專利名稱：一種粗紗機(jī)紡紗速度調(diào)節(jié)裝置及其調(diào)節(jié)方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及的是一種計算機(jī)應(yīng)用工藝優(yōu)化領(lǐng)域的方法，特別是一種粗紗機(jī)紡紗速度調(diào)節(jié)裝置的調(diào)節(jié)方法。
背景技術(shù)：
粗紗機(jī)紡紗過程中，紡紗速度(行業(yè)內(nèi)以錠翼角速度表征)過高或者隨著管紗直徑不斷增大，已卷繞的管紗內(nèi)部張力將越來越大，當(dāng)粗紗內(nèi)部張力超過粗紗強(qiáng)力時，就會出現(xiàn)所謂的“爆粗紗”現(xiàn)象，導(dǎo)致機(jī)器停車，增加擋車工接頭工作量，而且嚴(yán)重降低粗紗機(jī)生產(chǎn)效率。經(jīng)對現(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)的檢索發(fā)現(xiàn)，在紡紗品種及工藝確定的條件下，目前國內(nèi)外粗紗機(jī)控制“爆粗紗”的方法通常為1、降低紡紗速度，2、控制卷裝尺寸。降低紡紗速度會降 低機(jī)器設(shè)備的生產(chǎn)效率，控制卷裝尺寸對于確定尺寸的錠翼來說，是極大浪費。近來，國內(nèi)外先進(jìn)的電腦控制粗紗機(jī)采用在大紗(紡到一定尺寸或者層數(shù)的紗)時降低紡紗速度的方法，即先按起始速度紡紗，紡到大紗后，按照設(shè)定逐步降低紡紗速度。紡紗速度降低多以斜線居多，亦見曲線形態(tài)。這種在大紗時逐步降低紡紗速度的方法，具有一定的效果。但是這種方法是一種試驗摸索過程，無精確數(shù)學(xué)模型作為指導(dǎo)，而且實際操作起來各參數(shù)確定不易，最關(guān)鍵的是無法獲得“爆粗紗”和“紡紗效率”的最佳結(jié)合點。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明克服了現(xiàn)有技術(shù)的上述缺陷，提出了一種粗紗機(jī)紡紗速度調(diào)節(jié)裝置及其調(diào)節(jié)方法。相較于現(xiàn)有方法，本發(fā)明調(diào)節(jié)方法無需“大紗降速點”以及“降速斜率”，因而取消了這兩個參數(shù)。本發(fā)明增加一個表征“粗紗強(qiáng)力”的工藝參數(shù)，或者直接借用現(xiàn)有方法的“終紡速度”而不新增加任何輸入工藝參數(shù)。本發(fā)明調(diào)節(jié)方法中新增的“粗紗強(qiáng)力”或者借用的“終紡速度”這兩個參數(shù)物理意義明確易懂，數(shù)值確定簡單方便。本發(fā)明調(diào)節(jié)方法以精確的數(shù)學(xué)模型為依據(jù)，在給定的“爆粗紗”安全閾值下，可以獲得“少爆粗紗”和“最大效率”的最佳結(jié)合點，可獲得最大機(jī)器生產(chǎn)效率。本發(fā)明提出了一種粗紗機(jī)紡紗速度調(diào)節(jié)裝置，包括輸入單元，其實現(xiàn)采集粗紗機(jī)的機(jī)器參數(shù)以及紡制粗紗的工藝參數(shù)；模型單元，其建立并存儲模型，包括爆粗紗力學(xué)模型、紡紗卷繞模型和紡紗速度限制模型；計算單元，其與所述輸入單元以及模型單元連接，采用所述輸入單元采集的粗紗機(jī)的機(jī)器參數(shù)以及紡制粗紗的工藝參數(shù)，依據(jù)所述模型單元中的爆粗紗力學(xué)模型、紡紗卷繞模型和紡紗速度限制模型計算所述粗紗機(jī)紡紗速度；輸出單元，以所述計算單元計算獲得的所述粗紗機(jī)紡紗速度調(diào)節(jié)粗紗機(jī)的紡紗速度。