一鍵式智能化控制紡紗搖架

羅 斌

（常德經緯搖架科技有限公司，湖南 常德 415004）

0 引言

搖架是環錠紡紗機的重要專件之一，長期受紡紗用戶高度關注，其技術發展體現了整個紡紗工藝的發展，從最早期的重錘加壓型式到后期的彈簧搖架、氣加壓搖架、板簧搖架、氣缸搖架和電動搖架，無一不是為了滿足用戶對壓力一致性、穩定性、搖架半釋壓及上下羅拉平行度等不斷提高的要求［1］。在紡織用工越來越緊缺、人工成本越來越高的今天，一鍵式智能化集中控制是搖架的發展趨勢。

1 搖架現狀

1．1 彈簧加壓搖架

彈簧加壓搖架系列主要有YJ1，YJ2，YJ4，YJ6，YJ200和PK2000系列等。彈簧搖架的最大優點在于壓力的穩定性和抗衰減性，其壓力在10年內衰減不超過10N，而且搖架的旁損和全損不超過5N，就YJ1，YJ2，YJ4，YJ6和PK 系列而言，設計初期理論彈簧的壓力變化是線性的，即滿足F＝K×△t。但在實際使用中，由于結構影響（加壓鞍和調壓塊的運動導致彈簧均有向外的分力），彈簧變形后并非是直線，而是具有彎曲弧度，導致壓力比理論值偏大，也就是所謂的壓力虛值。圖1為搖架彈簧受力示意。

圖1 搖架彈簧受力示意

以YJ4－190型搖架前加壓結合件為例，隨機抽檢實測壓力和理論值對比見表1。

表1 實測壓力和理論值對比

由表1數據可以看出，由于彈簧彎曲變形，導致實際壓力偏大6N～10N。針對以上問題，YJ200，YJ40和YJ60系列搖架采用直壓式加壓結構，使彈簧的工作受力變形無限趨近于直線變形，但是彈簧搖架的結構無法解決整體半釋壓和整體壓力調節問題，這就意味著彈簧搖架的使用必然會消耗大量的人力、時間，限制其一鍵式智能化操作，與人力資源緊缺問題形成了不可調和的矛盾。

1．2 氣加壓搖架

氣加壓搖架的壓力源是同一個氣源，可通過調節氣囊中的氣壓來實現對搖架加壓力的調整，故氣加壓搖架可實現整體半釋壓和整體壓力調節，也可實現一鍵式智能化管理［2］，但存在以下問題：①快插接口漏氣，浪費資源且不易發現漏氣點；②氣囊易老化，導致壓力衰減；③搖架旁損、全損偏大。

2 電動搖架

直壓式彈簧搖架如何實現整體半釋壓以及整體壓力調節操作是其實現智能化管理的關鍵。在結合目前搖架加壓結構的基礎上，實現一鍵式智能化控制電動搖架的設計思路為：利用伺服電機旋轉帶動調壓塊升降，改變彈簧變形量，從而實現搖架壓力的變化（實用新型專利號：201820734860．1；發明專利正在申請中）。

電動搖架吸取了氣加壓搖架和彈簧搖架的優點，具有以下性能：①加壓結合件壓力來自彈簧，避免了搖架旁損和全損；②提供給彈簧變形的動力來自直流無刷電機，由伺服信號統一管理，能按操作者要求提供所需壓力，可滿足集體實現半釋壓的需求；③由于直流無刷電機的引入，可以整體控制所有加壓結合件彈簧變形量的一致性，并實現無級調壓。

3 電動搖架工作原理

3．1 加壓結合件的工作原理

電動搖架加壓結合件的工作原理，如圖2所示。 直流無刷電機通過控制信號帶動調壓螺桿旋轉，由于調壓螺桿和調壓螺母采用螺紋連接，在螺桿原高度旋轉的情況下，帶動調壓螺母上下移動，從而達到改變彈簧變形量的目的。這種結構使彈簧變形量更精準，保證了加壓結合件壓力變化的一致性；由于所有電機信號均由統一信號源發出指令控制，故可實現一鍵式操作。

3．2 壓力穩定性和一致性驗證

以20套Y200－145DTY 型搖架為試驗對象，采用512錠細紗短車，一鍵控制、調節所有搖架三區，并以前區作為測試對象。首先，檔位歸零，前區調節螺母處于最高點，即前區無壓力；然后，利用程序控制直流無刷電機調節螺母下降5．1mm，從而調節工作高度，校正前區壓力為230N／雙錠（視彈簧剛度而定），最后整體高度歸零。試驗前準備工作完成。

圖2 電動搖架加壓結合件工作原理示意

反復升降30次后，再次調節螺母下降5．1mm，測試前區壓力調整前后變化值，具體見表2。

從表2數據可以看出，該電動搖架加壓機構在多次變化后，仍能保持壓力不變，整車壓力誤差小于10N／雙錠，其穩定性和一致性得到驗證。

4 結語

電動搖架從結構設計、減速模塊和電機控制系統多方面進行攻關，打破傳統設計思路，在現有彈簧搖架的優點之上，便捷地實現了整車壓力一鍵調節，集體半釋壓一鍵實現，搖架壓力可在屏幕上一鍵無級調節，且壓力更加精準和透明，滿足普通環錠紡和集聚紡等多種紡紗工藝要求，達到減少用工，提高成紗質量的目標。

表2 測試前區壓力調整前后變化值 單位：N／雙錠