高速并條機勻整延遲時間的測試與分析

2014-07-24 08:21:28王貫超李志東

西安工程大學學報 2014年3期

賀翊，王貫超，王斌，孫偉，李志東

（1.西安工程大學機電工程學院，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）

現代高速并條機的主流機型大都配備有開環形式的自調勻整裝置.自調勻整裝置可以根據喂入紗條的粗細變化，自動地調整牽伸倍數，有效地減少或消除輸出紗條條干隨喂入紗條粗細變化的不勻，從而保障輸出紗條的條干均勻度［1］.開環自調勻整系統具有喂入檢測點紗條的線速度比輸出檢測點紗條的線速度低，喂入部分紗層比較厚的特點，使得開環自調勻整具有更高的檢測準確性［2］.在自調勻整裝置實現數字化后，勻整以喂入紗條經過檢測羅拉的長度為基準，短片段和超短片段勻整成為自調勻整裝置的發展方向，如先進的烏斯特自調勻整掃描長度為每次1.5mm，有的縮短到1mm，掃描檢測一次所需時間達到毫秒級，速度快，精度高，一般可將±25%范圍內的喂入紗條勻整到±1%以內.因此，開環式自調勻整裝置在高速并條機上的使用更為廣泛［3］.

勻整延遲時間是開環自調勻整裝置的重要參數之一，勻整延遲時間設置得過長或過短都會對紗條產生人為的附加不勻.目前，國外具有代表性的瑞士Uster公司的USC系統以及瑞士Rieter公司的RQM（棉條質量監控器）產品［4］，占據了國內高性能并條機的主要市場［5］，并且由于受到勻整延遲時間與纖維變速點的位置、纖維長度及其離散系數、電器及機械系統的慣性延遲時間等多種因素的影響，各種開環自調勻整的控制模型都無法計算出其準確值.在實際工作中一般采用跳條涂色試驗法來修正勻整延遲時間，現場調試工作量大，且精度也不高.因此有必要尋求一種簡易、快捷、準確的方法來確定并條機的勻整延遲時間.

1 測試系統組成

系統組成分為信號的前端調理和虛擬儀器測試2部分.信號的前端調理部分包括反映喂入紗條粗細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變傳感器及相應的二次儀表，以及反映喂入紗條長度的凹凸羅拉編碼器［6］.虛擬儀器測試部分由數據采集器、筆記本電腦及相應的LabVIEW平臺［7］開發的軟件組成.數據采集器采用美國國家儀器公司生產的NI USB－6251數據采集卡［8］，這是一款高速M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）.該系統具有動態性能好、抗干擾能力強、測量精度高及成本造價低等特點.在出條速度為600m／min的情況下，測試紗條長度可達微米級［9－10］.

2 測試方法及結果分析

本文采取跳條實驗，即在自調勻整可調范圍內，正常開車時，改變喂入紗條的數量，在入口和出口位置做好標記，觀察自調勻整執行后輸出紗條的變化.實驗中，測試電壓調定為－5V～5V，采樣率1 000，采樣數100，在并條機的紗條喂入端喂入6根紗條，通過加減紗條的方法進行測試（喇叭口處的干擾信號已用低通濾波器消除）.

圖1和圖2分別為關閉并條機自調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分別為打開并條機自調勻整裝置加一根紗條和減一根紗條的條干不勻曲線.TG信號和PF信號分別是并條機輸入端凹凸羅拉位移傳感器及輸出端喇叭口應力傳感器的條干不勻曲線，其中PF信號是負信號，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生的紗條粗細的變化.

圖1 勻整關閉加一根紗條的條干不勻曲線

圖2 勻整關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是在啟動并條機自調勻整裝置情況下所測得的加條測試條干不勻曲線.從圖5可以看出，由于延遲時間過長而帶來的附加條干不勻，在第2.7s處TG信號出現加條粗節，3.87s處PF信號出現一個粗節，而在4.41s處PF信號又出現一個細節.這是因為在喂入紗條粗節的始點處和在喂入紗條粗節的終點處勻整延時所致.

實際生產中，可以根據測試結果中輸出紗條產生粗節與細節的時間先后，判斷勻整時間是否合適.由上述測試結果不難分析，延遲時間過長會因喂入粗節在輸出紗條中同時產生一個附加粗節和細節，也會因喂入細節在輸出紗條中同時產生一個附加細節和粗節；反之，若延遲時間過短，輸出細節會先于輸出粗節出現.所以，開環自調勻整裝置的勻整延遲時間不準確，會使并條機的輸出紗條產生附加條干不勻，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，通過縮短自調勻整系統的勻整延遲時間，可以基本消除加條粗節在輸出紗條中產生的附加不勻，這說明延遲時間的調整值是準確的.