（纺织工程专业论文）高速喷气织机电子送经装置工艺性能评价[纺织工程专业优秀论文].pdf

摘要 摘要 电子送经装置是是喷气织机的核心部分，其主要作用是及时送出具有一定张力的经 纱，保持经纱张力的恒定，这对织物的质量起决定性作用，是今后国产高速无梭织机的 发展需要研究的一个重要课题。 本文首先介绍了织机电子送经系统的组成以及目前国内外送经装置研究和开发的 现状与发展趋势，并介绍了目前对织机电子送经装置工艺性能评价的几种方法。 经纱动态张力的变化能够直接体现出织机电子送经装置的性能，因此，获得准确的 经纱动态张力是送经装置工艺性能评价的基础。本课题采用数字化方法获得经纱动态张 力，张力的数字化测试系统主要由张力传感器、标准电桥、动态电阻应变仪、a d 数据 采集卡以及p c 机记录仪这五部分组成，传感器受到经纱的张力f 与最后输出的电压u 满足f _ 1 0 u 这一关系，借助这一关系式，经纱张力与输出电压之间实现了转换。从时 域曲线、概率密度函数对经纱动态张力信号进行了一般分析。时域曲线给出了张力的特 征值以及周期；通过概率密度函数的分析得到张力的概率曲线呈正态分布是最理想的。 接着本文从平稳状态下张力波动的稳定性和一致性、织轴直径减小送经装置对张力 恒定的调控性能、开车后送经装置对经纱张力回复的调控性能这三个方面对送经装黄的 工艺性能进行了评价。在张力波动的稳定性和一致性方面，采用极差不匀率和贴近度对 毕佳乐喷气织机和丰田喷气织机在织造不同规格织物时送经装置的稳定性进行了评价 分析。结果表明，毕佳乐织机在织造两种不同规格织物时，极差不匀率都控制在1 0 以内，贴近度的最小值分别为0 9 7 和0 9 6 ：丰田织机张力的极差不匀率也小于1 0 ， 但波动要比毕佳乐织机稍大，贴近度的最小值分别为o 9 7 和0 9 5 。两种织机在织造不 同规格织物时张力波动的稳定性和一致性都比较好，送经装置的性能稳定。通过对国产 的丝普兰织机与毕佳乐和丰田织机张力波动的稳定性和一致性对比分析，得出毕佳乐织 机送经装置在对张力稳定性和一致性的调控能力最强，其次是丰田织机，丝普兰织机明 显要差于前两者。 在织轴直径变化过程中送经装置对经纱张力恒定的调控性能评价方面，本文是通过 对三个特殊点张力的变化率来体现的。变化率越小，经纱张力的恒定性越好。通过对毕 佳乐喷气织机和丰田喷气织机在织轴变小过程中张力变化率的分析，得到在织轴从满轴 n d , 轴变化过程中，毕佳乐和丰田织机的张力变化率都在2 0 左右，但毕佳乐织机的张 力变化率要略大于丰f f l 织机，这说明在在张力变化的恒定性方面，毕佳乐织机送经装置 对张力恒定性的调控能力不如丰田织机。 最后，文章从开车后经纱动态张力回复性方面对三种喷气织机送经装置对张力回复 的调控性能进行了评价。送经装置对张力回复的调控性能是通过经纱张力回复到稳定状 态所需要的时间来判断的。通过对三种喷气织机张力数据分析得到，毕佳乐织机的回复 时间为2 6 4 s ，丰田织机的回复时间为3 2 9 s ，丝普兰织机的恢复时间为3 7 4 s ，时间都 比较短。结果表明，送经装置在对开车后经纱张力回复的调控性能方面，毕佳乐织机要 好于另外两种织机，丝普兰织机相对较差。 江南大学硕士学位论文 关键词：喷气织机；电子送经装置；经纱动态张力；性能评价；一致性；稳定性；恒定 性；回复性 i i a b s t r a c t e l e c t r o n i cw a r pl e t o f fd e v i c ei st h ek e yp a r to fa i r - j e tl o o m , a n di t sm a i nf u n c t i o ni st o l e tt h ew a r pw i t hs u i t a b l et e n s i o na n dm a k et h et e n s i o nc o n s t a n t e l e c t r o n i cw a r pl e t - o f f d e c i d et h eq u a l i t yo ft h ef a b r i c ，w h i c hw i l lb et h em a i ns t u d yd i r e c t i o ni nf u t u r e t h ec o m p o n e n to ft h ee l e c t r o n i cw a r pl e t - o f fa n dt h es t u d ys t a t u sa n dt r e n dw e r e i n t r o d u c e di nt h i sp a p e rf i r s t a n dt h e n , t h r e et r a d i t i o n a le v a l u a t i o nm e t h o d so fe l e c t r o n i c w a r pl e t o f fd e v i c ew e r ei n t r o d u c e d d y n a m i ct e n s i o nc o u l de m b o d y t h er e a lp e r f o r m a n c e