JSFA2188精梳機新高效能技術的探討

張海洋，張立彬

（江蘇凱宮機械股份有限公司，江蘇昆山 215300）

隨著全球精梳紗所占比重的不斷增大，精梳工序智能化加工設備的市場需求越來越多，對高效能精梳技術提出了新要求。中國紡織機械協會發布的《紡織機械行業“十三五”發展指導性意見》提出了實現精梳設備連續化及智能化控制的重點任務，通過條并卷機與精梳機間實現棉卷自動運轉，采用智能化搬運機器人和運輸設備，實現工序間自動輸送。高速、高效、自動化、智能化是當今精梳機械的發展方向[1-4]，為此，江蘇凱宮機械股份有限公司在系列精梳機的制造基礎上研究開發了具有新高效能特征的JSFA2188精梳機[5]，逐步滿足現代精梳工藝及技術對智能裝備的需求，在紡織企業技術升級改造中發揮更大的作用。

1 精梳機的新高效能性

1.1 高速化

高速化是指精梳機穩定的生產速度越高，越有利于提高紡紗企業的產能，也是衡量其技術水平的重要標志。精梳機的速度越高，產量越高，萬錠配臺越少，節約了設備的占地面積，減少了用工用時。目前，高效能精梳機的高速化，紡細絨棉時精梳速度應達到450鉗次/min，紡長絨棉時速度應到達400鉗次/min，紡棉型化纖或其它功能性纖維原料時速度應達到300鉗次/min。

1.2 高效化

高效化是指精梳機穩定的生產效率越高及梳理效能越好，越有利于提高紡紗企業的效能，也是衡量其技術水平的重要標志。精梳機的生產效率越高，產能越高，減少了用工用時。精梳機的梳理效能越好，產品質量越好，在市場競爭中越有優勢。目前，精梳機的高效化主要體現在自動接頭、130°錫林、1 000mm條桶等方面。精梳機實現自動接頭，平均換卷接頭時間比手工接頭減少3min，總停車時間可減少5min，由此精梳機生產效率提高4%左右。精梳機采用130°錫林，相對于90°錫林梳理區域增加了44.44%，錫林總齒數最多可達到7萬齒，有利于提高錫林的梳理效能，提高梳理質量。精梳機由600mm條桶大圈條型式更改為1 000mm小圈條型式，提高單只棉條桶容載量2倍以上，有效降低了操作人員的勞動強度，提高了條桶間接頭質量的穩定性。

1.3 自動化

精梳機的自動化水平的高低是衡量其現代化水平的重要標志。精梳工序設備提高自動化水平，減輕了擋車工的勞動強度和看管負擔，減少了精梳機的開車故障、非正常停車時間。精梳機的自動化水平主要體現在精梳機原料的自動化搬運、自動接頭、監控系統等方面。精梳機原料的自動化搬運，實現了條并卷機與精梳機間的連續化、自動化生產，提高精梳準備機械與精梳機的運轉效率，不再依靠運棉小車進行人工管理及搬運。精梳機實現自動接頭，提高了接頭質量及其穩定性，減少廢棉量，減少了精梳機的閑置時間。精梳機的監控系統是實現對精梳機生產狀態、故障信息、運行效率、工藝參數設定等一些列數據的可視化遠程管理，滿足人機對話等功能。

1.4 智能化

精梳機的智能化是在其自動化的基礎上增加了智能工藝技術，用于指導生產操作。精梳機智能化主要體現在精梳產品質量的模擬及判定、智能工藝專家系統、ID智能搬運系統。精梳產品質量的模擬及判定是集成應用數學建模、機構運動分析及計算機編程的方法，開發及編制纖維網精梳加工的計算機程序，計算精梳后棉網的均勻度質量指標及預測精梳條質量指標。精梳機智能工藝專家系統是針對不同品質的精梳小卷，通過改變給棉方式、給棉長度、落棉隔距、分離羅拉順轉定時等重要工藝參數，分別模擬其加工過程，在經過精梳產品質量的模擬及判定，優化得出精梳質量最佳時的工藝方案及參數，系統推薦一套最佳方案用于實際生產需要。智能工藝專家系統建立了數據采集功能，能不斷完善和豐富數據庫內容，實現精梳工藝的智能化、快速化選擇，有利于紡紗企業更高效地使用精梳設備。ID智能搬運系統是集成控制及識別條并卷機與精梳設備生產狀態，可進行空筒管和滿卷的智能搬運，提高管理效益。

