自調(diào)勻整的研究始于20世紀(jì)60年代,隨著電子和計算機技術(shù)的發(fā)展,自調(diào)勻整裝置在原有作用原理的基礎(chǔ)上,控制技術(shù)和實現(xiàn)手段都有很大的發(fā)展,在現(xiàn)代紡紗生產(chǎn)中的作用已十分重要。
1并條機自調(diào)勻整裝置介紹
1.1控制方式
自調(diào)勻整的控制方式可分為開環(huán)、閉環(huán)和混合環(huán)三種形式。開環(huán)系統(tǒng)屬針對性勻整,適合短片段不勻,閉環(huán)系統(tǒng)適合長片段不勻,混合環(huán)系統(tǒng)能兼長短片段不勻,但機構(gòu)復(fù)雜,制造精度要求很高。并條工序?qū)刂瞥杉喼亓坎粍蚝椭亓科钪笜?biāo)有非常重要的把關(guān)作用,對勻整的針對性具有較高的要求。從目前的情況看,在并條機上具有良好作用的自調(diào)勻整大都屬開環(huán)系統(tǒng),只要其主要工藝(如延遲時間)設(shè)置良好,勻整效果十分理想。
USC型、USG型自調(diào)勻整裝置,其作用原理如圖1所示。4根-8根條子由導(dǎo)條架喂入,通過給棉羅拉,進入溝槽羅拉與檢測羅拉組成的檢測機構(gòu),然后擴展成棉網(wǎng)進入牽伸裝置。檢測機構(gòu)上下羅拉間保持有一定的壓力,隨喂入條子單位長度重量的不同檢測羅拉上下移動,由位移傳感器發(fā)出訊號,檢測相應(yīng)斷面到達主牽伸區(qū)時,伺服電機變速,調(diào)整主牽伸區(qū)牽伸倍數(shù),以達到勻整出條條干的目的,同時在緊壓羅拉處,對出條條干進行在線監(jiān)控,在線檢測勻整結(jié)果經(jīng)微機統(tǒng)計比較,在熒光屏上以數(shù)字和圖表方式顯示出條子的質(zhì)量數(shù)據(jù)。在線檢測的FP喇叭頭還能不斷核對出條號數(shù)和出條實際條干不勻,如果超出已設(shè)定的警報界限時,并條機能自動停車并發(fā)出報警信號,顯示器還能隨時顯示多項工藝、質(zhì)量、產(chǎn)量等統(tǒng)計數(shù)據(jù)。
圖1開環(huán)式自調(diào)勻整作用原理
USC、USG型自調(diào)勻整的傳動機構(gòu)采用機電組合差速合成方式,這種方式具有控制功率小、伺服電機故障不影響主機運行,控制方法簡單等較為突出的優(yōu)點。勻整范圍有土10%;±15%、±20%和土25%四檔;適宜纖維長度為22mm~100mm;控制精度土1%;在線檢測統(tǒng)計班產(chǎn)、總產(chǎn)、效率、生產(chǎn)時間;出條監(jiān)測重量偏差(A%)、出條(CV值)及不同片段重量CV值(CVlm、CV3m、CVl0m、CVl00m),是一種對前紡中短片段具有完整在線檢測功能的自調(diào)勻整裝置。
1.2牽伸調(diào)節(jié)方式
自調(diào)勻整裝置是通過改變牽伸羅拉的速度來調(diào)節(jié)牽伸倍數(shù)的,可以改變后羅拉的速度,也可以改變前羅拉的速度。在自調(diào)勻整裝置中,調(diào)節(jié)前羅拉速度或調(diào)節(jié)后羅拉速度各有優(yōu)缺點。從負(fù)荷上看,希望調(diào)速部分的功率愈小愈好,以降低系統(tǒng)的設(shè)備費用。調(diào)節(jié)后羅拉速度一般所需要功率比前羅拉小,也比較容易滿足系統(tǒng)對慣性的要求;從提高系統(tǒng)的調(diào)節(jié)精度來看,前羅拉速度比后羅拉調(diào)節(jié)有利,因為前羅拉的轉(zhuǎn)速比后羅拉速度高,轉(zhuǎn)速誤差率可降低。另外,調(diào)速部分一般作高速運轉(zhuǎn),這樣,減速齒輪系統(tǒng)可盡量減少,因而,也減小了齒輪誤差。但在前羅拉變速時,必須同時改變緊壓羅拉、圈條器等的速度,因為其負(fù)荷大,相應(yīng)的慣性也大,有時不易滿足系統(tǒng)的慣性要求。后羅拉變速則不同,由于速度低,如果速度變化僅百分之幾,則誤差就大,而且,后羅拉變速時整個喂入機構(gòu),如導(dǎo)條架、檢測機構(gòu)及后羅拉等的速度都要變化,容易產(chǎn)生意外牽伸;前羅拉變速時,牽伸倍數(shù)與喂入紗條的重量變化為線性關(guān)系;而后羅拉變速時,則為雙曲線關(guān)系。在調(diào)整時,線性關(guān)系比較容易調(diào)節(jié)。
實際上,由于并條機出條速度的不斷提高,較少考慮前羅拉速度的改變。同時,隨著并條機牽伸機構(gòu)的不斷改進完善,往往將牽伸區(qū)分成兩部分,在工藝側(cè)重點上有所區(qū)別,自調(diào)勻整在調(diào)節(jié)牽伸時也應(yīng)考慮盡量少改變原有的前后牽伸區(qū)的牽伸配置,特別是對牽伸質(zhì)量影響較大的后區(qū)牽伸倍數(shù),避免惡化條干。SH802-E型并條機上的USC型自調(diào)勻整裝置是通過改變Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ羅拉的速度,I羅拉速度保持不變。這種調(diào)節(jié)方式保持后區(qū)牽伸倍數(shù)不變,而以Ⅱ、Ⅲ羅拉速度的改變來調(diào)節(jié)前區(qū)牽伸倍數(shù)。
