彭來湖, 謝國(guó)旺, 戴 寧,2

(1.浙江理工大學(xué) 浙江省現(xiàn)代紡織裝備技術(shù)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室, 浙江 杭州 310018; 2.浙江理工大學(xué)紡織科學(xué)與工程學(xué)院(國(guó)際絲綢學(xué)院), 浙江 杭州 310018)

在圓形緯編針織機(jī)的編織過程中,需要由輸紗系統(tǒng)為編織區(qū)提供張力恒定的紗線。紗線張力的均勻度以及準(zhǔn)確度對(duì)織物品質(zhì)及生產(chǎn)效率產(chǎn)生重要影響,當(dāng)紗線張力波動(dòng)幅度過大時(shí),織物可能出現(xiàn)彈性不均勻、紋路不規(guī)則、表面不平整等問題,并導(dǎo)致紗線斷頭率的上升[1-2]。

目前,圓緯機(jī)上使用的輸紗器主要分為積極式輸紗器和消極式輸紗器2種[3],后者由于無(wú)法控制和調(diào)節(jié)紗線張力,不能滿足圓緯機(jī)對(duì)紗線張力的要求,正在被更為先進(jìn)的積極式輸紗所取代。然而,國(guó)內(nèi)大多關(guān)于積極式輸紗的研究及應(yīng)用仍簡(jiǎn)單的停留于圓緯機(jī)針筒位置或速度的跟隨上,即根據(jù)圓緯機(jī)針筒線位移輸送相應(yīng)長(zhǎng)度的紗線。例如,戴寧等[4]、馬海鵬[5]提出了基于伺服電動(dòng)機(jī)位置和速度跟隨圓緯機(jī)針筒變化的主動(dòng)式送紗技術(shù),其雖在一定程度上改善了斷紗、破布等異常情況,但本質(zhì)上紗線張力仍不受控制。同時(shí),這種輸紗方式不能滿足圓緯機(jī)編織變張力織物的工藝要求;鄭靈瑜[6]提出了一種基于步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的圓緯機(jī)動(dòng)態(tài)送紗技術(shù),并通過滑?？刂破鲗?shí)現(xiàn)對(duì)針筒位置和速度的精準(zhǔn)控制,該輸紗方式除上述問題外,還受限于步進(jìn)電動(dòng)機(jī)本身低轉(zhuǎn)速高轉(zhuǎn)矩的特性,若要實(shí)現(xiàn)較高轉(zhuǎn)速,將不得不降低其位置控制的分辨率,因此其并不適用于高速送紗工況。

基于此,本文依據(jù)紗線張力形成機(jī)制,提出一種基于無(wú)刷直流電動(dòng)機(jī)(BLDCM)磁場(chǎng)定向控制與紗線張力閉環(huán)反饋的圓緯機(jī)恒張力輸紗控制系統(tǒng),以期為圓緯機(jī)輸送張力恒定的、送紗速度和張力大小可無(wú)極調(diào)節(jié)的紗線,保證面料品質(zhì),滿足圓緯機(jī)對(duì)于不同編織工藝的需求。

1 紗線張力形成機(jī)制與控制方案

圖1為采用積極式輸紗方式的圓緯機(jī)部分機(jī)械結(jié)構(gòu)圖?？椺樉鶆虿贾糜卺樛采?紗線由儲(chǔ)紗筒上退繞而下,經(jīng)由輸紗器喂入針筒編織區(qū)域。

圖1 圓緯機(jī)機(jī)械結(jié)構(gòu)圖Fig.1 Mechanical structure diagram of circular knitting machine

在織物編織過程中,針筒以某個(gè)目標(biāo)速度轉(zhuǎn)動(dòng),設(shè)為s1,輸紗器電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速設(shè)為s2,則可分別導(dǎo)出送入織針的紗線運(yùn)行線速度v1以及輸紗器的輸紗速度v2:

v1=2πr1s1

(1)

v2=2πr2s2

(2)

