鋼領鋼絲圈質量在線檢測方法與流程

2023-10-25 10:40:05

本發明涉及一種鋼領鋼絲圈質量在線檢測方法，屬於紡紗技術領域。

背景技術：

細紗的有害毛羽主要指長度在3mm以上的毛羽，它是細紗質量的重要指標。紗線毛羽過多，在織造過程中易造成開口不清，形成斷經或布面織疵等現象。斷頭影響細紗生產效率、功耗，斷頭接頭後又影響到細紗的均勻度、強度等指標。影響毛羽、斷頭的因素很多，有配棉因素、有操作因素、也有設備方面的原因。其中綱領、鋼絲圈的質量及其配套使用是造成細紗毛羽、斷頭的重要原因。鋼領、鋼絲圈是環錠細紗機及普通環錠捻線機的關鍵部件，它們與錠子、紗管等配套共同完成紗線的加捻及卷繞，並在紡紗過程中對紗線施加一定的捻度及控制紗線的張力。鋼絲圈是環錠紡紗機中最小的零件，也是紡紗器材消耗最多的零件。鋼絲圈隨著鋼領板的升降、卷繞直徑及氣圈形態的變化，其與鋼領的接觸位置、接觸面積及摩擦狀況也會發生變化。鋼絲圈在鋼領跑道上高速滑動飛行，使自身溫度上升到300℃左右，鋼絲圈上的一些金屬會熔粘在鋼領內跑道上，嚴重破壞了相互間的正常磨合，增加了動力消耗，使紡紗張力不穩定，波動增大，引起紗線毛羽增加，細紗條幹惡化，並使細紗斷頭增加，生產效率下降。鋼領、鋼絲圈的質量好壞，直接影響紡紗質量、紡紗效率及經濟效益，因此，鋼領、鋼絲圈的合格性檢測對企業生產實踐至關重要。

目前鋼領、鋼絲圈的檢測方式分為接觸式檢測和非接觸式檢測兩種。其中接觸式檢測方法有接觸式氣壓檢測和接觸式油壓檢測；非接觸式檢測方法由於在紗線和織物的生產過程中，有人工目測和投影儀測量。上述檢測方式用工多，自動化程度低，且檢測過程中易出現誤檢和漏檢現象，影響檢測結果的精度。

技術實現要素：

本發明的目的是克服現有技術中存在的不足，提供一種鋼領鋼絲圈質量在線檢測方法，導紗板處的動態受力情況進行即時檢測，當氣圈底端張力的變化波動超出一定範圍時，發出鋼領、鋼絲圈質量不合格的警報，實現智能控制在線檢測測。

按照本發明提供的技術方案，所述鋼領鋼絲圈質量在線檢測方法，其特徵是，包括以下步驟：

(1)當紗線經導紗板時，張力對導紗板施加力，傳感器檢測導紗板處的垂直力fz測及與導紗板安裝面垂直的水平力fy測，位置傳感器檢測導紗板的位置zx；

(2)根據步驟(1)獲得的fz測、fy測和fy測，計算得到氣圈底部張力tr；

(3)當氣圈底部張力波動超過一定範圍後，cpu發出鋼領、鋼絲圈質量報警。

進一步的，所述氣圈底端張力tr為：

其中，rg為鋼領半徑；m為氣圈紗條的線密度；ω為氣圈迴轉角速度；μ為紗線與導紗鉤的動摩擦係數；σ為紗線與導紗鉤的包圍角。

進一步的，在所述步驟(1)力傳感器和位置傳感器進行檢測之前需要設定數據採集的密度：數據採集密度設定為氣圈迴轉速度的n倍或1/n倍。

進一步的，力傳感器的檢測結果fz測的變化範圍為：6.62-8.44cn，當計算機數碼顯示結果fz測小於以上範圍時，說明環錠紡多通道牽伸系統須條發生斷頭，隨即發出警告。

本發明所述鋼領鋼絲圈質量在線檢測方法，對導紗板處的動態受力情況進行即時檢測，當氣圈底端張力的變化波動超出一定範圍時，即發出鋼領、鋼絲圈質量不合格的警報，實現智能控制在線檢測測，該方案結構簡單，傳感器靈敏度高，成本較低，可提高生產效率，增加企業經濟效益。

