梳棉机的分析

FA231A 型梳棉机的分析

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完成时间：2011年8月25日至2012年5月20号

摘要：在这日以渐进的时代、纺织产业以成为人们日常生活中密不可分的一部分、市场对于纺织厂的要求也在提高、梳棉机的应用十分广泛、其中FA231A型梳棉机是纺织行业中应用比较广泛的一种机型，其结构设计合理，完善的电机配置实现了高精度的加工。在本论文里详细的介绍了FA231A型梳棉机的产品用途、特点，简述了梳棉机的工艺流程和技术特性，重点分析了FA231A型梳棉机的主要机构，有给棉刺辊部分，锡林、盖板和道夫部分，剥棉、成条和圈条部分。并对该梳棉机电气控制的特点和传动机构进行了阐述。并对FA231A型梳棉机的注意事项进行了分析，有利于日后的维护及保养。

关键词：梳棉机；机构；电气控制；电机

目录

1 1 FA231A型梳棉机的概述

1.1FA231A型梳棉机的设备特点

1.2FA231A型梳棉机的主要结构

1.3FA231A型梳棉机的技术特征

1.4FA231A型梳棉机的工艺流程

2FA231A型梳棉机的传动

2.1梳棉机传动的要求

2.2FA231型梳棉机的传动系统

2.3FA231型梳棉机的传动特点

2.4FA231型梳棉机的安全装置

3FA231A型梳棉机的电气控制

3.1FA231 型梳棉机的电路特点

3.2FA231A梳棉机控制系统分析

3.3FA231A 电气控制线路的组成和作用

3.3.1 主电路

3.3.2 接触器

3.3.3 PLC控制电路

4FA231A型梳棉机的维护和保养，地线接法

5结束语

1 FA231A型梳棉机的概述

FA231A型梳棉机，其主要应用于原棉经开清棉联合机之后，其外观如图1.1所示。锡林刺辊主要采用平皮带传动，结构简单启动稳定。给棉罗拉采用调频电机传动，能实现无级变速，通过计算机控制与道夫传动同步。可视棉网的双皮圈导棉装置，保证棉条高速稳定输出，通用设计的前压辊具有自调匀整检测罗拉功能。道夫采用变频电机，同步齿形带传动，实现无级调速。全机多吸点连续吸，压力连续检测。独特的加压机构实现了加压与检测一体化，并与自调匀整检测装置通用。盖板倒转，增强分梳，改善棉网质量。盖板花剥取由抄刷取代上斩刀。FA231A型梳棉机电器控制柜，采用进口PLC和两台进口变频器，控制道夫和给棉电机的无级调速和比例运转，开降速平滑，运行稳定可靠。电器控制柜与安全罩一体化设计，美观大方。机器的左前方安全罩上装有进口显示屏，能控制开停各个电机，能显示各种动态的工艺数据，并能对各种故障和满简等状态作出报警，整机的控制中心是进口可编程控制器，操作简便，运行可靠。

图1.1 FA231A型梳棉机的外部图

1.1 FA231A型梳棉机的设备特点

1）梳棉机是将开清棉机械制成的棉层进行开松、除杂、梳理和混合。该机主要用于纤维长度为22～76mm的纯棉、化纤及其它混纺纤维的开松、除杂和梳理。梳棉机的前道工序是开清棉联合机或清梳联，后道工序是并条机，梳棉机用于加工绵纤维和化学纤维。将前道工序送来的棉(化纤)卷或由棉箱供给的棉(化纤)层进行开松分梳除杂。使所有呈卷曲、块状的棉围成为基本伸直的单纤维状态，并在此过程中，除掉清花工序遗留下来的破籽、杂质和短绒，然后集成一定规格的棉条，储存于棉筒内，供并条工序使用。以下是FA231A型梳棉机的电机位置分布图：

