基于一体式概念的纺织落纱装置设计研究_宫丽.pdf

16纺织报告|FANGZHI BAOGAO基于一体式概念的纺织落纱装置设计研究宫丽（哈尔滨职业技术学院，黑龙江 哈尔滨 150081）Research on the design of textile doffing device based on integrated concept Gong Li（Harbin Vocational&Technical College,Harbin 150081,China）Abstract Aiming at the problems of tube yarn winding,tube jamming,and doffing faults that exist in the current“ring frame”used in the textile workshop,through the analysis of the current situation of the“ring frame”and preliminary data investigation,this paper uses an integrated friction strip to improve the doffing carriage device,design and develop a textile doffing carriage device based on the integrated concept,with a view to effectively improving the doffing and tail removal rate through research,promoting the improvement of production efficiency in the textile workshop.Key words integration;doffing carriage;textile workshop;textile machinery;production efficiency摘要针对目前纺织车间采用“环锭纺细纱机”存在的管纱缠绕、卡管和落纱故障等问题，通过“环锭纺细纱机”现状分析与前期数据调研，文章采用一体式摩擦条进行落纱小车装置改进，设计研发了一款基于一体式概念的纺织落纱小车装置，以期通过研究有效提高落纱除尾率，促进纺织车间生产效率的提升。关键词一体式；落纱小车；纺织车间；纺织机械；生产效率中图分类号：TS103文献标志码：A传统纺织企业通常劳动强度较大，由于目前国内许多纺织生产车间采用的“环锭纺细纱机”功能相对单一，往往需要通过人工操作在纺织车间进行生产辅助1-2。以哈尔滨某纺织企业为例，车间内约有81.26%的纺织工人负责纱锭安装、解决尾纱纠缠与人工落纱工序3，不仅在整体工序上耗时耗力，出错频率也相对较高，无疑间接影响了 企业的生产成本和人力成本。为了进一步提高纺织企业的生产效率，降低落纱与除尾操作中的出错率，提高“环锭细纱机”中托盘式自动络筒机的自动化出纱功能，设计一种可以直接放置在纺织机械设备中的落纱小车装置，有效减少生产中存在的落纱、尾纱纠缠等问题，为优化纺织企业车间生产流程，提高制造过程中的时序性和效率提供有效手段。1 研究背景中国纺织机械协会2021年数据显示，现阶段国内投稿日期：2023-02-20作者简介：宫丽（1980），女，黑龙江哈尔滨人，副教授，硕士；研究方向：智能制造。纺织生产企业约有132.25万家，“环锭纺细纱机”超过1.312亿台。其中，具有自动化集体落纱功能的细纱长车仅有1 042.63万台，绝大部分纺织企业仍然以传统人工落纱与人工除尾纱方式完成拔纱工序4-5。由此可见，人工落纱除尾纱仍然是目前纺织企业的普遍生产模式。细纱作为纺织企业生产中普遍存在的工序，随着机械智能化与机械数字化时代的到来，纺织生产企业运用传统人工落纱方式无疑会持续性提高成本。随着纺织行业的转型升级趋势愈演愈烈，采用全自动集体落纱方式亦是今后纺织生产企业的大势所趋6，更是当前解决纺织企业生产过程中基本难题的关键所在。2 纺织落纱问题现状探讨由于当前国内许多纺织生产车间采用的“环锭纺细纱机”没有自动集体落纱功能，往往需要挡车工和除尾工进行人力拉断或采用除纱切割小车装置，导致管纱中的尾纱部分长短不一、纺纱制造中头尾纱线缠绕等现象十Technology科技FANGZHI BAOGAO纺织报告|FANGZHI BAOGAO17特点，结合纺纱过程中产生的纱管收尾线缠绕、卡管、回丝量增加、落纱故障待解决的问题，本研究设计了一款基于一体式概念的纺织落纱小车，以改进和优化纺纱机内部装置，设计原则包括便捷性、功能性、整体性、协调性、一体式等特点，具体如图1所示。图1 改进优化设计原则4.2 设计过程结合上述优化改进设计原则，解决前期调研中的“割宫 丽：基于一体式概念的纺织落纱装置设计研究分严重，对纺织机械中的托盘式自动络筒机生产效率具有显著影响。以哈尔滨某民营纺织厂为例，通常在纺纱生产过程中，纱管涉及纺织机械、纸和纸板、卷轴、线轴的使用问题。标准管纱形状应呈现饱满平整、脱落便捷的状态，一般要求尾纱长度小于5.00 cm，包缠纱为1.53.5圈；在纺织机械托盘式自动络筒机处理非集体落纱过程中，通常会因为尾纱长短不一导致机械设备产生缠绕，造成机械纺纱的中断与卡槽堵塞，严重时还会使设备的挑头装置与生头装置在清理回丝的过程中产生直接干扰，致使纺纱终止。