2 JSFA2188精梳機的新高效能性

2.1 優化精梳機傳動系統

精梳機工作機件中，分離羅拉、鉗板、錫林的傳動機構是精梳機的核心機構。JSFA2188精梳機的分離羅拉傳動機構采用了差動輪系、齒輪機構與平面連桿機構相結合的傳動方式，對分離羅拉傳動七連桿機構尺寸進行優化設計，在提高精梳機速度時可有效降低機構的振動，減少構件的磨損并延長了構件的使用壽命。JSFA2188精梳機與凱宮系列精梳機[6]的分離羅拉速度曲線如圖1所示，JSFA2188精梳機的分離羅拉運動的速度曲線的峰值減少了25%，速度絕對值均值減少了18%，有利于精梳機的節能、降耗，并減少了對纖維網搭接質量的不利影響。

圖1 分離羅拉運動速度曲線

JSFA2188精梳機優化了分離羅拉差動輪系的齒輪，使有效輸出長度為26.48mm，有利于纖維叢的搭接，分離羅拉輸出的纖維網的質量會更好。精梳機的鉗板機構周期性的高速往復擺動會產生很大的慣性力，并通過錫林軸、鉗板擺軸、張力軸作用于機架，使整臺精梳機產生劇烈振動，引起噪音污染和環境惡化，導致零件的疲勞破壞加大和壽命變短，使精梳工藝質量下降和紡企效益下降。JSFA2188精梳機優化了鉗板機構，其鉗板運動曲線如圖2所示，JSFA2188精梳機鉗板運動速度曲線的峰值降低了31.2%，速度絕對值均值減少了19%。JSFA2188精梳機采用了130°錫林，重新優化設計了非圓形齒輪，使錫林運動速度的快慢周期性變化以滿足精梳梳理工藝的要求，最大可滿足137°錫林的工藝要求。重新設計了錫林平衡配重塊的形態和尺寸，減少錫林運動過程中的徑向跳動。JSFA2188精梳機經過近一年的實紡，紡細絨棉可達到450鉗次/min的速度，紡長絨棉可達到400鉗次/min的速度，成紗質量優異。

圖2 鉗板運動速度曲線

2.2 開發自動接頭系統

對JSFA2188精梳機開發設計了精梳機自動接頭系統，在JSFA2188精梳機的承卷羅拉部分，設計開發了筒管纖維卷尾卷清理機構、纖維卷頭尾搭接機構、筒管搬運機構、翻卷機構等，用于清潔尾卷、處理新卷、新舊卷的搭接，并把搭接好的纖維卷順利的喂入到鉗板給棉羅拉鉗口，實現精梳機智能自動生頭與連續生產。經過近一年的生產實踐應用，JSFA2188精梳機的自動接頭系統穩定，成功率高，提高了生產效率和接頭質量的穩定性。

2.3 應用130°錫林

精梳錫林作為精梳梳理機構中重要的梳理元件，影響著半成品及最終產品的質量指標參數[7-10]。精梳錫林齒面圓心角是決定錫林總齒數、齒密排列的重要因素，影響著錫林的梳理效能。JSFA2188型精梳機擴展了精梳錫林齒面圓心角的范圍，90°、110°、130°錫林均可使用，適用于精梳機對梳理質量和產量的綜合性目標要求，是增加精梳產品品種及其附加值、拓展利潤空間的有效措施。研究表明，精梳機采用130°錫林在保證其它精梳工藝條件不變的情況下，能大幅提高錫林的梳理效能和半成品、產品的質量。在保證精梳梳理效能的情況下，可提高半成品、產品的產能，130°錫林有利于提高梳理效果和產能。在JSFA2188型精梳機上分別進行90°、110°、130°錫林對比實驗，為保證相同的精梳落棉率，實驗方案如表1所示，所得實驗結果如表2所示。

