第三章新型纺纱设备及高新技术

第三章新型纺纱设备及高新技术在纺纱设备上的应用第一节机电一体化第二节清梳联第三节梳并联和细络联第四节新型梳棉机第五节并条机第六节精梳机第七节粗纱机第八节环锭细纱机第九节自调匀整新技术第十节等离子体等新技术在纺织上的应用第一节机电一体化一、机电一体化的五大要素和五大功能二、五大要素分析三、机电一体化在纺纱工程中的地位一、机电一体化的五大要素和五大功能随着计算机技术的迅速发展，促进了电子技术与机械技术的有机结合，在我国通常称之为机电一体化。五大要素：控制器、传感器、执行器、动力部件和机器部件五大功能：控制功能、检测功能、运转功能、驱动（执行）功能和结构功能。二、五大要素分析（一）控制器1.作用机电一体化纺纱设备的核心部件是控制器。控制器的任务是对来自各种传感检测装置的信息进行存储和处理，根据设定值与实际值的比较结果进行计算处理，适时地发出各种指令，控制各种执行器按照要求动作，传动相应的机械部件，完成各项工艺操作，使工艺参数稳定在设定值上。控制器(及周边设备)还应具有显示、打印和与上位机进行信息交换的功能。2.类型在机电一体化的初期，往往用可编程控制器(PLC)取代原来的继电器—接触器控制箱或模拟式控制器。应用机电一体化整体设计法时，一般是采用微机化控制器，该微机控制器可采用定做或半定做的方式制造。(二)传感器传感器是将被测量信号转换为可测知的有用信号的装置。在机电一体化纺纱设备上使用着多种类型的传感器，用于在线检测各种工艺参数及状况，以便构成闭环控制系统、扰动补偿控制系统和自动显示、记录、报警系统。有机械一电气式、光电式、电容式、同位素式、超声式、感应式、气动式、微波式等10余种。传感器的发展方向是频率化、数字化、集成化、复合化和智能化。(三)执行器执行器是按控制器的指令及驱动部分（动力装置）的驱动传动各种机械部件,准确、迅速、可靠地完成要求的工艺操作的装置。包括电动式、气压式、液压式的各种器件。在选用执行器时，应考虑它与控制器的匹配。(四)动力装置为执行器提供动力。电气、气压和油压三大类型。（五）机械部分在机械传动装置中，存在齿轮与齿轮、齿轮与齿条、蜗轮与蜗杆等部件。机械部分必须高性能化、轻量化和高精度化。在设计和选用机械部件时，还应注意机械部件的弹性变形。三、机电一体化在纺纱工程中的地位纺织工业的发展方向是（广义的）CIMS（计算机集成制造系统）。只有实现了机电一体化才能迈向CIMS。纺纱生产过程自动化的发展过程是单机自动化、联合机自动化、棉包—细纱生产线自动化直至纺纱计算机集成生产系统(CIMS)。有些国家的纺纱企业已实现了某种程度的纺纱计算机集成生产系统(CIMS)。1．乌斯特纺纱厂信息数据处理系统2．瑞士Rieter公司研制开发的计算机集成纺纱系统日本一家拥有4万锭的KondoBo环锭纺纱厂。意大利“发展纺织设备股份有限公司”研制成用于细纱机纺纱状态监控的局域网络系统。一、概述二、有关清梳联技术问题的讨论三、清梳联技术展望第二节清梳联一、概述清梳联合机是集抓棉、混棉、开清棉、梳棉与电气自动化于一体的机电一体化设备，是附有空调、滤尘设备，安全装置及科学管理的一项系统工程。清梳联是一项公认的成熟工艺技术。它是纺织企业由劳动力密集型向技术密集型转化的有效途径，在国外已被普遍采用。清梳联的主要任务是开松、混合、除杂后，生产出高质量的生条，包括纯棉条、混合棉条及纯合纤条。国产开清棉机械的发展:63-65：开清棉联合机LA001；65-70：开清棉联合机LA002；70s：开清棉联合机LA004（回转式自动抓棉机）；70s-80s：开清棉联合机LFA系列；90s以后：开清梳联合机。（一）优良的清梳联设备应具备的条件1.对各种工艺要求有良好的适应性，设备的排列组合具有灵活性，充分适应区域及环境要求；2．达至最高水平的开松效果、混合效果和清洁效果，各项质量指标均达至最佳水平；3．操作及维修保养简单，节省生产费用；4．全套清梳联梳棉系统的工作是连续的，而非传统的停开式，从而达到调节生产量的目的；5.