同时，由于非集体落纱设备引发的纱管尾纱缠绕问题，长时间采取传统方式进行人工落纱除尾纱，会在极大程度上降低纺织车间生产效率。3 目前纺织落纱中采用的落纱装置数据调研3.1 调研对象为了更好地了解目前纺织企业工厂对纺织机械设备的使用详情，有针对性地进行纺织机械设备中落纱小车装置的优化改进，对哈尔滨6家纺织工厂车间“环锭纺细纱机”设备运行中落纱小车的使用情况进行数据调研。3.2 调研数据本次调研主要针对6家纺织工厂车间中的“环锭纺细纱机”设备类型、尾纱长度、生产效率、故障问题进行数据统计，具体如表1所示。调研的6家纺织工厂普遍没有达到标准尾纱长度小于5.00 cm的要求，各家的生产效率也存在问题，导致生产成本提高，制纱周期时间延长，车间的尾纱长度不符合托盘式自络生头的标准要求，存在较大的提升空间。表1“环锭纺细纱机”数据调研序号细纱机类型生产效率/%尾纱长度/cm故障问题纺织厂A非集体落纱式64.2513.50卡管、高低差大等纺织厂 B非集体落纱式69.3612.50送管托盘速度慢、卡管等纺织厂C非集体落纱式72.1421.40落纱故障、卡管、回丝量增加等纺织厂 D非集体落纱式74.3217.50单锭频繁、吐白纱、落纱故障等纺织厂 E非集体落纱式78.6325.30卡管、回丝量增加等3.3 调研结论在笔者调研的6家纺织工厂中，“环锭纺细纱机”采用的落纱小车装置普遍为分体式“割纱小车”装置，其工作原理类似“锯条”与锭子的接触带动小车，在此过程中抓手控制小车高速运动，进而拽拉割掉多余尾纱，但是这种落纱方法只适合正常的一般纱线切割，一旦遇到服帖于纱管表面或重组紧密贴紧的管脚尾纱，基本切割无效。同时，目前大多数纺织工厂采用的是非集体落纱式设备中的落纱小车装置，在脱纱过程中，锯条与高速运转的机械“锭子”会因为速度过快而摩擦产生火花，导致纺织车间存在火灾等安全隐患。此外，严重摩擦也会使纺织过程产生回丝拖拽、脱纱管端头等现象，导致机器受损。因此，在改进落纱装置的设计研发过程中，应充分考虑摩擦块与纱管摩擦的方式，避免因为“抓手”拽拉而高速旋转产生安全隐患，在改进中还应满足原有“环锭纺细纱机”机械结构快速安装与拆卸的需求。4 基于一体式概念的纺织落纱小车装置设计4.1 设计思路针对当前非集体落纱式“环锭纺细纱机”设备结构18纺织报告|FANGZHI BAOGAO宫 丽：基于一体式概念的纺织落纱装置设计研究表2 某纺织厂采用改进后的落纱小车装置数据统计序号细纱机类型生产效率/%尾纱长度/cm生头效率/%除尾率/%测试 1非集体落纱式98.953.2586.52100.00测试 2非集体落纱式99.421.8595.65100.00测试 3非集体落纱式98.182.6592.45100.00图2 改进后的落纱小车装置设计纱小车”运行不稳定问题。首先，目前各大纺织车间“环锭纺细纱机”设备采用的“割纱小车”落纱效果平均只能达到71.28%，因摩擦块与纱管快速摩擦引发的安全隐患相对严重，同时摩擦块与纱管脚位置在快速摩擦后极易脱开，如图2（a）所示。因此，在改进小车装置时摆脱过去以“分体式”为主的摩擦块。其次，在小车装置改进过程中，基于一体式概念进行设计，在保证符合原有“环锭纺细纱机”设备装置使用结构的情况下对小车装置进行优化，小车采用一体式摩擦条作为铰断纱线的高效工具7，如图2（b）所示。一体式摩擦条采用聚醚醚酮（PEEK）高分子材料制作，具有耐高温、耐磨、硬度强等特点，对于纺纱中的割尾纱、落纱铰断具有高效的使用性能，可以在很大程度上弥补传统“割纱小车”的缺陷。最后，结合“环锭纺细纱机”锭速与纱线支数对落纱小车装置进行配重孔设计，增强配重块的协调性，如图2（c）所示，以调整落纱小车的运行速度，使小车在落纱与除尾纱过程中保持平稳状态开展高效工作。4.3 效果测试为了判断落纱小车装置设计铰断尾纱与落纱实际效果，在哈尔滨某纺织厂车间进行为期3天的现场测试，对尾纱长度、生产效率、生头效率进行实验数据收集，具体如表2所示。表2数据显示，“环锭纺细纱机”采用改进后的落纱小车装置后，3天内平均生产效率达到98.85%，除尾落纱效果可达100.00%，尾纱长度均符合标准尾纱长度小于5.00 cm的要求，生头效率明显提升，解决了因管纱供应不足、速度过快导致的纱管缠绕、线吐白纱等问题。同时，一体式摩擦条凭借优良的物理材料性能，有效减少了落纱过程中因摩擦引发的安全隐患，实际测试效果相对良好。5 结语本次设计的落纱小车是基于前期调研数据研发的，对“环锭纺细纱机”非集体落纱方式进行改进，采用一体式摩擦条和配重孔设计的目的是提升落纱除尾纱的准确率，使铰断纱线过程更加便捷与准确，进而提高车间生产效率。在后续的实际生产中，还应继续在其他纺织工厂车间进行多批次测试实验，以此确认基于一体式概念的落纱小车装置在不同厂家车间的实际使用效果。参考文献1 陈运胜，李映.机械自动化技术在纺织精密加工中的应用J.轻纺工业与技术，2022（6）：79-81.2 盖佳.泰坦股份：步步为“赢”领跑纺织机械制造行业J.中国纺织，2022（11）：64-65.3 马振洪.绿色制造技术在纺织机械行业中的应用J.化纤与纺织技术，2022（3）：107-109.4 陈祖英，吴奕宏，高勇，等.高端智能毛纺集聚纺自动落纱细纱机的开发与研究J.纺织机械，2023（1）：62-66.5 张凡，管声启.多尺寸纱筒柔性落纱机械手设计及其优化J.毛纺科技，2021（1）：71-76.6 姜媛媛.具有自适应功能的落纱机拔管装置设计及仿真分析D.青岛：青岛大学，2021.7 张栓平，钟峰.JWF1516型细纱机集体落纱装置改造实践J.纺织器材，2020（5）：30-33.