畢業(yè)論文開題報告-佘振宇

1、武漢紡織大學畢業(yè)設計（論文）開題報告課題名稱自動接線器學院名稱機械學院專 業(yè)機械設計班級機械11201學生姓名佘振宇一、現(xiàn)存接線器的概念 現(xiàn)在國內(nèi)自動接線的通過自動絡筒機的捻接器完成的,有氣捻和水捻。拿空氣捻接器做例子，捻接技術采用空氣捻接器取代打結器，為生產(chǎn)無結紗創(chuàng)造了條件。自動絡筒機在接頭前，若電子清紗器檢測從筒子上退繞下來的紗線有紗疵，則上捕紗器會繼續(xù)引紗，直到剔除后再接頭，而下捕紗器能通過傳感器控制引紗長度，即上捕紗器引紗沒有結束，下捕紗器在引紗達到要求長度時不會繼續(xù)引紗而處于等待狀態(tài)。同時由于上、下捕紗器、捻接器都由步進電機單獨傳動，各自獨立受控制；如果兩個捕紗器中有一個沒有捕捉到紗

2、頭，則繼續(xù)找頭，而另一個完成捕捉紗頭后處于等待接頭狀態(tài)，而打結器等待至兩個捕紗器都達正確位置后才開始啟動打結。這樣就減少了壓縮空氣的消耗及降低了回絲、降低了噪音和機件磨損。二、國內(nèi)外研究現(xiàn)狀國內(nèi)目前在研究控制系統(tǒng)方面有三方面的研究：(1)正確設定捻接器工藝參數(shù)。經(jīng)過反復試驗，JTC 6535 147 rex針織紗品種：退捻氣壓O7 MPa，加捻氣壓065 MPa，調節(jié)檔位3檔，退捻時間05 s，加捻延時069 s，加捻時間009 s；JC 97 tex針織紗品種：退捻氣壓07 MPa，加捻氣壓065 MPa，調節(jié)檔位4檔，退捻時間O3 s，加捻延時069 s。經(jīng)檢驗，兩種紗的結頭強力分別達到原

3、紗強力的94、92，結頭平整光滑。(2)正確選擇驗結工藝。驗結是剔除不合格結頭的重要環(huán)節(jié)。正確的捻接工藝與合理的驗結工藝相結合，才能最終獲得良好的結頭效果。我們選擇了不同粗度增量Jp、細度增量Jm、結頭長度M的三種驗結工藝：第一種分別為+100、一40，25 em；第二種分別為+90、一50、38 cm；第三種分別為+110、一40、30 cm。對三種驗結工藝所紡的紗，一是進行試織，比較布面效果，二是通過收集用戶的反饋信息，比較結頭質量，最終確定了第一種驗結工藝較為適宜。(3)堅持做好結頭質量檢查。實際生產(chǎn)中，空氣捻接器狀態(tài)易受多種因素影響產(chǎn)生波動，加強結頭質量檢查是穩(wěn)定結頭質量的重要保證。檢

4、查工作主要包括以下幾方面：一是機臺品種翻改后，逐項檢查翻改工藝，逐錠檢查結頭實況；二是在每Et巡回時充分利用設備電腦中的“生產(chǎn)13志”功能，檢查與空氣捻接結頭有關的數(shù)據(jù)，找出異常錠位；三是隨機抽樣檢查，以節(jié)(兩錠)為單位，檢查結頭狀況；四是安排周期檢查，如普梳紗、精梳紗每周一次，S捻紗每5天一次，強捻紗每兩天一次。整臺車所有錠位各打3個結頭，目測結頭狀況，每錠合格率必須達100；五是特殊品種，如集聚紗、纖維長度較長的長絨棉紗、滌棉混紡紗、強捻紗以及其他打結狀況較為特殊的品種，改臺時必須做結頭樣板進行對比檢查。由于絡筒機錠數(shù)多，檢查工作量大，一般可采取目視手感法檢查，結頭外觀以平滑、不起毛、兩端

5、不起球、無明顯偏粗偏細為合格；手感結頭強力檢查可以以結頭點為中心，間距40 em以左右手大拇指為夾持點繃緊紗，慢慢加力直至紗斷裂，以此判斷結頭強力大小。此法方便快捷，比較準確，但操作人員需有一定經(jīng)驗積累。手感發(fā)現(xiàn)強力較低時，可用手持式強力儀測試后，再送試驗室做強力測試，以便確認。（參考文獻1） 目前村田公司的No.21C自動絡筒機研究出了一種張力的控制系統(tǒng)，它的意義在于：（1）張力適當，使絡成的筒子成形良好，結構緊密而不損傷紗線的物理機械性能。 （2）張力過大，線喪失彈性，不利于織造，若張力過小，會使筒子成形不良，易塌邊脫圈，且斷頭時紗線容易嵌入筒子內(nèi)部接頭時不易找頭，因而降低工作效率。（3）

