（机械电子工程专业论文）fa269a型精梳机的传动系统电气化方案研究.pdf

学号2 0 4 0 8 1 3 2 独创性声明 本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作及取得的 研究成果。据我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其 他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得澎鎏盘堂或其他教育机 构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献 均己在论文中作了明确的说明并表示谢意。 学位论文作者签名三一吱移勇。法签字日期：拶占年多月，。日 学位论文版权使用授权书 本学位论文作者完全了解盘姿态堂有关保留、使用学位论文的规定， 有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘，允许论文被查阅和 借阅。本人授权盘鎏盘堂可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库 进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编学位论文。 ( 保密的学位论文在解密后适用本授权书) 学位论文作者签名：二矢妒歹ki 签字日期：驷七年石岿。日 学位论文作者毕业后去向： 工作单位：二炮政治部 搏鹕鹄拙：二炮政治部 导师签名 砌幸 签字日期：砺年占月，日 电话 邮编 浙江大学硕十学位论文 摘要 摘要 精梳机是一种应用广泛的纺织机械，是棉纺厂的重要生产设备。随着棉纺技 术的不断发展，对精梳机也提出了越来越高的要求。基于传统精梳机复杂的油浴 润滑的机械传动系统，传动齿轮繁多、成形机构复杂、调整点多、人机交互性不 强等缺陷，着眼于机械传动机构的简化，尽可能消除机械原因引起的故障停机， 本文提出了一种全新的精梳机电气化模型的组态结构。新型精梳机采用四电机分 部传动的系统设计方案，运用p l c 、伺服控制以及串行通讯等一系列先进技术， 用工业电气控制取代机械传动控制，对原有的精梳机传动系统进行了全面的改 造，并对新型精梳机进行了试验台的实验检测，为新型精梳机的生产应用和推广 打下了夯实的基础。 第一章概述了本课题的研究背景和精梳机的发展状况，对精梳机的工序任 务和工艺流程做了简单的介绍，并阐述了本课题的研究内容。 第二章对传统精梳机的工作流程和主要机构进行分析和研究，为下一步的 系统改造设计做好基础。 第三章针对传统精梳机机械传动方式上存在的缺陷，提出采用四电机进行 分部传动的设计方案，简化传动系统，并依照精梳机各个输出轴之间的运动协调 规律，进行数学建模。 第四章对系统的工作负荷作了估算，对控制系统进行硬件安装、软件调试， 搭建试验台进行了空载、带载试验，得到了满意的测试运行效果，为新型精梳机 的生产应用和推广打下了夯实的基础。 第五章对本文的研究内容和结果进行归纳总结，并指出课题进一步发展的 工作思路与研究方向。 关键词：精梳机分部传动串行通讯伺服控制工业控制系统 浙江大学硕士学位论文 a b s t r a c t a b s t r a c t t h ec o m b e ri saw i d e l ya p p l i e ds p i n n i n gm a c h i n ew h i c hh a sb e e na n i m p o r t a n te q u i p m e n ti ns p i n n i n gi n d u s t r i a l w i t ht h ed e v e l o p m e n to nt h e t e c h n o l o g yo fc o t t o ns p i n n i n g ，t h er e q u i r e m e n tf o rt h ec o m b e rh a sa l s o b e e ni n c r e a s e de n o r m o u s l y t h em a c h i n ed r i v i n gs y s t e mo ft h ec o n v e n t i o n a l c o m b e ri sb a s e do nl u b r i c a t i n gc o m p l i c a t e d l yi nt h eg r e a s e ，w h i c hh a st h e f o l l o w i n gd i s a d v a n t a g e s ：v a r i o u sd r l y i n gg e a r s ，c o m p l i c a t e dh o l i s t i c f r a m e w o r k ，v a r i o u sa d j u s t e dp a r t s ，b a di n t e r c h a n g eb e t w e e np e o p l ea n d m a c h i n e a i m i n gt os i m p l i f yt h ed r i v i