自動繅纖度控制要點(diǎn)總結(jié)

胡征宇，蔣新建

(蘇州大學(xué) 紡織與服裝工程學(xué)院，江蘇 蘇州 215021)

自動繅纖度控制要點(diǎn)總結(jié)

胡征宇，蔣新建

(蘇州大學(xué) 紡織與服裝工程學(xué)院，江蘇 蘇州 215021)

對自動繅纖度控制的一致性、靈敏性、及時(shí)性和示值穩(wěn)定性進(jìn)行了分析，并對它們影響偏差的相互關(guān)系進(jìn)行了闡述。指出一致性重點(diǎn)是工藝設(shè)計(jì)控制樣本的確定；靈敏性主要是細(xì)限纖度附近要產(chǎn)生固體摩擦變?yōu)橐后w摩擦的突變，核心是墊片厚度等于細(xì)限纖度直徑；及時(shí)性目前已由設(shè)備完成，主要是給繭機(jī)與探索添緒的同步；示值穩(wěn)定性是目前生產(chǎn)中需要控制的變量，不可能達(dá)到某一個(gè)值，僅能控制在一個(gè)模糊區(qū)間內(nèi)。

纖度控制；一致性；靈敏性；及時(shí)性；示值穩(wěn)定性

生絲檢驗(yàn)中與纖度管理有關(guān)的項(xiàng)目有偏差、最大偏差、一度變化、二度變化、三度變化，偏差與最大偏差屬于長線段的范疇，其他屬于短線段的范疇。不管長線段還是短線段的問題，絲綢面料上都會得到體現(xiàn)，影響綢面質(zhì)量，所以必須加以控制。

自動繅是通過機(jī)械來控制纖度的粗細(xì)，因此必須考慮機(jī)械的一致性、靈敏性、及時(shí)性、示值穩(wěn)定性。一致性是指每一緒的細(xì)限纖度在同一細(xì)限纖度時(shí)進(jìn)行添緒；靈敏性是要求纖度產(chǎn)生細(xì)微落細(xì)變化時(shí)感知器就能做出反應(yīng)，從而完成添緒任務(wù)；及時(shí)性是指絲條一落細(xì)就發(fā)出添緒信號，添緒完成則消除添緒信號；示值穩(wěn)定性是指絲條在整個(gè)纖度控制過程中，細(xì)限纖度一直保持穩(wěn)定狀態(tài)，不隨外界條件變化而產(chǎn)生變化，生絲纖度永遠(yuǎn)落在細(xì)限纖度至細(xì)限纖度加一粒新繭的繭絲纖度之間。

一致性屬于緒間偏差問題，靈敏性、及時(shí)性、示值穩(wěn)定性屬于緒內(nèi)偏差問題。自動繅纖度控制就是要求絲條一旦產(chǎn)生落細(xì)就發(fā)出添緒信號，落細(xì)的標(biāo)準(zhǔn)要求每一緒都是統(tǒng)一值，機(jī)械根據(jù)落細(xì)信號進(jìn)行添緒，添緒完成則消除添緒信號，同時(shí)自始至終都穩(wěn)定在相同的細(xì)限纖度點(diǎn)上進(jìn)行添緒。本研究對上述問題進(jìn)行逐一分析。

1 一致性問題

一致性從理論上講就是指緒與緒之間的細(xì)限纖度控制在同一值上面，但在實(shí)際控制中是存在問題的。首先細(xì)限纖度點(diǎn)目前沒有一起進(jìn)行精密地測量，同時(shí)由于絲條直徑包含絲素與絲膠，就是發(fā)明出能精確測量絲條直徑的裝置，當(dāng)脫膠后仍然產(chǎn)生絲條粗細(xì)的差異，再加上繭絲纖度是一個(gè)由細(xì)變粗、再由粗變細(xì)的曲線函數(shù)，絲膠含量也是一個(gè)外層多、內(nèi)層少的變量，所以要控制細(xì)限纖度一致性問題是比較困難的。

