Устройство для формирования идентичных паковок на партионной сновальной машине



Устройство для формирования идентичных паковок на партионной сновальной машине

 


Владельцы патента RU 2531886:

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Ивановский государственный энергетический университет имени В.И. Ленина" (ИГЭУ) (RU)

Изобретение относится к текстильной промышленности, а именно к устройствам формирования идентичных паковок в приготовительном отделе ткацкого производства на партионных сновальных машинах. Устройство для формирования идентичных паковок на партионной сновальной машине содержит электродвигатель, датчик количества импульсов с пиноли сновальной машины, датчик числа импульсов с накладного роликового датчика, электромагнитную муфту, усилитель мощности, масштабирующий усилитель, цифроаналоговый преобразователь и блок управления, отличающееся тем, что дополнительно содержит блок согласования, предназначенный для автоматического поиска номинальной линейной скорости снования, соответствующей линейной плотности перерабатываемой пряжи, первый вход которого связан с первым выходом блока управления, второй выход блока управления связан со вторым входом блока согласования, выход которого связан с электродвигателем.

Технический результат: повышение точности регулирования. 1 ил.

 

Изобретение относится к текстильной промышленности, а именно к устройствам формирования идентичных паковок в приготовительном отделе ткацкого производства на партионных сновальных машинах.

Известно устройство, с помощью которого реализуется способ формирования ткацких навоев (Патент РФ №2178023, МПК D02H 13/12, 2002 г.). В состав устройства входят двоично-десятичный переключатель для набора конечного числа оборотов K1 и ввода его в оперативную память вычислительного блока, двоично-десятичный переключатель для набора максимального количества импульсов K2max с пиноли сновальной машины и ввода его в оперативную память вычислительного блока, двоично-десятичный переключатель для набора количества отводов K3, приходящихся на один участок аппроксимации, и ввода его в оперативную память вычислительного блока, вычислительный блок, обеспечивающий реализацию операций разработанного способа отвода уплотняющего вала, датчик количества импульсов с пиноли сновальной машины, датчик числа импульсов с накладного роликового датчика, исполнительное устройство с редуктором, уплотняющий вал сновальной машины и сновальный вал.

Фактический радиус намотки ρф сновальных паковок измеряется за восемь оборотов сновального вала путем подсчета импульсов no с накладного роликового датчика, контактирующего с поверхностью намотки, в соответствии с формулой:

ρ ф = 1.989 10 4 n o , ( 1 )

К недостатку указанного устройства следует отнести наличие в его составе исполнительного механизма, включающего в себя шаговый двигатель и редуктор. Для управления шаговым двигателем блок управления при расчете угла поворота сначала формирует параллельный код, а затем преобразует его в последовательность импульсов, которая подается на вход шагового двигателя. С приходом каждого импульса вал шагового двигателя поворачивается на строго заданный угол. Частота выдачи с блока управления последовательности импульсов связана только с частотными свойствами применяемого шагового двигателя и совершенно не связана с частотными свойствами контролируемого объекта. Использование такого исполнительного механизма снижает быстродействие устройства и усложняет алгоритм управления формированием намотки.

Известно устройство, реализующее способ формирования ткацких навоев (Способ формирования ткацких навоев и устройство для его осуществления, патент РФ №2278913, МПК D02H 13/28, D02H 3/00, 2006), содержащее электродвигатель и редуктор, механическую фрикционную муфту с узлом включения-выключения, а также кулачковую пару, первый элемент которой кинематически связан с уплотняющим валом, а второй - через редуктор с электродвигателем.

Недостатком устройства является то, что для изменения тормозного момента фрикционной муфты используется обычный электродвигатель переменного тока, вал которого в момент выключения за счет инерции некоторое время продолжает вращаться. В этом случае снижается точность отслеживания теоретического радиуса намотки.

