一种化纤高速卷绕机的锭轴传动控制技术

　　1 问题的提出

　　化纤长丝的生产过程需要应用卷绕机将化学纤维的丝条卷绕成为具有一定容量的圆柱形卷装。化纤纺丝联合机组中的一种主要单元机;系指熔体纺丝时，用以使加工中所得到的初生纤维(包括长丝或短纤维丝束等)给予进一步的补充加工，并使之形成一定卷装形式的专用机械。熔纺卷绕机一般具有如下四个主要组成部分：给湿上油部分、拉伸或导丝部分、卷绕部分和电器拖动及控制部分。按照所加工纤维品种的不同，熔纺卷绕机有：长丝卷绕机、短纤维卷绕机和产业用丝卷绕机等多种型式;就长丝卷绕机而言，又可分为常规卷绕机(绕丝速度1000~2000m/min)、高速卷绕机(3000~4000m/min)和超高速卷绕机(5000~8000m/min)等。 因此，在化纤长丝的整个卷绕过程中，为了避免丝条的断头、伸长不匀、条干不匀，以提高丝条的染色性能和卷装的成形良好，经常采用锭轴传动方式的卷取机构作为高速卷绕机的重要组成部分。

　　这里在对化纤长丝高速卷绕机锭轴传动方式深人研究的基础上，论述了一种由某一卷绕时间内卷装质量导出的锭轴传动控制模型及其应用可编程计算机控制器(PCC)的实施方案，以构成又一种锭轴传动的控制技术。可编程计算机控制器，简称PCC(programmable computer controller)，作为一个全新的概念于90年代中期在工控界提出，它是一种新一代可编程计算机控制器，代表了当今工业控制技术的发展趋势。

　　2 锭轴传动的建模分析

　　现设为纸质筒管的外径(其单位为mm)、H 为导丝机构的往复动程(其单位为mm)、P 为卷装的视在密度(其单位为g/c㎡)、G为高速纺丝机计量泵熔体吐出量(其单位为g/min ,它主要取决于化纤长丝成品纤维含湿量与含油量系数、化纤长丝成品纤维线密度、卷绕速度和牵伸倍数等因素)、tx为某一卷绕时间(其单位为s)、dx 为对应于tx的某一卷装外径(其单位为mm) ,则根据tx的卷装质量可得：

　　从式(1)可导出：

　　(2)

　　又由于卷绕速度v(其单位为m/min)与卷装表面圆周速度v1、横动导丝速度v2之间可构成一个如图l 所示的卷绕速度矢量图(图中的a 为卷绕角、m 为导丝机构每分钟往复次数)，于是对应于tx的锭轴转速nK (其单位为r/min)的某一值为：

　　(3)

图1 卷绕速度矢量图

　　把式(2)代人式(3)便得出某一卷绕时间tx与对应的某一锭轴转速 之间的函数关系式：

　　(4)

　　式(4 )即为一种锭轴传动的数学模型和锭轴转速的控制基础，它表明可按预先设定的v、a、G、p、H 、do等生产现场工艺参数和机械参数求得锭轴转速随卷绕时间变化的特殊规律。