周駿彥

近20年來(lái),我國(guó)企業(yè)陸續(xù)引進(jìn)了一些國(guó)外先進(jìn)的紡織機(jī)械產(chǎn)品,在一定程度上提高了我國(guó)紡機(jī)產(chǎn)品的技術(shù)水平。但是隨著高端紡織市場(chǎng)的迅速發(fā)展,世界上先進(jìn)的高端紡機(jī)產(chǎn)品不斷出現(xiàn),相比之下我國(guó)紡機(jī)制造業(yè)產(chǎn)品的技術(shù)進(jìn)步水平、企業(yè)促進(jìn)研發(fā)高端自主創(chuàng)新產(chǎn)品的效果總是差強(qiáng)人意,以至目前國(guó)內(nèi)高端紡機(jī)市場(chǎng),絕大多數(shù)被國(guó)外進(jìn)口產(chǎn)品占據(jù)。其中一個(gè)很重要的原因是企業(yè)生產(chǎn)和研發(fā)停留在零件照抄仿制的低水平上,缺乏對(duì)高端紡機(jī)產(chǎn)品核心技術(shù)的系統(tǒng)研究,不能很好地消化吸收國(guó)外引進(jìn)產(chǎn)品的先進(jìn)設(shè)計(jì)理念,掌握設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)核心技術(shù),對(duì)所生產(chǎn)的引進(jìn)產(chǎn)品只知其然而不知所以然,成為我國(guó)企業(yè)發(fā)展的一大瓶頸。

劍桿織機(jī)是一種應(yīng)用非常廣泛的無(wú)梭織機(jī),同時(shí)又是一個(gè)復(fù)雜的機(jī)械系統(tǒng),其中包括多級(jí)齒輪傳動(dòng)、共軛凸輪傳動(dòng)、連桿機(jī)構(gòu)和齒輪齒條傳動(dòng)等多種傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的組合。隨著紡織業(yè)的發(fā)展,對(duì)劍桿織機(jī)轉(zhuǎn)速及其動(dòng)態(tài)性能提出越來(lái)越高的要求,然而傳統(tǒng)的劍桿織機(jī)設(shè)計(jì)制造方法難以滿(mǎn)足這些要求。

虛擬樣機(jī)技術(shù)是一種迅速發(fā)展的基于產(chǎn)品系統(tǒng)的計(jì)算機(jī)數(shù)字化仿真試驗(yàn)和設(shè)計(jì)新方法,利用在計(jì)算機(jī)上建立的虛擬樣機(jī)替物理樣機(jī),對(duì)產(chǎn)品進(jìn)行核心技術(shù)研究、創(chuàng)新設(shè)計(jì)、試驗(yàn)和性能評(píng)估,可以大大縮短開(kāi)發(fā)周期,降低研發(fā)成本,提高產(chǎn)品性能和質(zhì)量,獲得優(yōu)化和創(chuàng)新的產(chǎn)品。

太平洋機(jī)電(集團(tuán))有限公司在近幾年的產(chǎn)品開(kāi)發(fā)過(guò)程中,堅(jiān)持走產(chǎn)學(xué)研之路,充分利用社會(huì)資源和人才資源,與科研機(jī)構(gòu)、高等院校建立戰(zhàn)略聯(lián)盟,成立了產(chǎn)學(xué)研聯(lián)合研究中心,運(yùn)用計(jì)算機(jī)數(shù)字化仿真技術(shù)進(jìn)行產(chǎn)品的產(chǎn)學(xué)研聯(lián)合攻關(guān)。PG600型劍桿織機(jī)就是太平洋機(jī)電(集團(tuán))有限公司在行業(yè)中率先嘗試運(yùn)用虛擬樣機(jī)技術(shù)進(jìn)行產(chǎn)品開(kāi)發(fā)的成功案例。

PG600型劍桿織機(jī)已于2009年9月19日通過(guò)了由中國(guó)紡織機(jī)械器材工業(yè)協(xié)會(huì)受中國(guó)紡織工業(yè)協(xié)會(huì)委托組織的生產(chǎn)鑒定。

