（车辆工程专业论文）空气捻接器关键机构及其捻接腔流场的分析与研究.pdf

青岛科技人学研究生学位论文 删, , , l l l r l | 1 1illl ij i ij y 1 7 4 0 4 1 空气捻接器关键机构及其捻接腔流场的分析与研究 摘要 青岛宏大纺机作为我国自动络筒机的龙头生产企业，经过多年努力，已 开发了具有自主知识产权的新型自动络筒机，初步实现了自动络筒机的数字 化。但是新机还存在一些缺点，如纱线捻接质量不高。因此，本课题组与青 岛宏大纺机合作，开展了络筒机空气捻接器机构的分析与研究。 本文在总结国内外空气捻接器发展现状的基础上，对空气捻接器的运动机 构、纱线捻接影响因素、退捻腔的流场和捻接腔的流场进行了分析与研究。 空气捻接器运动机构方面，通过对机构传动理论的分析，利用矩阵法推导 了相关的关系方程，运用u g 软件建立了空气捻接器运动机构的几何模型，并对 其进行运动仿真，同时运用a n s y s 软件的w o r k b e n c h 模块对传动机构进行振动 分析，为运动机构参数的选择提供了依据。 纱线捻接影响因素方面，通过宏大纺机的实验数据，运用j m p 软件对纱线捻 接的影响因素进行分析。 流场分析方面，首先探讨纱线空气捻接的原理，然后通过对捻接腔和退捻腔 内流场的定性分析，采用c f d 方法分别对其流场进行分析。u g o p e ng r i p 二次 开发工具的使用，实现了捻接腔的参数化编程，并可根据c f d ( 计算流体力学) 的分析结果对捻接腔的参数进行修正，加快实现三维模型的更新，获得能够提高 纱线捻接质量的捻接腔结构；在捻接腔设计、生产过程中，尤其是仅有捻接腔结 构尺寸变化时，只需改变相应参数，即可方便地生成系列化的产品，减少了新产 品的设计周期。通过u g o p e ng r i p 对捻接腔进行三维造型，可以帮助设计人员 及时直观地在三维空间中多方位地观察捻接腔结构。将u g 加p e ng r i p 技术引入 纺织机械中的空气捻接器捻接腔设计领域，可以帮助设计师及时地评价已经设计 好的捻接腔结构，提高捻接腔的设计质量，从而提高纱线捻接的质量。 关键词：自动络筒机；空气捻接器；运动仿真；振动分析；流场分析 【一 空气捻接器关键机构及其捻接腔流场的分析与研究 青岛科技大学研究生学位论文 a n a i s i sa n dr e s e a r c ho np n e u m 姨t i c s p u c e ro fa u t o m 随l t i cw i n d e r a b s t r a c t a sab i b c o c kp r o d u c t i o ne n t e r p r i s eo fa u t o m a t i cw i n d e r , q i n g d a oh o n g d at e x t i l e m a c h i n e r yh a sb e e nd e v e l o p e dt h en e w - s t y l ea u t o m a t i cw i n d e rw i t hi n d e p e n d e n t i n t e l l e c t u a lp r o p e r t yr i g h t su n d e rm a n yy e a r so fh a r dw o r k i n g a tt h es a m et i m e ，t h e p r e l i m i n a r yn u m e r a l i z a t i o nw a sr e a l i z e di nt h i sa u t o m a t i cw i n d e r b u tt h e r ea r es t i l l s o m es h o r t c o m i n g s ，s u c ha s t h es p l i c i n g q u a l i t yi sn o th i g h t h e r e f o r e ，w e 丽m q i n g d a oh o n d at e x t i l em a c h i n e r yc a r r i e do u tt h ea n a l y s i sa n dr e s e a r c ho nt h ek e y m e c h a n i s mo ft h en e w - s t y l ea u t o m a t i cw i n d e r b a s e do nt h es u m m a r i e so ft h ep r e s e n ts t a t u sa