基于精梳機運動計算機模擬的棉叢接合率研究

賈國欣, 馮清國，任家智

(1.河南工程學院 紡織新產品開發(fā)河南省工程實驗室，河南 鄭州 450007；2.中原工學院 紡織學院，河南 鄭州 450007)

基于精梳機運動計算機模擬的棉叢接合率研究

賈國欣1, 馮清國2，任家智2

(1.河南工程學院 紡織新產品開發(fā)河南省工程實驗室，河南 鄭州 450007；2.中原工學院 紡織學院，河南 鄭州 450007)

為了預測棉叢的接合質量，制定快速合理的精梳工藝，在精梳機分離機構及鉗板機構運動性能計算機模擬的基礎上，對接合率的數值及其影響因素進行了分析與對比.結果表明，給棉長度、落棉隔距、分離羅拉順轉定時影響接合率的數值；在其他工藝參數不變的情況下，給棉長度增加，接合率提高；落棉隔距增加，接合率降低.對于某精梳機型，當給棉長度為4.28 mm、落棉隔距為12 mm、分離羅拉順轉定時為15.0分度時，接合率降到最低值154.75%；當給棉長度為5.89 mm、落棉隔距為7 mm、分離羅拉順轉定時為15.5分度時，接合率達到最高值194.98%.

精梳；計算機模擬；接合率；工藝

精梳機的結構復雜，機件運動規(guī)律多變[1-2]，有關機件(鉗板、分離羅拉、錫林)之間既密切配合，又相互影響制約，如果工藝配置不當會影響產品的質量和精梳落棉率[3].精梳工藝的合理快速制定，是紡織廠技術人員的一個重要課題.本研究利用機構運動的計算機模擬技術，對接合率的影響因素進行了分析，對接合率的數值進行了計算與對比，為紡織廠高效制定精梳工藝提供了理論依據，亦可對棉叢接合質量進行預測.

1 接合率

1.1 棉叢的接合率

精梳機在工作過程中，分離羅拉將上一個工作循環(huán)分離的棉網倒入機內，與鉗板送來的棉叢搭接，之后分離羅拉快速順轉，將纖維從鉗板送來的棉叢中快速拉出，從而實現分離接合[4].棉叢的搭接[5]如圖1所示.

圖1 棉叢的搭接Fig.1 Joint of flock

精梳機的接合率

(1)

式中:G為分離叢的接合長度；S為分離羅拉的有效輸出長度；L1為分離羅拉的分離工作長度；l為所紡纖維的長度.

接合率反映了前后兩個棉叢的接合程度，接合程度越高，接合牢度就越強，棉網的厚度增加，接合處的陰影減少，周期性搭接波就小，有利于降低棉精梳條條干的CV值[6-7].精梳機高速運轉后，輸出的棉網受分離羅拉的往復牽引，抖動更加劇烈，如果棉網的接合牢度不高，會產生意外伸長或破裂而影響精梳條的質量[8-9].

1.2 接合率的計算

由公式(1)可知棉叢的接合率與分離工作長度L1密切相關，分離工作長度為分離羅拉自分離開始到結束所輸出的棉網長度，即分離羅拉運動曲線上開始分離和結束分離時的位移差值.因此，接合率和分離羅拉的運動曲線密切相關.

分離羅拉傳動機構為平面連桿機構與齒輪機構的組合，如圖2所示.

圖2 分離羅拉傳動機構Fig.2 Detaching roller transmission mechanism

對傳動機構的運動建立數學模型，編寫Matlab程序，通過計算機模擬可以得到分離羅拉的位移曲線，如圖3所示.

圖3 分離羅拉位移曲線Fig.3 Displacement curve of detaching roller

如果分離開始和結束的時間已知，則分離工作長度可從分離羅拉位移曲線上獲知.例如，已知分離開始的時間為18.3分度，分離結束的時間為24.0分度，從圖3可知，分離羅拉在18.3分度的位移S18.3=-45.5 mm，在24.0分度的位移S24.0=0.46 mm，則分離工作長度L1=S24.0-S18.3=0.46 mm-(-45.5 mm)=45.96 mm.精梳機的有效輸出長度S=26.48 mm(機型一定，有效輸出長度為定值)，則根據公式(1)可得接合率η=186.9%(以纖維長度l=30 mm計算).