一、先進(jìn)的設(shè)計(jì)手段

運(yùn)用SolidWorks三維CAD軟件、ADAMS動(dòng)力學(xué)分析軟件、ANSYS有限元分析軟件等 3 種軟件平臺(tái),首先對(duì)引進(jìn)的萬(wàn)事達(dá)/新龍型劍桿織機(jī)進(jìn)行仿真試驗(yàn)和分析,運(yùn)用計(jì)算機(jī)動(dòng)態(tài)模擬技術(shù)和實(shí)物試驗(yàn)相結(jié)合的辦法,通過(guò)對(duì)萬(wàn)事達(dá)/新龍型劍桿織機(jī)的核心機(jī)構(gòu)引緯、打緯部分作動(dòng)力學(xué)仿真分析、零部件的強(qiáng)度和結(jié)構(gòu)分析。

在全面掌握了萬(wàn)事達(dá)/新龍劍桿織機(jī)在各種工況下的性能、設(shè)計(jì)和運(yùn)行關(guān)鍵技術(shù)后,再根據(jù)劍桿織機(jī)的引緯、打緯原理,進(jìn)行PG600型劍桿織機(jī)的原理設(shè)計(jì)和空間結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì),建立虛擬樣機(jī)模型。通過(guò)運(yùn)動(dòng)學(xué)和動(dòng)力學(xué)的仿真分析,獲得有關(guān)零部件的位移、速度和加速度等運(yùn)動(dòng)規(guī)律,與萬(wàn)事達(dá)/新龍劍桿織機(jī)作比較。在得到較滿(mǎn)意的運(yùn)動(dòng)規(guī)律后,對(duì)高速運(yùn)動(dòng)的主關(guān)鍵零件內(nèi)部的應(yīng)力變化情況和強(qiáng)度進(jìn)行分析。根據(jù)不同筘幅的機(jī)型,對(duì)織機(jī)筘幅零件的優(yōu)化設(shè)計(jì),通過(guò)仿真分析,確定筘幅零件的結(jié)構(gòu)尺寸和調(diào)整范圍。

在主關(guān)鍵零件的加工制造過(guò)程中,通過(guò)虛擬樣機(jī)試驗(yàn),確定關(guān)鍵零部件和設(shè)備裝配的需用制造加工形位公差,在確保質(zhì)量的前提下,適當(dāng)分配形位公差,降低制造要求。提高了該產(chǎn)品技術(shù)性能的準(zhǔn)確性,大幅度縮短新產(chǎn)品開(kāi)發(fā)周期,大量減少產(chǎn)品開(kāi)發(fā)費(fèi)用和成本,提高產(chǎn)品的系統(tǒng)級(jí)性能,使該機(jī)的可靠性大大增強(qiáng)。

二、PG600型劍桿織機(jī)技術(shù)特點(diǎn)

PG600型劍桿織機(jī)采用四相絞軸引緯傳劍技術(shù),劍頭交接平穩(wěn)、可靠,大大減少緯紗斷頭率;兩側(cè)共軛凸輪打緯,打緯力大,能夠織造高緯密、高張力的織物;控制系統(tǒng)采用世界最先進(jìn)的數(shù)字控制技術(shù),大屏幕顯示雙向通訊,能夠設(shè)定、調(diào)整各種工藝參數(shù),能夠快速采集、監(jiān)測(cè)織機(jī)運(yùn)行狀況,及時(shí)做出故障診斷;主傳動(dòng)采用可變磁阻電機(jī)直接驅(qū)動(dòng),可實(shí)現(xiàn)變速織造;運(yùn)用具有良好的抗摩擦和耐疲勞性的碳素纖維材料劍帶,織口內(nèi)無(wú)需導(dǎo)鉤,減少了劍帶與經(jīng)紗的接觸和摩擦,避免了經(jīng)紗起毛和斷經(jīng),有利于提高織物質(zhì)量和織造效率,尤其對(duì)織制高支高密織物;伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)的送經(jīng)和卷取裝置,能夠精確控制送經(jīng)量和卷取緯密;積極潤(rùn)滑系統(tǒng)使主要傳動(dòng)部分的軸承得到充分潤(rùn)滑,同時(shí)降低了軸承的溫升,提高了軸承的使用壽命,有利于提高機(jī)器的運(yùn)轉(zhuǎn)速度。