式中:r1為針筒半徑,m;r2為輸紗器儲(chǔ)線輪盤半徑,m。

以T表示紗線張力大小,N,其大小遵循胡克定律:

(3)

式中:E為紗線的彈性模量,MPa;A為紗線橫截面面積,m2;L0表示從輸紗器引出到針筒上的紗線總長(zhǎng)度,m。

整理可得:

(4)

式(4)表明,紗線張力的大小由針筒和輸紗器轉(zhuǎn)速共同決定,若將圓緯機(jī)針筒轉(zhuǎn)速視為一定值,則輸紗電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速對(duì)紗線張力起決定性作用,電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速波動(dòng)將直接反應(yīng)在紗線張力波動(dòng)上。由此,輸紗器實(shí)現(xiàn)恒張力輸紗目標(biāo)的關(guān)鍵技術(shù)問題在于輸紗電動(dòng)機(jī)速度的穩(wěn)定控制。

為使無(wú)刷直流電動(dòng)機(jī)輸紗速度穩(wěn)定,本文采用磁場(chǎng)定向控制(FOC)技術(shù)驅(qū)動(dòng)無(wú)刷直流電動(dòng)機(jī)。相較于方波控制,其通過生成與電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子磁場(chǎng)在空間上實(shí)時(shí)垂直的定子磁場(chǎng),二者時(shí)刻處于正交耦合狀態(tài),避免因周期性的電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩波動(dòng)對(duì)電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速造成影響[7],最大程度抑制紗線張力波動(dòng)。

在圓緯機(jī)工作過程中,存在諸多影響紗線張力的不確定性因素。例如,織針在三角的撞擊下其針鉤處所產(chǎn)生的橫向振動(dòng)[8]、紗線從儲(chǔ)紗筒上退繞時(shí)形成的氣球模型等[9],二者都存在一定的周期性規(guī)律,會(huì)對(duì)紗線張力產(chǎn)生周期性擾動(dòng)。為盡可能抑制紗線張力波動(dòng),實(shí)現(xiàn)恒定張力輸紗,可通過自抗擾控制技術(shù)(ADRC)對(duì)紗線張力進(jìn)行閉環(huán)控制[10]。與PID(proportional integral derivative control)控制器類似,二者都屬于基于控制目標(biāo)與實(shí)際行為之誤差的控制策略,但PID控制器由于積分項(xiàng)的存在導(dǎo)致系統(tǒng)容易產(chǎn)生超調(diào)和振蕩。自抗擾控制以系統(tǒng)總擾動(dòng)項(xiàng)代替了PID控制中的積分項(xiàng),從而克服了這個(gè)缺陷。

由此,圓緯機(jī)紗線恒張力輸送總體控制方案如圖2所示。以實(shí)時(shí)紗線張力T(t)作為負(fù)反饋信號(hào),自抗擾控制器依據(jù)實(shí)時(shí)紗線張力對(duì)無(wú)刷直流電動(dòng)機(jī)目標(biāo)輸紗速度進(jìn)行修正,并通過FOC技術(shù)控制無(wú)刷直流電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速,從而構(gòu)建圓緯機(jī)恒張力輸紗閉環(huán)控制系統(tǒng)。

圖2 圓緯機(jī)恒張力輸紗控制系統(tǒng)總體方案Fig.2 Overall scheme of constant yarn tension feeding control system for circular knitting machine

2 系統(tǒng)總體硬件設(shè)計(jì)

