沈陽宏大紡織機械有限責任公司 李響 鄭升圓 劉迪 王丹 邢士通/文

1 引言

隨著國內(nèi)勞動力成本不斷攀升，棉紡廠面對的人工成本壓力越來越大。為了提升生產(chǎn)效率，減少用工數(shù)量，整個棉紡行業(yè)在逐步向大條筒輸入輸出方向發(fā)展，從最早的條筒直徑230mm 到300mm、400mm、500mm、600mm，再到目前的輸出1000mm、1200mm 條筒。

2017 年3 月，沈陽宏大研發(fā)的輸出條筒1000mm、1200mm 大條筒JWF1313 型智能雙眼非勻整并條機項目完成，并順利量產(chǎn)。

2 結(jié)構(gòu)設(shè)計

JWF1313 型并條機作為沈陽宏大公司推出的最成熟、最先進的非勻整電子牽伸并條機（見圖1），以沈陽宏大傳統(tǒng)的牽伸機構(gòu)為核心，采用全新的工字型框架結(jié)構(gòu)，并采用雙電機電子牽伸。顛覆傳統(tǒng)的創(chuàng)新結(jié)構(gòu)設(shè)計，從外形到核心，均為自主研發(fā)，已取得8 項發(fā)明專利和9 項實用新型專利。

圖1 JWF1313 型并條機立體圖

JWF1313 并條機與傳統(tǒng)框架兩端支撐結(jié)構(gòu)不同，采用創(chuàng)新的工字型主機架構(gòu)，中間主體支撐，兩側(cè)相對開放，解決了條筒大小受框架限制的問題。主傳動結(jié)構(gòu)布置于中間區(qū)域，方便用戶維護，采用雙電機傳動牽伸區(qū)，實現(xiàn)電子牽伸，調(diào)整棉條定量無需更換傳動輪。同時延續(xù)傳統(tǒng)的機前操作，用戶操作能夠快速適應(yīng)。新型大條筒自動換筒機構(gòu)，采用單側(cè)驅(qū)動，推桿回程時采用扭轉(zhuǎn)、折疊、旋轉(zhuǎn)的復(fù)合運動形式，配合創(chuàng)新的旋轉(zhuǎn)式可延展腳踏，最大程度上減少占地面積，同時穩(wěn)定可靠的滿足設(shè)備連續(xù)工作的需要。

3 智能化功能

沈陽宏大公司從2003 年FA328 型并條機起，開始應(yīng)用電子牽伸技術(shù)，擁有近20 年電子牽伸技術(shù)使用經(jīng)驗，并致力于將此技術(shù)運用得更穩(wěn)定、更可靠、更精準。為了提高JWF1313 并條機的生產(chǎn)效率和自動化程度，減少停車時間，降低人工勞動強度，我們在傳統(tǒng)電子牽伸技術(shù)基礎(chǔ)上進行拓展，增加了便于操作者使用的智能化功能。

(1) 智能斷條

智能斷條較傳統(tǒng)電子斷條形式，具有設(shè)置參數(shù)少，易于操作者上手的特點，是一種操作簡單的電子斷條方式（見圖2）。

圖2 智能斷條控制原理框圖

使用過程中，用戶根據(jù)不同的品種生產(chǎn)，僅需調(diào)整“斷條強度”一個參數(shù)，系統(tǒng)會自動計算出斷條參數(shù)，因為控制參數(shù)可調(diào)范圍大，使得智能斷條可以適用于絕大部分生產(chǎn)品種的斷條需要，斷條效果穩(wěn)定、良好。

(2) 羅拉監(jiān)控

在并條機工作過程中，利用羅拉和皮輥的作用將分散的棉條并合、牽伸，提高了棉條的均勻度及纖維的伸直度、平行度。對于傳統(tǒng)非勻整并條機來說，棉條的合并與牽伸是依靠機械傳動來實現(xiàn)的，出條質(zhì)量依靠實驗室工作人員定期抽查來進行人工監(jiān)控，不能夠?qū)γ迼l質(zhì)量進行實時監(jiān)控。