6、此外，在額定的張力下，絡筒時可以使弱捻紗預先斷裂經(jīng)過重新捻接的，紗線由于去除了薄弱環(huán)節(jié)，可以提高后道工序的效率。而影響退繞張力的因素有：（1）速度的影響，車速越大，張力也隨之越大。 （2）退繞高度的影響，滿管時張力極小，隨著退繞進行，退繞張力逐漸增加，管紗退繞到管底時，張力急劇增大。 （3）導紗距離的影響，隨著導紗距離的增加，退繞張力及張力波動幅度均逐漸增加。 （4）紗線特數(shù)的影響，由于離心力的原因，紗線退繞張力與紗線特數(shù)成正比。村田No.21C型自動絡筒機的絡紗張力自動控制裝置 ，組成跟蹤式氣圈控制器、柵欄式張力控制器由兩部分組成，（圖3-4）。跟蹤式氣圈控制器構成的閉環(huán)系統(tǒng) ，跟蹤式氣圈控

7、制器采用光電檢測技術，實時采集管紗的退繞位置信號，通過錠位計算機的控制電路和伺服電動機的驅動使氣圈控制器跟蹤下移。由于是跟蹤隨動控制，采用伺服電動機。顯然，氣圈控制器的跟蹤下移采用的是帶檢測反饋的閉環(huán)控制系統(tǒng)。由于氣圈控制器可以跟隨管紗退繞面的下降而同步下降，使管紗退繞點與氣圈控制器之間的氣圈形狀幾乎保持不變，不僅有利于紗線張力的穩(wěn)定，小空管時的張力的波動有利于管紗的高速退繞，提高絡筒機的產(chǎn)量。 柵欄式構成的開環(huán)系統(tǒng) ，該系跟蹤式氣圈控制器上的光電傳感器探測管紗余量，然后錠位計算機根據(jù)殘紗位置用張力數(shù)學模型自動計算張力變化，并通過電磁鐵來調節(jié)活動柵欄的位置以改變紗線對柵欄的包圍角。從而用備積法

8、調節(jié)附加張力的大小，際運行的附加張力自始至終保持穩(wěn)定。 顯然，村田No.21C自動絡筒機的絡紗張力自動控制裝置也是一處檢測、兩處控制的混合環(huán)控制系統(tǒng)因此控制精度很高。采跟蹤式氣圈控制器后，線退繞張力的波動比采用固定式氣圈控制器減小，但并不恒定。由于張力數(shù)學模型主要是根據(jù)退繞張力的變化規(guī)律反向確定，所以柵欄式張力器所產(chǎn)生的附加張力會按跟蹤式氣圈控制器的退繞張力曲線同步反向變化。結果，由退繞張力和附加張力兩部分疊加后實際運行的絡紗張力可始終保持穩(wěn)定，（圖3-5）。（參考文獻2）圖3-5絡紗張力隨退繞過程的變化曲線而德國Autoconer338型的自動紗線控制裝置(Autotense)及意大利ORI

9、ON型都采用閉環(huán)控制系統(tǒng)。紗線張力控制系統(tǒng)示意圖如圖l。張力傳感器安裝在卷繞紗絡的清紗器上端槽筒附近，瞬時檢測紗線退繞過程中動態(tài)張力的變化值并及時通過電子計算機進行相應調節(jié)。當紗線張力變化時，傳感器中的彈性元件發(fā)生變位，改變輸出的電流或電壓數(shù)據(jù)。此信號傳輸?shù)絾五V電腦中，經(jīng)計算機處理后，將需調整的信號再傳輸給張力器，張力器中的電磁加壓則根據(jù)輸人數(shù)據(jù)大小使壓力增減，用以調節(jié)補償，使絡紗張力趨向恒定。（參考文獻3）圖1 紗線張力控制系統(tǒng)示意圖三、目前存在的問題張力控制系統(tǒng)在退繞過程中會出現(xiàn)張力不勻的問題，簡單的說，退繞張力是由氣圈張力和摩擦張力組成。氣圈張力也就是紗線在高速退繞時作用于氣圈紗段上的紗

