短型細紗機改造集體落紗的疑難點分析

張肇娟

（經緯智能紡織機械有限公司，山西 晉中030601）

集體落紗作為一個完整裝置被固定在細紗機上，是細紗機的配套裝置。本文以F1520 集體落紗長車為例，分析了長車集體落紗系統的構成、動作及工藝，并提出配光桿錠子短車配置集體落紗系統的技術疑難點。

1 集體落紗的特點及優點

配置集體落紗系統的細紗機具有較強的穩定性和可靠性。機器采用伺服驅動控制，一般落紗時間控制在4 min 內。配置空紗管儲管箱，將空管碼齊放入儲管箱機構，可自動識別大小頭，再將紗管插在輸送管栓上，輸送系統將空管運送到落紗的預備位置。滿紗管則由輸送系統直接輸送到運紗小車內。紗管的拔插動作均由安裝在氣架機構上的抓管器完成，伺服電機控制兩側氣架的升降，氣動元件控制氣架的里外擺動作。

以上集體落紗的動作均實現自動化，能夠有效節省勞動力，提高勞動效率，降低勞動強度。落紗時抓管器抓取紗管的頂部，其優點是不接觸紗線，確保紗線完整。另外，系統還配有檢測拔管時是否遺漏紗管、空管是否插在管栓上、空管到位及氣架升降到極限位置的保護等裝置。若發現故障，機器將立即停止運行并記錄故障，提高了設備的可靠性、安全性和穩定性。

1.1 降低勞動強度

紡紗企業大部分都是人工落紗，用工多、勞動強度大。一般落紗工均為女工，每天拔插管的勞動量大，工作強度也很大。集體落紗細紗機自動化程度較高，可以有效減少用工量，并降低勞動強度。

1.2 提高勞動生產率

集體落紗細紗機落紗時間一般為4 min，且落紗速度可以調控，留頭率可達98%以上。而人工落紗時間一般為5 min以上，留頭率只能達到80%左右。集體落紗無需人工拔插管，管紗的質量也有所提高，其優越性更加明顯，大大提高了生產效率。

1.3 提高自動化及連續化水平

集體落紗系統使細紗機實現了自動化，可進一步將粗紗機和絡筒機聯系起來，實現粗細聯和細絡聯，實現連續化生產。細絡聯的使用，不僅使棉紡廠用工最多、勞動強度最大的兩個工序直接聯接，實現生產的自動化、連續化，提高了產品質量和勞動生產率，而且還解決了長期以來國際上難以解決的紡紗工藝中細紗卷裝和速度的矛盾，由中速大卷裝向高速小卷裝發展，大幅度提高了細紗機的錠速，提高了勞動生產率。

1.4 集體落紗對錠子的要求

集體落紗細紗機所用錠子為鋁套管錠子，其壽命和穩定性都優于光桿錠子。鋁套管錠子具有很好的抗振和吸振功能，能夠很好地吸收集體落紗時裝置拔插管時對錠子造成的沖擊力，同時鋁套管錠子最高錠速可達20 kr/min，功率消耗低，運轉平穩，噪聲小。

2 長車集體落紗的構成及動作分析

2.1 長車集體落紗的構成

集體落紗系統包括氣架升降及里外擺、絲桿傳動、理管、落管、凸盤輸送、葉子板翻轉、滿紗提升、氣動及電氣控制等部分。系統抓滿管和放空管均由氣架實現，抓管器抓住紗管的頂部不接觸紗線，再由割紗器割斷紗線，紗線斷口整齊，成紗完好。絲桿傳動的動程決定氣架升降的高度，伺服電機驅動絲桿使氣架平穩地做升降運動。

F1520 需人工擺管，將亂管碼好放入儲管箱機構自動分大小頭并完成落管動作。滿管輸送由凸盤輸送系統完成，凸盤將滿管運輸到固定位置，滿管提升系統將滿紗管輸送到運紗小車內。電氣控制由可編程控制器PLC 與繼電器以及傳感器等共同構成控制系統，并與觸摸式顯示屏單元進行通信，完成參數設定和顯示任務。