羅拉監(jiān)控是一種可實時監(jiān)測棉條質(zhì)量的系統(tǒng)（見圖3），當并條機出現(xiàn)牽伸區(qū)皮帶松動、羅拉丟轉(zhuǎn)等機械傳動異?，F(xiàn)象時，會導(dǎo)致出條質(zhì)量的變化，羅拉監(jiān)控系統(tǒng)通過檢測羅拉轉(zhuǎn)速的變化，控制設(shè)備的運行狀態(tài)，避免產(chǎn)生大量的廢條的情況。

圖3 羅拉監(jiān)控系統(tǒng)局部視圖

(3) 智能換班

隨著用工成本壓力不斷加大，一些紡織廠已由傳統(tǒng)N班N 倒的換班模式，改為N 班M 倒(N ≠M)的換班模式，比如三班兩倒。

我們在傳統(tǒng)自動換班模式基礎(chǔ)上，設(shè)計了一款靈活性高，操作更簡便，即可適用N 班N 倒模式，又適用N 班M 倒模式的智能換班功能。

(4) 機械波位置對照表

通過JWF1313 型并條機觸摸屏，用戶可以查看機械波位置對照表。根據(jù)條干儀顯示的機械波波長長度，并參考對照表，進行機械波位置的確定及處理。此機械波位置對照表內(nèi)“機械波波長”會隨著控制系統(tǒng)中“工藝參數(shù)”內(nèi)工藝輪的變化而變化，可適用不同工藝輪配置。

以二羅拉為例，當該位置及其相關(guān)傳動輪、帶、座、軸承等出現(xiàn)機械波，以其運轉(zhuǎn)特性，得出其機械波波長公式為：

L=D2×Π×E1÷E2

式中，D2 為二羅拉直徑，E1 為總牽伸倍數(shù)，E2 為后區(qū)牽伸倍數(shù)。

(5) 非勻整重量調(diào)整功能

JWF1313 型并條機在傳統(tǒng)電子牽伸并條機基礎(chǔ)上，開發(fā)了一種操作更加方便、實用的非勻整重量調(diào)整功能。用戶在觸摸屏上直接輸入目標重量和實測重量，即可完成類似勻整并條機的重量調(diào)整功能，實現(xiàn)非勻整并條機重量調(diào)整的數(shù)字化操作。

(6) 智能羅拉清潔

并條機羅拉、皮輥在運轉(zhuǎn)時，會有飛花和塵屑附著在其表面。為了防止飛花和塵屑積累成堆后落入棉條形成紗疵，通常在并條機羅拉、皮輥處增加清潔機構(gòu)對其進行揩拭，將飛花及塵屑揩拭下來，并由吸風(fēng)裝置吸走。由于喂入品種、吸風(fēng)力調(diào)節(jié)程度及羅拉轉(zhuǎn)速的不同，羅拉處堆積的飛花和塵屑量也不同，而傳統(tǒng)往復(fù)式下清潔機構(gòu)的清潔頻率是固定的，無法適應(yīng)多變的環(huán)境。當喂入品種產(chǎn)生飛花和塵屑的量很大，如果不能增大清潔頻率，就會造成未被及時清理的飛花和塵屑落入棉條行程紗疵；當喂入品種產(chǎn)生飛花和塵屑的量很小，不用頻繁地清潔，如果不能減小清潔頻率，就會造成清潔機構(gòu)使用壽命的浪費。

JWF1313 型并條機增加的智能羅拉清潔功能，可以根據(jù)吸棉箱內(nèi)廢屑堆積情況，自動改變羅拉清潔頻率，以此到達最優(yōu)的牽伸區(qū)清潔狀態(tài)。

(7) 條筒容量擴增的圈條裝置

該裝置是一種通過修改并條機下圈條傳動形式及條筒內(nèi)棉條的疊層比例，實現(xiàn)不改變輸出條筒直徑和高度的并條機條筒容量擴增的圈條裝置。

其本裝置的下圈條盤由伺服電機通過傳動機構(gòu)驅(qū)動，進行往復(fù)運動。設(shè)初始位置距離為E0， 下圈條盤移動n 次后所處的坐標位置Ex 為：

