王振宇，李新榮，蔣秀明，蘭天保，杜宏睿

(天津工業(yè)大學(xué) 機(jī)械工程學(xué)院，天津 300387)

棉精梳機(jī)分離羅拉運(yùn)動(dòng)位移研究

王振宇，李新榮，蔣秀明，蘭天保，杜宏睿

(天津工業(yè)大學(xué) 機(jī)械工程學(xué)院，天津 300387)

為彌補(bǔ)對棉精梳機(jī)精梳分離運(yùn)動(dòng)位移研究的不足，分析棉精梳機(jī)分離羅拉與錫林、鉗板等機(jī)構(gòu)的位置關(guān)系，設(shè)置棉精梳機(jī)工藝參數(shù)，根據(jù)棉精梳機(jī)對分離羅拉運(yùn)動(dòng)的要求計(jì)算出關(guān)鍵點(diǎn)的分度值及對應(yīng)的位移量，得到分離羅拉運(yùn)動(dòng)位移圖和關(guān)鍵點(diǎn)分度值及對應(yīng)位移量的計(jì)算模型。指出：分離羅拉在不同分度的運(yùn)動(dòng)位移量影響正常開車及精梳條質(zhì)量，當(dāng)錫林軸及鉗板運(yùn)動(dòng)確定后，分離羅拉位移曲線可由須叢搭接搭合率η、分離牽伸倍數(shù)E、給棉羅拉給棉量A、有效輸出長度Sy，通過須叢纖維長度l等參數(shù)決定。

棉精梳機(jī)；分離羅拉；位移；分度；搭接接合率；有效輸出；纖維長度

0 引言

當(dāng)前，人們對棉精梳機(jī)的研究往往注重其機(jī)構(gòu)特性[1-3]、工藝參數(shù)的合理配置等影響棉精梳機(jī)高速的因素[4-7]，而對于基本工藝中的精梳分離運(yùn)動(dòng)研究甚少，并且研究也多以分離羅拉的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)為主[8-9]，對分離羅拉運(yùn)動(dòng)位移大多是定性研究[10]。因?yàn)榉蛛x羅拉在不同分度的運(yùn)動(dòng)位移量，影響精梳棉網(wǎng)即精梳條質(zhì)量與正常開車[11]，所以對分離羅拉運(yùn)動(dòng)位移進(jìn)行定量研究十分必要。為此，我們首先依據(jù)棉精梳機(jī)錫林、鉗板等機(jī)構(gòu)與分離羅拉的運(yùn)動(dòng)關(guān)系繪出分離羅拉運(yùn)動(dòng)位移示意圖，然后通過設(shè)置棉精梳機(jī)工藝參數(shù)，按照位移示意圖的要求確定各關(guān)鍵分度值和對應(yīng)的位移量，得到數(shù)控棉精梳機(jī)分離羅拉運(yùn)動(dòng)位移圖及分離羅拉運(yùn)動(dòng)關(guān)鍵點(diǎn)的分度值和對應(yīng)位移量的計(jì)算模型。本研究為今后數(shù)控棉精梳機(jī)分離羅拉的運(yùn)動(dòng)設(shè)計(jì)及控制提供了理論依據(jù)。

1 分離羅拉運(yùn)動(dòng)位移

棉精梳機(jī)以錫林軸運(yùn)動(dòng)周期為整機(jī)運(yùn)動(dòng)周期，將錫林軸一周運(yùn)動(dòng)40等分即每個(gè)分度為9°，分離羅拉與其它機(jī)件按照一定的分度關(guān)系進(jìn)行協(xié)調(diào)運(yùn)動(dòng)。圖1為分離羅拉在不同分度時(shí)的位移示意圖。Fo

圖1 分離羅拉運(yùn)動(dòng)位移示意

分度時(shí)，分離羅拉開始倒轉(zhuǎn)；Fd1分度時(shí)，分離羅拉倒退量為Sd1，此時(shí)錫林末排針通過錫林與分離羅拉最小隔距點(diǎn)；Fd分度時(shí)，分離羅拉倒退量為Sd，此時(shí)分離羅拉倒退量最大且此瞬時(shí)轉(zhuǎn)速為0，開始正轉(zhuǎn)；Ff分度時(shí)，分離羅拉正轉(zhuǎn)量為Sf1，此時(shí)分離羅拉正轉(zhuǎn)速度與鉗板運(yùn)動(dòng)速度滿足分離牽伸要求，須叢開始分離；24分度時(shí)，此時(shí)鉗板運(yùn)動(dòng)到最前位置，精梳須叢分離結(jié)束，分離羅拉在精梳須叢分離階段正轉(zhuǎn)量為Sf；Fj分度時(shí)，分離羅拉正轉(zhuǎn)量為Sy，此時(shí)分離羅拉靜止直到下一周期Fo分度時(shí)開始倒轉(zhuǎn)。為方便分析棉精梳機(jī)分離羅拉運(yùn)動(dòng)，設(shè)L為分離須叢長度(mm)；l為纖維長度(mm)；G為接合長度(mm)；Sy為有效輸出長度(mm)；η為須叢搭接接合率；分離牽伸倍數(shù)為E；給棉羅拉給棉量為A。棉精梳機(jī)分離羅拉經(jīng)過后退、前進(jìn)、靜止完成一個(gè)運(yùn)動(dòng)周期，設(shè)分離羅拉后退運(yùn)動(dòng)速度函數(shù)為V-；分離羅拉前進(jìn)運(yùn)動(dòng)速度函數(shù)為V+。

