高端智能毛纺集聚纺自动落纱细纱机的开发与研究_陈祖英.pdf

626362ACADEMIC学术平台高端智能毛纺集聚纺自动落纱细纱机的开发与研究摘 要：为了满足现代毛纺企业的迫切需求，彻底解决国内原有毛纺细纱机采用的纯机械式牵伸、升降的多种缺陷，开发与研究出了新一代高端智能毛纺集聚纺自动落纱细纱机，具有电子牵伸、电子升降、集聚纺、自动落纱、单锭式电锭驱动、断头检测及断头粗纱停喂技术，触摸屏数字控制及智能化网络通讯技术，机电一体化水平大幅提升，并提高了毛纺纱线和织物的质量。机器适纺功能更强，除可纺精梳毛纺外，还可纺羊毛、羊绒、丝、天丝、涤纶、腈纶等多种纤维的纯纺或混纺。通过与国内外多种机型同工艺纺纱对比，纺纱质量产量达到国际先进水平。关键词：毛纺细纱机 集聚纺 自动落纱 电子牵伸 电子升降 高端智能 低噪音 低能耗 电锭 断头自停 触摸屏 网络通讯江阴市华方新技术科研有限公司 陈祖英 吴奕宏 高勇 吴昶澄 唐正永 张志 刘宋伟 李琦/文江阴市华方新技术科研有限公司承担的中国纺织工业联合会科技指导性项目HF1588JL 毛纺细纱机于2022 年 8 月 25 日在甘肃省兰州三毛实业有限公司通过了中国纺联的科技成果鉴定，专家一致认为该项目自主创新性强，填补了国内空白，项目整体技术达到国际先进水平。1 高端智能毛纺集聚纺自动落纱细纱机2016 年纺织机械行业“十三五”发展指导性意见59 项科技攻关项目中就有“毛纺自动落纱集聚纺细纱机”，旨在缩短与国外毛纺细纱机的技术差距。HF1588JL 型毛纺细纱机是集高端智能、高速、高效、高质量、节能、环保于一体的四罗拉负压式集聚纺细纱机长车，全机最大锭数 1188 锭，总长 50695mm，全机外形如图 1。该机拥有多项关键技术及创新点：1.1 电子牵伸123 前、中、后三列罗拉分别由三个独立驱动的油浴式齿轮减速箱传动和单独控制伺服电机控制，改变牵伸工艺时可通过触摸屏或远程数据输入，方便快捷，牵伸传动比无级可调，精准传动，稳定可靠，使用寿命达十年以上。前罗拉减速箱为二级减速传动，一个输入轴，二个图 1 HF1588JL 型毛纺细纱机外形图图 2 电子牵伸传动示意图6363左右对称的输出轴，分别传递给左右对称的前罗拉，用联轴器直联方式传动。中后罗拉由于工艺要求运转较慢，其传动箱采用了 3 级减速传动，由于前、中、后罗拉隔距根据纺纱工艺要求要进行调整，所以中后罗拉齿轮与中后罗拉轴端齿轮之间是通过一个大直径的过桥齿轮来联接，传动方式详见图 2。牵伸传动原理见图 3。1.2 电子升降钢领板、导纱板、气圈环三路升降采用相互独立且精准协同配合的电子升降，由伺服电机驱动总减速比为 300:1 的减速箱，配重锤平衡装置，纺纱级升值根据纺纱支数系统精准确定，也可人工修正，结构稳定、可靠，管纱成形良好，高速退解顺利，实现了用户提出的12002000m/min 的络筒退解速度；使用高位始纺原理，有效改善了开车断头，降低了挡车工的劳动强度，节约了纺纱原料，提高了制成率。电子升降示意图见图 4。1.3 集聚纺纱技术采用四罗拉新三代异形管网格圈负压式集聚纺纱技术，网格圈张力控制采用双控式双弹管自调平衡张力架，张力稳定，一致性好。负压管采用下吸风双吸口，确保6 锭一节的集聚槽压力一致性和稳定性。负压管采用不锈钢工艺扣片形式，表面更耐磨，切换品种更灵活方便。集聚纺纱线强力好，毛羽少。集聚纺纱去除了传统环锭纺纱加捻三角区，在须条加捻前改变了纤维的排列及分布情况，使纤维紧密集聚，减少了纺纱毛羽，提高了纱线的强力，显著提升了纱线品质和性能，有效净化了生产环境，也为后续工序提供了良好的条件；同时能减少纺纱断头，提高原料的利用率，降低成本，提高了纺纱效率，为生产高档毛纺织品提供了有力保证。在原二代管的基础上，根据对异形管纺纱断面研究和空气动力学的研究，网格圈传动方式的改进，形成了目前广泛应用的三代异形管，深受用户欢迎。二代管、三代管纺纱质量对比实验数据见表 1。