液控金属针布包卷机的仿真设计及特性分析

　　在棉纺织工业中,梳棉工序是一道关键性工序, 它对纺织产品产生直接影响,因此梳棉机刺辊上针布的包卷质量就显得非常重要。金属针布包卷机就是用来将针布齿条包卷到刺辊上的机械。

　　目前,金属针布包卷机通常由变频调速电机通过减速器带动刺辊进行工作,以电气控制为主[1 ] 。

　　此工作方式可简化机械变速机构,具有提高传动效率、易于获得无极调速等功能[2 ] ,但同时也有一些难以克服的缺点,如:调速电机速度调节范围有限,速度较低时,其恒转矩输出特性会受到影响[3 ] ;减速机构和刺辊的惯性不容易克服;电气控制系统比较复杂,其工作可靠性不高,需要较大的前期投资等[4 ] 。

　　采用液压传动控制的方式具有以下优点:可以在很大范围内进行无极变速且速度稳定,启动和制动稳定可靠;液压元件转矩2惯性矩比大,可以在输出较大转矩的情况下只有很小的惯性,故系统动作灵敏,响应快,换向迅速;液压执行元件的功率2重量比大,构成的系统体积小、重量轻、响应速度快;液压传动易实现过载保护;操纵方便等[ 5 ] 。

　　由此,如果用液压传动控制方式代替电气控制方式,可以较为理想地解决目前金属针布包卷机难以克服的一些缺点,可以很好地防止在包卷过程中经常出现的倒条、垒条和针布高低不平等问题[6 ] 。

　　1 液控金属针布包卷机的工作原理

　　液控金属针布包卷机主要由主驱动机构、侧压机构、针布张力调节机构、刺辊轴端支撑架距离调整机构、液压马达与刺辊中间轴对中调节机构和液压马达与刺辊离合机构等6 部分构成。其工作原理如图1 所示。

　　1 —液压泵;2 —电动机;3 —溢流阀;4 —节流阀; 5 —换向阀;6 —蜗轮蜗杆;7 —液压缸;8 —滑台; 9 —调速阀;10 —液压马达;11 —联轴器;12 —行程开关; 13 —刺辊;14 —针布齿条;15 —小液压缸;16 —压力表; 17 —定滑轮;18 —手轮;19 —重锤; 20 —电磁换向阀;21 —减压阀。

　　图1 液控金属针布包卷机工作原理

如图1 所示,该系统由电动机2 带动液压泵1向系统供油,液压泵出口压力由溢流阀3 设定。一部分液压油经电磁换向阀20 ,驱动液压马达10 ,再经调速阀9 流回油箱,液压马达10 (固定于滑台8上) 通过联轴器11 直接驱动刺辊13 旋转,使刺辊在一定的转速下(调速阀9 调节) 进行包卷工作(主驱动机构) ,在包卷任务完成,即金属针布到达刺辊端部后,会通过行程开关12 发出电信号,使电磁换向阀20 的电磁铁断电,液压马达10 就会自动停止运转。在包卷过程中,针布齿条14 被重锤19 通过定滑轮17 紧压在已经包卷的针布上,保证了沿轴向相邻针布齿条间有合适的压紧力(侧压机构) 。针布的包卷张力可以通过减压阀21 和小液压缸15 进行调节,该张力可以保持恒定,且张力的大小可以通过压力表16 的读数间接获取(针布张力调节机构) 。手轮18 可以通过丝杠调节左右两个刺辊轴端支撑架间的距离,以满足包卷不同长度刺辊的要求(刺辊轴端支撑架距离调整机构) 。蜗轮蜗杆机构6 用于解决液压马达的驱动与刺辊的中间轴的对中性问题(液压马达与刺辊中间轴对中调节机构) 。液压缸7用于控制液压马达10 和刺辊13 的离合,换向阀5和节流阀4 能够改变和调整液压缸7 的运动方向和速度(液压马达与刺辊离合机构) 。