ＰＧ６００型劍桿織機的設(shè)計及性能

周駿彥

近20年來,我國企業(yè)陸續(xù)引進了一些國外先進的紡織機械產(chǎn)品,在一定程度上提高了我國紡機產(chǎn)品的技術(shù)水平。但是隨著高端紡織市場的迅速發(fā)展,世界上先進的高端紡機產(chǎn)品不斷出現(xiàn),相比之下我國紡機制造業(yè)產(chǎn)品的技術(shù)進步水平、企業(yè)促進研發(fā)高端自主創(chuàng)新產(chǎn)品的效果總是差強人意,以至目前國內(nèi)高端紡機市場,絕大多數(shù)被國外進口產(chǎn)品占據(jù)。其中一個很重要的原因是企業(yè)生產(chǎn)和研發(fā)停留在零件照抄仿制的低水平上,缺乏對高端紡機產(chǎn)品核心技術(shù)的系統(tǒng)研究,不能很好地消化吸收國外引進產(chǎn)品的先進設(shè)計理念,掌握設(shè)計開發(fā)核心技術(shù),對所生產(chǎn)的引進產(chǎn)品只知其然而不知所以然,成為我國企業(yè)發(fā)展的一大瓶頸。

劍桿織機是一種應(yīng)用非常廣泛的無梭織機,同時又是一個復(fù)雜的機械系統(tǒng),其中包括多級齒輪傳動、共軛凸輪傳動、連桿機構(gòu)和齒輪齒條傳動等多種傳動機構(gòu)的組合。隨著紡織業(yè)的發(fā)展,對劍桿織機轉(zhuǎn)速及其動態(tài)性能提出越來越高的要求,然而傳統(tǒng)的劍桿織機設(shè)計制造方法難以滿足這些要求。

虛擬樣機技術(shù)是一種迅速發(fā)展的基于產(chǎn)品系統(tǒng)的計算機數(shù)字化仿真試驗和設(shè)計新方法,利用在計算機上建立的虛擬樣機替物理樣機,對產(chǎn)品進行核心技術(shù)研究、創(chuàng)新設(shè)計、試驗和性能評估,可以大大縮短開發(fā)周期,降低研發(fā)成本,提高產(chǎn)品性能和質(zhì)量,獲得優(yōu)化和創(chuàng)新的產(chǎn)品。

太平洋機電(集團)有限公司在近幾年的產(chǎn)品開發(fā)過程中,堅持走產(chǎn)學(xué)研之路,充分利用社會資源和人才資源,與科研機構(gòu)、高等院校建立戰(zhàn)略聯(lián)盟,成立了產(chǎn)學(xué)研聯(lián)合研究中心,運用計算機數(shù)字化仿真技術(shù)進行產(chǎn)品的產(chǎn)學(xué)研聯(lián)合攻關(guān)。PG600型劍桿織機就是太平洋機電(集團)有限公司在行業(yè)中率先嘗試運用虛擬樣機技術(shù)進行產(chǎn)品開發(fā)的成功案例。

PG600型劍桿織機已于2009年9月19日通過了由中國紡織機械器材工業(yè)協(xié)會受中國紡織工業(yè)協(xié)會委托組織的生產(chǎn)鑒定。

一、先進的設(shè)計手段

運用SolidWorks三維CAD軟件、ADAMS動力學(xué)分析軟件、ANSYS有限元分析軟件等 3 種軟件平臺,首先對引進的萬事達/新龍型劍桿織機進行仿真試驗和分析,運用計算機動態(tài)模擬技術(shù)和實物試驗相結(jié)合的辦法,通過對萬事達/新龍型劍桿織機的核心機構(gòu)引緯、打緯部分作動力學(xué)仿真分析、零部件的強度和結(jié)構(gòu)分析。

在全面掌握了萬事達/新龍劍桿織機在各種工況下的性能、設(shè)計和運行關(guān)鍵技術(shù)后,再根據(jù)劍桿織機的引緯、打緯原理,進行PG600型劍桿織機的原理設(shè)計和空間結(jié)構(gòu)設(shè)計,建立虛擬樣機模型。通過運動學(xué)和動力學(xué)的仿真分析,獲得有關(guān)零部件的位移、速度和加速度等運動規(guī)律,與萬事達/新龍劍桿織機作比較。在得到較滿意的運動規(guī)律后,對高速運動的主關(guān)鍵零件內(nèi)部的應(yīng)力變化情況和強度進行分析。根據(jù)不同筘幅的機型,對織機筘幅零件的優(yōu)化設(shè)計,通過仿真分析,確定筘幅零件的結(jié)構(gòu)尺寸和調(diào)整范圍。

