自調理整技術在紡紗系統(tǒng)中的應用

自調理整技術在紡紗系統(tǒng)中的應用

自適應技術是紡織技術和紡織設備可持續(xù)發(fā)展的產物。隨著紗線越紡越細,對紡紗過程中紗條條干均勻程度的要求也越來越高。自調勻整技術以其優(yōu)良高效的勻整效果,在紡紗系統(tǒng)中發(fā)揮著舉足輕重的作用,大大提高了紗線的在線檢測水平,優(yōu)化了紡部工藝,促進了紡紗質量的提高和生產自動化程度的提高。其發(fā)展和應用不斷受到廣泛的重視,下面就幾種典型的并條機自調勻整裝置的工作原理、性能進行分析和比較,供企業(yè)選擇設備和進行技術改造時參考。1自調制整的基本方程自調勻整就是根據(jù)條子粗細的變化,相應調整可變牽伸區(qū)的瞬時牽伸倍數(shù),以改變條子的均勻度。從原理上講,它是一種積極的均勻的方法。自調勻整裝置不但能勻整隨機不勻和負相關下的不勻,而且對正相關下的不勻(或同步不勻)具有同等的勻整能力,同時能較好地控制條子的定量,降低條子的重量偏差。工藝原理分析如下:設V1、V2為輸出羅拉、喂入羅拉的線速度;W1、W2為輸出棉條、喂入棉條單位長度的重量;Q為牽伸區(qū)棉條的儲棉量;△Q為牽伸區(qū)Q的瞬時變化值。則有:V1W1=V2W2+(-)△Q纖維的變速越穩(wěn)定,牽伸越正常,則△Q值越小。在理想均勻牽伸條件下,假定纖維的變速點分布固定,則Q為常量,△Q=0。即:W1=V2W2/V1由于實際喂入的棉條存在不勻,W2總有波動,W2=W0+△W(W0為額定定量,△W為喂入定量偏差值),則:W1=V2(W0+△W)/V1=(W0+△W)/E(E為牽伸倍數(shù)),由上式可知:要使輸出W1保持常量,必需調整E與△W之間的關系,要求E是變量,為時間的函數(shù)E(t),則:W1=(W0+△W)/E(t)=常數(shù)=W0/E0,于是E(t)=E0(1+△W/W0)此式即為自調勻整的基本方程。它表達了牽伸倍數(shù)E(t)與喂入棉條定量變化量△W之間的關系。調節(jié)牽伸倍數(shù)E(t)的方法,可采用改變喂入羅拉速度,則:E(t)=V1/V2(t)于是:E(t)=V1/V2(t)=E0(1+△W/W0)V2(t)=V1E0(1+△W/W0)E(t)=V1/V2(t)=E0(1+△W/W0)V2(t)=V1E0(1+△W/W0),式中V1、E0為常數(shù),也就是說,喂入速度應隨△W/W0的變化而變化。2自適應裝置的一般類型根據(jù)自調勻整器檢測和控制位置的前后關系,可分為開環(huán)、閉環(huán)和混合環(huán)三種回路形式。它一般又包括檢測系統(tǒng)、調節(jié)系統(tǒng)和執(zhí)行機構三個部分。2.1傳感器自調勻整器的檢測系統(tǒng)對輸入棉條進行連續(xù)測量,并將測量信號進行轉換和傳送,因此這部分也稱自調勻整裝置的傳感器。檢測和傳感的型式是多種多樣的,如機械式、電容式、電光式、電磁感應式、應變片式、同位素等。目前在并條機上自調勻整器使用最廣泛的傳感器是位移——磁電感應傳感器和氣壓式傳感器。2.1.1位移——磁電感應傳感器,采用一對凹凸羅拉,凹羅拉固定不動,凸羅拉能自由活動。通過彈簧加壓緊靠在凹羅拉上,根據(jù)通過棉條的粗細,凸羅拉推動電感式傳感器的鐵芯作前后移動,傳感器根據(jù)位移量的大小輸出相應的電壓值,并與棉條厚度有良好的彈性關系。這種傳感器使用很廣泛,如Zinser720、RieterD1/2、國產FA305和FA306并條機上都采用這種傳感器。