摘    要：

配置集体落纱系统的长型细纱机具有较强的稳定性和可靠性，可降低劳动强度，提高劳动生产率、自动化及连续化水平。但是，留头率、气架拔插管难及满纱输送一直是配置光杆锭子的短型细纱机加装集体落纱的技术难点。与长车F1520型细纱机进行对比，分析了短型细纱机配置集体落纱的疑难点。

关键词：

细纱机; 锭子; 集体落纱; 光杆锭子;

作者简介： 张肇娟（1983—），女，山西临汾人，工程硕士，工程师，研究方向为环锭纺纱机的设计与制造。;

集体落纱作为一个完整装置被固定在细纱机上，是细纱机的配套装置。本文以F1520集体落纱长车为例，分析了长车集体落纱系统的构成、动作及工艺，并提出配光杆锭子短车配置集体落纱系统的技术疑难点。

1 集体落纱的特点及优点

配置集体落纱系统的细纱机具有较强的稳定性和可靠性。机器采用伺服驱动控制，一般落纱时间控制在4 min内。配置空纱管储管箱，将空管码齐放入储管箱机构，可自动识别大小头，再将纱管插在输送管栓上，输送系统将空管运送到落纱的预备位置。满纱管则由输送系统直接输送到运纱小车内。纱管的拔插动作均由安装在气架机构上的抓管器完成，伺服电机控制两侧气架的升降，气动元件控制气架的里外摆动作。

以上集体落纱的动作均实现自动化，能够有效节省劳动力，提高劳动效率，降低劳动强度。落纱时抓管器抓取纱管的顶部，其优点是不接触纱线，确保纱线完整。另外，系统还配有检测拔管时是否遗漏纱管、空管是否插在管栓上、空管到位及气架升降到极限位置的保护等装置。若发现故障，机器将立即停止运行并记录故障，提高了设备的可靠性、安全性和稳定性。

1.1 降低劳动强度

纺纱企业大部分都是人工落纱，用工多、劳动强度大。一般落纱工均为女工，每天拔插管的劳动量大，工作强度也很大。集体落纱细纱机自动化程度较高，可以有效减少用工量，并降低劳动强度。

1.2 提高劳动生产率

集体落纱细纱机落纱时间一般为4 min，且落纱速度可以调控，留头率可达98%以上。而人工落纱时间一般为5 min以上，留头率只能达到80%左右。集体落纱无需人工拔插管，管纱的质量也有所提高，其优越性更加明显，大大提高了生产效率。

1.3 提高自动化及连续化水平

集体落纱系统使细纱机实现了自动化，可进一步将粗纱机和络筒机联系起来，实现粗细联和细络联，实现连续化生产。细络联的使用，不仅使棉纺厂用工最多、劳动强度最大的两个工序直接联接，实现生产的自动化、连续化，提高了产品质量和劳动生产率，而且还解决了长期以来国际上难以解决的纺纱工艺中细纱卷装和速度的矛盾，由中速大卷装向高速小卷装发展，大幅度提高了细纱机的锭速，提高了劳动生产率。

1.4 集体落纱对锭子的要求

集体落纱细纱机所用锭子为铝套管锭子，其寿命和稳定性都优于光杆锭子。铝套管锭子具有很好的抗振和吸振功能，能够很好地吸收集体落纱时装置拔插管时对锭子造成的冲击力，同时铝套管锭子最高锭速可达20 kr/min，功率消耗低，运转平稳，噪声小。

2 长车集体落纱的构成及动作分析

2.1 长车集体落纱的构成

集体落纱系统包括气架升降及里外摆、丝杆传动、理管、落管、凸盘输送、叶子板翻转、满纱提升、气动及电气控制等部分。系统抓满管和放空管均由气架实现，抓管器抓住纱管的顶部不接触纱线，再由割纱器割断纱线，纱线断口整齐，成纱完好。丝杆传动的动程决定气架升降的高度，伺服电机驱动丝杆使气架平稳地做升降运动。

F1520需人工摆管，将乱管码好放入储管箱机构自动分大小头并完成落管动作。满管输送由凸盘输送系统完成，凸盘将满管运输到固定位置，满管提升系统将满纱管输送到运纱小车内。电气控制由可编程控制器PLC与继电器以及传感器等共同构成控制系统，并与触摸式显示屏单元进行通信，完成参数设定和显示任务。