1.1 分離羅拉倒轉(zhuǎn)關(guān)鍵點(diǎn)位置

如圖2所示，設(shè)錫林半徑為R；分離羅拉半徑為r；倒入須叢分離羅拉中心到錫林外延距離為S1；錫林軸中心到分離羅拉中心在x軸方向的距離Lx；y軸方向距離Ly；分離羅拉倒入須叢總長最大為Sd1max。通過分析圖2可得：

(1)

(2)

1—錫林軸；2—錫林輥體；3—須叢；4—分離羅拉；5—分離膠輥。圖2 錫林與分離羅拉最小隔距點(diǎn)

棉精梳機(jī)工藝要求，錫林末排針通過錫林與分離羅拉最小隔距點(diǎn)時(shí)不能干涉到分離羅拉倒回的棉網(wǎng)，即：

Sd1≤Sd1max

(3)

綜式(1)、(2)和(3)得：

(4)

在滿足式(4)條件下，分離羅拉倒退量Sd1取值以較大為好。

錫林末排針通過錫林與分離羅拉最小隔距點(diǎn)時(shí)的分度Fd1，可通過錫林運(yùn)動(dòng)得到。

分離羅拉從Fo分度開始按照速度函數(shù)V-到Fd1分度，倒退量為Sd1，見式(5)：

(5)

由上式可求分離羅拉開始倒轉(zhuǎn)分度Fo。

1.2 分離羅拉正轉(zhuǎn)關(guān)鍵點(diǎn)位置

如圖3所示，設(shè)錫林輥體半徑為R1；分離羅拉半徑為r；倒入須叢分離羅拉中心到錫林外延距離為S2；錫林軸中心到分離羅拉x軸方向距離Lx；y軸方向距離為Ly；分離羅拉倒入須叢總長最大為Sdmax。通過分析圖3可得：

1—錫林軸；2—錫林輥體；3—須叢；4—分離羅拉；5—分離膠輥。圖3 錫林輥體與分離羅拉最緊隔距點(diǎn)示意

(6)

(7)

同樣，棉精梳機(jī)工藝要求錫林輥體與分離羅拉倒回的棉網(wǎng)不能干涉，即：

Sd≤Sdmax

(8)

綜合式(6)、(7)和(8)得：

(9)

在滿足式(9)條件下，選取Sd。

由圖1得：

Sf1=Sd-G

(10)

接合長度G由棉精梳機(jī)工藝得：

(11)

分析棉精梳機(jī)工藝可知，須叢分離開始分度Ff由分離隔距B及給棉羅拉給棉量A決定，即Ff可得。分離羅拉按照速度函數(shù)V+正轉(zhuǎn)Sf1，把速度從0提高到須叢開始分離要求的速度，由圖1得：

(12)

由式(12)可求出分離羅拉倒退最大量時(shí)分度數(shù)Fd。

精梳須叢分離從Ff開始到24分度結(jié)束，分離羅拉正轉(zhuǎn)量Sf為分離工作長度，由棉精梳機(jī)工藝得：

(13)

1.3 分離羅拉速度V+、V-

設(shè)下鉗板分離時(shí)的速度為Vqb，由Lf為下鉗板與分離鉗口的距離得：

(14)

由圖4得：

Vqb=L5ω5sin(θ5-θ0)

(15)

1—鉗板前擺臂軸；2—鉗板后擺臂軸；3—鉗板后擺臂；4—下鉗板；5—鉗板前擺臂；6—分離膠輥；7—分離羅拉。圖4 鉗板運(yùn)動(dòng)原理

由精梳機(jī)工藝可知[1]，分離羅拉正轉(zhuǎn)速度V+理論上為：

V+=EVqb

(16)

又

(17)

分離羅拉后退運(yùn)動(dòng)速度函數(shù)V-采用多項(xiàng)式與式(17)結(jié)合可得。

1.4 分離羅拉開始靜止位置

由棉精梳機(jī)工藝及圖1得：

L=G+Sy=Sf+Sf2

(18)