其中，所述輸入單元采集的粗紗機(jī)的機(jī)器參數(shù)包括空筒管半徑Rb、最大紗錠半徑Re。所述輸入單元采集的紡制粗紗的工藝參數(shù)包括粗紗捻度Tw、始紡速度《fs、粗紗強(qiáng)力S或者終紡速度二者其一、粗紗徑向厚度d或者其它可以表征粗紗徑向厚度的組合參數(shù)。其中，所述模型單元中建立的爆粗紗力學(xué)模型為obr = S,( S = L )(I)
V P式⑴中，cob是筒管角速度，r是紗錠半徑，S是所述粗紗強(qiáng)力工藝參數(shù)，n是爆粗紗閾值，F(xiàn)t是粗紗單根強(qiáng)度，P是粗紗單位長度質(zhì)量。其中，所述模型單元中建立的紡紗卷繞模型為
(Of=風(fēng)Rh + nd){0Jf -COb)(II)
K —式(II)中，是錠翼角速度，Tw是所述粗紗捻度工藝參數(shù)，Rb是所述空筒管半徑機(jī)器參數(shù)，n是當(dāng)前紡紗層數(shù)，d是所述粗紗徑向厚度工藝參數(shù)，是式(I)中的筒管角速度。其中，所述模型單元中建立的紡紗速度限制模型為Co = MIN(cofs, cof) (III)式(III)中，Co是所述粗紗機(jī)紡紗速度，《fs是所述始紡速度工藝參數(shù)，是式
(II)中的錠翼角速度。本發(fā)明中，所述計算單元首先根據(jù)所述模型單元中的爆粗紗力學(xué)模型計算粗紗機(jī)的筒管角速度，接著根據(jù)所述模型單元中的紡紗卷繞模型計算粗紗機(jī)的錠翼角速度，最后根據(jù)所述模型單元中的紡紗速度限制模型計算粗紗機(jī)的紡紗速度。其中，所述輸出單元作用于紡紗速度可調(diào)節(jié)粗紗機(jī)上。優(yōu)選地，作用于采用如變頻或伺服(包括但不限于)調(diào)速等技術(shù)的紡紗速度可調(diào)節(jié)粗紗機(jī)上。本發(fā)明還創(chuàng)新地提出了一種粗紗機(jī)紡紗速度調(diào)節(jié)裝置的調(diào)節(jié)方法，包括如下步驟步驟一所述輸入單元獲取粗紗機(jī)的機(jī)器參數(shù)與所述紡制粗紗的工藝參數(shù)。其中，所述機(jī)器參數(shù)包括空筒管半徑Rb、最大紗錠半徑K。所述工藝參數(shù)包括粗紗捻度Tw、始紡速度《fs、粗紗強(qiáng)力S或者終紡速度《&二者其一、粗紗徑向厚度d、以及其它可以表征粗紗徑向厚度的組合參數(shù)。步驟二 所述模型單元建立爆粗紗力學(xué)模型、紡紗卷繞模型和紡紗速度限制模型；步驟三所述計算單元利用所述輸入單元獲取的粗紗機(jī)的機(jī)器參數(shù)與紡制粗紗的工藝參數(shù)，根據(jù)所述模型單元中的爆粗紗力學(xué)模型，計算得到粗紗機(jī)的筒管角速度；步驟四所述計算單元利用所述輸入單元獲取的粗紗機(jī)的機(jī)器參數(shù)與紡制粗紗的工藝參數(shù)，根據(jù)所述模型單元中的紡紗卷繞模型，在所述步驟三獲得的粗紗機(jī)的筒管角速度基礎(chǔ)上，計算得到粗紗機(jī)的錠翼角速度；步驟五所述計算單元利用所述輸入單元獲取的粗紗機(jī)的機(jī)器參數(shù)與紡制粗紗的工藝參數(shù)，根據(jù)所述模型單元中的紡紗速度限制模型，對所述步驟四獲得的粗紗機(jī)的錠翼角速度進(jìn)行約束，計算得到所述粗紗機(jī)紡紗速度；步驟六所述輸出單元以所述步驟五計算獲得的所述粗紗機(jī)紡紗速度，從而調(diào)節(jié)粗紗機(jī)紡紗速度。其中，所述步驟三得到的筒管角速度為
