FA322B并條機牽伸機構主牽伸區部分參數的優化設計

王 青， 王貫超

(西安工程大學 機電工程學院， 陜西 西安 710048)

FA322B并條機牽伸機構主牽伸區部分參數的優化設計

王 青， 王貫超

(西安工程大學 機電工程學院， 陜西 西安 710048)

用不同長度纖維在FA322B型并條機上并條牽伸，通常需要根據人工經驗調整并條機牽伸機構的部分結構參數，較難達到最佳牽伸效果。為此，在分析FA322B型并條機牽伸機構工作原理的基礎上，通過建模優化方式，得到主牽伸區中二皮輥和二羅拉橫向距離的最佳調整位置，為實際生產中工藝調整提供理論指導。同時研究二皮輥和二羅拉橫向距離大小對牽伸效果的影響。研究結果表明：二皮輥和二羅拉橫向距離選取不當會致使纖維黏附于前皮輥之上，嚴重影響牽伸效果，因此在實際生產中，需要合理調整二皮輥和二羅拉橫向距離，以保證良好的牽伸效果。

并條機； 牽伸機構； 纖維品質長度； 牽伸效果

科技的不斷發展進步促進了我國并條機的迅猛發展。適紡纖維種類的多樣化要求同一臺并條機能夠對不同品質長度的纖維進行并條牽伸。針對此問題，一般的解決辦法是根據纖維長度調節并條機牽伸機構部分結構參數(如對于壓力棒曲線牽伸機構，調整壓力棒和二皮輥的位置，或者調整二羅拉和二皮輥的水平距離)，以適應不同品質長度纖維的牽伸要求。事實上，工人師傅大都根據經驗調整牽伸機構結構參數值，缺乏理論指導，調整位置并非最佳位置點。故針對不同品質長度的纖維，研究皮輥和羅拉或者皮輥相對壓力棒的最佳位置，對提高并條機牽伸效果具有很重要的工程意義和價值。

以往學者們的研究主要集中于并條機牽伸機構的配置和工藝分析[1-3]，牽伸過程中牽伸力對纖維斷裂的影響分析[4-6]，牽伸機構中壓力棒的工作原理和類型分析[7-8]，FA322B并條機的特點、使用效果和常見故障的分析[9-11]等方面，對牽伸機構的優化設計，特別是針對市場主流機型FA322B并條機牽伸機構的設計鮮有研究。 鑒于此，本文以目前市場主流使用的并條機FA322B為對象，針對不同品質長度的纖維，研究主牽伸區部分結構參數的最佳配置，為工人師傅的工作提供一定的理論參考。

1 FA322B并條機牽伸機構

FA322B并條機采用的是4上4下附導向輥的壓力棒曲線牽伸型式，如圖1所示。紗條先經后區預牽伸后進入中區，再進入前區進行牽伸。中區牽伸為1.018倍的固定值，使高速牽伸過程中牽伸皮輥回轉穩定，并減少其滑溜與速度不勻。前區為主牽伸區，壓力棒在主牽伸區內起加強控制浮游纖維的作用，有利于提高牽伸質量。由實驗得知主牽伸區結構參數的合理配置對條干均勻度和紗條牽伸質量影響最大，故一般都通過調整主牽伸區結構參數值來適紡各類不同品質長度的纖維。

圖1 FA322B并條機牽伸機構示意圖Fig.1 Sketch map of FA322B drafting arrangement

2 牽伸機構設計建模

為適紡不同品質長度的纖維，不同型號的并條機有不同的調節方式。圖2示出主牽伸區結構參數示意圖。FA322B并條機的壓力棒支架活套于第2皮輥(上羅拉)的軸套上，即壓力棒與二皮輥間距固定，因此通過調整二皮輥相對于二羅拉中心的前后位置(即二皮輥前沖量為b)，來調節壓力棒包圍角、反包圍弧長度、浮游區長度及握持區長度等，以適紡各類纖維。同時針對不同長度纖維，調整一、二羅拉水平距離(a值)到合適值(一般比纖維品質長度大10 mm左右)后固定，其他結構參數則保持不變，因此，本文選取b值作為設計變量，并根據纖維品質長度合理調整a值大小。

圖2 主牽伸區結構參數示意圖Fig.2 Sketch map of main drafting area

2.1 目標函數分析計算

在圖2中，根據正余弦定理等幾何關系求得

(1)