Ex=E0-n×h

式中，h 為棉條筒每次移動的距離。

設(shè)下圈條盤初始位置轉(zhuǎn)速為S0，下圈條盤的回轉(zhuǎn)運動速度Sx 與坐標位置ex 所成函數(shù)關(guān)系為：

Sx=S0×(E0/Ex)×a

式中，a 為纖維品種修正系數(shù)。

下圈條盤在各個坐標位置ex 每回轉(zhuǎn)360 度形成一層棉片，按照疊層比例值控制下圈條盤在每個坐標位置ex圈放的層數(shù)。

上述內(nèi)容是該裝置可以實現(xiàn)的基本技術(shù)方案。經(jīng)過在無錫經(jīng)緯紡織科技試驗有限公司現(xiàn)場試驗，單筒容積可增加30%以上，是一項在高速高產(chǎn)狀況下降本增效，降低管理難度的裝置。

(8) 遠程運維

依托工業(yè)云平臺搭建的具有沈陽宏大特色的遠程運維系統(tǒng)，可以進行遠程數(shù)據(jù)讀取和顯示以及調(diào)試（見圖4）。既可遠程集中統(tǒng)一控制，又可分散逐一管理，方便不在現(xiàn)場的服務(wù)人員與現(xiàn)場人員遠程交流，分析問題原因，使得服務(wù)人員能夠提供更加高效、便捷的服務(wù)，為用戶排憂解難，快速解決問題。

圖4 沈陽宏大遠程運維系統(tǒng)框架

4 JWF1313 型并條機的使用

JWF1313 型并條機尤其適合頭并、精梳預(yù)并使用，可提高棉條均勻度，消除彎鉤纖維，使半熟條質(zhì)量得到提升。

大條筒設(shè)計，減少了生條接頭數(shù)，大幅度降低勞動強度，提升并條品質(zhì)。輸出條筒直徑? 1000 規(guī)格，其條筒周轉(zhuǎn)次數(shù)較條筒直徑? 600 規(guī)格并條機減少50%，工人每天工作量平均減少1 小時；輸出條筒直徑? 1200 規(guī)格，其條筒周轉(zhuǎn)次數(shù)較條筒直徑? 600 規(guī)格并條機減少60%，工人每天工作量平均減少1.5 小時（見圖5）。

圖5 條筒周轉(zhuǎn)對比

雙電機結(jié)構(gòu)設(shè)計，在速度控制上采用電機跟隨模式，不會影響出條質(zhì)量。以500m/min 出條速度為例，使用伺服驅(qū)動器的示波器功能監(jiān)控JWF1313 型并條機跟隨狀態(tài)曲線，對跟隨模式精度進行分析：

綠色曲線：位置指令；

紅色曲線：位置反饋；

粉色曲線：位置偏差；

黃色曲線：速度反饋；

藍綠色豎線：波形數(shù)據(jù)讀取起點A 線；

淡綠色豎線：波形數(shù)據(jù)讀取起點B 線。

(1) 啟動過程的跟隨誤差（見圖6）；

圖6 JWF1313 型并條機500m/min 車速啟動過程跟隨曲線

(2) 穩(wěn)定速度的跟隨誤差（見圖7）；

圖7 JWF1313 型并條機500m/min 車速穩(wěn)定速度跟隨曲線

(3) 停車過程的跟隨誤差（見圖8）；

圖8 JWF1313 型并條機500m/min 車速停車過程跟隨曲線

從以上三個示波器跟隨波形可以看出：

啟動過程，跟隨誤差在-102 ～175 范圍內(nèi)波動；

穩(wěn)定速度，跟隨誤差在-25 ～27 范圍內(nèi)波動；

停車過程，跟隨誤差在-175 ～94 范圍內(nèi)波動。

JWF1313 型并條機選用伺服電機的編碼器分辨率為1048576，上述跟隨誤差范圍對應(yīng)伺服電機軸的角度約為：

∠A=360°×(P/1048576)

JWF1313 型并條機跟隨誤差大約為±0.06°。

高精度的跟隨效果，使得JWF1313 型并條機高速運行更穩(wěn)定，更可靠，不會因為電子牽伸的跟隨誤差造成出條質(zhì)量下降。

5 結(jié)束語

JWF1313 型智能并條機作為輸出大條筒設(shè)備，在頭并、精梳預(yù)并環(huán)節(jié)優(yōu)勢明顯，創(chuàng)新的結(jié)構(gòu)和功能，使其能夠在最大程度減少占地面積的同時高速、可靠、穩(wěn)定、連續(xù)地運行，提高生產(chǎn)效率，減少停車時間，提高自動化程度，為降低人工勞動強度提供了支持。FZJX