表1 實驗方案

表2 實驗結果

實驗可知：（1）1606錫林比9606錫林的齒面圓心角增大了24.44%，1363錫林比9606錫林的齒面圓心角增大了50%；1606錫林比9606錫林的總齒數增大了21.27%，1363錫林比9606錫林的總齒數增大了28.29%；隨著錫林的齒面圓心角增加，錫林的總齒數增加。（2）隨著錫林的齒面圓心角增加，精梳條的纖維棉結數、短絨含量指標逐步變優。（3）隨著錫林的齒面圓心角增加，成紗的條干CV、強力、粗細節及棉結指標參數逐步變優。因此，130°錫林有利于提高梳理效果和產能。

2.4 開發模塊化的條桶機構

JSFA2188精梳機改進了車尾出桶及喂入機構，設計了600mm條桶大圈條型式和1 000mm小圈條型式的兩種條桶機構，用于滿足客戶的需求。1 000mm條桶能提高產能和質量水平，減少換桶次數，能有效降低操作人員的勞動強度，提高條桶間的接頭質量的穩定性，并可使梳棉機到自調勻整并條機的條桶大小得到統一。JSFA2188精梳機分別采用600mm、1 000mm的條桶進行實驗對比，實驗結果如表3所示。

表3 不同直徑條桶的實驗參數

由表3可知：（1）采用不同的條桶直徑對精梳條條干CV參數沒有影響。（2）1 000mm條桶滿桶計長比600mm條桶的提高了108%，減少了一半的換桶次數。

2.5 自動化輸送系統

JSFA2188精梳機針對紡織企業追求產能、智能、性價比多目標的要求，開發了2套自動化輸送系統，即KBK桁架輸送系統和AGV智能小車導航輸送系統。依賴于集成監控及調配智能系統，完成KBK桁架輸送系統和AGV智能小車導航輸送系統對滿卷及空筒管的配送工作。KBK桁架輸送系統，設計開發了運輸支架機構、吊卷機構等機械機構及嵌入式吊卷系統控制程序，進行8個滿卷為一組的條并卷機至精梳機的輸送，或8個空筒管為一組的精梳機至條并卷機的回送，實現了4臺條并卷機至24臺精梳機間自動化、智能化運輸。AGV智能小車導航輸送系統由AGV智能小車、地面導航系統、在線自動充電系統、周邊輸送系統、AGV調度控制管理系統和通訊系統等構成。AGV智能小車導航輸送系統可生成AGV的運行任務，包括運輸、裝卸、充電等，解決多AGV之間及與其它物體的避碰問題，將滿卷4個一組自動運輸至所需的精梳機特定位置，并將空筒管4個一組回收至條并卷機特定位置，實現滿卷和空筒管的便捷輸送。

2.6 智能系統

對JSFA2188精梳機設計開發了精梳產品質量的模擬及判定、智能工藝專家系統。目前，已完成了針對不同品種品質的精梳小卷，通過改變給棉方式、給棉長度、落棉隔距、分離羅拉順轉定時等工藝參數，分別模擬其加工過程，進行了精梳產品質量的模擬及判定的工作，正在進行精梳工藝系統數據庫的完善，離實現精梳機設備的智能工藝更近了一步。

3 結論

精梳機的新高效能性主要包含高速化、高效化、自動化、智能化等方面。JSFA2188精梳機對分離羅拉、鉗板等機構進行了優化設計，有利于提速和減振降耗，紡細絨棉時其速度達到了450鉗次/min，紡長絨棉時其速度達到了400鉗次/min。JSFA2188精梳機的自動接頭系統穩定，提高了生產效率、接頭質量的穩定性；可分別應用90°、110°、130°錫林，130°錫林擁有更好的梳理效果和產能，設計了600mm和1 000mm的兩種條桶機構，且后者能減少一半的換桶次數。此外，設計開發了精梳產品質量的模擬及判定、智能工藝專家系統，是為紡紗企業優化生產的工藝方案。