JWF1286型精梳機的技術創新與電氣控制研究

陳永旺，于 靜

（經緯智能紡織機械有限公司，山西 晉中 030601）

精梳機是紡紗過程中生產紗線產品高等化的關鍵設備，精梳工序的主要作用是排除生條所含短絨來提高纖維長度的整齊度，清除生條中含有的棉結、雜質和其他的疵點，提高纖維的平行度、伸直度以及分離度，并制成均勻的精梳條以供下道工序使用[1]。隨著社會發展，人們對于質量、速度以及智能化的要求越來越高，精梳機市場也不例外。國際先進的精梳設備在高速度、高產量的前提下，更加注重自動化，智能化。為了適應市場需求，經緯智能紡織機械有限公司推出了JWF1286型全自動智能高效精梳機，該設備在本公司原有各種型號精梳機成功經驗的基礎上進行技術創新，增加了自動退管、自動換卷、自動接頭等智能系統，可滿足連續化、高速化、智能化需求。

1 開車速度分析

隨著棉紡機械水平的發展，市場對精梳機的運轉速度要求越來越高，是否具備穩定的高速運轉能力已經成為其市場競爭力和現代化水平的重要體現[2]。精梳機的速度越高，單臺產量和生產效率越高，減少與細紗機萬錠配臺數量，進而減少廠房使用面積、整體耗電量和所用人工數量。JWF1286型全自動智能高效精梳機的工藝速度應在450鉗次/min以上，其速度提高有以下兩點技術改進。

1）優化車頭箱內齒輪設計。精梳機的傳動主要是依靠車頭箱內齒輪相互嚙合實現的，要實現設備的高速運轉也就是要提高齒輪的傳動速度，需要滿足兩個條件：一是提高電機的轉動速度，只需要更改變頻器參數即可；二是對與電機高速運轉相匹配的機械部分進行優化設計。什么是與電機高速運轉相匹配的設計？就要考慮電機高速運轉可能會帶來什么影響。首先是影響設備使用壽命的齒輪本身強度，其次是影響設備耗電量和磨損強度的慣性力。根據相關機械原理可知，齒輪本身強度與齒輪的外形尺寸有關，也就是與質量有關。設備功耗和磨損強度與齒輪的慣性力有關，慣性力與齒輪的質量、加速度呈正比，加速度又與齒輪傳動速度的平方成正比。當齒輪傳動速度提高時，慣性力將急劇增加。為了在功耗增加的合理范圍內保證設備長期穩定高速運行，需要對齒輪質量進行一個合理的減重。JWF1286型精梳機開車速度比JWF1278型精梳機提高了20%，慣性力也就提高了44%左右。通過綜合考慮，JWF1286型精梳機采用的齒輪厚度由20 mm變為25 mm，同時根據齒輪大小不同，以增加6個不同直徑大小減重孔的方式，使慣性力提高到了原來的1.2倍左右，達到一個相對合理的平衡。

2）伺服驅動成卷羅拉轉動。普通精梳機的軸傳動是由主電機帶動齒輪傳動，所有的動力來源都是主電機，由于齒輪傳動的局限性，集中式齒輪傳動達不到高速運轉要求，JWF1286型精梳機將成卷羅拉部分設計成由伺服電機帶動，既保證了成卷羅拉動作的獨立性，也增加了精梳機的梳理速度。

2 梳理質量分析

紡紗質量高主要體現在落棉指標、條干均勻度（CV）值指標、含絨率、棉結雜質粒數等都可達到規定要求且比較穩定。JWF1286型精梳機的紡紗質量較JWF1278型精梳機有所提高，其在以下結構方面進行了優化。

2.1 增加棘輪齒數選擇

棘輪帶動喂入羅拉轉動，棘輪被撥過一個齒，驅動給棉羅拉將棉網喂入一段距離A，棘輪齒數與棉網喂入距離A的關系見表1。距離A越短則精梳條質量越好；距離A越長則精梳條質量越差。

表1 棘輪齒數與棉網喂入距離A的關系

由此可知，棘輪齒數與棉網喂入距離A有關，也就是與棉條質量有關。以往JWF1278型精梳機的棘輪齒數只有16齒、18齒、20齒和22齒，為了適應不同棉紡廠的棉紡工藝，JWF1286型精梳機的棘輪齒數增加到17齒、19齒、21齒和23齒，以便細化棉網喂入距離A，增大棉紡質量選擇范圍，提高經濟效益。

