CN104153060A - 细纱机管纱电子成形方法 - Google Patents

Abstract

一种细纱机管纱电子成形方法，管纱采用圆锥形交叉卷绕形式，卷绕过程中，钢领板由独立电机单独传动，钢领板从管纱的底部卷绕位置开始向上重复进行复数个短动程升降动作，通过优选数学模型的建立，钢领板完成速度可控、位置可控的传动方式，从而实现管纱在成形锥面上的等螺距卷绕及级升设置，并根据不断发展的细纱机技术现状、通过数学模型中参数的合理选择优化，控制管纱内部成形结构。任意一个短动程升降过程中，上升与下降的时间比例可根据需要调节。本发明可满足不同纺纱品种成形要求的技术问题。本发明还设置了一个管底成形段，形成一个容量较大、外观成形良好的管纱，能满足后道自动络筒高速退绕的要求，生产效率得到提高。

Description

细纱机管纱电子成形方法

技术领域:

本发明涉及纺织领域，尤其涉及细纱机独立升降的控制方法，特别是一种细纱机整落管纱电子成形方法。 

背景技术:

细纱机成形，要求管纱卷绕紧密，层次分清，不相纠缠，后道自动络筒高速轴向退绕时不脱圈，并便于搬运。现有技术中，管纱成形由机械凸轮加凸钉控制，成形控制比较固化，不能根据不同纺纱品种的要求去改变凸轮曲线参数，其中管底成形部分，等螺距卷绕不能实现，影响后道高速退绕。而现有的独立升降方式数学模型不够完善，参数选择不够合理，管纱储纱量少，高速退绕易脱圈，影响后道成品质量，生产效率较低。 

发明内容：

本发明的目的在于提供一种细纱机电子方式的整落管纱成形方法，所述的这种细纱机整落管纱电子成形方法要解决现有技术的细纱机中管纱成形控制不能适应不同纺纱品种，不满足高速退绕要求的技术问题及管底成形不良、高速退绕脱圈等问题。 

本发明的这种细纱机整落管纱电子成形方法，包括一个在管纱卷绕的同时调节钢领板在纱管轴向上的位置的过程，其中，管纱采用圆锥形交叉卷绕形式，钢领板由独立电机单独传动，从管纱的底部卷绕位置开始向上重复进行复数个短动程升降动作，通过优选数学模型的建立，钢领板完成速度可控、位置可控的传动方式，从而实现管纱在成形锥面上的等螺距卷绕及级升卷绕，并根据不断发展的细纱机技术现状、通过数学模型中参数的合理选择优化，控制管纱成形结构。任意一个短动程升降过程中，上升与下降的时间比例可根据需要调节。本发明可满足不同纺纱品种成形要求的技术问题。本发明设置了一个管底成形段，其曲线数学模型为y＝ax²+bx， 控制管底段每次升降短动程和级升距大小，特别是在管底形成时，同样能实现等螺距卷绕，并在管底成形段结束时与正常成形段的级升距和短动程平滑衔接，形成一个容量较大、外观成形良好的管纱，满足后道高速络筒的加工要求。 

进一步的，管纱卷绕的过程中包括有一个管纱管底成形段，在管纱管底成形段形成期间，钢领板从管纱的底部卷绕位置开始向上重复进行复数个短动程升降动作，任意相邻的两个短动程升降动作之间的级升距均大于前一个级升距，任意一个短动程升降动作的动程均大于前一个短动程升降动作的动程。 

进一步的，管纱管底成形段底部的轴向剖面呈抛物线，所述的抛物线的公式为y＝ax²+bx，其中x代表了每层卷绕直径增加值，y代表了管底成形时钢领板下返向点位置，a为0.01～0.25之间的数值，b为2.0～7.0之间的数值。 

进一步的，管纱卷绕的过程中包括有一个管纱正常成形段，在管纱正常成形段形成期间，在任意一个短动程升降动作过程中， 

钢领板的上升速度 

$v\↑=\frac{H_0*(R+r_0)*(i_n+1)*\mathrm{Vf}}{2*i_n*L*\sqrt{R^2-(R^2-{r_0}^2)\frac{t_1}{T_1}}},$

钢领板的上升时间 

$T_1=\frac{i_n*L}{\mathrm{Vf}*(i_n+1)},$

钢领板的下降速度 

$v\↓=\frac{H_0*(R+r_0)*(i_n+1)*\mathrm{Vf}}{2*i_n*L*\sqrt{R^2-(R^2-{r_0}^2)\frac{t_2}{T_2}+{r_0}^2}},$