图 3 电子牵伸传动原理图图 4 电子升降示意图表 1 二代管、三代管试验对比数据表品种异形管条干 CV%-50%+50%+200%毛羽 H 单纱强力（cN）100Nm 80/20 毛涤华方二代管21.81599162602.26247.58华方三代管21.345421461022.23248.24品种异形管条干 CV%-50%+50%+200%毛羽 H 单纱强力（cN）JC21Ne 华方二代管10.5205123.85683.12华方三代管10.3304103.78687.25品种异形管条干 CV%-50%+50%+200%毛羽 H 单纱强力（cN）JC60Ne 华方二代管12.79217212.31297.54华方三代管12.68218202.24295.33品种异形管条干 CV%-50%+50%+200%毛羽 H 单纱强力（cN）JC100Ne 华方二代管13.76820281.82192.47华方三代管13.55720261.8195.71646564ACADEMIC学术平台1.4 智能自动落纱系统本机采用华方智能落纱系统，纺纱满管后机器自动落纱、自动插空管、自动输送管纱，然后自动开车重新纺纱，落纱时间 3min，插拔管率达到 100%，落纱留头率98%，取代人工落纱，减轻工人劳动强度，从而提高细纱机生产效率，降低生产成本，增加企业效益，落纱过程平稳，安全可靠。1.5 优化的纺纱断面设计4采用 60的罗拉座角度，81 85的大纺纱角度，输出罗拉导纱包围弧减小，浮游区小，纺纱断头率低，采用毛纺板簧摇架，高精度无机械波罗拉，高弹性耐磨纺纱皮辊，纺纱质量能够达到同类机型德国青泽451 机同等水平，为实现毛纺优质高产纺纱做好了技术准备，该机在兰州三毛纺制 102.5Nm 高支纱的锭速达到 9000r/min 以上（纺纱原料：澳毛 70%，羊绒11%，涤 19%）。1.6 电锭技术、断头检测及断头自停技术毛纺单锭电驱动式填补了国内空白，电锭结构简单，噪音低，节能环保，清除了锭子滚盘传动引起的紊乱气流，净化了纺纱车间工作环境，也便于更长的长车设计。电锭与毛纺机械环锭试验对比数据见表 2。断头检测与显示可减轻挡车工来回巡查断头的次数，减轻工人劳动强度。断头自停功能，及时防止断头后引起的罗拉卷毛，减少清理操作，节约粗纱。断头检测及断头自停的原理是传感器检测纺纱运转过程中的钢丝钩，一旦出现纺纱断头，钢丝钩就停止转动，传感器检测到后马上发出断头信号，亮红灯，同时自停插片动作，抬升后皮辊，后罗拉与后皮辊之间立即停止粗纱喂入。断头检测原理见图 5。1.7 网络通讯技术电子牵伸、电子升降系统完全是通过参数修改来控制纺纱工艺，系统预留网络数据接口，方便实现计算机联网远程控制。可实时采集纺纱数据，同时设计图 5 纱线断头检测原理图表 2 电锭、环锭性能对比表试验条件：空锭 12000 r/min 运转时锭子型号 项目能耗（W）噪音(dB（A）)锭速不匀率（%）振程值（mm）备注ZD4313B-26JL11（12）69（71）1.20.08（0.10）环锭ZD4313BN-26JL 10（12）67（71）1.10.07（0.10）电锭图 7 纺纱工艺数据设置图 6 锭子纺纱变频调速设置6565有故障报警，方便操作管理。1.8 触摸屏工艺3除利用互联网远程操控外，亦可通过主机触摸屏进行人机界面操作，进行锭子变频调速曲线设置，纱线成形，集体落纱，纺纱工艺设置（见图 6、图 7）。纺纱工艺设置可以在一分钟内完成，简称“一分钟工艺”。2 总体性能指标2.1 总体性能指标。（见表 3）纺纱产量、质量已经达到国际上青泽 451毛纺细纱机的技术水平，纱线纺纱质量见表 4、表 5。2.2 机器的可靠性、稳定性、可操作性项目设计采用了电子牵伸，电子升降，自动落纱、集聚纺，各部件传动独立设计又保证相互之间的精确同步，机械结构简单，可靠性好，操作方便。由于毛纺细纱机长车采用 260mm 高度纱管，配自动落纱系统，所以机器高度相对变高，操作工普遍反映细纱接头及换粗纱不方便。