RSB D24c型并條機(jī)自調(diào)勻整原理及分析

李志民 王新厚

(東華大學(xué)，上海，201620)

眾所周知，紗線的不勻程度關(guān)系到紗線品級的高低，同時也直接影響到制成品的質(zhì)量。并條工序是紡紗流程中的一道關(guān)鍵工序，對后道成紗質(zhì)量的影響也越來越被人們重視[1]。實際生產(chǎn)中，具有自調(diào)勻整功能的并條機(jī)對改善棉條重量不勻率具有十分重要的作用。以下介紹RSB D24c型并條機(jī)自調(diào)勻整的組成和工作原理，分析影響自調(diào)勻整功能的關(guān)鍵要素。

1 RSB D24c型并條機(jī)自調(diào)勻整系統(tǒng)的組成

RSB D24c型并條機(jī)的自調(diào)勻整系統(tǒng)是由檢測系統(tǒng)、控制系統(tǒng)、執(zhí)行系統(tǒng)三部分組成[2]，如圖1所示。

圖1 并條機(jī)自調(diào)勻整系統(tǒng)示意圖

檢測系統(tǒng)由一對旋轉(zhuǎn)的檢測羅拉和壓盤等組成；控制系統(tǒng)由B195型信號傳感器、D295型數(shù)字處理器等組成；勻整執(zhí)行系統(tǒng)由G90型伺服放大器、M90型伺服電機(jī)等組成。

2 自調(diào)勻整系統(tǒng)工作原理

RSB D24c型并條機(jī)的自調(diào)勻整系統(tǒng)是根據(jù)喂入條子的粗細(xì)變化，相應(yīng)地調(diào)整牽伸區(qū)瞬時牽伸倍數(shù)，以改變輸出纖維束的均勻度。

條子重量偏差的檢測由凹、凸羅拉和壓盤聯(lián)合完成。該重量偏差由B195型傳感器檢測，并以短的恒定的時間間隔輸出喂入條子的精確重量偏差值到D295型數(shù)字處理器，處理器計算處理后產(chǎn)生一個與電壓值和輸出速度對應(yīng)的RPM目標(biāo)值；由G90型伺服放大器將RPM值轉(zhuǎn)化成M90型伺服電機(jī)的一個轉(zhuǎn)速變化值。當(dāng)被檢測的那段條子進(jìn)入牽伸區(qū)的牽伸點時，伺服電機(jī)的轉(zhuǎn)速發(fā)生變化，同時改變中羅拉和后羅拉的轉(zhuǎn)速，前羅拉的轉(zhuǎn)速保持不變，從而改變該段條子的牽伸倍數(shù)，使得輸出條子達(dá)到勻整效果。

若喂入條子偏重，則需同時降低中羅拉和后羅拉的速度，增大牽伸倍數(shù)；如果喂入條子偏輕，則需同時提高中羅拉和后羅拉的轉(zhuǎn)速，減小牽伸倍數(shù)。

它屬于開環(huán)控制系統(tǒng)，如圖2所示，具有先檢測后控制的特點，系統(tǒng)中的控制回路是非封閉式的[3]。開環(huán)控制系統(tǒng)有較強(qiáng)的勻整針對性，對短片段不勻有較好的改善效果[4]。

圖2 開環(huán)控制系統(tǒng)

3 自調(diào)勻整功能的影響因素

3.1 電子裝置

喂入條子經(jīng)過兩個檢測羅拉，其中一個羅拉的位置固定，另一個羅拉安裝在一個可以移動的軸承上，并在一定的壓力作用下，根據(jù)喂入條子體積變化的方式和大小，有不同程度的偏移。壓盤安裝在可移動軸承的相關(guān)部件上并與B195型傳感器有一定距離。羅拉的偏移導(dǎo)致壓盤位置相應(yīng)變動，因此喂入條子體積的變化轉(zhuǎn)化成壓盤與B195型傳感器之間距離的變化，變化的信號由B195型傳感器檢測，并將其轉(zhuǎn)化成電壓值的變化傳輸?shù)紻295型數(shù)字處理器。這一系列動作在長期不斷的變化、檢測、轉(zhuǎn)化過程中有可能產(chǎn)生誤差。為了消除機(jī)械和電信號的錯誤，檢測裝置需定期檢查并校準(zhǔn)。這是勻整功能作用的基礎(chǔ)，是一個非常重要的因素。

