专利名称：用于测量织机摇轴扭振扭角的装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种用于测量织机摇轴的扭振扭角的装置。
背景技术：
打纬机构是喷气织机的主要部件，附图1给出了打纬机构的运动原理，打纬机构是一曲柄摇杆机构，该曲柄摇杆机构由曲柄8、牵手9、摇杆10、摇轴7构成，主轴6作360度回转并带着曲柄8转动，曲柄8通过牵手9带动摇杆10作摆动，摇杆10再带动摇轴7摆动。
附图3是摇轴摆动部件的示意图，摇轴摆动部件由摇轴7、筘座脚41、筘座42和钢筘43等部件组成，摇轴是一个长度为2280-4000毫米的部件，一般情况下，摇轴为一根中空的钢管，在钢管的两端分别焊接大直径圆盘，在摇轴7上方沿筘幅方向焊接多根筘座脚41，在筘座脚41上铣出一条矩形槽，在矩形槽内用螺栓固定筘座42，钢筘43用斜面和螺栓固定在筘座42内，在摇轴7带动筘座42摆向织口时，钢筘43将纬纱打入织口，摇轴7在织布时绕其轴心线作往复摆动，摆动的角度a的范围是±12°≤a≤±16°。
在打纬机构运动的过程中，摇轴的摆动次数可以达到每分钟一千次，而摇轴本身由于在一侧设置有筘座脚、筘座以及钢筘，使得摇轴摆动部件的转动惯量偏离摇轴的轴心线而偏向设置有筘座脚的一侧，在打纬时，摇轴摆动件承受着把纬纱打入织口的冲击力，并且由于摇轴摆动部件转动惯量的不均匀性，在打纬机构高速运转时，筘座摆动系统产生冲击载荷，摇轴在承受载荷时产生弯扭振动，这样会造成摇轴发生反复的扭转和扭振，而摇轴会因为扭振疲劳而产生断裂，断裂处的断口呈现为弯曲疲劳破坏，因为摇轴的两端设置有大直径的滚珠轴承作为支承，所以一般情况下，摇轴断裂的位置处于摇轴的中央，即发生弯曲变形最大的地方。
目前喷气织机的主轴转速越来越高，各个部件的受力按转速的平方递增，部件的故障率(特别是摇轴发生断裂的故障率)成倍增加，但是直至现在，仍然没有人对摇轴摆动部件的扭转振动做出过研究，对于主轴转速、摇轴摆动部件的转动惯量、摇轴的扭振扭角之间的关系仍然是空白，这样，在对喷气织机的摇轴摆动部件进行监控或进行新型喷气织机的设计时，缺少实际测量的数据。
发明内容
本发明的目的就是填补上述技术空白，提供一种测量织机摇轴的扭振扭角的装置，它可以在喷气织机工作时实时地监控摇轴的扭振扭角，并对结果进行分析。
为了达到上述目的，本发明采用的技术手段是一种用于测量织机摇轴扭振扭角的装置，该装置包括用于测量并输出主轴的角位移信号的主轴信号输出单元、用于测量并输出摇轴的角位移信号的摇轴信号输出单元、用于测量并输出摇轴中央部位应变的摇轴应变分析单元、用于分析摇轴的扭转角度和扭振大小的演算器。
所述的主轴信号输出单元包括由主轴驱动并与主轴作同步运动的编码器、用于实现编码信号的模数转换以及将主轴的角位移信号进行输出的主轴角度输出板。
所述的摇轴信号输出单元包括设置在摇轴两侧由摇轴驱动并与摇轴作同步运动的倾角传感器、用于采集摇轴角位移信号并将信号进行记录、放大和输出的摇轴倾角探测板。
所述的摇轴应变分析单元包括粘贴在摇轴中部的应变桥、用于采集摇轴应变信号并将信号进行记录、放大和输出的摇轴应变探测板；所述的编码器的输出端与主轴角度输出板的输入端相电连接，所述的主轴角度输出板的输出端分别与摇轴倾角探测板、摇轴应变探测板和演算器相电连接，所述的倾角探测器的输出端与摇轴倾角探测板的输入端相电连接，所述的摇轴倾角探测板的输出端与演算器相电连接，所述的应变桥的电压输出端与摇轴应变探测板的输入端相电连接，摇轴应变探测板的输出端分别与演算器和应变桥相电连接。
所述的倾角传感器通过联轴器连接在摇轴的端面上本发明的优点是通过在摇轴的两侧设置倾角传感器，可以检测出摇轴两侧转动的不同步性，而在摇轴中央设置的应变桥，可以测试出摇轴中部的应变，再通过演算器计算，即可从数量上掌握转速、摇轴转动惯量和摇轴的扭振之间的关系。本装置简单实用，并且适合应用于新型喷气织机的设计。