so fe l e c t r o n i cw a r pl e t - o f fd e v i c e s o ，e x a c td y n a m i ct e n s i o na c q u i s i t i o ni st h ek e yo ft h i ss u b j e c t d i g i t a lt e s ts y s t e mw a s u s e d t oo b t a i nt h ed y n a m i ct e n s i o n t h et e s ts y s t e mi sc o m p o s e do ft e n s i o ns e n s o r , s t a n d a r db r i d g e , d y n a m i cr e s i s t a n c es t r a i ng a u g e , a dd i g i t a ld a t aa c q u i s i t i o nc a r d , p cr e c o r de q u i p m e n t t h e t e n s i o nfo nt h es e l l s o rh a sl i n e a rr e l a t i o n s h i pw i mt h eo u t p u tv o l t a g ea uw h i c hi sf = i o a u o nb a s eo ft h e s e , w a r pt e n s i o nw a se m b o d i e db yt h ev o l t a g e t h ed y n a m i cw a r pt e n s i o nw a s a n a l y z e dw i t ht e n s i o nw a v e ，p r o b a b i l i t yd e n s i t yf u n c t i o no fw a r pt e n s i o ni nt h i sp a p e r i ti s e a s yt of o u n do u tt h eb e a t i n gt e n s i o na n dh e a l dl e v e lt e n s i o nf r o mt h et e n s i o nw a v e p r o b a b i l i t yd e n s i t yf u n c t i o ns h o w st h a tt h em o s tr e a s o n a b l ed i s t r i b u t i o no fw a r pt e n s i o ni s n o r m a ld i s t r i b u t i o n t h e n ，t h r e ei n d e x e s ，w a r pt e n s i o ns t a b i l i t ya n dc o n s i s t e n c y , d y n a m i cw a r pt e n s i o n c o n s t a n c yf r o mb i gb e a mt os m a l lb e a m ，d y n a m i cw a r pt e n s i o nr e v e r s i b i l i t yw h e ns t a r t i n g , w e r ep r o p o s e dt oa n a l y z et h ee l e c t r o n i cw a r pl e t - o f fd e v i c eo ft h r e ek i n d so fa i r - j e tl o o m s t a b i l i t yo fe l e c t r o n i cw a r pl e t - o f fd e v i c e o ft w ok i n d sa i r - j e tl o o m sw a sa n a l y z e d r e s p e c t i v e l yw h i l ew e a v i n gd i f f e r e n ts p e c i f i c a t i o nf a b r i c 埘mt h et e n s i o nf l u c t u a t i o ns t a b i l i t y a n dc o n s i s t e n c y t h et e n s i o ns t a b i l i t ya n dc o n s i s t e n c yw a se m b o d i e db yt e n s i o nr a n g er a t e a n ds i m i l a r i t yr e s p e c t i v e l y t h er e s u l t ss h o wt h a tt h et e n s i o nr a n g er a t ew a sb e l o w10 w h i l e p i c a n o la i r - j e tw e a v i n gt w od i f