壓盤和B195型傳感器之間有一定的距離d，可以被看作為一平板電容器。假設(shè)B195型傳感器與壓盤的正對面積s，電壓U,介電常數(shù)ε，k代表靜電力常量，電容C,該電容器帶電量Q。

(1)

(2)

由公式(1)和(2)可推導(dǎo)得出：

(3)

如果機(jī)械檢測與對應(yīng)的電壓值偏離線性關(guān)系，檢測結(jié)果將不準(zhǔn)確，經(jīng)過勻整的條子重量差異必將很大。電子裝置的校準(zhǔn)是基于這種線性關(guān)系進(jìn)行的。電子裝置的檢查應(yīng)使用規(guī)定的B6(厚度為6 mm)隔距規(guī)。當(dāng)兩個檢測羅拉間隙在6 mm時，B195型信號傳感器檢測到的電壓值范圍是(8 125±30)mV[5]，以此為標(biāo)準(zhǔn)。如果電壓值不在此范圍，需要進(jìn)行電壓值校準(zhǔn)。

檢測羅拉電壓值的校準(zhǔn)采用4個不同規(guī)格的隔距規(guī)，它們的規(guī)格分別是3 mm、4 mm、 5 mm、6 mm。這4個隔距規(guī)的作用各不相同。6 mm隔距規(guī)用于檢測和校準(zhǔn)，將其放入檢測羅拉之間并加壓，查看此時對應(yīng)的電壓值是否在(8 125±30)mV范圍之內(nèi)，如果不在，此時需要手動調(diào)整壓盤與B195型傳感器之間的距離來改變對應(yīng)的電壓值，直到顯示的電壓值在要求范圍(8 125±15)mV之內(nèi)。3 mm、4 mm、5 mm隔距規(guī)測量的電壓值是用于檢查上述調(diào)整的電壓值是否合理。如果這4個電壓值點符合線性關(guān)系，即校準(zhǔn)成功；如果不符合線性關(guān)系，機(jī)器將提示“偏線性錯誤”，即校準(zhǔn)不正確。導(dǎo)致校準(zhǔn)時出現(xiàn)線性錯誤的原因很多，例如校準(zhǔn)工具不合理、操作不精準(zhǔn)等，需要重新校準(zhǔn)操作。若B195型傳感器狀態(tài)不良，也會導(dǎo)致上述問題發(fā)生，此時需要更換B195型傳感器。

通常情況下必須定期檢查電子裝置。只有通過這種定期檢查，電子裝置的精確功能才能得以保證。檢查周期取決于個別質(zhì)量要求，但不能超過一年。除此之外，如果檢測羅拉、B195型傳感器、D295型數(shù)字處理器等因素變更，必須檢查電子裝置；如有必要，重新調(diào)整。

3.2 檢測羅拉

喂入條子粗細(xì)變化的檢測是勻整功能的關(guān)鍵，所以選擇合適的檢測羅拉是至關(guān)重要的。檢測羅拉檢測喂入條子的體積是偏大還是偏小是根據(jù)一個基準(zhǔn)值來判斷的。這個基準(zhǔn)值可以定義為檢測羅拉0偏差時兩個檢測羅拉之間的距離L0。如果檢測棉條的體積大于基準(zhǔn)值，說明此時檢測羅拉之間間距大于L0，即喂入條子偏重；反之，如果檢測出來的體積小于這個基準(zhǔn)值，說明此刻檢測羅拉間距小于L0，即喂入條子的重量偏輕。檢測羅拉規(guī)格選擇方法如下。

(1)紡棉、回收棉、滌綸、粘膠(1.3 dtex～2.0 dtex，40 mm)、 棉滌混紡、棉粘混紡、滌粘混紡：喂入條子總定量12 ktex～16 ktex時，檢測羅拉規(guī)格4.0 mm；16 ktex～20 ktex時，檢測羅拉規(guī)格4.0 mm 或5.5 mm；20 ktex～25 ktex時，檢測羅拉規(guī)格5.5 mm；25 ktex～30 ktex時，檢測羅拉規(guī)格5.5 mm 或7.0 mm；30 ktex～38 ktex時，檢測羅拉規(guī)格7.0 mm；38 ktex～43 ktex時，檢測羅拉規(guī)格7.0 mm 或9.0 mm；43 ktex～50 ktex時，檢測羅拉規(guī)格9.0 mm。

