专利名称：一种粗纱机纺纱速度调节装置及其调节方法
技术领域：
本发明涉及的是一种计算机应用工艺优化领域的方法，特别是一种粗纱机纺纱速度调节装置的调节方法。
背景技术：
粗纱机纺纱过程中，纺纱速度(行业内以锭翼角速度表征)过高或者随着管纱直径不断增大，已卷绕的管纱内部张力将越来越大，当粗纱内部张力超过粗纱强力时，就会出现所谓的“爆粗纱”现象，导致机器停车，增加挡车工接头工作量，而且严重降低粗纱机生产效率。经对现有技术文献的检索发现，在纺纱品种及工艺确定的条件下，目前国内外粗纱机控制“爆粗纱”的方法通常为1、降低纺纱速度，2、控制卷装尺寸。降低纺纱速度会降 低机器设备的生产效率，控制卷装尺寸对于确定尺寸的锭翼来说，是极大浪费。近来，国内外先进的电脑控制粗纱机采用在大纱(纺到一定尺寸或者层数的纱)时降低纺纱速度的方法，即先按起始速度纺纱，纺到大纱后，按照设定逐步降低纺纱速度。纺纱速度降低多以斜线居多，亦见曲线形态。这种在大纱时逐步降低纺纱速度的方法，具有一定的效果。但是这种方法是一种试验摸索过程，无精确数学模型作为指导，而且实际操作起来各参数确定不易，最关键的是无法获得“爆粗纱”和“纺纱效率”的最佳结合点。
发明内容
本发明克服了现有技术的上述缺陷，提出了一种粗纱机纺纱速度调节装置及其调节方法。相较于现有方法，本发明调节方法无需“大纱降速点”以及“降速斜率”，因而取消了这两个参数。本发明增加一个表征“粗纱强力”的工艺参数，或者直接借用现有方法的“终纺速度”而不新增加任何输入工艺参数。本发明调节方法中新增的“粗纱强力”或者借用的“终纺速度”这两个参数物理意义明确易懂，数值确定简单方便。本发明调节方法以精确的数学模型为依据，在给定的“爆粗纱”安全阈值下，可以获得“少爆粗纱”和“最大效率”的最佳结合点，可获得最大机器生产效率。本发明提出了一种粗纱机纺纱速度调节装置，包括输入单元，其实现采集粗纱机的机器参数以及纺制粗纱的工艺参数；模型单元，其建立并存储模型，包括爆粗纱力学模型、纺纱卷绕模型和纺纱速度限制模型；计算单元，其与所述输入单元以及模型单元连接，采用所述输入单元采集的粗纱机的机器参数以及纺制粗纱的工艺参数，依据所述模型单元中的爆粗纱力学模型、纺纱卷绕模型和纺纱速度限制模型计算所述粗纱机纺纱速度；输出单元，以所述计算单元计算获得的所述粗纱机纺纱速度调节粗纱机的纺纱速度。其中，所述输入单元采集的粗纱机的机器参数包括空筒管半径Rb、最大纱锭半径Re。所述输入单元采集的纺制粗纱的工艺参数包括粗纱捻度Tw、始纺速度《fs、粗纱强力S或者终纺速度二者其一、粗纱径向厚度d或者其它可以表征粗纱径向厚度的组合参数。其中，所述模型单元中建立的爆粗纱力学模型为obr = S,( S = L )(I)
V P式⑴中，cob是筒管角速度，r是纱锭半径，S是所述粗纱强力工艺参数，n是爆粗纱阈值，Ft是粗纱单根强度，P是粗纱单位长度质量。其中，所述模型单元中建立的纺纱卷绕模型为
(Of=风Rh + nd){0Jf -COb)(II)