钢领板的下降时间 

$T_2=\frac{L}{\mathrm{Vf}*(i_n+1)},$

每个升降短动程中上升螺距和下降螺距 

$h\↑=\frac{{6k}_1}{\sqrt{N_m}};h\↓=\frac{{6k}_1{i}_n}{\sqrt{N_m}};(k_1=0.8~1.40)$

相邻的两个短动程升降动作过程中的钢领板的级升距 

$m=\frac{1}{k_{2}k{N}_m\sin \mathrm{\γ}}(\frac{1}{h\↑}+\frac{1}{h\↓});$

(k为0.55～0.62之间的数值，k₂＝80～120/100) 

其中，短动程H₀表示钢领板的短动程升降动作的距离，其单位为mm，R表示管纱的最大卷绕半径，其单位为mm，r₀表示筒管半径，其单位为mm，i_n表示升降时间比,V_f表示前罗拉线速度，其单位为m/min，L表示在钢领板每一个升降动程中的吐纱长度，其单位为mm，t₁表示钢领板上升时间，t₂表示钢领板下降时间。h↑表示管纱的上升螺距，其单位为mm，h↓表示管纱的下降螺距，其单位为mm，k₁为卷绕系数。k表示绕纱密度，其单位为g/m³，k₂表示级升系数，Nm表示棉纱公制支数，其单位为m/g，γ表示管纱的卷绕锥角。 

本发明和已有技术相比较，其效果是积极和明显的。本发明在卷纱过程中通过电子形式控制钢领板速度和位置，重复进行短动程升降动作，钢领板在一次升降动程中上升和下降的位置与速度随纱线卷绕长度而变化，可满足不同纺纱品种的要求的技术问题。本发明设置了一个管底成形段，通过改变钢领板每层升降级升距和升降动程来实现，从始纺阶段开始，每层级升距和短动程均不断增加，每个短动程均实现等螺距卷绕，至管底成形结束时，级升距、短动程与正常成形时的级升距和短动程平滑衔接，继续正常纺纱，形成一个容量较大、外观成形良好的管纱，满足后道加工要求。通过对比，本发明的管纱成形可根据品种需要任意调节，管纱形状更饱满，储纱量可增加5-8％左右，能满足后道自动络筒高速退饶的要求，生产效率得到明显提高。 

附图说明：

图1是本发明的细纱机整落管纱成形方法中的管纱正常成形段的原理图。 

图2是本发明的细纱机整落管纱成形方法中的管纱管底成形段的原理图。 

具体实施方式：

实施例1: 

本发明的细纱机整落管纱电子成形方法，包括一个在管纱卷绕的同时调节钢领板在纱管轴向上的位置的过程，其中，管纱采用圆锥形交叉卷绕形式，钢领板由独立电机单独传动，从管纱的底部卷绕位置开始向上重复进行复数个短动程升降动作，通过优选数学模型的建立，钢领板完成速度可控、位置可控的传动方式，从而实现管纱在成形锥面上的等螺距卷绕及级升设置，通过数学模型中参数的合理选择优化，控制管纱成形结构。任意一个短动程升降过程中，上升与下降的时间比例可根据需要调节。本发明可满足不同纺纱品种成形要求的技术问题。本发明设置了一个管底成形段，其曲线数学模型为y＝ax²+bx，控制管底段每次升降短动程和级升距大小，逐层递增短动程级升距值，完成管底成形。并在管底成形段结束时与正常成形段的级升距和短动程平滑衔接，形成一个容量较大、外观成形良好的管纱，满足后道高速络筒加工要求。 

如图1所示，管纱卷绕的过程中包括有一个管纱正常成形段，在管纱正常成形段形成期间，在任意一个短动程升降动作过程中， 

钢领板的上升速度 

$v\↑=\frac{H_0*(R+r_0)*(i_n+1)*\mathrm{Vf}}{2*i_n*L*\sqrt{R^2-(R^2-{r_0}^2)\frac{t_1}{T_1}}},$

钢领板的上升时间 

$T_1=\frac{i_n*L}{\mathrm{Vf}*(i_n+1)},$

钢领板的下降速度 

$v\↓=\frac{H_0*(R+r_0)*(i_n+1)*\mathrm{Vf}}{2*i_n*L*\sqrt{R^2-(R^2-{r_0}^2)\frac{t_2}{T_2}+{r_0}^2}},$

钢领板的下降时间 

$T_2=\frac{L}{\mathrm{Vf}*(i_n+1)},$

每个升降短动程中上升螺距和下降螺距 

$h\↑=\frac{{6k}_1}{\sqrt{N_m}};h\↓=\frac{{6k}_1{i}_n}{\sqrt{N_m}};(k_1=0.8~1.40)$