附圖說明

圖1為本發明所述鋼領鋼絲圈質量在線檢測方法的原理框圖。

圖2為所述在線檢測測環錠紡細紗機紡紗張力裝置的結構圖。

圖3為本發明所述鋼領鋼絲圈質量在線檢測方法的工作流程圖。

圖4為導紗鉤和導紗板構建的坐標系中導紗鉤處動態受力分析示意圖。

圖5為導紗鉤處和綱領構建的坐標系中導紗鉤處受力分析示意圖。

圖6為導紗鉤受力分析示意圖。

圖7為圖6中的i放大圖。

圖8為實施例二中小紗階段張力fz測的示意圖。

圖9為實施例二中中紗階段張力fz測的示意圖。

圖10為實施例二中大紗階段張力fz測的示意圖。

具體實施方式

下面結合具體附圖對本發明作進一步說明。

在紡紗時，如圖2所示，紗條從後羅拉1處餵入、經過中羅拉2牽伸到前羅拉3握持、紗條經過導紗鉤8加捻、錠子7迴轉帶動綱領6在鋼絲圈11上旋轉形成氣圈、綱領板12升降最後卷繞到紗管10上。在紡紗時，前羅拉至導紗鉤之間構成紡紗段，紗線所受張力稱為紡紗張力tf；導紗鉤到鋼絲圈之間構成氣圈段，紗線所受張力分別為氣圈頂部張力tq、氣圈底部張力tr；鋼絲圈到紗管之間構成卷繞段。

實施例一：

如圖3所示，本發明所述鋼領鋼絲圈質量在線檢測方法，如圖1所示，具體過程如下：

(1)受力信號的動態採集與數據處理：

首先由紡紗張力檢測裝置在線檢測測環錠紡細紗機紡紗張力：為能夠實現環錠紡細紗機紡紗張力自動檢測，需要紡紗張力檢測裝置滿足四個功能要求：一是裝置穩定，不影響員工接頭、落紗和清潔工作；二是隨紡紗張力的變化將信號自動採集的紡紗器材；三是將採集信號進行處理轉換數據輸出功能；四是得出測試結果在屏幕上顯示、列印。如圖1、圖2所示，所述紡紗張力檢測裝置包括力傳感器、位置傳感器、濾波放大器、a/d轉換器、cpu、顯示單元、以及穩壓電源；其中，力傳感器5內嵌在導紗板9上，導紗板9由基座4安裝在細紗機導紗板升降杆橫上，工作性能與同臺其它導紗板一樣；力傳感器能夠實現張力變化信號的自動採集，用於檢測導紗板處的垂直力以及與導紗板安裝面垂直的水平力，紡紗張力tf加捻卷繞時與氣圈頂部張力tq的共同作用下，運動紗線經過導紗板時，對導紗板施加力，由於導紗板與力傳感器聯為一體，導紗板所受的力經力傳感器產生信號；所述位置傳感器設置在基座4上，位置傳感器檢測導紗板的位置，力傳感器和位置傳感器輸出電壓信號經濾波放大器過濾放大後，再經a/d轉換器進行調理轉換，輸出到cpu形成紗線張力信號源，cpu根據按鍵命令將張力結果輸出到顯示單元進行顯示；所述穩壓電源用於給cpu等供電。

當紗線經導紗板時，張力對導紗板施加力，力傳感器和位置傳感器將發生形變，產生隨力變化的模擬電壓信號，位置傳感器輸出隨導紗板位置變化的模擬電壓信號；模擬電壓信號經過過濾放大後，再經a/d模數轉換電路，將其模擬量信號轉換成便於單片機處理的數字量信號，數位訊號輸出到cpu運算控制形成張力波動曲線；

(2)當氣圈底部張力波動超過一定範圍後，cpu根據鍵盤命令以及程序將發出鋼領、鋼絲圈質量報警，通知值車工看臺。

下面對步驟(1)紡紗張力檢測裝置在線檢測測環錠紡細紗機紡紗張力的原理進行詳細闡述。

(1.1)鋼領鋼絲圈質量在線檢測測裝置即時檢測方法：

如圖4所示，設導紗鉤中心為o點，取x軸為過o點且平行於導紗板安裝面的水平直線，取y軸為過o點且垂直於導紗板安裝面的水平直線，取z軸為過o點且垂直於x-o-y平面的鉛垂線，由此構建以導紗鉤中心為原點的x-y-z三維空間坐標系。設力感應器與導紗板接觸點為o』，取過接觸點o』且與x軸平行的直線為x』軸，取過接觸點且與y軸延長線的直線為y』軸，取z』軸平行z軸且垂直於x』-o』-y』平面的鉛垂線，由此構建x』-y』-z』三維空間坐標系。