n gf r a m e w o r ko ft h em a c h i n ea n d r e d u c et h em a c h i n ef a i l u r ew h e ni tc e a s e s ，t h ed i s s e r t a t i o np r o p o s e sa n o v e lc o n f i g u r a t i o ns t r u c t u r ef o rt h ee l e c t r i cm o d e lo ft h ec o m b e r i t i n t r o d u c e sad r i v i n gs y s t e mw h i c he m p l o y st h ef o u rm o t o r sd r i v i n g m e c h a n i s ms e p a r a t e l y ，a n du s e sp l c 、t h es e r v oc o n t r o lt e c h n o l o g ya n dt h e f i e l dc o m m u n i c a t i o nt e c h n o l o g y i nt h i sd r i v i n gs y s t e m w ea d o p tt h e i n d u s t r i a le l e c t r i cc o n t r o lt or e p l a c et h em e c h a n i c a lc o n t r 0 1 i tm a k e s ac o m p r e h e n s i v er e c o n s t r u c t i o nf o rt h et r a d i t i o n a ld r i v i n gs y s t e mo ft h e c o m b e r e8 l s oh a v ep e r f c r m e da ne x a m i n a t i o nf o rt h en e wc o m b e ri nt h e l a b i th a sb u i l taf i r mf o u n d a t i o nf o rt h ea p p l i c a t i o na n dp o p u l a r i z a t i o n o fn e wm a c h i n e c h a p t e ris u m a r i z et h er e s e a r c hb a c k g r o u n da n dt h ed e v e l o p m e n to fc o m b e r ： b r i e f l yi n t r o d u c et h ep r o c e s s i n ga s s i g n m e n ta n dt h et e c h n i q u ep r o c e d u r e ： a n da l s od i s c u s st h ec o n t e n to ft h er e s e a r c h c h a p t e ri ia n a l y z ea n ds t u d yt h e w o r kf l o wa n dm a i np a r t so fc o n v e n t i o n a l c o m b e ra n db u i l daf i r mf o u n d a t i o nf o rt h ef o l l o w i n gr e f o r ma n dd e s i g n o ft h es y s t e m c h a p t e ri i ib r i n gf o r w a r dt h ep r o p o s a lt h a te m p l o y sf o u rm o t o r st od r i v e s e p a r a t e l y ，s i m p l i f yt h ed r i v i n gs y s t e m , a n dm a k em a t h e m a t i cm o d u l e a c c o r d i n gt ot h eh a r m o n i o u so p e r a t i n gp r i n c i p l eo fc o m b e r so u t p u t s p i n d l e st oa v o i dt h ed i s a d v a n t a g e so fc o n v e n t i o n a lc o m b e ri nd r i v i n g c h a p t e ri ve s t i m a t et h ew o r k i n gl o a d ，i n s t a l lt h eh a r d w a r e ，t e s tt h e s o f t w a r e ，b u i l dt e s t b e df o rs o m ee x p e r i m e n t sw i t h o u tl o a da n dw i t hs o m e 1 0 a d 。