高速并條機(jī)勻整延遲時(shí)間的測(cè)試與分析

賀 翊，王貫超，王 斌，孫 偉，李志東

（1.西安工程大學(xué) 機(jī)電工程學(xué)院，陜西 西安710048；2.陜西寶成航空精密制造股份有限公司，陜西 寶雞721000）

現(xiàn)代高速并條機(jī)的主流機(jī)型大都配備有開環(huán)形式的自調(diào)勻整裝置.自調(diào)勻整裝置可以根據(jù)喂入紗條的粗細(xì)變化，自動(dòng)地調(diào)整牽伸倍數(shù)，有效地減少或消除輸出紗條條干隨喂入紗條粗細(xì)變化的不勻，從而保障輸出紗條的條干均勻度［1］.開環(huán)自調(diào)勻整系統(tǒng)具有喂入檢測(cè)點(diǎn)紗條的線速度比輸出檢測(cè)點(diǎn)紗條的線速度低，喂入部分紗層比較厚的特點(diǎn)，使得開環(huán)自調(diào)勻整具有更高的檢測(cè)準(zhǔn)確性［2］.在自調(diào)勻整裝置實(shí)現(xiàn)數(shù)字化后，勻整以喂入紗條經(jīng)過檢測(cè)羅拉的長(zhǎng)度為基準(zhǔn)，短片段和超短片段勻整成為自調(diào)勻整裝置的發(fā)展方向，如先進(jìn)的烏斯特自調(diào)勻整掃描長(zhǎng)度為每次1.5mm，有的縮短到1mm，掃描檢測(cè)一次所需時(shí)間達(dá)到毫秒級(jí)，速度快，精度高，一般可將±25%范圍內(nèi)的喂入紗條勻整到±1%以內(nèi).因此，開環(huán)式自調(diào)勻整裝置在高速并條機(jī)上的使用更為廣泛［3］.

勻整延遲時(shí)間是開環(huán)自調(diào)勻整裝置的重要參數(shù)之一，勻整延遲時(shí)間設(shè)置得過長(zhǎng)或過短都會(huì)對(duì)紗條產(chǎn)生人為的附加不勻.目前，國(guó)外具有代表性的瑞士Uster公司的USC系統(tǒng)以及瑞士Rieter公司的RQM（棉條質(zhì)量監(jiān)控器）產(chǎn)品［4］，占據(jù)了國(guó)內(nèi)高性能并條機(jī)的主要市場(chǎng)［5］，并且由于受到勻整延遲時(shí)間與纖維變速點(diǎn)的位置、纖維長(zhǎng)度及其離散系數(shù)、電器及機(jī)械系統(tǒng)的慣性延遲時(shí)間等多種因素的影響，各種開環(huán)自調(diào)勻整的控制模型都無法計(jì)算出其準(zhǔn)確值.在實(shí)際工作中一般采用跳條涂色試驗(yàn)法來修正勻整延遲時(shí)間，現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試工作量大，且精度也不高.因此有必要尋求一種簡(jiǎn)易、快捷、準(zhǔn)確的方法來確定并條機(jī)的勻整延遲時(shí)間.

1 測(cè)試系統(tǒng)組成

系統(tǒng)組成分為信號(hào)的前端調(diào)理和虛擬儀器測(cè)試2部分.信號(hào)的前端調(diào)理部分包括反映喂入紗條粗細(xì)不勻的凹凸羅拉位移傳感器，反映輸出紗條條干不勻的喇叭口應(yīng)變傳感器及相應(yīng)的二次儀表，以及反映喂入紗條長(zhǎng)度的凹凸羅拉編碼器［6］.虛擬儀器測(cè)試部分由數(shù)據(jù)采集器、筆記本電腦及相應(yīng)的LabVIEW平臺(tái)［7］開發(fā)的軟件組成.數(shù)據(jù)采集器采用美國(guó)國(guó)家儀器公司生產(chǎn)的NI USB－6251數(shù)據(jù)采集卡［8］，這是一款高速M(fèi)系列多功能DAQ模塊，提供了16路A／D，輸入分辨率為16位，1.25MS／s的單通道采樣率（總計(jì)1MS／s），每條輸入通道包括7檔可編程的輸入范圍（±100mV～±10V）.該系統(tǒng)具有動(dòng)態(tài)性能好、抗干擾能力強(qiáng)、測(cè)量精度高及成本造價(jià)低等特點(diǎn).在出條速度為600m／min的情況下，測(cè)試紗條長(zhǎng)度可達(dá)微米級(jí)［9－10］.

