梳棉机自调匀整与细分段给棉技术探析

1、梳棉机自调匀整与细分段给棉技术探析梳棉机自调匀整检测与细分段给棉技术探析倪远上海太平洋克罗斯罗尔机械有限公司摘要：通过分析梳棉机白调匀整技术的检测方式，指出了针对喂入棉层不匀这个主扰因索的检测应该是对喂入棉层线密度的在线动态检测，而现有检测方式的检测精度不利于匀整精度和匀整幅度的捉高。创新设计的细分段给棉技术和结构方案应用气动加压和液流传导原理，可以更加合理地握持给棉棉层、更精确地检测给棉棉层，为喂入棉层的加压握持和线密度检测探索到一条新途径。关键词：口调匀整；喂入棉层检测；横向不匀；细分段给棉；加压握持；检测精度0.概述近十数年来多种先进的梳棉机应用技术被不断地用于国际上各种型号的高产梳棉机

2、上。 其中的自调匀整技术是应用最多、发展最快、科技含量最高的技术无论是淸梳联的喂棉箱喂入还是利用成卷机的棉卷喂入，喂入棉层总是存在程度不同的 纵向和横向不匀（相对地说棉箱喂入的筵棉均匀度好于棉卷）。喂入棉层的线密度不匀是 输出生条线密度不匀率的主扰因索。梳棉机的白调匀整技术包括针对喂入棉层不匀这个主 扰因索、梳棉机系统不匀（落棉不匀和匀整系统匀整決差等）这个系统因索的检测、反馈 和调整，梳棉机的落棉不匀和匀整系统的匀整误差这两个系统因素相对于喂入棉层不匀这 个主扰因素对生条的长片段线密度（重量不匀）影响來说是次耍的影响因素，因此梳棉机 的自调匀整技术应该主要是针对喂入棉层不匀这个主扰因素的检测

3、、反馈和调整，其中的 检测应该是对喂入棉层线密度的在线动态检测。1. 梳棉机自调匀整检测反馈技术现状1.1自调匀整检测方式从目前应用于实际生产中的自调匀整检测技术来看，主要有给棉罗拉处检测棉层平均厚 度（整体式、分段式）、刺辘作用力矩检测棉层平均厚度、1叫凸罗拉位移检测棉条线密 度、气动喇叭头动、静压检测棉条线密度、光电检测锡林或道夫表而纤维量等检测方式， 其中直接针对喂入棉层不匀这个主扰因素的检测是给棉罗拉处（整体式、分段式）检测和 刺维作用力矩检测两种方式。1.2 口调匀整反馈方式从反馈方式來看，分为开环、闭坏和混合环；控制长度对分为短片段如0.25至2. 5 米、中片段如2. 5至25米

4、、长片段如25至250米等。1.2. 1中短片段开环机后棉层厚度检测。喂入棉层厚薄位移信号经电脑处理后反馈调整给棉罗拉喂入速率其 优点是能即时反馈棉层厚度的变化并通过改变给棉罗拉喂入速率控制喂入量。由于梳棉机 生条不匀的主扰因索为棉层的喂入不匀，故只有开环式自调匀整才能补偿这种不匀。缺点 是输出条定量易漂移而使外不匀及总不匀增人。机后短开坏的匀整效果主要取决于：1）正确的检测2）比例的调速3）适宜的时滞1.2.2长片段闭环机前生条定量检测。输岀棉条线密度信号经电脑处理后反馈调整给棉罗拉喂入速率。其 优点是适于控制长片段重量，能稳定生条定量，且不易漂移。缺点是由于检测点与执行点 之间存在较大的位

5、置和时间滞后，形成一个匀整死区，故不仅不能匀整由棉层喂入不匀造 成的短片段不匀，反而会造成一定的不利影响。倪 远梳棉机口调匀整检测与细分段给棉技术探析第1页共5页1.2.3长短片段混合坏能在匀整主扰因索一一棉层喂入不匀的同时修正系统因索的影响，对以有效稳定定量偏 移，从而稳定输出条定量。短片段对于内不匀的有效匀整及长片段对于内不匀和外不匀的 有效匀整才能保证棉条总不匀的有效改善。1.2.4自调匀整反馈方式的评价対梳棉机口调匀整检测反馈技术來看，由丁各种检测方式冇着各不相同的特性，故匀幣 效果不尽相同。从技术的处度对检测反馈模式进行评论，目前校一致的结论为：梳棉机自 调匀整的发展必将是长短片段混

