并條機自調(diào)勻整技術(shù)的作用與特點

　　自調(diào)勻整的研究始于20世紀60年代，隨著電子和計算機技術(shù)的發(fā)展，自調(diào)勻整裝置在原有作用原理的基礎(chǔ)上，控制技術(shù)和實現(xiàn)手段都有很大的發(fā)展，在現(xiàn)代紡紗生產(chǎn)中的作用已十分重要。
　　
　　1并條機自調(diào)勻整裝置介紹
　　
　　1．1控制方式
　　
　　自調(diào)勻整的控制方式可分為開環(huán)、閉環(huán)和混合環(huán)三種形式。開環(huán)系統(tǒng)屬針對性勻整，適合短片段不勻，閉環(huán)系統(tǒng)適合長片段不勻，混合環(huán)系統(tǒng)能兼長短片段不勻，但機構(gòu)復(fù)雜，制造精度要求很高。并條工序?qū)刂瞥杉喼亓坎粍蚝椭亓科钪笜擞蟹浅Ｖ匾陌殃P(guān)作用，對勻整的針對性具有較高的要求。從目前的情況看，在并條機上具有良好作用的自調(diào)勻整大都屬開環(huán)系統(tǒng)，只要其主要工藝（如延遲時間）設(shè)置良好，勻整效果十分理想。
　　
　　USC型、USG型自調(diào)勻整裝置，其作用原理如圖1所示。4根-8根條子由導(dǎo)條架喂入，通過給棉羅拉，進入溝槽羅拉與檢測羅拉組成的檢測機構(gòu)，然后擴展成棉網(wǎng)進入牽伸裝置。檢測機構(gòu)上下羅拉間保持有一定的壓力，隨喂入條子單位長度重量的不同檢測羅拉上下移動，由位移傳感器發(fā)出訊號，檢測相應(yīng)斷面到達主牽伸區(qū)時，伺服電機變速，調(diào)整主牽伸區(qū)牽伸倍數(shù)，以達到勻整出條條干的目的，同時在緊壓羅拉處，對出條條干進行在線監(jiān)控，在線檢測勻整結(jié)果經(jīng)微機統(tǒng)計比較，在熒光屏上以數(shù)字和圖表方式顯示出條子的質(zhì)量數(shù)據(jù)。在線檢測的FP喇叭頭還能不斷核對出條號數(shù)和出條實際條干不勻，如果超出已設(shè)定的警報界*，并條機能自動停車并發(fā)出報警信號，顯示器還能隨時顯示多項工藝、質(zhì)量、產(chǎn)量等統(tǒng)計數(shù)據(jù)。
　　
　　圖1開環(huán)式自調(diào)勻整作用原理
　　
　　USC、USG型自調(diào)勻整的傳動機構(gòu)采用機電組合差速合成方式，這種方式具有控制功率小、伺服電機故障不影響主機運行，控制方法簡單等較為突出的優(yōu)點。勻整范圍有土10％；±15％、±20％和土25％四檔；適宜纖維長度為22mm～100mm；控制精度土1％；在線檢測統(tǒng)計班產(chǎn)、總產(chǎn)、效率、生產(chǎn)時間；出條監(jiān)測重量偏差（A％）、出條（CV值）及不同片段重量CV值（CVlm、CV3m、CVl0m、CVl00m），是一種對前紡中短片段具有完整在線檢測功能的自調(diào)勻整裝置。
　　
　　1．2牽伸調(diào)節(jié)方式
　　
　　自調(diào)勻整裝置是通過改變牽伸羅拉的速度來調(diào)節(jié)牽伸倍數(shù)的，可以改變后羅拉的速度，也可以改變前羅拉的速度。在自調(diào)勻整裝置中，調(diào)節(jié)前羅拉速度或調(diào)節(jié)后羅拉速度各有優(yōu)缺點。從負荷上看，希望調(diào)速部分的功率愈小愈好，以降低系統(tǒng)的設(shè)備費用。調(diào)節(jié)后羅拉速度一般所需要功率比前羅拉小，也比較容易滿足系統(tǒng)對慣性的要求；從提高系統(tǒng)的調(diào)節(jié)精度來看，前羅拉速度比后羅拉調(diào)節(jié)有利，因為前羅拉的轉(zhuǎn)速比后羅拉速度高，轉(zhuǎn)速誤差率可降低。另外，調(diào)速部分一般作高速運轉(zhuǎn)，這樣，減速齒輪系統(tǒng)可盡量減少，因而，也減小了齒輪誤差。但在前羅拉變速時，必須同時改變緊壓羅拉、圈條器等的速度，因為其負荷大，相應(yīng)的慣性也大，有時不易滿足系統(tǒng)的慣性要求。后羅拉變速則不同，由于速度低，如果速度變化僅百分之幾，則誤差就大，而且，后羅拉變速時整個喂入機構(gòu)，如導(dǎo)條架、檢測機構(gòu)及后羅拉等的速度都要變化，容易產(chǎn)生意外牽伸；前羅拉變速時，牽伸倍數(shù)與喂入紗條的重量變化為線性關(guān)系；而后羅拉變速時，則為雙曲線關(guān)系。在調(diào)整時，線性關(guān)系比較容易調(diào)節(jié)。