其優(yōu)點是結構簡單有效,測量穩(wěn)定可靠,不易受外界干擾,使用比較方便。缺點是用高壓力使棉條受到大的壓縮,檢測位置如放在喂入端,會給牽伸過程帶來一定的負擔,因此較適用于開環(huán)系統(tǒng),或用于短回路的閉環(huán)系統(tǒng)。2.1.2氣壓式傳感器,它有一個特別的喇叭口,其中一種型式是從外部對條子施加氣壓,另一種是纖維條從上而下穿過喇叭口,經過錐臺型的壓縮模時受擠壓變細,纖維中混夾的空氣被壓入接管,氣壓的大小與纖維的密度有關。這個壓力通過一根管道送至氣電轉換傳感器,將氣流壓力的變化轉換為電量,經整流成直流信號輸出。這種檢測裝置機構簡單堅固,操作方便,靈敏度好,適于高速測試,具有良好的穩(wěn)定性和測量準確性。2.2個組成部分:個組成部分。組成調節(jié)系統(tǒng)就是勻整器的控制電路,包括比較環(huán)節(jié)和放大器兩個組成部分。比較環(huán)節(jié)是將檢測和轉換所得到的代表條子重量變化的信號,同給定標準值進行比較,只要條子重量不符合標準,比較環(huán)節(jié)即可將測得的偏差信號,送給放大器進行放大。2.3交流交流轉速執(zhí)行執(zhí)行結構由調速系統(tǒng)和變速機構組成,調速系統(tǒng)按放大器發(fā)出的信號,產生相應的速度,通過變速機構把這個速度與后羅拉速度相疊加,使后羅拉速度隨棉條重量增減而作反比例變化,達到勻整的目的。變速執(zhí)行結構有多種型式,如機械式、液壓機械式、電氣式和機電式等。并條機自調勻整器使用較廣的有機械式和電氣式等。機械式變速執(zhí)行機構一般采用鐵炮無級變速裝置,并有差微機構用于速度疊加。電氣式變速執(zhí)行結構一般是可控硅直流電機調速。3自動勻整系統(tǒng)國內外研制和現(xiàn)行使用的高速并條自調勻整器式樣見表1:自調勻整系統(tǒng)都是在線勻整,以改善條子的均勻度。現(xiàn)就目前國內使用較多的幾種勻整器介紹如下:(1)原西德Zinser720/2型并條機的LET——A——MAT勻整裝置:該機的自調勻整器裝于主機牽伸區(qū)喂入側,用凹凸羅拉對條子線密度進行檢測,通過機電調節(jié)系統(tǒng)對6根喂入中的2根、8根喂入中的3根自動調節(jié),以改善全部喂入條子線密度不勻。經過勻整的條子喂入主牽伸區(qū),以降低輸出條子的重量不勻率和重量偏差。該勻整器的結構特征如下:傳動機構:主機由4kW電機拖動,經中間過橋軸通過鏈輪向機后作三路傳動,一路傳凹凸羅拉,一路傳勻整牽伸區(qū)的前羅拉,一路傳不經勻整條子的導條輥,而勻整牽伸區(qū)的后羅拉及被勻整條子的喂入導條輥,則由80W直流伺服電機通過同步齒形帶作變速傳動。檢測機構:為一對凹凸羅拉,凹羅拉固定,凸羅拉由彈簧加壓緊靠凹羅拉形成檢測鉗口,隨鉗口內棉量變化凸羅拉產生擺動位移。位移傳感器:凸羅拉的位移量由位移傳感器轉換為電量。該傳感器為差動變化器型式,當變壓器內的磁芯體在線圈架軸線的中心點時,直流輸出電壓為零,當磁芯體偏離中心點時,輸出正或負的電壓信號。勻整牽伸區(qū):設于檢測羅拉的喂入側,由直徑為37.25mm的羅拉組成一個簡單的可變牽伸區(qū)。配有主機吸風系統(tǒng)和自動清潔裝置。勻整牽伸倍數(shù)在1.05～4倍之間變化,勻整基本牽伸倍數(shù)為1.72,當6根喂入勻整2根時,勻整范圍為±14%,當8根喂入勻整3根時,勻整范圍為±15.7%。