n dd e v e l o p m e n to ft h ea u t o m a t i c w i n d e r , t h ek i n e m a t i cm e c h a n i s mo fp n e u m a t i cs p l i c e r , t h ee f f e c tf a c t o ro fy a m s p l i c i n ga n dt h ef l o wf i e l do fs p l i c i n gc h a m b e ra n du n t w i s t i n gc h a m b e rh a v eb e e n r e s e a r c h e db yt h i sp a p e f b a s e do nt h et h e o r yo ft r a n s m i s s i o n ，m a t r i xm e t h o di su s e dt od e d u c et h e e q u a t i o no fr e l a t i o n s ，t h eg e o m e t r i cm o d e lo fp n e u m a t i cs p l i c e ri se s t a b l i s h e db yu s i n g u gs o f t w a r e ，a n dm e a n w h i l e ，t h em o d u l ev i b r a t i o na n a l y s i so ft h et r a n s m i s s i o n m e c h a n i s mi sc a r d e do u tb yu s i n gw o r k b e n c h ，am o d u l eo f a n s y s a c c o r d i n gt ot h ee x p e r i m e n t a ld a t ap r o v i d e db yh o n g d at e x t i l em a c h i n e r y , t h e e f f e c tf a c t o r so fy a r n s p l i c i n gw e r ea n a l y s e db yu s i n gj m p s o f t w a r e i no r d e rt oa n a l y s et h ef l o wf i e l d ，f i r s t l yt h et h e o r yo fy a r ns p l i c i n gi sd i s c u s s e d ， t h e na c c o r d i n gt ot h eq u a n t i t a t i v ea n a l y s i so fs p l i c i n gc h a m b e ra n du n t w i s t i n gc h a m b e r , t h e i rf l o wf i e l d sa r ea n a l y s e db yu s i n gt h ec f dm e t h o d t h ep a r a m e t e r i z e dd e s i g no f t h e s p l i c i n gc h a m b e rc o u l db ei m p l e m e n t e db yu s i n gu g o p e ng r i pa n dt h e p a r a m e t e r sc o u l db ec o r r e c t e da c c o r d i n gt ot h er e s u l t so fc f da n a l y s i s t h es o l i d m o d e lo ft h es p l i c i n gc h a m b e rc o u l db er e b u i l ta n du p d a t e di nas h o r tt i m e d u r i n gt h e d e s i g na n dm a n u f a c t u r eo ft h es p l i c i n gc h a m b e r , t h es e r i e sp r o d u c t sc o u l db ee a s i l y g a i n e de s p e c i a l l yw h e no n l yt h ep a r a m e t e r so ft h es p l i