能提供整条生产线有关的生产工艺数据。（二）清梳联生产线1．国产清梳联生产线主要包括：青岛纺机全流程清梳联设备；郑州纺机全流程清梳联设备；上海纺机总厂STM-CROSROL全流程清梳联设备。金坛纺机开清棉机—青岛纺机FA201B型梳棉机；郑州纺机开清棉机—青岛纺机FA201B型梳棉机；郑州纺机开清棉机—青岛纺机FA203型梳棉机；金坛纺机开清棉机—西北机器厂FA211B型梳棉机；台湾明正开清棉机—青岛纺机FA201B型梳棉机；台湾王田开清棉机—青岛纺机FA201B型梳棉机；台湾明正开清棉机—胶南纺机FA202B型梳棉机；台湾三明开清棉机—青岛纺机FA201B型梳棉机；郑州宏大纺机公司、青岛宏大纺机公司、马佐里（东台）纺机、江苏金坛纺机、上海太平洋克劳斯罗尔、青岛胶南东佳纺机、江阴机械制造、青岛科力达等几十家。只有郑州宏大、青岛宏大和马佐里（东台）能生产成套的开清梳设备，其它厂家生产单机。2．国外清梳联生产线的主要有：英国的Crosrol公司的清梳联设备；意大利的Marzoli公司的清梳联设备；瑞士的Rieter公司的清梳联设备；德国的Trutzschler公司的清梳联设备；美国的Hollingsworth公司的清梳联设备。德国特吕茨勒：BDT019型抓棉机→SP-F多功能分离器+高效凝棉器→MFC双轴流开棉机→SC155金火探测器→MCM型10仓混棉机→CXL型四打手清棉机→DX型高效除尘机→DK903型高产梳棉机精细清棉机单轴流开棉机抓棉机混棉机梳棉机立达的清梳联（三）清梳联流程的主要特点1．实现了清棉和梳棉两个工序的连续化；2．贯彻了“多包取用、精细抓棉、均匀混合、渐进开松、早落少碎、以梳代打、少伤纤维”的工艺路线；3．具有适应多品种生产功能；4．单元机台的结构、性能走向成熟，维护保养少，安全性、可靠性高，具有连续三班无故障运行的性能，降低了劳动强度，提高了生产率，而且生产环境得到很大改善，节约了用人、用地、用棉；5．具有设备齐全、性能可靠的故障报警，火星、金属、重物探除等配套的安全装置。二、有关清梳联技术问题的讨论（一）清梳联的工艺流程工艺原则是“多包排列、精细抓棉、渐进开松、早落少碎、多仓混棉、以梳代打、高效除杂、高产梳理”。清梳联流程已趋向“一抓、一开、一混、一清”配多台高产梳棉机的新工艺流程。国产清梳联配置举例如图3-1所示。图3-1国产清梳联配置FA006往复抓棉机TF27型桥式磁铁AMP2000火星、金属探测器FA109三刺辊清棉机FA028六仓混棉机FA103型双轴流开棉机FA151除微尘器FA177A喂棉箱×10FA225梳棉机×10清梳联加工棉的工艺流程（二）清梳联生产线的工艺特点1．开清棉机组（1）往复抓棉机往复抓棉机的多包喂入、精细抓棉是短流程的基础，同时为混合均匀、高效除杂提供了条件。抓棉采用锯齿盘式双抓棉打手(见图3-2)双向回转，直径为250mm，每只打手由24片锯齿盘组成，每片6点，速度高达l500r／min。而且双抓棉打手中总有一个是顺向抓棉。图3-2锯齿盘式双抓棉打手BDT-019型自动抓棉机的运行操作由电脑配棉器BC控制，具有自动平整棉包的功能。图3-3自动平整棉包的功能示意图1-检测棉包起始位置光电探头2—抓棉打手机架3—棉包4—检测棉包高度的光电探头5—小车转塔（2）轴流开清棉设备起到“先开后混”、“早落少碎、多排”及“自由打击”的工艺功能，清棉作用缓和充分。（3）多仓混棉机混棉机采用压力等检测方式逐仓连续核验仓内压力，使之达到设定要求，每仓设有顶部和底部光电检测点，使棉仓始终处于充满状态，开松的各仓纤维落在输棉帘上，利用时间差、叠层混合以及气流交替混合等方式，使各种纤维得到充分混合。（4）精清棉机根据工艺要求，可以分别调整各装置开口的大小，以控制各处的落棉量和落棉含杂率。