a n dr e a c has a t i s f y i n go u t c o m e ：a l s ob u i l daf i r mf o u n d a t i o nf o r t h ea p p l i c a t i o na n dp o p u l a r i z a t i o no fn e wm a c h i n e c h a p t e rvs u m m a r i z et h ec o n t e n ta n do u t c o m eo ft h er e s e a r c ha n dp r o p o s e t h ew a yf o rf u r t h e rd e v e l o p m e n t k e yw o r d s ：c o m b e r ；s e p a r a t et r a n s m i s s i o n ；s e r i a lc o m m u n i c a t i o n s e r v oc o n t r o l ：i n d u s t r i a lc o n t r o ls y s t e m 2 浙江大学硕士学位论文 第一章绪论 1 1 课题研究背景 第一章绪论 我国精梳设备在经过4 0 多年的发展后，速度已由原来a 2 0 i a 的1 1 6 钳次 分提高到3 5 0 钳次分，产量也提高了3 倍，精梳机的综合质量水平( 如精梳条 质量、精梳落棉质量及机器的稳定性等) 及自动化水平有了很大提高，我国精梳 机技术水平及设备加工制造水平与世界先进水平的差距正在缩小。 我们知道精梳机速度的高低是衡量其技术水平的重要标志，精梳机的速度越 高，单机产量和劳动生产率就越高，精梳机的万锭配台、占地面积、用人和耗电 量也相应减少，经测算，在精梳机的给棉长度与精梳落棉率相同的情况下，新型 精梳机的产量为上世纪7 0 年代产精梳机的4 1 5 倍；万锭配套台数也只有i 4 ： 占地面积和用人为原有的i 4 ；且耗电量大大减少。因此，采用高效能精梳机具 有巨大的经济效益。 为了适应高速的要求，目前新型精梳机在设计上采取了减轻钳板组件的质 量、优化钳板传动机构及分离罗拉传动机构的尺寸等技术措旅，以减少钳板与分 离罗拉运动的惯性力和惯性力矩、降低设备的振动、噪音与能耗。在追求精梳机 高速的同时，纺纱质量也得到提高，即精梳条的各项质量指标和精梳落棉指标达 到高效能精梳机的要求。为满足生产企业的要求，新型精梳机在机构设计方面采 用了钳板钳口两点握持、减小梳理隔距的变化幅度( 钳板支撑为中支点式) 、缩 小分离罗拉有效输出长度、牵伸机构采用曲线牵伸等技术。 提高自动化水平是现代精梳机发展的重要标志。提高精梳机的自动化水平， 不仅可以减轻挡车工的劳动强度，还可提高精梳产品的质量，这主要体现在采用 多种高灵敏度的自停装置；如断头自停、满筒自停、涌条自停、空卷自停、绕罗 拉绕皮辊自停、分离和牵伸皮辊加压不足自停，各种安全自停等；采用多种自动 装置：如自动换筒、小卷自动运输、自动上卷、顶梳自动清洁、停车钳板自动复 位等；采用工艺参数的在线调整：如在精梳机正常运转时，若精梳条的某项质量 指标出现问题，可直接操纵键盘按钮进行工艺调整；采用精梳质量的在线检测与 计算机监控系统：如可快速显示精梳机的产量与质量信息、显示机器出故障的位 置，当质量达不到要求时自动报警等。自动化控制技术的应用在深入普及。p l c 可编程序控制器、变频器、i p c 工业控制计算机、分部传动、在线检测和p c s 控 制系统等的采用，促使纺织机械向自动化、连续化、智能化方面发展，谋求高速 度、大卷装、高效率、少用工，求得高效益。 未来纺织机械发展的趋势将是高新技术的竞争，技术的竞争将更加激烈，多 浙江大学硕士学位论文第一章绪论 学科、多门类的相互渗透，相互移植，相互采用，声、光，气，液，机、电、仪 等技术集于一体，促使纺织机械产品技术水平迅速提高。高科技含量的增加，使 纺织机械领域出现了新的前沿技术，并将逐步向纵深发展。 1 2 国内精梳机的发展及现状 我国目前运行的精梳机有1 9 0 0 0 余台左右，其中从国# i l l 进的有1 0 多一点， 其余绝大多数是a 2 0 1 系列精梳机，其中a 2 0 1 b 型大约占3 0 ，a 2 0 1 c 型大约占 4 5 ，a 2 0 1 d 型大约占2 5 。2 0 世纪8 0 年代后期开发研制的f a 系列所占的比重 还较少。国产精梳机更新改造的任务仍然很艰巨。h 2 0 1 系列精梳机由于不断改 进完善，工艺技术性能较成熟，生产稳定可靠。但终因机型过老，难以和国际上 最新技术相比，不仅速度低，产量相差甚远，产品质量水平也有差距。 目前，我国生产的精梳机机型繁多、品种不一，精梳机的速度水平与纺纱质 量水平差别很大，大致可分为4 个层次：第1 层次是工艺速度在3 0 0 钳次分以 上的高效能精梳机；第2 层次是工艺速度在2 0 0 - 2 8 0 钳次分的精梳机；第3 层 次是工艺速度在1 6 0 - 1 9 0 钳次分的精梳机；第4 层次是工艺速度在1 2 0 - 1 5 5 钳 次分的精梳机。在这4 个层次中，以第4 层次精梳机最多，约为7 2 0 0 台，该机 速度低、纺纱质量差。