Технические средства автоматического регулирования натяжения на кольцепрядильной машине

 

 

Преимущества новых машин:

• традиционный тесемочный привод на четыре веретена от каждого ведущего шкива диаметром 250 мм позволяет на 10% снизить потребляемую мощность по сравнению с альтернативными вариантами (тангенциальный привод);
• новые веретена современной конструкции с блочным диаметром 23 мм рассчитаны для работы с частотой вращения главного вала до 20 000 мин-1. Веретена жестко устанавливаются в веретенном брусе, что способствует эффективному гашению вибрации при высокой частоте вращения;
• применение высокоточных пластмассовых патронов увеличенного диаметра (отношение диаметра патрона к диаметру кольца 0,5) позволяет снизить вибрацию веретен, уменьшить шум и обрывность пряжи;
• конструкция крепления колец к кольцевым планкам дает возможность осуществить регулировку соосности жестких высокоточных колец с повышенной твердостью рабочей поверхности (HRC63-66) относительно веретен. Вытяжной прибор изготовлен по лицензии фирмы SKF. Угол наклона вытяжного прибора 45°;
• жесткая связь цилиндровых брусьев с промежуточными стойками на вертикальной и горизонтальной плоскостях обеспечивает высокую точность и жесткость остова в местах установки цилиндровых стоек;
• воздуховоды, раздельные по сторонам машины, оснащены индивидуальными патрубками;
• колонки кольцевых планок опираются на траверсы, подвешенные на гибких тягах, что обеспечивает их перемещение.

Отличительной особенностью предлагаемых машин является возможность  установки на них разнообразных  средств автоматизации: регулируемого  привода; микропроцессорной системы; датчиков натяжения и обрыва нити; прерывателей питания ровницы и т.д.

 

2. Аналитический обзор

 

2.1 Регулирование натяжения нити при сматывании

 

В механической технологии значительное место занимают процессы перематывания, что связано с  необходимостью очистить нити от пороков прядения, частично их объединить и подвергнуть кручению, получить паковки нитей с определенными требованиями к сматываемости

Процессы перематывания  включают в себя следующие этапы: сматывание нитей с початков, паковок  и бобин; транспортирование нитей  початков, паковок и бобин с  помощью фрикционных роликов; наматывание  ниток в паковки, бобины. Основными  технологическими параметрами процессов  перематывания являются натяжение  и линейная  скорость наматывания  нитей. Как показано на (Рисунке 3.), нить сматывается с бобины (1), к которой  приложен тормозной момент , под действием фрикционных роликов (2). Далее она проходит многозонное транспортирующее устройство (3) в зоне n с натяжением и, наконец, наматывается на бобину (4) под действием двигательного момента .

 

 Рисунок 3 - Схема перематывания текстильных материалов

 

 

 

 

2.2 Регулирование натяжения нити при сматывании с бобины.

 

В процессе перематывания  нить находиться в пределах упругих  деформаций, а степень сжатия фрикционных  роликов исключает ее проскальзывание. Процесс раскатывания нитей существенно  зависит от динамики привода и  характеризуется уравнением

 

        (1)

где  – натяжение нити, обусловленное тормозным моментом

- скорость первого  фрикционного ролика;

 – расстояние  между раскатываемой бобиной  и первыми фрикционными роликами;

 [J] -  момент инерции привода, – постоянная для данной нити, где - коэффициент Пуассона ( - изменение диаметра нити после деформации,   - абсолютное удлинение нити, – соответственно диаметр и длина нити в ненагруженном состоянии), - модуль жесткости нити при растяжении, - диаметр фрикционного ролика, /4 – площадь поперечного сечения нити при отсутствии нагрузки].

Процессы изменения натяжения  нити при раскатывании носят колебательный  характер, их затухание определяется значением . Увеличение способствует колебательности, а увеличение - быстрому затуханию колебаний. В установившемся режиме  .

Преобразованное по Лапласу  уравнение (1) при нулевых начальных  условиях определяет передаточную функцию  процесса раскатывания нити

 

.       (2)

 

(а)       (б)

Рисунок 4 – принципиальная (а) и структурная (б) схемы АСР натяжения сматываемой с бобины нити.

 

На рисунке 4 (а) представлена АСР натяжения нити при сматывании её с бобины с использованием косвенного измерения натяжения по току якоря двигателя фрикционных роликов и ферропорошкового тормозного устройства с электромагнитным управлением.

Косвенные измерение натяжения  нити характеризуется уравнениями

 

 

(3)

 

из которых следует

 

.

 

Изменение момента ферропорошкового тормоза определяется управлением его возбуждения под действием сигнала . Передаточная функция тормозного устройства

 

 ,        (4)

где  – коэффициент усиления тормозного устройства;

 – постоянная  времени обмотки возбуждения  тормозного устройства.

Алгоритмическая структурная  схема АСР натяжения нити при  раскате имеет вид представленный на рисунке 4(б). Передаточная функция замкнутой системы

 

     (5)

 

Характеристическое уравнение  системы определятся приравниванием нулю знаменателя , т.е.

 

(6)

 

или ,

 

где ; ; ;    

 

 

Устойчивость системы  определяется условиями

 

 

 

 

 

Выбором  в соответствии с этими условиями обеспечивается работоспособность АСР натяжения нити при сматывании ее с бобины.

 

2.3 Регулирование натяжение нити в зоне транспортирования.

 

В зоне n транспортирования нити в соответствии с уравнением материального баланса имеет , - объем нити вошедший в зону n, - объем нити ушедшей из зоны n, изменение объема нити в зоне n.  При этом устанавливается связь между силами натяжения и , которая при отсутствии провисания нити записывается в виде

(7)

где (остальные обозначения соответствуют ранее принятым).

Передаточная функция, связывающая  и , при нулевых начальных условиях

 

(8)