За прототип принято устройство для формирования длинномерных материалов в рулон (Патент РФ №2329939, МПК В65Н 77/00, 2008), содержащее датчик текущего количества оборотов, датчик фактического радиуса намотки, блок управления, фрикционную муфту, усилитель мощности, масштабирующий усилитель и цифроаналоговый преобразователь, входы которого связаны с блоком управления, а выход через масштабирующий усилитель и усилитель мощности связан с входом электромагнитной муфты.

Недостатком устройства является то, что в блок управления заносится кодовая комбинация, соответствующая максимальному усилию Fmax и минимальному усилию Fmin уплотняющего вала. Реализация предложенного способа на ряде текстильных предприятий выявила как положительные свойства с точки зрения быстродействия, так и ряд недостатков. К их числу следует отнести небольшой диапазон изменения линейной плотности пряжи, который составляет ± 3%, а также смещение математического ожидания линейной плотности пряжи от номинальной величины в ту или другую сторону. Так, например, если в модель закладывается пряжа номер 34 (29,4 текс), а по факту может оказаться номер 35 (28,57 текс) или 33 (30,3 текс), то устройство автоматически, либо ослабляет усилие прижима уплотняющего вала к намотке, либо его увеличивает. Как только усилие прижима уплотняющего вала будет соответствовать либо максимальному усилию Fmax, либо минимальному Fmin, то устройство уже не обеспечивает формирование намотки по заданной модели и переводит сновальную машину на обычный режим работы с постоянным усилием прижима. Сформированные таким образом паковки уже не могут быть установлены на сновальную стойку шлихтовальной машины, на которой сновальные валы должны разматываться с равной частотой вращения. Такие валы должны отбраковываться и перерабатываться по стандартной технологии.

Технический результат заявляемого изобретения заключается в повышении точности регулирования за счет автоматического поиска номинальной линейной скорости снования, соответствующей перерабатываемой линейной плотности пряжи.

Указанный технический результат достигается тем, что устройство для формирования идентичных паковок на партионной сновальной машине, содержащее электродвигатель, датчик количества импульсов с пиноли сновальной машины, датчик числа импульсов с накладного роликового датчика, электромагнитную муфту, усилитель мощности, масштабирующий усилитель, цифроаналоговый преобразователь и блок управления, дополнительно содержит блок согласования, первый вход которого связан с первым выходом блока управления, второй выход блока управления связан со вторым входом блока согласования, выход которого связан с электродвигателем.

На чертеже представлена структурная схема устройства. В состав заявляемого устройства входят датчик количества импульсов с пиноли 1 сновальной машины, датчик числа импульсов 2 с накладного роликового датчика, блок управления 3, цифроаналоговый преобразователь 4, масштабирующий усилитель 5, усилитель мощности 6, электромагнитная муфта 7, обеспечивающая изменение давления на намотку, уплотняющий вал 8, сновальный вал 9, блок согласования 10 и электродвигатель 11.

Для наматывания идентичных сновальных паковок была выбрана модель, основное уравнение которой описывает линейную зависимость скорости перемещения а уплотняющего вала (координаты полярные) от угла поворота θ сновальной паковки (Кутьин А.Ю. О моделировании процесса формирования цилиндрических паковок рулонного типа / А.Ю. Кутьин, Ю.К. Кутьин // Изв. вузов. Технология текстильной промышленности. - 2001. - №2. - С.113-117):

a = a H + χ θ , ( 2 )

ρ = a H θ + χ θ 2 2 + ρ o , ( 3 )

L = a H θ 2 2 + χ θ 3 6 + ρ o θ , ( 4 )

γ с р = b L ρ 2 ρ o 2 , ( 5 )

где aH - начальная скорость перемещения точки наматывания по радиус-вектору, м/рад; θ=2πn - текущий угол поворота сновального вала, рад; n - текущее количество оборотов сновального вала; b=МТ/(πН), кг/(м2·рад); ρo - радиус ствола сновального вала, м; М - число нитей в заправке; Т - линейная плотность пряжи, кг/м; Н - рассадка фланцев, м; ρ - текущий радиус намотки, м; L - длина нитей, м; γср - средняя плотность намотки, кг/м3; χ=d2ρ/dθ2 - скорость изменения функции а(θ), м/рад2.

