自调匀整的工作原理及应用.ppt

,自调匀整的工作原理及应用,讲解:,前言,纺织行业中，纱线的不匀率程度，关系到纱线品级的高低，同时也直接影响到制成品的质量。而纱线的不匀，尤其是长片段不匀，主要是由于纺纱前道工序中纱条不匀所造成的。纱条不匀分为随机不匀和附加不匀两大部分。随机不匀是纤维在纱条中随机排列造成，属客观存在的。附加不匀则是由于纺纱过程中的牵伸不良造成的，通常指牵伸波和机械波两种。,传统的解决纱条不匀的办法是依靠定向供应；喂入轻重条搭配；增多并合道数及频繁更换齿轮控制纱条重量，以此获得理想的纤维均匀度及平行度，供后道工序使用。这些调节属离线控制和滞后调节,有人为造成条干不匀的可能,容易使产品不匀率产生波动。如何降低纱条不匀率，实现在线控制？是众多企业研究的课题。随着纺织机械自动化程度的不断提高，自调匀整技术就应运而生了。,自调匀整装置的作用,自调匀整装置系统有纯机械式和机电一体化式两种。主要应用于纺织行业前纺工序中，与梳棉机、并条机配套使用。可实现生产过程中的自动检测与控制，从根本上改变原先纺织行业落后的生产控制手段。自调匀整系统就是根据纤维束的粗细、重量的变化，相应调整可变牵伸区的瞬时牵伸倍,数，以改变纤维束的均匀度。并且能较好的控制定量；降低重量偏差、成纱条干不匀、单纱强力不匀；减少偶发性结点纱疵、成纱毛羽、后道工序断头。大大提高了生产过程的在线检测水平，优化工艺，最终提高成纱质量。,自调匀整系统的组成,自调匀整系统主要由三大部分组成，分别为检测系统、控制系统、执行系统。检测系统利用机械、气压、光电等方式检测喂入品或输出品在输入和输出过程中的速度与位移波动量。控制系统转换机构将检测所得的波动机械量，转换成相应的电信号。调节机构则将电信号按比例放大，控制调速部分变速。执行系统调节机件的速度，使输出半制品的指标接近设计要求。,321,执行系统,位置检测,检测系统,控制系统,速度检测,转换机构,调节机构,一、检测系统,检测系统是整个自调匀整装置的初始环节，它的任务是为控制系统提供准确的原始数据。因此，选择检测点、检测方式是获得检测准确度的关键。检测系统根据其检测对象分为位置检测、速度检测和转矩检测。自调匀整系统通常只检测位置和速度。,检测方法：对输入的对象（纱条）进行连续的测量，并将测量信号进行转换（放大）和传送。检测型式：机械式、电容式、光电式、电磁感应式、应变片式、同位素等。纺织行业的工作环境一般都有相应的要求。电容式、应变片式容易产生温漂和零漂。所以，使用最广泛的是机械与磁电感应传感器相结合的方式。,二、控制系统,控制系统是整个装置的核心部分。它的任务是将检测系统传来的信息，进行分析转换处理。最后通过放大转送给执行系统。机械式纯机械式的控制系统是通过杠杆原理来传送和放大检测信号和执行信号。转换机构则是由一套记忆延迟机构来对信号进行处理。机电一体化式是采用微机控制器和控制通讯技术相结合。同时具备转换和调节的功能。,检测信号进入控制器后，系统将所有模拟信号（编码器反馈脉冲数）转换为数字信号，进行数字操作和运算。并与设定的指令脉冲数进行对比，产生差值。同时计算出输出量作为指令输出。系统根据编码器反馈的脉冲频率和计算得到的脉冲频率对比，差值反馈到电流控制器，最后经由驱动部件转换之后来控制电机的运转。,三、执行系统,执行系统主要是起调速和变速的作用。他是按控制系统中放大器发出的指令，产生相应的速度。利用指令速度与需改变机件的速度进行叠加，使机件的速度随检测对象（纤维束的粗细、重量）的增减而做反比例变化，达到匀整的目的。执行的方式有机械式、液压机械式、电气式和机电式等。,控制方式,自调匀整根据其检测点和匀整点的设置不同分为开环、闭环和混合环三种方式。开环方式属针对性匀整。由于其检测点趋前，所以主要针对随机造成的不匀；闭环方式的检测点滞后，检测的是已经过匀整的纱条，所以适合不匀范围较广；混合环方式则能兼顾随机不匀与附加不匀，但机构复杂，制造精度要求较高。生产过程中，针对性相对较高。因此，开环方式的使用较为广泛。,开环,检测点匀整点,黑箱系统,执行机构,检测机构,开环匀整方式的特点,开环匀整方式为针对性匀整，是先检测后匀整的方式。