2.2 长车集体落纱的动作分析

集体落纱系统的落纱动作要求流畅稳定，气架运动时无摇摆，抓管器抓管牢固，拔插管位置准确。F1520气架长向排列如图1所示。

图1 F1520气架长向排列示意图   下载原图

1—交流伺服电动机；2—减速箱；3—齿形带；4—丝杆螺母；5—传动管；6—长人字臂；7—短人字臂；8—气架；9—气缸；10—拉杆。

如图1所示，气架由一组复合机构支撑，长人字臂的长度是短人字臂长度的2倍，这种机构可以使气架实现直线运动，确保抓管器抓管准确。气架升降的高低位置由交流伺服电动机控制，气架在升降过程中有6个位置点，分别是气架零位、抓空管位、中间位、中间位放空管位、气架最高位和气架拔满管位。

气架里外摆机构如图2所示，图2中气缸推动拉杆移动，连杆机构绕支点转动，关节轴承带动气架绕支点里外摆动。

图2 F1520气架里外摆机构示意图   下载原图

1—气架；2—关节轴承；3—连杆机构；4—拉杆。

F1520集体落纱断面如图3所示，图3中气架上的抓管器先将空管放在中间位置等待，上升到最高位拔满纱，将满纱放入凸盘管栓上后再升起，将空管插到锭子上。

图3 F1520集体落纱断面示意图   下载原图

1—连杆机构；2—空管；3—满纱；4—抓管器；5—凸盘管栓。

具体的动作分析如下：(1)当有满纱信号后气架下降到抓空管位；(2)抓起空管后气架返回静止位外摆；(3)气架上升到中间位置；(4)气架里摆下降，将空管放到中间位置（同时等待钢领板下降，主机停车，导纱板翻起）；(5)气架上升外摆位，随后中间位气缸复位；(6)气架升高到纱管顶30 mm处，然后里摆；(7)气架下降到距离纱管露出抓管器2 mm处充气，拔满纱管；(8)气架升高到最高点外摆，然后下降到静止位；(9)气架里摆下移，将满纱管插入凸盘顶尖，放气延时（同时检测有无纱管未取下，若有遗留管，停止执行下部动作，等待人工取下未拔纱管后，继续下部动作）；(10)气架返回到静止位外摆，中间位气缸开始工作；(11)气架上升到中间位空管顶20 mm处；(12)气架里摆下降，充气抓空管；(13)气架上升外摆随后中间位气缸复位；(14)气架上升到最高位里摆；(15)气架下降，将空管插入锭子，放气延时；(16)气架上升120 mm左右，外摆；(17)气架下降复位回到静止位。集体落纱动作完成，导纱板落下，钢领板上升到开车位开始纺纱，输送纱管系统开始工作。

3 长车集体落纱的工艺分析

集体落纱工艺的参数由多项组成，在设定参数过程中需要按一定的顺序进行。设定落纱工艺要求。根据所纺品种，设定所要求的落纱工艺，即在整个落纱动作完成之后，纱线应达到受控状态的要求，再根据这一要求设计纱穗卷绕圈数和保险纱的卷绕圈数。

一般根据纱线的原料、捻度、纱线粗细、强力和断裂伸长率确定纱穗的卷绕圈数。其中，纱线强力是设定依据的主要特征指标。管纱留取一定圈数的纱穗以便于后续络筒机自动找头。落纱时，钢领板降到最低位置，纱线被割纱器整齐地割断纱头，既绷紧又不过度张紧。保险纱的作用是在纺纱开始时，确保纱线在锭脚和导纱钩之间不脱出钢丝圈，为下一轮纺纱开始做准备。保险纱的圈数一般由纤维的纱号粗细和滑移性能来确定。易滑移的纤维保险纱圈数多一点，不易滑移的纤维保险纱圈数少一点。