圖3示出圓緯機(jī)恒張力輸紗控制系統(tǒng)整體硬件結(jié)構(gòu)框圖。該系統(tǒng)由1個(gè)主控制器以及5個(gè)子模塊構(gòu)成。以ARM(advanced RISC machine)處理器為核心,通過應(yīng)變片型紗線張力傳感器采集紗線實(shí)時(shí)張力值[11],以無(wú)刷直流電動(dòng)機(jī)作為輸紗執(zhí)行機(jī)構(gòu),通過液晶屏顯示紗線實(shí)時(shí)張力與輸紗速度,通過調(diào)參按鍵設(shè)定/修改輸紗器工作參數(shù),相關(guān)參數(shù)存儲(chǔ)于非易失性存儲(chǔ)器中便于系統(tǒng)上電后直接讀取。當(dāng)紗線張力傳感器檢測(cè)到紗線張力值為0時(shí),意味著紗線斷裂,系統(tǒng)則通過斷紗報(bào)警模塊發(fā)出斷紗警告,同時(shí)通過CAN(controller area network)總線向主控制器發(fā)出停機(jī)請(qǐng)求。

圖3 系統(tǒng)總體硬件結(jié)構(gòu)框圖Fig.3 Overall hardware structure diagram of system

3 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)

紗線恒張力控制器的任務(wù)是實(shí)時(shí)地采集紗線張力數(shù)據(jù)并根據(jù)張力誤差對(duì)無(wú)刷直流電動(dòng)機(jī)輸紗速度進(jìn)行調(diào)整。輸紗器無(wú)刷直流電動(dòng)機(jī)的送紗速度必須實(shí)時(shí)的根據(jù)紗線張力變化,否則紗線張力將出現(xiàn)大幅度波動(dòng)。同時(shí),由前文所提到的圓緯機(jī)編織過程中,存在織針針鉤處的橫向振動(dòng)以及紗線以“氣球”形態(tài)從儲(chǔ)紗筒上退繞而對(duì)紗線張力造成的周期性擾動(dòng),本文采用以無(wú)刷直流電動(dòng)機(jī)速度環(huán)為內(nèi)環(huán)、以紗線張力環(huán)為外環(huán)的雙負(fù)反饋系統(tǒng)對(duì)紗線張力進(jìn)行閉環(huán)控制。其中,電動(dòng)機(jī)速度環(huán)采用經(jīng)典的PID控制器,紗線張力環(huán)采用自抗擾控制器,如圖4所示。

圖4 紗線恒張力控制算法框架Fig.4 Constant yarn tension control algorithm framework

3.1 自抗擾控制器對(duì)紗線張力的閉環(huán)控制

自抗擾控制器由“安排過渡過程”、拓展?fàn)顟B(tài)觀測(cè)器(ESO)以及非線性反饋3個(gè)環(huán)節(jié)構(gòu)成。首先,由“安排過渡過程”對(duì)紗線目標(biāo)張力信號(hào)Tref進(jìn)行平滑化處理,該環(huán)節(jié)的輸出信號(hào)為平滑的目標(biāo)張力信號(hào)x1以及該信號(hào)的微分項(xiàng)x2。“安排過渡過程”的作用是針對(duì)跳變的目標(biāo)紗線張力信號(hào)Tref而言的,當(dāng)目標(biāo)紗線張力信號(hào)發(fā)生跳變時(shí),該過程將對(duì)其進(jìn)行平滑化處理,以避免因不可跳變的實(shí)際紗線張力跟蹤可跳變的目標(biāo)紗線張力而對(duì)控制器造成負(fù)面影響。

其次,拓展?fàn)顟B(tài)觀測(cè)器對(duì)實(shí)時(shí)紗線張力值進(jìn)行分析,輸出紗線張力觀測(cè)值z(mì)1、紗線張力觀測(cè)值微分項(xiàng)z2以及系統(tǒng)總擾動(dòng)z3。其中,系統(tǒng)總擾動(dòng)z3包括織針針鉤橫向振動(dòng)、紗線退繞氣球模型等各類對(duì)紗線張力造成擾動(dòng)的影響因素。

最后,該控制器對(duì)紗線張力誤差e1以及紗線張力微分項(xiàng)誤差e2進(jìn)行非線性組合,并對(duì)系統(tǒng)總擾動(dòng)進(jìn)行補(bǔ)償。自抗擾控制器最終輸出結(jié)果為

u=β01fal(e1,α1,δ)+β02fal(e2,α2,δ)-z3/b

(5)