因此在积极推广应用高效能精梳机的同时，必须利用精梳 新技术对不同层次的精梳机进行技术改造，使精梳设备的整体技术水平和纺纱质 量全面提高。 近几年来，我国自行设计制造的高效能精梳机的工艺速度都在3 0 0 钳次分 以上，高效能精梳机的工艺性能与一般精梳机不同。一般精梳机采用轻定量、慢 速度，而高效能精梳机一般采用较大的棉卷质量和精梳条定量。 其优势主要表现在； 在产量方面，高效能精梳机实开速度都在3 0 0 钳次分以上，而一般精梳机 实开速度为1 4 0 1 6 0 钳次分，高效能精梳机比一般精梳机高近2 5 倍，再加上 重定量、大卷装，高效能精梳机实际产量是一般精梳机的3 - 4 倍。 在产品适应性方面，高效能精梳机同样具有明显的优势，可用于纺制双精梳 纱和特种精梳纱，还可纺制较高档次的色纺精梳纱。 在质量方面，高效能精梳机纺制的精梳条乌斯特条干c v 值可达3 8 以下， 精梳条短绒在8 以下，精梳后杂质清除率在5 0 以上( 对比生条) ，在同样原料情 况下可节约用棉1 - 2 。 我国精梳机的发展由建国以后开始起步至今，已经历了三个阶段。5 0 年代 为第一阶段，先后制造了“红旗2 型”、“红旗一3 型”精梳机；6 0 年代至7 0 年代后期为第二发展阶段，在此期间制造了h 2 0 1 系列精梳机，并针对其使用， 6 浙江大学硕士学位论文 第一章绪论 效果进行了多次大的机构改进和调整，使h 2 0 1 系列精梳机在性能和结构上进一 步完善，速度、产质量进一步提高。8 0 年代至今为第三阶段，在消化吸收国外 设备特点的基础上，我国又发展了f a 系列精梳机，其中最具有代表性的为f a 2 5 1 a 型、f a 2 6 1 型。 精梳机的改进是在满足工艺要求的基础上，提高精梳机的机械设计和制造水 平；改善润滑条件，提高整机的自动化水平，并对主要关键部件采用的材质进行 较大的改进，从而使精梳机能在高速、高产的情况下，运行平稳、噪音较低，且 产质量有所提高。 我国精梳设备经过4 0 多年的发展，取得了巨大成就。截止到2 0 0 5 年，我国 精梳机的台数已达到1 9 0 0 0 余台，是1 9 9 0 年精梳机台数( 为7 0 8 1 台) 的2 7 1 倍； 自1 9 9 0 年到2 0 0 0 年每年平均增加1 0 3 套( 每套按6 台计算) ，精梳机的万锭配台 由原来的1 8 台增加到3 9 台。1 9 9 8 年精梳纱所占比例为1 5 1 ，到2 0 0 0 年增 加到1 9 。精梳机的速度已由原来h 2 0 1 h 的1 1 6 钳次分提高到3 5 0 钳次分，精 梳机的产量提高了3 倍。精梳机的综合质量水平( 如精梳条质量、精梳落棉质量 及机器的稳定性等) 及自动化水平有了很大提高。 总之，我国精梳机技术水平及设备加工制造水平与世界先进水平的差距正在 缩小。 1 3 国外精梳机的发展及现状 精梳机的最早发明是在1 8 4 6 年，钳板为固定式，以发明者海尔曼的名字命 名。1 9 0 0 年，英国的纳斯米氏将海尔曼式精梳机加以改进，使钳板在工作过程 中前后摆动，称为纳斯米式精梳机。国外精梳机，经历了较长的缓慢发展时期， 到了2 0 世纪8 0 年代，世界科学技术的发展推动了精梳机的快速发展。 上个世纪7 0 年代，r i e t e r ( 立达) 公司推出了e7 4 型精梳机，车速为2 5 0 钳次分，8 0 年代，立达公司对钳扳机构、分离罗拉传动机构等进行技术改进后 又推出了e 7 5 型，之后又推出了e7 6 型精梳机，车速分别为3 0 0 钳次分、3 5 0 钳次分。2 0 世纪9 0 年代，立达公司对e7 6 型精梳机钳板机构、牵伸系统等 进行了多项改进后，又相继推出了e 6 0 型、e 6 0 h 型精梳机，机器的稳定性及纺 纱质量水平有了进一步提高。2 0 0 0 年，立达公司利用计算机辅助过程优化技术 对e 6 0 型、e 6 0 h 型精梳机的钳板传动机构及分离罗拉传动系统进行优化设计， 推出了e 6 1 型、e 6 2 型及e 7 2 型精梳机，车速达到了4 0 0 钳次分，具国际领先 水平。 m a r z o l i ( 马佐利) 公司2 0 世纪7 0 年代推出了p 1 型精梳机，8 0 年代初期 推出了p 2 型精梳机。到了1 9 8 5 年之后，又相继推出了p x l 型及p x 2 型精梳机， 7 浙江大学硕士学位论文 第一章绪论 p x 2 型精梳机的最大机械速度为4 0 0 钳次分。9 0 年代，除立达公司和m a r z o l i 公司生产精梳机之外，日本原织机公司也先后开发出v c - 2 5 0 型、v c - 3 0 0 型精梳 机，日本t o y o t a ( 丰田) 公司在吸收消化v c - 3 0 0 型精梳机技术的基础上，推出了 h z 型精梳机，最高速度为3 6 0 钳次分。意大利沃克公司也开发出了c m 5 0 0 型精 梳机，最高速度为4 0 0 钳次分。 近年来，国际纺机市场上精梳设备在整体布局和细节设计上，特别是在可靠 性设计、材料选用和机电一体化水平上有了很大的提高和发展。立达公司的精梳 机，从技术性能上看，大致可分为3 个类型，而这3 类精梳机的主要区别在于： 钳板的速度、精梳条的质量指标，机器的运转效率、机器的自动化程度。