倪 遠

(紡之遠(上海)紡織工作室,上海 200063)

0 引言

開清棉流程中,配棉、混棉、抓棉工序的重要功能就是纖維的混和,其目的在于得到均勻混和的原料、紡紗半制品和成紗,使須條或紗線在任一截面內(nèi)的纖維組成與混和配比一致,從而使成紗品質(zhì)均勻、生產(chǎn)過程穩(wěn)定。混棉的實質(zhì)在于每種成分的內(nèi)部充分相混,以及每種成分的纖維在整個混料內(nèi)的分布均勻[1]。

纖維原料混和方式有強制性混和與隨機性混和兩種。強制性混和是紡紗原料混和的基礎(chǔ),隨機性混和是改善混和效果的補充。強制性混和利用混和機械將各種原料按配棉比例混和;而隨機性混和則依靠混和成分作不規(guī)則運動而完成。強制性混和主要是散纖維(棉塊、棉束)混和與條子混和,抓棉機的強制性混和是散纖維混和。

數(shù)十年來,開清棉流程不斷變革,當下已發(fā)展到單機功能定位明確、工序裝備配置越來越精簡的程度,但要進一步實現(xiàn)重大突破難度較大。事實上,傳統(tǒng)行業(yè)技術(shù)領(lǐng)域的進步都是循序漸進的,鮮少有重大突破,幾乎無跳躍式發(fā)展,特別是對纖維進行純機械運動加工的紡紗生產(chǎn)。纖維運動控制工藝技術(shù)進步緩慢,不等于已經(jīng)實現(xiàn)最優(yōu)化;對現(xiàn)有紡紗工藝技術(shù)現(xiàn)狀的行業(yè)認同,也不等于技術(shù)領(lǐng)域進步發(fā)展的終結(jié)。

紡紗工程中對纖維或須條進行任何形式的加工,都與“均勻”息息相關(guān)。構(gòu)建物理和外觀的均勻分布,消除或抵抗各種不均勻是紡紗生產(chǎn)重要的任務(wù)之一。紡紗生產(chǎn)存在混和、結(jié)構(gòu)、色澤、強力和捻度5大不勻,而混和不勻是所有不勻中的根本性不勻。因此,紡制優(yōu)質(zhì)紗線的首要任務(wù)是改善混和不勻,而配棉、抓棉環(huán)節(jié)的強制性混和是紡紗流程中第1個和關(guān)鍵性的混和環(huán)節(jié)。紡紗生產(chǎn)的5大不勻及相互關(guān)系如圖1所示。

圖1 紡紗生產(chǎn)的5大不勻及相互關(guān)系

1 混抓棉技術(shù)現(xiàn)狀及應(yīng)用

1.1 現(xiàn)有抓棉技術(shù)的不足

現(xiàn)有技術(shù)的抓棉機,自無框架往復(fù)式自動抓棉機問世以來,被廣泛應(yīng)用于清梳聯(lián)流程中;相比小量混棉方式,往復(fù)式自動抓棉機排包量大、抓棉量多、自動化程度較高,適應(yīng)清梳聯(lián)高產(chǎn)。全球各紡機制造商均采用類似模式,制造出大同小異的抓棉機,來完成排包配棉抓棉任務(wù),數(shù)十年來無較大創(chuàng)新和突破。隨著生產(chǎn)力的發(fā)展,對混棉、抓棉工藝重要性認識的提升,以及纖維與紗線品種的擴展、對紡紗產(chǎn)質(zhì)量要求的提高,現(xiàn)有抓棉機的不足已經(jīng)顯現(xiàn)。

現(xiàn)有抓棉機未能很好地運用和發(fā)揮配棉、抓棉環(huán)節(jié)的強制性混和功能,錯失了在配棉、抓棉階段,對紡紗原料嘜頭間利用工藝技術(shù)手段進行最小質(zhì)量單元強制性混和配置的最佳機會;除了滿足開清棉流程抓棉、供棉的產(chǎn)能需求外,現(xiàn)有抓棉機幾乎無其他附加功能。

