电子凸轮在细纱机应用中存在的问题和改进方法

季 承，糜 娜，葛陈鹏

(1.无锡一棉纺织集团有限公司，江苏 无锡 214101；2.江苏格罗瑞节能科技有限公司，江苏 无锡 214000)

0 引言

随着人力资源的紧张，纺织行业招工难的问题日益突显，对纺纱装备进行自动化升级改造、提高生产效率成为纺织企业的重要出路之一。自动络筒机的普及，以及集体落纱系统的改造均对细纱机管纱成形提出了越来越高的要求，使纺织厂对纺纱成形自动化起重要作用的电子凸轮的改造需求增大。专门为细纱机设计的智能电子凸轮系统，其结构设计合理，控制精度高，性能稳定，可靠性高，可有效改善管纱成形质量，增加卷装容量，减少脱圈和用工，提高效率，必将在纺织行业推广普及。

无锡一棉纺织集团有限公司(以下简称“无锡一棉”)于2013年在细纱长车上就使用了电子凸轮，其运行状况良好，后工序自络脱圈和开车断头率明显少于未安装电子凸轮的细纱机，经公司研究决定把短车也逐步改造为电子凸轮控制。

经过几年的应用，笔者从使用者的角度谈谈目前的电子凸轮系统在使用过程中存在的问题，并提出相应的改进方法。

1 电子凸轮使用中常见问题和解决方案

1.1 驱动系统

1.1.1 问题

原驱动系统的伺服电机电流大、温升高，减速箱需定期换油，增加了工人劳动强度；由于减速箱体积大，质(重)量大，导致保养不方便。

1.1.2 改进方法

目前经纬纺织机械股份有限公司和上海二纺机股份有限公司生产的细纱机长车配套的减速箱传动比约为320，配套电机功率为1.1 kW，转速为3 kr/min，额定扭矩为3.5 N·m。减速箱额定输出扭矩=电机额定扭矩×减速箱传动比×齿轮减速箱效率×蜗轮蜗杆减速箱效率=3.5×320×0.9×0.6=605 (N·m)。实际使用扭矩为200 N·m～300 N·m，满足细纱机钢领板凸轮工作要求。重锤平衡后，实测长车钢领板的质(重)量约为100 kg，故作用到减速箱的输出扭矩=钢领板的质(重)量×重力加速度×减速箱输出链轮半径=100×9.8×0.125=122 (N·m)。解决方案如下。

a) 改造时应调整好平衡块质(重)量，建议将其质(重)量设定在90 kg～110 kg，可大幅延长减速箱使用寿命。

b) 正常纺纱过程中实测电机的运行功率为0.3 kW～0.4 kW，开车或拉中纱时运行功率较大，约为0.7 kW。

c) 选择减速箱额定输出扭矩大于200 N·m。

d) 根据纺纱品种和车速，钢领板的凸轮转数约为2次/min～5次/min，而伺服电机额定转速为3 kr/min。

e) 考虑到落纱时钢领板下降速度较快，故减速比选择为400～450较为合理。伺服电机的工作转速为1.5 kr/min～2.5 kr/min，工作电流较小，可以有效降低电机温升。笔者和电子凸轮制造企业格罗瑞公司根据工艺共同改进，重新设计其减速比为400，经过测试发现，电机电流减小30%，电机温度降低约10 ℃。

目前，大多数设备制造企业配套的电子凸轮所用的减速箱，均采用齿轮减速箱配合蜗轮蜗杆减速箱，齿轮箱和蜗轮蜗杆传动效率较低，造成齿轮磨损较快，减速箱需定期换油才能保证传动齿轮的正常运行，故电子凸轮机构需定期保养，增加了工人的劳动强度和停台时间，影响产量。