式中:β01、β02、α1、α2、b為自抗擾控制器可調(diào)參數(shù);fal函數(shù)是擴(kuò)張狀態(tài)觀測(cè)器的核心部分,具有一種特殊的非線性結(jié)構(gòu)。其本質(zhì)上是在冪函數(shù)的基礎(chǔ)上改造成的在原點(diǎn)附近有線性段的連續(xù)非光滑函數(shù)[12],表達(dá)形式如下:

(6)

式中:ε為拓展?fàn)顟B(tài)觀測(cè)器對(duì)輸出量的估計(jì)誤差;α為常數(shù),且0<α<1;δ為影響濾波效果的常數(shù),且δ>0。

這種非線性組合方式具有大誤差小增益,小誤差大增益的控制特點(diǎn)。通過引入總擾動(dòng)補(bǔ)償項(xiàng)z3/b以取代PID控制器中的誤差積分項(xiàng),從而對(duì)各類影響紗線張力的外部擾動(dòng)以及未建模動(dòng)態(tài)一并給予估計(jì)和補(bǔ)償[13]。

3.2 PID控制器對(duì)電動(dòng)機(jī)速度的閉環(huán)控制

自抗擾控制器的輸出量u為修正后的無(wú)刷直流電動(dòng)機(jī)目標(biāo)轉(zhuǎn)速,其與電動(dòng)機(jī)實(shí)際轉(zhuǎn)速s2之差e(t)經(jīng)過PID運(yùn)算:

(7)

式中:Kp、Ki、Kd分別為PID控制器的比例、積分、微分環(huán)節(jié)放大系數(shù)。

該結(jié)果用于調(diào)整無(wú)刷直流電動(dòng)機(jī)輸紗速度,使偏離的紗線張力朝目標(biāo)張力值靠近。

3.3 無(wú)刷直流電動(dòng)機(jī)磁場(chǎng)定向控制算法

圖5示出無(wú)刷直流電動(dòng)機(jī)磁場(chǎng)定向控制算法結(jié)構(gòu),圖中各符號(hào)名稱及其釋義見表1。

表1 FOC控制算法中的符號(hào)變量及其說明Tab.1 Symbolic variables and descriptions in FOC control

圖5 無(wú)刷直流電動(dòng)機(jī)磁場(chǎng)定向控制程序框圖Fig.5 Block diagram of field oriented control of BLDCM

無(wú)刷直流電動(dòng)機(jī)磁場(chǎng)定向控制算法可劃分為4個(gè)主要步驟:

1)坐標(biāo)變換。將電動(dòng)機(jī)三相繞組電流經(jīng)Clark變換與Park變換,得到交軸電流矢量iq與直軸電流矢量id。二者反映電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩大小。

2)PID運(yùn)算。FOC控制器中存在3個(gè)相互關(guān)聯(lián)的PID控制環(huán)。其中,外環(huán)控制電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速,2個(gè)內(nèi)環(huán)分別對(duì)矢量iq和矢量id進(jìn)行PID控制,得到電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速/轉(zhuǎn)矩控制信號(hào)。實(shí)際應(yīng)用中,id的參考值通常設(shè)為0,這樣即可使得繞組感應(yīng)磁場(chǎng)與轉(zhuǎn)子磁場(chǎng)處于正交狀態(tài)。

3)坐標(biāo)逆變換。將旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系下的電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速/轉(zhuǎn)矩控制信號(hào)vq、vd進(jìn)行坐標(biāo)逆變換,得到靜坐標(biāo)系下的電動(dòng)機(jī)三相繞組電壓矢量。