c i n gc h a m b e r n e e dt oc h a n g e t h i sr e s u l t si nt h ed e c r e a s eo ft h ed e s i g nc y c l e t h es o l i dm o d e lo fs p l i c i n gc h a m b e r e s t a b l i s h e db yu s i n gu g o p e ng r i pc a l la l l o wt h ed e s i g n e r st oo b s e r v et h ec h a m b e r s t r u c t u r ei n3 ds p a c e a d d i t i o n a l l y , i n t r o d u c i n gt h eu g o p e ng r i pt e c h n o l o g yi n t o t h ed e s i g nf i l e do ft e x t i l em a c h i n e r yc a l lh e l pd e s i g n e r st oe v a l u a t et h es t r u c t u r eo f s p l i c i n gc h a m b e ra n di m p r o v ei t sd e s i g nq u a l i t y , f u r t h e ri m p r o v et h eq u a l i t yo fy a r n 空气捻接器关键机构及其捻接腔流场的分析与研究 s p l i c i n g k e yw o r d s ：a u t o m a t i cw i n d e r ；p n e u m a t i cs p l i c e r ；m o t i o ns i m u l a t i o n ；v i b r a t i o n a n a l y s i s ；f l o wf i e l da n a l y s i s - - _ - _ _ _ _ - 。_ _ _ 。- _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ - 。_ - 一 i v 青岛科技大学研究生学位论文 目录 摘 要i a b s t r a c t i i i 1 绪论1 1 1 课题来源及意义。1 1 2 空气捻接器的国内外发展概况2 1 2 1 国外空气捻接器的发展2 1 2 1 国内空气捻接器的发展5 1 3 本文研究的内容。6 2 空气捻接器的工作原理及运动仿真8 2 1 空气捻接器的主要特点8 2 2 空气捻接器纱线捻接的过程。8 2 3 空气捻接器工作原理分析9 2 3 1 空气捻接器原理概述9 2 3 2 气路原理1 0 2 3 3 捻接机理概述1 0 2 4 影响捻接质量的因素1 4 2 5 空气捻接器的研究和改进1 4 2 6 空气捻接器夹剪机构的运动分析1 5 2 6 1 平面机构的运动分析1 6 2 6 2 机械动力学简介1 8 2 6 3 基于u g 的夹剪机构运动仿真1 9 2 7 本章小结2 5 3 空气捻接器传动机构的振动分析2 6 3 1a n s y sw o r k b e n c h 概述2 6 3 1 1a n s y sw o r k b e n c h 分析的一般步骤2 6 3 1 2a n s y sw o r k b e n c h 的特点2 6 3 2 震动分析理论基础2 7 3 2 1 模态叠加与模念综合2 7 3 2 2 模态分析采用的一般方法2 8 3 3 上下剪刀传动机构的模态分析2 8 3 3 1 建模2 9 3 3 2 定义材料特性2 9 3 3 3 单元选取及网格划分3 0 3 3 4 有限元模型边界条件的确定3 0 v 空气捻接器关键机构及其捻接腔流场的分析与研究 3 3 5 震动分析3 1 4 基于j m p 软件的纱线捻接影响因素分析3 3 4 1j m p 软件介绍3 3 4 2 响应面设计3 3 4 3 纱线捻接影响因素分析3 4 4 3 1 捻接纱强度影响因素的分析3 5 4 3 2 捻接纱直径影响因素的分析。4 0 4 4 本章小结4 8 5 空气捻接器捻接腔流场的分析与研究。4 9 5 1 前言4 9 5 2 捻接腔的三维参数化建模。