近年来，国产棉精梳机制造技术进步神速，其运转速度大幅度提高到500钳次/min，实际工艺速度约为400钳次/min。同时，高速运转的设备故障率也明显增大，影响了精梳生产效率。其中，牵伸系统的故障率成为影响棉精梳机效率和质量的重要问题之一。
1棉精梳机牵伸系统故障
1.1  牵伸气缸漏气
        棉精梳机牵伸胶辊采用稳定的气动加压方式，可方便调压力，有专用的气动加压开关和释压开关，手动操作即可。一般而言，牵伸胶辊上的压力调节范围为491.0 N～687.4 N，但由于棉精梳机运转速度较高，胶辊的运转速度也较高，使胶辊和气缸中气膜所受压力随之增大，长时间使用中气膜破裂产生漏气，导致气缸无法正常工作，胶辊牵伸压力不足也导致棉条无牵伸，出现掉条和涌条问题，造成牵伸棉条粗细波动太大，直接影响到精梳棉条质量，牵伸系统也无法正常运转，必须停机检查牵伸系统的6个胶辊加压气缸，查出漏气气缸后更换气膜——这一复杂的过程严重影响精梳生产效率。
1.2  牵伸头胶辊缠花
        牵伸头胶辊运转速度过高时，与其清洁片间接触面容易堆积棉絮，长时间累积后易产生牵伸头胶辊缠花故障，甚至会因头胶辊缠花太多而出现“卡死”问题。
        这种牵伸头胶辊缠花问题出现较频繁，致使回花率增大，设备运行效率降低，挡车工劳动强度增大，且对头胶辊缠花的处理比较麻烦，处理时间较长，直接影响精梳条的产量。
2改造方案
2.1  气缸
2.1.1  气缸漏气原因
        牵伸气缸漏气的原因是气膜破裂。图1所示为牵伸气缸结构，图2所示为气缸的气膜。牵伸气缸的工作原理是通过气体加压，气膜受压变形，推动活塞头运动，图1中活塞头的位置为气缸工作位置，并且长时间保持这种状态。气膜的作用有2个：一是密封固定，用螺钉将气膜上端的O形圈压变形以固定密封气缸盖和气缸主体，防止腔体漏气；二是气体加压，气膜变形推动活塞头运动，卸压后气膜恢复初始状态。

        长期的观察和统计发现，气膜破裂的位置在3 mm直径的O形圈与气膜厚度为0.5 mm的连接处。主要原因是O形圈的变形在密封固定后通常是不变的，而且直径较大，不容易被破坏，虽然在气膜厚度为0.5 mm处相对较薄，但采用的是夹布耐油橡胶材料，完全可以承受0.40 MPa～0.55 MPa的压力。在长时间的使用中，气膜加压、卸压多次循环使用，在3 mm直径的O形圈与气膜厚度为0.5 mm的连接处一直处于强拉强松状态，且此处容易与气缸内壁圆角处摩擦，当循环次数过多时，会产生表面疲劳磨损或裂痕。针对这个问题，笔者曾经采用材料较好的气膜、加厚气膜、修光气缸内壁圆角等方法来解决，但均没有实质性突破，气膜破裂问题仍然存在。
2.1.2  气缸密封改造
        O形圈密封气缸是一种标准气缸形式，其寿命长，且O形圈不易损坏；因此，采用O形圈密封气缸代替气膜气缸，具体改造方案如下。
        改进了气缸盖、活塞头结构，使其能配套安装O形圈，然后将O形圈1安装在活塞头中部，与气缸主体内壁形成密封；用螺钉将O形圈2压变形以固定密封气缸盖、气缸主体，防止腔体漏气。改造后气缸的工作原理，是气体直接加压于活塞头，推动其运动到工作位置并保持状态；卸压后，活塞头不受气体压力，并通过胶辊卸压反弹，恢复到不工作时的位置。