目前，有一種控制辦法是可以根據(jù)試樣建立繭絲纖度變化曲線的函數(shù)式[1]，再利用繭絲纖度與繭層顏色的對比關(guān)系[2]，通過計(jì)算機(jī)程序，計(jì)算確定細(xì)限纖度與粗限纖度理論值時(shí)所對應(yīng)的繭粒數(shù)與繭層顏色。如某莊口的細(xì)限纖度是7粒5白無紅繭，即緒下繭為7粒時(shí)必須有5粒白色繭，同時(shí)不允許紅色繭出現(xiàn)[3]，因?yàn)榘咨O即是外層的繭，繭絲纖度較粗，紅色繭則是內(nèi)層繭，繭絲纖度較細(xì)。由于是7粒繭，則需要粗纖度的繭多一些，細(xì)纖度的繭應(yīng)不存在。當(dāng)機(jī)械控制時(shí)出現(xiàn)不滿足細(xì)限纖度要求的情況，則說明機(jī)械存在問題，需要進(jìn)行調(diào)整設(shè)備。如7粒4白或雖有5白但存在紅繭，即可以說是實(shí)際纖度已經(jīng)小于細(xì)限纖度，需要調(diào)整。同理，粗限纖度是9粒必須有1紅，若9粒沒有紅繭，則說明實(shí)際纖度已經(jīng)超出粗限纖度范圍，必須調(diào)整[4]。一般情況下設(shè)置細(xì)限纖度與粗限纖度的理論值是中心纖度±1/2繭絲第一百回纖度，因?yàn)榻o繭機(jī)添緒時(shí)一般都是添新繭，即是第一百回繭絲纖度的繭，有了控制樣本，即粗限纖度與細(xì)限纖度的實(shí)際標(biāo)定值(繭粒與繭色)就能很好地進(jìn)行控制緒間偏差，完成一致性所要解決的問題。

2 靈敏性問題

靈敏性則是要求纖度在細(xì)限纖度給定值的范圍內(nèi)產(chǎn)生細(xì)小的纖度變化就能發(fā)出信號。根據(jù)新定纖感知纖度模型：

可知，絲條的固體摩擦有否對摩擦力的變化量特別明顯，則要求絲條在細(xì)限纖度以上時(shí)，絲條永遠(yuǎn)與感知器產(chǎn)生固體摩擦，當(dāng)絲條細(xì)至細(xì)限纖度時(shí)，則固體摩擦消失。因此，感知器墊片厚度，也就是感知器間隙是關(guān)鍵。墊片過厚，絲條會變粗；墊片過薄，絲條會變細(xì)。根據(jù)絲條直徑與纖度的關(guān)系，發(fā)現(xiàn)23.3 dtex的墊片厚度最佳值為64 μm[6]。由于絲條經(jīng)常處于液態(tài)與膠態(tài)摩擦狀態(tài)[7]，墊片過厚，則在細(xì)限纖度附近時(shí)不能產(chǎn)生摩擦力的實(shí)變量，使感知器靈敏度下降，緒間偏差增大；由于絲條到細(xì)限纖度以下時(shí)，仍然存在固體摩擦力，墊片過薄，則摩擦力的實(shí)變量也減小。感知器靈敏度下降，感知器產(chǎn)生誤感知，造成粗野纖度。要達(dá)到較高的靈敏性，則設(shè)備安裝時(shí)要保證三眼垂直線[8]，即上定位鼓輪、感知器間隙、下探索鼓輪形成一條垂直線，絲條在垂直線上運(yùn)行，同時(shí)感知器間隙滿足低于細(xì)限纖度時(shí)固體摩擦消失，高于細(xì)限纖度時(shí)固體摩擦存在的要求。利用絲條直徑與不添緒的信號，根據(jù)摩擦系數(shù)的分析，固體摩擦產(chǎn)生的摩擦力是摩擦力變化量中的主要因素，所以設(shè)備安裝時(shí)要滿足這一要求，這樣才能提高感知器的靈敏性[9]。

3 及時(shí)性問題

及時(shí)性即絲條一發(fā)生落細(xì)，設(shè)備馬上能發(fā)生感知信號，達(dá)到隨落隨添的要求。但由于感知器安裝位置決定了感知存在滯后的現(xiàn)象，緒下雖然落細(xì)或落緒，而感知器所測到的絲條是落細(xì)之前的部位，必須等到絲條落細(xì)點(diǎn)達(dá)到才能測到，因此目前感知系統(tǒng)都不能做到隨落隨添。SFD507號稱隨落隨添，但其落細(xì)后到達(dá)感知器的時(shí)間是必定存在的，飛宇2000型后的自動繅絲機(jī)很好地解決了及時(shí)性問題。根據(jù)這一時(shí)間是必定存在的原理，采用添緒探索與給繭機(jī)無級同步的原理，使每次發(fā)出信號與給繭機(jī)到達(dá)添緒都達(dá)到同步，摒棄了三檔探索周期的方法。飛宇2000型以后的自動繅系列小 采用恒線速[10-11]，使得小 轉(zhuǎn)速漸變，最高達(dá)15 r/min左右，這對同步機(jī)構(gòu)探索檔位提出了更高的要求。如果車速過慢，則會在一個(gè)探索周期內(nèi)產(chǎn)生重添的現(xiàn)象，所以繭車速與給繭機(jī)速度采用無級捆綁調(diào)速，很好地解決了及時(shí)性問題。也就是說及時(shí)性的問題在機(jī)械設(shè)計(jì)時(shí)已經(jīng)決定，如果不能達(dá)到同步，或存在等待時(shí)間偏長，及時(shí)性問題就不能很好地解決。

