并条机电气技能实训装置
根据一般的定义,棉条的重量不匀控制有短、中、长片段之分:超短片段:<0.25m;短片段: 0.25-2.5m;中长片段:2.5-25m;长片段:25-250m;超长片段:>250m
其中,长片段匀整装置主要用于梳棉机,中长片段匀整装置用于梳棉机及并条机,短片段匀整装置用于并条机。中长片段匀整装置一般采用闭环回路,短片段勺整装置采用开环回路。目前,国外进口或者国内组装的高速并条机一般都带有自调匀整装置。国外的自调匀整装置主要有瑞士Uster(乌斯特)公司的USC.USG,瑞士的Rieter(立达)公司的RSB系列(RSB951,RSB-D35和RSB-D40等),德国Truetzschler (特吕茨勒)公司的HSR1000等,这些自调匀整装置的共同点是匀整效果好,适应车速达800-1000m/min,具有在线检测、参数显示内容丰富、机电一体化程度高等优点,代表了当今世界并条机自调匀整装置的发展水平。国内虽然曾经研制和正在研制并条机自调匀整装置的单位很多,但真正形成批量生产的并不多,经国家技术鉴定的航空工业总公司613研究所开发的BYD,BYZ型自调匀整系统,代表了国内并条机自调匀整技术的最高水准,BYD (短片段匀整)和BYZ(中长片段匀整)在国内拥有一些用户。而中国台湾东夏生产的THD-901AL除了可配自己的并条机以外,也可配国产的一些并条机,它们都在生产控制和半成品、成品质量保障方面发挥一定作用。
1常见典型自调匀整装置的原理
1.1USG,USC自调匀整装置
USG,USC是瑞士Uster(乌斯特)公司与意大利福田公司合作研制的,采用T&G测量装置即一对凹凸检测罗拉测定喂入条的线密度,通过改变主牵伸倍数,使输出条子均匀一致。同时采用特有FP监测装置进行在线监视和测量输出条质量,并向计算机提供信号的高精度监测信息系统的自调匀整装置。
如图1所示,USG( USC)自调匀整装置工作原理是:主电动机传动第一罗拉和输出压辊并传动DGB差速齿轮箱的恒速输人。第一罗拉和输出压辊恒速旋转,条子的输出速度为恒定值。第二罗拉及其后各罗拉由DGB差速齿轮箱输出传动,为变速旋转。凹凸罗拉检测喂入棉条,将喂入条的粗细变化转移成位移量的变化,由位移传感器将位移量的变化转换成电信号,作为实际测量值,输入匀整及监测控制单元。在控制单元内,计算机构放大后的测量值与标准值进行比较,把比较所得的结果(修正值)暂时存放起来。同时,计算机根据测速传感器测得的喂入棉条运动速度和凹凸罗拉与主牵伸区之间的路程,计算出延迟时间。延迟后,当被检测的棉条片段到达牵伸变速点时,控制单元根据修正值令SM伺服电动机准值变速输入差速箱,使差速齿轮箱的输出速度改变,进而改变第二罗拉(及其后各罗拉)的转速,从而改变主牵伸倍数,使输出条子均匀一致。微机终端供人机对话界面,操作人员可在界面上输入或修改参数,对设备进行调整或读取各种信息。USG(USC)型的匀整范围为±25%,匀整精度可达±1%,能匀整15-20mm及以上片段不匀,适应车速达800-1000 m/min,具有在线检测、参数显示内容丰富、机电一体化程度高等优点。
图1 USG(USC)、BYD型自调匀整示意图
1.USG(USC)输入输出模块:2.机载计算机;3.凹凸罗拉检测部件(T&G检测部件);4.伺服电机及差速箱;5.主电机;6.FP(AP)监测传感器:7.集束器:8.紧压罗拉(压辊);9.预牵伸(后区牵伸):10.主牵伸(主区牵伸)
1.2 BYD型自调匀整装置
洛阳613研究所生产的BYD型为开环式短片段自调匀整装置,它采用全部检测、全部匀整的方式,两眼独立进行控制,能够匀整喂入条中1.5-2.0cm以上长度的片段不匀,具有完善的系统自检功能和棉条生产在线检测功能,能够在线显示多项工艺、质量、产量等数据,并能根据用户设定的质量极限发出报警、自动停车。BYD的工作原理与USG( USC)自调匀整装置相同。BYD型自调匀整示意图见图1
1.3 并条机自调匀整装置
图2 并条机结构示意图
1-喂入棉条;2-凹凸罗拉检测部件(T&G检测部件);3-牵伸系统:4-检测辊(质量监控);5-调节棉条;6-棉条入条筒
瑞士立达公司并条机自调匀整器为开环式自调匀整装置,其调节作用原理为:输入的条子通过一对检测辊,其中一个检测银可以沿径向运动,条子号数的波动使这个检测辊产生径向运动,然后转换成电信号后输入调节处理机。调节处理机的任务是根据输入条子的电信号以及条子的输出速度为伺服驱动产生正确的应有值,伺服驱动由此产生一个行星变速器的控制转速,使主牵伸区内达到所希望的牵伸率变化,输出条子的重量波动就由此得到调节。从使用效果上看,只要其主要工艺参数如匀整强度、匀整作用开始点等设置良好,开环式匀整效果就非常理想。结构示意图见图2
并条机调节方式保持后区牵伸倍数不变,而以二罗拉、三罗拉速度的改变来调节前区牵伸倍数。并条机采用机械与电器相结合的喂人检测系统,对喂入条的不匀变化进行连续检测。在出务处设置了一对检测辊配以计算机系统对出条质量进行在线监控,对质量超出控制范围进行实时停车,并对统计数据进行分析,为质量控制提供依据