BC=O5P

(2)

(3)

(4)

(5)

式中：

A1=arctan(O5M/O2M)

O5M=a-b-lsin(A3-A4)

式中：r1、r4分別為前皮輥和二皮輥的半徑；r2、r3分別為前羅拉和二羅拉的半徑；r5為壓力棒半徑；h為前羅拉和二羅拉中心的豎直距離；l為二皮輥和壓力棒的中心距；s為壓力棒和二羅拉表面圓弧的距離(見圖2)；A1～A7分別為目標函數推導過程中的中間量。

2.2 約束條件

2.3 優化設計建模

根據上面的分析，得到優化設計數學模型為

(6)

3 優化設計的實現

寶花并條機FA322B的主牽伸區結構幾何參數如表1所示。

表1 FA322B并條機主牽伸區結構參數值表

3.1 優化設計和結果分析

FA322B并條機適用于長度為75 mm以下纖維的純紡和混紡，故此處對25～65 mm長度范圍內的棉纖維進行研究。合并紗條根數8根，牽伸倍數為10。針對不同品質長度的紗條，調整一、二羅拉中心水平距離a值比紗條長度大10 mm，基于MatLab語言，對二皮輥前沖量b值進行優化設計，結果如表2所示。

表2 不同品質長度纖維的優化結果

3.2b值大小對牽伸效果的影響分析

在并條機FA322B的牽伸結構中，實際b值的可調范圍在-5～5 mm之間，即二皮輥可向前或向后移動5 mm的距離，其中皮輥中心相對二羅拉中心前移b值為正，后移b值為負。為了明確b值改變對牽伸效果的影響，選取表2中第1組值為基準，即纖維品質長度25 mm(a值大小為35 mm)，不斷改變二皮輥前沖量b值，分析各段握持距數值的變化情況，結果見表3。

表3 b值的改變對牽伸效果的影響

從以上分析可見：二皮輥位置的變化對牽伸效果影響是很大的，且二皮輥位置選取不當會導致紗條粘附于前皮輥之上，因此在工程實際中調整二皮輥位置需要非常謹慎。

4 結 語

本文對FA322B并條機牽伸結構的主牽伸區進行了分析，在并條機大部分結構參數確定的情況下，針對不同品質長度的纖維，探討了二皮輥的最佳位置。此外本文還針對某一品質長度的纖維，分析了二皮輥位置(前沖量b值大小)對牽伸效果的影響。分析結果顯示：二皮輥位置的合理配置對紗條牽伸效果影響很大，嚴重的會導致紗條黏附于前皮輥之上，因此在實際操作中，需要謹慎設置二皮輥位置，才能夠保證良好的牽伸效果。本文研究為FA322B并條機在加工不同品質長度纖維時調整二皮輥位置提供理論參考，具有一定的實際應用價值。

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Design and optimization of partial parameters of main drafting area for FA322B drawing frame

WANG Qing, WANG Guanchao

(CollegeofMechanicalandElectricalEngineering,Xi′anPolytechnicUniversity,Xi′an，Shaanxi710048,China)

For drawing and drafting fibers of different lengths on the FA322B drawing frame, partial process parameters of the drafting mechanism of the drawing frame are needed to be adjusted according to artificial experiences, but it is hard to achieve optimal drafting effect. In order to solve this problem, based on analyzing the operating principle of the drafting mechanism of the FA322B drawing frame, the modeling optimization was adopted to obtain the optimal adjustment position of the transverse distance between the second upper and lower rollers, providing theoretical guide for the process adjustment in actual production. The influence of the transverse distance between the second upper and lower rollers on the drafting effect was also investigated. The results indicate that improper transverse distance between the second upper and lower rollers can cause fibers to adhere to the front upper roller, thereby greatly affecting the drafting effect. Therefore, transverse distance between the second upper and lower rollers should be adjusted carefully to ensure good drafting effect in actual production.

drawing frame; drafting mechanism; quality length of fiber; drafting effect

10.13475/j.fzxb.20160605905

2016-06-22

2017-05-11

陜西省自然科學基金項目(2016JQ5111)

王青(1985—)女，講師，博士。研究方向為并條機牽伸機構、噴氣織機主噴嘴設計。E-mail:qingkong1123@163.com。

TS 112.2

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