细纱落纱生头图解 新型细纱自动落纱机功能分析与研究
通过对细纱机落纱、插管所需功能的分析与研究，开发了适用于光杆锭子单锭移动式新型细纱自动落纱机。本文介绍了该机的性能特点、设计原理、实现的方法、主要结构及安全报警装置，并对整个自动落纱的过程进行了描述。
A new type of single-spindle auto-doffing spinning frame was developed throughout the functional requirement analysis of doffing and donning. This paper presented an introduction of the new frame as in varied aspects including performance, characteristics designing principles, major constructions and fail-safe devices. The whole process of automatic spinning was also discussed.
据统计我国现有棉纺纱锭 1.15 亿锭，除了一些先进的大锭数的细纱机采用集体落纱外，不少于 95% 的纱锭安装在 480 锭及以下的细纱机上，除了少部分采用电动落纱机落纱之外，大部分细纱机仍然采用人工落纱的方式，用工多，劳动强度大，生产效率较低。如今我国广大地区纺织企业招工困难，用工成本不断提高，市场对自动落纱机的需求增加，为此多个纺织机械厂商开始研究开发适合短车细纱机和老机改造的落纱装置。
1细纱自动落纱需要的功能
经过细致的分析研究归纳出细纱自动落纱需要的功能如下：脱开锭子与筒管的嵌合；落下满纱管的同时剪断尾纱并留好生头纱；将满纱管收藏；插上空纱管并将空纱管整理成相同高度并压好生头纱。本人设计的细纱自动落纱机，适用于棉纺细纱机满纱后的自动落纱及空纱管的自动插管，其特点为：（1）该机可以一台落纱机对应多台细纱机，体积小，能够推着在细纱机台间移动，各部分的机构简单、并且从外部就能看到，容易理解和操作。（2）细纱机安装有轨道，轨道上有齿条，而落纱机上有一齿轮与其啮合传动，这样使落纱过程中的动作协调配合、准确到位，从而提高拔纱插管的可靠性稳定性。落纱机前进时先预拔，然后落下满纱管，输送到管纱箱内，通过最后锭子后落纱机自动返回，在返回的途中插管，并将筒管整理成相同高度，当返回到起始点时落纱机自动停车，完成整个落纱插管过程，若途中有意外故障，落纱机自动停车，同时故障部位相应的指示灯亮。（3）动力来源为 12 V直流电源驱动直流电机，15 m长的细纱机自动落纱时间约需要 3 min，落纱周期约为 9 min，按每落纱所需纺纱时间 4 h计，则一个落纱组可以供 26 台细纱机落纱。（4）采用夹持辊预松满纱管，然后用落纱辊落纱，因此该机落纱时既不伤害锭子，也不伤害管纱。（5）不存在机台上有少数锭子需要人工拔管和插管的问题，全台车都可以实现自动落纱和插管。
2脱开锭子与筒管的嵌合
细纱机在纺纱过程中为了有效实现卷绕，锭子与纱管之间不能有相对运动，所以细纱管与锭杆之间需要一定的嵌合力，这给落纱造成了一定的难度，在自动落纱时首先需要解决的就是将纱管脱开锭子与筒管的嵌合，为此设计一对拔纱辊，随落纱机一同行进，这对拔纱辊由弹性材料制成，具有一定的摩擦力，两个拔纱辊之间的间距为由上向下及行进方向呈渐缩状（图 1）。调整两个拔纱辊之间的最小距离为稍小于纱管上部的尺寸，落纱机前进的同时拔纱辊始终转动，当纱管到达两个拔纱辊之间的最小距离时，拔纱辊的边缘靠摩擦力夹持住纱管的上部，且给纱管的上部一个切向的力F（图 2）。该力可以分解为水平的力Fx和垂直向上的力Fy，其中水平的力Fx与落纱机行进方向相抵，只留下垂直向上的力Fy，此力将纱管向上拔起，脱开与锭子的嵌合。由于在拔纱时，拔纱辊与满纱管上部没有纱的位置接触，并且拔纱力向上，能够避免对锭子和纱的损伤。
3落下满纱管的同时剪断尾纱并将满纱管收藏
通过拔纱辊脱开纱管与锭子，由于重力的关系再一次落到锭子上，但是此时它们之间的嵌合力是很小的，该机采用的是通过落纱辊的转动将刚刚落下的满纱管托起并脱下落入收纳箱。分析如下：落纱辊的转动应该与落纱机的行走有严格的关系，也就是说落纱机每走行一个锭子的距离需要落纱辊转动 1 周，同时不可与细纱机上锭子与锭子之间的隔纱板相干涉。设计时采用的方法是：落纱辊的转动与细纱自动落纱机的行走使用同一个电机驱动，通过机械传动使得细纱自动落纱机每行走一个锭子的距离，落纱辊正好转动 1 周。工作时随着落纱机的行走落纱辊到达刚刚被拔纱辊拔起并落下的纱管位置，通过落纱辊的旋转托起满纱管并将满纱管从锭子上脱下，并使其落入收纳箱内。另外，为了保证落纱辊不与细纱机上的隔纱板相碰，将落纱辊与满纱管的接触面设计为螺旋形状，螺距与细纱机锭距相同，这样将第一个落纱辊起始位置调整成如图 3 所示的位置，就可保证后面每个纱的落纱情况都与第一个纱相同。