2.2 長車集體落紗的動作分析

集體落紗系統的落紗動作要求流暢穩定，氣架運動時無搖擺，抓管器抓管牢固，拔插管位置準確。F1520 氣架長向排列如圖1 所示。

圖1 F1520 氣架長向排列示意圖

如圖1 所示，氣架由一組復合機構支撐，長人字臂的長度是短人字臂長度的2 倍，這種機構可以使氣架實現直線運動，確保抓管器抓管準確。氣架升降的高低位置由交流伺服電動機控制，氣架在升降過程中有6 個位置點，分別是氣架零位、抓空管位、中間位、中間位放空管位、氣架最高位和氣架拔滿管位。

氣架里外擺機構如圖2 所示，圖2 中氣缸推動拉桿移動，連桿機構繞支點轉動，關節軸承帶動氣架繞支點里外擺動。

F1520 集體落紗斷面如圖3 所示，圖3 中氣架上的抓管器先將空管放在中間位置等待，上升到最高位拔滿紗，將滿紗放入凸盤管栓上后再升起，將空管插到錠子上。

圖3 F1520 集體落紗斷面示意圖

具體的動作分析如下：①當有滿紗信號后氣架下降到抓空管位；②抓起空管后氣架返回靜止位外擺；③氣架上升到中間位置；④氣架里擺下降，將空管放到中間位置（同時等待鋼領板下降，主機停車，導紗板翻起）；⑤氣架上升外擺位，隨后中間位氣缸復位；⑥氣架升高到紗管頂30 mm 處，然后里擺；⑦氣架下降到距離紗管露出抓管器2 mm 處充氣，拔滿紗管；⑧氣架升高到最高點外擺，然后下降到靜止位；⑨氣架里擺下移，將滿紗管插入凸盤頂尖，放氣延時（同時檢測有無紗管未取下，若有遺留管，停止執行下部動作，等待人工取下未拔紗管后，繼續下部動作）；⑩氣架返回到靜止位外擺，中間位氣缸開始工作；?氣架上升到中間位空管頂20 mm 處；?氣架里擺下降，充氣抓空管；?氣架上升外擺隨后中間位氣缸復位；?氣架上升到最高位里擺；?氣架下降，將空管插入錠子，放氣延時；?氣架上升120 mm左右，外擺；?氣架下降復位回到靜止位。集體落紗動作完成，導紗板落下，鋼領板上升到開車位開始紡紗，輸送紗管系統開始工作。

3 長車集體落紗的工藝分析

集體落紗工藝的參數由多項組成，在設定參數過程中需要按一定的順序進行。設定落紗工藝要求。根據所紡品種，設定所要求的落紗工藝，即在整個落紗動作完成之后，紗線應達到受控狀態的要求，再根據這一要求設計紗穗卷繞圈數和保險紗的卷繞圈數。

一般根據紗線的原料、捻度、紗線粗細、強力和斷裂伸長率確定紗穗的卷繞圈數。其中，紗線強力是設定依據的主要特征指標。管紗留取一定圈數的紗穗以便于后續絡筒機自動找頭。落紗時，鋼領板降到最低位置，紗線被割紗器整齊地割斷紗頭，既繃緊又不過度張緊。保險紗的作用是在紡紗開始時，確保紗線在錠腳和導紗鉤之間不脫出鋼絲圈，為下一輪紡紗開始做準備。保險紗的圈數一般由纖維的紗號粗細和滑移性能來確定。易滑移的纖維保險紗圈數多一點，不易滑移的纖維保險紗圈數少一點。

設定落紗工藝參數時，先根據細紗機配置的鋼領的直徑和卷繞鏈輪設定落紗恒速，確保紗穗卷繞圈數符合設計要求。再根據設計要求，在選定的落紗恒速基礎上確定停主機時間、剎車時間、鋼領板上升時間，設定保險紗的卷繞圈數。起始恒速的具體數值一般根據紡紗速度來設定。紡高支紗時，一般錠速較高鋼絲圈的質量配比較輕，所以起始恒速設定應當低，防止相鄰兩錠之間因錠速過高氣圈發生碰撞，產生斷頭。紡中低支紗時，一般錠速較紡高支紗慢鋼絲圈的質量配比較大，所以起始恒速應適當快點，避免錠速低氣圈過小而張不開，紗線與管紗頭部摩擦造成毛羽紗。高位始紡上升時間應該按照落紗時紗線的張緊狀態和紗線的強力來設定。高位始紡速度不能高于起始恒速，應該略快或者相等。如果在始紡高位，鋼領板停留時間長，則始紡速度可慢點，如果鋼領板在始紡高位停留時間短，則速度應快點。另外，落紗時根據羅拉吐出的紗線的張緊狀態設定羅拉滯后啟動時間與羅拉提前停止時間。紗線較松時，可選時間參數大一點。當紗線較緊時，可選時間參數小一點。必須注意的是停車后凸輪位置應在鋼領板下降區1/3～1/2 處。