针对减少传动齿轮的磨损、延长减速箱保养周期的问题，笔者对减速箱进行了以下改进：选用传动效率高的行星减速器作为一级减速，先把电机转速降低10倍，即电机转速降低至小于200 r/min；二级减速要考虑减速箱的自锁问题，速比不能太小，需大于30，以防止系统倒转，故选用蜗轮蜗杆减速箱，减速比大，且可防倒转。但是，减速比过大，蜗轮蜗杆的模数较小，造成承载力矩不够容易损坏；而减速比过小，自锁效果不好[1]。

通过和减速器厂家研究商讨，选择减速比为40的蜗轮蜗杆减速箱，且蜗轮蜗杆的材质选用耐磨损的专用合金材料[2]；为了防止润滑油老化，减速箱采用高级合成抗老化润滑油[3]，由于运行转速较低，理论上减速箱5 a才需更换一次润滑油。为了保证运行正常，无锡一棉规定减速箱3 a更换一次润滑油。经过改进后的减速箱体积小、质(重)量轻、磨损大幅降低，保养周期和使用寿命延长。

1.2 工艺操作

1.2.1 存在问题

电子凸轮系统更换品种时，需修改的工艺参数较多，操作麻烦。

1.2.2 改进方法

为了简化操作，无锡一棉工艺部门对常用产品建立产品数据库，在办公室编辑好工艺参数，放入存储卡存储，更改工艺时，直接在设备上选择相应的品种即可快速设定好参数。

此外，通过不断试验，根据不同纱线品种的特性摸索出一套简单实用的方法，并建立数据库，可快速设定电子凸轮的动作[4-6]，很好地配合细纱机的运行，大幅降低了开车断头率。

1.3 旧机改造

1.3.1 存在问题

旧机存在的问题如下。

a) 落纱钢领板不下降，原控制钢领板下降的继电器不动作。

b) 传感器信号不到位，致钢领板动作失控。

c) 纺纱开始运行一段时间后，出现钢领板二次拉中纱，及开车后钢领板不下始纺位等故障。

1.3.2 改进方法

改进方法如下。

a) 经检查，发现继电器不动作是由于旧继电器触点接触不良造成，应将所有改造的设备全部更换为新的继电器。

b) 更换高品质的传感器，改进传感器安装方式，重要位置采用双传感器(一用一备)保证信号稳定可靠，防止钢领板动作失控。

c) 经过反复测试发现，钢领板二次拉中纱和钢领板不下始纺位是由于电磁干扰所致，通过在软件里增加抗干扰程序，外部线路屏蔽和接地处理，可有效解决干扰问题。

1.4 改造成本

1.4.1 存在问题

我公司细纱机数量众多，如果旧机全部改造费用较大。

1.4.2 改进方法

改进方法如下。

a) 优化机械设计，借用原细纱机的部分零件，减少机械成本。

b) 加强人员培训，培养内部安装调试人员，节约安装费用。

c) 优化电气设计，与控制器企业共同开发专用伺服控制器，降低电气成本。

2 结语

2.1针对电子凸轮在使用过程中存在的问题进行改进：调整平衡块质量为90 kg～110 kg，可延长减速箱使用寿命；采用行星减速器为一级减速，传动比为40的蜗轮蜗杆减速箱为二级减速，可减少传动齿轮磨损，延长减速箱保养周期；建立产品数据库和纱线特性数据库，可快速设定工艺参数；更换新的继电器和传感器，增加抗干扰措施，可防止钢领板动作失控；优化机械和电气设计，培养内部安装调试人员，可降低改造成本。

2.2经两年多实践和改进，无锡一棉内部已对经纬系列细纱机进行了改造。改造后的电子凸轮细纱机具有以下优势：① 运行稳定、故障率低；② 操作简单，工艺变更较方便；③ 卷装容量相同条件下，管纱的卷装容量可提高5%～20%，若增加卷装容量，可减少落纱次数，并减少落纱工及络筒插管工人数；④ 提高络筒速度和效率，提升管纱成形质量，减少脱圈，可满足络筒速度为1.2 km/min～2.0 km/min；⑤ 开车时断头减少，留头率提高。