设定落纱工艺参数时，先根据细纱机配置的钢领的直径和卷绕链轮设定落纱恒速，确保纱穗卷绕圈数符合设计要求。再根据设计要求，在选定的落纱恒速基础上确定停主机时间、刹车时间、钢领板上升时间，设定保险纱的卷绕圈数。起始恒速的具体数值一般根据纺纱速度来设定。纺高支纱时，一般锭速较高钢丝圈的质量配比较轻，所以起始恒速设定应当低，防止相邻两锭之间因锭速过高气圈发生碰撞，产生断头。纺中低支纱时，一般锭速较纺高支纱慢钢丝圈的质量配比较大，所以起始恒速应适当快点，避免锭速低气圈过小而张不开，纱线与管纱头部摩擦造成毛羽纱。高位始纺上升时间应该按照落纱时纱线的张紧状态和纱线的强力来设定。高位始纺速度不能高于起始恒速，应该略快或者相等。如果在始纺高位，钢领板停留时间长，则始纺速度可慢点，如果钢领板在始纺高位停留时间短，则速度应快点。另外，落纱时根据罗拉吐出的纱线的张紧状态设定罗拉滞后启动时间与罗拉提前停止时间。纱线较松时，可选时间参数大一点。当纱线较紧时，可选时间参数小一点。必须注意的是停车后凸轮位置应在钢领板下降区1/3～1/2处。

最后修正落纱工艺参数。第一次落纱结束后，根据落纱实际情况修正落纱工艺偏差，重新设定落纱工艺参数，修正原则是使落纱参数符合设计要求，即使该机台符合所纺品种需要的落纱要求。检查纱穗的长度、保险纱的长度、正确的凸轮停车位置、钢领板上升是否到规定位置、纱线松紧状态以及落纱留头率。每次修正落纱工艺参数后需观察下一次落纱的状态，使所设计的落纱工艺参数和实际落纱效果，均能满足该品种、该机台所需要的落纱工艺要求。

4 光杆锭子适用于集体落纱的技术疑难点

4.1 留头问题

留头率是检验环锭细纱机自动化程度的重要指标之一。长车集体落纱配备的锭子是铝套管锭子和相应的薄壁纱管，落纱时，钢领板下降到最低位置，会在锭子的废丝盘处缠绕一两圈保险纱以便留头，留头率高达98%，同时锭子上的割纱器将纱管与钢丝圈之间的纱线割断，根据以往经验管身上留取一两圈的纱穗方便后续络筒机自动找头。

短车上配置的锭子是光杆锭子和厚重的普通纱管。当落纱时，钢领板下降到纱管底部位置将保险纱留在纱管底部，人工拔出满纱时，将纱管与钢丝圈之间的纱拔断，断掉的尾纱退绕在锭杆上，待新的一轮纺纱开始时空纱管将留在锭杆上的纱线压住留头，留头率为84%左右（技术熟练的女工落纱的情况下），不适合集体落纱。另外手工落纱时，纱线在拔断的瞬间纱穗是不可控的，多数情况下没有纱穗或者留的纱穗较多叠和在一起，不管哪种情况都不利于后续络筒机自动找头。

4.2 气架拔插管难问题

铝套管锭子与薄壁纱管接触面积大、配合适度，适合集体落纱。光杆锭子与普通纱管接触面积小，锭子旋转时靠纱管底部与锭子、纱管上部天眼与锭杆的配合，确保纱管在锭子高速旋转时的稳定。另外，为防止纱管在高速旋转时抖动或跳管，纱厂女工在落完纱后对空管会有一个压管动作，使锭子与纱管的饱和力更大，试验得出，个别纱管的抱合力在500 N左右。人工落纱时可使用巧劲将纱管从锭子上拔出，集体落纱系统使用气架上的抓管器抓住纱管顶部将纱管在竖直方向上拔出，但在抱合力太大的情况下，直接用气架拔纱容易损坏抓管器和锭子，所以光杆锭子不适合集体落纱系统落纱。

5 满管输送的技术难点

以FA506为代表的短车的断面尺寸如图4所示，以F1520为代表的长车带集体落纱的断面尺寸如图5所示。

图4 FA506断面尺寸图   下载原图

图5 F1520断面尺寸图   下载原图

图5中锭子跨距700 mm，相对应的凸盘输送的凸盘中心跨距也为700 mm。已知长车所用凸盘的直径为70 mm，要想凸盘水平在托板内运行，则中墙板最外侧的跨距不能大于630 mm(700 mm-70 mm=630 mm），长车F1520中墙板底部宽度为610 mm，满足要求，凸盘能实现水平运行，而FA506中墙板底部宽度为640 mm，大于630 mm，所以长车的凸盘输送方式不能应用在短车上。

6 小结

长车集体落纱系统已经很成熟，短车集体落纱系统可以借鉴长车集体落纱系统比较成熟的技术。另外在传统短车细纱机上使用集体落纱一直是个技术难点，所以解决光杆锭子在集体落纱中遇到的问题，对于短型细纱机加装集体落纱具有重要意义。

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