第二章均匀装置设计

第二章均匀装置为了保证纱线均匀度，从开清棉到并条机各道工序中都有均匀作用。在开清棉中主要是利用棉箱和天平调节装置进行调节；在梳棉机中主要利用针齿吸放纤维作用进行调节；并条机利用并合棉条进行调节；现代梳棉机和并条机采用精确的自调匀整装置进行调节。（一）成卷机均匀给棉装置成卷机的均匀装置的作用是获得恒定流量的棉筵，以喂给开清棉机械最后一个打手。均匀给棉的要求是：

dM—在dt时间内送入打手室的棉层质量；Ρ—棉层的密度；b—喂入面层的宽度；Δ—喂入棉层的厚度；dS、dV—在dt时间内喂入棉层的长度、体积；u=dS/dt—给棉速度近似认为棉层密度是均匀的，即ρ为恒定值，则得：

Δu=常数因此，只要根据棉层厚度Δ的变化，来调节给棉速度u就可达到均匀给棉的目的。均匀给棉装置组成：⑴检测装置——检测棉层厚度Δ的变化。⑵信号转换和放大装置——将棉层厚度变化的检测信号转换放大成为可以驱动变速装置的控制信号。⑶变速装置——根据信号的变化，使给棉罗拉能随棉层厚度Δ的变化调整给棉速度u。棉层厚度检测装置：采用钢琴式天平调节机构，由一系列天平杆沿棉层宽度方向并列安装，以探测宽度各个位置的棉层厚度，通过连接机构，最后获得棉层平均厚度的合成信号，送给变速装置。变速装置有机械式和电气式两类。电气式如右图。机械式最常用的是铁炮变速装置，也有采用PIV无级变速装置。1.天平调节装置设计作用：检测棉层在整个宽度方向上厚度Δ的算术平均值。方法：多点检测，逐层分组并联⑴几何分析方法设计天平杆联接方式a.中点联接法：将相邻两天平杆尾端用一个横杆并联，组成第一层，再取相邻横杆中点作下一层的联接点。中点联接法要求天平杆根数为：2.铁炮变速装置设计设：下铁炮为恒速nc，作用半径rc

上铁炮为变速nx，作用半径rx上下铁炮轴线距离H0，为减少铁炮皮带打滑，两铁炮大小头直径分别相等，大半径为R，小半径为r。不计皮带打滑，上下铁炮传动比：令调速比为：R取决于传动功率大小。设计的另一个条件为皮带为定长，即：略去末项：令:铁炮半径修正，因为除中间外，其余位置L均有误差由上两式可解出:所以铁炮实际半径（δ为皮带厚度）：铁炮工作长度L确定L太长影响铁炮调节的灵敏性;L太短铁炮半径变化率太大。设对应于棉层厚度Δ的皮带中心线位置为x。若具体机构保证线性关系：根据均匀给棉条件，保证线性关系的机构应满足:C、K为常数根据边界条件确定C、KX=0时，X=L时，代入上式得：由此得：自调匀整系统分类：1.纯机械式检测、放大、控制均由机械装置完成。结构简单、价格便宜、性能稳定、维修方便；机械惯性大，检测、放大、变速响应慢，调节精度低。2.机械电器式机械检测、电器信号放大、直流电机变速。响应速度和匀整精度提高；电路复杂、成本高、操作维修复杂。

3.机械电子式信号采集、调理、控制、变速由计算机进行处理，交流变频或伺服调速。机构简化，提高了调节精度。（二）梳棉机自调匀整装置（二）梳棉机自调匀整装置梳棉机喂入棉层密度不匀将造成棉条重量不均匀（长片段不匀）。因此，在梳棉机上加装自调匀整装置，根据生条重量偏差调节梳棉机给棉罗拉喂入速度。自调匀整的作用是保证瞬时生产出来的生条重量为恒值，根据这一要求，应有：式中：ρ1—生条密度；b1—生条宽度；h1—生条厚度；

v1—生条输出速度。梳棉机上输出与喂入棉量之间有如下关系：式中：ρ2—棉层密度；b2—棉层宽度；h2—棉层厚度；

v2—棉层喂入速度；ε—落棉率一般ρ1、ρ2、b1、b2为常量，则得：又得：式中D为梳棉机机器牵伸倍数，D=v1/v2,联立上两式得：上式给出了梳棉机给棉罗拉速度v2随生条厚度h1变化的关系。梳棉机自调匀整装置通过调节喂给罗拉速度v2来改善生条的均匀性。短片段自调匀整系统—改善生条10~12cm长度轻重均匀度；中片段自调匀整系统—改善生条3m长度以上的轻重均匀度；长片段自调匀整系统—改善20m长度以上的轻重均匀度。自调匀整系统组成：检测:测出某瞬时喂入或输出品的厚度，并转换成相应电信号；比较:将检测量与给定量进行比较得出误差信号；放大:将误差信号按比例放大，使其有足够能量驱动执行机构；执行:对调节对象实行调整动作。

自调匀整系统控制方式分为:开环系统闭环系统混合环系统1.开环(Open-loop)控制自调匀整

控制短片段(Short-term)不匀

给棉罗拉气压检测喇叭牵伸装置特点:先检测后匀整。检测点在牵伸装置后，具有短片段匀整效果；各环节抗干扰性差，稳定性较低。在大压辊与圈条器之间增加一对前伸倍数为1.2的牵伸罗拉，在牵伸装置的后罗拉处检测棉条厚度，调节输出前罗拉的速度，改变条子输出定量。2.闭环(Close-loop)控制自调匀整

控制长片段(Long-term)不匀检测点—输出端大喇叭口控制点—输入端给棉罗拉优点：可检测核实纱条不匀，控制出条前各环节工艺参数和干扰对纱条条干的影响，匀整性能稳定。缺点:存在匀整死区。不能匀整等于或短于检测点到匀整点之间距离的不匀波段，只能匀整长片段不匀。给棉罗拉控制器棉条线密度设定值出条速度电气控制回路条子厚度闭环控制长片段自调匀整气压检测喇叭纤维气流当生条进入喇叭口中时，纤维之间的空气在狭小孔内受到挤压，从孔的尾部小界面上可测出气压的增加，且该压力随生条的厚度而变化。用气电转换器转变成电信号。3.混合环控制自调匀整

控制长、短片段不匀棉条特数设定出条传感器喂给传感器混合环自调匀整的特点：喂入、输出双检测；延迟和反馈双调节。用凹凸罗拉检测输