4 示值穩(wěn)定性問題

示值穩(wěn)定性包含2個(gè)概念，一個(gè)是理論給定值的穩(wěn)定性問題，另一個(gè)是實(shí)際摩擦力的穩(wěn)定性問題。當(dāng)2個(gè)值都保持原有狀態(tài)，則示值穩(wěn)定性良好，然而這兩個(gè)值是一直在不停地變化的。

首先考慮理論給定值的穩(wěn)定性。當(dāng)設(shè)備調(diào)試結(jié)束后，F(xiàn)理＝(B×G＋C×T)/A[12]，其中B是感知器重心至感知器支點(diǎn)的距離，G是感知器的質(zhì)量，C是集體調(diào)節(jié)鏈條對感知器支點(diǎn)作用力的距離，T是集體調(diào)節(jié)鏈條的作用力，A是摩擦力對支點(diǎn)的作用距離。B、G、C、T是基本不變的，然而理論摩擦力是建立在一定的感知器間隙基礎(chǔ)上的，隨著車間溫度的變化，感知器間隙會產(chǎn)生波動，導(dǎo)致感知器細(xì)限理論值的變化，從而使生絲纖度緒間偏差都產(chǎn)生變化(緒間偏差由間隙熱脹冷縮的不一致造成)，所以控制感知器間隙的示值穩(wěn)定性是目前控制中的難題。

其次，感知器實(shí)際摩擦力的控制也是比較困難的事。根據(jù)實(shí)際摩擦力的理論公式：

主要隨外界變化的產(chǎn)生有粘度系數(shù)μ，生絲密度系數(shù)ρ，絲條與感知器的相對速度，煮繭煮熟度的絲膠剪切應(yīng)力τ1等。黏度系數(shù)與車間溫濕度、索理緒湯溫、繅絲湯溫等都有關(guān)系，濕度大黏度系數(shù)小，生絲實(shí)際纖度變粗，生絲密度系數(shù)與擋車工的絲鞘長度有關(guān)系，絲鞘長短直接影響絲條的圓整度與生絲密度，從而導(dǎo)致示值穩(wěn)定性的變化。

絲條與感知器的相對速度對示值穩(wěn)定性的影響也非常大，在恒線速繅絲機(jī)以前的自動繅，車速保持不變，由于落絲導(dǎo)致絲片的厚薄，使實(shí)際卷繞線速度產(chǎn)生系統(tǒng)誤差。上絲時(shí)，由于絲片半徑小，線速度慢，實(shí)際纖度偏粗，落絲時(shí)由于絲片增厚(接近10 %)，使線速度加快，實(shí)際纖度變細(xì)，從而造成上絲時(shí)粗纖度，落絲時(shí)細(xì)纖度的緒內(nèi)偏差增大。如果同時(shí)作絲織經(jīng)線必會導(dǎo)致姆米數(shù)的不統(tǒng)一，所以在自動繅生產(chǎn)近30年的1995年前，立繅仍然占少數(shù)的半壁江山。隨著恒線速推廣，自動繅生絲也能用于絲織物的經(jīng)線，也就宣判了立繅的死刑。如果仔細(xì)分析就不難發(fā)現(xiàn)，自動繅的卷繞機(jī)構(gòu)是通過圓周的卷繞運(yùn)動與橫向的絡(luò)絞運(yùn)動所形成的復(fù)合運(yùn)動，目前的卷繞運(yùn)動基本能達(dá)到一致，但絡(luò)絞運(yùn)動永遠(yuǎn)存在于整個(gè)繅絲過程，因此不可能達(dá)到穩(wěn)定于某一個(gè)值，只是穩(wěn)定于某一模糊區(qū)間。

煮繭工藝的穩(wěn)定性決定煮熟度的絲膠剪切應(yīng)力的穩(wěn)定性。只有剪切應(yīng)力穩(wěn)定，才能使膠體摩擦力穩(wěn)定，實(shí)際摩擦力的細(xì)限點(diǎn)穩(wěn)定，因此對煮繭機(jī)的各區(qū)段穩(wěn)定必須嚴(yán)格控制，尤其是蒸煮室的溫度。一般蒸煮都是在100 ℃以上，開大一點(diǎn)與關(guān)小一點(diǎn)對絲膠剪切應(yīng)力有很大的影響，故務(wù)必注意蒸煮室各閥的開啟圈數(shù)。

