一、棉紡行業(yè)在我國盡管不是支柱產(chǎn)業(yè)，但由于它居勞動(dòng)力密集型產(chǎn)業(yè)，在我國仍然是一個(gè)量大面廣、產(chǎn)值可觀的行業(yè)，尤其我們即將加入世貿(mào)組織（WTO），我國的紡織工業(yè)又將掀起一個(gè)新的發(fā)展高潮。粗紗機(jī)在棉紡行業(yè)特別是傳統(tǒng)紡紗工藝流程中，占有很重要的位置，它對(duì)紡紗的產(chǎn)量和質(zhì)量起著舉足輕重的作用。我國在實(shí)行壓錠以前，全國有4000萬紗錠，按配比粗紗機(jī)擁有量約為18000臺(tái)～20000臺(tái)左右，如果壓錠到指定目標(biāo)全國紗錠為3000萬錠，粗紗機(jī)擁有量應(yīng)為12000臺(tái)～15000臺(tái)。 在這15000臺(tái)粗紗機(jī)中除極少量進(jìn)口設(shè)備外，絕大多數(shù)為國產(chǎn)設(shè)備，這些設(shè)備可分為三個(gè)檔次： 1、20世紀(jì)70年代中以前的產(chǎn)品，主要機(jī)型為A453型粗紗機(jī)，其特點(diǎn)：錠距小、速度低，居低檔機(jī)型。 2、20世紀(jì)70年代中以后的產(chǎn)品，機(jī)型為A456型（A454）粗紗機(jī)，其特點(diǎn)：錠距加大，速度提高，居中檔機(jī)型，至今仍有生產(chǎn)，也可稱為我國棉紡行業(yè)主導(dǎo)機(jī)型。 3、20世紀(jì)90年代以后的產(chǎn)品，機(jī)型為FA401系列，包含F(xiàn)A402、FA403、FA458等，其特點(diǎn)是：錠距大、成型大、速度高、自動(dòng)化程度高，是我國目前主推機(jī)型。 以上三種機(jī)型各自擁有臺(tái)數(shù)所占比例估計(jì)為：2：7：1 （以上提供數(shù)據(jù)屬估計(jì)數(shù)，非官方統(tǒng)計(jì)數(shù)） 二、前面所介紹的三個(gè)檔次的粗紗機(jī)，前兩個(gè)檔次叫普通型粗紗機(jī)，第三個(gè)檔次因錠翼傳動(dòng)方式不同于前二者，叫懸錠粗紗機(jī)，因傳動(dòng)方式在錠翼上部，所以有利于提高轉(zhuǎn)速而不擺頭，又由于上龍筋將錠翼旋轉(zhuǎn)氣流與羅拉吐出粗紗條桿隔開，也利于提高轉(zhuǎn)速，等等。不管哪一檔次的粗紗機(jī)其功能主結(jié)構(gòu)是基本相同的。 粗紗機(jī)機(jī)械結(jié)構(gòu)由以下部分組成： 1、牽伸部分：主要包括羅拉及搖架。其功能是將棉條牽引拉伸成粗紗，拉長倍數(shù)4～12。 2、卷繞部分：包括錠翼和筒管。筒管速度高于錠翼速度 ，利用速度差，將羅拉吐出的粗紗卷在筒管上，在紡一筒紗過程中錠翼速度恒定，而筒管速度每繞一層紗遞減一次。 3、龍筋升降及成型部分：為保證粗紗退繞（在細(xì)紗機(jī)上進(jìn)行）的順利，歷來粗紗筒紗的的形狀呈棗核形或說近似有機(jī)化學(xué)的環(huán)形鏈。 為保證如此形狀，除每層紗速度要遞減一次（保證線速度不變）外，上下動(dòng)程也要逐步減小。筒管速度的遞減是靠兩個(gè)錐輪之間傳動(dòng)皮帶的定量移動(dòng)實(shí)現(xiàn)的，龍筋升降是靠換向機(jī)構(gòu)，而成型部分是一個(gè)特有的機(jī)械結(jié)構(gòu)。 粗紗機(jī)的工藝要求及負(fù)載特性： 在單機(jī)傳動(dòng)的粗紗機(jī)中，除功能性主電機(jī)外各部位的動(dòng)作配匹都是靠機(jī)械完成的，所以粗紗紡紗工藝對(duì)機(jī)器提出如下要求： 1、機(jī)器傳動(dòng)平穩(wěn)，無機(jī)械波，匹配同步，保證條桿均勻。 2、羅拉牽伸與筒管卷繞起、制動(dòng)配合默契。起動(dòng)時(shí)羅拉應(yīng)略有超前（微量），而停車時(shí)應(yīng)筒管卷繞在先，否則會(huì)產(chǎn)生細(xì)節(jié)或粗?jǐn)囝^。 