10、線重力、空氣阻力、慣性力以及紗線兩端張力等的合成；摩擦張力應稱分離點張力，即紗線靜態(tài)平衡力、紗線表面之間的粘附力、紗線從靜態(tài)向動態(tài)過渡的慣性力及摩擦力組成。實踐證明，上述諸力中，有的數(shù)值很小，可以不計，而摩擦紗段和紗層及紗管間摩擦所生產(chǎn)的摩擦力是退繞張力的主要因素。紗線退繞過程中產(chǎn)生的退繞張力是變化的。一是紗線從管紗上退繞一個層次(即細紗的卷繞層和包覆層)時張力就波動一次。由于紗層上部退繞半徑小，退繞角和紗管的摩擦包圍角大，所以上端張力最大，下端張力最小。因此當紗線自卷繞層頂端向底部退繞時，張力是漸減的。由于卷繞層圈數(shù)多，退繞時間長，波動影響的時間也長；相反，當紗線自包覆層的底部向頂端退繞時，

11、則退繞張力是漸增的，并且波動時間也短?？傊喚€每退繞一個層次，退繞張力就產(chǎn)生一次波動。第二是從大紗到小紗的波動。由于管紗退繞的層次逐漸下降，氣圈高度、氣圈節(jié)數(shù)、紗線對管紗表面和紗管的摩擦紗段都相應逐漸增加，摩擦包圍角也相應加大，因此退繞張力明顯變大。尤其當接近管底時(滿紗l3左右)，由于紗線的管底結構不同，紗層傾斜角迅速減少，使摩擦紗段的包圍角增加，因此退繞張力加劇增長，為滿紗時的3倍左右。（參考文獻3）四、主要研究內(nèi)容在傳統(tǒng)環(huán)錠紡紗工藝過程中，由于鋼領直徑限制，使得細紗紗管上的容紗量十分有限，無法直接用于織造；同時在原料或紡紗過程中可能出現(xiàn)的雜質及紗疵也必須有效去除。絡筒工序正是為了上述目的

12、而設立的。但傳統(tǒng)絡筒設備大都要人工接頭，質量不穩(wěn)定，勞動力強度及消耗人工十分巨大。因此自動絡筒機替代傳統(tǒng)絡筒機是現(xiàn)代化生產(chǎn)的必然趨勢，而怎樣去研究絡筒設備的控制系統(tǒng)已成為了當下最需解決的問題。（參考文獻4）五、研究方案及技術路線 研究方案：1.查找文獻來收集相關資料； 2、熟悉目前所研究出的控制系統(tǒng)； 3、了解捻接器在工作過程中有哪些影響的因素； 4、咨詢指導老師或查閱文獻設計出控制系統(tǒng)；5、設計出后檢驗是否能工作，如不行，則需進一步改造。技術路線：張力裝置設計為自動開啟(閉合)積極傳動可調式，能使紗線退繞動態(tài)張力均勻一致；雙支撐筒子搖架，使筒子的傳動平穩(wěn)可靠；可調式球面成型機構，為筒子高速退

13、繞創(chuàng)造了良好的條件；液壓阻尼裝置，讓筒子搖架起落更加平穩(wěn)；電子自控抬升裝置，在斷紗和換管時，筒子會立即從槽筒上抬起，不在與槽筒摩擦，避免了紗線因摩擦而造成的損傷；壓力補償裝置，可調節(jié)筒子的卷繞密度，使筒子從小到大的卷繞密度均勻一致；紗線定長裝置，使筒子的卷繞長度一致，有利于整經(jīng)筒子架實行集體換筒，斷紗信號發(fā)生器采用筒子卷繞過程中紗線的毛羽，在清紗器檢測槽內(nèi)產(chǎn)生噪聲信號的原理，當電清檢測槽內(nèi)無紗線運行，即無噪聲信號時，搖架便處于斷頭(抬起)狀態(tài)。該裝置簡單可靠，對電子清紗器使用的有效管理帶來極大方便；采用圓弧形紗線退繞工藝流程，使紗線通道急轉彎少，基本上無較大的張力點。紗線退繞工藝流程為管紗下方

14、導紗板積極傳動的張力裝置電子清紗器上方導紗板槽筒筒子，該流程能使紗線退繞平穩(wěn)，對筒子紗線的內(nèi)在質量有利；使用終端CPU控制器，絡紗速度、防疊時間及筒子卷繞長度等工藝參數(shù)都可以自行設定。（參考文獻4）六、時間計劃 2015.12.252016.01.10 寫開題報告 2016.01.162016.02.15 查閱文獻，收集相關資料 2016.03.032016.03.10 了解控制系統(tǒng)的組成 2016.03.182016.04.01 小組討論控制系統(tǒng)結構圖的正誤 2016.04.022016.04.04 研究系統(tǒng)所存在的問題 2016.04.052016.04.08 搜索此系統(tǒng)機優(yōu)化問題 201