　　
　　實際上，由于并條機出條速度的不斷提高，較少考慮前羅拉速度的改變。同時，隨著并條機牽伸機構(gòu)的不斷改進完善，往往將牽伸區(qū)分成兩部分，在工藝側(cè)重點上有所區(qū)別，自調(diào)勻整在調(diào)節(jié)牽伸時也應(yīng)考慮盡量少改變原有的前后牽伸區(qū)的牽伸配置，特別是對牽伸質(zhì)量影響較大的后區(qū)牽伸倍數(shù)，避免惡化條干。SH802-E型并條機上的USC型自調(diào)勻整裝置是通過改變Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ羅拉的速度，I羅拉速度保持不變。這種調(diào)節(jié)方式保持后區(qū)牽伸倍數(shù)不變，而以Ⅱ、Ⅲ羅拉速度的改變來調(diào)節(jié)前區(qū)牽伸倍數(shù)。
　　
　　有的自調(diào)勻整裝置保持并條機主牽伸倍數(shù)不變，專門設(shè)計一個預(yù)牽伸區(qū)進行牽伸調(diào)節(jié)，如在主牽伸區(qū)后方設(shè)置一對簡單羅拉，須條在進入主牽伸前*入預(yù)牽伸區(qū)，經(jīng)過自調(diào)勻整的作用，使進入主牽伸區(qū)的條子定量均勻一致。采用這種方式，應(yīng)在工藝上避免因增加一個牽伸性能并不完善的預(yù)牽伸區(qū)而惡化條干。
　　
　　1．3喂入檢測系統(tǒng)
　　
　　喂人檢測系統(tǒng)的作用是將喂入須條的不勻變化以某種信號反應(yīng)出來，有機械式、電氣式及氣流檢測等多種不同的方式，因后兩者對外界因素（纖維品種、纖維分布狀況、溫濕度等）變化較敏感，使檢測信號不夠穩(wěn)定，目前，使用較成熟的技術(shù)是機械電器結(jié)合式檢測，如利用一線位移傳感器配合一對凹凸羅拉（對輸入棉條進行連續(xù)測量），其工作原理是凹羅拉固定不動，凸羅拉通過彈簧加壓緊靠在凹羅拉上，形成一測量鉗口。由于鉗口中棉條粗細的變化，使凸羅拉推動傳感器的探頭發(fā)出信號。根據(jù)位移量的大小，傳感器輸出相應(yīng)的電壓值，該值與棉條輸入量有良好的線性關(guān)系，同時得到放大和傳送。這種結(jié)構(gòu)的優(yōu)點
　　
　　是測量穩(wěn)定可靠，不易受外界干擾，操作使用方便。為使凹凸羅拉組成的測量鉗口能正確反應(yīng)須條不勻的變化，要合理設(shè)置測量羅拉加壓、直徑和溝槽寬度等參數(shù)，同時還要注意須條定量、回潮率、結(jié)構(gòu)性狀等對測量信號的影響，不同品種可以設(shè)置不同的測量參數(shù)。USC型、USD型自調(diào)勻整均根據(jù)不同的勻整范圍設(shè)置了zui大測量偏差，并提供了不同的測量羅拉槽寬度。
　　
　　1．4控制計算機
　　
　　控制計算機是整個自調(diào)勻整系統(tǒng)的核心。選擇工業(yè)級的主CPU減少了外圍控制元件。因為整個系統(tǒng)共有8個采樣點，為減少采樣等待時間，減少主CPU的負擔，單獨設(shè)計了一個采樣子系統(tǒng)，該子系統(tǒng)由單片機控制，它將所有信號采集后，通過并行接口傳輸?shù)街鰿PU。此外，硬件設(shè)計上采取了許多有效的措施，如掉電保護電路的設(shè)計采用了電源掉電信號控制、片選控制、掉電中斷控制以及鋰電池的保護處理等，達到了在任何狀態(tài)下的數(shù)據(jù)均完整可靠的設(shè)計目標。
　　
　　軟件設(shè)計采用了實時操作系統(tǒng)進行控制設(shè)計。主程序中，設(shè)計了內(nèi)容豐富的6級菜單系統(tǒng)。通過這些菜單，可以直接觀察系統(tǒng)內(nèi)的各項工藝數(shù)據(jù)，可以輸入各種控制參數(shù)，能對顯示菜單進行更改。此外，設(shè)計中還增加了自檢和測試功能，通過顯示面板就可以了解整個系統(tǒng)的工作情況。