6、合环模式。另外，也冇在梳棉机前部设置针对棉条的检测和匀整，为机前短片段开环方式，其配置 有罗拉牵伸区，调整部分为罗拉牵伸倍数的改变。就冃前的技术手段來看，在梳棉机上运用自调匀整來降低生条垂量不匀特别是中短片段 重量不匀的有效措施，主要是针对主扰因索的解决方案一一喂入棉层横向平均厚度检测反 馈法，即运用开环式自调匀整器动态跟踪检测喂入棉层横向平均厚度、反馈调整给棉罗拉 的喂入量，消除或减轻喂入棉层纵向不匀对生条定量的影响。如果梳棉机自调匀整的检测机构能精确地检测喂入棉层的实际横向平均厚度并有效消除 棉层因加压不匀而产生的密度不匀偏差，则梳棉机自调匀整系统对喂入棉层线密度不匀的 匀整修正精度和能力

7、将大大提升。2. 棉层平均厚度检测喂入棉层厚度的随机不匀是客观存在的，一方而，棉层的纵向不匀直接导致棉条的线密 度不匀，而棉层纵向不匀的实质是棉层横向平均厚度的随机不匀；另一方而，棉层横向也 存在着随机不匀，并且在相当程度上棉层横向不匀影响到棉层的纵向不匀。因此，检测喂 入棉层线密度不匀的方法是在加压后棉层密度一致或假左棉层密度一致的情况下动态检测 棉层横向的平均厚度。2.1给棉罗拉处检测2. 1. 1整体式检测在现有技术中，对于给棉棉层握持的加压都采用弹簧力和/或重力实施给棉罗拉与给棉 板(棉层握持而)的相对加压。幣体式给棉罗拉处棉层横向平均厚度检测是在给棉罗拉加压的状态下，检测给棉罗拉两

8、端与给棉板的相对位移，用两端点的位移参数来表征整个机幅内棉层的横向平均厚度。实 际上，这种检测方式是用机幅内横向棉层两个最高点的位移值及其变化率作为棉层横向平 均厚度的度量值及其变化率，这不能精确反映棉层横向平均厚度的波动，特别在棉层横向 厚度不匀较大时，很难获得与实际情况相一致的棉层线密度信号。2.1.2分段式检测对于梳棉机给棉棉层横向平均厚度的检测，u前已被应川的最精确的是德国特吕茨勒公 司(trutzschler)研制和生产的在dk903和tc03型梳棉机上配置的十分段式十传感器检 测，这种检测法是将每分段给棉板与给棉罗拉的相对位置通过机械式杠杆原理放人位移后 再由一个传感器转换为电信号

9、，十分段式十传感器检测的电信号反馈给口调匀整的控制 器，经处理后得到棉层横向平均厚度信号。这样的检测比整体式检测在检测精度上提髙了 很多，但梳棉机的工作机幅一般为1000毫米左右，对十分段检测方法來说每个检测段的 横向宽度为100毫米，也就是说在横向100毫米内传感器用一个最高点的位移值及其变化 率来表征棉层平均厚度的位移值及其变化率，由于给棉棉层的横向不均匀确实存在，因而 这样的采样检测方法仍然是不够精确的。如果为了改善棉层厚度检测精度而较人幅度地增加分段数量，就会相应增加机械结构和 电气部件的复杂程度，使造价上升、控制变得复杂、维护变得因难。如也有采川模拟霍尔 传感器作为检测元件的十几分段

10、棉层横向不匀检测的自调匀整装置，其除了电路及其控制 复杂、成本较高、分段仍不够耕细的不足外，还有每分段的加压弹簧力差异及弹簧力非线 性加压、检测部分易受尘杂充塞等倪远梳棉机口调匀整检测与细分段给棉技术探析第2页 共5页影响因素造成检测稳定性及检测粘度下降等弊端。此外，对丁用弹簧加压的给棉罗拉处棉层横向平均厚度的检测，无论是整体式或是分段 式检测，其检测精度还受到给棉罗拉与给棉板间握持力变化的影响，即在棉层横向厚度均 匀时，棉层受到给棉罗拉的压力是均衡的，棉层的横向密度也可认为是均衡的，但在棉层 横向冇较人不匀时，棉层厚的部位受到的压力大人大于棉层薄的部位，棉层较薄的部位受到的压力很小甚至不受压