導紗鉤處動態受力分析由導紗鉤8、導紗板9、以及力感應器5組成，力感應器受到力的左右經過信息轉換，最後在顯示單元顯示的結果分別為fz測、fy測，fz測為導紗板處的垂直力、fy測為與導紗板安裝面垂直的水平力。在導紗鉤處支撐力q在z軸上的投影qz為：即

qz＝fz測(1)。

如圖5所示，設導紗鉤中心為o點，取x軸為過o點且平行於導紗鉤安裝面的水平直線，取y軸為過o點且垂直於導紗鉤安裝面的水平直線，取z軸為過o點且垂直於x-o-y平面的鉛垂線，由此構建以導紗鉤中心為原點的x-y-z三維空間坐標系。設鋼領中心為o』，取過鋼領中心且與x軸平行的直線為x』軸，取過鋼領中心且與y軸平行的直線為y』軸，由此構建x』-y』-z三維空間坐標系。設加捻段紗線與y軸的夾角為γ，頂部氣圈切線與z軸的夾角為β，氣圈底部與綱領鋼絲圈的交叉點為p，則o』p與x』軸的夾角為α。圖6、圖7中，r表示前羅拉半徑；h表示前羅拉中心到機臺水平面的距離；ya表示前下羅拉中心到導紗鉤中心的距離；γ表示導紗角；zx為設備上讀取數值，即導紗板到機臺水平面的距離；h的固定值為95mm，ya為73.8mm，r為15mm。

其中，加捻段紗線與y軸的夾角為γ，

頂部氣圈切線與z軸的夾角為β，

設tf為紡紗張力，tq為氣圈頂部張力，q為導紗鉤的支撐力，則由力的平衡原理可知：

設導紗鉤處支撐力q在x、y、z軸上的投影分別為qx、qy、qz，將式(1)分別向x、y、z軸投影，

qx＝tqsinβcosα(5)；

qy＝tqsinβsinα+tfcosγ(6)；

qz＝tqcosβ+tfsinγ(7)；

氣圈頂部張力tq為：

式(8)中：μ為紗線與導紗鉤的動摩擦係數；σ為紗線與導紗鉤的包圍角，與導紗角和氣圈頂角有關。

又由氣圈基礎理論知，氣圈頂部張力tq與氣圈底端張力tr的關係為：

式中：rg為鋼領半徑；m為氣圈紗條的線密度；ω為氣圈迴轉角速度(一般可用錠子迴轉角速度近似表達)；

將(9)帶入(10)，可得氣圈底端張力tr為：

由公式(10)可得，氣圈底端張力tr與顯示器顯示的結果fz測呈正相關關係。

(1.2)數據採集密度的設定

假定錠子的迴轉速度為18000轉/分，數據採集密度設定為氣圈迴轉速度的n倍或1/n倍，從而保證檢測點的重複性和數據的再現性。那麼，當測定一個氣圈迴轉過程中的紡紗張力時，數據的採集密度可設定為1-4次/轉，即18000-72000次/分；當測定一個卷繞層級過程中的紡紗張力時，數據的採集密度可設定為1-2次/轉，即18000-36000次/分；當測定整個落紗過程中的紡紗張力時，數據的採集密度可設定為1次/轉，即18000次/分。

(1.3)鋼領鋼絲圈質量監測紡紗張力fz測範圍的確定

在整個紡紗過程中，紡紗張力隨位置變化而變化，在數據採集密度周期內可獲得，在卷繞的過程中，小紗卷繞過程中張力fz測的變化範圍為：7.38-10.36cn；中紗卷繞過程中張力fz測的變化範圍為：7.70-12.56cn；大紗卷繞過程中張力fz測的變化範圍為：7.82-12.87cn。當計算機數碼顯示結果fz測小於或大於以上範圍時，說明鋼領鋼絲圈質量存在問題，隨即發出警告通知值車工。

實施例2：

紡紗品種：c18.5tex，11917r/min，主電機顯示48hz。小紗階段張力fz測如圖8、表1所示；中紗階段張力fz測如圖9、表2所示；大紗階段張力fz測如圖10、表3所示。

表1小紗階段張力fz測

表2中紗階段張力fz測

表3大紗階段張力fz測