由于紡紗流程的第1臺裝備存在不足,為滿足開清棉系統(tǒng)配棉、開棉、混棉、清棉等工藝要求,在流程中增加諸多功能單一的裝備,導(dǎo)致整個開清棉系統(tǒng)設(shè)備單機多、工藝流程長。

現(xiàn)有抓棉機在多嘜頭配棉的實際生產(chǎn)中,按照如圖2往復(fù)式抓棉機的排包方法,其2個抓棉打手瞬時抓取以2個嘜頭為主、隨機變化的2～4個嘜頭。通常配置情況下,其全部嘜頭配比抓取的時間周期,是抓棉小車行走1個裝棉區(qū)域長度的時間,即使在工作效率為100%的狀態(tài)下,全部嘜頭配比抓取的周期也需要約2 min,期間抓取的原料質(zhì)量為10 kg～20 kg,即此抓取量是全部嘜頭完整的配比單元。從纖維混和角度看,這種抓棉型式之后的混和都是較為宏觀的大單元棉量、粗獷隨機混和,這是現(xiàn)有抓棉技術(shù)的重大缺陷,由后續(xù)的多倉混棉機(4～10倉混棉機、甚至2臺串聯(lián)的多倉混棉機組)通過隨機性混和方式進行改善性彌補。

1—控制箱;2—棉包排放區(qū);3—抓棉機構(gòu);4—原料輸送管道;5—回轉(zhuǎn)塔和塔座。圖2 典型的往復(fù)式抓棉機

抓棉機輸出單元的全部嘜頭配比棉量流,須在后流程中進行混和,且盡可能使全部嘜頭配比分布均勻。由于是成分基本相同的棉量流連續(xù)流入后流程,因此現(xiàn)有混棉工藝和混棉機械利用棉流進入混棉機械的時間差、三維空間差、分隔空間差,在大棉流儲量混棉機械的多個分隔空間中實施隨機性混和作業(yè),完成將不完整配比的棉量流進行混和的任務(wù)。一般多倉混棉機的儲棉容量為數(shù)百千克,約為多倉混棉機0.5 h的供棉產(chǎn)量。多倉混棉機所有儲棉倉的容量為數(shù)十個完整配比單元的棉量流。為了將陸續(xù)進入的不完整配比棉流,盡可能混和為任意片段都具有完整配比的棉流,出現(xiàn)了各種方式均勻混和的混棉機械、混棉方案,包括同時輸入不同時輸出、分倉延遲輸入階梯輸出、隨機輸入輸出、隨機輸入不同速度(不同時)輸出、橫鋪輸入直取輸出等,這些混棉機械的工藝設(shè)計思路各有側(cè)重,但沒有一種混棉方案能顯示出特別優(yōu)勢而取代其他混棉方案。其關(guān)鍵點在于對已經(jīng)形成的10 kg～20 kg全嘜配比棉量流進行再混和,是無法在混棉機械中,通過隨機性混和方式實現(xiàn)棉塊級小質(zhì)量單元的全嘜配比精細混和,而只能依靠后續(xù)清棉、梳棉及并條等工序逐步改善混和效果。

現(xiàn)有抓棉機的棉包放置方式也顯示出對抓取和混和的不利因素。棉包自包裝去除和“倒臥式”放置后,“高度”方向的壓縮密度開始彈性釋放,因現(xiàn)有圓盤式或往復(fù)式抓棉機的棉包,均采用與棉包成包時相同的“倒臥式”放置方式,棉包彈性釋放的方向向上伸展,而長度和寬度方向的尺寸基本不變。同時由于棉包自重作用,“高度”方向呈下部密度大、上部密度小方式分布。這種“高度”方向的尺寸和密度變化率,受棉包的打包緊密度、纖維材質(zhì)種類和含水率等因素影響而不同,一方面造成棉臺上、下部密度差異,從而使抓棉機在臺面上部和下部的抓棉量產(chǎn)生較大差異,導(dǎo)致上下部抓取棉塊質(zhì)量有離散性;另一方面也使配棉的嘜頭之間、混配棉纖維種類間在裝臺后產(chǎn)生棉包上部的高度差,使臺面部分抓取嘜頭間的混配棉比例大幅偏離工藝設(shè)計值。

