自调理整技术在纺纱系统中的应用

自调理整技术在纺纱系统中的应用

自适应技术是纺织技术和纺织设备可持续发展的产物。随着纱线越纺越细,对纺纱过程中纱条条干均匀程度的要求也越来越高。自调匀整技术以其优良高效的匀整效果,在纺纱系统中发挥着举足轻重的作用,大大提高了纱线的在线检测水平,优化了纺部工艺,促进了纺纱质量的提高和生产自动化程度的提高。其发展和应用不断受到广泛的重视,下面就几种典型的并条机自调匀整装置的工作原理、性能进行分析和比较,供企业选择设备和进行技术改造时参考。1自调制整的基本方程自调匀整就是根据条子粗细的变化,相应调整可变牵伸区的瞬时牵伸倍数,以改变条子的均匀度。从原理上讲,它是一种积极的均匀的方法。自调匀整装置不但能匀整随机不匀和负相关下的不匀,而且对正相关下的不匀(或同步不匀)具有同等的匀整能力,同时能较好地控制条子的定量,降低条子的重量偏差。工艺原理分析如下:设V1、V2为输出罗拉、喂入罗拉的线速度;W1、W2为输出棉条、喂入棉条单位长度的重量;Q为牵伸区棉条的储棉量;△Q为牵伸区Q的瞬时变化值。则有:V1W1=V2W2+(-)△Q纤维的变速越稳定,牵伸越正常,则△Q值越小。在理想均匀牵伸条件下,假定纤维的变速点分布固定,则Q为常量,△Q=0。即:W1=V2W2/V1由于实际喂入的棉条存在不匀,W2总有波动,W2=W0+△W(W0为额定定量,△W为喂入定量偏差值),则:W1=V2(W0+△W)/V1=(W0+△W)/E(E为牵伸倍数),由上式可知:要使输出W1保持常量,必需调整E与△W之间的关系,要求E是变量,为时间的函数E(t),则:W1=(W0+△W)/E(t)=常数=W0/E0,于是E(t)=E0(1+△W/W0)此式即为自调匀整的基本方程。它表达了牵伸倍数E(t)与喂入棉条定量变化量△W之间的关系。调节牵伸倍数E(t)的方法,可采用改变喂入罗拉速度,则:E(t)=V1/V2(t)于是:E(t)=V1/V2(t)=E0(1+△W/W0)V2(t)=V1E0(1+△W/W0)E(t)=V1/V2(t)=E0(1+△W/W0)V2(t)=V1E0(1+△W/W0),式中V1、E0为常数,也就是说,喂入速度应随△W/W0的变化而变化。2自适应装置的一般类型根据自调匀整器检测和控制位置的前后关系,可分为开环、闭环和混合环三种回路形式。它一般又包括检测系统、调节系统和执行机构三个部分。2.1传感器自调匀整器的检测系统对输入棉条进行连续测量,并将测量信号进行转换和传送,因此这部分也称自调匀整装置的传感器。检测和传感的型式是多种多样的,如机械式、电容式、电光式、电磁感应式、应变片式、同位素等。目前在并条机上自调匀整器使用最广泛的传感器是位移——磁电感应传感器和气压式传感器。2.1.1位移——磁电感应传感器,采用一对凹凸罗拉,凹罗拉固定不动,凸罗拉能自由活动。通过弹簧加压紧靠在凹罗拉上,根据通过棉条的粗细,凸罗拉推动电感式传感器的铁芯作前后移动,传感器根据位移量的大小输出相应的电压值,并与棉条厚度有良好的弹性关系。这种传感器使用很广泛,如Zinser720、RieterD1/2、国产FA305和FA306并条机上都采用这种传感器。其优点是结构简单有效,测量稳定可靠,不易受外界干扰,使用比较方便。缺点是用高压力使棉条受到大的压缩,检测位置如放在喂入端,会给牵伸过程带来一定的负担,因此较适用于开环系统,或用于短回路的闭环系统。2.1.2气压式传感器,它有一个特别的喇叭口,其中一种型式是从外部对条子施加气压,另一种是纤维条从上而下穿过喇叭口,经过锥台型的压缩模时受挤压变细,纤维中混夹的空气被压入接管,气压的大小与纤维的密度有关。这个压力通过一根管道送至气电转换传感器,将气流压力的变化转换为电量,经整流成直流信号输出。这种检测装置机构简单坚固,操作方便,灵敏度好,适于高速测试,具有良好的稳定性和测量准确性。2.2个组成部分:个组成部分。组成调节系统就是匀整器的控制电路,包括比较环节和放大器两个组成部分。比较环节是将检测和转换所得到的代表条子重量变化的信号,同给定标准值进行比较,只要条子重量不符合标准,比较环节即可将测得的偏差信号,送给放大器进行放大。2.3交流交流转速执行执行结构由调速系统和变速机构组成,调速系统按放大器发出的信号,产生相应的速度,通过变速机构把这个速度与后罗拉速度相叠加,使后罗拉速度随棉条重量增减而作反比例变化,达到匀整的目的。变速执行结构有多种型式,如机械式、液压机械式、电气式和机电式等。并条机自调匀整器使用较广的有机械式和电气式等。机械式变速执行机构一般采用铁炮无级变速装置,并有差微机构用于速度叠加。