K —式(II)中，是锭翼角速度，Tw是所述粗纱捻度工艺参数，Rb是所述空筒管半径机器参数，n是当前纺纱层数，d是所述粗纱径向厚度工艺参数，是式(I)中的筒管角速度。其中，所述模型单元中建立的纺纱速度限制模型为Co = MIN(cofs, cof) (III)式(III)中，Co是所述粗纱机纺纱速度，《fs是所述始纺速度工艺参数，是式
(II)中的锭翼角速度。本发明中，所述计算单元首先根据所述模型单元中的爆粗纱力学模型计算粗纱机的筒管角速度，接着根据所述模型单元中的纺纱卷绕模型计算粗纱机的锭翼角速度，最后根据所述模型单元中的纺纱速度限制模型计算粗纱机的纺纱速度。其中，所述输出单元作用于纺纱速度可调节粗纱机上。优选地，作用于采用如变频或伺服(包括但不限于)调速等技术的纺纱速度可调节粗纱机上。本发明还创新地提出了一种粗纱机纺纱速度调节装置的调节方法，包括如下步骤步骤一所述输入单元获取粗纱机的机器参数与所述纺制粗纱的工艺参数。其中，所述机器参数包括空筒管半径Rb、最大纱锭半径K。所述工艺参数包括粗纱捻度Tw、始纺速度《fs、粗纱强力S或者终纺速度《&二者其一、粗纱径向厚度d、以及其它可以表征粗纱径向厚度的组合参数。步骤二 所述模型单元建立爆粗纱力学模型、纺纱卷绕模型和纺纱速度限制模型；步骤三所述计算单元利用所述输入单元获取的粗纱机的机器参数与纺制粗纱的工艺参数，根据所述模型单元中的爆粗纱力学模型，计算得到粗纱机的筒管角速度；步骤四所述计算单元利用所述输入单元获取的粗纱机的机器参数与纺制粗纱的工艺参数，根据所述模型单元中的纺纱卷绕模型，在所述步骤三获得的粗纱机的筒管角速度基础上，计算得到粗纱机的锭翼角速度；步骤五所述计算单元利用所述输入单元获取的粗纱机的机器参数与纺制粗纱的工艺参数，根据所述模型单元中的纺纱速度限制模型，对所述步骤四获得的粗纱机的锭翼角速度进行约束，计算得到所述粗纱机纺纱速度；步骤六所述输出单元以所述步骤五计算获得的所述粗纱机纺纱速度，从而调节粗纱机纺纱速度。其中，所述步骤三得到的筒管角速度为
权利要求
1.一种粗纱机纺纱速度调节装置，其特征在于，包括 输入单元(I)，其实现采集粗纱机的机器参数以及纺制粗纱的工艺参数； 模型单元(2)，其建立并存储爆粗纱力学模型、纺纱卷绕模型、和纺纱速度限制模型； 计算单元(3)，其与所述输入单元(I)以及模型单元(2)连接，采用所述机器参数以及所述工艺参数，依据所述模型单元(2)中的爆粗纱力学模型、纺纱卷绕模型、和纺纱速度限制模型计算所述粗纱机纺纱速度； 输出单元(4)，以所述计算单元(3)计算获得的所述粗纱机纺纱速度调节粗纱机的纺纱速度。
2.如权利要求I所述粗纱机纺纱速度调节装置，其特征在于，所述机器参数包括空筒管半径Rb、最大纱锭半径Re ;所述工艺参数包括粗纱捻度Tw、始纺速度ω 3、粗纱强力S，终纺速度，粗纱径向厚度d。
3.如权利要求I所述粗纱机纺纱速度调节装置，其特征在于，所述爆粗纱力学模型为 obr = S ( S = )(I) 式(I)中，是筒管角速度，r是纱锭半径，S是所述粗纱强力工艺参数，η是爆粗纱阈值，Ft是粗纱单根强度，P是粗纱单位长度质量。
4.如权利要求I所述粗纱机纺纱速度调节装置，其特征在于，所述纺纱卷绕模型为 (Of —=2n{Rh + nd){cof -COh)(II)η· 式(II)中，《{是锭翼角速度，Tw是所述粗纱捻度工艺参数，Rb是所述空筒管半径机器参数，η是当前纺纱层数，d是所述粗纱径向厚度工艺参数，cob是式(I)中的筒管角速度。