Расчет параметров намотки сновальной паковки производится так же, как и в прототипе.

1. Рассчитываем конечный радиус намотки ρK, используя формулу (5) для определения средней объемной плотности:

ρ K = b L γ c p + ρ o 2 , ( 6 )

2. Рассчитываем конечное количество оборотов nK сновального вала, исходя из следующей математической модели:

ρ K = 2 π n K a c p + ρ o ; a c p = b 2 γ c p ; n K = ( ρ K ρ o ) γ c p b π , ( 7 )

где аср - среднее значение функции а(θ) на интервале [0; θ]

3. Рассчитываем величину скорости изменения функции а(θ):

χ = a K a H θ K ; a K = b 2 γ K ; a H = b 2 γ H ;

a c p = a H + a K 2 ; γ K = γ c p γ H 2 γ H γ c p ; χ = b ( 1 γ K 1 γ H ) 4 π n K ( 8 )

где γH - начальная плотность намотки, кг/м;

4. Рассчитываем уточненное количество конечных оборотов nку, используя численный метод и формулу (4) при L=LЗ и θку=2πnку:

L З = π n к у ( b π γ H n к у + 4 χ π 2 3 n к у 2 + 2 ρ o ) , ( 9 )

где LЗ - заданная в технологическом задании длина снования.

5. Рассчитываем уточненный конечный радиус намотки:

ρ к у = a H θ к у + χ θ к у 2 2 + ρ o . ( 10 )

6. Рассчитываем количество импульсов K2 с пиноли сновальной машины, через которое изменяется давление уплотняющего вала на намотку и осуществляется его отвод на величину номинального теоретического приращения ΔρH. Для расчета величины K2 используется формула (3):

Δ ρ H = ρ ρ o = a H θ + χ θ 2 2 = 2 π g ( a H + π g χ ) , ( 11 )

где g - число оборотов вала, через которое производится изменение величины давления уплотняющего вала на намотку. С учетом порядка величины χ(10-11-10-12) в выражении (11) и соотношений (8) величину K2 можно определить:

Δ ρ H = b π g γ H , g = γ H Δ ρ H b π , g = R 2 μ , K 2 = μ Δ ρ H γ H b π , ( 12 )

где µ - число меток на пиноли сновальной машины.

7. Рассчитываем величину натяжения λ, которая соответствует номинальной линейной плотности и диаметру пряжи, а также заданной линейной скорости снования. Расчет производится на основе эмпирической формулы, полученной в результате многочисленных исследований на действующем оборудовании:

λ = T υ л 2 d a ( θ ) , ( 13 )

где d - диаметр формируемой пряжи.

В процессе формирования намотки линейная плотность пряжи и ее диаметр могут изменять случайным образом свои значения, которые можно обнаружить только за счет отклонения величины а(θ) от заданного закона, определяемого выражением (2). Такое отклонение сопровождается изменением фактического радиуса намотки, рассчитываемого по формуле (1), от теоретического радиуса намотки, рассчитываемого в соответствии с выражением (3). Это изменение фактического радиуса намотки ликвидируется за счет адекватного изменения усилия прижима уплотняющего вала 8. Однако, когда появляется кодовая комбинация, соответствующая либо максимальному усилию Fmax уплотняющего вала на намотку, либо минимальному усилию Fmin, то в этом случае, чтобы сохранить номинальную линейную плотность и диаметр пряжи, должно выполняться следующее соотношение:

T υ л 2 d a ( θ ) = T υ л 1 2 d a 1 ( θ ) , ( 14 )

где a1(θ) - скорость перемещения точки наматывания, соответствующая либо максимальному усилию прижима Fmax уплотняющего вала к намотке, либо минимальному усилию Fmin, υл1 - линейная скорость снования, соответствующая либо максимальному усилию прижима, либо минимальному.