2 接合率的影響因素

2.1 給棉長度與落棉隔距

由1.2分析可知，精梳機的分離工作長度受分離開始和結束時間的影響，分離開始與結束時的分度不同，精梳機的分離工作長度就不同，棉叢的接合率也不同.

圖4 精梳機鉗板擺動機構Fig.4 Nipper swimming mechanism of comber

鉗板送來的棉叢頭端進入分離鉗口時，分離接合開始，鉗板擺動到最前方；不再有纖維喂入分離鉗口時，分離接合結束.根據精梳機的運動特性可知，鉗板擺動到最前方的時間為24.0分度，則分離結束的時間為24.0分度[10].根據精梳機的工作特點，在一個工作循環(huán)中，鉗板輸送給分離羅拉的棉叢長度等于喂棉長度.設給棉羅拉的喂棉長度為A，當A取值不同時，鉗板將棉叢送達分離鉗口的起始時間也不同.因此，分離開始時間受給棉長度A的影響.

當落棉隔距為鉗板最前方位置時，下鉗板前緣與后分離羅拉表面的距離為圖4中的P.

落棉隔距不同，鉗板的最前位置不同，鉗板的運動規(guī)律會改變，鉗板將棉叢送達分離鉗口的起始時間也不同.因此，落棉隔距與分離開始時間密切相關，它影響分離工作長度，會導致接合率發(fā)生改變.

以某種精梳機型為例，對其鉗板機構的運動進行計算機模擬，得到了不同給棉長度和落棉隔距的分離開始時間，如表1所示.

表1 分離開始時間

從表1可知，當落棉隔距一定時，給棉長度增加，分離開始時間顯著提前.當給棉長度由4.23 mm增至5.89 mm時，分離開始時間提前了約1.0分度.當給棉長度一定時，落棉隔距增加，分離開始時間推遲，但推遲幅度較小.當落棉隔距由7 mm增至12 mm時，分離開始時間推后0.2分度，給棉長度對分離開始時間的影響程度明顯高于落棉隔距.在其他工藝參數保持恒定的情況下，分離開始時間提前，分離工作長度增加，接合率提高.

圖5 不同順轉定時的分離羅拉位移曲線Fig.5 Displacement curves of detaching roller on different forward motion timings

2.2 分離羅拉順轉定時

以某種精梳機型為例，對其分離機構的運動進行計算機模擬，得到不同順轉定時的分離羅拉位移曲線，如圖5所示.

圖5中的4條曲線分別表示順轉定時為14.0分度、15.0分度、16.0分度、17.0分度時的分離羅拉位移.由圖5可知，分離羅拉順轉定時推后，分離羅拉的位移曲線水平右移，分度相同時不同曲線的位移數值不同.例如,當圖5中分離羅拉順轉定時為15.0分度時，分離開始的位移S18.3=-35.79 mm，分離結束的位移S24.0=9.9 mm；當分離羅拉順轉定時為17.0分度時，分離開始的位移S18.3=-47.48 mm，分離結束的位移S24.0=-3.29 mm，分度相同但不同曲線的位移數值不同，導致分離羅拉的分離工作長度變化，接合率改變.因此，影響接合率的工藝參數為給棉長度、落棉隔距和分離羅拉順轉定時.

3 接合率的分析與比較

以某種精梳機型為例，將其鉗板機構和分離機構建立數學模型，編寫Matlab程序，將其運動在計算機上進行模擬，得到了不同的給棉長度、落棉隔距與分離羅拉順轉定時的棉叢接合率，分別如表2至表5所示.

表2 接合率(分離羅拉順轉定時15.0分度)

注：以纖維長度30 mm計算，表3至表5同.