第3 类e t o r 型精梳机的钳板最高速度可达3 5 0 钳次分，精梳条的质量指标可达优等， 机器的运转效率可达9 0 一9 4 。e 6 2 型、e 7 2 型精梳机是在e 6 0 h 型以及e t o r 型机的基础上发展起来的，也是第一代用计算机辅助过程化技术( c a p d ) 开发研制出来的精梳机。e 6 2 型精梳机速度为4 0 0 钳次分，产量为5 8 公斤台小 时；e 7 2 型精梳机，速度为4 0 0 钳次分，产量为6 0 公斤台小时。m a r z o l i 公司推出的精梳机运用了自动换简装置，还配置有顶梳自动空气喷嘴清洁装置， 牵伸区上下吸风装置等清洁滤尘系统。同时还运用了变频和p c 机控制系统，机 电一体化程度高，是国际先进水平的精梳机。“瑚嘲叫 1 4 国外精梳机的主要技术特点 1 、瑞士立达公司的e 6 1 型、e 6 2 型及e 7 2 型精梳机 ( 1 ) 钳板摆轴传动采用曲柄摇杆机构，4 e 7 6 型精梳机相比优化了曲柄长度， 使钳板起动程及最大角加速度值减小，有利于减小高速时的振动与冲击。 ( 2 ) 钳板组件的质量由e 7 6 型精梳机的3 5 k g 减少到2 9 k g ，从而减小了钳 板组件的运动惯量，对精梳机的高速及减轻振动有利。 ( 3 ) 与e 7 6 型精梳机相比，增加了钳板开启定时调整机构，钳板开启定时可 根据给棉方式及落棉隔距的不同而进行调整。从而避免了落棉刻度过大时给棉罗 拉不给棉现象的发生，同时也解决了接合分离开始前钳口开启过晚而影响棉丛抬 头的问题。 ( 4 ) 分离罗拉传动部分采用平面连杆运动机构一行星轮系，并利用计算机辅 助设计技术优化了平面连杆机构的尺寸及行星轮系齿轮的配比，并使分离罗拉的 有效输出长度由e 7 6 型精梳机3 1 7 1 哪减4 , n2 6 4 8 m m ，使分离罗拉的运动量 及最大角加速度值减小，同时使棉丛的接合长度增大，有利于车速的进一步提高； 机器的适纺性能增强。 ( 5 ) 牵伸系统采用三上五下牵伸，由四根罗拉和三根胶辊组成两个牵伸区， 8 浙江大学硕士学位论文第一章绪论 前牵伸区为主牵伸区，后区为预牵伸区。两个牵伸区都为曲线牵伸，都能使中后 部的摩擦力界面前部扩展，有利于精梳条的条干均匀度。牵伸倍数为i 1 4 一i 5 ， 总牵伸倍数为9 1 9 3 倍。 2 、马佐利公司的p x 2 型精梳机 马佐利公司的p x 2 型精梳机与瑞士立达公司的e 6 1 型、e 6 2 型及e 7 2 型精梳 机不同点是： ( 1 ) 分离罗拉传动机构采用共轭凸轮一平面四连杆机构一行星轮系，分离罗 拉的运动参数及角速度大小，主要取决于共轭凸轮的外形曲线。分离罗拉的有效 输出长度为3 2 2 5 姗。 ( 2 ) 采用自洁顶梳系统，即在顶梳的上部设有压缩空气管，精梳机每两个工 作循环，压缩空气管自动吹气一次，清除顶梳表面的结杂，以提高项梳的梳理效 果。 ( 3 ) 牵伸系统采用四上五下牵伸装置，由五根罗拉和四根胶辊组成三个牵伸 区，前区和后区都为简单罗拉牵伸，而中区为曲线牵伸。后区为颈牵伸区，其牵 伸数为1 1 5 一i 3 7 倍，中区为主牵伸区，总牵伸倍数为8 4 2 - 1 7 1 6 倍；前区为 整理区，牵伸倍数为i 0 2 倍。主牵伸区的罗拉隔距可根据所纺纤维长度的不同 进行调整。主牵伸区前设有一个整理区，有一定的张力牵伸，可防止纤维经过高 倍牵伸后产生回缩现象( 因纤维经牵伸后产生急弹性变形) ，有利于纤维的伸直及 精梳条的条干均匀。 ( 4 ) 无钳板开启定时调整机构，即钳板口定时无法根据工艺需要进行调整。 3 、日本原机织公司的v c 一3 0 0 型精梳机 与瑞士立达公司的e 6 1 型、e 6 2 型及e 7 2 型精梳机不同点是： ( 1 ) 钳板的摆动为上支点式，在锡林梳理时，下钳板钳唇沿锡林表面作外接 圆运动，且紧贴锡林表面，梳理隔距变化很小，几乎是等隔距梳理。 ( 2 ) 钳板钳口与分离钳口的相对高度可根据所纤维品种的不进行调整，以利 于新旧棉丛的接合。 ( 3 ) 在给棉罗拉与下钳唇之间采用辅助钳板( p 、p 钳板) ，其作用如下：一是 在分离牵伸过程中，加强对纤维运动的控制，减小纤维的损失，在同等条件下， 精梳落棉可减少i - 2 。二是在分离牵伸过程中，可增加牵伸中后部的摩擦力界， 增强对浮游纤维的控制，有利于提高精梳条的条于均匀度。三是在新旧棉丛接合 时，由于辅助钳板的下压，有利于受梳棉丛的抬头，便于新旧棉丛的接合。但由 于辅助钳板的存在，使钳板组件的质量增加，不利于精梳机的高速。 “) 采用大直径锡林，即锡林直径为1 5 0 珊( e 7 6 型精梳机为1 2 5 4 m m ) ；增大 了梳理面与梳理效果。 ( 5 ) 分离罗拉的运动参数( 如分离罗拉的倒转量、有效输出长度) 可利用改变 9 浙江大学硕士学位论文第一章绪论 连杆尺寸的方法进行调整，以适应不同原料及不同品种的纺纱要求。 ( 6 ) 精梳机的牵伸系统可用五上四下曲线牵伸，也可采用二上二下牵伸装置。 4 ，意大利沃克c m 4 0 0 型精梳机 1 9 8 0 年以前，意大利沃克公司的主导产品是并条机，市场主要是欧洲国家。 2 0 世纪8 0 年代初期开始生产精梳机和精梳准备机构。