1.4 HSRI000自调匀整系统
德国特吕茨公司的HSRI000自调匀整系统也是一种定长检测的短片段开环匀整系统。但其牵伸形式是四上三下加可调压力棒曲线牵伸,其设计速度高达1000m/min,匀整精度高,匀整范围宽,具有在线检测、参数显示内容丰富、机电一体化程度高等优点。
该系统与以往自调匀整系统的最大区别是不用差动齿轮变速机构,而由二只变频电机直接传动牽伸罗拉。这样,既大大简化了维修及车速变更操作,又使变速信号的传递大大加快,提高了自调匀整的灵敏性。另外,喂人棉条的波动信号,由集棉漏斗内的弹簧片传感器获得,与传统的凹凸罗拉传感器比较,在测量喂入棉条的精密度和灵敏度方面显得更为优越。该传感器的测量范围,涵盖了所有条子的粗细,简化更换凹凸罗拉操作,同时也取代了带动凹凸罗拉的伞齿轮,保养点较少,故障源也少,匀整效果提高,这是在高速状态下,目前获取最短匀整长度的较好方法。
1.5其他自调匀整装置
1.5.1 洛阳613研究所生产的BYZ型自调匀整装置
匀整方式:中长片段、闭环、部分棉条勺整;检测方式:棉条全部经凹凸罗拉检测,信号由位移传感器传送;执行机构:用直流变速电机传动后部增加的匀整区后罗拉;控制机构:后部增装一对罗拉组成匀整奉伸区。
1.5.2 中国台湾东夏公司制造的自调匀整装置
匀整方式:短片段、开环、主牵伸区整体匀整;检测方式:棉条全部经凹凸罗拉由杠杆联动到传感器勺整;执行机构:伺服电机适时变速,经特制差速箱合成后传出:控制机构:二罗拉变速,改变主牵伸区的牵伸。
2常见典型自调匀整装置性能比较
当前并条机常见典型的自调匀整装置的情况见表1
表1并条机常见典型自调匀整装置性能比较
由表1可以知道,进口先进的自调匀整装置,不仅具有匀整精度高,匀整范围宽,适应车速达800-1100m /min,同时也具有在线检测、参数显示内容丰富、机电一体化程度高等优点,而且工艺参数设置调整简单,设备运转稳定,振动小,维护保养方便,但价格偏高,令不少棉纺织企业难以翘首。即使在使用进口并条机自调匀整装置比较普遍的广东地区,通过调查发现,仍然有一些企业因为经济方面的原因,而难以配备自调匀整装置,甚至连国产设备也没有配置,继续使用传统的方法对均匀度加以控制。而作为国产的并条机自调匀整装置,通过引进技术,消化吸收,积极开发研究,已经形成了以洛阳613研究所生产的BYD/BYZ型为代表的产品,它们具有较完善的系统自检功能和棉条生产在线检测功能能够在线显示多项工艺、质量、产量等数据,便于工艺管理,匀整精度较高,匀整范围较宽,适应车速达400-600m/min,并能根据用户设定的质量极限发出报警,自动停车,设备成本、功耗及维修管理费用较低。但是,目前国产并条机自调匀整装置的整体性能不高,主要表现在可以匀整的片段长度和制造精度方面,基本上只是20世纪80年代国际同类产品的水平,因此,随着我国国力的增强,以及机电技术、计算机技术和传感技术等方面的发展,进一步研究和开发出我国更先进的并条机自调匀整装置,是完全能够实现的。
3自调匀整装置存在的主要技术问题
3.1检测技术
市场上的自调匀整装置的检测部分主要还是采用凸罗拉加高精度位移传感器进行检测。该方式虽然简单、实用,但是由于其惯量较大,在并条机高速运转时很难达到较高的灵敏度。因此,如何选择更好、更有效的检测方法和传感器,获得更高的测量精度和灵敏度应该是研究的一个重点,特别是传感器技术的不断发展也为研究提供了很好的基础。
3.2执行机构
随着交流伺服技术的不断发展成熟,它也越来越多地被应用在自调匀整装置上。而传统的通过差动齿轮进行匀整速度合成的方法正在逐渐被淘汰,取而代之的是采用双伺服(变频)对主传动和变速部分分别控制,提高了控制的精度,因此,变频器的研究也是一个重点。
3.3控制部分
自调匀整装置是一个强扰动、大延迟的控制系统,而且由于纤维运动的不规则性和复杂性,也很难建立精确的数学模型。而智能控制理论的出现和发展,对于像自调匀整这样具有非线性、时变性、不确定性和难以建立精确数学模型的系统的控制,提供了一个新的非常有效的方法。因此,将智能控制理论引入自调匀整装置,应该会取得比较理想的控制效果。
4 结语
并条机电气技能实训装置能改善条子重不匀及条干不匀的观点已达共识,各种国内外自调匀整装置的性能各具特点,问题是采用哪一种匀整装置经济而实惠,质量能够得到保障。关键是要根据用户对成纱质量、纺出速度,并条前后设备、工艺的配置情况,还有企业的经济状况等多方面加以选择。成纱质量要求越高,对匀整装置匀整能力的要求越高;速度越快,要求匀整系统的响应频率越灵敏,精度也越高,设备售价也较高;前、后道设备和工艺不能有效地控制条干,必然造成并条工序的压力大,对设备的要求高,甚至难以达到匀整的要求。企业选择配备并条机自调匀整装置,应根据企业产品生产的需要和自身经济能力等方面的情况,进行综合考察和分析研究,多方比较后加以确定。
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