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技术 | 现代精梳最新技术的研究(下)

2021-04-15 10:19:37评论:0 来源:中国纱线网   
核心摘要:现代精梳最新技术的研究(上)(紧接上期)三、高速、节能及减振技术3.1 精梳机的高速节能技术3.1.1 精梳机运动特点精梳机机件(如分离罗拉及其传动机构、钳板及其传动机构等)的运动是一个周期性的工作,按一定的工作周期进行往复运动、变速回转运动、复合运动等(见图15、图16、图17)。针对精梳技术的节能降耗要求,可以

现代精梳最新技术的研究(上) (紧接上期)

三、高速、节能及减振技术

3.1 精梳机的高速节能技术

3.1.1 精梳机运动特点

精梳机机件(如分离罗拉及其传动机构、钳板及其传动机构等)的运动是一个周期性的工作,按一定的工作周期进行往复运动、变速回转运动、复合运动等(见图15、图16、图17)。针对精梳技术的节能降耗要求,可以通过采用优化设计,减小精梳机驱动机件运动的加速度及机件重量,来达到节能、降噪、减小机器振动的目的,是提高机器运行稳定性的有效途径。

3.1.2 变速运动机件高速性能分析

根据机械原理可知,变速运动机件的高速性能与其机件的惯性力P及惯性力矩M有关(见图18)。

P=-m×a

M=-JA×ε

P—惯性力(N)

M—惯性力矩(N·cm)

m—运动转件的质量(kg)

a—运动机件质心的加速度

ε—运动机件的角加速度

JA—运动机件的转动惯量(kg·m2)

影响高速性能的参数主要是机件的质量与转动惯量。从机件惯性力P和惯性力矩M的计算公式可以看出,m、JA小时,运动机件的惯性力和惯性力矩越小,越有利于高速;机件的加速度与角加速度a、ε小时,运动机件的惯性力及惯性力矩越小,越有利于高速。

3.1.3 变速运动机件节能分析

根据力学原理,我们可以获得精梳机能耗的数学模型:

N —精梳机的耗电量(kW)

F i —作用在第i个机件的作用力

vi —F i 作用点的速度

βi —F i与vi的夹角

αi —质心的加速度

从精梳机能耗的数学模型可以得到精梳机节能的途径:

(1)减轻运动机件的质量mi及运动惯量Ji。

(2)减小运动机件的加速度αi及角加速度εi。

(3)减小机件运动的角速度ωi。

3.1.4 精梳机主要机件的运动优化

(1)钳板机构运动优化。我们根据精梳机的钳板机构模型(见图19),对钳板机构的运动进行了优化。优化后,钳板一个工作周期的运动速度和钳板一个工作周期的加速度都变得更加平稳,速度极差减小(见图20、图21)。

(2)分离罗拉的运动优化。我们在对现有精梳机分离罗拉传动机构模型和分离罗拉驱动机构原理(见图22、图23)进行数学分析的基础上,运用Solidworks三维建模技术、Adams虚拟样机仿真技术 和Mat Lab计算机编程技术对精梳机的分离罗拉传动机构进行研究,对该机构在运动过程中单个构件惯性力的大小以及在机构总惯性力中所占的比重进行了分析、研究和在优化。根据精梳机的分离罗拉驱动机构对分离罗拉驱动机构的运动进行了优化。优化后,分离罗拉驱动机构速度曲线和分离罗拉驱动机构加速度曲线都变得更加平稳,速度极差减小;而且速度变化和加速度变化的时序更加合理(见图24、图25)。

(3)分离罗拉及钳板的驱动机构平衡优化设计。分离罗拉传动机构是精梳机的核心机构之一,目前大多数精梳机的分离罗拉传动机构采用了差动轮系、齿轮机构与平面连杆机构相结合的传动方式。在平面连杆机构中,由于多数构件呈不规则形状且为非匀速运动,故在机构运动过程中产生了较大的振动,加剧了构件的磨损,缩短了相关构件的使用寿命,阻碍了精梳机速度的提高,并在棉网搭接过程中严重影响了棉网的搭接质量;同时,平面连杆机构中构件接触点较多,积累的装配误差较大,影响了机构的传动精度。为减小精梳机在高速运转时产生的振动,使用线性独立向量法,在对现有精梳机分离罗拉传动机构进行数学分析的基础上,优化分离罗拉及钳板的驱动机构,对分离罗拉驱动机构加装了平衡装置,收到了良好的效果(见图26、图27、图28)。

四、精梳装备的自动化及智能化技术

高速、高效、节能、智能化是现代精梳机的发展趋势。精梳棉卷的自动运输(见图29、图30)、自动上卷(见图31)、棉卷的自动接头(见图32)、工艺参数的自动优化、精梳条质量的智能检测(见图33 TCO 12型精梳机为列,其自动检测装置可以自动检测精梳条的粗节、细节、条干不匀及支数不匀,并在机器上显示)和自动控制(见图34)是减少用工的有效手段。现代智能精梳机系统能够根据精梳机和条并卷机产量的需求和匹配情况,自动将小卷运到精梳机上,并完成自动换卷、自动生头等工作,在无人操作的情况下也可以正常开车。实现了条并卷机的自动连续化生产和精梳小卷的自动搬运,从而达到自动化的需求。

TCO 12型精梳机的自动检测装置可以自动检测精梳条的粗节、细节、条干不匀及支数不匀,并在机器上显示;其自调匀整可以有效提高精梳条重量的稳定性,有无自调匀整棉条支数波动的对比情况见图35。

现代精梳机在工艺参数的自动优化方面,基本上可以实现分离接合工艺的自动优化和牵伸工艺参数的自动设计。

分离接合工艺的自动优化。在给定纤维长度分布、给棉长度、落棉等工艺参数后,设备就会自动给出最优搭接刻度参数。

牵伸工艺参数的自动设计。在给定小卷定量、精梳条定量、精梳落棉、纤维长度分布等参数后,机器就会自动给出最优的牵伸工艺参数。

五、结 语

目前,我国精梳机的设计理念已经可以根据不同的纤维原料,来设计功能性差别化精梳机了,而国外只生产棉型精梳机。但是我们必须认识到,国外的基础材料非常先进,在这方面国内差距非常大,一台精梳机由几千个零部件组成,进口设备的一些零部件可以使用几年而不坏,但国产的一些零部件,使用寿命往往要短得多。比如发动机,我国在技术层面早就实现了突破,但是使用寿命远不及国外产品,主要原因就是材料不过关。另外,国内的工人素质、装配精度跟国外也有很大的差距,国产精梳机要想赶超国外产品,必须解决这些问题。

作者:任家智 中原工学院

编辑:中国纱线网新媒体团队

END


(责任编辑:小编)
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