因此,臺面部分的棉層抓取有一個“找平”過程,這是一個較長周期的混配比大幅偏離的過程,在后工序中難以修正和補償。裝臺時,操作規(guī)范中的“削峰填谷”只能減輕混配比的偏離程度,而無法使其完全消除。

除了非實時全嘜抓取的短板、棉包放置方式的問題和功能單一的不足外,還存在抓棉機占地面積大、面積利用率低以及抓棉機塔身體積大、質(zhì)量大、質(zhì)心高且懸臂工作導(dǎo)致運行穩(wěn)定性差,棉流通道載體復(fù)雜、輸送距離遠,輸送通道對棉塊和纖維的摩擦損傷大且輸送功耗大等問題。

1.2 色紡抓棉混棉的工藝補償

以浙江某企業(yè)紡制白色/黑色纖維混配比例為80/20的滌綸麻灰紗為例,圖3為其采用圓盤抓棉機一次抓棉預(yù)混后再成包的外觀形態(tài);圖4為該品種二次抓棉到筵棉的棉流外觀形態(tài)。

圖3 白/黑 80/20一次抓棉再成包外觀形態(tài)

圖4 白/黑 80/20二次抓棉到筵棉外觀形態(tài)

紡制白色/黑色纖維混配比例為20/80的滌綸麻灰紗品種,圖5為其采用圓盤抓棉機一次抓棉預(yù)混后再成包的外觀形態(tài);圖6為該品種二次抓棉到筵棉的棉流外觀形態(tài)。這2個品種的一次抓棉都是經(jīng)圓盤抓棉機采用夾心包排包方式強制性抓混后再成包的外觀狀態(tài),觀察發(fā)現(xiàn)其混和度和配比均勻度黑白纖維的混和狀態(tài)仍然較差,可以明顯看出混和不勻。

圖5 白/黑 20/80一次抓棉再成包外觀形態(tài)

圖6 白/黑 20/80二次抓棉到筵棉外觀形態(tài)

均較差,但是,這些品種如果在一次抓棉時采用普通的非夾心包排包方式抓取,其混和度和配比均勻度將更差。

圖7是白/黑 20/80二次抓棉后的生條外觀形態(tài)。經(jīng)觀察可發(fā)現(xiàn),即使經(jīng)過梳棉機的梳理和混和,上述混紡比例差異較大的黑白纖維品種作為可視性強的示例,相當于紡紗工藝研究采用“示蹤”纖維方法,能夠明顯地反映混和度和配比均勻度的狀況。事實上,采用現(xiàn)有技術(shù)的一次抓取模式,對于任何品種的日常生產(chǎn),嘜頭間的混和狀況還會差于上述二次抓取的實例。因此,當存在包括色澤、線密度、成熟度、回潮率、單強等嘜頭間纖維性狀指標差異時,配比不勻與混和不勻?qū)Τ杉喌慕Y(jié)構(gòu)、色澤、強力和捻度4個不勻的影響是不可忽視的。

圖7 白/黑 20/80二次抓棉后的生條外觀形態(tài)

1.3 差別化纖維紡紗抓棉混棉的工藝補償

山東某新材料股份有限公司,在其紡制差別化纖維紗線品種的一分廠,為了保證紡紗質(zhì)量,在應(yīng)用清梳聯(lián)的情況下,放棄使用往復(fù)式抓棉機,而采用小圓盤抓棉機進行預(yù)混后再成包,然后再采用大圓盤抓棉機進行二次抓取以供應(yīng)清梳聯(lián)流程的工藝技術(shù)方案。