图3-4CVT3型开清棉机的结构示意图1-2-喂入罗拉；3～5-锯齿打手；6-吸尘管尘刀；7-固定分梳板（5）异性纤维检出装置原棉经开松后，经过一水平的原料矩形输送管进入检测区，安装于矩形管两面的高速、高分辨率的扫描摄像机，将经过的原料图像接收下来，与计算机中设定的色彩范围、大小进行对比、分析，判断出与原棉颜色、尺寸不同的纤维、杂物，然后利用若干组独立运作的高压喷嘴，将异性纤维吹落入收集箱中。（6）安全装置——金探、火探带有速度传感器的金探、火探可根据棉流在管道里的输送速度，来决定阻断活门的开启时间，最大限度的减少排除的棉花，精确的排除金属杂物和火星。2．连续棉箱和连续喂棉现代清梳联多采用连续喂棉方式、无回花喂棉结构，从而保持系统供棉量均匀、稳定、一致。系统连续喂棉是指清棉机组根据梳棉机组开车台数和系统管道棉量的多少来控制给棉。单机连续喂棉是指喂棉箱根据梳棉机出条速度的快慢和箱内棉量的多少，其给棉罗拉无级调速连续喂棉。3．梳棉机适应清梳联喂入棉层的变化，改进相应结构，方便的调整相应工艺参数，加强电器控制，从而提高生条质量指标。4．清梳合理分工整个流程的连续、平稳运转，是清梳联成为一个不可分割的统一整体的基本条件，因此各单机工艺功能应统筹考虑，合理分工，以保证成纱质量的要求。表3-1国产清梳联技术水平项目参数开清棉机故障率（%）0.016梳棉机故障率（%）0.012梳棉机断头率（根/台•h）0.04开棉机除杂效率（%）66.5梳棉机除杂效率（%）96.8生条5m内不匀率（%）1.74（三）清梳联技术水平分析研发生产了开松、混合、除杂，梳理度高的清梳设备。棉条5m不匀率、开清棉机故障率和梳棉机故障率也都达到或超过了引进清梳联的水平。（四）清梳联质量及其控制1．棉结、杂质与短绒率⑴短绒、棉结及杂质的变化趋势：人工测试16mm以下短绒率则在开清过程中无显著变化，而经握持分梳后明显增加，特别是经梳棉机握持分梳后大幅度增加。原棉经过开清棉后，棉结随开清度增加而增加，经梳棉后则大幅度减少（减少75%左右）；杂质是随原棉逐渐开松呈相关降低；⑵精抓、细抓与开松质量的关系：往复抓棉机符合开清棉的工艺要求，“多包取用，精抓细抓”，使抓取的棉束小而均匀，杂质显露于表面，为后续设备“早落少碎，均匀混合”创造了条件。⑶开清棉打手形式与短绒、棉结、杂质的关系目前世界主要纺织机械制造厂生产精清棉机，趋向于多滚筒组合打手连续开松除杂。⑷梳理与质量的关系相同针布条件下，通过整顿机械，减少盖板根与根的高度差，合理缩小锡林与盖板、锡林与固定盖板隔距，提高有效自由分梳面积，可减少生条与成纱棉结25%以上，成纱粗节、细节、棉结可减少30%以上。2．开松、打击点与除杂、生条质量的关系随打击力和打击点的增加，清棉机组除杂效率、杂质去除率与棉结增长率呈正相关，短绒率有增长趋势；打击点少，打击力弱，则相反。3．减少短绒率措施（1）采用短流程（2）改善握持梳理状况（3）增加短绒去除能力表3-3自调匀整装置对不匀率的影响%注：以25m片段取得实验数据项目有自调匀整无自调匀整总不匀率U2.194.27内不匀率U1.682.03外不匀率U1.403.764．生条重量不匀率梳棉机上采用自调匀整能改善生条的重量不匀率。三、清梳联技术展望（一）进一步提高生产效率1.开发100kg/h左右的高产梳棉机清梳联技术的先进性就在于高速、高产、高质量，实现“三高”梳棉机是关键。2.开发800kg/h的清棉机清棉机在清梳联合机中是咽喉部位。（二）进一步提高质量1．加强排除细小杂质能力增加排除细小杂质，减低棉结短绒含量；2．梳棉分梳能力要加强改进分梳技术外，进一步提高隔距准确性。（三）加强系统研究1．研制开发大风量的滤尘机组2．开发生条在线检测控制系统3．加快自动化推广应用第三节梳并联和细络联一、梳并联的研究进展二、细络联技术一、梳并联的研究进展梳并联技术是将棉纺工程中梳棉和并条衔接起来，不仅达到相应的梳理效果和牵伸倍数，同时实现相应的并合效应的应用方案。20世纪60年代曾出现把机台梳理机和1台并条机组合起来的做法。梳并联合机最早面世是在1999年巴黎ITMA上。它是将一套并条机与梳理机集成