2)梳棉机的工艺特点要求设备速度升降平稳，喂入辊、锡林、刺辊和道夫同步好

3)从电磁离合器的更新换代实现了低速启动和高速运转，以下为演变过程：

（电磁离合器→星三角、双速电机等方式）

4)给棉罗拉有用调频电机传动，实现无级变速，通过计算机控制与道夫传动同步

5)全机多吸点连续吸压力连续检测

6)独特的加压机构实现了加压与检测一体化，并与自调匀整检测装置通过

1.2 FA231A型梳棉机的主要结构

FA231A型梳棉机的主要部分可大略分为给棉刺辊部分、锡林和盖板道夫部分、剥棉成条成圈部分组成

一、给棉刺辊部分：由棉卷罗拉、给棉板、给棉罗拉、直接加压机构、厚卷自停装置、刺辊、除尘刀、刺辊分梳板、小漏底等组成。主要作用：喂给、握持棉层进行梳理、排除杂质和短绒，受以下几点影响：

1）给棉方式：

顺向喂给，以锯齿罗拉弹性握持，则刺辊分梳时锯齿握持的较长纤维尾端可从握持钳口中顺利抽出以避免损伤。

逆向喂给，刺辊分梳时，锯齿所带纤维尾端受到的阻力大，纤维易被拉断。

2）给棉分梳工艺长度给棉分梳工艺长度指给棉罗拉与给棉板握持点a到给棉罗拉（或给棉板）与刺辊最小隔距点b间的距离，不同的工艺长度选择不同的给棉板

3）刺辊的分梳方面受气流与锯齿工作角α大小的影响，当α小时，有利于锯齿刺入棉须分

梳，但对杂质的抛落不利，过小时会造成刺辊返花，棉结增多。因此，锯齿工作角的大小应考虑除杂方面。

二、锡林、盖板、道夫部分

锡林、盖板和道夫部分由锡林、回转盖板、固定盖板、道夫、锡林前后罩板和大漏底等组成。主要作用：对刺辊已梳理过的原料进行2次梳理，去除余下的杂质和短绒，道夫把锡林与盖板之间梳过的纤维，聚拢成纤维层。应注意以下几点

1）固定盖板的前后安装区别后固定的作用：可对进入锡林盖板区的纤维进行预分梳，减轻锡林针布和回转盖板针布的梳理负荷。前固定的作用使纤维层从锡林到道夫之前，再次受到分梳，以提高纤维伸直平行度和改善生条质量。如下图：

