紗長度5000米負載紡紗狀態下測試（各測試10錠數據）

從上表可以看出，在2000米小紗狀態，錠帶傳動的錠子絕對速度差異值在144～209轉之間，也即為0.7%～1.1%的錠子速度差。電錠傳動的錠子速度絕對差異值在20～40轉之間，也即為0.1%～0.2%的錠子速度差。在5000米大紗狀態，錠帶傳動的錠子絕對速度差異值在163～178.7轉之間，也即為0.88%～0.97%的錠子速度差。電錠傳動的錠子速度差異值在14.2～23.2轉之間，也即為0.07%～0.12%的錠子速度差。

以上測試數據表明電錠的轉速穩定性明顯高于錠帶傳動錠子，且幾乎不受負載大小影響。以上數據也基本映證了理論分析：帶傳動的滑溜導致的速差在1%左右的規律，這還沒有考慮長期運轉后錠帶伸長的影響；而電錠由于其自身的同步性質其錠速始終保持在自身的控制精度范圍內，電錠傳動無論在小紗或大紗不同負載情況下精度均小于2‰。

由此可以看出電錠傳動細紗機由于轉速穩定而具有錠差小的優越性。

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2 電錠優勢之二：錠子回轉360度瞬時速度控制精準

進一步，我們對電錠和傳統錠帶傳動錠子做更精準試驗與分析。各隨機抽取四個錠子，對電錠與錠帶傳動錠子在帶載高速紡紗狀態下短時片段運行情況進行跟蹤測試。

紡紗品種：T/C65/35J11.8tex，采樣頻率10μs，測試錠子帶載恒速紡紗速度波動數值；

測試說明：因采樣頻率高，錠子一轉得出300個左右數據，所以分析時更注重趨勢對比、曲線波幅對比及360度分度對比效果。下面是不同負載傳統錠帶傳動錠子與電錠紡紗采集的速度測試曲線圖（各選取一錠）。

上圖中任意截取一段數據：

根據大量測試結果，經整理數據得出：

表3　電錠與傳統細紗機錠子速度對比測試

3 電錠優勢之三：紡紗張力穩定，隨升降動程和速度變化不大

由電錠傳動分析和速度測試結果可以看出，電錠對紡紗張力的影響是巨大的，它明顯改善了張力波動，瞬時波動只有傳統細紗機的1/12。

我們知道，細紗機在每個升降短動程和升降全程中，紡紗張力變化是相當明顯的。那電錠細紗機是否有所改善呢？為觀察紡紗張力變化情況，我們對電錠細紗機整落紗不同升降高度紡紗張力狀態進行了跟蹤測試。

試驗時紡紗品種：T/C65/35J11.8tex，鋼領直徑∮42

整落紗不同工藝速度紡紗張力變化數據整理如下：

表4　電錠細紗機紡紗張力測試

由上表數據可以看出，盡管小紗段紡紗速度較低，但紡紗張力波動還是較大；盡管隨著紡紗長度加長，工藝速度在加大，但紡紗張力沒有隨著速度的上升而增加，反而隨著紡紗高度的上升，管紗底部負載的增加，電錠傳動方式的優勢又一次體現。電錠由單獨電機驅動，不像錠帶傳動錠子高速且高負載的情況下有側向力的影響，電錠完全是圍繞中心穩態回轉，加上負載后，中心“陀螺效應”優勢體現，負載越大，高速越是趨于穩定。只是隨著大紗紡紗氣圈高度縮小，紡紗張力有所上升，但與傳統細紗機相比，上升幅度小了很多。因此，同樣品種傳統細紗機滿紗前紡18500rpm，斷頭已明顯增加，而電錠細紗機在90%的紡紗高度時依然可以高速運行，就是滿紗前，19500rpm速度依然狀態良好。

4 電錠優勢之四：高速接頭成功率高，減少質量弱環

紡紗張力的穩定讓高速得以實現，但細紗斷頭接頭還沒實現自動，如此高速人工接頭有問題嗎？在此我們對電錠高速運行接頭情況進行測試。

由于電錠細紗機在細紗斷頭時具有自檢判斷功能，斷紗后，電錠自動停止運行，同時粗紗停止喂入，沒有皮輥繞花出現，減少紗疵的頻率。待擋車工巡回時，按鈕啟動電錠，電錠恢復高速運轉。我們對傳統細紗機和電錠細紗機分別接頭進行測試。測試結果如下：

表5　智能電錠細紗機與傳統細紗機接頭處捻度測試對比

根據測試結果及電錠啟動特性，根據棉紡廠擋車工接頭速率研究，并對接頭過程整個動作加以分解，結合學習紡紗捻度傳遞理論，重新設計了電錠按鈕啟動速度曲線，使之更加符合紡紗要求。再次測試，結果如下（試驗條件同上）：

表6　速度曲線優化后，智能電錠細紗機與傳統細紗機接頭處捻度測試對比

由上表數據可以看出，改進后效果明顯，這又是電錠一大優勢。我們可以根據擋車工習慣與能力控制接頭點速度，保證擋車工在低速段接頭成功率，又不影響接頭后高速紡紗成紗質量，這是傳統細紗機無法做到的。傳統細紗機無法實現高速，高速時特別是超過20000rpm紡紗擋車工接頭成功率低也是一大瓶頸。

5 電錠細紗機成紗質量指標測試

以上初步把電錠的高速紡紗能力分析了一下，如此高速，成紗質量如何，下面對傳統細紗機和電錠細紗機，在同樣粗紗、同樣工藝配置、同樣牽伸器材與專件的條件下，進行對比紡紗測試。

5.1在相同紡紗速度下對比測試，紡紗錠速17500rpm

表7　相同速度成紗質量指標對比測試

從上表實際測試數據看，在保持紗線條干均勻度基本一致的情況下，電錠細紗機的加捻效率高于錠帶傳動細紗機，捻度均勻度好，紗線的捻度質量離散性小，單紗的最低強力高，這是棉紡廠用傳統帶傳動細紗機紡紗較難克服的一個質量一致性難題。

5.2 在相同品種不同紡紗速度下對比測試

根據上表檢測數據以及實際紡紗時觀測到的紡紗狀態可以得出，電錠細紗機紡同樣品種高速化時，質量指標優于帶傳動細紗機。

另外，傳統細紗機由于主軸帶動大量滾盤單向回轉，車肚內氣流紊亂，飛花飄蕩，而電錠細紗機由于車肚內沒有回轉件，氣流穩定。加上其高速性能好，錠速差異小，錠子高速回轉平穩，紡紗張力穩定性明顯好于帶傳動細紗機。20000rpm高速紡紗張力比帶傳動細紗機18500rpm紡紗張力還小，尤其在升降速過程中，由于沒有了細紗機腹部負壓吸引，電錠細紗機速度變化對紡紗氣圈的影響較小。

帶傳動細紗機在速度變化時特別是速度快速變化時，由于腹部的不穩定負壓吸引，紡紗氣圈明顯抖動，此時不良負壓對紡紗張力造成的危害性，可能更甚于錠子本身轉速差異帶來的影響力，嚴重時甚至造成細紗斷頭。