(2)紡粘膠(<1.3 dtex或>2 dtex，>40 mm)、棉腈混紡、腈合成纖維混紡：喂入條子總定量12 ktex～16 ktex時，檢測羅拉規(guī)格5.5 mm；16 ktex～20 ktex時，檢測羅拉規(guī)格5.5 mm或7.0 mm；20 ktex～25 ktex時，檢測羅拉規(guī)格7.0 mm；25 ktex～30 ktex時，檢測羅拉規(guī)格7.0 mm；30 ktex～38 ktex時，檢測羅拉規(guī)格7.0 mm或9.0 mm；38 ktex～43 ktex時，檢測羅拉規(guī)格9.0 mm或11.0 mm；43 ktex～50 ktex時，檢測羅拉規(guī)格9.0 mm或11.0 mm。

(3)紡腈綸：喂入條子總定量12 ktex～16 ktex時，檢測羅拉規(guī)格5.0 mm；16 ktex～20 ktex時，檢測羅拉規(guī)格5.5 mm 或7.0 mm；20 ktex～25 ktex時，檢測羅拉規(guī)格7.0 mm；25 ktex～30 ktex時，檢測羅拉規(guī)格7.0 mm 或9.0 mm；30 ktex～38 ktex時，檢測羅拉規(guī)格9.0 mm；38 ktex～43 ktex時，檢測羅拉規(guī)格9.0 mm或11.0 mm；43 ktex～50 ktex時，檢測羅拉規(guī)格11.0 mm。

在生產(chǎn)過程中，應(yīng)根據(jù)實際的原料、定量等因素選擇適當(dāng)?shù)囊?guī)格型號。目前可選擇檢測羅拉規(guī)格有4.0 mm、5.5 mm、7.0 mm、9.0 mm、11.0 mm， 共5種規(guī)格型號。根據(jù)檢測羅拉規(guī)格選擇檢測羅拉型號，但實際生產(chǎn)過程中還需通過L0的大小來判斷所選的檢測羅拉是否合適。

因為檢測羅拉偏移的距離限定，L0作為一個基準(zhǔn)值，有一定的范圍限制。根據(jù)設(shè)備實際情況，L0的值應(yīng)該在2.5～5.6之間[5]。當(dāng)L0接近或者大于5.6時，即檢測羅拉0偏差時候檢測羅拉已經(jīng)達(dá)到偏移的極限位置，如果此時喂入條子偏粗，檢測羅拉將無法準(zhǔn)確檢測到條子的變化，所以此時機(jī)器所選擇的檢測羅拉不合適，需要更換大一個型號的檢測羅拉。當(dāng)L0接近或者小于2.5，且檢測羅拉偏差為0時，檢測羅拉已達(dá)到偏移最小極限。如果此時喂入條子偏細(xì)，檢測羅拉將無法檢測到條子的變化，所以此時需要更換小一號的檢測羅拉。

3.3 勻整點

檢測羅拉檢測的那段條子到達(dá)牽伸區(qū)的某個位置點時勻整功能開始起作用，即這段條子從檢測羅拉的監(jiān)測點到被牽伸點走過的距離稱為勻整點。它是一個距離值，在牽伸過程中條子張力保持不變，因此該距離值可以作為一個位置點。因為喂入棉條重量不勻率差異較大，每段條子所對應(yīng)的勻整作用點并非完全相同，因此實際機(jī)器上所顯示的勻整點是所得大量勻整作用點出現(xiàn)相對較集中的那個位置點。在生產(chǎn)過程中，該條子原料性質(zhì)、運(yùn)行的速度、牽伸倍數(shù)、牽伸隔距、工藝設(shè)置等都會影響勻整點。

機(jī)器具有自動搜索勻整點功能。開啟勻整點搜索功能，正常啟動機(jī)器，機(jī)器在自動換桶后開始運(yùn)行，約生產(chǎn)2 km左右的條子后完成勻整點搜索，獲得一個勻整點，并給出該勻整點的判斷，分為“一般的”、“良好的”和“最適宜的”3種結(jié)果。接受所得勻整點機(jī)器會自動存儲并出現(xiàn)一個報警，要求“落筒”；此時手動落筒，即完成勻整點搜索過程。

