棉條檢測(cè)元件適用范圍的研究

前言
檢測(cè)機(jī)構(gòu)是自調(diào)勻整裝置的第一個(gè)環(huán)節(jié)，它關(guān)系到能否正確反映紗條粗細(xì)的本來面目，因此，是自調(diào)勻整效果的基礎(chǔ)。目前國內(nèi)外對(duì)各種檢測(cè)機(jī)構(gòu)進(jìn)行了大量的試驗(yàn)研究與分析工作，與此同時(shí)又發(fā)展了一些新的檢測(cè)機(jī)構(gòu)，但采用凹凸羅拉檢測(cè)機(jī)構(gòu)還是目前應(yīng)用最多的檢測(cè)方法之一。隨著梳棉機(jī)、針梳機(jī)和并條機(jī)性能的提高，出條速度也迅速提高，對(duì)紗條線密度檢測(cè)元件的要求也越來越高，要求傳感器不僅靜態(tài)特性要好，動(dòng)態(tài)特性更要好。采用凹凸羅拉檢測(cè)法測(cè)量紗條的不勻時(shí)，雖然許多廠商稱其并條機(jī)的出條速度可達(dá)500m/min以上，但在實(shí)際使用時(shí)，在小于400 m/min時(shí)，其自調(diào)勻整器才能發(fā)揮較好的作用，說明此種檢測(cè)方法對(duì)高速的適應(yīng)能力不是很好，下面對(duì)其測(cè)量羅拉的測(cè)量原理及動(dòng)態(tài)特性進(jìn)行分析。

1 檢測(cè)羅拉工作的基本原理

1.1 檢測(cè)羅拉的機(jī)械結(jié)構(gòu)

采用凹凸檢測(cè)羅拉作為傳感器，如圖1，當(dāng)紗條細(xì)度變化時(shí)，下羅拉的圓心位置隨紗條截面積的不同而上下移動(dòng)，測(cè)出位移量就得到與之成線性關(guān)系的線密度。設(shè)紗條纖維的體積密度為 ，條子的實(shí)際截面為 ，條子的截面壓縮系數(shù)為 ，上下羅拉間條子的截面為 ，則紗條的線密度為：
式中：

1.2 凹凸檢測(cè)羅拉傳感器的特點(diǎn)

凹凸羅拉檢測(cè)法應(yīng)用于紗條自調(diào)勻整裝置中是比較早的，它的主要特點(diǎn)是：

（1）線性度好，結(jié)構(gòu)比較簡單，安裝維護(hù)方便。

（2）受溫濕度及纖維細(xì)度的變化影響小。

另外，如圖1(a)形式的凹凸測(cè)量羅拉加工起來比較困難，易產(chǎn)生纏條現(xiàn)象。瑞士Rieter公司對(duì)它作了改進(jìn)，將下羅拉的一片擋邊移到上羅拉上去，稱為階梯羅拉，如圖1(b)，測(cè)量原理沒有改變，但加工簡單，克服了易纏條的缺點(diǎn)。Rieter公司最近幾年在測(cè)量線密度的位置上，無一例外地使用了這種測(cè)量方法，如C4梳棉機(jī)，E7/6精梳機(jī)，D1并條機(jī)等。

除了凹凸羅拉檢測(cè)方法外，國內(nèi)外的紡織研究機(jī)構(gòu)和廠商還研制了其他一些傳感器。如意大利的Marzoli SH2型并條機(jī)的自調(diào)勻整裝置采用的超聲波傳感器。還有人研制CCD固體圖象傳感器以及雙端固定梁應(yīng)變片式傳感器，據(jù)稱能適應(yīng)出條速度高達(dá)500m/min時(shí)的棉條均勻度的檢測(cè)。
2 檢測(cè)羅拉動(dòng)態(tài)特性的研究

下面對(duì)Rieter公司C4梳棉機(jī)的測(cè)量羅拉的動(dòng)態(tài)特性進(jìn)行分析：

該凹凸羅拉測(cè)量系統(tǒng)的上測(cè)量羅拉繞擺動(dòng)中心擺動(dòng)，如圖2，可以列出微分方程為：

　　 由式（5）、式（6）作出該系統(tǒng)的幅頻曲線和相頻曲線如圖3。從幅頻曲線可以看出，該系統(tǒng)對(duì)于ω<<ω0的不勻信號(hào)有衰減作用，對(duì)于ω接近ω0的不勻信號(hào)有放大作用；從相頻曲線可以看出，當(dāng)ξ在0.6到0.8之間時(shí), 系統(tǒng)具有較好的相頻特性。

3 結(jié)論

經(jīng)計(jì)算得，系統(tǒng)固有頻率的算式為：ω0=(k/m)-1/2

以實(shí)測(cè)值m=2.5kg，k=1×104N/m代入得，ω0=126.6rad/s,f0=20.2。

由計(jì)算可知，凹凸檢測(cè)羅拉的固有頻率是較低的，在出條速度超過330m/min時(shí)，其動(dòng)態(tài)特性變差，所以不適合作為高速并條機(jī)自調(diào)勻整裝置的檢測(cè)元件。對(duì)于出條速度達(dá)500 m/min的高速并條機(jī)來說，ω0相當(dāng)于棉條不勻的波長約為0.41m左右，顯然滿足不了要求；而對(duì)于出條速度在120 m/min左右的梳棉機(jī)來說，則基本可以滿足要求。所以，研制結(jié)構(gòu)簡單、牢固，響應(yīng)特性好，穩(wěn)定性好的檢測(cè)紗條不勻的傳感器，仍是紡織界重點(diǎn)研究的課題之一。

參考文獻(xiàn)：
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