單電機(jī)傳動(dòng)的粗紗機(jī)除機(jī)械結(jié)構(gòu)先保證以外，有些功能是靠電氣控制去完善和補(bǔ)償?shù)模S著科技的發(fā)展越來越顯示出電氣控制尤其是機(jī)電一體化，在粗紗機(jī)中起著不可低估的作用： 1、慢速啟動(dòng)裝置，在使用變頻器以前國產(chǎn)粗紗機(jī)都配有單相電杭器式軟啟動(dòng)裝置，用以減少起動(dòng)的沖擊防止斷頭和細(xì)節(jié)。 2、防細(xì)節(jié)裝置：為防止啟動(dòng)時(shí)牽伸和卷繞配合不默契造成細(xì)節(jié)，該裝置在停車時(shí)預(yù)留一部分“余紗”供“卷繞”用，成功地防止細(xì)節(jié)產(chǎn)生。 3、電子計(jì)量裝置：預(yù)置筒紗長度，定量滿紗自動(dòng)停車，比以往機(jī)械表要可靠方便。 4、光電斷紗自停和斷條自停裝置，在進(jìn)入19世紀(jì)80年代以來，粗紗機(jī)的光電自停已成為不可缺少的裝置，它為提高紡紗質(zhì)量和減輕勞動(dòng)強(qiáng)度都起著很大作用。 除上述電氣控制裝置外，目前又有CCD動(dòng)力控制裝置出現(xiàn)，估計(jì)也很快在粗紗機(jī)上推廣使用。 三、變頻器在粗紗機(jī)上的應(yīng)用 粗紗機(jī)和其他紡織機(jī)械一樣，要求有一個(gè)緩慢的啟動(dòng)過程，除共性以外，粗紗機(jī)對(duì)啟動(dòng)軟化有一個(gè)更突出的要求，從工藝上說是防止斷頭和細(xì)節(jié)，是工藝要求突出，從機(jī)械特性上來說，唯有粗紗機(jī)的負(fù)載特性帶有風(fēng)阻特點(diǎn)，從實(shí)踐數(shù)據(jù)得知，粗紗機(jī)功率隨速度提高呈1.5次方關(guān)系上升，如此特點(diǎn)在起動(dòng)瞬間有較其他機(jī)械有更大的起動(dòng)轉(zhuǎn)矩和沖擊。為此利用變頻器調(diào)整加速時(shí)間和S形曲線都可以較好地解決這一問題。歸納起來變頻器在粗紗機(jī)上應(yīng)用有如下好處： 1、調(diào)速方便：由于生產(chǎn)的必須（包括紡紗品種、工藝、系數(shù)的改變），粗紗機(jī)要不時(shí)改變車速，過去用調(diào)換皮帶輪的辦法，費(fèi)時(shí)、費(fèi)力，使變頻器就極方便了。 2、可實(shí)現(xiàn)理想的慢速啟動(dòng)過程（S 曲線） （1）減少機(jī)器的損壞和噪聲。 （2）減少粗紗斷頭和細(xì)節(jié)，有利提高產(chǎn)品產(chǎn)量和質(zhì)量。 3、利用變頻器的低速運(yùn)轉(zhuǎn)，可實(shí)現(xiàn)停車的準(zhǔn)確定位，停車方便檔車工的操作。 4、節(jié)能。 5、方便機(jī)器運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)的監(jiān)控，如電機(jī)電流、轉(zhuǎn)速等。 6、專用變頻器可含計(jì)量表，可以降低成本，優(yōu)化結(jié)構(gòu)，提高可靠性。 7、專用變頻器可實(shí)現(xiàn)大小紗變速功能（小紗高速，大紗低速），可最大限度發(fā)揮粗紗機(jī)生產(chǎn)能力。 8、利用變頻器通訊功能，可以為今后計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)管理打下基礎(chǔ)。 四、粗紗機(jī)專用變頻器的構(gòu)想及要求： 1、粗紗機(jī)的三種工作速度 （1）正常紡紗速度：以50HZ為上限的一個(gè)可選速度，通過面板設(shè)置或電位器設(shè)置，而啟動(dòng)鈕和停車鈕。 （2）點(diǎn)車速度：有專用按鈕控制，不帶自鎖，目前定在15HZ，無須調(diào)整。 實(shí)踐證明兩次“點(diǎn)車”按鈕按下時(shí)間間隔應(yīng)大于1.5秒～2.5秒，否則易過載。間隔時(shí)間應(yīng)能人為設(shè)置范圍，建設(shè)為1.0～5.0秒。