有的自調(diào)勻整裝置保持并條機主牽伸倍數(shù)不變,專門設(shè)計一個預(yù)牽伸區(qū)進行牽伸調(diào)節(jié),如在主牽伸區(qū)后方設(shè)置一對簡單羅拉,須條在進入主牽伸前先進入預(yù)牽伸區(qū),經(jīng)過自調(diào)勻整的作用,使進入主牽伸區(qū)的條子定量均勻一致。采用這種方式,應(yīng)在工藝上避免因增加一個牽伸性能并不完善的預(yù)牽伸區(qū)而惡化條干。
1.3喂入檢測系統(tǒng)
喂人檢測系統(tǒng)的作用是將喂入須條的不勻變化以某種信號反應(yīng)出來,有機械式、電氣式及氣流檢測等多種不同的方式,因后兩者對外界因素(纖維品種、纖維分布狀況、溫濕度等)變化較敏感,使檢測信號不夠穩(wěn)定,目前,使用較成熟的技術(shù)是機械電器結(jié)合式檢測,如利用一線位移傳感器配合一對凹凸羅拉(對輸入棉條進行連續(xù)測量),其工作原理是凹羅拉固定不動,凸羅拉通過彈簧加壓緊靠在凹羅拉上,形成一測量鉗口。由于鉗口中棉條粗細(xì)的變化,使凸羅拉推動傳感器的探頭發(fā)出信號。根據(jù)位移量的大小,傳感器輸出相應(yīng)的電壓值,該值與棉條輸入量有良好的線性關(guān)系,同時得到放大和傳送。這種結(jié)構(gòu)的優(yōu)點
是測量穩(wěn)定可靠,不易受外界干擾,操作使用方便。為使凹凸羅拉組成的測量鉗口能正確反應(yīng)須條不勻的變化,要合理設(shè)置測量羅拉加壓、直徑和溝槽寬度等參數(shù),同時還要注意須條定量、回潮率、結(jié)構(gòu)性狀等對測量信號的影響,不同品種可以設(shè)置不同的測量參數(shù)。USC型、USD型自調(diào)勻整均根據(jù)不同的勻整范圍設(shè)置了最大測量偏差,并提供了不同的測量羅拉槽寬度。
1.4控制計算機
控制計算機是整個自調(diào)勻整系統(tǒng)的核心。選擇工業(yè)級的主CPU減少了外圍控制元件。因為整個系統(tǒng)共有8個采樣點,為減少采樣等待時間,減少主CPU的負(fù)擔(dān),單獨設(shè)計了一個采樣子系統(tǒng),該子系統(tǒng)由單片機控制,它將所有信號采集后,通過并行接口傳輸?shù)街鰿PU。此外,硬件設(shè)計上采取了許多有效的措施,如掉電保護電路的設(shè)計采用了電源掉電信號控制、片選控制、掉電中斷控制以及鋰電池的保護處理等,達到了在任何狀態(tài)下的數(shù)據(jù)均完整可靠的設(shè)計目標(biāo)。
軟件設(shè)計采用了實時操作系統(tǒng)進行控制設(shè)計。主程序中,設(shè)計了內(nèi)容豐富的6級菜單系統(tǒng)。通過這些菜單,可以直接觀察系統(tǒng)內(nèi)的各項工藝數(shù)據(jù),可以輸入各種控制參數(shù),能對顯示菜單進行更改。此外,設(shè)計中還增加了自檢和測試功能,通過顯示面板就可以了解整個系統(tǒng)的工作情況。
1.5伺服系統(tǒng)
伺服系統(tǒng)主要包括控制電機、伺服控制器、剎車控制器和大功率變壓器等。控制電機使用無刷類電機,選擇功率為1.2kW的交流伺服電機。電機剎車控制板用于吸收電機減速運行時反饋給控制器的能量。
1.6出條檢測
一般的開環(huán)自調(diào)勻整系統(tǒng)在出條端是沒有檢測點的,控制系統(tǒng)根據(jù)喂入檢測信號調(diào)節(jié)牽伸倍數(shù)后直接輸出須條,無法在線了解勻整效果。USC、USG型自調(diào)勻整均在出條處設(shè)置了檢測喇叭口,它不同于閉環(huán)系統(tǒng)的出條檢測,與自調(diào)勻整的控制系統(tǒng)沒有關(guān)系,是一個直接監(jiān)測輸出條質(zhì)量,向計算機提供信號的高精度監(jiān)測器。出條檢測采用具有高速、高精度特點的FP棉條壓力傳感器,能檢測條子的微小變化,實現(xiàn)對棉條質(zhì)量的監(jiān)控。若配合高性能的軟件,還能直接在終端顯示棉條的條干數(shù)值和波譜圖,這對系統(tǒng)調(diào)試和質(zhì)量監(jiān)控有重要的意義。
1.7顯示終端
終端是控制系統(tǒng)與操作人員連接的橋梁,通過顯示終端對有關(guān)工藝條件和技術(shù)參數(shù)進行設(shè)定,并隨時了解生產(chǎn)情況和出條質(zhì)量。USC型、USG型自調(diào)勻整終端選用點陣型液晶,液晶本身自帶控制線路,其控制是由一個計算機控制系統(tǒng)完成。
1.8勻整技術(shù)參數(shù)
1.8.1死區(qū)長度
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