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| 喷气织机自动化技术分析与展望(上) | ||
| 2008-8-3 20:43:00 来源：中国自动化网 网友评论 条 点击查看 | ||
1 喷气织机的技术发展概况
喷气织机最大特点是车速快、效率高、机物料消耗少、喷气引纬方式合理，运转操作简便安全，劳动生产率高，适用于大批量、中号数、高密度、高品质的织物，在棉织物、牛仔布、防羽布、色织布、中长仿毛、弹性织物、毛巾织物等方面应用较多。由于喷气织机的入纬率在无梭织机中最高,射流喷射引纬初期在品种上面临一些局限,涉及到交叉学科多,对配套组件的技术要求高,故20世纪60年代初由捷克开发面世以来,在发展上一直面临很多瓶颈,与剑杆及片梭织机相比缺乏比较优势。 1981 年后喷气织机由于射流技术的突破性进步以及相关工业如交流伺服电机、单板机、传感器、空压机及变频调速技术的应用,大大提高了运转速度,织机的自动监控水平也取得了显著的进展。经过近 10年的不断改进,尤其是20世纪90年代后期电子电力技术、PCC、数字信号处理技术(DSP)、现场总线管理技术(CANBUS)的迅猛发展,在欧洲喷气织机上得到有效应用,现代喷气织机后来居上,已具有速度高、自动监控水平高、产品质量高、品种适应性强等许多优点,机电高度一体化,成为无梭织机中发展最快及最有发展前景的机型。
国际先进的喷气织机在整体技术水平上，关键的主控制系统普遍采用32位计算机及CAN总线控制，对主喷、辅喷、牵伸喷嘴和电磁阀等形成的织机气流控制系统、电子送经系统、电子卷取系统、开口系统、电子绞边、电子剪刀等能进行有效控制，能够采集、监测、设定、调整各种工艺参数，具有故障诊断功能，可以通过英特网、工业以太网、现场总线，实现织机联网控制、诊断和管理。普遍采用不同形式的电机直接传动织机的主轴技术；开口系统采用优质的积极式凸轮、电子多臂和电子提花装置；电子送经机构、电子卷取机构、自动寻纬机构已经成为标准配置；采用电子绞边装置、电子剪刀装置等；不断优化设计气流通道各部件的结构，配用高性能的配套件等，达到实现喷气织机高速、节能、高效的目的。
世界上先后商业化生产过喷气织机的企业有捷克的因果斯塔特、苏尔寿、道尼尔、津田驹、日产、丰田、毕加诺、舒美特、斯密特等,由于国际上无梭织机的市场竞争日趋严酷,目前国际级的喷气织机制造商仅有日本的丰田、津田驹和欧洲意达集团的Promatech、苏尔寿及比利时毕加诺和德国道尼尔。也就是业内都熟知的两大流：欧洲机型与日本机型。日本机型的优势在市场,而欧洲机型的优势在技术,双方各有所长。而日本机型与欧洲机型本身,虽然制造商不同,但技术特点极为相似。鉴于本人在意达集团内部工作了8年,就以意达集团的三种喷气织机PROMATECH即舒美特的MYTHOS ETEC,SULTEX的L5500,意达上海的L88为基础,就喷气织机的几项热点技术与国内织造界同仁探讨。
2 现代喷气织机设计的基本思想
主要有：卓越的机械和织造性能；广泛的适应性；在不降低质量的前提下，减少管理费用和产品消耗；完美的织造质量。
喷气织机与其他无梭织机的最大区别是其采用气流喷射引纬技术,相对与剑杆与片梭,由于其采用非强制自由端引纬,比如喷气飞机与高速火车及汽车, 可以达到更高的速度。如果不考虑原料的适应能力,其在机械入纬率上有先天优势,这也是其与替代品竞争的最大法宝。而现代喷气织机的设计就要在可能前提下把这个优势发挥到极至。而高速必然对织机的机械特性带来更高要求,织机的机械部分必须适应长时间高负荷的稳定运转。国际常规喷气织机的机械入纬率已达到2500 m/min左右,MYTHOS ETEC的工厂条件下的期望转速为190 cm幅宽织机稳定在1200 r/min。目前在国内绍兴庆茂，190幅宽织机作纯棉品种积极凸轮开口绝大多数机台实现了1100 r/min左右的长期大生产,这也是国内喷气织机使用速度上达到的最高水平。
喷气织机相对于剑杆与片梭的弱势在于其品种适应性,当然相对于喷水只适合疏水性纤维而言,其又有品种适应性优势。所以喷气织机要想在市场上占据越来越大的份额,必须不断提高其品种适应性。目前欧洲的喷气机型都达到了20 g/m2到800 g/m2的织物克重,短纤5.8 tex～194 tex,长丝22 dtex~1210 dtex的纱号范围,4根/cm～200根/cm的纬密范围,织造难度系数大于日系机型。
