自动缫纤度控制要点总结

胡征宇，蒋新建

(苏州大学 纺织与服装工程学院，江苏 苏州 215021)

自动缫纤度控制要点总结

胡征宇，蒋新建

(苏州大学 纺织与服装工程学院，江苏 苏州 215021)

对自动缫纤度控制的一致性、灵敏性、及时性和示值稳定性进行了分析，并对它们影响偏差的相互关系进行了阐述。指出一致性重点是工艺设计控制样本的确定；灵敏性主要是细限纤度附近要产生固体摩擦变为液体摩擦的突变，核心是垫片厚度等于细限纤度直径；及时性目前已由设备完成，主要是给茧机与探索添绪的同步；示值稳定性是目前生产中需要控制的变量，不可能达到某一个值，仅能控制在一个模糊区间内。

纤度控制；一致性；灵敏性；及时性；示值稳定性

生丝检验中与纤度管理有关的项目有偏差、最大偏差、一度变化、二度变化、三度变化，偏差与最大偏差属于长线段的范畴，其他属于短线段的范畴。不管长线段还是短线段的问题，丝绸面料上都会得到体现，影响绸面质量，所以必须加以控制。

自动缫是通过机械来控制纤度的粗细，因此必须考虑机械的一致性、灵敏性、及时性、示值稳定性。一致性是指每一绪的细限纤度在同一细限纤度时进行添绪；灵敏性是要求纤度产生细微落细变化时感知器就能做出反应，从而完成添绪任务；及时性是指丝条一落细就发出添绪信号，添绪完成则消除添绪信号；示值稳定性是指丝条在整个纤度控制过程中，细限纤度一直保持稳定状态，不随外界条件变化而产生变化，生丝纤度永远落在细限纤度至细限纤度加一粒新茧的茧丝纤度之间。

一致性属于绪间偏差问题，灵敏性、及时性、示值稳定性属于绪内偏差问题。自动缫纤度控制就是要求丝条一旦产生落细就发出添绪信号，落细的标准要求每一绪都是统一值，机械根据落细信号进行添绪，添绪完成则消除添绪信号，同时自始至终都稳定在相同的细限纤度点上进行添绪。本研究对上述问题进行逐一分析。

1 一致性问题

一致性从理论上讲就是指绪与绪之间的细限纤度控制在同一值上面，但在实际控制中是存在问题的。首先细限纤度点目前没有一起进行精密地测量，同时由于丝条直径包含丝素与丝胶，就是发明出能精确测量丝条直径的装置，当脱胶后仍然产生丝条粗细的差异，再加上茧丝纤度是一个由细变粗、再由粗变细的曲线函数，丝胶含量也是一个外层多、内层少的变量，所以要控制细限纤度一致性问题是比较困难的。

目前，有一种控制办法是可以根据试样建立茧丝纤度变化曲线的函数式[1]，再利用茧丝纤度与茧层颜色的对比关系[2]，通过计算机程序，计算确定细限纤度与粗限纤度理论值时所对应的茧粒数与茧层颜色。如某庄口的细限纤度是7粒5白无红茧，即绪下茧为7粒时必须有5粒白色茧，同时不允许红色茧出现[3]，因为白色茧即是外层的茧，茧丝纤度较粗，红色茧则是内层茧，茧丝纤度较细。由于是7粒茧，则需要粗纤度的茧多一些，细纤度的茧应不存在。当机械控制时出现不满足细限纤度要求的情况，则说明机械存在问题，需要进行调整设备。如7粒4白或虽有5白但存在红茧，即可以说是实际纤度已经小于细限纤度，需要调整。同理，粗限纤度是9粒必须有1红，若9粒没有红茧，则说明实际纤度已经超出粗限纤度范围，必须调整[4]。一般情况下设置细限纤度与粗限纤度的理论值是中心纤度±1/2茧丝第一百回纤度，因为给茧机添绪时一般都是添新茧，即是第一百回茧丝纤度的茧，有了控制样本，即粗限纤度与细限纤度的实际标定值(茧粒与茧色)就能很好地进行控制绪间偏差，完成一致性所要解决的问题。