4 9 5 2 1 影响纱线捻接质量的主要因素4 9 5 2 2 运用u g o p e ng r i p 语言实现捻接腔的三维参数化设计4 9 5 2 3 捻接腔设计模块用户菜单的开发5 2 5 3 捻接腔的流场分析5 3 5 3 1 捻接腔流场分析的意义5 3 5 3 2 捻接腔中流场的定性分析5 4 5 3 3 计算流体力学基本理论5 5 5 4 基于f l u e n t 软件的捻接腔内流场分析5 6 5 4 1f l u e n t 软件介绍。5 6 5 4 2 数学建模5 6 5 4 3 仿真计算及数据处理5 7 5 5 捻接腔结构参数对流场的影响分析6 9 5 6 退捻腔的流场分析。7 2 5 7 本章小结7 6 参考文献7 7 致 射8 0 攻读硕士研究生期间发表的学术论文目录8 1 独创性声明8 2 关于论文使用授权的说明8 2 v i 青岛科技人学研究生学位论文 1 绪论 1 1 课题来源及意义 纺织业在我国的国民经济发展中一直占据着重要的地位，棉纱、棉布、呢绒、 丝织品、化纤、服装等产量均居世界第一位，服装出口多年来也始终保持着世界 第一位。随着加入w t o 以来，中国已成为全球纺织领域中最引人注目的地区之 一，同时纺织业也成为中国入世后的强势产业。我国虽是纺织大国，但却不是纺 织强国。目前，我国纺织行业运行的整体技术装备水平与世界先进水平相比仍有 较大差距，纺机装备制造业的机电一体化和智能化水平亟待提高。其中，具有自 主知识产权的、机电一体化程度高的自动络筒机的研发与改造便是令人关注的焦 点之一。 自动络筒机是纺织流程中纺部与织部工序结合的关键设备，其作用是将细纱 机纺出来的管纱卷装成筒子纱，同时去除纱线上的疵点。它承担着改善纱线的外 观质量、提高产品的内在性能、稳定产品的机构形态的任务，对于提高纺织产品 的档次和产量是非常关键的。特别是随着无梭织机及针织机速度和产品质量的不 断提高，对筒子纱的质量要求也日益增高( 如喷气织机转速已达到1 8 0 0 r r a i n ，引 纬率已达到3 0 0 0 m r a i n ) ，归纳起来自动络筒机生产的筒子纱质量要达到4 个方面 的要求：筒子卷绕密度均匀、无结头、纱疵少、毛羽少。空气捻接器作为自动络 筒机上的一个关键机构，其运动机构及捻接腔、退捻腔结构参数对于纱线捻接的 质量起到了至关重要的作用【0 1 】。 目i i 我国生产应用较多的手动空气捻接器主要是f g 3 0 4 型，q n l 7 8 5 型和 q n l 7 9 1 型。国内新型号的空气捻接器产品不断地被研制出来，研究单位既有系 统内的也有系统外的。国内的空气捻接器无论是外观还是质量本身都和国外产品 有较大差距，特别是在引进无梭织机后，问题暴露得更加明显，故对国产空气捻 接器进行改造是很有必要的。 空气捻接是纺织行业中的纤维介质流体力学的典型应用，由于捻接腔在工作 时处于封闭状态，所以不能直接对捻接腔内部进行观察，另外由于捻接速度极其 迅速，高速摄像机的应用也受到了限制。目前世界上各厂家所制造的各种捻接器 的设计原理大同小异，对捻接过程的作用机理主要是基于对多年积累起来的实验 数据的定量分析得出的。因此，需要对复杂的空气动力学在捻接腔中的作用进行 详尽的理论分析，对捻接过程做出解释，找到正确的理论支撑，使捻接过程有规 律可循，脱离盲目和依靠大量实验来确定捻接参数的传统模式，设计出结构更为 空气捻接器关键机构及其捻接腔流场的分析与研究 合理的捻接器。 因此，本课题组与青岛宏大纺机有限公司合作，开展了自动络筒机空气捻接 器的研究。 1 2 空气捻接器的国内外发展概况 空气捻接，因其具有灵活性、操作简单、高可靠性及保养维护成本相对低廉 等优点是最普及的纱线捻接技术。 虽然在上世纪8 0 年代开始己开发了多种捻接技术，但以压缩空气作捻接媒 体的装备，因为其操作简单、可靠及可应用于各种原材料、不同纱支的高灵活性 而被业界广泛地采用。空气捻接器可确保在长时间内保持最稳定的捻接效果，与 其它捻接技术作比较，空气捻接器的保养维护更为容易，零配件损耗亦更少。 空气捻接器是以压缩空气为动力实现纱线的无结头捻接，广泛应用于络筒 机、并捻机、倍捻机、摇纱机、整经机等纺纱机械上。国内空气捻接器的发展从 上世纪5 0 年代的打结刀到9 0 年代的空气捻接器、喷雾式空气捻接器到全自动空 气捻接器，其产品设计、适应性等方面都有很大提高，但也存在着捻接强力不稳、 易损件寿命短等问题；同时应解决喷雾式空气捻接器水雾的回收，以利于延长电 子清纱器的使用寿命【0 3 】。 1 2 1 国外空气捻接器的发展 随着纺织技术和纱线质量的不断提高，络筒工序大多采用自动络筒机代替普 通络筒机设备，对于已配套的空气捻接器的要求越来越高。现在无结化是国际棉 纺织技术发展的大趋势，而空气捻接器是目前纺织工业络筒机工序普遍采用的专 用装置，是生产无接头纱线的先进手段。