自動繅纖度控制要點總結

胡征宇，蔣新建

(蘇州大學 紡織與服裝工程學院，江蘇 蘇州 215021)

自動繅纖度控制要點總結

胡征宇，蔣新建

(蘇州大學 紡織與服裝工程學院，江蘇 蘇州 215021)

對自動繅纖度控制的一致性、靈敏性、及時性和示值穩定性進行了分析，并對它們影響偏差的相互關系進行了闡述。指出一致性重點是工藝設計控制樣本的確定；靈敏性主要是細限纖度附近要產生固體摩擦變為液體摩擦的突變，核心是墊片厚度等于細限纖度直徑；及時性目前已由設備完成，主要是給繭機與探索添緒的同步；示值穩定性是目前生產中需要控制的變量，不可能達到某一個值，僅能控制在一個模糊區間內。

纖度控制；一致性；靈敏性；及時性；示值穩定性

生絲檢驗中與纖度管理有關的項目有偏差、最大偏差、一度變化、二度變化、三度變化，偏差與最大偏差屬于長線段的范疇，其他屬于短線段的范疇。不管長線段還是短線段的問題，絲綢面料上都會得到體現，影響綢面質量，所以必須加以控制。

自動繅是通過機械來控制纖度的粗細，因此必須考慮機械的一致性、靈敏性、及時性、示值穩定性。一致性是指每一緒的細限纖度在同一細限纖度時進行添緒；靈敏性是要求纖度產生細微落細變化時感知器就能做出反應，從而完成添緒任務；及時性是指絲條一落細就發出添緒信號，添緒完成則消除添緒信號；示值穩定性是指絲條在整個纖度控制過程中，細限纖度一直保持穩定狀態，不隨外界條件變化而產生變化，生絲纖度永遠落在細限纖度至細限纖度加一粒新繭的繭絲纖度之間。

一致性屬于緒間偏差問題，靈敏性、及時性、示值穩定性屬于緒內偏差問題。自動繅纖度控制就是要求絲條一旦產生落細就發出添緒信號，落細的標準要求每一緒都是統一值，機械根據落細信號進行添緒，添緒完成則消除添緒信號，同時自始至終都穩定在相同的細限纖度點上進行添緒。本研究對上述問題進行逐一分析。

1 一致性問題

一致性從理論上講就是指緒與緒之間的細限纖度控制在同一值上面，但在實際控制中是存在問題的。首先細限纖度點目前沒有一起進行精密地測量，同時由于絲條直徑包含絲素與絲膠，就是發明出能精確測量絲條直徑的裝置，當脫膠后仍然產生絲條粗細的差異，再加上繭絲纖度是一個由細變粗、再由粗變細的曲線函數，絲膠含量也是一個外層多、內層少的變量，所以要控制細限纖度一致性問題是比較困難的。

目前，有一種控制辦法是可以根據試樣建立繭絲纖度變化曲線的函數式[1]，再利用繭絲纖度與繭層顏色的對比關系[2]，通過計算機程序，計算確定細限纖度與粗限纖度理論值時所對應的繭粒數與繭層顏色。如某莊口的細限纖度是7粒5白無紅繭，即緒下繭為7粒時必須有5粒白色繭，同時不允許紅色繭出現[3]，因為白色繭即是外層的繭，繭絲纖度較粗，紅色繭則是內層繭，繭絲纖度較細。由于是7粒繭，則需要粗纖度的繭多一些，細纖度的繭應不存在。當機械控制時出現不滿足細限纖度要求的情況，則說明機械存在問題，需要進行調整設備。如7粒4白或雖有5白但存在紅繭，即可以說是實際纖度已經小于細限纖度，需要調整。同理，粗限纖度是9粒必須有1紅，若9粒沒有紅繭，則說明實際纖度已經超出粗限纖度范圍，必須調整[4]。一般情況下設置細限纖度與粗限纖度的理論值是中心纖度±1/2繭絲第一百回纖度，因為給繭機添緒時一般都是添新繭，即是第一百回繭絲纖度的繭，有了控制樣本，即粗限纖度與細限纖度的實際標定值(繭粒與繭色)就能很好地進行控制緒間偏差，完成一致性所要解決的問題。