1 9 9 1 年首次在汉诺威纺织机 械博览会展出c m 4 0 0 型精梳机，该机的设计在机电一体化水平及自动化水平上有 以下特点： ( 1 ) 自动调整工艺参数。除落棉隔距采用手动调节之外，精梳机的速度、精 梳小卷的喂入速度、锡林的清洁周期、分离罗拉的顺转定时等都采用可编程控制， 工艺调整极为方便。 ( 2 ) 配备了精梳条质量监测系统，及时将产量、质量数据及保养要求以简明 的图表显示出来。并可利用精梳条质量监测系统很方便地找出发生机械故障或工 艺差错的原因。 ( 3 ) 可编程控器与精梳条质量监测系统相连接，能进行工艺多数的在线调整。 在精梳机运行状态下，可在进行工艺参数调整的同时，观察该工艺参数对精梳条 质量的影响效果。 ( 4 ) 可利用机器上的微机处理系统调整分离罗拉的有效输出长度、棉网的接 合长度、分离罗拉的倒顺转运动等参数。 ( 5 ) 机器能自动显示沃克公司编制的机器维修计划。旦操作工操作失误， 机器会立即停车并显示相关的操作要领，以便维修人员进行必要的保养工作。1 1 5 高效能精梳机的发展趋势 1 速度高 精梳机的速度高低是衡量其现代化水平的重要标志。因为精梳机的速度越 高，单机产量和劳动生产率就越高，精梳机的万锭配台、占地面积、用人和耗电 也相应减少。经测算可知，在精梳机的给棉长度与精梳落棉率相同的情况下 f a 2 6 6 、f a 2 6 8 型精梳机的产量为a 2 0 1 d 型精梳机产量的4 1 5 倍；f a 2 6 6 、f a 2 6 8 型 精梳机的万锭配台数只有a 2 0 1 d 型精梳机的四分之一；占地面积和用人也只有 a 2 0 1 d 型精梳机的四分之一；万锭精梳机耗电量大大减少。因此采用高效能精梳 机具有巨大的经济效益。 2 质量优 1 ) 精梳机纺纱质量指标 质量优是指精梳机在高速的同时，纺纱质量要好，即精梳条的各项质量指标 和精梳落棉指标要达到高效能精梳机的要求。在正常配棉的情况下纺纱质量指标 1 0 浙江大学硕士学位论文第一章绪论 为：( 1 ) 精梳条的条干c v 值在3 8 以下：( 2 ) 精梳条含短绒率在8 以下；( 3 ) 精梳 条重量不匀率在0 6 9 6 以下，机台间的精梳条不匀率的0 9 以下；( 4 ) 精梳后棉结 的清除率不低于1 稿；( 5 ) 精梳落棉含短绒率在7 0 9 6 以上；( 6 ) 精梳后杂质的清除率 在5 0 以上。 3 自动化 自动化水平也是精梳机现代化的重量标志。提高精梳机的自动化水平，不仅 可以减轻挡车工的劳动强度和看管负担，还可提高精梳产品的质量。精梳机的自 动化水平主要体现在以下几个方面： 1 ) 采用多种高灵敏度的白停装置 如采用断头自停、满筒自停、涌条自停、空卷自停、绕罗拉绕皮辊自停、分 离和牵伸皮辊加压不足自停、各种安全自停等。 2 ) 采用多种自动装置 如采用自动换筒、小卷自动运输、自动上卷、顶梳自动清洁、停车钳板自动 复位等。 3 ) 采用工艺参数的在线调整 如在精梳机正常运转时，若精梳条的某项质量指标出现问题，可以直接操纵 键盘按钮进行工艺调整。 4 ) 采用精梳质量的在线检测与计算机监控系统 如可快速显示精梳机的产量与质量信息、显示机器出故障的位置，当质量达 不到要求时自动报警等。 4 大卷装 精梳机的高速化，使棉条筒的满筒时间和喂入小卷的使用时间大大缩短，换 筒和换卷次数急剧增加，挡车工的劳动强度增大，导致挡车工的看数减少和劳动 强度降低，因此，采用大容量的棉条筒和大卷装的小卷喂入也是当代精梳机的发 展方向之一。 除此之外，采用大卷装还有以下特点； 1 ) 有利于提高产品质量。因为棉条筒的容量与精梳小卷的体积愈大，换筒和 换卷次数越少，精梳小卷的接头和精梳棉条的接头次数愈少，由于操作不良而引 起的后工序产品的断头和本工序产品的疵病也愈少。 2 ) 可减少棉条筒和精梳小卷的周转量和存放面积。因为棉条简的容量和精梳 小卷的卷装愈大，其周转周期愈长，棉条筒和精梳小卷的储备量可相应减少，从 而可减化生产管理、降低成本。 作为棉纺厂的重要生产设备，精梳工艺在纺织生产中占有重要的地位，如何 在保证精梳产品质量的前提下，使精梳机工作更可靠、结构更简单、操作更方便、 效率更高，从而提高精梳机的产品竞争力，是纺织机械领域一个重要的研究课题。 浙江大学硕士学位论文第一章绪论 近年来，正是随着自动化控制技术在各行业的广泛应用与深入普及以及满足提高 纺机竞争力的内在要求，在精梳机上采用先进的计算机控制电气传动技术取代传 统的机械传动控制，实现精梳机高速、高效、高度的机电一体化的趋势已成为必 然。脚嘲 本课题的研究正是在这种背景下开展的。 1 6 课题的研究内容 目前世界上普遍生产的精梳机都属于全机械传动系列精梳机，山西经纬合力 公司生产的f a 2 6 1 - f a 2 6 6 精梳机也属于这一范畴，采用一台变频电机作为主电 机，整个电气系统采用p l c 控制，虽然具有一定的机电一体化水平，但由于系统 主要采用机械传动控制，大大地限制了精梳机的运转速度和输出效率，在操控上 也存在着一定程度上的不便。 f a 2 6 x 系列精梳机，在锡林轴与分离罗拉、钳板摆轴之间靠复杂的机械结构 传动，如行星轮系，四连杆机构等，中间变换齿轮繁多，传动系统比较复杂。 国内f a 2 6 x 精梳机主要存在的问题有： ( 1 ) 连杆形状特殊，设计制造比较麻烦。 ( 2 ) 轮系、连杆结构笨重、惯性大，影响传动速度。 ( 3 ) 成形机构体积大，机构复杂。 ( 4 ) 机械结构容易磨损，保养维修工作量大。 ( 5 ) 传动模型容易受到影响，进而影响棉纱梳理质量。 ( 6 ) 品种翻改不方便。 f a 2 6 x 精梳机传动方式上现存问题，严重阻碍了其向高速大卷装方向的进一 步发展，在各项高新技术快速发展、市场竞争日趋激烈的今天，我们必须对其进 行全面的技术改造创新。” 本课题的研究工作就是在原来f a 2 6 x 精梳机的基础上，利用电机伺服控制技 术、工业控制技术、工控组网通讯技术等的机械电子控制工程技术，取代各个传 动轴之间的机械机构，以工业控制逻辑单元作为整个电气控制系统的主控核心， 锡林轴、分离罗拉轴、钳扳摆轴以及毛刷传动轴各由一个电机进行驱动，实行四 电机分部传动的工业控制系统，从而较彻底简化传动系统，缩短传动链，实现精 梳机的高速、高效以及高度的机电一体化，进一步提高精梳机的工作效益。 本课题的主要研究内容： 1 、对f a 2 6 x 精梳机原有系统进行评估分析，设计四电机分部传动控制的总 体传动方案； 浙江大学硕士学位论文 第一章绪论 2 、设计四电机分部传动系统的硬件部分，即系统整体的结构，系统主要设 备的电气连接以及硬件设备组网的确定； 3 、配合四电机分部传动控制系统的软件部分，即控制台触摸屏、p l c 程序 以及电机控制器内部控制流的组态； 4 、进行系统调试，对调试结果进行分析，以便确定系统硬软件的设计工作； 5 、进行实验检测，通过空载和带载试验，验证系统的输出能力。 浙江大学硕士学位论文第二章f a 2 6 x 型精梳机的工作流程与机械结构简介 第二章f a 2 6 x 型精梳机的工作流程与机械结构简介 2 1f a 2 6 x 型精梳机的工作流程 2 1 1 棉纱及棉型纱的生产过程 一、原料的选配( 配棉) 原棉的主要性质如长度、线密度、强力、成熟度、含杂等，都随棉花的品种、 产地、生产条件、国工等情况的不同而不同。而原棉的这些性质同纺纱工艺和成 纱质量有密切关系。因此，合理使用多种原棉搭配，充分发挥不同原棉的特点， 是提高产品质量，稳定生产，降低成本的重要手段之一，它是纺纱生产的一项非 常重要的、具有很大意义的工作。多种原棉搭配使用的方法称为配棉。配棉后需 采用各种混和的方法把各种不同性质的原料充分地混和均匀。 二、开清棉 开清棉是纺纱工艺流程的第一道工序，国工的对象是轧棉厂来的棉包或化纤 制造厂来的化纤包。在棉包中含有较多的杂质，在化纤包中也含有疵点。为了纺 制出清洁的符合一定要求的纱，就需要清除杂质或疵点，另外还要将各种原棉或 化纤按要求进行较充分的均匀混和。因此，开清棉工序的主要任务是： 1 开松，把棉包或化纤包中压紧的棉块或化纤块松解成小棉束或化纤束； 2 除杂，清除原料中的杂质和疵点以及原棉中的部分短绒； 3 混和，使不同的原料充分混和； 4 成卷或均匀地界出棉层，做成重量、长度、均匀度、外形等符合一定规格的 棉卷或化纤卷， 三、梳棉 在整个纺纱过程中，梳棉是最重要的工序之一，梳棉工序往往被称作纺纱厂 的“心脏”。梳棉工序的主要任务是： 1 梳理，将开清棉工序制成的棉卷或棉层中的棉束、棉块进行细致的梳理，使 其大部分分离为单纤维状态； 2 除杂，开清棉工序只能去除原料中6 0 左右的杂质和疵点，所以，梳棉工序 必须继续清除棉卷或棉层中残留的杂质和疵点，特别是细小的杂质和疵点； 3 混和与均匀，开清棉工序对原棉仅具有初步的混和作用，而梳棉工序可使单 纤维之间充分混和。 4 成长，为了便于下道工序继续加工，需制成符合一定规格和质量要求的均匀 棉条，并有规律地圈放在棉条筒内。 1 4 浙江大学硕七学位论文 第二章f a 2 6 x 型精梳机的工作流程与机械结构简介 四，精梳 对于质量要求较高的纺织品，如高档汗衫、细特府绸、特种工业用的轮胎帘 子线、高速缝纫机线、它们的纱或线都是经过精梳工序纺成的。精梳纱是通过精 梳纺纱系统加工的。经精梳加工后的精梳纱，与同特数梳棉纱相比，强力高1 0 9 6 1 5 ，棉结杂质少5 0 6 0 ，条干均匀度有显著的提高。使精梳纱具有光泽好、 条干匀、结杂少、强力高等优良的机械物理性能和外观特性。 由于梳棉工序后尚含有较多的短纤维、杂质、疵点、纤维直平行不够，纤维 的分离不够，妨碍提高成纱质量，所以精梳工序的主要任务是： 1 排除一定长度以下的短纤维； 2 清除纤维间包含的棉结、杂质； 3 使纤维进一步伸直、平等、分离； 4 制成条干均匀的精梳棉条。 五、并条 经梳棉或精梳工序制成的条子还不能通过环锭细纱机或新型纺纱机直接纺 成细纱。因为这些条子的质量和结构状态离成纱的要求还有很大差距。因此，必 须经过并条工序。并条工序的任务如下： 1 用并合的方法( 一般6 8 根棉条并合) 改善条子的长片段、中片段均匀度； 2 用牵伸的方法将喂入品拉细，使输出条子不致增粗； 3 用牵伸的方法改善条子的结构，提高纤维的伸直度和分离度； 4 用反复并合的方法( 一般2 3 道) 进一步实现单纤维的混和，保证条子的混 棉成分均一，稳定成纱质量，降低细纱断头率； 5 将条子做成适当的卷装，以便后道工序加工。 六、组纱 由并条工序出来的棉条( 熟条) 纺成细纱，约需1 5 0 倍以上的牵伸倍数，而 一般目前的大牵伸细纱机的牵伸能力只有3 0 5 0 倍。