世界上三大络筒机生产商，意大利萨维 奥公司、德国赐来福公司、日本村田公司在无结捻接技术上也一直处于领先地位， 他们生产的络筒机加工性能好，产品适应性广，产量高，质量好，劳动生产率高 等优点，代表着络简机技术的国际水平。目前，国际市场上络筒机的生产销售处 于高度垄断的局面，市场主要由这三家厂商瓜分。它们的设备性能、自动化程度 令其它厂家短时间内难望其背【叫。 1 、意大利萨维奥公司采用机械搓捻器，如图1 - 1 ，工作原理是根据捻系数来 控制退捻，纱线头拉伸再聚合加捻，是纱线的机械方式的再生。 2 青岛科技大学研究生学位论文 图1 - 1 萨维奥公丌j 机械搓捻器 f i g 1 - 1m e c h a n i c a lt w i s t - t w i s tp r o d u c e db ys a v i o 意大利络利安及青岛萨维奥捻接器都是采用美斯丹公司的产品，意大利络利 安基本配制是5 9 0 型空气捻接器，青岛萨维奥捻接器基本配制是4 9 0 型、4 9 2 型 还可配制最新的4 9 8 q 型；络利安5 9 0 型空气捻接器加退捻调节方式是采用电脑 调节；6 9 0 是为络利安设计按装的，可在车头电脑上进行多项调节利用步进马达 对捻接进行量的控制；青岛萨维奥4 9 0 型与4 9 2 型或4 9 8 型空气捻接器加退捻调 节方式是采用的是机械调节，加捻调节范围1 巧挡，数值越大加捻量越大，退捻 调节范围1 巧档数值越大加捻量越小，接头搭头长度调节范围1 7 档，数值越大 搭头长度越大，退加捻压控制在6 5 公斤；空气捻接器退捻方式有两种，一种是 采用震荡式来完成退捻，另一种是采用吹管式来完成退捻。机械捻接器一搓捻， 用两个搓捻盘来完成退捻、加捻及牵伸，一次性投资大，保养较麻烦，对压缩空 气要求不高陋】；天丝z 捻用4 9 0 型，参数参考：使用3 8 z 的腔头，腔盖用m 型 系列，配合z 2 2 吹管式振荡器，退捻指针在4 5 5 5 ，加捻指针在3 2 左右，纱尾 指针在3 8 4 3 之间，空气压力在0 6 5 加6 8 m p a 。 2 、德国赐来福公司3 3 8 型自动络筒机的捻接器有标准型、热捻接器、喷湿 捻接器 3 空气捻接器关键机构及其捻接腔流场的分析与研究 图卜2 德国赐来福公司空气捻接器 f i g 1 - 2p n e u m a t i cs p l i c e rp r o d u c e db ya u t o e o r o 德国斯来福3 3 8 空气捻接器接头外观略次与村田空气捻接器捻接的纱线接头 外观，主要表现在纱线接头表面欠光滑，部份品种易出现小白点；采用退捻管方 式退捻，基本配制可做一般大路品种如棉、混棉、化纤、麻等及部份强捻纱，对 做强捻纱及韧性纤维如天丝、来赛儿、赛络纺等可选用带锯齿型的退捻管；它采 用电脑方式来调节退捻管的退捻量，一般大路品种如棉、混棉、化纤、麻等及部 份强捻纱退捻量可调节在退捻带码1 、2 、3 、4 、5 ，视纱线特性及支数而定，对 做强捻纱及韧性纤维如天丝、来赛儿、赛络纺等退捻量可调节在4 、5 、6 、7 ，视 纱线特性及支数而定；退捻压可控制在一般大路品种如棉、混棉、化纤、麻等及 部份强捻纱5 5 6 5 公斤，对强捻纱及韧性纤维如天丝、来赛儿、赛络纺等可控 制在6 5 。7 5 公斤，加捻块应选用加捻槽中部没有斜槽的那种，这样可减少小白 点的发生；加捻带码可调节在一般大路品种如棉、混棉、化纤、麻等及部份强捻 纱535 、525 、434 等，视纱线特性及支数而定，对强捻纱及韧性纤维如天丝、 来赛儿、赛络纺等加捻带码可调节在535 、636 、6 06 、909 等视纱线特性及 支数而定，加捻压可控制在一般大路品种如棉、混棉、化纤、麻等及部份强捻纱 5 5 6 5 公斤，对强捻纱及韧性纤维如天丝、来赛儿、赛络纺等可控制在6 5 7 5 公斤；加捻时的搭头长度可更具纱线特性、强力与外观精心调节，加捻调节工具 是3 毫米六角板手。 4 青岛科技人学研究生学位论文 3 、日本村田公司的捻接器，如图1 3 ，分为卡式空气捻接器，三段喷咀捻接 器，前者适用于除毛纱以外的各种纱线，后者适用于毛纱的捻接加工。 村田空气捻接器捻接块目前常用的基本配制有两种g 2 z ( z 捻) 与g 2 s ( s 捻) ，它具有适应范围广的特点；g 1 捻接块的中心有效捻接区范围较短，g 2 的捻 接块，它的中心有效捻接区相对来说要稍长一点；退捻管常用的有两种n o 号与 n 1 号，n o 号主要适应与棉、混棉、化纤、麻等及部份强捻纱，n 1 号主要适应与 强捻纱及韧性纤维，这两种退捻管它具有适应范围广、效果好等优点，退捻管调 节时用专用的调节工具，一般大路品种如棉、混棉、化纤、麻等及部份强捻纱可 用专用的调节工具凸2 来调节，对强捻纱及韧性纤维如天丝、来赛儿、赛络纺等 用调节工具凹2 来调节；必要时可适当调节一下退捻管的角度，纱线接头出现小 白点那是退捻过量，接头滑脱那是退捻量过小，要精心调节以获得最佳退捻效果； 加捻、退捻压可控制在一般大路品种如棉、混棉、化纤、麻等及部份强捻纱5 5 “5 公斤；加捻退捻压力：对强捻纱及韧性纤维如天丝、来赛儿、赛络纺等可控制在 6 5 7 5 公斤；加捻时的搭头长度可根据纱线特性、强力与外观精心调节。 