手動優(yōu)化勻整點，將CV，CV(1 m)值和波譜圖作為參考對象進(jìn)行對比優(yōu)化。上述自動勻整點搜索功能首先找出啟動值F。 當(dāng)勻整點分別為F,F+12，F(xiàn)-12時，生產(chǎn)一定量條子，測試其CV，CV(1 m)值和波譜圖，對比這3種情況選擇出最佳的勻整點F′。然后分別測試當(dāng)勻整點為F′+6,F′-6時條子的CV值，CV(1 m)值和波譜圖，對比選擇出最佳勻整點F″。按照以上方式，當(dāng)勻整點為F″+3,F″-3時，分別測試上述指標(biāo)。從F″+3,F″，F(xiàn)″-3中選擇最佳勻整點。例如，當(dāng)F=933 mm時， 參考CV測試結(jié)果，手動優(yōu)化勻整點流程如圖3所示。

圖3 勻整點優(yōu)化示意圖

3.4 勻整強(qiáng)度

勻整強(qiáng)度是勻整功能具有的勻整能力。它是一個放大的參數(shù)，可補(bǔ)償勻整傳動系統(tǒng)的粗節(jié)和細(xì)節(jié)。當(dāng)原料變化、檢測羅拉變更、喂入速度變更時需要重新優(yōu)化勻整強(qiáng)度。

通過經(jīng)驗預(yù)設(shè)一個勻整強(qiáng)度值，根據(jù)實際優(yōu)化該勻整強(qiáng)度。當(dāng)喂入條子根數(shù)為n時，生產(chǎn)棉條100 m，并計算條子的平均重量Wn；分別當(dāng)喂入條子并合數(shù)為n-1,n+1時，按照上述方式生產(chǎn)條子并計算其重量平均值為Wn-1,Wn+1,重量單位ktex。

當(dāng)并合數(shù)為n-1根條子時，勻整后條子的重量偏差A(yù)n-1：

(4)

An-1>0時，勻整補(bǔ)償過渡；An-1<0時，勻整補(bǔ)償不足。

當(dāng)并合數(shù)為n+1根條子時，勻整后條子的重量偏差A(yù)n+1：

(5)

An+1>0時，勻整不足；An+1<0時, 勻整補(bǔ)償過渡。

計算An-1與An+1絕對值的平均值A(chǔ)：

(6)

根據(jù)An-1和An+1的實際情況相應(yīng)地提高或者降低勻整強(qiáng)度，再次按上述方式測試。當(dāng)棉條重量偏差A(yù)≤0.5%時，即滿足要求。

3.5 低速優(yōu)化

檢測羅拉在慢速模式下，壓緊生產(chǎn)的纖維原料比在正常速度下的更多。在生產(chǎn)過程中，需用一個修正因子補(bǔ)償該差異。該修正參數(shù)考慮了在慢速運(yùn)行時，對纖維性能和條子輸入速度的影響。

根據(jù)經(jīng)驗預(yù)設(shè)以優(yōu)化系數(shù)，分別在慢速模式和正常生產(chǎn)模式兩種情況下各生產(chǎn)100 m條子，并分別計算出W慢速和W正常平均值，重量單位ktex。 根據(jù)以下重量偏差公式計算：

(7)

當(dāng)偏差X>0, 說明慢速模式下條子蓬松，應(yīng)適當(dāng)增加優(yōu)化系數(shù)。

當(dāng)偏差X<0，說明慢速模式下條子張緊，應(yīng)適當(dāng)減小優(yōu)化系數(shù)。

調(diào)整低速優(yōu)化系數(shù)后需重復(fù)上述步驟，直到條子重量偏差在0.5%以內(nèi)。

除了機(jī)器自身的因素對自調(diào)勻整效果有影響外，外界因素也會影響勻整功能的穩(wěn)定性。適當(dāng)控制溫濕度的變化，減少它們對自調(diào)勻整的影響。喂入條子重量偏差波動越小，自調(diào)勻整功能越穩(wěn)定。因此，自調(diào)勻整功能打開之前，應(yīng)通過更換牽伸倍數(shù)使得輸出條子的重量盡量接近要求的目標(biāo)定量。

4 結(jié)束語

由于RSB D24c型并條機(jī)獨(dú)特的自調(diào)勻整技術(shù)和穩(wěn)定的勻整性能，被市場廣泛認(rèn)可。但是利用好這一功能還需要對其原理和相關(guān)因素有充分的認(rèn)識和理解。在實際應(yīng)用中，需根據(jù)原料、工藝等情況及時檢查勻整電子裝置的正確狀態(tài)，選擇最合理的檢測羅拉，認(rèn)真做好優(yōu)化勻整點、勻整強(qiáng)度和低速優(yōu)化系數(shù)等工作，才能保證RSB D24c型并條機(jī)勻整功能的精準(zhǔn)運(yùn)行，提高紗線質(zhì)量。