В этом случае для того, чтобы сохранить линейную плотность и диаметр пряжи новое значение линейной скорости снования можно вычислить по формуле:

υ л 1 = υ л a 1 a . ( 15 )

Для обеспечения работы устройства использовался контроллер ADAM-5510, обладающий виртуальной дисковой операционной системой, достаточно большим объемом оперативной памяти и постоянным запоминающим устройством ПЗУ для хранения прикладных программ пользователя. Постоянные величины, которые в процессе работы не меняются, заносятся в ПЗУ. К ним относятся радиус ствола ρо сновального вала и величина номинального теоретического приращения радиуса намотки ΔρH. Величины LЗ, γH, γср заносятся в оперативное запоминающее устройство.

Перед началом работы в блок управления 3 вводится длина намотки LЗ, начальная плотность γH, средняя объемная плотность γcp намотки и коэффициент b. Ввод исходных данных осуществляется аналогично патенту РФ №2278913 (на фиг.1 устройство ввода не показано), после чего блок управления 3 производит расчеты в соответствии с формулами 1-7 и выдает сигнал о готовности работы. Уплотняющий вал 8 подводится к стволу сновального вала и начинается процесс намотки.

На пиноли сновальной машины установлен обруч, имеющий восемь меток, и за один оборот сновального вала 9 датчик количества импульсов с пиноли 1 сновальной машины выдает на свой выход восемь импульсов. В памяти блока управления 3 организуются: счетчик текущего количества оборотов n; счетчик количества импульсов с пиноли сновальной машины K2; счетчик числа импульсов с накладного роликового датчика no, счетчик K1 для подсчета восьми оборотов сновального вала и записывается номинальная линейная скорость νл снования.

При пуске сновальной машины блок управления 3, получая информацию с датчика количества импульсов с пиноли 1 и с датчика числа импульсов 2 с накладного роликового датчика и используя внутренний таймер, рассчитывает фактическую линейную скорость снования νлф в соответствии с формулами:

N = n t , ω = 2 π N , υ л ф = ω ρ Ф , ( 16 )

где n - количество оборотов с датчика количества импульсов с пиноли 1, t - время, N - число оборотов единицу времени, ω - частота вращения.

Если υлфл, то на первом выходе блока управления 3 появляется сигнал, в соответствии с которым блок согласования 10 увеличивает частоту вращения электродвигателя 11. Как только фактическая линейная скорость υлф окажется равной номинальной скорости υл, то сигнал с блока управления 3 снимается и частота вращения электродвигателя 11 перестает меняться. Если υлфл, то на втором выходе блока управления 3 появляется сигнал, в соответствии с которым блок согласования 10 уменьшает частоту вращения электродвигателя 11. Это уменьшение частоты вращения прекращается при выполнении условия υлфл. В этом случае сигнал со второго выхода блока управления 3 снимается и частота вращения перестает меняться.

В памяти блока управления 3 записывается кодовая комбинация, например 111111. Эта комбинация преобразуется с помощью цифроаналогового преобразователя 4 в аналоговое напряжение. Полученное напряжение с помощью масштабирующего усилителя 5 приводится в соответствие с напряжением питания UП электромагнитной муфты 7. После этого с помощью усилителя мощности 6, который обеспечивает необходимый ток, напряжение подается на электромагнитную муфту 7. При включении муфты 7 на полное напряжение происходит блокировка отвода уплотняющего вала 8 от намотки. При выключении электромагнитной муфты 7 для поддержания определенного давления на намотку напряжение не должно падать до нуля. Поэтому организуется шестиразрядный счетчик, кодовые комбинации которого (их 64) определяют величину пониженного напряжения. Минимальная величина пониженного напряжения, которая определяет минимальное усилие Fmax уплотняющего вала 8 на намотку, определяется по формуле:

U min = U o + U П 2 ψ , ( 17 )

где U0 - постоянное напряжение, приложенное к муфте, ψ - число разрядов счетчика.