色紡和差別化纖維混紡采用夾心包、二次成包、二次抓取的混棉工藝方案,實質(zhì)上是將開清棉流程往上游方向進行了延伸,是為了補償原有工藝技術(shù)不足。此外,還有依據(jù)品種要求和混紡比例等因素采用分組混棉、棉條與棉卷夾混和并條混和等強制性混和工藝措施,均是為了改善開清棉工序的混和不足。

1.4 抓棉混棉技術(shù)的行業(yè)認知與改善方向

上述案例均采用二次排包、二次抓取的抓棉、混棉工藝技術(shù)路線,即使增加了工序流程和操作難度,但仍未達到強制性混和階段精細混和的狀態(tài)。這種現(xiàn)狀在行業(yè)中是長期和廣泛存在的,也是一種必然和常態(tài),所以通過增加工序流程、增加管理難度、降低配比與混棉精度進行改善。

棉塊級小質(zhì)量單元全嘜配比的不完整,是現(xiàn)有抓棉技術(shù)的固有缺陷。無論是早期非清梳聯(lián)流程使用的棉包平臺上升往復(fù)式抓棉機、打手下降圓盤環(huán)型式抓棉機,還是現(xiàn)代廣泛應(yīng)用于清梳聯(lián)流程中的打手下降往復(fù)式抓棉機,其共性為抓棉打手從棉包上方垂直抓取原料,均不是實時、長周期全部嘜頭大棉量抓取模式。

ITMA 2019西班牙巴塞羅那國際紡織機械展覽會上,德國特呂茨施勒公司首次推出的創(chuàng)新產(chǎn)品BO-P型門架式抓棉機(見圖8),在增強混棉功能方面,也只是增加了抓棉打手的幅寬、增多了1～2包橫向排列的棉包,仍屬于非實時全嘜抓取模式。

圖8 特呂茨施勒BO-P型門架式抓棉機

現(xiàn)實生產(chǎn)中,改善現(xiàn)有抓棉機混和性能的思路,依然是采用增加棉臺上縱橫向棉包數(shù)量來改善包間不勻的方法,這種方法基于參與混棉棉包數(shù)量越多棉包間混和度越好的觀念而來。按照此思路,裝棉棉臺設(shè)計向長度更長(最長超過50 m)、寬度更寬(打手寬度為3.5 m)、裝棉容量更大的方向發(fā)展,導(dǎo)致全部嘜頭配比的抓取時間周期更長、質(zhì)量單元更大,后續(xù)混棉機械得到的是不完整配比棉量流,混和為棉塊級小質(zhì)量單元具有完整配比棉流的難度更大。這種粗獷配棉、混棉的思路背離了精細配棉、混棉的方向,以改善所有棉包混和度為出發(fā)點,反而使嘜頭間的配棉比例和混棉均勻度更趨于隨機性。

因此,配棉、混棉中嘜頭間的不勻是混和均勻度的主要矛盾,嘜頭內(nèi)部包間差異是混和均勻度的次要矛盾,只有在抓棉、配棉的強制性混和環(huán)節(jié)做好棉塊級小質(zhì)量單元全嘜配比的混和,才能保證嘜頭間配棉比例的精準化和混棉均勻度的精細化;而嘜頭內(nèi)部棉包間的不一致性則通過后工序的隨機性混棉處理,或采用正在發(fā)展中的逐包檢驗——電腦信息化配棉技術(shù)來改善。

總之,行業(yè)抓棉技術(shù)發(fā)展的理念仍處于粗獷的大棉量全嘜混和階段。對于需要更高混和精度的生產(chǎn)工藝,國際上早已有專用于精細混棉的配套裝備。如：德國特呂茨施勒在開清棉聯(lián)合線外附加了一套T-Blend型精細混和線(見圖9),用于多纖維混紡和色紡等需要高精密配比品種的混棉,其混棉配比精度可小于1%,最多可以同時混和6種纖維[2];瑞士立達近年也加大類似機型的推廣力度,其制造的A81型精細混棉機(見圖10)最多可同時混和8種纖維[3]。這兩家紡紗裝備制造商大力宣傳精細混棉技術(shù),說明在混紡、色紡和差別化纖維行業(yè)應(yīng)用量增加的背景下,傳統(tǒng)開清棉聯(lián)合裝備特別是強制性混棉階段抓棉裝備存在固有不足,須在傳統(tǒng)開清棉流程和裝備以外,附加專用裝備以補償和改善纖維混和效果。