5 結(jié) 語

綜上所述，要完成自動繅纖度控制首先是要給出細(xì)限纖度與粗限纖度的實(shí)際狀態(tài)值，工人根據(jù)緒下粒符數(shù)是否在控制范圍內(nèi)進(jìn)行設(shè)備的修理與調(diào)整；要使感知器靈敏性提高，感知器細(xì)限纖度時(shí)的直徑應(yīng)等于感知器間隙。當(dāng)實(shí)際纖度細(xì)于細(xì)限纖度給定值時(shí)，絲條與感知器形成液態(tài)摩擦(絲條與感知器的間隙大于1 μm)，一旦添緒完成或絲條粗于細(xì)限纖度時(shí)，感知器與絲條就產(chǎn)生固體摩擦與膠體摩擦，從而使感知器得到的摩擦力實(shí)變量增大，提高靈敏度；及時(shí)性主要是由設(shè)備研制時(shí)決定，通過合理設(shè)置能得到符合“隨落隨添”的狀態(tài)；示值穩(wěn)定性只能是相對穩(wěn)定，添緒點(diǎn)永遠(yuǎn)是一個(gè)模糊區(qū)間，若要完全解決是不可能的，只能進(jìn)行合理地控制，將它控制在一個(gè)狹小的范圍內(nèi)。其中對實(shí)際摩擦力的理論公式中各個(gè)參數(shù)的控制是非常重要的，所以必須加強(qiáng)生產(chǎn)過程中的管理，從而完成自動繅纖度的控制。

[1]胡征宇，俞海峰.繭絲線密度變化的擬合與預(yù)測[J].紡織學(xué)報(bào)，2008，29(10)：29-33.

[2]HU Zhengyu, YU Haifeng, GU Ping. Fuzzy mathematics for raw silk size control[J]. Journal of Donghua University(Eng.Ed), 2008, 25(4): 449-452.

[3]俞海峰，胡征宇，陸開陽.自動繅緒下粒符控制樣本設(shè)計(jì)辦法的探討[J].絲綢，2007(5)：14-17.

[4]俞海峰，胡征宇，周維.繭層狀態(tài)分層數(shù)字化識別的探討[J].絲綢，2007(10)：34-37.

[5]胡征宇，俞海峰，陸開陽.新定纖感知器纖度感知理論模型的建立[J].紡織學(xué)報(bào)，2008，29(3)：101-104.

[6]陸開陽，胡征宇.感知器墊片厚度對靈敏度的影響淺析[J].絲綢，2006(10)：20-21，37.

[7]胡征宇，俞海峰，周維，等.間歇式定纖感知接觸模型分析與研究[J].絲綢，2007(9)：29-31.

[8]胡征宇.感知器間隙大小對絲條感知靈敏性的影響[J].絲綢，2003(5)：24-26.

[9]周維，胡征宇.感知器靈敏度的分析與探討[J].絲綢，2008(3)：37-39.

[10]胡征宇.影響自動繅生絲均方差的機(jī)理分析之二——絲片厚度與線速度[J].絲綢，1998(11)：10-11.

[11]丁章芳，葉文，史偉民，等.機(jī)電一體化技術(shù)在自動繅絲機(jī)中的應(yīng)用[J].絲綢, 2001(11)：28-30.

[12]胡征宇，葉文.定纖感知器支點(diǎn)摩擦力矩對靈敏性的影響[J].絲綢，2002(11)：24-25.

Summary of automatic reeling denier control points

HU Zheng-yu, JIANG Xin-jian
(College of Textile and Clothing Engineering, Soochow University, Suzhou 215021, China)

This paper analyzed the consistency, sensitivity, timeliness and indication stability of the automatic reeling denier control respectively, and explained the influences of these factors to the denier deviation. The key of consistency is the determination of control samples by technical design. The sensitivity mainly depends on the mutation from solid friction to liquid friction near the thin limited denier, and the control point is the gasket thickness must be equal to the thin limited denier. The timeliness is completed by equipments, and the synchronous of the cocoon supply machine and the exploration set is the control point. The indication stability is needed to control during the processing. It is an intermediate variable and can only be controlled in a fuzzy interval.

Denier control; Consistency; Sensitivity; Timeliness; Indication stability

TS143.223

A

1001-7003(2011)01-0031-03

2010-07-27；

2010-09-30

胡征宇(1957－ )，男，副教授，主要從事數(shù)字化制絲技術(shù)、制絲機(jī)械、制絲CAD等研究。