4)空間矢量脈沖寬度調(diào)制(SVPWM)。無(wú)刷直流電動(dòng)機(jī)磁場(chǎng)定向控制的關(guān)鍵技術(shù),其理論基礎(chǔ)是平均值等效原理,即任一電壓矢量可由其所在扇區(qū)的相鄰2個(gè)非零基本矢量與零基本矢量在時(shí)間上的不同組合得到,該電壓空間矢量按接近于圓的軌跡旋轉(zhuǎn)。這個(gè)環(huán)節(jié)輸出信號(hào)控制著各路逆變器的開關(guān)狀態(tài),從而形成PWM(pulse width modulation)波形。

4 實(shí)驗(yàn)測(cè)試與分析

紗線張力與輸紗速度是2個(gè)獨(dú)立的參數(shù),應(yīng)根據(jù)實(shí)際的工藝需要分別進(jìn)行設(shè)置。為考量該恒張力輸紗器在不同工況下的紗線張力波動(dòng)情況,驗(yàn)證該恒張力控制系統(tǒng)的可行性,搭建輸紗測(cè)試平臺(tái)如圖6所示。

圖6 恒張力輸紗測(cè)試平臺(tái)Fig.6 Test platform of constant yarn tension feeding

滾筒與交流電動(dòng)機(jī)主軸連接,并通過摩擦傳動(dòng)帶動(dòng)卷紗筒卷紗,保證卷紗筒的卷繞線速度不隨卷紗筒半徑增大而變化,紗線由儲(chǔ)紗筒上退繞后經(jīng)恒張力輸紗器儲(chǔ)線輪盤和紗線張力傳感器,再通過導(dǎo)紗孔后卷繞于卷紗筒上。交流電動(dòng)機(jī)由變頻器驅(qū)動(dòng)。其中,導(dǎo)紗孔為光滑陶瓷材質(zhì),其作用是控制紗線作用于紗線張力傳感器上的傾角,從而保證紗線張力傳感器的正確工作。

實(shí)驗(yàn)采用棉紗作為測(cè)試用紗,輸紗器啟動(dòng)前與停機(jī)后的紗線處于自由態(tài),其張力值為0。卷紗筒在啟動(dòng)/停機(jī)過程中以10 m/s2的線加速度作直線加/減速運(yùn)動(dòng)。測(cè)試過程中,上位機(jī)以50 Hz的頻率采集并打印實(shí)時(shí)紗線張力數(shù)據(jù)。

4.1 不同目標(biāo)紗線張力下的輸紗測(cè)試

為考量該輸紗器在不同目標(biāo)紗線張力下的紗線張力波動(dòng)情況,并對(duì)比此工況下自抗擾控制器與PID控制器對(duì)紗線張力的控制效果。設(shè)定目標(biāo)輸紗速度為300 m/min,通過調(diào)參按鍵設(shè)定不同目標(biāo)紗線張力。本組實(shí)驗(yàn)紗線張力波動(dòng)如圖7、8所示。由圖7可知,本組測(cè)試的穩(wěn)定輸紗階段,ADRC控制下的紗線張力均值與目標(biāo)值一致,紗線張力波動(dòng)標(biāo)準(zhǔn)差穩(wěn)定在1.50 cN附近,且紗線張力以規(guī)律性的正弦波形態(tài)波動(dòng)。由圖8可知,相比于自抗擾控制,PID控制器作用下的紗線張力達(dá)到目標(biāo)值所需時(shí)間更長(zhǎng),張力波動(dòng)幅度更大。同時(shí),在輸紗器啟動(dòng)階段,PID控制器對(duì)紗線張力超調(diào)量的抑制程度亦明顯不及自抗擾控制器。

圖7 自抗擾控制在不同目標(biāo)張力下的紗線張力波動(dòng)情況Fig.7 Fluctuation of yarn tension under different target tensions by ADRC

圖8 PID控制在不同目標(biāo)張力下的紗線張力波動(dòng)情況Fig.8 Fluctuation of yarn tension under different target tension by PID