權(quán)利要求
1.一種粗紗機(jī)紡紗速度調(diào)節(jié)裝置，其特征在于，包括 輸入單元(I)，其實現(xiàn)采集粗紗機(jī)的機(jī)器參數(shù)以及紡制粗紗的工藝參數(shù)； 模型單元(2)，其建立并存儲爆粗紗力學(xué)模型、紡紗卷繞模型、和紡紗速度限制模型； 計算單元(3)，其與所述輸入單元(I)以及模型單元(2)連接，采用所述機(jī)器參數(shù)以及所述工藝參數(shù)，依據(jù)所述模型單元(2)中的爆粗紗力學(xué)模型、紡紗卷繞模型、和紡紗速度限制模型計算所述粗紗機(jī)紡紗速度； 輸出單元(4)，以所述計算單元(3)計算獲得的所述粗紗機(jī)紡紗速度調(diào)節(jié)粗紗機(jī)的紡紗速度。
2.如權(quán)利要求I所述粗紗機(jī)紡紗速度調(diào)節(jié)裝置，其特征在于，所述機(jī)器參數(shù)包括空筒管半徑Rb、最大紗錠半徑Re ;所述工藝參數(shù)包括粗紗捻度Tw、始紡速度ω 3、粗紗強(qiáng)力S，終紡速度，粗紗徑向厚度d。
3.如權(quán)利要求I所述粗紗機(jī)紡紗速度調(diào)節(jié)裝置，其特征在于，所述爆粗紗力學(xué)模型為 obr = S ( S = )(I) 式(I)中，是筒管角速度，r是紗錠半徑，S是所述粗紗強(qiáng)力工藝參數(shù)，η是爆粗紗閾值，F(xiàn)t是粗紗單根強(qiáng)度，P是粗紗單位長度質(zhì)量。
4.如權(quán)利要求I所述粗紗機(jī)紡紗速度調(diào)節(jié)裝置，其特征在于，所述紡紗卷繞模型為 (Of —=2n{Rh + nd){cof -COh)(II)η· 式(II)中，《{是錠翼角速度，Tw是所述粗紗捻度工藝參數(shù)，Rb是所述空筒管半徑機(jī)器參數(shù)，η是當(dāng)前紡紗層數(shù)，d是所述粗紗徑向厚度工藝參數(shù)，cob是式(I)中的筒管角速度。
5.如權(quán)利要求I所述粗紗機(jī)紡紗速度調(diào)節(jié)裝置，其特征在于，所述紡紗速度限制模型為 ω = ΜΙΝ(ω 3, ωΓ) (III) 式(III)中，ω是所述粗紗機(jī)紡紗速度，《fs是所述始紡速度工藝參數(shù)，cof是式(II)中的錠翼角速度。
6.如權(quán)利要求I所述粗紗機(jī)紡紗速度調(diào)節(jié)裝置，其特征在于，所述輸出單元(4)作用于紡紗速度可調(diào)節(jié)的粗紗機(jī)上。