又由棉精梳機(jī)工藝得：

L=Sf+l

(19)

綜上兩式得：

Sf2=l

(20)

由棉精梳機(jī)工藝要求可知，分離羅拉必須在鉗板閉合前停止轉(zhuǎn)動(dòng)，設(shè)鉗板閉合分度為Fb，得：

Fj≤Fb

(21)

通過分析棉精梳機(jī)工藝可知，鉗板閉合分度Fb由分離隔距B及給棉羅拉給棉量A決定，即鉗板閉合分度Fb可得；分離羅拉開始靜止分度Fj，可通過式(21)得到。

2 實(shí)例

以某機(jī)型為例進(jìn)行研究，確定其分離羅拉運(yùn)動(dòng)位移圖。已知：R為62.7mm；r為12.5mm；Lx為53.889mm；Ly為55mm，代入式(1)、(2)得Sd1max為27.6mm；根據(jù)式(3)的要求，Sd1取值為27mm；根據(jù)錫林運(yùn)動(dòng)Fd1取值為10分度；將相關(guān)參數(shù)代入式(5)得Fo為8分度。已知R1為42.5mm，代入式(6)、(7)得Sdmax為64.9mm；根據(jù)式(9)的要求，Sd取值為64mm；設(shè)接合率η為196%；有效輸出長度Sy為26mm，代入式(10)、(11)得G為51mm；Sf1為13mm。須叢分離開始分度Ff由分離隔距B及給棉羅拉給棉量A決定，F(xiàn)f為16分度。將Ff、Sf1代入式(12)得Fd為14分度。分離牽伸倍數(shù)E為10、給棉羅拉給棉量A為5.2mm代入式(13)得，Sf為52mm。須叢纖維長度l為25mm代入式(20)得，Sf2為25mm。由棉精梳機(jī)鉗板運(yùn)動(dòng)可知，取鉗板閉合分度Fb為34分度，由式(21)取Fj為33分度。

綜上，可繪出數(shù)控棉精梳機(jī)的分離羅拉運(yùn)動(dòng)位移，如圖5所示。

圖5 分離羅拉運(yùn)動(dòng)位移

3 結(jié)論

棉精梳分離羅拉在不同分度的運(yùn)動(dòng)位移量，影響精梳棉網(wǎng)即精梳條質(zhì)量；筆者通過分析確定分離羅拉在運(yùn)動(dòng)關(guān)鍵點(diǎn)的分度值及相應(yīng)位移量，得到分離羅拉運(yùn)動(dòng)位移圖、分離羅拉運(yùn)動(dòng)關(guān)鍵點(diǎn)的分度值和對應(yīng)位移量的計(jì)算模型。研究得出，當(dāng)棉精梳機(jī)錫林軸及鉗板運(yùn)動(dòng)確定后，分離羅拉位移曲線可由須叢搭接接合率η、分離牽伸倍數(shù)E、給棉羅拉給棉量A、有效輸出長度Sy、通過須叢纖維長度l等參數(shù)決定。在本研究中，分離羅拉關(guān)鍵點(diǎn)的分度值及其位移量的計(jì)算模型，可為紡織企業(yè)技術(shù)人員研制數(shù)控精梳機(jī)提供理論指導(dǎo)。通過本研究方法得到分離羅拉運(yùn)動(dòng)位移圖，可為今后數(shù)控棉精梳機(jī)分離羅拉的運(yùn)動(dòng)設(shè)計(jì)及控制提供理論依據(jù)。

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Research on Motion Displacement of Detached Roller of the Cotton Comber

WANG Zhenyu,LI Xinrong,JIANG Xiuming，LAN Tianbao，DU Hongrui

(School of Mechanical Engineering Tianjin Polytechnic University,Tianjin 300387,China)

To offset the inadequate research on the motion displacement of the detached roller of the cotton comber,analysis is done to the location relationship between the detached roller,the cylinder,and the nipper mechanism and the comber parameters are set.Considering the requirement of the comber on motion of the detached roller,the calculation model for the scale interval in some critical points relevent to the motion displacement is found.It is pointed out that the motion displacement in different scale interval of the detached roller is in close relation to the normal start-up and the quality of the combed sliver.Once the motions of the cylinder shaft and nipper are fixed,the curve of the motion displacement of the detached roller is controlled by the following:percent pass of the fiber cluster lapping rate η,the draft mutiply of the detached rollerE,cotton feeding quantityA,effective lengthSyof the output fiber,and length of the passed clusterl.

cotton comber;detached roller;displacement;scale interval;lapping rate;effective output;fiber length

2016-09-04

王振宇(1992—)，男，山東濱州人，主要從事新型紡織機(jī)械設(shè)計(jì)及其自動(dòng)化研究。

TS103.81+2

A

1001-9634(2017)03-0014-04