11、力，这时棉层的横向不匀表现为横向密度不匀，这样传感器检测 到的信号-与实际棉层线密度差异变大，从而不能获得高精度的匀整效果。2.2刺辘作用力矩检测刺辘作用力矩棉层横向平均厚度检测属于中片段闭合环。刺辘作用力矩检测反馈方式的 结构原理是，朿0辘采用单独伺服或变频电机驱动，刺辘电机为检测元件，给棉罗拉为执行 元件，刺辘电机和伺服器或变频器间接检测出刺辘施加在给棉罗拉与给棉板握持的棉层的 作川力负荷及具变化率信号，通过电路变换获得喂入刺车昆棉层的横向平均厚度及其变化率 信号。其是一种未増加附加机械检测元件的巧妙设让，能定性地叠加棉层横向各点厚度信 息，在棉层横向厚度变化不人的情况下，得到近似的棉层横

12、向平均厚度及其变化率信号。虽然这种中片段自调匀整与长片段自调匀整相结合，可以显著提高匀整效果，但这种检 测反馈模式存在如下问题，因而针对主扰因索的匀整粘度和效果受到一定程度的影响：1）、在刺辘与给棉板隔距间，棉层厚度与刺幅作用力矩存在着非线性关系，这一点， 从理论上讲在棉层横向均匀-致的情况下是可以通过电脑的运算“模”來得以修正。但客 观上，棉层横向确实存在着不可忽略的随机不匀，而这种棉层横向厚度不匀使棉层横向平 均厚度与叠加的刺馄作用力矩之间没冇确雄的逻辑关系，因而无法通过电脑“模”的运算 获得准确的检测信号。这是刺辘作用力矩检测反馈法不能精确匀整的关键；2）、由于为闭环式匀整,检测点位于匀

13、整点之后，检测信号滞后于匀整动作,虽然滞 后量不大，但经梳棉机百倍左右的牵伸，即使30毫米的长度也已变成了 3米的长度了；3）、刺辘自少较大的转动惯量进一步延迟甚至淹没了某一棉层截而随机的瞬态的信 息，检测的响应频率低，使检测的绝对灵敏度下降。3. 给棉棉层的加压握持现有技术中，给棉棉层线密度的检测是在棉层加压的状况卜以棉层密度作为常数通过 检测棉层厚度來表征棉层的线密度。因而，给棉棉层横向平均厚度检测与给棉棉层的加圧 握持方式冇着密切的关联。目前普遍采用的弹簧力和/或重力加压方式，在棉层存在横向 厚度不匀时，棉层受到的加压也存在横向不匀，这种加压不匀导致棉层密度不匀，从而使 检测到的厚度信号

14、不能准确反映棉层的线密度信号。给棉棉层横向厚度不匀对牛条质量的另一个不利影响是横向握持力不匀。対于棉层的加 压握持，在横向1000毫米或100毫米中也只有一个最高点处于最强的受力握持状态，而 其他的低点则处在不良的握持状态中，这就造成给棉罗拉与给棉板对较薄棉层的控制不良 或失控，刺辘高速梳理时，这部分棉层是欠分梳的自由式梳理，棉层会成程度不同的束状 进入锡林梳理区，这种离散的束状喂入会造成分梳不良和梳理效果的变异，这样既加重了 锡林的梳理负担也造成棉网单纤维状态不充分、棉结杂质突变等弊端，导致生条以致成纱 品质的变异。4. 细分段给棉技术4. 1握持与检测原理细分段给棉系统采用先进的细分段式气

15、动加压握持技术和液流传导式棉层厚度检测技 术，通过给棉罗拉与细分段气动加压的给棉板配合，在分段握持喂棉棉层的同时分段精细 检测喂棉棉层的横向平均厚度，为开环式自调匀整系统提供精确的喂棉棉层横向平均厚度 信号、为刺辘开松分梳捉供良好的握持控制，从而实现高精度的匀整和改善分梳的变异。 并11也可方便地做成顺向给棉结构。倪远梳棉机自调匀整检测与细分段给棉技术探析第3 页共5页细分段给棉系统在梳棉机上的典型应用为50分段（从理论上讲最大可达1000 分段以上），这样对1000毫米机幅的梳棉机来说检测和握持单元的宽度为20毫米，也就 是说，在横向20毫米内棉层的厚度变化都对以获得反馈信号，握持隔距也会在