1999年以前，国内引进的喷气织机大多集中在传统棉织领域,以消极踏盘开口为主。而1999年后由于绍兴轻纺城市场的兴起及舒美特、毕加诺等在长丝多臂织造尤其是中长仿毛厚重与弹力仿牛仔等产品上的突破,以及2001年以后丰田、津田驹在吴江市场锦棉、棉锦交织产品的适应,国内喷气织机的进口有了大幅增加。2000年至今国内引进的近8万台喷气,大致形成了萧绍、吴江、传统棉纺织地区三分天下的格局。目前喷气在棉丕布、床单布、合纤、色织、长丝棉交织、牛仔领域都得到了广泛应用,在绢纺、毛、真丝领域以及化纤家纺国内也有少量应用的例子。这也意味着由于喷气织机品种适应性的提高,挤占了原属剑杆与喷水的市场,所以喷气织机发展过程中注重品种适应能力,是其最关键的要素之一。
织机是长时期运转的生产资料,生产过程中的消耗和管理及使用的简便也是它必须面临的课题;喷气织机在使用中必须采用压缩空气和异形筘,对原纱质量要求高也是其弱点之一。另外，市场竞争又必须要求制造商提供高性价比的产品。喷气织机车速高、打纬力大、经向断头少,但引纬过程中的退捻是难以克服的难题,如何取长补短,达到最完美的布面质量与风格,是技术开发中必须关注的问题。另外，喷气织机正常运转与慢车及停止时速度的绝对值差异大,在织造过程中如何有效防止稀密路,也是喷气织机必须解决的问题。
3 现代喷气织机的机械结构
喷气织机的基本机械构造是织机今后一切运动的基础，道尼尔、舒美特、苏尔寿在这一点上异曲同工。在织造过程中．喷气织机采用的是高频次、小开口、大张力、强打纬工艺,绝对坚实的结构基础和极端稳定加厚的机架作为影响织造产质量、可织性、寿命与效率的因素极其重要。舒美特采用了两侧120 mm厚度墙板的箱式结构摒弃了原CLIPPER天鹰喷气源于天马剑杆的墙板结构,而当天马超优秀剑杆织机进化为ALPHA型号时也采用了MYTHOS喷气织机相同的箱式结构。而当MYTHOS 发展为MYTHOS ETEC时主横梁又进一步加宽加大,可见织机技术发展体现的基本构造加强的方向。 同时严格校准织机的动静平衡,在设计时尽量考虑织机的负荷平衡,以彻底减少振动。由此欧洲喷气织机即使在车速1200 r/min时也不需要地脚螺栓或胶水于地面固定。
组成尽量简单，引导机器设计的另一个附加因素是探索减少组件的数目，采用越少的组件，就会有越少的故障率发生的危险，这样使机器的可靠性大大提高，并且可降低机器运营成本，也方便今后的维护保养。为彻底消除打纬方向动能与织机墙板支承产生的扭转力矩,舒美特、苏尔寿、道尼尔都采用了把打纬凸轮箱集成在主墙板上, 采用厚的墙板可使其内部容纳一些组件，从而进一步减少零件的数目，以避免机器表面的复杂组合。这往往是机器不稳定的根源,从而使织机具备了前所未有的稳定性, 织机结构极其坚固和稳定，可以使钢筘运动更符合织造的要求，而不必损害织机产量与增加能量消耗。同时由于新一代适应低速大扭矩启动的交流同步电机如开关磁阻、无刷同步电机的采用,织机用于减速和缓冲的皮带轮与离合器等完全可以取消,织机的传动链得到大幅度优化与简化，从源头上大大减少了机械故障发生的可能，也为喷气织机向更高入纬率发展提供了先决条件。机械结构应该是欧洲喷气织机最具领先优势的地方。
4 新的运动学规律
提高喷气织机性能的一个重要因素是稳定的引纬，这需要增加引纬时间与降低引纬张力。而喷气织机的速度越来越快,留给每一转单位运动的时间越来越短。如何在高速前提下保持引纬稳定性是必须解决的问题,而且在每一转中分配给引纬的度数越大,留给打纬的度数越小。所以欧洲喷气织机不约而同的采用了共轭打纬系统。引纬时钢筘处于后止心位置，梭口满开,机构绝对静止,这样可减少所需的压缩空气量和减少纬纱引纬过程中的张力。这种新的运动学规律也遇到矛盾，即延长引纬时间将会增加打纬速度可能增加振动并传递到织机的基础结构，当然大的打纬动能会适合厚重织物。因此，只有增强织机结构才可能两全齐美,达到预定的目标。
通过织机结构的增强，意达集团的舒美特、苏尔寿作到了改进窄幅和宽幅喷气织机的运动学规律，170 cm～230 cm幅宽多臂和积极凸轮织机,静止角为70度;260 cm～400 cm幅宽多臂和积极凸轮织机,静止角为100度; 170 cm～230 cm幅宽大提花织机,静止角为100度;260 cm～400 cm幅宽大提花织机,静止角为150度。毕加诺和道尼尔也有类似的度数,从而可使织机车速大大提高，同时降低纬纱引纬过程中的张力和减少压缩空气消耗,尤其对细号低强纬纱,效果显著。
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