f e r e n ts p e c i f i c a t i o nf a b r i c a n dt h el e a s ts i m i l a r i t yw a s0 9 7 a n do 9 6r e s p e c t i v e l y f u r t h e r m o r e , t e n s i o nr a n g er a t eo fa i r - j e tl o o mw a sb e l o w10 a n d t h el e a s ts i m i l a r i t yw a so 9 7a n d0 9 5 t h ew a r pt e n s i o nf l u c t u a t i o ns t a b i l i t ya n dc o n s i s t e n c y o fp i c a n o la n dj a ta i r - j e tl o o mi sb e r e t t h e r e f o r e ，t h ep e r f o r m a n c e so fe l e c t r o n i cw a r p l e t o f fd e v i c e so ft w ok i n d so fa i r - j e tl o o ma l es t a b l e a c c o r d i n gt oc o m p a r et h et e n s i o n f l u c t u a t i o ns t a b i l i t ya n dc o n s i s t e n c yo ft h r e ek i n d so fa i r - j e tl o o m ，t h er e s u l t sw e r ep r o p o s e d t h a tt h ep e r f o r m a n c eo fp i c a n o la i r - j e tl o o mi st h eb e s ta n ds u r p r i s ea i r - j e tl o o mi st h ew o r s t a b o u tt h ec e n t r e la b i l i t yo fw a r pl e t - o f fd e v i c et ok e e pw a r pt e n s i o nc o n s t a n t ，t h r e e s p e c i a lw a r pt e n s i o n sw e r ea n a l y z e dt oe m b o d yt h ec o n t r o la b i l i t y t h es m a l l e rt h et e n s i o n c h a n g er a t ei s ，t h eb e t t e rt h ew a r pt e n s i o nc o n s t a n c yi s p i c a n o la i r - j e tl o o ma n dj a ta i r - j e t w a ss e l e c t e dt oc o m p a r et h e i ra d j u s t m e n ta b i l i t yt ow a r pt e n s i o nc o n s t a n c y t h er e s u l t ss h o w t h a tt h et e n s i o nc h a n g er a t eo ft w oa i r - j e tl o o m sw a si sa b o u t2 0 h o w e v e r , t h et e n s i o n 1 1 1 江南人学硕士学位论文 c h a n g er a t eo fp i c a n o li sb i g g e rt h a nj a ta i r - j e tl o o m ，w h i c hs h o w st h a ta d j u s t m e n ta b i l i t y e l e c t r o n i cw a r pl e t - o f fd e v i c eo fj a ta i r - j e tl o o mi sb e t t e rt h a np i c a n o la i r - j e tl o o m a tl a s t ，t h ea d j u s t m e n ta n dc o n t r o lp e r f o r m a n c eo f w a r pl e t - o f fd e v i c eo ft h r e ek i n d so f a i r - j e tl o o mw a sc o m p a r e dw i t ht h ew a r pt e n s i o nr e v e r s i b i l i t yw h i l et h el o o ms t a r t i n g t h e a d j u s t m e n ta n dc o n t r o lp e r f o r