　　
　　1．5伺服系統(tǒng)
　　
　　伺服系統(tǒng)主要包括控制電機、伺服控制器、剎車控制器和大功率變壓器等。控制電機使用無刷類電機，選擇功率為1．2kW的交流伺服電機。電機剎車控制板用于吸收電機減速運行時反饋給控制器的能量。
　　
　　1．6出條檢測
　　
　　一般的開環(huán)自調(diào)勻整系統(tǒng)在出條端是沒有檢測點的，控制系統(tǒng)根據(jù)喂入檢測信號調(diào)節(jié)牽伸倍數(shù)后直接輸出須條，無法在線了解勻整效果。USC、USG型自調(diào)勻整均在出條處設(shè)置了檢測喇叭口，它不同于閉環(huán)系統(tǒng)的出條檢測，與自調(diào)勻整的控制系統(tǒng)沒有關(guān)系，是一個直接監(jiān)測輸出條質(zhì)量，向計算機提供信號的高精度監(jiān)測器。出條檢測采用具有高速、高精度特點的FP棉條壓力傳感器，能檢測條子的微小變化，實現(xiàn)對棉條質(zhì)量的監(jiān)控。若配合高性能的軟件，還能直接在終端顯示棉條的條干數(shù)值和波譜圖，這對系統(tǒng)調(diào)試和質(zhì)量監(jiān)控有重要的意義。
　　
　　1．7顯示終端
　　
　　終端是控制系統(tǒng)與操作人員連接的橋梁，通過顯示終端對有關(guān)工藝條件和技術(shù)參數(shù)進行設(shè)定，并隨時了解生產(chǎn)情況和出條質(zhì)量。USC型、USG型自調(diào)勻整終端選用點陣型液晶，液晶本身自帶控制線路，其控制是由一個計算機控制系統(tǒng)完成。
　　
　　1．8勻整技術(shù)參數(shù)
　　
　　1．8．1死區(qū)長度
　　
　　死區(qū)長度即后區(qū)凹凸羅拉到主牽伸區(qū)變速點間的距離。它決定勻整部分對喂人量波動的延長時間。對于開環(huán)式自調(diào)勻整裝置，可以用下式近似表示死區(qū)長度值L：
　　
　　式中：
　　
　　--檢測點到前羅拉握持點的距離；
　　
　　--纖維平均長度；
　　
　　--纖維長度離散系數(shù)；
　　
　　--纖維變速點到前羅拉握持點間的距離。
　　
　　若紗條輸入速度為v1，系統(tǒng)慣性的延遲時間為t'，則勻整系統(tǒng)的延遲時間為t=（1／v1）-t'，而延遲時間的確定將直接影響勻整系統(tǒng)的勻整效果。
　　
　　由上式可知，死區(qū)長度與檢測點位置有關(guān)。USC型自調(diào)勻整裝置檢測點位于后羅拉后方約1150mm處，且死區(qū)長度應(yīng)隨加工纖維的長度及長度離散情況的不同而異。另外，延遲時間除了與死區(qū)長度有關(guān)，還要考慮系統(tǒng)延遲時間的影響，不同的自調(diào)勻整裝置，具有不同的t'值，在確定紗條輸人速度時，除了對喂入張力的影響，還要考慮到其與延遲時間有關(guān)。
　　
　　因死區(qū)長度受多種因素影響，是一個不確定參數(shù)，勻整系統(tǒng)的設(shè)計應(yīng)為用戶正確選用該參數(shù)提供方便。使用USC型、USG型自調(diào)裝置時，系統(tǒng)手冊會*一個死區(qū)長度，但實踐證明，它并非*死區(qū)長度。由于影響因素較多，還需經(jīng)試驗進行修正才能確定*值。生產(chǎn)實際中，當品種翻改、原料變化時，都會使勻整點發(fā)生變化，應(yīng)考慮死區(qū)長度的合理調(diào)節(jié)。
　　
　　1．8．2放大倍數(shù)
　　
　　放大倍數(shù)決定著對喂入量波動的響應(yīng)程度。由于檢測裝置是機械式檢測喂入條線密度，受原料性能、密集程度、蓬松性等因素影響，與客觀實際的波動有一定差異，必須以放大倍數(shù)的調(diào)整決定勻整機構(gòu)調(diào)節(jié)量的大小。若放大倍數(shù)過大或過小，都會使勻整后的輸出條定量偏離設(shè)定值。因此，每次原料調(diào)整、品種變化時，必須經(jīng)過試驗調(diào)整來確定*的放大倍數(shù)。
　　