4.2 不同輸紗速度下的輸紗測(cè)試

為考量該輸紗器在不同輸紗速度下的紗線張力波動(dòng)情況,并對(duì)比此工況下自抗擾控制器與PID控制器對(duì)紗線張力的控制效果。將目標(biāo)紗線張力設(shè)為21.5 cN,通過變頻器設(shè)定不同卷紗速度。本組實(shí)驗(yàn)紗線張力波動(dòng)如圖9、10所示。

圖9 自抗擾控制在不同輸紗速度下的紗線張力波動(dòng)情況Fig.9 Fluctuation of yarn tension under different feeding speeds by ADRC

圖9表明,在不同輸紗速度下,ADRC控制下的紗線張力均值與目標(biāo)值基本一致,紗線張力波動(dòng)標(biāo)準(zhǔn)差隨輸紗速度的提高而增大。圖10表明,PID控制器對(duì)紗線張力的控制效果受限于輸紗速度,當(dāng)輸紗速度較高時(shí),紗線張力出現(xiàn)不規(guī)則波動(dòng),同時(shí)其對(duì)張力波動(dòng)標(biāo)準(zhǔn)差與超調(diào)的控制效果均不及ADRC。

圖10 PID控制在不同輸紗速度下的紗線張力波動(dòng)情況Fig.10 Fluctuation of yarn tension under different feeding speeds by PID

4.3 變張力條件下的輸紗測(cè)試

為考量該輸紗器在變張力輸紗條件下的紗線張力波動(dòng)情況,設(shè)定目標(biāo)輸紗速度為300 m/min,將整個(gè)輸紗過程分階段設(shè)定不同的目標(biāo)紗線張力,第1階段紗線張力設(shè)為16.1 cN;第2階段紗線張力設(shè)為24.5 cN;第3階段紗線張力設(shè)為12 cN;第4階段紗線張力以每秒增大2 cN的趨勢(shì)線性變化;第5階段紗線張力以每秒減小2 cN的趨勢(shì)線性變化。以ADRC作為紗線恒張力控制器,本組實(shí)驗(yàn)紗線張力波動(dòng)如圖11所示。

圖11 變張力輸紗條件下的紗線張力波動(dòng)情況Fig.11 Fluctuation of yarn tension under variable yarn tension feeding

圖11表明,目標(biāo)張力信號(hào)發(fā)生跳變時(shí),實(shí)際紗線張力未出現(xiàn)明顯的超調(diào),且在約70 ms時(shí)間內(nèi),紗線張力重新穩(wěn)定在目標(biāo)值附近。對(duì)于連續(xù)變化的目標(biāo)紗線張力,輸紗器能夠持續(xù)穩(wěn)定地調(diào)控紗線張力,使其動(dòng)態(tài)跟蹤目標(biāo)張力值。

4.4 變速度條件下的輸紗測(cè)試

為考量該輸紗器在變速度輸紗條件下的紗線張力波動(dòng)情況,設(shè)定目標(biāo)紗線張力為21.5 cN,設(shè)置變頻器為多段速運(yùn)行模式,第1階段目標(biāo)速度為300 m/min,第2階段目標(biāo)速度為240 m/min,第3階段目標(biāo)速度為300 m/min,第4階段目標(biāo)速度為360 m/min,第5階段目標(biāo)速度為300 m/min,各階段跳轉(zhuǎn)的加、減速度絕對(duì)值設(shè)定為20 m/s2。以ADRC作為紗線恒張力控制器,本組測(cè)試紗線張力波動(dòng)如圖12所示。

圖12 變速度輸紗條件下的紗線張力波動(dòng)情況Fig.12 Fluctuation of yarn tension under variable yarn feeding speed

圖12表明,本組測(cè)試各階段紗線張力均值與目標(biāo)值基本一致,標(biāo)準(zhǔn)差隨輸紗速度變化的規(guī)律和第2組測(cè)試結(jié)果基本一致。輸紗速度變化期間的紗線張力值均出現(xiàn)了一定的超調(diào)(最大超調(diào)量為29%),隨著輸紗速度的調(diào)整到位,紗線張力在約200 ms時(shí)間內(nèi)回歸到正常波動(dòng)區(qū)間。本組測(cè)試表明,該輸紗器在變速度輸紗條件下能夠?qū)⒓喚€張力值控制在目標(biāo)值附近。