В качестве начального пониженного напряжения выбирается кодовая комбинация 000001. В блок управления 3 заносится кодовая комбинация, соответствующая минимальному усилию Fmin и максимальному усилию Fmax уплотняющего вала 8.

При пуске сновальной машины в работу на выходе блока управления 3 выставляется кодовая комбинация 111111, которая с помощью цифроаналогового преобразователя 4 преобразуется в аналоговый сигнал. Полученное напряжение через масштабирующий усилитель 5 и усилитель мощности 6 обеспечивает включение электромагнитной муфты 7 на полное напряжение питания UП. На вход блока управления 3 начинают поступать импульсы с датчика количества импульсов с пиноли 1 сновальной машины и с датчика числа импульсов 2 с накладного роликового датчика. С этого момента периодически за восемь оборотов сновального вала производится счет импульсов no с датчика числа импульсов 2 с накладного роликового датчика, которые используются для расчета фактического радиуса намотки в соответствии с формулой (1). Рассчитанное значение фактического радиуса намотки хранится в ячейке памяти блока управления 3 до очередного измерения фактического радиуса. При очередном измерении ρФ его значение записывается в ту же ячейку памяти, а старое стирается.

Одновременно блок управления 3 считает импульсы с датчика количества импульсов с пиноли 1 сновальной машины. Как только это число импульсов будет равно величине K2, то проверяется условие: содержимое шестиразрядного счетчика соответствует максимальному усилию Fmax уплотняющего вала. Если нет, то производится расчет теоретического радиуса ρT:

ρ T = π n ( 2 χ π n + b γ H ) + ρ o . ( 18 )

Когда определен теоретический радиус намотки ρT, то производится его сравнение с фактическим радиусом ρФ. Если ρФT>ΔρH, то к кодовой комбинации 000001 прибавляется 1 и кодовая комбинация 000010 из блока управления 3 выдается на цифроаналоговый преобразователь 4. В этом случае величина пониженного напряжения через масштабирующий усилитель 5 и усилитель мощности 6 подается на электромагнитную муфту 7. Время включения электромагнитной муфты 7 на пониженное напряжение равно времени переходных процессов в электромагнитной муфте. Если давление со стороны намотки больше чем со стороны уплотняющего вала, то уплотняющий вал отодвигается намоткой. По завершении переходных процессов в электромагнитной муфте 7 блок управления 3 выдает на цифроаналоговый преобразователь 4 кодовую комбинацию 111111, который преобразует ее в напряжение и оно через масштабирующий усилитель 5 и усилитель мощности 6 подается на электромагнитную муфту 7. При включении электромагнитной муфты 7 на полное напряжение она блокирует отвод уплотняющего вала 8. Такой режим работы сновальной машины необходим для устранения эксцентриситета и обеспечения абсолютной цилиндрической намотки.

При очередном цикле сравнения теоретического радиуса намотки ρT с фактическим ρФ, если ρФT>ΔρH, то к предыдущей кодовой комбинации 000010 прибавляется 1. Блок управления 3 выдает на цифроаналоговый преобразователь 4 кодовую комбинацию 000011, который преобразует ее в напряжение и оно через масштабирующий усилитель 5 и усилитель мощности 6 подается на электромагнитную муфту 7. По завершении переходных процессов в электромагнитной муфте блок управления 3 снова выдает на цифроаналоговый преобразователь 4 кодовую комбинацию 111111. Процесс прибавления 1 прекращается, если выполняется условие ρФT>ΔρH.

Если при очередном цикле сравнения теоретического радиуса ρT намотки с фактическим радиусом ρФ справедливо неравенство ρФT>ΔρH, то из последней кодовой комбинации вычитается 1. Процесс вычитания 1 прекращается, если выполняется условие ρФT>ΔρH.