（注：點(diǎn)車是點(diǎn)動(dòng)在紡織行業(yè)的行話） （3）爬行速度：定為1.5HZ，粗紗機(jī)在工藝停車時(shí)（包括人工操作“停車鈕”；滿紗自停；光電斷頭自停）車速從正常紡紗速度下降到爬行速度后等待專用傳感器（定位用）信號(hào)再使速度變?yōu)?。 定位用傳感器只有在1.5HZ后才起作用，可以通過時(shí)間控制或頻率到達(dá)信號(hào)控制，用時(shí)間控制較為方便，即得到“停車”信號(hào)后，速度從正常紡紗下降瞬間開始計(jì)時(shí)，一般在15秒左右即可以到1.5HZ，這個(gè)時(shí)間我們叫等待時(shí)間，設(shè)定范圍建議為1.0秒～20.0秒。 2、大小紗變速的要求：（這里只指正常紡紗速度）目前通用變頻器在粗紗機(jī)上使用，紡一落紗的正常紡紗速度是不變的，假如是45HZ，紡3個(gè)小時(shí)一落紗。速度提不高原因就是大紗不易太高，所以整個(gè)過程都不高，使用變頻器后可以作到小紗時(shí)能高就高，充分發(fā)揮生產(chǎn)潛力，這樣可以變成50HZ1.5小時(shí)后逐步降到45HZ（用小時(shí)），工作曲線如圖： 建議0→tp設(shè)置范圍是0～10000秒 tp→tk：0～7200秒 Hp設(shè)置20～50HZ Hk設(shè)置20～50HZ 3、計(jì)長表及定長功能 變頻器端子增加計(jì)數(shù)口（速度約為200～300轉(zhuǎn)/分），每一個(gè)脈沖信號(hào)表示Ф28羅拉轉(zhuǎn)一周（即紡紗長度Л×28），傳感器用霍爾元件。定長單位“米”，有斷電保護(hù)功能，設(shè)置定長范圍1～10000米，到規(guī)定長度時(shí)輸出一個(gè)接點(diǎn)信號(hào)（閉合）。 4、開車安全條件輸入口：此輸入口必須用機(jī)上各按鈕開關(guān)串聯(lián)連接點(diǎn)與公共地短接后方機(jī)啟動(dòng)，否則為故障。 5、“斷紗”、“斷條”輸入口：（各一個(gè)）有斷紗或斷條時(shí)其中一個(gè)輸入口若與公共地短接就發(fā)出停車信號(hào)。 6、專用變頻器須提供5個(gè)信號(hào)燈電源AC 10V 20W及相應(yīng)端子6個(gè)，一個(gè)公共端，5個(gè)分別：滿紗燈、停車燈、故障燈、斷紗燈及斷條燈。 7、專用變頻器須提供（對(duì)機(jī)器）AC 27V 400ma電源。 8、專用變頻器中的幾個(gè)兼管功能： （1）“點(diǎn)車”按鈕輸入口，除15HZ點(diǎn)車外還兼管斷紗自停、斷條自停的復(fù)位功能，如不復(fù)位開不起車，同時(shí)相應(yīng)信號(hào)燈也不滅。 （2）“停車”按鈕輸入口，除停車外也作光電復(fù)位用，除此之外在滿紗以后“停車”鈕也管滿紗復(fù)位，復(fù)位后計(jì)長顯示為0000米，滿紗燈滅。 “停車”鈕的強(qiáng)行復(fù)位功能，如設(shè)定長為3600米，中途紡到780米不再繼續(xù)紡而換管，如何將780變成0000米，可以采取連續(xù)按5次“停車”鈕的辦法。 （3）不用“定位”停功能的軟件設(shè)計(jì)：前面說變頻器從紡紗速度→停車而爬行速度，用傳感器定位停。如果不用而直接從紡紗速度→0HZ，則應(yīng)有相應(yīng)設(shè)置。 （4）HZ與錠翼轉(zhuǎn)速顯示的倍率設(shè)置應(yīng)為10.0～30.0。 五、國產(chǎn)粗紗機(jī)用變頻器硬件結(jié)構(gòu)的幾個(gè)檔次 1、進(jìn)口變頻器+進(jìn)口PLC+接口板模式 （1）7.5KW（11KW）系列指FA401懸錠系列： A、明電氣+華光+接口板 價(jià)格：9200元（11KW）+3800元（進(jìn)主機(jī)廠價(jià)） B、明電氣+西門子+接口板 價(jià)格：同上，7.5KW明電7200元 （2）5.5KW系列指A456（A454）普通粗紗機(jī) 明電氣+松下PLC+接口板 價(jià)格：6100元+1250元 （以上價(jià)格不含接口板） 2、國產(chǎn)變頻器及外國設(shè)備的構(gòu)思及價(jià)格預(yù)估 （1）11KW+西門子+接口板 