m a n c eo fw a r pl e t - o f fd e v i c ew a sm e a s u r e dw i t ht h et e n s i o n r e c o v e r yt i m e a c c o r d i n gt ot h ea n a l y s i so ft e n s i o nr e v e r s i b i l i t y , t h r e ec o n c l u s i o n sw c l e o b t a i n e d 1 1 1 er e c o v e r yt i m eo fp i c a n o lo m n i 一19 0 ，j a t 710a i r - j e tl o o ma n ds u r p r i s ea i r - j 砹 l o o mi s2 6 4s e c o n d s ，3 2 9s e c o n d sa n d3 7 4s e c o n d sr e s p e c t i v e l y a n dt h e i rr e c o v e r yt i m ei s s o m es h o r t t h e s er e s u l t ss h o wt h a tt h ea d j u s t m e n ta n dc o n t r o lp e r f o r m a n c eo fw a r pl e t o f f d e v i c eo fp i e a n o la i r - j e tl o o mi sb e t t e rt h a no t h e rt w ok i n d so fa i r - j e tl o o m a n dt h e a d j u s t m e n ta n dc o n t r o lp e r f o r m a n c eo fw a r pl e t - o f fd e v i c eo fs u r p r i s ea i r - j e tl o o mi st h e w o r s l k e yw o r d s ：a i r - j e tl o o m ；e l e c t r o n i cw a r pl e t o f fd e v i c e ；w a r pd y n a m i ct e n s i o n ；p e r f o r m a n c e e v a l u a t i o n ；s t a b i l i t y ；, c o n s i s t e n c y ；, c o n s t a n c y ；r e v e r s i b i l i t y i v 独创性声明 本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作及取 得的研究成果尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文 中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含本人为获得江南 大学或其它教育机构的学位或证书而使用过的材料与我一同工作的同志 对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示谢意 签名： 鳃查签 日 期：礁呼纽堑翌 关于论文使用授权的说明 本学位论文作者完全了解江南大学有关保留、使用学位论文的规定： 江南大学有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘，允 许论文被查阅和借阅，可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库 进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编学位论文， 并且本人电子文档的内容和纸质论文的内容相一致 保密的学位论文在解密后也遵守此规定 签名： 固鱼竖一导师签名：童兰垒 p 期：函丛丛望 第一章绪论 1 1 引言 第一章绪论 自从五十年代喷气织机问世以来，喷气织造技术一直处于高速发展的状态。随着喷 气织机技术的不断完善和提高，得以迅速在全世界织造业大量使用。 目前，我国纺织行业正在不断的进行技术革新，无梭织机逐步开始取代老式的有梭 织机，在各种无梭织机中，喷气织机具有车速高、产量高、效率高、自动化程度高、适 应范围较宽等优点，是取代有梭织机的首选产品【l 】。目前喷气织机已广泛应用于国内外 棉、毛、丝、麻、化纤等各个纺织行业，其数量约占新型织机总台数的4 0 略到。 1 2 几种新型高速喷气织机介绍 随着科学技术的迅速发展，电子技术、计算机技术逐渐引入织造领域，尤其是在无 梭织机上应用越来越多，织机上增添了许多高度机电一体化和自动化的重要功能，使得 无梭织机能够达到高速、高产、高效的目的。 目前，国外比较先进的喷气织机主要有瑞士的毕佳乐织机、意大利的舒美特、日本 的丰f 日和津田驹，这四种喷气织机在性能上各有优点【3 l 。