2）除尘刀及吸风系统，则进一步加强了梳棉机对杂质、短绒、微尘的排出作用，一般固定在盖板上。可分以下集中

瑞士：

英国：

意大利：

3）梳理用的齿条和活动、固定盖板针布的使用规格也极为讲究，如下图：

三、剥棉、成条、圈条部分：

1）剥棉装置作用：将凝聚在道夫表面的纤维剥下形成棉网。梳棉工艺对剥棉装置的要求是：

⒈能顺利地从道夫上剥取纤维层，并保持棉层的良好结构和均匀性，不增加棉结。

⒉当原料性状、工艺条件及温湿度发生变化时能保证稳定剥棉，不会引起棉网破洞，破边甚至断头。

⒊机构简单，使用维修方便

2）成条

棉网由剥棉装置剥离后，由大压辊牵引经喇叭口逐渐集拢、压缩成条。

3）圈条器

圈条器由圈条喇叭口、小压辊、圈条盘、圈条器传动部分等组成。

作用：将压辊输出的棉条，有序地圈放在棉条筒中，以便储运和供下道工序使用。应注意偏心距偏心距的大小根据条筒直经、棉条圈放半经及气孔大小等决定的。

1.3 FA231A型梳棉机的技术特征

适用范围本机适用于纤维长度22~76毫米的纯棉、化纤

及其混纺

产量（公斤/小时）最高70

出条速度（米/分）89~200

棉条定量（克/米） 3.5~6.5

喂棉重量（克/米）400~800

工作幅宽（毫米）1000

总牵伸倍数98~177

锡林工作直径（毫米）φ1288

锡林转速（转/分）326 356 428

道夫工作直径（毫米）φ706

道夫转速（转/分）6~60

刺辊工作直径（毫米）φ250

刺辊转速（转/分）674 736 803 886 967

回转盖板根数（工作盖板/盖板总数）30/82

回转盖板速度（毫米/分）77~309

附加梳理部件前固定盖板、后固定盖板、刺辊分梳板

适用棉条筒（毫米）直径600或1000 高度1100

连续吸尘吸风量3500米3/小时、静压-920帕

装机总功率（千瓦） 6.784

其中：主电机 3.8

道夫电机 1.5

盖板清洁辊电机0.37

清洁辊电机0.55

给棉罗拉电机0.55

盖板小毛刷电机0.007

安全罩型式全封闭

占地面积（长x宽）（毫米）4165 x 2641

机器净重（公斤）约4500

产量受下列因素影响：条重、出条速度、原料、纤维细度、长度、工作条件、空调、调整维修、管理经验等

1.4 FA231A型梳棉机的工艺流程

棉卷由棉卷罗拉4喂入，再经过给棉罗拉5和棉板的共同握持喂给刺辊8进行分梳。分梳后的纤维缠绕在刺辊一同经过刺辊分梳板6，和后面的除尘刀清理后，锡林16及三角漏底剥去纤维，杂质与短绒会在经过棉板、除尘刀、分梳板、三角小漏底之间落下，锡林剥取的纤维随同锡林向上经过固定盖板11的梳理，进入锡林工作区。经过盖板13针齿的作用后，在盖板针齿的少量纤维和杂质在走出工作区后由盖板花吸点9吸走；由锡林带出的纤维经过固定盖板17的梳理后，部分凝聚到道夫19的表面上。由剥棉罗拉21剥取后经过导棉装置22，收拢成条由大压辊24输出，通过圈条器25，规则的圈放在条筒内。其中控制柜为1，3为卷棉架，2、9、10、12、18、20为吸点。以下图：

1、控制柜14、锡林

2、车肚花吸点15、前盖板杂质吸点

3、棉卷架16、前固定盖板

4、棉卷罗拉17、三角区吸点

5、给棉罗拉18、前棉网清洁器

6、刺辊分梳板19、道夫

7、刺辊放气罩吸点20、清洁辊吸点

8、刺辊21、剥棉罗拉

9、盖板花吸点22、导棉装置

10、后棉网清洁器吸点23、圈条器吸点

11、后固定盖板24、前压辊

12、后盖板杂质点吸25、圈条器

13、盖板

2 FA231A型梳棉机的传动

2.1 梳棉机传动的要求

对于电动机的一般要求是可以直接拖动负荷中心，可按需求改变功率的消耗，与速度。如今的梳棉机已采用多台电动机同时传动，通过工艺运转对梳棉机的传动要求有以下三个方面：⒈调整工艺参数方便在传动系统的适当部位设置变换带轮和变换齿轮，以便根据质量，产量和消耗要求调整速度，牵伸等工艺参数。

⒉便于运转操作生头时道夫需慢速，生头后向快速转换时，道夫应有一个逐步增速的过程；锡林为负荷中心，起动也应具有良好的起动性，并便于起动操作，同时还应给抄磨针准备传动轮。

⒊高速生产时为防堵防轧，输出机件与喂给机件应连锁，以保证产品质量和设备安全。

2.2 FA231型梳棉机的传动系统

电动机（3.8KW）→刺辊

→锡林→盖板星形导盘轴

电动机（变频1.5kw）→剥棉罗拉→道夫

→下轧辊→上轧辊

→双胶圈导棉装置

→大压辊

→圈条器

电动机（变频0.55kw）→棉卷罗拉

→给棉罗拉→棉卷罗拉

→给棉罗拉

电动机（0.37kw）→盖板清洁毛刷

电动机（0.22kw）→清洁辊

2.3 FA231型梳棉机的传动特点

1）可实现对大惯量锡林的均匀升速，降低启动电流，节省能源，主要在该电动机输出轴上装有一套离心块式摩擦离合器皮带轮，在皮带的背面传动刺辊皮带轮，并由一只固定张力轮和一只可调张力轮保持平皮带的张力。