图卜3 日本村田公司空气捻接器 f i g 1 - 3p n e u m a t i cs p l i c e rp r o d u c e db ym u r a t a 1 2 1 国内空气捻接器的发展 空气捻接器是以压缩空气为动力实现纱线的无结头连接，代替传统的打结 器，已广泛应用于络筒机、并捻机、倍捻机、摇纱机、整经机等纺纱机械上。 国内空气捻接器的发展从上世纪5 0 年代的打结刀到9 0 年代的空气捻接器、 喷雾式空气捻接器到k n 2 1 0 1 型等全自动空气捻接器，其产品设计、适应性等方 面都有很大提高，但也存在着捻接强力不稳、易损件寿命短等问题；同时应解决 5 空气捻接器关键机构及其捻接腔流场的分析与研究 喷雾式空气捻接器水雾的回收，以利于延长电子清纱器的使用寿命。故对国产络 筒机进行改造是很有必要的嗍。 国产空气捻接器的主要型号： ( 1 ) 地峪i 型空气捻接器 上海纺织科学研究院研制，上海市纺织工业局组织鉴定、定型，其主要技术 特征：适用于棉、毛、化纤混纺单纱5 8 t e x 6 t e x ；捻接纱强力为原纱的8 0 左右： 捻接时间0 1 s 加3 s ( 根据纱号类别而定) 。 ( 2 ) h a s i i 型空气捻接器 其主要技术特征：适用棉、涤棉纱9 7 t e x 6 r e x ；捻接纱强力为原纱的8 0 以 上；捻接时间o 6 s 一1 0 s ( 根据纱号类别及车问温湿度调节) 。 ( 3 ) h a s ia 型空气捻接器 是h a s i 型的改进型，外形小，更便于操作，简化改进了h a s i 型预松系统 结构，便于维修保养，不但提高了预松效果，也提高了捻接成接率和增加捻接处 的强力。 ( 4 ) q n l 7 8 5 型空气捻接器 该捻接器捻接强力比较高；捻接头成接率高；成接速度快；络筒效率高；安 装简便，上马快，便于推广；所需维修配件购买方便，价格便宜。 ( 5 ) q n l 7 9 1 型空气捻接器 特点：机构简化，动作稳定，方便拆卸保养；增装加捻定量喷气机构；新型 加捻腔，使捻接头外形更趋完美，中细号纱的接头外形光滑如原纱，粗号纱外形 也大为改观；加工精度高；气路布局合理，体积小。适用纯棉、化纤、混纺等产 品，适合5 8 t e x 。9 5 t e x 纱，或范围更广。 ( 6 ) f g 3 0 4 型空气捻接器 该捻接器外形美观，体积小，适应面广，故障率低，维修方便，易调试，宜 大面积推广，捻接质量优于其它国产型号。适用棉、毛、麻及混纺纱，适用号数 为1 9 4 t e x - - 4 2 r e x ，捻接纱直径为原纱的1 1 1 3 倍，平均强力为原纱强力的8 0 左右。 ( 7 ) f g 3 0 5 型空气捻接器 在转杯纺、纯涤纶股线上进行操作，使无结产品价格提高2 巧，适应当 前纺织品高档次、高品位的发展潮流。 1 3 本文研究的内容 1 、以f g 3 0 4 型空气捻接器为原型设计一个空气捻接器，运用u g 软件建立 其三维模型； 6 青岛科技火学研究生学位论文 2 、根据空气捻接器的工作原理设计出合理的退捻，加捻，换气气路通道。 3 、将空捻器的手动控制进气改为自动控制进气。 4 、f g 3 0 4 型空气捻接器采用的是橡胶片振荡退捻，因为橡胶片容易老化， 经常更换影响生产效率，所以改进退捻机构，采用旋流退捻。旋流退捻机构用到 一种金属退捻管使用寿命比橡胶片寿命长，并且纱线退捻均匀、可靠。 5 、基于u g 软件对空气捻接器的夹剪机构进行运动仿真，得出剪刀传动杆和 夹纱杆的角速度一幅值曲线并分析。 6 、基于w o r k b e n c h 软件对空气捻接器的剪刀传动机构进行模态分析，找出 其固有频率。在使用中，外界激励力就应该避开它的固有频率防止出现共振现象。 7 、基于f l u e n t 软件对退捻腔，捻接腔的流场进行分析。 8 、基于j m p 软件对纱线捻接影响因素进行分析，对捻接腔结构参数对腔内 流场的影响进行分析。 