一种多车头纱线染色机车头卷绕张力的控制方法
【专利摘要】本发明公开了一种多车头纱线染色机车头卷绕张力的控制方法，涉及纺织行业的染整领域领域，多车头纱线染色机包括牵引电机、卷绕电机、车头，车头包括工字轮和纱线，卷绕电机带动车头进行纱线的卷绕，多车头纱线染色机通过控制卷绕电机的转矩保持车头卷绕张力的恒定，卷绕电机的转矩包括用于补偿车头卷绕半径变化的直径补偿转矩、用于车头启动加速时的加速转矩和用于克服车头卷绕摩擦力的摩擦力转矩。本发明的多车头纱线染色机车头卷绕张力的控制方法通过控制卷绕电机转矩，实现车头卷绕张力的恒定，能够实现精确控制车头卷绕张力，精简了多车头纱线染色机的机械结构，降低了设备成本且减少设备维护工作量。
【专利说明】
一种多车头纱线染色机车头卷绕张力的控制方法
技术领域
[0001] 本发明涉及纺织行业的染整领域，具体涉及一种多车头纱线染色机车头卷绕张力 的控制方法。
【背景技术】
[0002] 在纺织行业中的染整工艺中，多车头纱线染色机对筒子纱等进行染色。现有的多 车头纱线染色机能耗高，纱线易掉色，对环境污染严重，在国家号召企业节能减排的背景 下，这些老设备将逐渐被淘汰，被目前的高温高压染色机逐渐取代。目前的高温高压染色机 由于受工艺条件的限制，纱线卷绕中每个车头需要有张力辊、牵引电机和卷绕电机，通过控 制卷绕电机的卷绕速度，实现纱线卷绕张力的稳定，采用这种控制卷绕速度的方法进行生 产，会有纱线卷绕张力不稳定，而且纱线染色机机械结构复杂，成本高等缺点。
【发明内容】
[0003] 针对现有技术中存在的缺陷，本发明的目的在于提供一种多车头纱线染色机车头 卷绕张力的控制方法，通过控制卷绕电机的转矩来保持车头卷绕张力的恒定。
[0004] 为达到以上目的，本发明采取的技术方案是:一种多车头纱线染色机车头卷绕张 力的控制方法，所述多车头纱线染色机包括牵引电机、卷绕电机、车头，所述车头包括用于 缠绕纱线的工字轮，所述卷绕电机带动所述车头进行纱线的卷绕，所述多车头纱线染色机 通过控制所述卷绕电机的转矩Μ保持车头卷绕张力F的恒定。
[0005] 在上述技术方案的基础上，所述卷绕电机的转矩Μ包括用于补偿车头卷绕半径r变 化的的直径补偿转矩W、用于车头启动加速时的加速转矩此和用于克服车头卷绕摩擦力的 摩擦力转矩M 3。
[0006] 在上述技术方案的基础上，所述直径补偿转矩为仏= F*r，其中F为车头卷绕张力， r为车头卷绕半径。
[0007] 在上述技术方案的基础上，所述加速转矩为Μ2 =，其中J为所述车头卷绕的转 动惯量，β为所述车头卷绕的角加速度；当多车头纱线染色机开机启动时，所述车头开始加 速卷绕，所述卷绕电机提供加速转矩M2。
[0008] 在上述技术方案的基础上，所述车头的卷绕线速度和所述牵引电机的牵引线速度 相同，所述车头的卷绕线速度为ν= ω*Γ，其中ω为卷绕电机的角速度，:r为车头卷绕半径。 [0009]在上述技术方案的基础上，随着车头卷绕半径r变大，为保持车头的卷绕线速度ν 恒定，卷绕电机的角速度ω逐渐减小。
[0010]在上述技术方案的基础上，所述卷绕电机的角速度设有上限值。
[0011] 与现有技术相比，本发明的优点在于：
[0012] (1)本发明的多车头纱线染色机车头卷绕张力的控制方法通过控制卷绕电机改变 卷绕转矩，实现纱线卷绕张力的恒定，能够实现精确控制纱线卷绕张力。
[0013] (2)本发明的多车头纱线染色机车头卷绕张力的控制方法通过控制卷绕电机改变 卷绕转矩，精简了多车头纱线染色机的机械结构，不需要气缸和张力传感器，降低设备成本 且减少设备维护工作量。
【附图说明】
[0014]图1为本发明实施例中多车头纱线染色机的结构示意图。
[0015]图中：卜牵引电机，2-卷绕电机，3-车头，3卜工字轮，32-纱线。
【具体实施方式】
[0016] 以下结合附图及实施例对本发明作进一步详细说明。
[0017] 参见图1所示，本发明实施例提供一种多车头纱线染色机车头卷绕张力的控制方 法，多车头纱线染色机包括牵引电机1、卷绕电机2、车头3，车头3包括工字轮31和纱线32，卷 绕电机2带动车头3进行纱线32的卷绕，多车头纱线染色机通过控制卷绕电机2的转矩Μ保持 车头卷绕张力F的恒定。
[0018] 卷绕电机的转矩Μ包括用于补偿车头卷绕半径r变化的的直径补偿转矩施、用于车 头启动加速时的加速转矩跑、用于克服车头卷绕摩擦力的摩擦力转矩M 3和用于多车头纱线 染色机基础阻力的基础转矩Mo。
[0019] 直径补偿转矩SMi = F*r，其中F为车头卷绕张力，r为车头卷绕半径；随着多车头 纱线染色机的卷绕，车头卷绕半径r变大，为保持车头卷绕张力F的恒定，所述直径补偿转矩 Mi随着多车头纱线染色机的卷绕逐渐减小。