2 靈敏性問題

靈敏性則是要求纖度在細限纖度給定值的范圍內產生細小的纖度變化就能發出信號。根據新定纖感知纖度模型：

可知，絲條的固體摩擦有否對摩擦力的變化量特別明顯，則要求絲條在細限纖度以上時，絲條永遠與感知器產生固體摩擦，當絲條細至細限纖度時，則固體摩擦消失。因此，感知器墊片厚度，也就是感知器間隙是關鍵。墊片過厚，絲條會變粗；墊片過薄，絲條會變細。根據絲條直徑與纖度的關系，發現23.3 dtex的墊片厚度最佳值為64 μm[6]。由于絲條經常處于液態與膠態摩擦狀態[7]，墊片過厚，則在細限纖度附近時不能產生摩擦力的實變量，使感知器靈敏度下降，緒間偏差增大；由于絲條到細限纖度以下時，仍然存在固體摩擦力，墊片過薄，則摩擦力的實變量也減小。感知器靈敏度下降，感知器產生誤感知，造成粗野纖度。要達到較高的靈敏性，則設備安裝時要保證三眼垂直線[8]，即上定位鼓輪、感知器間隙、下探索鼓輪形成一條垂直線，絲條在垂直線上運行，同時感知器間隙滿足低于細限纖度時固體摩擦消失，高于細限纖度時固體摩擦存在的要求。利用絲條直徑與不添緒的信號，根據摩擦系數的分析，固體摩擦產生的摩擦力是摩擦力變化量中的主要因素，所以設備安裝時要滿足這一要求，這樣才能提高感知器的靈敏性[9]。

3 及時性問題

及時性即絲條一發生落細，設備馬上能發生感知信號，達到隨落隨添的要求。但由于感知器安裝位置決定了感知存在滯后的現象，緒下雖然落細或落緒，而感知器所測到的絲條是落細之前的部位，必須等到絲條落細點達到才能測到，因此目前感知系統都不能做到隨落隨添。SFD507號稱隨落隨添，但其落細后到達感知器的時間是必定存在的，飛宇2000型后的自動繅絲機很好地解決了及時性問題。根據這一時間是必定存在的原理，采用添緒探索與給繭機無級同步的原理，使每次發出信號與給繭機到達添緒都達到同步，摒棄了三檔探索周期的方法。飛宇2000型以后的自動繅系列小 采用恒線速[10-11]，使得小 轉速漸變，最高達15 r/min左右，這對同步機構探索檔位提出了更高的要求。如果車速過慢，則會在一個探索周期內產生重添的現象，所以繭車速與給繭機速度采用無級捆綁調速，很好地解決了及時性問題。也就是說及時性的問題在機械設計時已經決定，如果不能達到同步，或存在等待時間偏長，及時性問題就不能很好地解決。

4 示值穩定性問題

示值穩定性包含2個概念，一個是理論給定值的穩定性問題，另一個是實際摩擦力的穩定性問題。當2個值都保持原有狀態，則示值穩定性良好，然而這兩個值是一直在不停地變化的。

首先考慮理論給定值的穩定性。當設備調試結束后，F理＝(B×G＋C×T)/A[12]，其中B是感知器重心至感知器支點的距離，G是感知器的質量，C是集體調節鏈條對感知器支點作用力的距離，T是集體調節鏈條的作用力，A是摩擦力對支點的作用距離。B、G、C、T是基本不變的，然而理論摩擦力是建立在一定的感知器間隙基礎上的，隨著車間溫度的變化，感知器間隙會產生波動，導致感知器細限理論值的變化，從而使生絲纖度緒間偏差都產生變化(緒間偏差由間隙熱脹冷縮的不一致造成)，所以控制感知器間隙的示值穩定性是目前控制中的難題。

其次，感知器實際摩擦力的控制也是比較困難的事。根據實際摩擦力的理論公式：

主要隨外界變化的產生有粘度系數μ，生絲密度系數ρ，絲條與感知器的相對速度，煮繭煮熟度的絲膠剪切應力τ1等。黏度系數與車間溫濕度、索理緒湯溫、繅絲湯溫等都有關系，濕度大黏度系數小，生絲實際纖度變粗，生絲密度系數與擋車工的絲鞘長度有關系，絲鞘長短直接影響絲條的圓整度與生絲密度，從而導致示值穩定性的變化。

絲條與感知器的相對速度對示值穩定性的影響也非常大，在恒線速繅絲機以前的自動繅，車速保持不變，由于落絲導致絲片的厚薄，使實際卷繞線速度產生系統誤差。上絲時，由于絲片半徑小，線速度慢，實際纖度偏粗，落絲時由于絲片增厚(接近10 %)，使線速度加快，實際纖度變細，從而造成上絲時粗纖度，落絲時細纖度的緒內偏差增大。如果同時作絲織經線必會導致姆米數的不統一，所以在自動繅生產近30年的1995年前，立繅仍然占少數的半壁江山。隨著恒線速推廣，自動繅生絲也能用于絲織物的經線，也就宣判了立繅的死刑。如果仔細分析就不難發現，自動繅的卷繞機構是通過圓周的卷繞運動與橫向的絡絞運動所形成的復合運動，目前的卷繞運動基本能達到一致，但絡絞運動永遠存在于整個繅絲過程，因此不可能達到穩定于某一個值，只是穩定于某一模糊區間。