电气式变速执行结构一般是可控硅直流电机调速。3自动匀整系统国内外研制和现行使用的高速并条自调匀整器式样见表1:自调匀整系统都是在线匀整,以改善条子的均匀度。现就目前国内使用较多的几种匀整器介绍如下:(1)原西德Zinser720/2型并条机的LET——A——MAT匀整装置:该机的自调匀整器装于主机牵伸区喂入侧,用凹凸罗拉对条子线密度进行检测,通过机电调节系统对6根喂入中的2根、8根喂入中的3根自动调节,以改善全部喂入条子线密度不匀。经过匀整的条子喂入主牵伸区,以降低输出条子的重量不匀率和重量偏差。该匀整器的结构特征如下:传动机构:主机由4kW电机拖动,经中间过桥轴通过链轮向机后作三路传动,一路传凹凸罗拉,一路传匀整牵伸区的前罗拉,一路传不经匀整条子的导条辊,而匀整牵伸区的后罗拉及被匀整条子的喂入导条辊,则由80W直流伺服电机通过同步齿形带作变速传动。检测机构:为一对凹凸罗拉,凹罗拉固定,凸罗拉由弹簧加压紧靠凹罗拉形成检测钳口,随钳口内棉量变化凸罗拉产生摆动位移。位移传感器:凸罗拉的位移量由位移传感器转换为电量。该传感器为差动变化器型式,当变压器内的磁芯体在线圈架轴线的中心点时,直流输出电压为零,当磁芯体偏离中心点时,输出正或负的电压信号。匀整牵伸区:设于检测罗拉的喂入侧,由直径为37.25mm的罗拉组成一个简单的可变牵伸区。配有主机吸风系统和自动清洁装置。匀整牵伸倍数在1.05～4倍之间变化,匀整基本牵伸倍数为1.72,当6根喂入匀整2根时,匀整范围为±14%,当8根喂入匀整3根时,匀整范围为±15.7%。自动控制系统:由三个闭环组成,两个内环是可控硅直流调速系统中的电流、转速双闭环,外环是条子线密度调节环,是整个自调匀整系统的主环。系统的实质是电流、转速、条子线密度三环串级控制系统。生产实际的匀整效果:国内生产工厂采用此匀整装置与无匀整装置的对比实验数据如表2与表3。上述生产实践数据说明:15m片段比1m片段重量不匀率的改善接近1倍,30m片段比5m片段的改善也接近1倍。说明匀整系统对中长片段不匀率的改善是明显的,片段越长改善程度越显著,而对重量偏差的降低尤为明显。(2)英国Platt-Sacolowell的DF746型并条机匀整装置:该机自调匀整器的主要特点如下:传动机构和可变牵伸区:该区牵伸机构可用四上四下三区牵伸,也可三上三下双区牵伸。当用四上四下牵伸机构时,前罗拉由主电机传动,转速恒定不变,二、三、四罗拉之间为齿轮啮合传动,唯有前罗拉与二罗拉之间是可变牵伸区。因此该机匀整器是根据输出条子粗细变化,调节二、三、四三对罗拉的转速,从而改变前、二罗拉之间牵伸倍数。检测机构是气压喇叭口,装于匀整牵伸区的输出侧,气压的变化决定于棉条的线密度。传感器是差动变压器,实现气电转换,将气流压差转换为电流信号。该匀整器的调速系统采用了一套行星轮系,行星轮系把来自主电机的恒速与伺服电机的调节速度进行合成,传动二、三、四罗拉,以调节可变牵伸区的牵伸倍数,达到匀整目的。(3)SFP—1型并条机自调匀整装置:SFP—1匀整器是上海市纺织工程学会技术咨询部设计研制的。经生产使用后,匀整效果显著,头并每眼内不匀率从原有的3.4%下降到0.80%(5m片段长),30m片段不匀率由2.91%下降到0.38%。经头并匀整的棉条在二并上的调换牙轮次数,由原来的1.43次/班降低到0.57次/班。该装置的结构特点如下:检测机构是一对凹凸罗拉。电感式传感器:根据棉条粗细变化,把凸罗拉的位移量转换为电压值输出。电信号放大后,触发相敏性可控硅触发装置,该装置能根据棉条厚薄使伺服电机做倒顺转。变速机构是一对铁炮,根据伺服电机倒顺转带动铁炮皮带叉移动,改变皮带位置,以改变匀整牵伸区牵伸倍数。匀整牵伸区置于棉条输入端,检测装置在匀整牵伸区输出端。主动铁炮是恒速的,由主机传动,拖动匀整区的前罗拉,因此匀整区前罗拉也是恒速的,被动铁炮是变速的,传动匀整区的后罗拉,匀整区设计牵伸倍数1.34,因此该匀整装置也是一个闭环系统。(4)BYZ自调匀整系统是由沈阳纺机厂和航空航天工业部613所共同研制的。可与FA302、FA306等型号并条机相适配,当6根喂入,匀整2根时,匀整范围为±14%,当6根喂入,匀整3根时,匀整范围为±21%;当8根喂入,匀整2根时,匀整范围为±18%,当8根喂入,匀整3根时,匀整范围为±15%。条子重量不匀率(H%)与重量变异系数(CV%)的改善程度大于50%。另外,FA1313型、FA1322型并条机采用开环式。喂入部分检测采用凹凸罗拉,匀整调整在后牵伸区,与主机速度合成采用差速器型式;输出采用新一代“FP”型喇叭口,在线检测输出棉条重量偏差和重量不匀。FA311系列并条机配有USTE