自動絡筒機管紗自動對中機構及力量控制

青島宏大紡織機械有限責任公司 田瑞芳/文

自動絡筒機管紗自動對中機構及力量控制

青島宏大紡織機械有限責任公司 田瑞芳/文

自動絡筒機管紗自動對中機構可有效減少紗管與紗路中心的偏差，通過對步進電機保持力和彈簧力量的計算，可有效控制對紗管的夾緊力。

自動絡筒機 換管 管紗加持 彈簧設計

1 前言

自動絡筒機對零部件制造和零部件組裝的一致性要求很高，但由于累計裝配誤差的存在，零部件組裝完畢，紗路中心總存在偏差。自動絡筒機紗管處于紗路中心有利于管紗吸嘴吸紗成功，有利于管紗退繞，可以減少毛羽量，避免在正常紗線卷繞中額外產生的紗線張力。

本文簡單介紹了管紗自動對中原理，并著重于對中機構的設計及力量控制與設計的計算。

2 換管部件自動對中原理

圖1 自動絡筒機單錠中下部結構示意圖

SMARO-E/I型自動絡筒機換管部件是通過氣缸動作帶動摩擦盤實現換管動作。如圖1，換管部件上的吹氣裝置將紗管內的紗線端部吹向捕紗器，在氣流的作用下，管紗吸嘴通過捕紗器將紗線抓起。

氣缸帶動摩擦盤送紗的結構缺陷就是不易實現管紗自動對中功能，但是步進電機帶動摩擦盤送紗就可以實現這種功能。步進電機是將電脈沖信號轉變為角位移或線位移的開環控制元件。在非超載的情況下，電機的轉速、停止位置只取決于脈沖信號的頻率和脈沖數，而不受負載變化的影響，即給電機加一個脈沖信號，電機則轉過一個步距角。

如圖2，步進電機帶動摩擦盤和換管撥叉，將管紗托盤送至退繞位置，借助傳感器的探測（本文暫且不介紹），如果此時管紗托盤的中心與捕紗器口的中心不對中，傳感器將信號傳遞給步進電機，控制電機的動作，使步進電機向前幾步或向后幾步，再加上管紗推動裝置的作用力，使管紗托盤到達中心對中位置，進行退繞。

3 自動對中主要結構及功能

3.1 換管結構及功能

如圖2所示，換管部件的主要結構包括：步進電機（圖中不顯示）、摩擦盤部件和換管撥叉部件。

該部件的主要功能是在步進電機的帶動下，摩擦盤和換管撥叉將管紗托盤送至退繞位置，在管紗退繞完成后，再將管紗托盤推向空管輸送帶。

3.2 推動裝置的結構與功能

如圖2中的推動裝置，推動裝置主要結構為推桿和壓縮彈簧。根據傳感器發來的信號，步進電機倒轉N步，推桿在壓縮彈簧力的作用下，將管紗托盤向后推動一個距離，使管紗托盤帶動管紗到達一個理想退繞位置。管紗托盤在電機的保持力矩和彈簧力的作用下，位置固定，管紗進行退繞。

圖2 自動對中主要機構示意圖

4 自動對中結構的力量控制與設計

4.1 步進電機保持力的確定

管紗自動對中結構中，步進電機的保持力矩與彈簧之間的作用力，是整個結構的關鍵。電機的保持力矩與電機的轉速或每秒的步數關系，如圖3。步進電機的輸出力矩隨速度的增大而不斷衰減，

在低速時的輸出力矩接近保持力矩。

根據使用的具體需求，選取步進電機的保持力矩為M，則保持力F1為：

圖3 步進電機原理圖

因此，選取的壓縮彈簧的力量F≤F1。

4.2 壓縮彈簧的設計

根據工作要求，選用碳素彈簧鋼絲Y型。要求壓縮

彈簧的最大工作載荷與電機的保持力相等，即為F1，工作行程為h=f1-f1，要求彈簧外徑為D，現用試算法算出彈簧的各參數。

1) 最小工作載荷為：F2=0.4F1

3） 試取線徑為d，則中徑D2=D-d

4） 帶入公式計算出 d：

若求取的d，與試取的d基本相符，這說明試取的d值能滿足強度條件。

5） 計算彈簧工作圈數n：

n要圓整，取成0.5的倍數。

6） n圓整后，計算實際剛度k：

8) 計算幾何尺寸：節距t，間隙δ，總圈數n1，自由高度H，螺旋角α，展開長度L。

t=（0.3～0.5）D2，取圓整值。

δ=t-d

n1=n+2n

H=nδ+（n1-0.5）d

9)驗算穩定性，

b ＜ 5.3符合穩定性要求。

根據計算結果得出的彈簧各參數，繪制彈簧工作圖，并制作彈簧進行實驗。在彈簧檢測儀器上測試，在工作行程兩端的力量符合設計要求。裝機實驗驗證，滿足使用要求。

5 結束語

國外的自動絡筒機部分機型配有管紗自動對中結構，自動絡筒機自動對中結構可以彌補零件制作和組裝帶來的累計誤差，這種結構逐漸成為絡筒機的標配結構。本文介紹的自動對中結構，精巧而簡便，為國產絡筒機換管結構又一項新的技術突破，使得國產絡筒機在可靠性、穩定性及操作性上又上一新的臺階。

[1] 趙學田.機械設計自學設計入門[M].北京：冶金工業出版社，1982.