15、6.04.092016.04.10 小組討論控制系統(tǒng)優(yōu)化的可行性，且確立優(yōu)化目標 2016.04.112016.04.17 解決系統(tǒng)優(yōu)化問題 2016.04.182016.04.24 設計出控制系統(tǒng)的整體結構 2016.04.252016.04.29 2016.05.012016.05.12 反復檢驗此系統(tǒng)，且解決相應的技術難題七、主要參考文獻1保炬， 陳艷. 棉紡織技術， 2013,41(7)2李亞敏.南通紡織職業(yè)技術學院畢業(yè)設計，2010.06.103李秒福.自動絡筒機主要技術特征簡述，2012.04.014中國自動化網(wǎng)，2007-06-28 5李兆旗. 自動絡筒機的最新發(fā)展J. 紡織導報

16、. 2009(01)6 高翔,程建平. 基于ANSYS/LS-DYNA的直齒錐齒輪動力學接觸仿真分析J. 拖拉機與農(nóng)用運輸車. 2008(02)7 鄭功振. 4921A型噴水空捻器的應用實踐J. 紡織器材. 2007(04)8 秦貞俊. 空捻接頭紗的質量控制J. 紡織器材. 2007(02)9 王曉豐. NO.21C型自動絡筒機的改進J. 上海紡織科技. 2007(03)10 林建冬,原思聰,王發(fā)展. 虛擬樣機技術在ADAMS中的實踐J. 機械研究與應用. 2006(06)11 周建亨. 虛擬設計技術及其在自動絡筒機設計中的應用D. 東華大學 200412 田瑞芳. A公司新型自動絡筒機自主創(chuàng)

17、新項目研究D. 中國海洋大學 201013 張存盛. 自動絡筒機筒子卷繞成形均勻性的研究D. 青島科技大學 201114 王輝. 基于數(shù)值方法的自動絡筒機吸紗風道優(yōu)化設計和試驗研究D. 上海交通大學 201115 陳皓. 自動絡筒機負壓吸紗風道壓力平衡系統(tǒng)的實驗與數(shù)值研究D. 上海交通大學 201016 于寧寧. 新型自動絡筒機關鍵機構的分析與研究D. 青島科技大學 200917 周廣振. 空氣捻接器關鍵部件的理論研究與優(yōu)化設計D. 青島科技大學 201318 楊釗. 空氣捻接器關鍵機構及其捻接腔流場的分析與研究D. 青島科技大學 201019 劉艷紅. 自動絡筒機紗線張力控制系統(tǒng)的研究D.

18、青島科技大學 200820 宋德政. 新型等角速萬向聯(lián)軸器的理論分析與計算機仿真D. 青島科技大學 200821陳玉峰董德勇. 21C型絡筒機常見問題及解決措施J. 棉紡織技術, (2009)03-0052-0322 王海濤.21C型絡筒機回絲率的控制J.棉紡織技術, 2007, 35(10): 4623 王芳.21C型絡筒機的兩項維修措施J.棉紡織技術, 2007, 35(5): 1124 裘愉發(fā).精密絡筒生產(chǎn)技術J.絲綢,2003,(4):26-27。25 高衛(wèi)東，榮瑞萍，徐山青.現(xiàn)代紡織工藝與設備M.中國紡織出版社.199826 胡曉青,周建亨,秦鵬飛. 利用CFD技術對空氣捻接器的分析

19、研究J. 紡織機械. 2004(02)27 雒書華,高進軍,劉俊芳. 提高21C型絡筒機捻接效率的實踐J. 棉紡織技術. 2012(02)281 Webb C J,Waters G T,Thomas A J,et al.Optimizingsplicing parameters for splice aesthetics for a continuousfilament synthetic yarn. The Journal of the TextileInstitute . 200929Wood,Judith I.Development of air-splicing techniques

20、for the jointing of woolen-spun yarns for tufted-carpet manufacture. Journal of the Textile Institute . 198230GUIDO Belforte,GIULIANA Mattiazzo,FRANCANTONIO Testore,et al.Experimentalinvestigation on air-jet loom sub-nozzles for weft yarninsertion. Textile Research Journal . 201031C.J.Webb,G.T.Water

21、s,G.P.Liu, et al.The use of visualization and simulation techniques to model thesplicing process. Journal of the Textile Institute . 201032Sun Y,Zeng Y,Wang X.Three-Dimensional Model of Whipping Motion in the Processing of Microfibers. Industrial and Engineering Chemistry . 201133Kramer M,Afchine A.

22、Sampling characteristics of inlets operated at low U= U0 ratios: new insights from computational fluid dynamics (CFX) modeling. Journal of Aerosol Science . 200434Makhsuda Juraeva,Dong Joo Song,Du Hwan Chun.A des ign study of an air-twist nozzle by analysisof fluid flow. Textile Research Journal . 201035Victor Yakhot,Steven A. Orszag. Renormalization group analysis of turbulence. I. Basic theoryJ.