相邻的两个短动程升降动作过程中的钢领板的级升距 

$m=\frac{1}{k_{2}k{N}_m\sin \mathrm{\γ}}(\frac{1}{h\↑}+\frac{1}{h\↓});$

(k为0.55～0.62之间的数值，k₂＝80～120/100) 

其中，短动程H₀表示钢领板的短动程升降动作的距离，其单位为mm，R表示管纱的最大卷绕半径，其单位为mm，r₀表示筒管半径，其单位为mm，i_n表示升降时间比,V_f表示前罗拉线速度，其单位为m/min，L表示在钢领板每一个升降动程中的吐纱长度，其单位为mm，t₁表示钢领板上升时间，t₂表示钢领板下降时间。h↑表示管纱的上升螺距，其单位为mm，h↓表示管纱的下降螺距，其单位为mm，k₁为卷绕系数。k表示绕纱密度，其单位为g/m³，k₂表示级升系数，Nm表示棉纱公制支数，其单位为m/g，γ表示管纱的卷绕锥角。 

图1中的df表示前罗拉的直径。 

如图2所示，管纱卷绕的过程中包括有一个管纱管底成形段，在管纱管底成形段形成期间，钢领板从管纱的底部卷绕位置开始向上重复进行复 数个短动程升降动作，任意相邻的两个短动程升降动作之间的级升距均大于前一个级升距，任意一个短动程升降动作的动程均大于前一个短动程升降动作的动程，直至与正常短动程升降参数相一致，完成管底成形。 

进一步的，管纱管底成形段底部的轴向剖面呈抛物线，所述的抛物线的公式为y＝ax²+bx，其中x代表了每层卷绕直径增加值，y代表了管底成形时钢领板下返向点位置，a为0.01～0.25之间的数值，b为2.0～7.0之间的数值。 

具体的，在本实施例中，管纱成形包括了管底成形段和正常成形段；当然在管纱成形有特殊要求时，也可以选择不用管底成形段，而是整落使用正常成形段。 

其中，正常成形段的数学模型可通过以下步骤建立： 

设置条件：棉纱公支数Nm(m/g)；短动程H₀(mm) 

钢领直径D(mm)(一般有四种35,38,42,45)； 

空筒管上部直径d_上(mm)；空筒管下部直径d_下(mm)； 

空筒管上部半径r_上(mm)；空筒管下部半径r_下(mm)； 

最大卷绕半径R(mm)；当前层数n； 

纺纱捻度Tn(捻/m)；纺纱锭速Ns(转/分)； 

上升螺距h↑(mm)；下降螺距h↓(mm)； 

每层升降级升距m；升降时间比i_n(可选2～3)； 

卷绕锥角γ(一般10-15度)； 

卷绕系数k₁；级升系数k₂；绕纱密度k(g/m³)； 

计算： 

$h\↑=\frac{{6k}_1}{\sqrt{N_m}};h\↓=\frac{{6k}_1{i}_n}{\sqrt{N_m}};(k_1=0.8~1.40)$

钢领板上升时纱线卷绕长度：

钢领板下降时纱线卷绕长度：

每一升降动程的吐纱长度L＝L↑+L↓； 

钢领板上升时间T₁，钢领板下降时间T₂，每一动程所需时间Time＝T₁+T₂； (V_f-前罗拉线速度，V_f＝Ns/Tn)； 

$T_1=\frac{i_{n}L}{V_f(i_n+1)};$

$T_2=\frac{L}{V_f(i_n+1)};$

钢领板级升距： 

$m=\frac{1}{k_2{\mathrm{kN}}_m\sin \mathrm{\γ}}(\frac{1}{h\↑}+\frac{1}{h\↓});(k\≈0.55~0.62;k_2=80~120/100)$

在一个动程中某一点的卷绕长度l↑，通过前罗拉线速度可以测得，在一个动程中钢领板位置：(度) 

$\frac{l^{\′}\↑}{L\↑}=\frac{t_1}{T_1}=\frac{\mathrm{\ψ}\↑}{\mathrm{\Ψ}\↑};$

$\frac{l^{\′}\↓}{L\↓}=\frac{t_2}{T_2}=\frac{\mathrm{\ψ}\↓}{\mathrm{\Ψ}\↓};$

在钢领板上升过程中某一点的卷绕长度l'↑，通过前罗拉可以测得， 

在钢领板下降过程中某一点的卷绕长度l'↓，通过前罗拉可以测得， 

钢领板升降过程中位置： 

$X\↑=\frac{H_0}{R-r_0}[R-\sqrt{R^2-(R^2-{r_0}^2)\frac{l^{\′}\↑}{L\↑}}];(0~H_0+m)$