　　2典型自調(diào)勻整裝置主要工藝性能
　　
　　高速并條機上使用的USTER公司的USC型、USG型自調(diào)勻整裝置是目前世界上具有代表性的*產(chǎn)品，現(xiàn)將生產(chǎn)實踐中的工藝性能試驗情況總結(jié)如下。
　　
　　2．1勻整范圍
　　
　　在安裝有USC型自調(diào)勻整裝置的并條機上進行加減條試驗，將喂入條由7根-→8根-→7根-→6根一→7根變化（變化范圍-14．2％～+14．2％），每次間隔大于100m，然后按喂入條順序取出條子變換時刻前后形成的輸出條試樣，進行不同片段長度不勻率分析，結(jié)果顯示條干CV和不同片段的重量不勻率和重量偏差無明顯變化。但在7根喂入時加減2根（變化范圍-28．6％～+28．6％）條子時，因超出勻整范圍（±25％），生產(chǎn)無法正常進行，說明USC型自調(diào)勻整在勻整范圍內(nèi)有很好的勻整作用。
　　
　　2．2短片段不勻的勻整效果
　　
　　在VOUKSH802-E型并條機正常喂人精梳條中夾進一根具有明顯短片段不勻的精梳條，對喂入條和輸出條進行波譜圖和條干CV分析，結(jié)果顯示精梳條中具有波長為8cm～10cm不勻波經(jīng)USC型自調(diào)勻整后*消除，條干CV由6．10％降為3．45％，說明USC型自調(diào)勻整裝置對短片段不勻具有較好的勻整效果。
　　
　　2．3精梳條結(jié)合波改善效果
　　
　　將精梳條（波譜分析存在33cm～43cm接合波）喂入SH802-E型并條機，分別在USC型自調(diào)勻整裝置開啟和關(guān)閉兩種情況下對輸出條取樣，進行波譜圖分析，結(jié)果顯示接合波經(jīng)USC型自調(diào)勻整后已基本消失，說明自調(diào)勻整對改善精梳條接合波效果明顯，這也為實現(xiàn)精梳后單并工藝提供了技術(shù)條件。
　　
　　2．4不同片段長度的勻整效果
　　
　　在安裝有USG型自調(diào)勻整的FA326型并條機上，對經(jīng)過自調(diào)勻整的輸出條進行1m、2m、3m、4m、5m不同片段的重量不勻試驗，并條機的兩個眼分別進行，結(jié)果顯示兩眼測得的數(shù)值基本相同，相同片段長度的有勻整的比無勻整的要好，重量CV比無勻整的要小。在有勻整的情況下，片段長度越長，勻整效果越好，說明并條機自調(diào)勻整對短片段的勻整要求比較高，技術(shù)難度較大。
　　
　　2．5USG型自調(diào)勻整合格率
　　
　　在安裝USG型自調(diào)勻整的FA326型并條機上，對8根、7根、9根不同喂入條件下的輸出條5m稱重各20段，分別計算出8根-→7根和8根-→9根的勻整效果。結(jié)果顯示，在8根正常喂入的情況下，增減一根條子，其勻整率都在標準范圍內(nèi)。勻整率越小，說明重量差異越小，勻整效果越好。
　　
　　3結(jié)束語
　　
　　隨著現(xiàn)代紡紗生產(chǎn)技術(shù)的不斷提高。并條機自調(diào)勻整技術(shù)的應(yīng)用已十分重要，其技術(shù)和作用已成為并條工序現(xiàn)代化的關(guān)鍵所在。
　　
　　（1）并條機自調(diào)勻整對精梳條接合波有較好的改善作用，可滿足實現(xiàn)精梳后單道并條工藝。
　　
　　（2）并合可以改善條子的長片段不勻，并條機自調(diào)勻整的作用關(guān)鍵是改善短片段不勻，將并合和自調(diào)勻整結(jié)合起來，可以實現(xiàn)并條工序的*工藝效果。
　　
　　（3）開環(huán)式控制系統(tǒng)具有較強的勻整針對性，是并條機自調(diào)勻整裝置較理想的控制方式，加上出條在線檢測裝置，實現(xiàn)在線監(jiān)控，使其作用更加完善。
　　
　　（4）自調(diào)勻整裝置不能影響并條機的工藝作用，針對不同的牽伸形式設(shè)計合理的牽伸調(diào)節(jié)方式十分重要。
　　
　　（5）我國并條機的自調(diào)勻整技術(shù)與*水平相比還有一定的差距，主要表現(xiàn)在可以勻整的片段長度和制造精度，應(yīng)加強有關(guān)技術(shù)研究，努力趕超*水平。