2.2  头胶辊
2.2.1  头胶辊缠花原因
        原棉精梳机牵伸头胶辊的清洁装置只适合中低速运转（200钳次/min～320钳次/min）；其工作原理，是在牵伸胶辊下方紧贴清洁用软塑料片，机器运行产生的抛花能被清洁片及时、有效地挡住，随即被吸风装置清除掉。但在高速运转时，棉条浮游纤维即抛花在单位时间内增多、被清洁片刮下来的浮游纤维也增多，浮游纤维积累到一定程度就会被积压在清洁片下，而原有的吸风装置不能及时彻底地吸走这些浮游纤维，造成浮游纤维与头胶辊的摩擦力增大、产生的静电增大，易导致棉条缠绕头胶辊；当棉条缠绕头胶辊到一定程度时，精梳机牵伸机构缠绕自停装置起作用使机器停机；当速度为400钳次/min时，使用新型牵伸机构自停装置的胶辊上，缠绕的棉网平均长度为1.7 m。在这个过程中，棉条的重量受到影响，从而影响到棉条质量。目前，国内很多厂家使用抗绕花性、抗静电性特别好的胶辊，来降低这类故障出现的频率；但生产成本明显增大，且在不同棉纺工艺下的效果也不理想。
2.2.2  清洁装置改造
        为解决上述问题，将原有清洁装置改为一种牵伸头胶辊的自动清洁装置，即在牵伸头胶辊清洁片上装一驱动机构。当清洁片刮下来的浮游纤维在清洁片上大量积累时，在驱动机构的作用下，清洁片离开胶辊表面一定的高度并抖动一定的次数，以抖散被刮下来的浮游纤维，使其更易于被吸风装置清除，解决头胶辊缠花的问题。驱动机构的伸缩量和抖动次数可根据不同棉纺工艺的要求，在精梳机的触摸屏上设置。

        具体改造措施：牵伸头胶辊一侧装有用于刮走胶辊表面浮游纤维的清洁片，且清洁片在驱动机构的作用下伸缩、抖动，以便与胶辊表面呈现或离、或合状态；驱动机构为电磁铁结合件，包括电磁铁、伸缩杆和弹簧，其弹簧套在伸缩杆上。同时，在牵伸头胶辊侧面设有吸风装置，吸风装置有一段延伸管，且延伸管的进风口紧邻牵伸头胶辊和清洁片，将连接件3用销钉连接在牵伸墙板上，使其可绕销钉旋转，并将电磁铁结合件固定在吸风装置上；清洁片结合件用螺钉固定在连接件3上，连接件1用螺钉固定在清洁片上，并与连接件2用销钉连接且可相互旋转，连接件2用销钉连接在电磁铁结合件的伸缩杆端部。连接件3、清洁片和连接件1固定在一起为曲柄滑块机构中的一杆，其余三杆分别为连接件2、电磁铁结合件和两固定点组成的连杆。
        电磁铁未通电时，电磁铁结合件的伸缩杆在其弹簧和重力的作用下伸长量最大，此时清洁片正好紧贴在牵伸头胶辊表面，起到刮尘和清洁牵伸头胶辊的作用，如图4a）所示。当电磁铁通电时，电磁铁结合件的伸缩杆沿着轨道迅速被吸回，在伸缩杆带动下，清洁片被提升约5 mm～12 mm的高度，离开牵伸头胶辊表面，如图4b）所示。在此过程中，清洁片上的浮游纤维和杂质接近吸风口被清除；当清洁片上积累的浮游纤维和杂质过多，不能及时地被完全清除时，可通过反复通、断电操作，以抖动清洁片使浮游纤维和杂质被抖散，易于被完全清洁消除，断电后即恢复清洁片工作位置，如图4a）所示。
通过PLC和人机界面控制实现自动清洁器的整个动作，即控制电磁铁在某一待定时间点上闭合。在人机界面上，设定清洁片刮尘时间、抬起时间以及抖动间隔时间，以实现不同工艺和环境下的清洁操作。
3生产实践验证
        在一台棉精梳机上试用改造后的牵伸系统，其效果很好；在多家纺织厂的多台棉精梳机进行牵伸系统优化改造，生产实践表明其使用效果更为显著。
3.1  使用效果对比情况
        在机台、车速、工艺相同的条件下，进行为期1 a的对比试验。改造后未出现牵伸气缸漏气和牵伸头胶辊缠花引起的停机问题，且整车运行效率大大提高。
3.2  用户评价
        新型牵伸气缸已上车运转超过1 a，未发现有漏气问题，大幅度减少了保全保养工作量，使停机次数减少，生产效率提高，质量稳中有升，并得到用户的一致好评；新型牵伸头胶辊自动清洁装置的使用，很好地解决了因牵伸头胶辊缠花引起的停机问题，减轻了挡车工的劳动强度，有效地减少了停机次数，大幅度提高了精梳机的生产效率，得到用户认可。
4结语
        棉精梳机牵伸系统的改进，经多家纺织厂长时间使用验证，表明棉精梳机牵伸系统改造效果良好，故障明显减少，精梳棉条质量指标良好，有效地提高了精梳生产效率。该改进方案可全面推广运用在棉精梳机上。