$X\↓=\frac{H_0}{R-r_0}[R-\sqrt{(R^2-{r_0}^2)\frac{l^{\′}\↓}{L\↓}+{r_0}^2}];(H_0~0)$

在绕纱过程中分层N，每一层钢领板上升结束后，即上升高度X↑＝H₀+m时，钢领板反向，将时间l₂清0，同样钢领板下降结束后，即X↓＝0时，钢领板反向，将时间l₁清0。 

钢领板上升速度： 

$v\↑=\frac{H_0*(R+r_0)*(i_n+1)*\mathrm{Vf}}{2*i_n*L*\sqrt{R^2-(R^2-{r_0}^2)\frac{l^{\′}\↑}{L\↑}}}=\frac{H_0*(R+r_0)*(i_n+1)*\mathrm{Vf}}{2*i_n*L*\sqrt{R^2-(R^2-{r_0}^2)\frac{t_1}{T_1}}};$

$T_1=\frac{i_n*L}{\mathrm{Vf}*(i_n+1)};$

钢领板下降速度： 

$v\↓=\frac{H_0*(R+r_0)*(i_n+1)*\mathrm{Vf}}{2*L*\sqrt{(R^2-{r_0}^2)\frac{l^{\′}\↓}{L\↓}+{r_0}^2}}=\frac{H_0*(R+r_0)*(i_n+1)*\mathrm{Vf}}{2*i_n*L*\sqrt{(R^2-{r_0}^2)\frac{t_1}{T_1}+{r_0}^2}};$

$T_2=\frac{L}{\mathrm{Vf}*(i_n+1)};$

进一步的，细纱机管底成形可以增加管纱储纱量，不同纺纱支数、退绕速度、钢领直径、成形高度需配置不同弧形大小的管底成形。细纱机采用电子技术控制钢领板的升降，本实施例中根据不同的钢领板直径配备了5根从小到大1、2、3、4、5不同大小的管底成形曲线，同时设置了管底层数差系数ζ用于对曲线形状进行微调，以更能符合自动络筒机高速退绕要求。 

细纱机管底成形是通过改变钢领板每层升降级升距和升降动程来完成的，从始纺阶段开始，每层级升距和短动程均不断增加。至管底成形结束时，级升距、短动程与正常成形时的级升距和短动程平滑衔接，继续正常纺纱，形成一个容量较大、外观成形良好的管纱，满足后道加工要求。 

管底成形段的数学模型可通过以下步骤建立： 

设置条件： 

管底成形总层数Nn；管底成形过渡段层数Nn₂； 

管底成形动程增量h₀n；管底成形动程H₀n(mm) 

管底成形高度h₀(mm)(取值范围20-40)； 

管底成形纺纱半径R_底；管底层数差常数P； 

管底层数差系数k₃、k₄、ζ(取值范围1.020--1.045)； 

管底每层升降级升距mn； 

根据管底成形底部弧形的形状，确定它的基本数学模型为：y＝ax²+bx，其中x代表了每层卷绕直径增加值，y代表了管底成形时钢领板下返向点位置； 

R_底＝R-r_下； 

$\stackrel{\‾}{\mathrm{AB}}=\stackrel{\‾}{\mathrm{OA}}*\mathrm{tag\α}$

$\stackrel{\‾}{\mathrm{OB}}=\sqrt{{\left(\stackrel{\‾}{\mathrm{OA}}\right)}^2+{\left(\stackrel{\‾}{\mathrm{AB}}\right)}^2};$

根据点计算y’＝c-dx’中c和d值； 

在斜线y’＝c-dx’选点A₁、A₂、A₃、A₄、A₅； 

根据点A₁、A₂、A₃、A₄、A₅和点C计算y＝ax²+bx中a和b值，求出对应5根曲线公式； 

例如：钢领直径D选42mm，管底成形高度h₀选30mm，空筒管下部直径d_下选22mm； 

计算： 

$R=\frac{D-3}{2}=\frac{42-3}{2}=19.5\left(\mathrm{mm}\right);$

R_底＝R-r_下＝19.5-11＝8.5(mm)； 

$\stackrel{\‾}{\mathrm{AB}}=\stackrel{\‾}{\mathrm{OA}}*\mathrm{tag\α}=\mathrm{15.593.529}=55.02\left(\mathrm{mm}\right);$

$\stackrel{\‾}{\mathrm{OB}}=\sqrt{{\left(\stackrel{\‾}{\mathrm{OA}}\right)}^2+{\left(\stackrel{\‾}{\mathrm{AB}}\right)}^2}=\sqrt{{15.59}^2+{55.02}^2}=57.19\left(\mathrm{mm}\right);$