青泽 451 前罗拉距地面中心高 1330mm，华方 HF1588JL 前罗拉距地面中心高 1245mm，高度降低了 85mm，便于工人操作。全机自动落纱时间 3min，落纱过程稳定可靠，落纱留头率达到 97%以上，千锭时断头率也达到青泽 451 的水平，用户使用非常满意。毛纺集聚纺集聚效果明显，操作方便，与环锭纺相比，纱线强力提高 10%，3mm 以上有害毛羽减少 70%，条干质量 Cv%提高 0.2以上，断头率降低 60%以上，纱线成形良好，高速退解顺利。名 称单 位参 数锭距mm75锭数锭108-1188，基本锭数 636筒管长度mm260适纺线密度tex/Nm50-8.3（20-120Nm）适纺纤维毛、毛型化纤的纯纺或混纺牵伸形式三罗拉，每节 6 锭，上短下长皮圈集聚纺牵伸四罗拉，网格圈，每节 6 锭，负压式牵伸倍数倍10-40（无级可调）锭子转速RPM空锭机械速度至 13000锭子传动形式四锭式或单锭式（电锭）捻度T/M2001260（无级可调）粗纱卷装mm无捻双根 200200 弱捻单根 140410主电机功率kW7.5-11-15集聚纺负压风机功率kW7.5-11工艺条件（锭速:9200r/min 捻度:860t/m 粗纱定量:0.22g/m 总牵伸:21.23）机型纺纱原料支数Nm条干CV%CVb粗节+50%细节-50%毛粒+200%毛羽值H华方 HF1588JL4WP9663-CA 全毛9419.551.751262951302.51青泽 451C19.521.781252921322.53意大利 IDEA20.22.111824451653.56同和 TH588J19.71.851293321482.74工艺条件（锭速:8400r/min 捻度:800t/m 粗纱定量:0.26g/m 总牵伸:21.84）机型纺纱原料支数Nm条干CV%CVb粗节+50%细节-50%毛粒+200%毛羽值H华方 HF1588JL4WP80156-PT 全毛8021.051.851157281232.51青泽 451C21.031.781127221252.53意大利 IDEA22.442.052408461363.05同和 TH588J22.191.891308051482.74工艺条件（锭速:9200r/min 捻度:620t/m 粗纱定量:0.36g/m 总牵伸:18.0）机型纺纱原料支数Nm条干CV%CVb粗节+50%细节-50%毛粒+200%毛羽值H华方 HF1588JL4WP50182/H 全毛4816.381.652852332.5青泽 451C16.41.683055352.51意大利 IDEA16.761.753890343.27同和 TH588J16.551.683465402.71表 3 总体性能指标表 4 纱线质量纺纱对比数据表 5 纱线质量纺纱对比数据 项目 品种机型CV%CVb粗节+50%细节-50%毛粒+200%毛羽值千锭时断头数（个）锭速(r/min)澳毛 70%羊绒11%涤 19%100Nm,920t/m华方HF1588JL20.74 1.23116518463.071188600青泽 45120.70 1.22116502533.011178600澳毛 71%涤29%96Nm,920t/m华方HF1588JL21.60 1.21131563502.731089500青泽 45121.58 1.20130565512.93107950066PB66ACADEMIC学术平台参考文献1 宋立平，冀森彪.细纱机多电机传动系统设计探析 J 棉纺织技术，2003,31（1）：27-30.2 王建根.新型数控细纱机传动设计探析 J纺织机械，2007（4）：39-42.3 陈祖英.数控一代毛纺集聚纺细纱机浅析 J纺织器材，2017（2）：50-53.4 刘荣清，张伟敏.细纱机断面参数优化设计的探讨 J 棉纺织技术，2010,38（2）：16-18.3 国内外同类先进技术的比较江阴华方