分紗整經機的張力控制

江陰市四紡機新科技制造有限公司 徐曙 萬鶴俊 江蘇天山水泥集團有限公司 顧云濤 /文

1 概述

牛仔布生產過程中紗線的染色方法有多種，束狀染色（簡稱“束染”）是其中的一種，束染后的一個重要的工序—分紗，就是把束染后的紗線再一根一根的分出來，卷繞到經軸上去，為后道織布做準備。分紗整經機的任務就是把束染后的紗線再分開做成經軸提供給后道工序使用。

要把束狀染色的紗線分離，束紗的張力控制在這個過程中起到了一個關鍵的作用，張力控制的好壞直接關系到分紗的效果、效率和質量。因此分紗過程中的張力控制是一個非常重要的工藝過程，實現這個工藝過程離不開專用設備—分紗整經機。

分紗整經機有兩種工作方式：整經方式和倒紗方式。本文主要介紹GA261C 型分紗整經機在這兩種工作方式中，各個部分對張力控制的作用。

2 分紗整經機的主要結構（圖1）：

圖1

2.1 分紗整經機的紗線通道及各部分功用

染好的束紗盛放在裝紗容器中（儲紗桶），經儲紗架→預張力裝置→張力裝置→紗線回繞擺動架→紗線拍打裝置→拔紗裝置→主機上。整個工作過程環環相扣，張力控制在這個過程中起到了關鍵的作用。

儲紗架：其作用是在處理斷頭紗線時，把束紗重新回收到儲紗桶中，便于找出斷紗。具體結構形式：由兩個羅拉組成，一根是主動棍，由電機控制；整經方式下，起到托起紗線作用。另一根為從動輥由兩側的氣缸驅動，工作在整經方式時，被兩側氣缸頂起；工作在倒紗方式時，在兩側氣缸作用下，以設定的壓力和主動輥一起夾住束紗，并在主動輥以設定的轉矩控制下回收由張力裝置回送的束紗，這些束紗被重新回收到儲紗桶中。

預張力裝置：用來在束紗進入張力裝置的滾筒前產生一定的預張力，使紗線能夠在張力裝置的滾筒上產生足夠的摩擦力，避免紗線在張力裝置的滾筒上打滑，從而導致對束紗張力控制的失控。具體結構形式：由七到九根導紗桿和預張力氣缸構成的夾紗機構組成；通過束紗在桿上的不同繞法及預張力氣缸不同的氣壓達到對束紗控制所需要的預張力的目的。

張力裝置：在分紗整經過程中，通過控制送紗速度，使紗線保持張力恒定。倒紗工作時，起到定量退紗的作用。具體結構是由電機驅動兩滾筒組成，通過束紗在滾筒上繞的不同圈數，以適應不同的品種。

紗線回繞擺動架：在氣缸的作用下起到對束紗張力控制作用，在整個張力控制過程中，扮演擺桿機構的角色。通過調節氣缸的氣壓大小，可控制整個分紗過程中束紗張力大小?；乩@架的紗線回繞滾筒是截面為六邊形的滾筒，運行中可起到初步對束紗打散的作用。

紗線拍打裝置：是一個截面為正方形長方體，紗線經過時，對紗線進行拍打，使之更容易分散開來形成片紗。

拔紗裝置：在循環運動過程中完成對片紗再次進行分散的工作，讓紗線得到更充分的分散，紗線更加容易地通過伸縮筘，均勻地卷繞到經軸上。

主機：驅動經軸讓片紗卷繞到經軸上。導紗輥機構-對紗線進行長度和速度的計量。

3 張力控制

3.1 整經方式張力的PID 控制

主機紗線的運行速度和紗線回繞擺動架擺出的實際角度構成PID 實際值。預設紗線回繞擺動架的擺出角度構成PID 的設定值。通過PID 控制張力裝置滾筒的運行速度，使紗線回繞擺動架擺動到其預設的角度，并在PID 的作用下保持這個角度。由于張力氣缸的作用，束紗保持恒定的張力；給定不同的張力氣缸的氣壓，可得到不同的束紗張力。（見圖2、圖3、圖4）。

圖2

圖3

圖4

通過調節PID 控制的比例，積分，微分，得到張力裝置滾筒的精確控制，讓紗線回繞擺動架擺動到其預設的角度，并保持這個角度完成分紗整經。

測試使用的紗線為20 英支：

（1）設定單紗張力為80CN ,一束紗里有480 根單紗，整個束紗的目標張力為480＊80CN=38400CN=384N；

（2）設定運行速度220 米/分；

（3）設定回繞架角度為90 度；

④紗線回繞擺動架的張力氣缸的給定氣壓最大為0.6MPa， 其對應的最大張力為2275.8N。得到紗線回繞擺動架的張力氣缸的給定氣壓(384/2275.8)×0.6MPa=0.1MPa。運行過程中，只要紗線回繞擺動架的張力氣缸擺動在90±30 度范圍內，由于氣缸的作用，檢測單紗張力基本都在控制的80±5CN范圍內，達到控制要求。正常運行時紗線回繞擺動架的張力氣缸擺動在90±2 度范圍內很穩定。調試過程中出現：紗線回繞擺動架的張力氣缸擺動不穩、振蕩現象，通過調節PID 控制的比例、積分、微分的值，消除了這個振蕩。

3.2 倒紗方式張力的PID 控制：

張力裝置滾筒的運行速度和④紗線回繞擺動架擺出的實際角度構成PID 實際值。預設④紗線回繞擺動架的擺出角度構成PID 的設定值。通過PID 控制⑦主機經軸的運行速度，使④紗線回繞擺動架擺動到其預設的角度，并在PID 的作用下保持這個角度。由于張力氣缸的作用，束紗保持恒定的張力；給定不同的張力氣缸的氣壓，可得到不同的束紗張力。（見圖5）

圖5

通過調節PID 控制的比例、積分、微分、得到主機經軸的精確控制，讓紗線回繞擺動架擺動到其預設的角度，并保持這個角度；張力裝置滾筒按設定倒紗速度將束紗定量回送，通過儲紗架定量的把束紗回送到儲紗桶中。

測試使用的紗線為20 英支：

（1） 設定單紗張力為80CN , 一束紗里有480 根單紗，整個束紗的目標張力為480＊80CN=38400CN=384N，

（2）設定儲紗速度30 米/分；

（3）設定回繞架角度為90 度；

（4）儲紗架儲紗輥的扭力為320N。

紗線回繞擺動架的張力氣缸的給定氣壓為0.1MPa。運行過程中，紗線回繞擺動架的張力氣缸穩定在90±2 度范圍內，儲紗架主動輥和從動輥夾緊紗線，主動輥在電機的張力控制下，保證了紗線在儲紗架到張力裝置滾筒之間張力恒定在320N，張力裝置滾筒以設定的儲紗速度恒定把紗線回送給儲紗架，儲紗架主動輥在保證紗線在儲紗架到張力裝置滾筒之間張力恒定的條件下，把紗線以與張力裝置滾筒相同的速度回收到儲紗桶中。調試過程中出現：紗線回繞擺動架的張力氣缸擺動不穩、振蕩現象，通過調節PID控制的比例、積分、微分的值，消除了這個振蕩。

4 結束語

實踐使用中，充分證明倒紗方式張力的PID 控制方式實用、高效、調節方便。FZJX