圖9 特呂茨施勒T-Blend型精細混和線

圖10 立達A81型精細混棉機

上述兩種混配棉方式實際上增加了開清棉裝備,采用插入方式延長開清棉流程并使之復(fù)雜化,在增加裝備投入的同時加大了管理難度,也不適用于大部分品種的紡紗生產(chǎn)。

2 實時全嘜混抓棉技術(shù)概念和模式

實時全嘜混抓棉是指抓棉機打手工作的每個瞬時,理論上都能抓取到全部配棉嘜頭,且各嘜頭抓取比例為工藝設(shè)置的配比,這是在紡紗工程的第1個工序、第1臺裝備上運用棉塊級小質(zhì)量單元進行強制性混和的最佳方案。

實時全嘜混抓棉模式是棉包直立平移、打手上下運動從棉包的垂直側(cè)面抓取棉塊。實時全嘜混抓棉機可以稱為全嘜棉包直立平移垂面?zhèn)茸ナ交熳ッ迿C,這是一種具有顛覆意義的混棉、抓棉工作模式和全新的短流程開清棉理念。全嘜混抓棉機還具有精細抓棉、精控混配比、異物分離、雜質(zhì)去除、短距輸送、輸送功耗低、占地面積利用率高、等密度等高度抓棉和高效連續(xù)工作等系列優(yōu)點,將為紡紗生產(chǎn)帶來諸多重要工藝理念和技術(shù)經(jīng)濟指標的改善。

實時全嘜混抓模式,在抓取棉塊平均質(zhì)量為數(shù)十毫克的情況下,可以實現(xiàn)全部配比嘜頭以數(shù)克質(zhì)量為單元的抓混,使紡紗原料的精細混和與精準配比從抓棉機開始。與現(xiàn)有抓棉機10 kg～20 kg的大質(zhì)量全嘜配比單元相比,全嘜混抓棉機的混配棉精度提高了數(shù)千倍。實時全嘜混抓棉機的混棉均勻度,甚至比同樣為強制性混和方式的稱重式小量混棉要高很多。

實時全嘜混抓棉技術(shù)方案改變了棉包的放置方向,將“倒臥式”放置變?yōu)椤爸绷⑹健狈胖?即把棉包的長度方向作為上下直立放置,而原來拆包后發(fā)生伸展的“高度”方向作為水平平移進給的長度方向,這樣拆包后棉包彈性釋放產(chǎn)生的伸展在水平方向,因水平方向的伸展是雙向同性的,克服了“臥式”放置時重力壓縮的單向伸展效應(yīng)。當自由彈性釋放伸展穩(wěn)定平衡后,排列在輸棉輥進給方向上的同嘜棉包密度較為均勻,這對每個嘜頭棉包抓棉量的一致性和穩(wěn)定性非常有利。

3 實時全嘜混抓棉機架構(gòu)與功能

3.1 實時全嘜混抓棉機典型架構(gòu)

實時全嘜混抓棉機的典型應(yīng)用為兩端對稱組和雙向延伸的雙打手混抓棉機(見圖11)。在打手工作幅寬為3100 mm的配置情況下,其同時抓取的最大棉包數(shù)量為8～12包,適應(yīng)絕大部分多嘜混棉配棉紡紗品種應(yīng)用。一般配棉嘜頭數(shù)為3～6個時(如多嘜頭大棉包化纖品種,寬度為700 mm),同時抓取的最大化纖棉包數(shù)量為8包(見圖12);配棉嘜頭數(shù)為5～12個時(如多嘜頭小棉包原棉品種,寬度為500 mm),同時抓取的最大棉包數(shù)量為12包。在少嘜頭混棉、配棉紡紗品種應(yīng)用時,可用作單向延伸輸棉輥組的單打手抓棉機。