7 空气捻接器关键机构及其捻接腔流场的分析与研究 2 空气捻接器的工作原理及运动仿真 2 1 空气捻接器的主要特点 1 、适用范围广，可根据纱线的原料、支数、捻度、捻向，配用不同的捻接 腔或振荡片，捻接各种特征的单纱或股纱； 2 、捻接段强力能保持原纱强力的8 0 以上，接头直径小于原纱的1 2 1 3 倍， 捻接强力不匀率 l t l i n t e r c e p t 8 4 8 1 3 3 3 3 1 11 3 0 3 97 6 2 00 0 0 1 。 f r i c t i o n ( 0 3 0 5 ) 0 6 0 8 7 5 0 6 8 1 5 9 40 田0 4 1 2 7 y a mt m ( 3 5 45 )1 7 8 2 50 6 8 1 5 9 42 6 20 0 4 7 4 。 a i rp r e s s u r e ( 4 6 )- 0 3 4 12 50 6 8 15 9 4- 0 5 00 6 3 7 9 f r i c t i o n + y a r nt m1 6 80 9 6 3 9 21 7 40 1 4 1 8 f r i c t i o n * a i rp r e s s u r e 3 6 0 2 50 9 6 3 9 2 3 7 40 0 13 5 。 y a r nt m * a i rp r e s s u r e1 7 3 50 9 6 3 9 21 劬0 13 18 f r i c t i o n f r i c t i o n 1 5 2 9 5 8 3 3 1 3 拍1 5 20 1 8 7 9 y a mt m * y a r nt m1 6 6 7 0 8 3 31 0 0 3 捣1 0 1 5 7 5 a i rp r e s s u r e * a i rp r e s s u r e- 7 2 15 4 171 0 0 3 2 8- 7 190 0 0 0 8 图4 - 6 参数估计 f 培4 6p a r a m e t e re s t i m a t i o n “参数估计 表给出线性模型中的参数估计及各参数都为零的假设t 检验。 简单连续回归量只有一个参数。复合分类效应的模型的每个预期自由度都有一个 参数。“参数估计”表给出了这些量： 1 、项( t e r m ) ，命名估计参数。第一个参数始终为截距( i n t e r c e p t ) 。简单回 归量显示为数据表的列名。作为根据记名效应或保序效应构建的虚拟指标的回归 量，都用将水平名称加上括号来标记。对于记名变量，拟变量编码为1 ，但最后 一个水平在该效应的所有其它拟变量中都编码为一1 。在本实例中保序编码指标的 参数用于测量每个水平与其前一水平之间的差。 到的线性 检验以及 计与其标 量( 绝对 常被视为 ( 4 1 ) 青岛科技大学研究生学位论文 巅c o n t o u rp r o f i l e r h o d z v e r lf a c t o r o of n c t i o n o0y a mt m o a i r p r e s s u r e c u r r e n tx r e s p o n s e c o i t o u rc u r r e n tyl ol i m i th il i m i t r s s 二 臣二 二玉围8 48 1 3 3 3 3 二二 i 二 6 5 5 巴 j 5 鲁 4 5 4 盖= 二二一一 蓼 _ 4 也二= = ”r _ 。：。 - - - j ：= _ = 踽。毋茚 一、：，。 厂。 、譬吲x 一 8 丽”吣 。、 ：a 痢彬。 、? ? 一 歹。翩一一 二o ： 毒母一 、一 3 53 63 73 8 3 944 14 24 34 44 5 y a mt m 图4 7 不同纱线捻度系数和捻接气压情况下捻接纱强度的等高线图 f i g 4 7c o n t o u rp l o ts h o w i n gr e t a i n e ds p l i c es t r e n g t ha td i f f e r e n tl e v e l so fy a r nt w i s ta n ds p l i c i n g 。 a i rp r e s s u r e c 0 n t o u rp r o f i l e r h o d z v e r tf a c t o r o of r i c t i o n ooy a mt m o0a i rp r e s s u r e c u r r e n tx i0 4 l i4 ii i5 r m o m c o i l t o u rc u r r e n tyl ol i m i th il i m i t r s s ii i 二 至固8 40 1 3 3 3 3 二二 二二 0 5 0 4 5 暑o 4 u - 0 3 5 0 3 ：扑 b j j 、皂乙 弘专 形 i 7 | j | r ? 