其中毕佳乐织机的入纬率高达 1 0 0 0 纬r a i n ，并且采用3 2 位微处理机，带有图象显示及记忆卡、p f t 程序张力设定等 功能：而舒美特织机入纬率也能达到6 0 0 纬r a i n ，可以自动变速实现织机反转，电子送 经与电子卷取可同步进行；丰田织机入纬率能达到1 0 0 0 纬m i n ，主控电机采用3 2 位 c p u 。这四种喷气织机品种适应性都比较强，车速也都比较高，可以说无梭织机的高速 化是未来发展的一个重要趋势。 织机的高速化必然会使得经纱的振动和受到机件的摩擦加剧，为了降低经纱的断头 率，在织造过程中必须减少经纱张力的波动，使得经纱张力能够处于一个相对稳定的状 态。送经装置控制着经纱的放送，其作用为在织造过程中送出具有一定张力的经纱，并 调节经纱张力的状态，使经纱张力保持恒定。显然，织机的高速化对无梭织机电子送经 装置的性能提出了更高的要求。 1 3 织机电子送经装置概述 1 3 1 发展现状和趋势 国外无梭织机普遍采用了电子送经装置，其控制系统有三种方式，即步迸电机系统， 交流伺服电机系统、无刷直流伺服电机系统，这三种系统各有特点，无刷直流伺服电机 系统是最新发展。三种方式的调节精度高，调速范围大，适应各种织物品种。国内无梭 织机多数配上了电子送经，而且结合国情自行开发了不同档次的电子送经，除了上述三 种控制系统外，国内开发了用交流变频调速的送经装置，其控制精度相对较低，但其价 江南大学硕士学位论文 格也低，适宜于生产中低档织物【4 】。 为了保证送经与卷取之间的同步，国外厂商专门设计了同步连结器，大致有精密的 调节纬密和恒定的经纱张力，最大程度地避免产生开车痕的可能性，从而获得高质量的 织物【5 j 。国产无梭织机电子送经和电子卷取之间的同步，多数采用了p l c 控制方式，实 现电子送经与卷取同步控制，减少了产生开车痕的可能性。 目前，国内外新型织机大多采用后梁运动信号作为电子送经装置的控制输入信号， 而后梁的另一主要功能是积极补偿经纱动态张力的变化。由于受打纬和开口运动的影 响，后梁产生的快速摆动和高频振动会干扰对经纱张力稳态分量的检测，因此，一般在 机械上、电器上或控制软件上增加一些环节，尽量使经纱的送出量只与经纱张力的稳态 分量有关。随着织机速度的不断提高，今后的趋势是把经纱张力稳态分量检测功能从后 梁上分离出来，为张力检测能力和张力调节能力的提高打下良好的基础，而织机上还有 其它地方可以进行经纱张力的检测。目前国外一些先进的喷气织机配有多种经纱张力传 感器，可多个位置检测，如后梁部分、后梁和停经架之间的经纱部分，还可以在靠近胸 梁的布面部分检测，特别是卷布幅撑处的经纱张力传感器所受到的振动比后梁小得多， 测得的张力更直接，可以精确地反映布面张力【6 】。 早期的电子送经装置的控制系统有模拟电路、模拟数字混合电路和数字电路三种型 式 7 1 。模拟电路速度快，但精度低，缺乏逻辑判断功能及信息储存功能，自动化程度低。 数字电路精度高逻辑判断功能强、参数设置比较方便。随着计算机技术的发展，织机电 子送经控制系统己向微机控制的数字电路发展。目前，国内外的电子送经控制系统都采 用微处理器控制，较多采用8 位微处理器或1 6 位微处理器【8 1 。 我国自主研究开发的电子送经系统与国外先进电子送经系统之间有着较大的差距， 国产的大部分无梭织机，其电子送经系统都是从国外引进，价格昂贵。在今后的开发电 子送经装置时，控制系统应采用1 6 位或3 2 位微处理器，用拉力传感器检测经纱张力， 通过微机控制交流伺服电动机、步进电动机或无刷直流电动机驱动织轴。另外，电子送 经和电子卷取同时开发，这样更容易消除开车痕，开发变纬密产品。 1 3 2 织机电子送经系统的组成 无梭织机的占有率是一个国家纺织工业现代化的重要指标之一，目前我国无梭织机 数量每年都在迅速增加，其中喷气织机占有的比例最大。无梭织机生产的产品档次高、 质量好，关键在于其有着先进电子送经系统，能够对经纱张力进行精确的调节，且灵敏 度高，品种适应范围广，能够有效的减少织机开车痕。无梭织机所采用的电子送经系统 主要由经纱张力感测系统、控制系统和织轴驱动系统三部分组成【引。如图【7 】1 1 所示： 2 第一章绪论 图l l 电子送经系统的组成 f i g 1 - 1c o m p o n e n t so fe l e c t r o n i cw a r pl e t - o f fs y s t e m 1 3 3 经纱张力感应系统 国内外无梭织机所配备的电子送经装置大多采用后梁的运动信号作为送经装置的 控制输入信号，信号检测成本低，灵敏度高，安装调节方便又能间接的反应经纱张力的 变化情况。检测经纱张力的传感器分模拟量接近开关式和张力传感式两大类【。 模拟量接近开关检测式采用弹簧消极式后梁，模拟量接近开关作为经纱张力的检测 元件，如刚。2 所示： 2 图l - 2 模拟量接近开关检测式后梁系统 f i g 1 - 2d e t e c t i n gb a c kb e a ms y s t e mo fs i m u l a t e dn e a r - s w i t c h 1 活动后梁2 - 固定后梁3 弹簧4 、5 - 贴片6 、7 - 0 , 感器 经纱的上机张力由弹簧3 和活动后梁1 所产生的作用力矩来决定。