所以，在目前条件下，在 并条工序与细纱工序之间，有必要通过租纱工序。粗纱工序的主要任务是： 1 将熟条拉细，施加5 1 0 倍左右的牵伸，使粗纱适应细纱机的需要； 2 将牵伸后的须条加上适当的捻度，使粗纱具有一定的强力，以承受在进一步 加工过程中的强力，防止意外牵伸； 3 经过牵伸和加捻，进一步提高纤维的分离度、伸直度、清洁度； 4 将粗纱绕在筒管上，制成一定形状的卷装，便于搬运、贮存、退绕和适应细 纱机上的喂入。 七、细纱 传统纺纱均采用环锭细纱机纺纱，它是将粗少纺成一定线密度，且符合国家 质量标准要求的细纱，供后加工、机织或针织使用。因此细纱工序的主要任务是： 浙江大学硕士学位论文第二章f a 2 6 x 型精梳机的工作流程与机械结构简介 1 牵伸。将喂入的粗纱均匀地抽长拉细到成纱所要求的线密度。 2 加捻。将牵伸后的须条加上适当的捻度，使成纱具有一定的强力、弹性和光 泽等物理机械性能； 3 卷绕成形。将纺成的细纱，按一定的成纱要求绕在筒管上，便于运输、贮存 和后加工。“加。 2 1 2 精梳前的准备工序 一、准备工序的任务 为了适应精梳机工作的要求，提高精梳机的产质量和节约用棉，梳棉棉条在 喂入精梳机前应经过准备工序，预先制成适应于精梳机加工的、质量优良的小卷。 因此，准备工序的任务是： ( 1 ) 制成小卷，便于精梳机加工。 ( 2 ) 小卷的纵横向结构要均匀，使棉层能在良好的握持状态下梳理。 ( 3 ) 提高小卷中纤维的伸直度。 二、精梳准备机械 1 条卷机的工艺过程 图2 - 1 条卷机的工艺过程 1 一棉条筒2 一棉条3 一压辊4 - - y 形导条板5 一导条辊 6 一导条罗拉7 一牵伸罗拉8 一紧压辊9 一条卷1 0 - - 棉卷罗拉 如图2 - 1 所示，棉条2 从机后导条台两侧导条架下的2 0 - 2 4 个棉条筒1 中引 出，经导条辊5 和压辊3 引导，绕过导条钉转向9 0 。后在v 形导条板4 上平行 排列，由导条罗拉6 引入牵伸装置，经牵伸形成的棉层由紧压辊8 压紧后，由棉 卷罗拉l o 卷绕在筒管上制成条卷9 。工作流程如图2 - 2 所示： 图2 - 2 条卷机的工作流程图 1 6 浙江大学硬七学位论文第二章f a 2 6 x 型精梳机的工作流程与机械结构简介 2 并卷机的工艺过程 图2 - 3 并卷机的工艺过程 卜条卷2 一棉卷罗拉3 一牵伸罗拉4 - 曲面导板5 一紧压罗拉6 一条卷7 棉卷罗拉 如图2 3 所示，六只条卷1 放在机后的棉卷2 上，条卷退解后，分别经导卷 板进入各自的牵伸装置，牵伸后的棉网，通过光滑的曲面导板4 转向9 0 。，落 在机前平台上，相互叠合，经紧压罗拉5 压紧输出后进入成卷机构再次制成条卷 6 ，最后由自动落卷机构落下并换上空筒管继续生产。工作流程如图2 3 所示： 图2 4 并卷机的工作流程图 2 1 3 精梳机的工艺过程 精梳机的机型种类繁多，但工艺过程基本相同，都是周期性的断开棉层，在 分别梳理棉层两端后再依次接合成连续输出的棉网。f a 2 6 x 型精梳机的工艺过程 如图2 - 5 所示： 1 从条并卷机下来的条卷放在一对承卷罗拉7 上，随承卷罗拉的回转而退解 棉层，经导卷板8 喂入置于钳板上的给棉罗拉9 与给棉板6 组成的钳口之间。给 棉罗拉周期性间歇回转，每次将一定长度的棉层送至上下钳板5 组成的钳口。 2 钳板作周期性的前后摆动，在后摆中途，钳口闭合，上、下钳板有力地钳 持棉层，使钳口外棉层呈悬垂须丛状，此时，锡林4 上的梳针面恰好转至钳口下 方，针齿逐渐刺入棉层进行梳理，清除棉层中的部分短绒、结杂和疵点。 3 随着锡林针面转向下方位置，嵌在针齿间的短绒、结杂、疵点等被高速回 转的圆毛刷3 刷下，经风斗2 吸附在尘笼1 的表面，剥落后由机外风机吸走进入 尘室。 4 锡林梳理结束后，随着钳板的前摆，须丛逐步靠近分离罗拉1 1 的钳口。 1 7 浙江大学硕士学位论文 第二章f a 2 6 x 型精梳机的工作流程与机械结构简介 9 图2 - 5f a 2 6 1 型精梳机的工艺过程 1 一尘笼2 风斗3 一毛刷4 一锡林5 上，下钳板6 给棉板7 一承卷罗拉 8 - 导卷板蝴棉罗拉1 卜顶梳 1 l 分离罗拉1 2 一导棉板1 蝴出罗拉 1 卜喇叭口1 5 一导向压辊1 卜导条钉l 碑伸装置l 蝶束喇叭1 蝴送 带压辊2 0 输送带2 l 一圈条集束器及检测压辊2 2 一圈条斜管2 3 一条筒 与此同时，上、下钳板逐渐开启，梳理好的须丛因本身弹性而向前挺直( 须丛抬 头) ；分离罗拉倒转，将前一周期的棉网倒入机内一定长度后再顺转。 5 当钳板钳口外的须丛头端到达分离钳口后，与倒入机内的前一周期棉网相 叠合而由分离罗拉输出。在张力牵伸的作用下，棉层挺直，顶梳1 0 插入棉层， 被分离钳口抽出( 分离) 的纤维尾端从顶梳片针隙间拉拽通过，尾端粘附的部分短 纤、结杂和疵点被阻留于顶梳片后的须丛中，待下一周期锡林梳理时除去。当钳 板到达最前位置时，分离钳口不再有新纤维进入，分离结合工作基本结束。 之后，钳板开始后退，钳口逐渐闭合，准备进行下一个工作循环。由分离罗 拉输出的棉网，经过一个有导棉板1 2 的松弛区后，通过一对输出罗拉1 3 ，穿过 设置在每眼一侧并垂直向下的喇叭口1 4 聚拢成条，由一对导向压辊1 5 输送到输