圖11 全嘜混抓棉機模型(左邊為分嘜輸送輸棉輥)

圖12 全嘜混抓棉機模型工作狀態(tài)(左邊為分嘜輸送棉包)

每臺抓棉機由垂直支架、抓棉小車與抓棉打手、雙向延伸的水平輸棉輥組、吸棉與排雜機構(gòu)及驅(qū)動控制系統(tǒng)組成。棉包由人工或自動拆包后直立放置在兩端雙向延伸的水平輸棉輥組上,每臺抓棉機可橫向平行放置排列最多4個化纖棉包或最多6個原棉棉包,水平輸棉輥組同步步進驅(qū)動、同向旋轉(zhuǎn),使棉包平移喂送、向垂直支架上的抓棉小車和打手進給。安裝在中部垂直支架上的抓棉小車,以大于棉包的最大放置高度為動程做上下往復(fù)運動,抓棉小車上設(shè)有2個均布角釘?shù)淖ッ薮蚴?抓棉打手旋轉(zhuǎn)的同時抓取輸棉輥上橫向排列的所有棉包。1臺抓棉機的2個抓棉打手,能在工作的每個瞬時完成全部配棉嘜頭棉包的抓取,抓取的小棉塊在吸棉管道輸送過程中,也具有混和功能。

中部垂直支架在抓棉小車的兩邊設(shè)有肋條,可調(diào)節(jié)打手角釘?shù)牟迦肷疃?壓持控制棉包的被抓取端面,確保抓棉打手角釘能均勻抓取;抓棉小車上還可設(shè)置重力平衡機構(gòu),平衡抓棉小車自重,使抓棉小車上下運動的驅(qū)動力均衡。

抓棉小車的抓棉打手下部設(shè)有塵棒結(jié)構(gòu),可以排出金屬、重雜物和棉籽雜質(zhì),能在抓棉打手觸及異物的第一時間分離異物,且異物不會被強制粉碎或被強制吸入下道流程。抓棉打手下部的排雜區(qū),可以使大雜早落少碎。

抓棉機輸出棉流的位置位于抓棉小車的中間上部(見圖13),為伸縮管垂直定點輸送設(shè)置,杜絕了被抓取棉流在不規(guī)則管道中的不等距及遠距離輸送,既可大幅減少棉流在管道輸送過程中摩擦產(chǎn)生棉結(jié)和束絲,又能大幅降低棉流輸送功耗。

圖13 全嘜混抓棉機模型上下往復(fù)小車

3.2 實時全嘜混抓棉機主要功能

實時全嘜混抓棉機,由于1臺抓棉機的2個抓棉打手同時抓取配棉的全部嘜頭棉包,不但混棉效果好,而且抓棉產(chǎn)量大幅提高,故能夠在滿足清棉流程產(chǎn)能需求的情況下,大幅減小抓取棉塊的質(zhì)量和尺寸,實現(xiàn)精細抓取。該機可以通過控制系統(tǒng)在工藝上合理設(shè)置輸棉輥的喂送量、抓棉輥與肋條的插入量以及抓棉小車上下往復(fù)速度和抓棉輥轉(zhuǎn)速,實現(xiàn)柔和均衡抓棉。

一個特別重要的功能是,在抓棉機的一端輸棉輥(圖11和圖12左邊)或兩端輸棉輥上,設(shè)置橫向分段獨立驅(qū)動的單嘜輸送輸棉輥,對輸棉輥上橫向排列的每包棉包的喂棉進給量進行獨立控制,以滿足工藝上對嘜間混配比例差別化和精準化需求。當配棉嘜頭之間的混配比例無法通過改變棉包數(shù)來實現(xiàn)時,可以分別控制獨立驅(qū)動的輸棉輥組進給線速度,達到混配比例的精準設(shè)定,實現(xiàn)各嘜頭的定量抓棉,從而使配棉工藝基本實現(xiàn)嘜間混配比例的無級調(diào)整。