只要控制系统中的时间延迟和纱条从检测点到匀整点之间通过的时间配合得当，以及牵伸倍数的变化完全正比于纱条厚度的变化，就可以消除一定频率范围内的不匀波。开环匀整方式只能进行调节，不能核对结果。所以，对纱条的匀整效果是不清楚的。,开环匀整方式不能匀整短片段不匀。由于纱条是在进入牵伸机构之前进行检测。因此，无法纠正在牵伸装置中所形成的牵伸波。而这些牵伸波往往都造成短片段不匀。检测的要求较低。由于是在喂入端检测，纱条还没经过匀整，不匀的波动较大，因此，检测机构的波动幅度也大。,闭环,匀整点检测点,黑箱系统,执行机构,检测机构,闭环匀整方式的特点,喂入纱条是经过匀整后再进行检测的。所以纱条的重量差异较小。主要是对匀整效果起反馈作用。闭环匀整方式是先匀整后检测，因此它不能匀整波长等于或小于匀整点到检测点距离的不匀波，这段距离被称为匀整死区。在闭环匀整方式中，先调速后检测。检测的波动幅度小。不匀的规律性越强，匀整的作用越好。,混合环,开环检测点闭环检测点,检测机构1,执行机构,检测机构2,黑箱系统,匀整点,混合环匀整方式的特点,混合环匀整方式是指在牵伸装置调节系统中，既有开环方式，又有闭环方式，牵伸罗拉位于两个检测点之间。混合环匀整方式兼有开环和闭环的优点，既能保持匀整效果，又能自动修正牵伸装置引起的波动偏差。具有开环与闭环互补的特点，从调节性能上看是比较完善的。但它的机构和技术较为复杂，设备的费用较高。,自调匀整的理论基础,纱条的牵伸是靠前后罗拉的线速度不同来实现的。牵伸倍数可根据前后罗拉速度或喂入和输出的纱条单位长度重量求得。依据牵伸原理，单位时间内喂入的纱条重量应等于输出的纱条重量。即：v1G1=v2G2v1-后罗拉线速度G1-喂入半制品的单位长度重量v2-前罗拉线速度G2-输出半制品的单位长度重量,设G1=GaGb则G2G1GaGbv1v2v2GaGbEGa-喂入半制品额定重量E-牵伸倍数即v1、v2的比值Gb-额定重量与实际重量之差既重量偏差,G2,其中G2和Ga为常数，Gb和E是变数。那么根据上式可看出牵伸变化的规律。也就是说牵伸倍数E随喂入纱条单位长度重量（或粗细）偏差Gb的增大而增大，随着它的减小而减小。由此可见，自调匀整的牵伸调节是以喂入纱条重量（或粗细）的偏差大小为依据的。,棉纺FA326A并条机,FA326A并条机的自调匀整装置,卧式凹凸罗拉,FA326A并条机主要技术参数,l、眼数：22、机械速度：最高600米/分钟3、适纺纤维长度：2276mm4、喂人型式：高架顺向积极喂入5、牵伸型式：三上三下压力棒加导向上罗拉曲线牵伸6、总牵伸倍数：5697倍7、加压型式：摇架弹簧加压8、罗拉直径mm：上罗拉：34，34，30，34下罗拉：45，35，359、换筒型式：自动后进前出链条推杆式10、自调匀整型式：开环式自调匀整,FA326A自调匀整并条机工艺流程图,伺服电机控制单元显示终端数字变换器凹凸罗拉测量部件紧压罗拉监测传感器差动齿轮箱凹凸罗拉位移监测传感器预牵伸区主牵伸区,FA326A并条机自调匀整工作原理,如上图所示。4根-8根条子由导条架入，通过给棉罗拉，进入沟槽罗拉与检测罗拉组成的检测机构，然后扩展成棉网进入牵伸装置。检测机构罗拉间保持有一定的左右压力，随喂入条子单位长度重量的不同，检测罗拉左右移动，由位移传感器发出讯号。检测相应断面到达主牵伸区时，伺服电机变速，调整预牵伸区牵伸倍数，以达到匀整出条条干,的目的。同时在紧压罗拉处，对出条条干进行在线监控，在线检测匀整结果经微机统计比较，在荧光屏上以数字和图表方式显示出条子的质量数据。在线检测的FP喇叭头还能不断核对出条号数和出条实际条干不匀。如果超出已设定的警报界限时，并条机能自动停车并发出报警信号。,显示器还能随时显示多项工艺、质量、产量等统计数据。传动机构采用机电组合差速合成方式，这种方式具有控制功率小、伺服电机故障不影响主机运行，控制方法简单等较为突出的优点。,FA326A并条机匀整特点分析,牵伸调节方式自调匀整装置是通过改变牵伸罗拉的速度来调节牵伸倍数的，可以改变后罗拉的速度，也可以改变前罗拉的速度。