根据点A(4.25，15)、点B(0，57.19)计算直线方程式y’＝c-dx’中c和d值； 

(1)15＝c-d*4.25； 

(2)0＝c-d*57.19； 

由(1)、(2)两式计算得出c＝16.20、d＝0.2833，即y’＝16.20-0.2833x’； 

根据细纱管纱成形要求和管底外观形状，我们在直线y’＝16.20-0.2833x’上选取点A₁，其中x’为4.36mm，y’计算得出14.965mm，即A₁为(4.36，14.965)； 

根据管底成形曲线上两点A₁(4.36，14.965)、C(8.5，30)及其基本数学模型y＝ax²+bx，计算a＝0.023458、b＝3.33002，即第一根管底成形曲线公式为： 

y₁＝ax²+bx＝0.023458x²+3.33002x。 

Claims (4)

1.一种细纱机整落管纱电子成形方法，包括一个在管纱卷绕的同时调节钢领板在纱管轴向上的位置的过程，其特征在于：钢领板由独立电机单独传动，钢领板从管纱的底部卷绕位置开始向上重复进行复数个短动程升降动作，实现管纱在成形锥面上的等螺距卷绕及级升，在任意一个短动程升降过程中，根据需要调节上升与下降的时间比例。

2.如权利要求1所述的细纱机整落管纱电子成形方法，其特征在于：管纱卷绕的过程中包括有一个管纱管底成形段，在管纱管底成形段形成期间，从管纱的底部卷绕位置开始向上重复进行复数个短动程升降动作，通过曲线数学模型控制钢领板升降过程中的位置，直至管底结束，使升降短动程与级升距与正常成形段平滑衔接，管纱管底成形段底部的轴向剖面呈抛物线，所述抛物线的模型为y＝ax²+bx，其中x代表了每层卷绕直径增加值，y代表了管底成形时钢领板下返向点位置，a为0.01～0.25之间的数值，b为2.0～7.0之间的数值。

3.如权利要求2所述的细纱机整落管纱电子成形方法，其特征在于：在管纱管底成形段中，每次升降过程中的短动程和级升距均逐层递增，直至与正常级升距和短动程相等，完成管底成形，在这一过程中，每个短动程均实现等螺距卷绕。

4.如权利要求1所述的细纱机整落管纱电子成形方法，其特征在于：管纱卷绕的过程中包括有一个管纱正常成形段，在管纱正常成形段形成期间，任意一个短动程升降动作过程中，

钢领板的上升速度

$v\↑=\frac{H_0*(R+r_0)*(i_n+1)*\mathrm{Vf}}{2*i_n*L*\sqrt{R^2-(R^2-{r_0}^2)\frac{t_1}{T_1}}},$

钢领板的上升时间

$T_1=\frac{i_n*L}{\mathrm{Vf}*(i_n+1)},$

钢领板的下降速度

$v\↓=\frac{H_0*(R+r_0)*(i_n+1)*\mathrm{Vf}}{2*i_n*L*\sqrt{R^2-(R^2-{r_0}^2)\frac{t_2}{T_2}+{r_0}^2}},$

钢领板的下降时间

$T_2=\frac{L}{\mathrm{Vf}*(i_n+1)},$

每个升降短动程中上升螺距和下降螺距

$h\↑=\frac{{6k}_1}{\sqrt{N_m}};h\↓=\frac{{6k}_1{i}_n}{\sqrt{N_m}};(k_1=0.8~1.40)$

相邻的两个短动程升降动作过程中的钢领板的级升距

$m=\frac{1}{k_{2}k{N}_m\sin \mathrm{\γ}}(\frac{1}{h\↑}+\frac{1}{h\↓});$

(k为0.55～0.62之间的数值，k₂＝80～120/100)，

其中，短动程H₀表示钢领板的短动程升降动作的距离，其单位为mm，R表示管纱的最大卷绕半径，其单位为mm，r₀表示筒管半径，其单位为mm，i_n表示升降时间比,V_f表示前罗拉线速度，其单位为m/min，L表示在钢领板每一个升降动程中的吐纱长度，其单位为mm，t₁表示钢领板上升时间，t₂表示钢领板下降时间。h↑表示管纱的上升螺距，其单位为mm，h↓表示管纱的下降螺距，其单位为mm，k₁为卷绕系数。k表示绕纱密度，其单位为g/m³，k₂表示级升系数，Nm表示棉纱公制支数，其单位为m/g，γ表示管纱的卷绕锥角。