[0020] 加速转矩为M2 = J*i3,其中J为车头卷绕的转动惯量，β为车头卷绕的角加速度；当 多车头纱线染色机开机启动时，车头3开始加速卷绕，卷绕电机2提供加速转矩Μ 2;车头卷绕 的转动惯量
，其中m为车头3的质量，r为车头卷绕半径。
[0021 ]车头的卷绕线速度和牵引电机的牵引线速度相同，车头的卷绕线速度为ν= ω*Γ， 其中ω为卷绕电机的角速度，r为车头卷绕半径，随着车头卷绕半径r变大，为保持车头的卷 绕线速度v恒定，卷绕电机的角速度ω逐渐减小，通过设定卷绕电机的角速度的上限值来防 止在空载时卷绕电机的角速度不断上升。
[0022]基础转矩Mo可由多车头纱线染色机的基础工艺要求和纱线粗细等因素根据现有 公式得到。
[0023] 卷绕电机转矩MrMo+Mi+ife+Ms公式可以计算得出各个时刻卷绕电机转矩Μ的大小， 卷绕电机的转矩Μ变化曲线通过profibus-DP通讯，预先由PLC写入控制对应卷绕电机的变 频器中。
[0024] 在实际生产过程中，纱线经过牵引电机在干区经过分层后输送进入车头，牵引电 机的转速恒定，为多车头纱线染色机整机的线速度标定，经过分层的纱线通过车头部分的 导辊卷绕在相应车头的工字轮上，通过在上位机上预先设定计算好的转矩M，实现控制车头 卷绕张力F的恒定。
[0025] 同时通过采集牵引电机处设置的编码器的信号计算纱线长度，通过计算出来的纱 线长度算出车头的直径，进一步计算出的卷绕电机的角速度，对卷绕电机的角速度进行限 制，防止在无纱情况下出现飞车现象，即通过设定卷绕电机的角速度的上限值来防止在空 载时卷绕电机的角速度不断上升。
[0026] 本发明的多车头纱线染色机车头卷绕张力的控制方法通过控制卷绕电机转矩，实 现车头卷绕张力的恒定，能够实现精确控制车头卷绕张力，精简了多车头纱线染色机的机 械结构，降低了设备成本且减少设备维护工作量。
[0027] 本发明不局限于上述实施方式，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离 本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也视为本发明的保护 范围之内。本说明书中未作详细描述的内容属于本领域专业技术人员公知的现有技术。
【主权项】
1. 一种多车头纱线染色机车头卷绕张力的控制方法，所述多车头纱线染色机包括牵引 电机（1)、卷绕电机(2)、车头(3)，所述车头(3)包括用于缠绕纱线(32)的工字轮(31)，所述 卷绕电机(2)带动所述车头(3)进行纱线(32)的卷绕，其特征在于： 所述多车头纱线染色机通过控制所述卷绕电机的转矩Μ保持车头卷绕张力F的恒定。2. 如权利要求1所述的多车头纱线染色机车头卷绕张力的控制方法，其特征在于:所述 卷绕电机的转矩Μ包括用于补偿车头卷绕半径r变化的的直径补偿转矩％、用于车头启动加 速时的加速转矩此和用于克服车头卷绕摩擦力的摩擦力转矩M3。3. 如权利要求2所述的多车头纱线染色机车头卷绕张力的控制方法，其特征在于:所述 直径补偿转矩为施=F*r，其中F为车头卷绕张力，r为车头卷绕半径。4. 如权利要求3所述的多车头纱线染色机车头卷绕张力的控制方法，其特征在于:所述 加速转矩为M2 = J*i3,其中J为所述车头卷绕的转动惯量，β为所述车头卷绕的角加速度；当 多车头纱线染色机开机启动时，所述车头(3)开始加速卷绕，所述卷绕电机(2)提供加速转 矩M2。5. 如权利要求4所述的多车头纱线染色机车头卷绕张力的控制方法，其特征在于:所述 车头的卷绕线速度和所述牵引电机的牵引线速度相同，所述车头的卷绕线速度为ν= ω*ι·， 其中ω为卷绕电机的角速度，r为车头卷绕半径。6. 如权利要求5所述的多车头纱线染色机车头卷绕张力的控制方法，其特征在于:随着 车头卷绕半径r变大，为保持车头的卷绕线速度v恒定，卷绕电机的角速度ω逐渐减小。7. 如权利要求6所述的多车头纱线染色机车头卷绕张力的控制方法，其特征在于:所述 卷绕电机的角速度设有上限值。
【文档编号】D06B23/04GK106087317SQ201610694434
【公开日】2016年11月9日
【申请日】2016年8月18日 公开号201610694434.5, CN 106087317 A, CN 106087317A, CN 201610694434, CN-A-106087317, CN106087317 A, CN106087317A, CN201610694434, CN201610694434.5
【发明人】贺宁, 童杰, 董明
【申请人】武汉同力智能系统股份有限公司