В процессе работы сновальной машины блок управления 3 каждый раз считает импульсы с датчика количества импульсов с пиноли 1 сновальной машины. Как только это число будет равно величине K2, то проверяются два условия. Первое условие. Кодовая комбинация шестиразрядного счетчика равна кодовой комбинации минимального усилия Fmin уплотняющего вала 8. Если равна, то блок управления 3 в соответствии с формулой (15) рассчитывает уменьшенное значение номинальной линейной скорости снования υл1min - в этом случае устройство будет обеспечивать постоянство нового значения номинальной линейной скорости снования υл1min. Второе условие. Кодовая комбинация шестиразрядного счетчика равна кодовой комбинации максимального усилия прижима Fmax уплотняющего вала 8. Если равна, то блок управления 3 в соответствии с формулой (15) рассчитывает увеличенное значение номинальной линейной скорости снования υл1min. В этом случае устройство будет обеспечивать постоянство нового значения номинальной линейной скорости снования υл1min.

Процесс расчета теоретического радиуса ρт и его сравнение с фактическим радиусом намотки ρФ производится через каждые K2 импульсов. Это происходит до тех пор, пока количество оборотов сновальной паковки, подсчитываемых блоком управления 3, не сравняется с расчетным значением уточненного количества оборотов nку. При равенстве текущего количества оборотов расчетному количеству блок управления 3 выдает потенциал, который используется для завершения процесса намотки. На табло блока управления 3 высвечивается длина намотки, фактический радиус ρФ и фактическое количество оборотов сновального вала.

Применение данного устройства для формирования идентичных партионных паковок обеспечивает повышение точности регулирования за счет автоматического изменения линейной скорости снования, соответствующей перерабатываемой линейной плотности пряжи.

Устройство для формирования идентичных паковок на партионной сновальной машине, содержащее электродвигатель, датчик количества импульсов с пиноли сновальной машины, датчик числа импульсов с накладного роликового датчика, электромагнитную муфту, усилитель мощности, масштабирующий усилитель, цифроаналоговый преобразователь и блок управления, отличающееся тем, что дополнительно содержит блок согласования, предназначенный для автоматического поиска номинальной линейной скорости снования, соответствующей линейной плотности перерабатываемой пряжи, первый вход которого связан с первым выходом блока управления, второй выход блока управления связан со вторым входом блока согласования, выход которого связан с электродвигателем.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к текстильной промышленности, а именно, к способам формирования ткацких навоев в приготовительном отделе ткацкого производства на шлихтовальных и перегонных машинах.

Изобретение относится к текстильной промышленности, в частности устройствам для укатки навоя сновального валика. .

Изобретение относится к текстильному машиностроению, в частности к устройствам для уплотнения основы на сновальном валике сновальной машины, позволяет упростить конструкцию и повысить качество намотки основы.

Изобретение относится к текстильному машиностроению, в частности к устройствам для намотки основы на сновальный валик сновальной машины, и позволяет упростить наладку к работе устройства и повысить качество намотки.

Изобретение относится к текстильному машиностроению, в частности к устройствам для регулирования натяжения нитей на сновальной машине. .

Изобретение относится к текстильному машиностроению, в частности к устройствам для уплотнения основ на сновальном валике. .

Изобретение относится к текстильной промьшшенности и позволяет уменьшить обрывность дополнительных нитей основы при ткачестве. .

Изобретение относится к текстильной промышленности и может применяться в приготовительном отделе ткацкого производства на сновальных и перегонных машинах. .

Изобретение относится к текстильной промышленности, а именно, к способам формирования ткацких навоев в приготовительном отделе ткацкого производства на шлихтовальных и перегонных машинах.

Изобретение относится к текстильной промышленности, а именно, к способам формирования ткацких навоев в приготовительном отделе ткацкого производства на шлихтовальных и перегонных машинах.

Изобретение относится к текстильной промышленности, а именно к тканко.му производству, и позволяет снизить обрывность нитей основы и улучшить качество вырабатываемых тканей за счет выравнивания натяжения нитей основы по радиусу намотки навоя.
Наверх