6500～7700元+3800元（接口板價(jià)格同上） （2）7.5KW+西門子PLC+接口板 5000～6000元+3800元 （3）5.5KW+專用PLC（即單機(jī)板）+接口板 3600～4800元+400元 （4）專用變頻器（指5.5KW）+接口板 3600元～4800元 以上對(duì)國產(chǎn)變頻器的價(jià)格預(yù)估，是整機(jī)生產(chǎn)單位 定價(jià)的參考意見，是綜合考慮進(jìn)口價(jià)格、用戶心理及目前紡織廠的承受能力多方面因素，經(jīng)過反復(fù)推敲得出的，或許可以代表全國紡織廠的心聲。 六、變頻器在紡織行業(yè)的應(yīng)用及推廣 變頻器在紡織機(jī)械上的配套應(yīng)用至今不到10年，在這短短的5～6年中可以看到，紡織廠從不接受到接受，用戶逐步感受到變頻器給紡織過程帶來的好處，可以說幾年的實(shí)踐和接觸，紡織廠對(duì)變頻器嘗到了甜頭，在力所能及的條件，多投入一點(diǎn)愿意用變頻器的設(shè)備。 目前正置紡織行業(yè)扭虧為盈，三年壓錠后逐步解團(tuán)又逢中國即將加入世貿(mào)組織，都是紡織行業(yè)難得的好機(jī)遇。在這新世紀(jì)來到之時(shí)，我們已觸摸到很多紡織廠都在更新設(shè)備，整理設(shè)備，加大技改技措力度，所以紡織設(shè)備包括粗紗機(jī)在內(nèi)要改提高，在電控方面變頻器的使用是必不可少的。 盡管通過幾年的實(shí)踐，人們認(rèn)識(shí)到變頻器的好處，但由于紡織行業(yè)目前相當(dāng)多廠家利潤還不多，資金尚不充裕，所以在價(jià)格上一定要考慮這一因素。 七、粗紗機(jī)多電機(jī)傳動(dòng)的現(xiàn)狀及展望 20世紀(jì)90年代中，我國就購買了數(shù)量極少的多電機(jī)傳動(dòng)粗紗機(jī)，即粗紗機(jī)各部分結(jié)構(gòu)由單獨(dú)電機(jī)傳動(dòng)，它具有機(jī)械結(jié)構(gòu)簡單，控制方便，噪聲小，技術(shù)含量高等特點(diǎn)，從那時(shí)起我國也就開始了對(duì)它的研究及開發(fā)，到20世紀(jì)90年代未，國內(nèi)有三個(gè)廠家（即天津紡機(jī)、河北太行、無錫宏源）都開發(fā)出鑒定樣機(jī)，但由于硬件、軟件都存在不同程度的不足，至今尚未進(jìn)行批量生產(chǎn)。筆者認(rèn)為國內(nèi)三家在多電機(jī)傳動(dòng)粗紗機(jī)方面的競爭是一種扭曲，是誤入歧途，并不是說發(fā)展及競爭不好，而是重點(diǎn)不對(duì)，應(yīng)該澄清的是多電機(jī)傳動(dòng)粗紗機(jī)的電控系統(tǒng)是該機(jī)型的難點(diǎn)，但從長遠(yuǎn)的觀點(diǎn)去看，它不應(yīng)該是重點(diǎn)，重點(diǎn)應(yīng)放在粗紗機(jī)本身的專用件及整件結(jié)構(gòu)上，放在紡紗直接影響的機(jī)構(gòu)及零部件上，不應(yīng)放在電控方面，因?yàn)殡娍胤矫姘üた貦C(jī)、變頻器等不是機(jī)械廠的強(qiáng)項(xiàng)及優(yōu)勢(shì)，機(jī)械廠不能也不可能永遠(yuǎn)或長期把握電控方面的前沿，控制方面的問題應(yīng)該采取“拿來主義”甚至進(jìn)口專用多電機(jī)傳動(dòng)系統(tǒng)，當(dāng)然最好的方法是利用國內(nèi)較大科研、生產(chǎn)的權(quán)威機(jī)構(gòu)去開發(fā)。 多電機(jī)傳動(dòng)可以是粗紗機(jī)發(fā)展方向，但近期，不會(huì)推出相當(dāng)國外多電機(jī)水平的粗紗機(jī)，因?yàn)槎嚯姍C(jī)粗紗機(jī)最終要解決要達(dá)到的目標(biāo)是速度更高、噪聲更小、工人智能更好的水平，該機(jī)型除電控外研制開發(fā)外有更多的粗紗機(jī)本身功能還遠(yuǎn)不能到位，何況電控方面也不理想。所以可以預(yù)言多電機(jī)多變頻器的粗紗機(jī)在國內(nèi)的前景，就要跟著感走啦。