16、气动加压 下随机恒压或近似恒压动态调整，使每一分段的棉层都得到相同的加压握持力。最终，恒 定加压下精确的厚度反馈信号有利于重量不匀的匀整、良好的分段握持有利于系统分梳对 牛条单纤维状态和棉结朵质变异的改善，从总体上优化生条质量。细分段给棉系统的技术方案为：梳棉机给棉棉层握持运用气动加压原理作用于细分割的 加压握持面，对横向幅宽内给棉棉层进行细分段的加压握持，使每一分段均得到和同的压 力，同时乂利用液体传递加压腔体容积的方法传递出给棉棉层握持而的平均位置信号，用 传感器检测出表征给棉棉层横向平均厚度信号的液体液位或腔体容积，为口调匀整提供更 接近于横向幅宽内给棉棉层实际线密度的信号。4. 2结构

17、特征梳棉机给棉棉层细分段给棉系统是在给棉罗拉的上方与给棉罗拉平行地设置一 套气动加 压和液流传导检测机构：包括放置冇气囊的加压握持腔、连通压力源的气囊、曲气囊推动 加压的给棉棉层握持而，给棉棉层握持而由并列的加压块组成，压力源提供的气压通过气 囊推动加压块对给棉棉层加压，气囊内加入液体，并将液体汇集至一个垂直连通的检测管 道中，其液面位置处在检测管道中，液位的高低程度直接表征气囊腔体内液体的容量变 化，也间接表征给棉棉层横向平均厚度的变化，用传感器将液体的液位转换为电信号反馈 给口调匀整器，用以控制给棉罗拉的喂入量。气囊式气动加压机构的具体结构见图la、图lb：给棉罗拉1上方的加压握持腔为一个

18、 开口向下的坚固空腔2,腔内放置一个弹性材料做成的气囊3,气囊由管道7经过阀门12 和单向阀13连通压力源14,管道中设有压力指示器9和压缩气体储存器11气囊下面空腔 的开口处紧贴气囊装冇一排可在空腔中上下运动的加压块10,适当地设左加压块的横向尺 寸，对获得所需要的分段数量。加压块的最小横向尺寸对为1毫米左右，也就是，对1000 毫米幅宽的梳理机來说，其分段数量可达1000段。加压块的横向尺寸一般可选为150 毫米,如20毫米,加压块的纵向尺寸也以20毫米计,每个加压块受到的压力等于气囊内 流体的压力乘以加压块与气囊接触的而积，压力源的压力为24 kg/cm2时，则每分段4 平方厘米面积上有

19、816公斤的加压压力，整个1000毫米幅宽的握持面上有倪远梳棉机自 调匀整检测与细分段给棉技术探析第4页共5页400800公斤的加压压力。此加压压 力可通过减压阀12调整压力源的压力值来无级调整。被握持的给棉棉层在受到加压块加 压压缩的同时，传递给气囊一个位置信息。气囊内同时加有液体，加压握持腔内所有加压 块的位置决定了气囊内液体在检测管5处的液位6,液位的高低反映了整个横向幅宽内给 棉棉层细分段采样检测的平均厚度，最后通过液位传感器8检测管道中的液位的相对位置 表征出整个给棉棉层横向的平均厚度。检测管道的内径决定了检测的灵敏度和检测动程， 内径大检测动程短、灵嬪度低，反z亦反。由于液体受温度

20、的影响会产生热胀冷缩，除了选用热膨胀系数小的液体外，还需进行温 度补偿以消除温度对给棉棉层厚度检测的误差。在气囊检测管道处装有液体温度传感器 4,以便将检测到的液体温度信号传送到自调匀整器的电脑进行处理，修正和补偿由温差 造成的检测误差。4. 3有益效果1）从细分段检测和加压密度均衡在两个方而提高了检测精度，从而对改善匀整精度和 匀整幅度；2）均衡的加压握持，改善了横向握持效能，有利于刺辘梳理，减小梳理变异；3）可方便地做成顺向给棉。5. 结语梳棉机自调匀整的一个重要环节是对给棉棉层的检测，即给棉棉层横向平均焊度的检 测，正确的检测是耕密匀整的基础。细分段给棉技术方案运用气动加压原理対横向幅宽给棉棉层进行细分段的加压握持，使 每一分段均得到相同的压力，同时又利用液体传递加压腔体容积原理反映加压块的位置信 息，精确测算喂棉棉层的横向平均厚度，只