综平时使经纱张 力达到设定张力，由此确定弹簧3 的压缩量和后梁位置，一旦经纱张力发生波动，后梁 及铁片4 、5 的位置随之发生变化，当传感器6 被铁片4 遮挡时输出电信号，织机的控 制系统在设定的时刻对信号进行处理，根据模拟信号的大小，通过调频装置控制送经电 机的回转。 张力传感器检测式后梁系统使用刚性的积极式活动后梁，以拉力传感器作为张力检 测元件，其系统结构如图【7 】1 3 所示： 3 江南大学硕士学位论文 t 6 图i - 3 张力传感器检测式后梁系统 f i g 1 3d e t e c t i n gb a c kb e a ms y s t e mo ft e n s i o ns e n s o r 1 经纱2 - 活动后梁3 托架4 、5 甜于7 - 悬臂梁 活动后梁2 放置在托架3 上，托架3 ，杆4 、5 构成四连杆摆动系统，杆5 绕a 点 整周回转，杆3 绕。点摆动。张力检测是利用杆3 摆动时，通过杆6 使悬臂梁7 受力， 由于悬臂梁7 上挂有应变片组成的传感器，此时应变片将杆7 的变化转换成与经纱张力 相关的电信号输出。微机在一个织造周期采集9 1 2 个信号，计算出平均张力值，作为 下一纬送经的依据。可通过增大采样密度来实现灵敏地控制经纱张力，故其适应性较好， 可织造各种轻薄型织物和对经纱要求高的产品。由于活动后梁的平稳运动是主动的，运 动部件均为刚性件，为阻止因打纬和开口引起的振动传到送经机构造成送经不稳，在新 型喷气织机的活动后梁的两端装有阻尼缓冲器【1 2 1 。 以上两种检测方式中，张力传感器检测式要好于模拟量接近开关检测式。模拟量接 近开关检测式电子送经时，在改变经纱张力的设定值时，需人工调节弹簧张力及传感器 的起始位置，而张力传感器式电子送经可通过键盘直接设定经纱张力。另外模拟量接近 开关进行张力控制时受接近开关直径、安装位置和开口运动的影响。随着织机速度的不 断提高，今后经纱张力感测系统的趋势是把经纱张力稳态分量的检测功能从后梁装置上 分离出来。 1 3 4 电子送经控制系统 送经控制系统是将传感器检测的经纱张力变化信息加以集中、储存和处理，并按一 定的程序发出各种指令，指挥和控制整个系统的运行，目的在于保持织机经纱张力的恒 定。j a t 喷气织机电子送经系统的控制原理如图【9 】1 4 所示： 4 第一章绪论 织轴传动h 经纱系统h 活动后粱 伺服放大器 经纱系统 经纱张力传感器 送经控制装 置1 6 做p u 送经量l 给定值l 经纱张力 给定值 j 送经机构保u 智能控制键l 一织机辛拄计l _ j 主轴角度 l 护检测装置ll 盘1 6 位t c p uj 算机( 3 2 位) ll 编码器l 图l _ 4j a t 喷气织机电子送经系统的控制原理 f i g 1 - 4c o n t r o lp r i n c i p l eo f e l e c t r o n i cw a r pl e t - o f f o f j a ta i r - j e tl o o m 丰田j a t 6 1 0 喷气织机送经机构均采用交流伺服式送经机构，采用三重负反馈闭环控 制【9 1 3 1 ，可对开车时的送经量进行精确的调整和补偿，有利于减少开车痕。 第一反馈环为伺服电机速度控制：送经控制装置输出的伺服电机驱动电压与测速发 电机测得的电机实际转速进行比较，其差值信号经伺服放大器调整电机的转速偏差，确 保伺服电机按照设定的转速运转。 第二反馈闭环为送经量控制：轴编码器检测伺服电机的实际回转角度，经送经量换 算后，送经计算机根据电机转角和织轴当前直径及传动比折合成实际的送经量值，与根 据织物密度计算所得的给定送经量进行比较，根据偏差控制送经电机的启停。 第三反馈闭环为经纱张力控制：经纱张力传感器输出与全幅经纱张力相对应的信 号，并与预先设定的张力给定值进行比较，根据张力偏差调节送经电机的启停或转速， 保持经纱张力恒定。 1 3 5 织轴驱动系统 织轴驱动装置一般由放大器、电机、减速器和织轴四部分组成。根据控制系统传输 来的送经信号，通过放大器放大，推动电机旋转，经减速器减速，再驱动织轴送出经纱。 减速器一般由齿轮、蜗轮、蜗杆、防惯性回转的阻尼器等组成。在减速时，减少电机回 转误差造成的送经不匀或失误。 在电机的选择上，主要有直流伺服电机和交流伺服电机两种。直流伺服电机机械特 性硬，调速范围大，易控制且效率高，但直流伺服电机有电刷存在，长期的摩擦很容易 产生电火花，干扰控制部分的正常工作。而交流伺服电机由于没有电刷的存在，适宜对 电磁干扰有要求的电子控制系统。近年来，国外一些先进的无梭织机开始采用步进电机 驱动电子送经系统，与直流伺服电机和交流伺服电机相比，有诸多明显的优点。 江南大学硕士学位论文 1 4 有关织机电子送经装置性能研究的现状 电子送经装置是无梭织机张力控制的核心部分，其作用是根据织物纬密的大小，在 织造过程中按时送出一定量的经纱，并维持一定的张力水平。因此，织机送经装置工艺 性能的优劣是评价织机性能的一个重要方面，是决定织物质量好坏的一个重要因素。由 于无梭织机电子送经装置的控制系统具有复杂性，在分析研究其性能时存在一定的困 难，目前对送经装置工艺性能的研究比较少，主要有以下几种分析和评价方法： 1 4 1 从织机电子送经系统的结构和系统控制来分析【1 3 1 6 主要是根据是通过对织机电子送经系统中各齿轮的传动比以及后梁、织轴、传感器 三者间的位置关系来计算织机的有关参数，同时对组成电子送经系统的三个部分进行分 析。