在满管纱刚刚被落下来之后，被安装在落纱辊部的理发推子式切刀捕捉并切断，同时为开始下次正常卷绕在锭子上留下生头纱。
4插上空纱管并将空纱管整理成相 同高度
满纱管落下后，需要为每个锭子插入一个空纱管并将其整理成相同高度，以便下一步可以开始正常纺纱。细纱自动落纱机的插管装置如图 4 所示，在设计上采用纱管传送带的转动与落纱机行走使用同一个电机驱动，通过机械传动使得细纱自动落纱机每行走一个锭子的距离，插入一个空纱管，同时纱管传送带正好将一个空纱管从后纱管库输送到前纱管库中，实现输送过来的空纱管与插入的空纱管数量匹配，这样在整个后退的过程中前纱管库中纱管的数量始终保持不变。使用情况如下：在使用落纱机之前在后纱管库内放入足够一面车所用的空纱管，同时前纱管库中放入 6 个纱管。当落纱机落下满纱管开始后退之前，前纱管库到达工作位置，后退过程中，首先前纱管库尾部内纱管下端部的孔挂在锭子顶部，随着落纱机的行进，空纱管成垂直状态、落到锭子上，完成一个空纱管的插入，同时纱管传送带正好将一个空纱管从后纱管库输送到前纱管库中，以此类推完成整个插管过程。
在前纱管库的旁边设计有用来压纱管的压板，压板在通过纱管顶部时压下纱管，把纱管整理为规定的高度，同时将生头纱压住。
5安全装置
若落纱机整个运行过程中的操作步骤出现问题的话，则会立即停止操作，并有信号显示问题所在，待问题解决后可以继续工作，下面将几个主要的安全装置叙述如下。
（1）检测拔管差错装置
前进时因落纱故障造成满纱管没有落下的情况，在插空纱管之前有保险装置可以检测出来。
（2）检测纱管倒置装置
由于向后纱管库装空纱管时将大小头倒置，当纱管输送带向前纱管库输送空纱管过程中可以检测出来。
（3）检测前纱管库无纱管装置
在前纱管库中应该始终有 6 个空纱管，当忘记向前纱管库放入空纱管，或者在插空纱管动作中异常落下纱管的情况下，在落纱机后退时可以检测出前纱管库内无纱管。
（4）检测纱管装入过量装置
在插管过程中，由于某种原因造成前纱管库通过细纱锭子而没有落下空纱管时，会出现纱管从后纱管库运过来而前纱管库没有插管，这时前纱管库内纱管数增多，可以检测出前纱管库内的纱管供给过量。
（5）超负荷时的电动机保护
在前进及后退时，当电动机出现超负荷时报警。
6落纱机的自动动作
（1）按动“前进”按钮开关后落纱机开始前进，首先位于落纱机中部的落纱辊被送到工作位置。
（2）然后，依靠拔纱辊的转动，满纱纱管被拔起 20 ～ 30 mm，松开与锭子的嵌合。
（3）此时，被拔纱辊拔起的满纱管再次落下，落纱辊的表面正好接触到满纱管，满纱纱管随着落纱辊的转动，被一支接一支地投入满管纱箱。满管纱的尾纱被安装在落纱辊部的理发推子式切刀切断。
（4）按照上述方法，一支接一支地进行落纱、前进。在落纱途中，通过安装在下导轨上的分配挡块，移动托盘移动，满纱纱管被分开送进满管纱箱内收藏。
（5）在落纱途中需要落纱机停止的场合，按“停止”按钮开关即可，按“前进”按钮开关再次前进。
（6）最终端的锭子落纱之后，通过安装在上导轨的抬起板立即把拔起装置收藏起来。
（7）落纱机再次前进，后部的前纱管库尾部通过最后的锭子之后，依靠前进端的限位开关停止。此时，通过上导轨的挡块螺丝输送带的离合器啮合与其联动的机构使前纱管库出来。
（8）落纱机在前进端限位开关动作约 2 s之后确认前纱管库已经处于正确的位置，开始后退。
（9）在后退时，前纱管库尾部内的空纱管下端部的孔挂到锭子的顶部，随着落纱机的行进，纱管成为垂直状态，落下插到锭子上。
（10）落纱机的纱管压板在通过纱管顶部时压下纱管，把纱管整理为规定的高度。
（11）空纱管的插入全部结束后，依靠后退端的限位开关落纱机停止。
7结束语
近年来，纺织机械机电一体化的发展势头正在方兴未艾，国内外厂商竞相推出高效、节能且又能减轻劳动强度的新型纺织机械。细纱自动落纱机为市场提供了针对单锭细纱机自动落纱的机器，通过生产使用情况来看，该机能在最短的时间内完成落纱和插管的程序，提高了生产效率，减轻了工人劳动强度，是较为理想的细纱自动落纱机。
参考文献
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