最后修正落紗工藝參數。第一次落紗結束后，根據落紗實際情況修正落紗工藝偏差，重新設定落紗工藝參數，修正原則是使落紗參數符合設計要求，即使該機臺符合所紡品種需要的落紗要求。檢查紗穗的長度、保險紗的長度、正確的凸輪停車位置、鋼領板上升是否到規定位置、紗線松緊狀態以及落紗留頭率。每次修正落紗工藝參數后需觀察下一次落紗的狀態，使所設計的落紗工藝參數和實際落紗效果，均能滿足該品種、該機臺所需要的落紗工藝要求。

4 光桿錠子適用于集體落紗的技術疑難點

4.1 留頭問題

留頭率是檢驗環錠細紗機自動化程度的重要指標之一。長車集體落紗配備的錠子是鋁套管錠子和相應的薄壁紗管，落紗時，鋼領板下降到最低位置，會在錠子的廢絲盤處纏繞一兩圈保險紗以便留頭，留頭率高達98%，同時錠子上的割紗器將紗管與鋼絲圈之間的紗線割斷，根據以往經驗管身上留取一兩圈的紗穗方便后續絡筒機自動找頭。

短車上配置的錠子是光桿錠子和厚重的普通紗管。當落紗時，鋼領板下降到紗管底部位置將保險紗留在紗管底部，人工拔出滿紗時，將紗管與鋼絲圈之間的紗拔斷，斷掉的尾紗退繞在錠桿上，待新的一輪紡紗開始時空紗管將留在錠桿上的紗線壓住留頭，留頭率為84%左右（技術熟練的女工落紗的情況下），不適合集體落紗。另外手工落紗時，紗線在拔斷的瞬間紗穗是不可控的，多數情況下沒有紗穗或者留的紗穗較多疊和在一起，不管哪種情況都不利于后續絡筒機自動找頭。

4.2 氣架拔插管難問題

鋁套管錠子與薄壁紗管接觸面積大、配合適度，適合集體落紗。光桿錠子與普通紗管接觸面積小，錠子旋轉時靠紗管底部與錠子、紗管上部天眼與錠桿的配合，確保紗管在錠子高速旋轉時的穩定。另外，為防止紗管在高速旋轉時抖動或跳管，紗廠女工在落完紗后對空管會有一個壓管動作，使錠子與紗管的飽和力更大，試驗得出，個別紗管的抱合力在500 N 左右。人工落紗時可使用巧勁將紗管從錠子上拔出，集體落紗系統使用氣架上的抓管器抓住紗管頂部將紗管在豎直方向上拔出，但在抱合力太大的情況下，直接用氣架拔紗容易損壞抓管器和錠子，所以光桿錠子不適合集體落紗系統落紗。

5 滿管輸送的技術難點

以FA506 為代表的短車的斷面尺寸如圖4 所示，以F1520 為代表的長車帶集體落紗的斷面尺寸如圖5 所示。

圖4 FA506 斷面尺寸圖

圖5 F1520 斷面尺寸圖

圖5 中錠子跨距700 mm，相對應的凸盤輸送的凸盤中心跨距也為700 mm。已知長車所用凸盤的直徑為70 mm，要想凸盤水平在托板內運行，則中墻板最外側的跨距不能大于630 mm（700 mm－70 mm=630 mm），長車F1520 中墻板底部寬度為610 mm，滿足要求，凸盤能實現水平運行，而FA506 中墻板底部寬度為640 mm，大于630 mm，所以長車的凸盤輸送方式不能應用在短車上。

6 小結

長車集體落紗系統已經很成熟，短車集體落紗系統可以借鑒長車集體落紗系統比較成熟的技術。另外在傳統短車細紗機上使用集體落紗一直是個技術難點，所以解決光桿錠子在集體落紗中遇到的問題，對于短型細紗機加裝集體落紗具有重要意義。