自動控制系統(tǒng):由三個閉環(huán)組成,兩個內環(huán)是可控硅直流調速系統(tǒng)中的電流、轉速雙閉環(huán),外環(huán)是條子線密度調節(jié)環(huán),是整個自調勻整系統(tǒng)的主環(huán)。系統(tǒng)的實質是電流、轉速、條子線密度三環(huán)串級控制系統(tǒng)。生產實際的勻整效果:國內生產工廠采用此勻整裝置與無勻整裝置的對比實驗數(shù)據(jù)如表2與表3。上述生產實踐數(shù)據(jù)說明:15m片段比1m片段重量不勻率的改善接近1倍,30m片段比5m片段的改善也接近1倍。說明勻整系統(tǒng)對中長片段不勻率的改善是明顯的,片段越長改善程度越顯著,而對重量偏差的降低尤為明顯。(2)英國Platt-Sacolowell的DF746型并條機勻整裝置:該機自調勻整器的主要特點如下:傳動機構和可變牽伸區(qū):該區(qū)牽伸機構可用四上四下三區(qū)牽伸,也可三上三下雙區(qū)牽伸。當用四上四下牽伸機構時,前羅拉由主電機傳動,轉速恒定不變,二、三、四羅拉之間為齒輪嚙合傳動,唯有前羅拉與二羅拉之間是可變牽伸區(qū)。因此該機勻整器是根據(jù)輸出條子粗細變化,調節(jié)二、三、四三對羅拉的轉速,從而改變前、二羅拉之間牽伸倍數(shù)。檢測機構是氣壓喇叭口,裝于勻整牽伸區(qū)的輸出側,氣壓的變化決定于棉條的線密度。傳感器是差動變壓器,實現(xiàn)氣電轉換,將氣流壓差轉換為電流信號。該勻整器的調速系統(tǒng)采用了一套行星輪系,行星輪系把來自主電機的恒速與伺服電機的調節(jié)速度進行合成,傳動二、三、四羅拉,以調節(jié)可變牽伸區(qū)的牽伸倍數(shù),達到勻整目的。(3)SFP—1型并條機自調勻整裝置:SFP—1勻整器是上海市紡織工程學會技術咨詢部設計研制的。經生產使用后,勻整效果顯著,頭并每眼內不勻率從原有的3.4%下降到0.80%(5m片段長),30m片段不勻率由2.91%下降到0.38%。經頭并勻整的棉條在二并上的調換牙輪次數(shù),由原來的1.43次/班降低到0.57次/班。該裝置的結構特點如下:檢測機構是一對凹凸羅拉。電感式傳感器:根據(jù)棉條粗細變化,把凸羅拉的位移量轉換為電壓值輸出。電信號放大后,觸發(fā)相敏性可控硅觸發(fā)裝置,該裝置能根據(jù)棉條厚薄使伺服電機做倒順轉。變速機構是一對鐵炮,根據(jù)伺服電機倒順轉帶動鐵炮皮帶叉移動,改變皮帶位置,以改變勻整牽伸區(qū)牽伸倍數(shù)。勻整牽伸區(qū)置于棉條輸入端,檢測裝置在勻整牽伸區(qū)輸出端。主動鐵炮是恒速的,由主機傳動,拖動勻整區(qū)的前羅拉,因此勻整區(qū)前羅拉也是恒速的,被動鐵炮是變速的,傳動勻整區(qū)的后羅拉,勻整區(qū)設計牽伸倍數(shù)1.34,因此該勻整裝置也是一個閉環(huán)系統(tǒng)。(4)BYZ自調勻整系統(tǒng)是由沈陽紡機廠和航空航天工業(yè)部613所共同研制的。可與FA302、FA306等型號并條機相適配,當6根喂入,勻整2根時,勻整范圍為±14%,當6根喂入,勻整3根時,勻整范圍為±21%;當8根喂入,勻整2根時,勻整范圍為±18%,當8根喂入,勻整3根時,勻整范圍為±15%。條子重量不勻率(H%)與重量變異系數(shù)(CV%)的改善程度大于50%。另外,FA1313型、FA1322型并條機采用開環(huán)式。喂入部分檢測采用凹凸羅拉,勻整調整在后牽伸區(qū),與主機速度合成采用差速器型式;輸出采用新一代“FP”型喇叭口,在線檢測輸出棉條重量偏差和重量不勻。FA311系列并條機配有USTE