更具智能化的功能是,全嘜混抓棉機可以在每列棉包的頂部設(shè)置棉包密度傳感器,將棉包密度變化的信息反饋給所在輸棉輥的驅(qū)動控制系統(tǒng),以實現(xiàn)每個嘜頭棉包的動態(tài)等棉量抓取,同時給混抓棉機賦予智能化元素。此外,可在肋條固定部位設(shè)置棉包壓力傳感器,檢測棉包密度并反饋控制進給速度。因而全嘜混抓棉機非常適用于多纖維類別、多顏色混紡品種和差別化紗線品種的抓棉,在精準配比和精細混和方面表現(xiàn)出顯著優(yōu)勢。

混抓棉機是水平連續(xù)喂送棉包的,因此其整機為無拆包等待不間斷的高效率工作模式。拆包裝臺僅需1名操作工或者AGV運輸機械,就可以完成多臺混抓棉機的補包工作,也便于配置自動化拆包機械。在安全生產(chǎn)方面,全嘜混抓棉機不存在懸伸抓臂的大動程橫移,具有明顯的安全優(yōu)勢。

每臺混抓棉機輸棉輥組的縱向最短長度以放置2～4個棉包的長度為宜,可使混抓棉機的占地面積比現(xiàn)有抓棉機約節(jié)省70%;也可加長混抓棉機輸棉導(dǎo)輥組的縱向長度以放置更多的備用棉包,便于延長操作工的間隙值守時段,或?qū)⑤斆迣?dǎo)輥組延伸到預(yù)置棉包或揀花區(qū)域,以實現(xiàn)自動輸送。

實時全嘜混抓棉機也可以做成單臺一列棉包輸送抓取,根據(jù)混棉嘜頭數(shù)量由多臺混抓棉機組成混抓棉機組,由混棉抓棉中央控制電腦來控制機組運行。

4 實時全嘜混抓棉機與現(xiàn)有抓棉機對比

現(xiàn)有往復(fù)式抓棉機以抓棉為主、粗獷配棉,無其它附加功能;實時全嘜混抓棉機,混配在先、混抓結(jié)合、以抓帶混、精確抓取、精細混棉、精準配比,附加多項重要功能。

抓棉機是紡紗流程的第1臺主機裝備,其功能和性能直接影響到開清棉流程的裝備配置和紡紗質(zhì)量。實時全嘜混抓棉機改變了傳統(tǒng)抓棉機的工作模式,將垂直抓取改為側(cè)向抓取,將周期性大棉量配比抓取改為實時棉塊級小質(zhì)量單元全嘜抓混,將垂直進給抓棉優(yōu)化為水平進給抓棉,促使開清棉工序所需要的系列功能擴展和性能改善,為開清棉工序的流程縮短和優(yōu)化提供了基礎(chǔ)條件,也為紡紗生產(chǎn)中配棉、混棉和抓棉向著精準化、精細化、自動化及智能化有效推進提供了保障。開清棉流程也將產(chǎn)生革命和再造：重雜分離機構(gòu)、軸流開棉機和多倉混棉機功能的弱化,及附加異纖異物的“早排少碎”等等。因此,全嘜混抓棉機是一種高效能、多功能的先進紡紗機械設(shè)備。

實時全嘜混抓棉機與現(xiàn)有往復(fù)抓棉機在13個技術(shù)經(jīng)濟項目方面的對比,見表1。

表1 實時全嘜混抓棉機與現(xiàn)有往復(fù)抓棉機對比

由表1可知,在13個項目比較中,全嘜混抓棉機均具有突出優(yōu)勢,其涉及紡紗生產(chǎn)投資、質(zhì)量、能耗、用工、效率和管理等技術(shù)經(jīng)濟相關(guān)指標。

全嘜混抓棉機使用便利,混棉配棉工藝調(diào)整的柔性度好,可通過彩色觸摸屏調(diào)整混抓棉機工藝參數(shù)以及小范圍調(diào)整混棉、配棉比例,也可預(yù)設(shè)每列棉包的最少剩余量,以便做出補包工作報警通知或聯(lián)動控制。