2）道夫、三罗拉剥棉装置、双胶圈棉网集束器、大压辊、圈条器由一台变频电动机通过同步齿形带传动，实现无级调速，慢速生头，快速运行。

3）给棉罗拉采用变频电动机传动，实现无级调速，通过计算机控制与道夫传动同步。

4）安全清洁辊由一台双轴伸电动机单独传动，该电动机还可用于道夫抄针

5）盖板清洁辊由一台B5电动机单独传动

以下为FA321A型梳棉机传动图

2.4 FA231型梳棉机的安全装置

1、道夫、给棉部分与锡林、刺辊间联锁开车时，当刺辊速度达到一定值时，道夫、给棉部分启动；关车时，当刺辊速度降到一定值时，道夫自动关车

2、自停装置为保证安全生产，保护工人的人身安全，并保证产品质量，梳棉机设置了多出自停装置，如喂入棉层过厚自停，刺辊降速自停，断条自停，锡林挤车自停，盖板失速自停，管道欠压自停等装置。

3 FA231A型梳棉机的电气控制

3.1 FA231 型梳棉机的电路特点

1）由于锡林惯量大，转速高，在启动时。电流会比较大，时间较长，为了避免启动过程中热继电器误动作，在锡林启动时，热继电器不接入，启动过程结束时，热继电器自动接入。2）为了达到“慢速生头、快速运转”的工艺要求，道夫传动使用一台双速电动机。

3）在提高产品质量，预防机械事故，采用了棉卷过厚、道夫返花和棉花拥条、断头等道夫自停电气控制装置，并用指示灯指出故障部位。

4）为了保证出现故障时道夫迅速停车，在道夫传动系统中装置了电磁离合器。

3.2 FA231A梳棉机控制系统分析

FA231A型梳棉机锡林刺辊采用平皮带传动，结构简单，启动稳定。给棉罗拉采用调频电机传动，实现无级变速，通过计算机控制与道夫传动同步。可视棉网的双皮圈导棉装置，保证棉条高速稳定输出，通用设计的前压辊具有自调匀整检测罗拉功能。道夫采用变频电机，同步齿形带传动，实现无级调速。全机多吸点连续吸，压力连续检测。独特的加压机构实现了加压与检测一体化，并与自调匀整检测装置通用。盖板倒转，增强分梳，改善棉网质量。盖板花剥取由抄刷取代上斩刀。

FA231A型梳棉机电器控制柜采用进口欧姆龙PLC和两台进口变频器，控制道夫和给棉电机的无级调速和比例运转，开降速平滑，运行稳定可靠。电器控制柜与安全罩一体化设计，美观大方。机器的左前方安全罩上装有进口欧姆龙显示屏，能控制开停各个电机，能显示各种动态的工艺数据，并能对各种故障和满简等状态作出报警。

如下，FA231A梳棉机电气设备布局图

FA231梳棉机是通过以日本欧姆龙公司的CPM2A系列可编程序控制器及NT31人机界面为中心的电路系统来控制梳棉机的全部电机和电磁阀工作，输入有自停开关，热继电器及传感器等，采用PLC控制各电机的运转速度和工艺参数。触摸屏用于设定和显示道夫运转速度，加减速时间，牵伸比等工艺参数和电机启动、停止，速度的调整等操作信号，通过PLC将开关信号等送至各变频器，控制变频器的启停。变频器和电动机等报警信号送至触摸屏显示故障类别等。PLC和触摸屏之间采用RS-485通讯口通讯，上述工艺参数和操作信号通过RS-485通讯口送至PLC，经数据处理分析计算后，由PLC的RS-485通讯口输出，以控制相应变频器和电动机的启停和运转速度，另一方面梳棉机道夫、给棉罗拉的速度等运行状况，以及各变频器的频率、电压、电流和各报警信号由PLC的另一RS-485通讯口送至触摸屏以数据或图文形式显示，以实现在线监测。道夫运转速度、牵伸比等工艺参数在触摸屏上设定，送至PLC经数据处理计算后控制给棉罗拉变频器输出频率和电动机的运转速度。其控制系统功能方框图如图4所示。