在自调匀整装置中，调节前罗拉速度或调节后罗拉速度各有优缺点。从负荷上看，希望调速部分的功率愈小愈好，以降低系统的设备费用。调节后罗拉速度一般所需要功率比前罗拉小，,也比较容易满足系统对惯性的要求；从提高系统的调节精度来看，前罗拉速度比后罗拉调节有利，因为前罗拉的转速比后罗拉速度高，转速误差率可降低。另外，调速部分一般作高速运转。这样，减速齿轮系统可尽量减少，因而，也减小了齿轮误差。但在前罗拉变速时，必须同时改变紧压罗拉、圈条器等的速度。因为其负荷,大，相应的惯性也大，有时不易满足系统的惯性要求。后罗拉变速则不同，由于速度低，如果速度变化仅百分之几，则误差就大。而且，后罗拉变速时整个喂入机构，如导条架、检测机构及后罗拉等的速度都要变化，容易产生意外牵伸；前罗拉变速时，牵伸倍数与喂入纱条的重量变化为线性关系；而后罗拉变速时，则为双曲线关系。在调整时，线性关系比较容易调节。,自调匀整在调节牵伸时也应考虑尽量少改变原有的前后牵伸区的牵伸配置，特别是对牵伸质量影响较大的后区牵伸倍数，避免恶化条干。FA326A并条机自调匀整装置保持并条机主牵伸倍数不变，专门设计一个预牵伸区进行牵伸调节，须条在进入主牵伸前先进入预牵伸区，经过自调匀整的作用，使进入主牵伸区的条子定量均匀一致。,喂入检测喂人检测系统的作用是将喂入须条的不匀变化以某种信号反应出来，FA326A并条机是利用一线位移传感器配合一对凹凸罗拉（对输入棉条进行连续测量），其工作原理是凹罗拉固定不动，凸罗拉通过弹簧加压紧靠在凹罗拉上，形成一测量钳口。由于钳口中棉条粗细的变化，使凸罗拉推动传感器的探头发出信号。根据位移量的大小，传感器输出相应的电压值。,该值与棉条输入量有良好的线性关系，同时得到放大和传送。这种结构的优点是测量稳定可靠，不易受外界干扰，操作使用方便。为使凹凸罗拉组成的测量钳口能正确反应须条不匀的变化，要合理设置测量罗拉加压、直径和沟槽宽度等参数，同时还要注意须条定量、回潮率、结构性状等对测量信号的影响，不同品种可以设置不同的测量参数。,控制计算机控制计算机是整个自调匀整系统的核心。选择工业级的主CPU减少了外围控制元件。因为整个系统共有8个采样点，为减少采样等待时间，减少主CPU的负担，单独设计了一个采样子系统，该子系统由单片机控制，它将所有信号采集后，通过并行接口传输到主CPU。此外，硬件设计上采取了许多有效的措施，如掉电保护电路的设计采用了电源掉电信号控制、片选控制、掉电中断控制以及锂电池的保护处,理等，达到了在任何状态下的数据均完整可靠的设计目标。软件设计采用了实时操作系统进行控制设计。主程序中，设计了内容丰富的6级菜单系统。通过这些菜单，可以直接观察系统内的各项工艺数据，可以输入各种控制参数，能对显示菜单进行更改。此外，设计中还增加了自检和测试功能，通过显示面板就可以了解整个系统的工作情况。,伺服系统伺服系统主要包括控制电机、伺服控制器、刹车控制器和大功率变压器等。控制电机使用无刷类电机，选择功率为1.2kW的交流伺服电机。电机刹车控制板用于吸收电机减速运行时反馈给控制器的能量。,出条检测一般的开环自调匀整系统在出条端是没有检测点的，控制系统根据喂入检测信号调节牵伸倍数后直接输出须条，无法在线了解匀整效果。FA326A并条机自调匀整均在出条处设置了检测喇叭口，它不同于闭环系统的出条检测，与自调匀整的控制系统没有关系，是一个直接,监测输出条质量，向计算机提供信号的高精度监测器。出条检测采用具有高速、高精度特点的FP棉条压力传感器，能检测条子的微小变化，实现对棉条质量的监控。若配合高性能的软件，还能直接在终端显示棉条的条干数值和波谱图，这对系统调试和质量监控有重要的意义。,显示终端终端是控制系统与操作人员连接的桥梁，通过显示终端对有关工艺条件和技术参数进行设定，并随时了解生产情况和出条质量。FA326A并条机自调匀整终端选用的是点阵型液晶显示屏，液晶本身自带控制线路，其控制是由一个计算机控制系统完成。,FA326A并条机匀整参数设定,死区长度死区长度是指喂入检测机构钳口到可调牵伸区内纤维变速点之间的距离，对延迟时间起决定性作用。合理设定死区长度，直