使用全嘜混抓棉機有待系統(tǒng)性完善之處在于,棉包成包規(guī)格的優(yōu)化和統(tǒng)一。目前行業(yè)應(yīng)用的棉包成包規(guī)格有多種,進口棉包主要采用國際標準ISO 8115-1：2022《棉包 第1部分：尺寸和密度》規(guī)定的棉包尺寸,其規(guī)格為1400 mm×530 mm×(700～900)mm(長×寬×高,下同);國產(chǎn)規(guī)模化的軋花企業(yè)棉包尺寸基本采用此規(guī)格,僅有少量采用非主要規(guī)格,如1060 mm×530 mm×780 mm和800 mm×400 mm×600 mm,粘膠和滌綸等化纖的成包規(guī)格也存在差異。棉包成包規(guī)格不統(tǒng)一,對任何抓棉機配棉、混棉的均勻度均會產(chǎn)生一定影響。對于全嘜混抓棉機來說,棉包成包規(guī)格的優(yōu)化方向是：寬度窄的棉包有利于在移動寬度的輸棉輥上橫向放置較多嘜頭,長度長的棉包有利于增加打手上下運動行程。因此,無論是棉花還是化纖成包,推薦統(tǒng)一采用國際標準規(guī)定的1400 mm×530 mm×(700～900)mm規(guī)格。

5 結(jié)語

機器紡紗誕生于第一次工業(yè)革命的英國,其后的行業(yè)進步基本上由英國、美國、德國、瑞士、意大利和日本等國引領(lǐng),我國少見原創(chuàng)性技術(shù)突破案例。從《紡織工業(yè)“十一五”發(fā)展綱要》的“自主創(chuàng)新能力薄弱”到《紡織工業(yè)“十二五”科技進步綱要》的“行業(yè)自主創(chuàng)新能力仍相對薄弱”,再到《紡織機械行業(yè)“十二五”發(fā)展指導(dǎo)性意見》的“原始創(chuàng)新能力薄弱”,再到《紡織工業(yè)“十三五”科技進步綱要》的“自主創(chuàng)新能力不足”,直到《紡織機械行業(yè)“十四五”發(fā)展指導(dǎo)性意見》的“原始創(chuàng)新研究需要重視”,歷數(shù)連續(xù)5個紡織行業(yè)五年發(fā)展規(guī)劃,都出現(xiàn)了相似的結(jié)論。雖然我國早已發(fā)展為全球第一紡織大國,但在從紡織大國走向紡織強國的征程中,我們應(yīng)該、也有能力發(fā)現(xiàn)現(xiàn)有技術(shù)的不足,應(yīng)用創(chuàng)新思維構(gòu)建具有突破意義的技術(shù)解決方案。其中,實時全嘜混抓棉機項目將成為一個由中國原創(chuàng)的紡紗新技術(shù)突破。

在非棉纖維用量過半、差別化纖維品種日漸增多及色紡品種效益優(yōu)勢依然顯著的當下,實時全嘜混抓棉機的創(chuàng)新應(yīng)用,將契合行業(yè)的技術(shù)進步與發(fā)展,有利于紡紗生產(chǎn)工藝技術(shù)的轉(zhuǎn)型升級。

就時代特征而言,實時全嘜混抓棉機可以稱之為新時代混抓棉機;從功能角度看,其可以稱之為混抓開清一體機。對業(yè)界來說,全嘜混抓棉機作為全新的紡紗裝備,需要與整個紡紗工藝流程做系統(tǒng)性的優(yōu)化、完善和適配,包括小棉塊高效率抓取、各嘜頭棉包密度與抓取量的智能檢測反饋、異物雜質(zhì)的排除收集、控制軟件優(yōu)化和后續(xù)開清棉單機的短流程適配等;優(yōu)化完善后,除了表1的13個比較項目顯示優(yōu)勢外,其將在紡紗生產(chǎn)應(yīng)用中發(fā)揮出更大的優(yōu)勢潛力。