棉條檢測元件適用范圍的研究

前言
檢測機構是自調勻整裝置的第一個環節，它關系到能否正確反映紗條粗細的本來面目，因此，是自調勻整效果的基礎。目前國內外對各種檢測機構進行了大量的試驗研究與分析工作，與此同時又發展了一些新的檢測機構，但采用凹凸羅拉檢測機構還是目前應用最多的檢測方法之一。隨著梳棉機、針梳機和并條機性能的提高，出條速度也迅速提高，對紗條線密度檢測元件的要求也越來越高，要求傳感器不僅靜態特性要好，動態特性更要好。采用凹凸羅拉檢測法測量紗條的不勻時，雖然許多廠商稱其并條機的出條速度可達500m/min以上，但在實際使用時，在小于400 m/min時，其自調勻整器才能發揮較好的作用，說明此種檢測方法對高速的適應能力不是很好，下面對其測量羅拉的測量原理及動態特性進行分析。

1 檢測羅拉工作的基本原理

1.1 檢測羅拉的機械結構

采用凹凸檢測羅拉作為傳感器，如圖1，當紗條細度變化時，下羅拉的圓心位置隨紗條截面積的不同而上下移動，測出位移量就得到與之成線性關系的線密度。設紗條纖維的體積密度為 ，條子的實際截面為 ，條子的截面壓縮系數為 ，上下羅拉間條子的截面為 ，則紗條的線密度為：
式中：

1.2 凹凸檢測羅拉傳感器的特點

凹凸羅拉檢測法應用于紗條自調勻整裝置中是比較早的，它的主要特點是：

（1）線性度好，結構比較簡單，安裝維護方便。

（2）受溫濕度及纖維細度的變化影響小。

另外，如圖1(a)形式的凹凸測量羅拉加工起來比較困難，易產生纏條現象。瑞士Rieter公司對它作了改進，將下羅拉的一片擋邊移到上羅拉上去，稱為階梯羅拉，如圖1(b)，測量原理沒有改變，但加工簡單，克服了易纏條的缺點。Rieter公司最近幾年在測量線密度的位置上，無一例外地使用了這種測量方法，如C4梳棉機，E7/6精梳機，D1并條機等。

除了凹凸羅拉檢測方法外，國內外的紡織研究機構和廠商還研制了其他一些傳感器。如意大利的Marzoli SH2型并條機的自調勻整裝置采用的超聲波傳感器。還有人研制CCD固體圖象傳感器以及雙端固定梁應變片式傳感器，據稱能適應出條速度高達500m/min時的棉條均勻度的檢測。
2 檢測羅拉動態特性的研究

下面對Rieter公司C4梳棉機的測量羅拉的動態特性進行分析：

該凹凸羅拉測量系統的上測量羅拉繞擺動中心擺動，如圖2，可以列出微分方程為：

　　 由式（5）、式（6）作出該系統的幅頻曲線和相頻曲線如圖3。從幅頻曲線可以看出，該系統對于ω<<ω0的不勻信號有衰減作用，對于ω接近ω0的不勻信號有放大作用；從相頻曲線可以看出，當ξ在0.6到0.8之間時, 系統具有較好的相頻特性。

3 結論

經計算得，系統固有頻率的算式為：ω0=(k/m)-1/2

以實測值m=2.5kg，k=1×104N/m代入得，ω0=126.6rad/s,f0=20.2。

由計算可知，凹凸檢測羅拉的固有頻率是較低的，在出條速度超過330m/min時，其動態特性變差，所以不適合作為高速并條機自調勻整裝置的檢測元件。對于出條速度達500 m/min的高速并條機來說，ω0相當于棉條不勻的波長約為0.41m左右，顯然滿足不了要求；而對于出條速度在120 m/min左右的梳棉機來說，則基本可以滿足要求。所以，研制結構簡單、牢固，響應特性好，穩定性好的檢測紗條不勻的傳感器，仍是紡織界重點研究的課題之一。

參考文獻：
［1］ 盧文祥.工程測試與信息處理[M].武漢：華中理工大學出版社，1992.12
［2］ 祝柏榮.自調勻整裝置[M].北京：紡織工業出版社，1986.3.