7.—種粗紗機(jī)紡紗速度調(diào)節(jié)裝置的調(diào)節(jié)方法，其特征在于，包括 步驟一所述輸入單元(I)獲取所述機(jī)器參數(shù)與所述工藝參數(shù)； 步驟二 所述模型單元(2)建立爆粗紗力學(xué)模型、紡紗卷繞模型、和紡紗速度限制模型； 步驟三所述計算單元(3)利用所述機(jī)器參數(shù)與所述工藝參數(shù)，根據(jù)所述爆粗紗力學(xué)模型計算得到粗紗機(jī)的筒管角速度； 步驟四所述計算單元(3)利用所述機(jī)器參數(shù)與所述工藝參數(shù)，根據(jù)所述紡紗卷繞模型，在所述步驟三獲得的所述筒管角速度的基礎(chǔ)上，計算得到粗紗機(jī)的錠翼角速度； 步驟五所述計算單元(3)利用所述機(jī)器參數(shù)與所述工藝參數(shù)，根據(jù)紡紗速度限制模型，對所述步驟四獲得的所述錠翼角速度進(jìn)行約束，計算得到所述粗紗機(jī)紡紗速度；步驟六所述輸出單元(4)根據(jù)所述步驟五獲得的所述粗紗機(jī)紡紗速度，來調(diào)節(jié)粗紗機(jī)的紡紗速度。
8.如權(quán)利要求7所述的調(diào)節(jié)方法，其特征在于，所述步驟三得到的筒管角速度為 式(IV)中，《,是筒管角速度，S是所述粗紗強(qiáng)力工藝參數(shù)，Rb是所述空筒管半徑機(jī)器參數(shù)，η是當(dāng)前紡紗層數(shù)，d是所述粗紗徑向厚度工藝參數(shù)。
9.如權(quán)利要求7所述的調(diào)節(jié)方法，其特征在于，所述步驟四得到的錠翼角速度為 式(V)中，是錠翼角速度，Tw是所述粗紗捻度工藝參數(shù)，S是所述粗紗強(qiáng)力工藝參數(shù)，Rb是所述空筒管半徑機(jī)器參數(shù)，η是當(dāng)前紡紗層數(shù)，d是所述粗紗徑向厚度工藝參數(shù)。
10.如權(quán)利要求7所述的調(diào)節(jié)方法，其特征在于，所述步驟四得到的錠翼角速度為 式(VI)中，Of是錠翼角速度，Re是所述最大紗錠半徑機(jī)器參數(shù)，Tw是所述粗紗捻度工藝參數(shù)， fe是所述終紡速度工藝參數(shù)，Rb是所述空筒管半徑機(jī)器參數(shù)，η是當(dāng)前紡紗層數(shù)，d是所述粗紗徑向厚度工藝參數(shù)。
11.如權(quán)利要求7所述的調(diào)節(jié)方法，其特征在于，所述步驟五得到的所述粗紗機(jī)紡紗速度為 ω = ΜΙΝ(ω 3, ωΓ) (VII) 式(VII)中，ω是所述粗紗機(jī)紡紗速度，《fs是所述始紡速度工藝參數(shù)，cof是式(V)或式(VI)中的錠翼角速度。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種粗紗機(jī)紡紗速度調(diào)節(jié)裝置及調(diào)節(jié)方法，包括輸入單元；模型單元；計算單元；輸出單元；所述計算單元根據(jù)模型單元計算粗紗機(jī)的筒管角速度、粗紗機(jī)的錠翼角速度、粗紗機(jī)的紡紗速度，以實現(xiàn)調(diào)節(jié)粗紗機(jī)的紡紗速度。本發(fā)明粗紗機(jī)紡紗速度調(diào)節(jié)方法以精確的數(shù)學(xué)模型為依據(jù)，在給定的爆粗紗安全閾值下，可以獲得少爆粗紗和最大效率的最佳結(jié)合點，可獲得最大機(jī)器生產(chǎn)效率。
文檔編號D01H13/32GK102808255SQ201210331388
公開日2012年12月5日 申請日期2012年9月7日 優(yōu)先權(quán)日2012年9月7日
發(fā)明者李從心, 張貴寶, 鄒澤明, 朱開玉 申請人:上海華鳶機(jī)電有限公司