表3 接合率(分離羅拉順轉定時15.5分度)

表4 接合率(分離羅拉順轉定時16.0分度)

表5 接合率(分離羅拉順轉定時16.5分度)

由表2至表5可知：

(1)當分離羅拉順轉定時為定值，給棉長度分別為4.28 mm，4.71 mm，5.23 mm，5.89 mm時，落棉隔距越大，接合率越小，但接合率下降的幅度??；當分離羅拉順轉定時為16.0分度、給棉長度為4.28 mm時，落棉隔距由7 mm增至12 mm，接合率由170.11%降至164.35%，下降幅度為3.4%.

(2)當分離羅拉順轉定時為定值、落棉隔距為7～12 mm時，給棉長度越高，接合率越高，接合率提升的幅度較大；當分離羅拉順轉定時為16.0分度、落棉隔距為7 mm時，給棉長度由4.28 mm增至5.89 mm，接合率由170.11%提高到194.07%，提升幅度為14.1%.

(3)當落棉隔距為定值、分離羅拉順轉定時為15.0～16.5分度時，給棉長度增加，接合率顯著提高；分離羅拉順轉定時越早，接合率提高的幅度越大.當順轉定時為15.0分度時，給棉長度由4.28 mm增至5.89 mm，接合率由161.49%提高到192.58%，提升幅度為19.2%；當順轉定時為16.5分度時，給棉長度由4.28 mm增至5.89 mm，接合率由170.25%提高到189.58%，提升幅度為10.2%.

(4)當給棉長度為4.28 mm、落棉隔距為12 mm、分離羅拉順轉定時為15.0分度時，接合率降到最低值154.75%;當給棉長度為5.89 mm、落棉隔距為7 mm、分離羅拉順轉定時為15.5分度時，接合率達到最高值194.98%.

4 結論

(1)接合率是影響精梳分離接合質量的重要指標，它反映棉叢的接合牢度，影響精梳條條干的均勻度.利用計算機模擬精梳機運動，可以確定分離接合階段的起始時間.

(2)給棉長度、落棉隔距均對分離開始分度有影響，給棉長度大，分離開始時間較早，分離工作長度較長，接合率高；落棉隔距大，分離開始時間遲，分離工作長度較短，接合率低.

(3)分離羅拉順轉定時改變，其位移曲線水平移動，造成分離時間相同、位移差值不同(分離工作長度不同)，接合率不同.利用計算機模擬得到的位移曲線可計算接合率，預測棉叢的接合質量，為制定高效優(yōu)質的精梳工藝提供了理論依據.

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[4] 任家智.高效能精梳機分離接合工藝比較與分析[J].棉紡織技術,2002,30(8):9-13.

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[6] 何銀康.有關精梳工藝優(yōu)化和精梳器材優(yōu)選的探索[J].棉紡織技術,2008,36(6):16-20.

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Research of the flock joint rate based on computer simulation of comber movement

JIA Guoxin1, FENG Qingguo2, REN Jiazhi2

(1.HenanEngineeringLaboratoryofNewTextilesDevelopment,HenanUniversityofEngineering,Zhengzhou450007,China; 2.CollegeofTextiles，ZhongyuanUniversityofTechnology,Zhengzhou450007,China)

To predict overlapping quality of flock so as to make combing process reasonably and quickly, influence factors of joint rate have been analyzed, and the values of joint rate have been compared, on the basis of computer simulation of movement performance to detaching mechanism and nipper mechanism on comber. The results show that it has influence on joint rate that feeding length, noil gauge and clockwise rotation timing of detaching roller; in case of other parameters being constant, feeding length increases, joint rate increases; noil gauge increases, then the joint rate decreases. To one type of comber, joint rate drops to the minimum, which is 154.75%, when feeding length is 4.28 mm, noil gauge is 12 mm, and clockwise rotation timing of detaching roller is 15.0 index, while joint rate reaches the maximum, which is 194.98%. When the feeding length is 5.89 mm, noil gauge is 7 mm, clockwise rotation timing of detaching roller is 15.5 index.

combing; computer simulation; joint rate; process

2016-11-13

賈國欣(1975-)，女，河北石家莊人，副教授，主要從事紡紗設備與工藝方面的研究.

TS114．2

A

1674-330X(2016)01-0010-05