煮繭工藝的穩定性決定煮熟度的絲膠剪切應力的穩定性。只有剪切應力穩定，才能使膠體摩擦力穩定，實際摩擦力的細限點穩定，因此對煮繭機的各區段穩定必須嚴格控制，尤其是蒸煮室的溫度。一般蒸煮都是在100 ℃以上，開大一點與關小一點對絲膠剪切應力有很大的影響，故務必注意蒸煮室各閥的開啟圈數。

5 結 語

綜上所述，要完成自動繅纖度控制首先是要給出細限纖度與粗限纖度的實際狀態值，工人根據緒下粒符數是否在控制范圍內進行設備的修理與調整；要使感知器靈敏性提高，感知器細限纖度時的直徑應等于感知器間隙。當實際纖度細于細限纖度給定值時，絲條與感知器形成液態摩擦(絲條與感知器的間隙大于1 μm)，一旦添緒完成或絲條粗于細限纖度時，感知器與絲條就產生固體摩擦與膠體摩擦，從而使感知器得到的摩擦力實變量增大，提高靈敏度；及時性主要是由設備研制時決定，通過合理設置能得到符合“隨落隨添”的狀態；示值穩定性只能是相對穩定，添緒點永遠是一個模糊區間，若要完全解決是不可能的，只能進行合理地控制，將它控制在一個狹小的范圍內。其中對實際摩擦力的理論公式中各個參數的控制是非常重要的，所以必須加強生產過程中的管理，從而完成自動繅纖度的控制。

[1]胡征宇，俞海峰.繭絲線密度變化的擬合與預測[J].紡織學報，2008，29(10)：29-33.

[2]HU Zhengyu, YU Haifeng, GU Ping. Fuzzy mathematics for raw silk size control[J]. Journal of Donghua University(Eng.Ed), 2008, 25(4): 449-452.

[3]俞海峰，胡征宇，陸開陽.自動繅緒下粒符控制樣本設計辦法的探討[J].絲綢，2007(5)：14-17.

[4]俞海峰，胡征宇，周維.繭層狀態分層數字化識別的探討[J].絲綢，2007(10)：34-37.

[5]胡征宇，俞海峰，陸開陽.新定纖感知器纖度感知理論模型的建立[J].紡織學報，2008，29(3)：101-104.

[6]陸開陽，胡征宇.感知器墊片厚度對靈敏度的影響淺析[J].絲綢，2006(10)：20-21，37.

[7]胡征宇，俞海峰，周維，等.間歇式定纖感知接觸模型分析與研究[J].絲綢，2007(9)：29-31.

[8]胡征宇.感知器間隙大小對絲條感知靈敏性的影響[J].絲綢，2003(5)：24-26.

[9]周維，胡征宇.感知器靈敏度的分析與探討[J].絲綢，2008(3)：37-39.

[10]胡征宇.影響自動繅生絲均方差的機理分析之二——絲片厚度與線速度[J].絲綢，1998(11)：10-11.

[11]丁章芳，葉文，史偉民，等.機電一體化技術在自動繅絲機中的應用[J].絲綢, 2001(11)：28-30.

[12]胡征宇，葉文.定纖感知器支點摩擦力矩對靈敏性的影響[J].絲綢，2002(11)：24-25.

Summary of automatic reeling denier control points

HU Zheng-yu, JIANG Xin-jian
(College of Textile and Clothing Engineering, Soochow University, Suzhou 215021, China)

This paper analyzed the consistency, sensitivity, timeliness and indication stability of the automatic reeling denier control respectively, and explained the influences of these factors to the denier deviation. The key of consistency is the determination of control samples by technical design. The sensitivity mainly depends on the mutation from solid friction to liquid friction near the thin limited denier, and the control point is the gasket thickness must be equal to the thin limited denier. The timeliness is completed by equipments, and the synchronous of the cocoon supply machine and the exploration set is the control point. The indication stability is needed to control during the processing. It is an intermediate variable and can only be controlled in a fuzzy interval.

Denier control; Consistency; Sensitivity; Timeliness; Indication stability

TS143.223

A

1001-7003(2011)01-0031-03

2010-07-27；

2010-09-30

胡征宇(1957－ )，男，副教授，主要從事數字化制絲技術、制絲機械、制絲CAD等研究。