該機(jī)配置了適合高速劍桿織機(jī)的St?ubli 2670電子多臂開(kāi)口、電子選緯器、LGL電子儲(chǔ)緯器、GROB消音綜框,具有程序變速、變緯密織造,自動(dòng)尋緯、張力傳感器在線(xiàn)檢測(cè)經(jīng)紗張力等功能。PG600型劍桿織機(jī)是一款可與國(guó)際先進(jìn)水平相競(jìng)爭(zhēng)的高速機(jī)電一體化劍桿織機(jī),體現(xiàn)出目前國(guó)內(nèi)最高水平。

三、試織情況

PG600型劍桿織機(jī)樣機(jī)試織了100S/2 × 100S/2133 × 76 根/英寸的純棉織物,試織速度達(dá) 650 r/min, 并在第十屆中國(guó)國(guó)際紡織機(jī)械展覽會(huì)(CITME 2006)上成功展示。在公司內(nèi)部累計(jì)試織近 7 300 m的純棉色織、化纖、精毛紡等各類(lèi)織物,試織速度為 450 ～ 650 r/min。

另一款采用三相異步電動(dòng)機(jī)傳動(dòng)方式的樣機(jī)也成功參加了兩屆上海紡機(jī)展和一屆亞洲紡機(jī)展,展示速度達(dá) 600 r/min。2008年10月初開(kāi)始在用戶(hù)廠(chǎng)進(jìn)行了為期半年的生產(chǎn)性運(yùn)轉(zhuǎn),織造了約 38 000 m的純棉青年布、純棉竹節(jié)格布、棉麻色織布、純棉府綢、色織純棉牛津紡等品種,平均效率達(dá) 92% 以上,下機(jī)一等品率達(dá) 95% 以上,入庫(kù)一等品率達(dá) 97% 以上各類(lèi)織物,平均織造速度 520 r/min,平均效率在 85% 以上,下機(jī)一等品率 99%,入庫(kù)一等品率 100%。該機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)、機(jī)構(gòu)合理、維修方便,產(chǎn)品質(zhì)量、機(jī)器性能都得到用戶(hù)廠(chǎng)好評(píng)。

四、知識(shí)產(chǎn)權(quán)保護(hù)和技術(shù)查新

PG600型劍桿織機(jī)的核心技術(shù)已申請(qǐng)了多項(xiàng)專(zhuān)利,5 項(xiàng)實(shí)用新型專(zhuān)利和 1 項(xiàng)外觀(guān)設(shè)計(jì)專(zhuān)利已獲得證書(shū),3 項(xiàng)發(fā)明專(zhuān)利已進(jìn)入實(shí)質(zhì)審查階段。

經(jīng)上?？茖W(xué)技術(shù)情報(bào)研究所科技查新和水平查新結(jié)果:該機(jī)采用四相絞軸小慣量引緯機(jī)構(gòu),大扭矩可變磁阻電機(jī)直接驅(qū)動(dòng)技術(shù),基于CAN-BUS總線(xiàn)結(jié)構(gòu)的織機(jī)通訊方式,實(shí)現(xiàn)高精度織口補(bǔ)償,具有新穎性。該項(xiàng)目為國(guó)內(nèi)領(lǐng)先,達(dá)到國(guó)際先進(jìn)水平。

五、小結(jié)

PG600型劍桿織機(jī)的研制成功,可以縮小與國(guó)外先進(jìn)技術(shù)的差距,緊跟世界先進(jìn)水平,對(duì)發(fā)展我國(guó)紡織機(jī)械制造裝備業(yè),提高我國(guó)紡織業(yè)的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力,加強(qiáng)我國(guó)紡織機(jī)械在國(guó)內(nèi)外市場(chǎng)的競(jìng)爭(zhēng)力具有重大意義,同時(shí)可以獲得可觀(guān)的經(jīng)濟(jì)和社會(huì)效益,使國(guó)產(chǎn)高檔劍桿織機(jī)替代進(jìn)口劍桿織機(jī)。