附图1为喷气织机打纬机构的原理图；附图2为本发明的原理框图；附图3为摇轴摆动部件的示意图；
附图4为倾角传感器和应变桥的安装位置图；附图5为应变桥的示意图；其中1、主轴信号输出单元；2、摇轴信号输出单元；3、摇轴应变分析单元；4、演算器；5、联轴器；6、主轴；7、摇轴；8、曲柄；9、牵手；10、摇杆；11、编码器；12、主轴角度输出板；21、倾角传感器；22、摇轴倾角探测板；31、应变桥；32、摇轴应变探测板；41、筘座脚；42、筘座；43、钢筘。
具体实施例方式
见附图2、3、4所示意一种用于测量织机摇轴扭振扭角的装置，该装置包括用于测量并输出主轴6的角位移信号的主轴信号输出单元1、用于测量并输出摇轴的角位移信号的摇轴信号输出单元2、用于测量并输出摇轴中央部位应变的摇轴应变分析单元3、用于分析摇轴7的扭转角度和扭振大小的演算器4。
所述的主轴信号输出单元1包括由主轴6驱动并与主轴6作同步运动的编码器11、用于实现编码信号的模数转换以及将主轴6的角位移信号进行输出的主轴角度输出板12；所述的摇轴信号输出单元2包括设置在摇轴7的两端由摇轴7驱动并与摇轴7作同步运动的倾角传感器21(见附图4所示意)、用于采集摇轴7的角位移信号并将信号进行记录、放大和输出的摇轴倾角探测板22；所述的摇轴应变分析单元3包括粘贴在摇轴中部的应变桥31、用于采集摇轴7的应变信号并将信号进行记录、放大和输出的摇轴应变探测板32。
所述的主轴角度输出板12的输出端分别与摇轴倾角探测板22、摇轴应变探测板32和演算器4相电连接，主轴角度输出板12包括一个模拟/数字转换装置和一个数据输出装置，所述的编码器11的输出端与主轴角度输出板12的输入端相电连接，编码器11保持与主轴6同步转动，编码器11输出主轴6旋转角度的模拟信号，该模拟信号在主轴角度输出板12内经过A/D转换(模拟/数字转换)后变为数字信号，主轴6在旋转的过程中每转过1度或者0.5度输出一个数字信号，该数字信号经主轴角度输出板12发送至演算器4、摇轴倾角探测板22和摇轴应变探测板32内。
所述的摇轴倾角探测板22也有两个，分别与两个倾角传感器21相电连接；摇轴倾角探测板22包括一个数据放大装置，一个数据存储装置和一个数据输出装置，倾角传感器21与摇轴7之间通过联轴器5相连接，所述的倾角传感器21的输出端与摇轴倾角探测板22的输入端相电连接，所述的倾角传感器21按照主轴6每转过1度或者0.5度测出一个摇轴7的倾角数值并将信号发送至摇轴倾角探测板22内，这里所述的摇轴7的倾角指的是摇轴7绕其自身的轴心线相对于初始位置转过的角度，主轴每旋转360度，倾角传感器21测得360个或者720个摇轴倾角信号，该信号在摇轴倾角探测板22内经放大后发送至演算器4内。
所述的摇轴应变探测板32包括一个数据放大装置、一个数据存储装置和一个数据输出装置，应变桥31设置在摇轴7的中央部位，因为摇轴7在转动的过程中，其中央部位是发生应变最大的部位，附图5给出了应变桥31的示意图，应变桥31包括两个并联支路，每个支路中包括两个电阻，取两个支路中央(所谓支路中央指的是每个支路中两个电阻之间的部分)的电压差作为应变桥31的输出信号，摇轴7在摆动的过程中，其中央部位会发生应变，随着摇轴转速的不同，应变的大小也不同，而当摇轴7发生应变时，应变桥31的电阻也会发生形变，而电阻的形变大小是与摇轴7的应变大小相关联的，电阻发生形变后会导致电阻的阻值发生变化，从而使得支路中央的电压差发生变化，这样，通过测量应变桥31的输出电压值，即可定性地知道摇轴7的应变大小。