CPM2A可编程序控制器输入点有测速传感器，断路器及机上故障开关（行程开关，微动开关及光电开关）等十几个数字量输入，只要有一个故障输入动作就能停道夫和给棉，同时机上红灯亮，NT31人机界面马上跳到故障显示画面，在画面上可看到梳棉机的相应部位处有文字说明故障情况，有故障的方框黑白相间闪动。道夫是由U1变频器控制的M4电机来传动，U1变频器受可编程序控制器控制，必须在刺辊速度达到80%时（即760转/分）才允许道夫启动，这是为了保护针布。给棉电机也是有变频器控制的，变频器收PLC控制，它是跟踪道夫来运行的，道夫开，给棉罗拉开，道夫停，给棉罗拉即停，且跟踪系数可根据实际情况可调。CPM2A系列可编程序控制器是由电源，CPU，存储器和输入器件组成的单元型可编程序控制器，FA231A梳棉机用的是CPM2A-40。电源输入为AC100-240V，允许范围为AC85-265V，频率为50/60Hz,I输入电压为DC24V，可编程序控制器本身内装DC24V电源可作为I输入点电源和传感器电源。在可编程序控制器端子罩内装有RUN/STOP开关，为设置通讯用，出厂时已设定好，不要轻易改动，可编程序控制器内装有RAM存储器进行工作，在程序端子罩内还有扩展插口，可插入输入输出扩展模块及特殊扩展模块如模拟量模块等等。电气系统中由传感器拾取FA231梳棉机的运行状态信息，经适当处理后，通过输入模块进入CPU模块，CPU模块根据来自操作面板的信息和机组的状态信息进行逻辑控制，发出相应的控制信号，通过执行机构控制机组的运行。PLC通过通讯模块可以和人机界面连接，完成车间管理任务。断路器起保护作用，虽然变频器有过流保护功能，但是根据电流大小选择合适的断路器能起到双重保护的功能。控制开关和指示灯都安装在控制箱的表面，具

有美观大方的特点。具体的控制箱内各部件的相对位置按照电路走线和PLC及变频器的散热要求，进行合理的安排。PLC的输入端子接控制开关和各种工艺自停开关，输出端子接指示灯和变频器。

FA231梳棉机PLC内部的控制程序根据输入信号按顺序启动和关闭机器，程序有自锁、互锁、连动以及延时等功能，这些功能的有机组合使梳棉机实现了平稳的启动、刹车过程以及各种故障和工艺自停等。锡林和道夫的速度控制由变频器设定，道夫的慢速启动时间和慢转快时间都可调。道夫的刹车时间设为很短。这样启动过程可以比较缓和，有利于减轻开车过程的突发性条干不匀，尤其是突发性细节，而道夫的停止时间短可以行效地保护道夫针布。数据采集系统主要通过触摸屏与梳理机控制系统的可编程控制器相互通讯，实现对梳理机的运行状态监控、生产数据统计、故障统计和系统参数设置等功能。人机界面主菜单为用户提供九组菜单，分别为“开车说明”、“参数设定”、“手动”、“速度显示”、“产量显示” 、“自动”、“实时数据”、“故障”、“返回”。实时数据可对显示梳理机各部分的当前运行状态及机组纳当前车速、产量、效率和工作时间监控。产量显示功能可显示并存储备班次当日或当月的产量统计、辅料消耗统计、运行效率和开停机时间。故障统计功能可按照停机时间或次数从大到小的顺序显示各班次的故障统计。参数设置功能可修改与梳理机运行有关的系统参数，还可进行当前工作班次修改、当前生产品牌修改和指示灯测试等操作。

3.3 FA231A 电气控制线路的组成和作用

3.3.1 主电路