2.2 采用模擬量漏條檢測

本公司以往精梳機采用數字量開關檢測漏條，開關的檢測范圍為0～4 mm，檢測范圍較大。當調試開關時位置設定的不太理想時會出現條干不均勻的現象。JWF1286型精梳機采用模擬量漏條檢測，在人機界面可觀察棉條的重量曲線，提高檢測漏條的靈敏度，減小條干CV值，避免細紗長細節疵點，提高成紗質量。

2.3 采用大角度錫林梳理

本公司精梳機錫林角度分為90°，110°，130°，可滿足不同客戶對落棉率、短絨去除率的需求。

3 自動化程度分析

衡量精梳機現代化水平的重要標準除了精梳機速度的高低外，便是其自動化水平的高低。自動化水平越高，所需擋車工人數越少，擋車工工作量越小；自動化水平越高，精梳機的開車故障率越少、機器的運轉率及精梳產品的質量越高。JWF1286型精梳機智能化及自動化主要體現在電氣設計控制自動退管、自動換卷、自動接頭。

3.1 整機電氣系統設計

圖1為整機控制系統示意圖。JWF1286型精梳機以PLC為核心控制整個機器的動作。采用磁感應開關、光電開關等高靈敏度的自停裝置檢測各個部分的狀態；以HMI為控制操作窗口設置以及顯示機器的產量、各個參數，實現人機對話；以伺服驅動成卷羅進行正反轉；以變頻器控制整機速度[3]。

圖1 整機控制系統示意圖

3.2 系統主要部分介紹

在精梳機的中段設置了三自動系統，包含筒管拉管系統、棉卷翻轉系統、棉卷生頭系統，實現了精梳機上筒管拉取和棉卷喂入及生頭的智能化。

1）自動退管。圖2為自動退管流程圖。當檢測棉卷厚度的光電檢測到棉卷厚度達到退管要求時，接頭皮輥開始加壓，拉筒管氣缸抬起將筒管壓住，伺服電機驅動成卷羅拉旋轉，將尾棉與棉網斷開，實現棉網的留頭處理，為生頭提供搭接棉。之后筒管開始退繞剩余棉卷，當檢測棉卷退繞的光電檢測到8個棉卷都退卷完成后，拉筒管機構向后擺動，將空筒管拉到筒管架，自動退管動作完成。

圖2 自動退管流程圖

2）自動換卷。第85頁圖3為自動換卷流程圖。當檢測到自動退管動作完成后且儲卷架有棉卷時，儲卷架在氣缸的作用下自動翻轉將備用的8個棉卷下放到成卷羅拉上，自動換卷完成。此功能實現了無人操作，自動完成換卷，減少了人工需求。

圖3 自動換卷流程圖

3）自動生頭。精梳機上新棉卷棉網的頭端與舊棉卷棉網的尾端進行智能化搭接，同時將搭接好的棉網順利喂入到鉗板結合件的給棉羅拉鉗口的過程稱為棉卷自動生頭系統。與傳統手動棉網頭端與尾端搭接相比，JWF1286型精梳機自動接頭質量和棉條均勻度都有明顯提高，達到了精梳條干均勻度的全程穩定，自動換卷接頭段的CV值也比人工搭接下降1.5%。

圖4為自動生頭流程圖。在換卷完成后，成卷羅拉在伺服電機帶動下反轉一定的長度，目的是實現棉網的自動找頭。吸棉嘴吸風打開，成卷羅拉開始正轉，吸棉嘴開始從頭端吸走棉網，吸走設定長度后成卷羅拉開始反轉設定長度，同時吸棉嘴閉合，將棉網扯斷，實現8個新棉卷棉網頭找齊。吹氣板抬起，成卷羅拉正轉，將新棉網運送到吹氣板上方，吹氣板吹氣同時下擺，將棉網剝離棉卷到吹氣板上并回到原位，完成新舊棉網的搭接動作，實現了棉卷的自動接頭。此時，若開車條件都滿足，沒有出現無空桶等故障，可以實現自動開車。棉卷自動接頭系統的設計減少了以往人工接頭所需的時間，大大提高了生產效率。

圖4 自動生頭流程圖

4 發展前景預測

本公司生產的JWF1286型全自動智能高效精梳機取本公司生產的原有機種的“精華”，去除設計過程中的“糟粕”，工藝適應性明顯提高。頂梳、錫林梳理充分，實現去除短絨和排除雜質的功能。優異的成條技術可保證精梳條干水平穩定。JWF1286型精梳機比JWF1278型精梳機速度提高近50%，由原來的350鉗次/min提高到500鉗次/min；操作面板智能顯示，操作方便且機器運行故障率明顯降低；加之新穎的外觀和穩定的性能，受到眾多參觀者的一致好評[4]；智能化程度高，為今后的無人化工廠生產提供有利條件。