所述的应变桥31的电压输出端与摇轴应变探测板32的输入端相电连接，摇轴应变探测板32的输出端分别与演算器4和应变桥31相电连接，所述摇轴应变探测板32通过主轴角度输出板12发来的主轴角度信号控制应变桥31按照主轴每转过1度或者0.5度测出一个摇轴的应变数值并将应变信号发回至摇轴应变探测板32内，摇轴应变探测板32再将应变信号输出至演算器4内，主轴6每旋转一圈，摇轴应变探测板32发送360个或720个摇轴中部应变信号至演算器4内。
本发明实施例在工作时，两个摇轴倾角探测板22输出摇轴7两端的倾角数值至演算器4内，摇轴应变探测板32输出摇轴中部的应变信号至演算器4内，演算器4对上述数据进行处理，通过摇轴7两端的倾角数值可以得出摇轴7的扭角，通过分析扭角和摇轴中部应变信号，可以得出摇轴的扭振扭角的分析值。
演算器4可以是微电脑，也可以是单片机，演算器4还可以连接有输出设备或打印设备输出结果。
上述实施例只为说明本发明的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人士能够了解本发明的内容并加以实施，并不能以此限制本发明的保护范围，凡根据本发明精神实质所作的等效变化或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围内。
权利要求
1.一种用于测量织机摇轴扭振扭角的装置，其特征在于该装置包括用于测量并输出主轴(6)的角位移信号的主轴信号输出单元(1)、用于测量并输出摇轴角位移信号的摇轴信号输出单元(2)、用于测量并输出摇轴中央部位应变的摇轴应变分析单元(3)、用于分析摇轴(7)的扭转角度和扭振大小的演算器(4)，所述的主轴信号输出单元(1)包括由主轴(6)驱动并与主轴作同步运动的编码器(11)、用于实现编码信号的模数转换以及将主轴(6)的角位移信号进行输出的主轴角度输出板(12)；所述的摇轴信号输出单元(2)包括设置在摇轴(7)的两侧由摇轴驱动并与摇轴作同步运动的倾角传感器(21)、用于采集摇轴(7)的角位移信号并将信号进行记录、放大和输出的摇轴倾角探测板(22)；所述的摇轴应变分析单元(3)包括粘贴在摇轴中部的应变桥(31)、用于采集摇轴(7)的应变信号并将信号进行记录、放大和输出的摇轴应变探测板(32)；所述的编码器(11)的输出端与主轴角度输出板(12)的输入端相电连接，所述的主轴角度输出板(12)的输出端分别与摇轴倾角探测板(22)、摇轴应变探测板(32)和演算器(4)相电连接，所述的倾角传感器(21)的输出端与摇轴倾角探测板(22)的输入端相连接，所述的摇轴倾角探测板(22)的输出端与演算器(4)相电连接，所述的应变桥(31)的电压输出端与摇轴应变探测板(32)的输入端相电连接，摇轴应变探测板(32)的输出端分别与演算器(4)和应变桥(31)相电连接。
2.如权利要求1所述的用于测量织机摇轴扭振扭角的装置，其特征在于所述的倾角传感器(21)通过联轴器(5)连接在摇轴(7)的端面上。
全文摘要
一种用于测量织机摇轴扭振扭角的装置，该装置包括用于测量并输出主轴角位移信号的主轴信号输出单元、用于测量并输出摇轴的角位移信号的摇轴信号输出单元、用于测量并输出摇轴中部应变的摇轴应变分析单元、用于分析摇轴的扭转角度和扭振大小的演算器，主轴角度输出单元包括编码器和主轴角度输出板；摇轴信号输出单元包括倾角传感器和摇轴倾角探测板，摇轴应变分析单元包括应变桥和摇轴应变探测板，在摇轴的两侧设置倾角传感器，可以检测摇轴两侧转动的的不同步性，摇轴中央设置的应变桥可以测试出摇轴中部应变，再通过演算器计算，即可从数量上掌握转速、摇轴转动惯量和摇轴的扭振之间的关系。本装置简单实用，并且适合应用于新型喷气织机的设计。
文档编号D03D47/30GK101082505SQ200710023899
公开日2007年12月5日 申请日期2007年6月26日 优先权日2007年6月26日
发明者祝章琛 申请人:江苏万工科技集团有限公司