5.如权利要求I所述粗纱机纺纱速度调节装置，其特征在于，所述纺纱速度限制模型为 ω = ΜΙΝ(ω 3, ωΓ) (III) 式(III)中，ω是所述粗纱机纺纱速度，《fs是所述始纺速度工艺参数，cof是式(II)中的锭翼角速度。
6.如权利要求I所述粗纱机纺纱速度调节装置，其特征在于，所述输出单元(4)作用于纺纱速度可调节的粗纱机上。
7.—种粗纱机纺纱速度调节装置的调节方法，其特征在于，包括 步骤一所述输入单元(I)获取所述机器参数与所述工艺参数； 步骤二 所述模型单元(2)建立爆粗纱力学模型、纺纱卷绕模型、和纺纱速度限制模型； 步骤三所述计算单元(3)利用所述机器参数与所述工艺参数，根据所述爆粗纱力学模型计算得到粗纱机的筒管角速度； 步骤四所述计算单元(3)利用所述机器参数与所述工艺参数，根据所述纺纱卷绕模型，在所述步骤三获得的所述筒管角速度的基础上，计算得到粗纱机的锭翼角速度； 步骤五所述计算单元(3)利用所述机器参数与所述工艺参数，根据纺纱速度限制模型，对所述步骤四获得的所述锭翼角速度进行约束，计算得到所述粗纱机纺纱速度；步骤六所述输出单元(4)根据所述步骤五获得的所述粗纱机纺纱速度，来调节粗纱机的纺纱速度。
8.如权利要求7所述的调节方法，其特征在于，所述步骤三得到的筒管角速度为 式(IV)中，《,是筒管角速度，S是所述粗纱强力工艺参数，Rb是所述空筒管半径机器参数，η是当前纺纱层数，d是所述粗纱径向厚度工艺参数。
9.如权利要求7所述的调节方法，其特征在于，所述步骤四得到的锭翼角速度为 式(V)中，是锭翼角速度，Tw是所述粗纱捻度工艺参数，S是所述粗纱强力工艺参数，Rb是所述空筒管半径机器参数，η是当前纺纱层数，d是所述粗纱径向厚度工艺参数。
10.如权利要求7所述的调节方法，其特征在于，所述步骤四得到的锭翼角速度为 式(VI)中，Of是锭翼角速度，Re是所述最大纱锭半径机器参数，Tw是所述粗纱捻度工艺参数， fe是所述终纺速度工艺参数，Rb是所述空筒管半径机器参数，η是当前纺纱层数，d是所述粗纱径向厚度工艺参数。
11.如权利要求7所述的调节方法，其特征在于，所述步骤五得到的所述粗纱机纺纱速度为 ω = ΜΙΝ(ω 3, ωΓ) (VII) 式(VII)中，ω是所述粗纱机纺纱速度，《fs是所述始纺速度工艺参数，cof是式(V)或式(VI)中的锭翼角速度。
全文摘要
本发明公开了一种粗纱机纺纱速度调节装置及调节方法，包括输入单元；模型单元；计算单元；输出单元；所述计算单元根据模型单元计算粗纱机的筒管角速度、粗纱机的锭翼角速度、粗纱机的纺纱速度，以实现调节粗纱机的纺纱速度。本发明粗纱机纺纱速度调节方法以精确的数学模型为依据，在给定的爆粗纱安全阈值下，可以获得少爆粗纱和最大效率的最佳结合点，可获得最大机器生产效率。
文档编号D01H13/32GK102808255SQ201210331388
公开日2012年12月5日 申请日期2012年9月7日 优先权日2012年9月7日
发明者李从心, 张贵宝, 邹泽明, 朱开玉 申请人:上海华鸢机电有限公司