[发明专利]在线检测环锭细纱机纺纱张力的装置及方法

说明书

本发明涉及一种在线检测环锭细纱机纺纱张力的装置及方法，其特征是：包括力传感器、位置传感器、CPU以及提供电压的稳压电源；所述力传感器嵌在导纱板上，导纱板由基座安装在细纱机导纱板升降杆横上，力传感器能够检测导纱板处的垂直力以及与导纱板安装面垂直的水平力；所述位置传感器设置在基座上，用于检测导纱板的位置；所述力传感器和位置传感器的输出端连接信号采集单元，信号采集单元采集力传感器和位置传感器的输出信号，信号采集单元的输出端依次连接滤波放大器、A/D转换器和CPU，CPU根据力传感器和位置传感器的检测数据获取张力数据。本发明能够对环锭纺纱过程中纱条的动态张力进行非接触测量。

技术领域

本发明涉及一种在线检测环锭细纱机纺纱张力的装置及方法，属于纺纱技术领域。

背景技术

环锭纺纱是对粗纱进行牵伸、加捻、卷绕工艺的纱线形成过程，纺纱过程中的纺纱张力是指经牵伸的纱条在加捻段、气圈段、卷绕段所受到的张力。通常将纱条由后喇叭口(或后罗拉钳口)至前罗拉钳口的这段区域称为纱条的牵伸区，由前罗拉钳口至导纱钩的这段区域称为纱条的加捻区；由导纱钩至钢丝圈的这段高速旋转的弧形纱条称为纱条的气圈区；由钢丝圈到高速旋转锭子上的卷绕点这段区域称为纱条的卷绕区。环锭纺纱过程中广义的纺纱张力是指纱条在加捻区、气圈区和卷绕区所受到的张力，分别被称为加捻区纱条张力、气圈区纱条张力和卷绕区纱条张力，也可分别简称为纺纱张力、气圈张力和卷绕张力。狭义的纺纱张力是特指在加捻段纱条所受的张力；气圈张力又分为气圈顶部张力和气圈底部张力。一般在锭子一个回转的加捻过程、纱管一个层级的卷绕过程和一落纱的纺纱过程中，由于纺纱过程中导纱板及纲领板有升降运动，同时气圈高度及形态、纱管卷绕半径等都时刻变化的，由此纱条所受张力都是动态变化的。由于环锭纺纱系统是一个高速旋转的柔性、非线性加工系统，一般认为，影响纺纱张力变化的因素应该包含锭子速度、气圈高度及形态、纱条细度、纲领板的位置及管纱卷绕半径、钢丝圈重量等因素，纺纱过程中纱条所受纺纱张力的变化是上述诸多因素非线性耦合及相互作用形成的结果，故纺纱过程纱条所受张力的变化是一个及其复杂的力学和非线性数学问题。

由于在纱线和织物的生产过程中，纱线张力值过大或其波动值超出允许范围将造成纺纱断头。纱线断头率是衡量纱线质量的一个重要指标，影响细纱的产量、质量及工人看台能力。因此在生产过程中测量纱线张力，对纱线张力的变化进行均衡性控制，将成为实现高速高效纺纱及黑灯纺纱的一个必要条件。在线检测环锭细纱机纺纱张力，是环锭纺纱技术进步进程中的一个重要课题。

国内外研究者对于上述问题的研究主要集中在以下两点：①建立力学模型，结合微分几何对纺纱过程中纱条张力及其变化规律进行数学解析，对纺纱张力及其变化进行预测；②数字化测量技术对实际纺纱过程中纺纱张力进行在线即时测量。

上世纪80年代，华东纺织工学院机械系陈人哲教授创立了纱线力学理论，以纺纱的加捻—卷绕过程中形成的气圈为研究对象，建立模型和数学解析方法，对气圈张力、气圈形态的形成及其控制进行了完美地解析，能对气圈张力及其影响因素进行定量分析，对气圈形态变化等进行准确预测，但需要实验手段进行验证。

对于纺纱张力的实验测试，目前普遍采用接触式测量法测量加捻段的纱条张力，对于气圈段张力、卷绕段张力还无法测量。在使用接触法测量纱线张力时，通过位于两个固定导轮中间的活动导轮感知纱线张力的手持式全数字式纱线张力仪，由于导轮与纱线直接接触，不但增加了额外的摩擦，还使纱条运动状态发生变化，由此改变了气圈原有的形态和原有的纺纱状态。这种接触式测量会造成较大的误差，测量结果不可复制，不宜用于长时间的在线检测，因此存在很多问题。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术中存在的不足，提供一种在线检测环锭细纱机纺纱张力的装置及方法，能够对环锭纺纱过程中纱条的动态张力进行非接触测量。