2 測(cè)試方法及結(jié)果分析

本文采取跳條實(shí)驗(yàn)，即在自調(diào)勻整可調(diào)范圍內(nèi)，正常開車時(shí)，改變喂入紗條的數(shù)量，在入口和出口位置做好標(biāo)記，觀察自調(diào)勻整執(zhí)行后輸出紗條的變化.實(shí)驗(yàn)中，測(cè)試電壓調(diào)定為－5V～5V，采樣率1 000，采樣數(shù)100，在并條機(jī)的紗條喂入端喂入6根紗條，通過加減紗條的方法進(jìn)行測(cè)試（喇叭口處的干擾信號(hào)已用低通濾波器消除）.

圖1和圖2分別為關(guān)閉并條機(jī)自調(diào)勻整裝置加一根紗條和減一根紗條的條干不勻曲線，圖3和圖4分別為打開并條機(jī)自調(diào)勻整裝置加一根紗條和減一根紗條的條干不勻曲線.TG信號(hào)和PF信號(hào)分別是并條機(jī)輸入端凹凸羅拉位移傳感器及輸出端喇叭口應(yīng)力傳感器的條干不勻曲線，其中PF信號(hào)是負(fù)信號(hào)，從圖1～4中可以清楚地看出由于加減跳條而在輸入和輸出端產(chǎn)生的紗條粗細(xì)的變化.

圖1 勻整關(guān)閉加一根紗條的條干不勻曲線

圖2 勻整關(guān)閉減一根紗條的條干不勻曲線

圖3 勻整打開加一根紗條的條干不勻曲線

圖4 勻整打開減一根紗條的條干不勻曲線

圖5是在啟動(dòng)并條機(jī)自調(diào)勻整裝置情況下所測(cè)得的加條測(cè)試條干不勻曲線.從圖5可以看出，由于延遲時(shí)間過長(zhǎng)而帶來的附加條干不勻，在第2.7s處TG信號(hào)出現(xiàn)加條粗節(jié)，3.87s處PF信號(hào)出現(xiàn)一個(gè)粗節(jié)，而在4.41s處PF信號(hào)又出現(xiàn)一個(gè)細(xì)節(jié).這是因?yàn)樵谖谷爰啑l粗節(jié)的始點(diǎn)處和在喂入紗條粗節(jié)的終點(diǎn)處勻整延時(shí)所致.

實(shí)際生產(chǎn)中，可以根據(jù)測(cè)試結(jié)果中輸出紗條產(chǎn)生粗節(jié)與細(xì)節(jié)的時(shí)間先后，判斷勻整時(shí)間是否合適.由上述測(cè)試結(jié)果不難分析，延遲時(shí)間過長(zhǎng)會(huì)因喂入粗節(jié)在輸出紗條中同時(shí)產(chǎn)生一個(gè)附加粗節(jié)和細(xì)節(jié)，也會(huì)因喂入細(xì)節(jié)在輸出紗條中同時(shí)產(chǎn)生一個(gè)附加細(xì)節(jié)和粗節(jié)；反之，若延遲時(shí)間過短，輸出細(xì)節(jié)會(huì)先于輸出粗節(jié)出現(xiàn).所以，開環(huán)自調(diào)勻整裝置的勻整延遲時(shí)間不準(zhǔn)確，會(huì)使并條機(jī)的輸出紗條產(chǎn)生附加條干不勻，這就需要在勻整算法［11］中加以考慮.從圖6的紗條不勻曲線可以看出，通過縮短自調(diào)勻整系統(tǒng)的勻整延遲時(shí)間，可以基本消除加條粗節(jié)在輸出紗條中產(chǎn)生的附加不勻，這說明延遲時(shí)間的調(diào)整值是準(zhǔn)確的.

圖5 延遲時(shí)間過長(zhǎng)的條干不勻曲線

圖6 延遲時(shí)間調(diào)整后的條干不勻曲線

3 結(jié) 論

（1）并條機(jī)的勻整延遲時(shí)間與喂入紗條粗、細(xì)節(jié)的程度有關(guān)，這一點(diǎn)在加一根和二根紗條的跳條對(duì)比實(shí)驗(yàn)中得到了驗(yàn)證，顯然這是由于機(jī)械慣性所致，應(yīng)當(dāng)在勻整控制算法中加以考慮.

（2）在跳條實(shí)驗(yàn)的同時(shí)，加入對(duì)牽伸羅拉的轉(zhuǎn)速測(cè)試，可以準(zhǔn)確地測(cè)試出并條機(jī)自調(diào)勻整裝置的勻整延遲時(shí)間，有益于進(jìn)一步深入研究并條機(jī)自調(diào)勻整的控制算法和性能評(píng)價(jià).

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