4.5 彈性與非彈性紗線輸紗測(cè)試

由于氨綸裸絲和氨綸包芯紗具有低模量及高彈性的特點(diǎn),現(xiàn)有的積極式輸紗器在此類彈性紗線的輸送及張力控制上還存在許多困難。非彈性紗線對(duì)輸紗器速度調(diào)控的實(shí)時(shí)性有著較高的要求。

為考量該輸紗器對(duì)彈性與非彈性紗線的張力控制效果。選用氨綸包芯紗和苧麻紗作為測(cè)試用紗,測(cè)試環(huán)節(jié)設(shè)定輸紗速度為240 m/min,紗線張力值為8.0 cN。本組測(cè)試結(jié)果如圖13所示。

圖13 彈性與非彈性紗線張力波動(dòng)情況Fig.13 Tension fluctuation of elastic and inelastic yarns (a) Polyurethane core-spur yarn; (b) Ramic yarn

圖13表明,該輸紗器均可實(shí)現(xiàn)氨綸包芯紗和苧麻紗的恒張力輸送,但二者的張力波動(dòng)控制效果差異明顯。從數(shù)據(jù)上看,氨綸包芯紗的張力波動(dòng)標(biāo)準(zhǔn)差為0.33 cN,苧麻紗的張力波動(dòng)標(biāo)準(zhǔn)差為1.35 cN。紗線張力波動(dòng)程度與其彈性模量呈現(xiàn)正相關(guān)關(guān)系,這個(gè)實(shí)驗(yàn)性規(guī)律與前文建立的紗線張力數(shù)學(xué)模型所揭示的規(guī)律具有一致性。

5 結(jié)束語(yǔ)

本文針對(duì)當(dāng)前圓緯機(jī)積極式送紗方式存在的紗線張力與輸紗速度不可無(wú)極調(diào)節(jié)的問題,設(shè)計(jì)了一種為圓緯機(jī)輸送紗線張力恒定、輸紗速度與紗線張力可無(wú)極調(diào)節(jié)的電子輸送器。測(cè)試結(jié)果表明,該輸紗器運(yùn)行穩(wěn)定可靠,可根據(jù)實(shí)際生產(chǎn)需要設(shè)定不同輸紗張力與輸紗速度,在輸紗過程中,紗線張力與輸紗速度均可動(dòng)態(tài)調(diào)整。此外,該輸紗器同樣能夠?qū)崿F(xiàn)彈性紗和非彈性紗的恒張力輸送控制。

該輸紗器融合現(xiàn)代傳感技術(shù)與現(xiàn)代控制技術(shù),實(shí)現(xiàn)紗線恒張力輸紗,進(jìn)一步簡(jiǎn)化了圓緯機(jī)機(jī)械結(jié)構(gòu),提高了其自動(dòng)化程度。該輸紗器具有可編程、紗線適用范圍廣的特性,還可方便地應(yīng)用于自動(dòng)絡(luò)筒機(jī)、襪機(jī)、無(wú)縫內(nèi)衣機(jī)等紡織設(shè)備上?？梢灶A(yù)見的是,該恒張力電子輸紗器的應(yīng)用將對(duì)面料質(zhì)量以及生產(chǎn)效率的提升發(fā)揮重要作用。

考慮到在高速輸紗工況下的紗線張力存在較大波動(dòng),對(duì)于輸送直徑較小、抗拉伸能力較弱的紗線,應(yīng)當(dāng)針對(duì)輸紗器儲(chǔ)線盤部分作出一系列優(yōu)化,如紗線纏繞路徑、纏繞圈數(shù)、儲(chǔ)線盤接觸面粗糙程度等。