对张力信号的检测和处理越精确，伺服电机对经纱的控制越准确，则表明织机电子 送经装置性能越好。同时，不同织机的后梁系统对经纱动态张力的补偿亦是评价电子送 经系统的一个重要方面。 1 4 2 性能评价指数 该方法通过采用虚拟仪器技术，测量经纱在若干纬内的累积送经量以及每一纬的送 经量，利用相关公式来计算性能评价指数【1 7 1 。测量每纬送经量的样本值为，弼， 五，工艺要求的送经量为幻，送经机构性能优劣的指标与送经量实测样本的平均值和标 准差有关，性能评价指数为k ： 弘南+ 其中，a i 、如为权重系数( 戳f = 1 ) ，一般可取a l = 0 5 ，x 为样本均值。性能 评价指数k 越大，说明该种喷气织机电子送经机构性能越优越。 1 4 3 相近度指标 根据美国c a l i f o r n i a 大学的l a z a d e h 教授著名的“互克性原理”，一旦系统的复杂性超 过一个阈值，复杂性和精确性将互相排斥。由于织机送经系统的复杂性，可采用模糊数 学的方法来评价送经机构。在此基础上，为了比较两台不同喷气织机电子送经机构性能 的差异，提出用相近度【1 7 1 来比较。相近度越大表示两台织机电子送经装置工艺性能越接 近，相近度为0 表示两台织机送经装置工艺性能完全不同，相近度为1 表示两台织机送经 装置工艺性能完全相同。 1 5 本课题研究的内容和意义 本课题是在采用数字化方法获得三种高速无梭织机经纱动态张力的基础上，采用时 6 第一覃绪论 域曲线和概率密度分布对动态张力的进行了分析，通过分析得到经纱动态张力的理想分 布为正态分布。从经纱动态张力的变化入手，分别从三个不同的方面对织机送经装置的 工艺性能进行了评价。织机在稳定状态下的经纱张力波动的稳定性和一致性，采用特殊 点极差不匀率和贴近度来表示，张力波动的稳定性和一致性可以体现出送经装置的稳定 性，并结合三种织机的动态张力数据，进行了对比分析；送经装置在织轴变小过程中对 经纱张力的恒定性调控，能够体现出送经装置的调控性能，采用特殊点张力的变化率来 分析，并以毕佳乐喷气织机和丰田喷气织机为实例，进行了对比分析；送经装置在开车 过程中对经纱张力回复的调控性能评价，采用张力回复到稳定状态的时间来判断，在此 基础上，对比分析了三种喷气织机送经装置对张力回复的调控性能的差异。 研究织机电子送经装置的工艺性能有着十分重要的意义。织机电子送经装置是无梭 织机的核心部件，它控制着经纱的放送，决定着连续织造生产过程中经纱动态张力的稳 定程度，对产品的质量起着决定性的作用，性能优异电子送经装置不仅能够提高产品的 质量，还能减少能耗和挡车工的劳动强度。在织机高速化的大趋势下，减少经纱动态张 力的波动是降低经纱断头率的重要措施，这对织机电子送经装置的性能提出了更高的要 求，因此，研究织机电子送经装置的工艺性能是十分有必要的。 7 江南大学硕士学位论文 第二章高速喷气织机动态张力的测试与一般分析 经纱动态张力控制的稳定与否决定着产品的质量档次的高低，同时也能体现出电子 送经装置工艺性能的优劣，准确采集经纱动态张力信号是本课题得以顺利进行的关键部 分。织机的高速化给经纱动态张力的采集带来了一定的难度，高速必然使得经纱以更高 频率振动，这对测试方法和传感器的选择提出了更高的要求。目前对经纱动态张力的测 量系统主要有电阻应变式张力测试系统【1 8 】、电容式张力测试系统f 1 8 】、数字化测试系统【1 9 2 0 1 、虚拟仪器测试系统【2 l 2 2 1 。电阻应变式测试系统采用函数记录仪采集信号，响应慢， 对高频率信号不能及时记录，而电容式张力测试系统只能记录动态张力的数据，不能对 张力数据进行统计分析处理。数字化测试法和虚拟仪器测试法都能够准确的测量出经纱 的动态张力，并且能对所获得的张力数据进行分析处理。 2 1 经纱动态张力测试系统的组成 针对高速喷气织机动态张力的测试，目前采用比较多的是数字化测试方法和虚拟仪 器测试方法，这两种方法能够比较准确的采集经纱张力。本课题拟采用数字化方法来测 试高速喷气织机的动态张力。数字化测试系统主要由以下四部分组成：张力传感器、电 桥、动态电阻应变仪、u a 2 0 11 型a d 数据采集卡、p c 机。整个测试系统简图如图2 1 所示： 图2 1 经纱动态张力测试系统简图 f i g 2 1w a r pd y n a m i ct e n s i o nt e s ts y s t e m 2 1 1 经纱张力传感器的设计与制作 传感器的制作是采集经纱动态张力的前提条件，为了既能准确的采集到经纱动态张 力又不影响正常织造条件下布面的质量，选择以两端固定梁式传感器作为张力检测头。 用弹性较好的康铜作为材料，在制作前要用砂纸对铜片的正反面进行打磨，确保光滑， 并且按照一定的尺寸作成“万”型。最后，采用胶水在梁的正反面各贴一片1 2 0 f l 工作电 阻应变计，电阻应变计由极细的金属电阻丝用粘贴剂粘贴在基体上，根据测量的需要可 以选择不同阻值。在粘贴前需要利用q j 2 3 直流电桥精确测量两片电阻应变计的电阻， 保证其电阻值均为1 2 0 f 2 ，如果粘贴的两片电阻应变计的阻值不相等，就会在测试的时 候产生较大的误差。