在主關(guān)鍵零件的加工制造過程中,通過虛擬樣機試驗,確定關(guān)鍵零部件和設(shè)備裝配的需用制造加工形位公差,在確保質(zhì)量的前提下,適當分配形位公差,降低制造要求。提高了該產(chǎn)品技術(shù)性能的準確性,大幅度縮短新產(chǎn)品開發(fā)周期,大量減少產(chǎn)品開發(fā)費用和成本,提高產(chǎn)品的系統(tǒng)級性能,使該機的可靠性大大增強。

二、PG600型劍桿織機技術(shù)特點

PG600型劍桿織機采用四相絞軸引緯傳劍技術(shù),劍頭交接平穩(wěn)、可靠,大大減少緯紗斷頭率;兩側(cè)共軛凸輪打緯,打緯力大,能夠織造高緯密、高張力的織物;控制系統(tǒng)采用世界最先進的數(shù)字控制技術(shù),大屏幕顯示雙向通訊,能夠設(shè)定、調(diào)整各種工藝參數(shù),能夠快速采集、監(jiān)測織機運行狀況,及時做出故障診斷;主傳動采用可變磁阻電機直接驅(qū)動,可實現(xiàn)變速織造;運用具有良好的抗摩擦和耐疲勞性的碳素纖維材料劍帶,織口內(nèi)無需導(dǎo)鉤,減少了劍帶與經(jīng)紗的接觸和摩擦,避免了經(jīng)紗起毛和斷經(jīng),有利于提高織物質(zhì)量和織造效率,尤其對織制高支高密織物;伺服電機驅(qū)動的送經(jīng)和卷取裝置,能夠精確控制送經(jīng)量和卷取緯密;積極潤滑系統(tǒng)使主要傳動部分的軸承得到充分潤滑,同時降低了軸承的溫升,提高了軸承的使用壽命,有利于提高機器的運轉(zhuǎn)速度。

該機配置了適合高速劍桿織機的St?ubli 2670電子多臂開口、電子選緯器、LGL電子儲緯器、GROB消音綜框,具有程序變速、變緯密織造,自動尋緯、張力傳感器在線檢測經(jīng)紗張力等功能。PG600型劍桿織機是一款可與國際先進水平相競爭的高速機電一體化劍桿織機,體現(xiàn)出目前國內(nèi)最高水平。

三、試織情況

PG600型劍桿織機樣機試織了100S/2 × 100S/2133 × 76 根/英寸的純棉織物,試織速度達 650 r/min, 并在第十屆中國國際紡織機械展覽會(CITME 2006)上成功展示。在公司內(nèi)部累計試織近 7 300 m的純棉色織、化纖、精毛紡等各類織物,試織速度為 450 ～ 650 r/min。

另一款采用三相異步電動機傳動方式的樣機也成功參加了兩屆上海紡機展和一屆亞洲紡機展,展示速度達 600 r/min。2008年10月初開始在用戶廠進行了為期半年的生產(chǎn)性運轉(zhuǎn),織造了約 38 000 m的純棉青年布、純棉竹節(jié)格布、棉麻色織布、純棉府綢、色織純棉牛津紡等品種,平均效率達 92% 以上,下機一等品率達 95% 以上,入庫一等品率達 97% 以上各類織物,平均織造速度 520 r/min,平均效率在 85% 以上,下機一等品率 99%,入庫一等品率 100%。該機運轉(zhuǎn)平穩(wěn)、機構(gòu)合理、維修方便,產(chǎn)品質(zhì)量、機器性能都得到用戶廠好評。

四、知識產(chǎn)權(quán)保護和技術(shù)查新

PG600型劍桿織機的核心技術(shù)已申請了多項專利,5 項實用新型專利和 1 項外觀設(shè)計專利已獲得證書,3 項發(fā)明專利已進入實質(zhì)審查階段。

經(jīng)上海科學(xué)技術(shù)情報研究所科技查新和水平查新結(jié)果:該機采用四相絞軸小慣量引緯機構(gòu),大扭矩可變磁阻電機直接驅(qū)動技術(shù),基于CAN-BUS總線結(jié)構(gòu)的織機通訊方式,實現(xiàn)高精度織口補償,具有新穎性。該項目為國內(nèi)領(lǐng)先,達到國際先進水平。

五、小結(jié)

PG600型劍桿織機的研制成功,可以縮小與國外先進技術(shù)的差距,緊跟世界先進水平,對發(fā)展我國紡織機械制造裝備業(yè),提高我國紡織業(yè)的市場競爭力,加強我國紡織機械在國內(nèi)外市場的競爭力具有重大意義,同時可以獲得可觀的經(jīng)濟和社會效益,使國產(chǎn)高檔劍桿織機替代進口劍桿織機。