纵 憎 懈 44 5 5 5 56 a i rp r e s s u r e 图4 - 8 不同纤维摩擦系数和捻接气压情况下捻接纱强度的等高线图 f i g 4 _ 8c o n t o u rp l o ts h o w i n gr e t a i n e ds p l i c es t r e n g t ha td i f f e r e n tl e v e l so ff i b e rf r i c t i o na n d s p l i c i n ga i rp r e s s u r e 二 一 ! ； 空气捻接器关键机构及其捻接腔流场的分析与研究 等高线刻画器选项可提供一个交互等高线刻画器工具。这对于以图形方式优 化响应面很有用。 图4 7 表明r s s 的值随着纱线捻度系数的增加而增加。 图4 8 表明r s s 的值一开始随着空气压力的值升高而增加，然后当空气压力 超过一定数值时，r s s 的值又随着压力的升高而减小。造成这一现象的可能原因 是，过高的捻接气压将导致捻接腔内出现气流的稳流扰动从而影响纱线纤维的捻 接。对于捻接腔内气流的压强和流动方向，将在后续章节中讨论。 4 3 2 捻接纱直径影响因素的分析 对于捻接后的纱线，要求其直径不能大于原纱的3 0 。因此将直径增加的百 分数作为响应因子，根据试验设计方案进行试验并测得捻接后纱线直径增长的百 分数，建立j m p 表，如表4 2 。 表4 - 2 三因子b o x - b e h n k e n 设计的j m p 表 t a b l e4 - 2j m pt a b l eo ft h r e e - f a c t o rb o x - b e h n k e nd e s i g n 直径增加 试验方案纤集囊擦纱蒙萎度捻接m p 气a 压 试验结果的百分比 一一00 33 50 52 5 9 4 - + 00 34 50 52 5 1 7 + 一00 53 50 52 3 9 l + + 0 0 54 5 0 52 4 3 8 0 一一0 43 5 o 42 9 6 2 0 一+ 0 4 3 5o 62 4 8 6 0 + 一0 44 5o 4 2 7 5 3 0+044 50 6 2 6 9 2 -0-0340 4 2 8 0 8 + o 一0 540 4 2 9 2 7 0 +0 34o 6 2 4 5 8 +0+0540 62 5 8 6 0 0 0 0 440 52 6 7 1 0 0 00 440 52 5 6 7 0 0 00 44 0 52 5 6 0 青岛科技人学研究生学位论文 模型拟合后得到的分析结果如图4 - 9 所示。其中r 2 的值r s q u a r e = 0 8 9 1 ，说 明纤维摩擦、纱线捻度系数和捻接气压对于纱线捻接后直径的增加有较为显著的 影响。根据参数估计，如图4 1 0 ，得到响应曲面公式： y = 2 8 9 9 3 3 1 5 3 5 宰p + 1 6 6 8 3 宰p 2 ( 4 - 2 ) - a c t u a lb yp r e d i c t e dp l o t 亡 一 u c i n c r e a s ei nd i a m e t e rp r e d i c t e d p - - 0 0 5 5 2r s q = 0 8 9 r m s e = 0 9 5 5 7 s u m m a r y o f f i t 一” r s q u a r e 0 8 9 1 9 9 5 r s q u a r ea d j 0 6 9 4 7 8 7 r o o tm e a ns q u a r ee r r o r0 9 5 6 7 0 7 m e a no fr e s p o n s e2 6 2 7 3 3 3 0 b s e w a t i o n s ( o rs u mw g t s ) 1 5 图4 - 9 实际值对预测值图和拟合汇总 f i g 4 9a c t u a lb yp r e d i c t e dp l o ta n ds u m m a r yo ff i t - p a r a m e t e re s t i m a t e s t e r m e s t i m a t es t de r r o rtr a t i o p r o b l t i i n t e r c e p t 2 5 9 9 3 3 3 30 5 5 2 3 5 54 7 0 6 1 8 0 0 0 1 2 0 0 0 时管流一定为湍流；当2 3 0 0 r e l q i n t e r c e p t 0 1 5 2 0 0 11 2