另外，粘贴电阻应变计时要用酒精对电阻应变计和梁的粘贴部位清 洁，确保应变片粘贴牢固且不存在气泡。所制得的张力传感器如图2 2 所示： 第= 章高速气织机动态张力的铡试b 一收n 析 ( a ) 传感器反面 ( b ) 传感器正面 ( a ) o p p o s i t es i d e o f t e n s i o n ( b ) f r o n ts i d e o f t s i o ns s o r 图2 - 2 张力传感器结构图 f i 9 2 2s m j c t t t m o f t e n s i o n 测量电桥采用全等半桥屯路测量，内半桥为两个1 2 0 n 精密无感线绕电阻，外半桥采 用两片等阻值的1 2 0 n 工作电阻应变计。其结构如图2 - 3 所示： 图2 3 电桥结构示嚣囤 f i g2 3s w a c t u r e o f e l e c t r o n b r i d g e 其中u 为供桥电压a u 为输出电眶，凡和r 2 为测量时外接应变电阻计，码和 为内桥电阻。 传感器的工作原理为：传感器在受力后，产i ：形变e ，导致粘贴在传感器e 的电阻 应变计的阻值发生变化，电桥失去平衡，从而产生一个输出电压u ，它的高低与张力 成一定的关系。输出电压是一个模拟量信号，经过数据采集卡的a d 转换后，转变成了 数字信号以记事本文档的形式记录下来，使m e x c e l 软件对生成的数据作图并进行分析 处理。传感器受力变形的力与输出的电压成正比，通过砝码标定，得到经过放大后的电 压与传感器上的经纱张力之削的线性关系如图2 - 4 所示： z 5 0 0 芒4 0 0 m 2 0 0 1 0 0 01 02 03 04 05 0 输出电压m y 图2 4 输出电压与经纱张力之问的关系 f i 9 2 4 r e l a d o n s h i p b e t w e e n o u t p u t v o l t a g e sa n d w a r f l t e n s i o n 由上图可知，输出电压与传感器上的张力呈稳定的线性关系若传感器受到经纱的 q 喃 mi 岸m z 张力为f ，则经纱张力f 与输出电压之l 刈的线性关系为f - 1 0 u ，稳定的线性关系是数字 化测试能够实现的核心条件在这一条件下，经纱片纱的动态张力通过输出电压的大小 得到了正确的反映。 2 1 2 动态电阻应变仪【“】 从电桥输出的电压信号j u 很微弱，必须经过放大。动态电阻应变仪主要是将电桥 输出的微弱的电压信号一u 进行放大，并进行适当的滤波、增益，调整好衰减度最后将 稳定的电压信号输出到数据采集卡。本课题采用的是华东电子仪器厂生产的y d 一2 8 a 型 动态电阻应变仪，其性能稳定，有四个通道，在纺织厂高温和高湿的环境下，也能保持 所测得的信号的稳定性，其结构如图2 - 5 所示： 图25 y d 2 8 a 动态电阻应变仪鲒构图 f i g2 5s t r u c t u r e o f y d - 2 8 a d y n a m i cr e s i s t a n c es t r a i ng a u g e 2 1 3 数据采集卡 数据采集卡是将动态电阻应变仪输出的电压模拟信号，经过数据采集卡的a d 转 换功能转换为数字信号存储在p c 机中。本课题采用的是u a 2 0 1 l 型a d 数据采集卡， 适合的输入电压范围为5 v ，通过程序可设定最高采样频率2 0 k h z 。对于高速的毕佳乐 o m n i 一1 9 0 和丰田j a t 7 1 0 喷气织机，实验过程中的采样频率均为3 0 0 0 h z ，通过编写 v b 控制程序使得数据采集卡每次电录3 0 0 0 0 个数据后自动停止记录。 2 2 三种不同喷气织机在织造不同织物时的动态张力波形图 利用上述数字化测试方法，测量3 0 根经纱的张山，分别采集三种喷气织机在织造 不l 可规格织物时的动态张力波形图，图中的a ( a 1 ) 、b ( b 1 ) 、c ( c 1 ) 三点分别表示 打纬点的张力、满丌时的张力和综平点的张力。 2 2 1 毕佳乐喷气织机的动态张力波形 为了对不同规格织物条件下送经装置工艺性能进行比较，分别采集了毕佳乐 o m n i 一1 9 0 织机在织造平纹织物和晔叽时的动态张力波形并分别给出了张力波形的局 部放大图，如图2 - 6 和2 7 所示： 第二章高速喷气织机动态张力的测试与一般分析 zl 湖 - 之r l 姗 袋l l 桶 臀如o 蠡7 0 0 姗 1 5 0 0 毛1 3 0 0 - 涨r 1 1 0 0 慧螂 套 斌7 0 0 ， 啦一 os 0 01 0 0 01 5 0 02 0 0 0 时问m s ( a ) 经纱动态张力波形图 ol 抛瑚400 时间m s ( b ) 经纱动态张力局部放大图 图2 - 6 毕佳乐o m n i - 1 9 0 喷气织机织造平纹织物时经纱动态张力波形及局部放大图 f i g 2 6w a r pd y n a m i c t e n s i o na n dp a r tw a r pd y n a m i ct e n s i o no fp