2 灵敏性问题

灵敏性则是要求纤度在细限纤度给定值的范围内产生细小的纤度变化就能发出信号。根据新定纤感知纤度模型：

可知，丝条的固体摩擦有否对摩擦力的变化量特别明显，则要求丝条在细限纤度以上时，丝条永远与感知器产生固体摩擦，当丝条细至细限纤度时，则固体摩擦消失。因此，感知器垫片厚度，也就是感知器间隙是关键。垫片过厚，丝条会变粗；垫片过薄，丝条会变细。根据丝条直径与纤度的关系，发现23.3 dtex的垫片厚度最佳值为64 μm[6]。由于丝条经常处于液态与胶态摩擦状态[7]，垫片过厚，则在细限纤度附近时不能产生摩擦力的实变量，使感知器灵敏度下降，绪间偏差增大；由于丝条到细限纤度以下时，仍然存在固体摩擦力，垫片过薄，则摩擦力的实变量也减小。感知器灵敏度下降，感知器产生误感知，造成粗野纤度。要达到较高的灵敏性，则设备安装时要保证三眼垂直线[8]，即上定位鼓轮、感知器间隙、下探索鼓轮形成一条垂直线，丝条在垂直线上运行，同时感知器间隙满足低于细限纤度时固体摩擦消失，高于细限纤度时固体摩擦存在的要求。利用丝条直径与不添绪的信号，根据摩擦系数的分析，固体摩擦产生的摩擦力是摩擦力变化量中的主要因素，所以设备安装时要满足这一要求，这样才能提高感知器的灵敏性[9]。

3 及时性问题

及时性即丝条一发生落细，设备马上能发生感知信号，达到随落随添的要求。但由于感知器安装位置决定了感知存在滞后的现象，绪下虽然落细或落绪，而感知器所测到的丝条是落细之前的部位，必须等到丝条落细点达到才能测到，因此目前感知系统都不能做到随落随添。SFD507号称随落随添，但其落细后到达感知器的时间是必定存在的，飞宇2000型后的自动缫丝机很好地解决了及时性问题。根据这一时间是必定存在的原理，采用添绪探索与给茧机无级同步的原理，使每次发出信号与给茧机到达添绪都达到同步，摒弃了三档探索周期的方法。飞宇2000型以后的自动缫系列小 采用恒线速[10-11]，使得小 转速渐变，最高达15 r/min左右，这对同步机构探索档位提出了更高的要求。如果车速过慢，则会在一个探索周期内产生重添的现象，所以茧车速与给茧机速度采用无级捆绑调速，很好地解决了及时性问题。也就是说及时性的问题在机械设计时已经决定，如果不能达到同步，或存在等待时间偏长，及时性问题就不能很好地解决。

4 示值稳定性问题

示值稳定性包含2个概念，一个是理论给定值的稳定性问题，另一个是实际摩擦力的稳定性问题。当2个值都保持原有状态，则示值稳定性良好，然而这两个值是一直在不停地变化的。

首先考虑理论给定值的稳定性。当设备调试结束后，F理＝(B×G＋C×T)/A[12]，其中B是感知器重心至感知器支点的距离，G是感知器的质量，C是集体调节链条对感知器支点作用力的距离，T是集体调节链条的作用力，A是摩擦力对支点的作用距离。B、G、C、T是基本不变的，然而理论摩擦力是建立在一定的感知器间隙基础上的，随着车间温度的变化，感知器间隙会产生波动，导致感知器细限理论值的变化，从而使生丝纤度绪间偏差都产生变化(绪间偏差由间隙热胀冷缩的不一致造成)，所以控制感知器间隙的示值稳定性是目前控制中的难题。

其次，感知器实际摩擦力的控制也是比较困难的事。根据实际摩擦力的理论公式：

主要随外界变化的产生有粘度系数μ，生丝密度系数ρ，丝条与感知器的相对速度，煮茧煮熟度的丝胶剪切应力τ1等。黏度系数与车间温湿度、索理绪汤温、缫丝汤温等都有关系，湿度大黏度系数小，生丝实际纤度变粗，生丝密度系数与挡车工的丝鞘长度有关系，丝鞘长短直接影响丝条的圆整度与生丝密度，从而导致示值稳定性的变化。

丝条与感知器的相对速度对示值稳定性的影响也非常大，在恒线速缫丝机以前的自动缫，车速保持不变，由于落丝导致丝片的厚薄，使实际卷绕线速度产生系统误差。上丝时，由于丝片半径小，线速度慢，实际纤度偏粗，落丝时由于丝片增厚(接近10 %)，使线速度加快，实际纤度变细，从而造成上丝时粗纤度，落丝时细纤度的绪内偏差增大。如果同时作丝织经线必会导致姆米数的不统一，所以在自动缫生产近30年的1995年前，立缫仍然占少数的半壁江山。随着恒线速推广，自动缫生丝也能用于丝织物的经线，也就宣判了立缫的死刑。如果仔细分析就不难发现，自动缫的卷绕机构是通过圆周的卷绕运动与横向的络绞运动所形成的复合运动，目前的卷绕运动基本能达到一致，但络绞运动永远存在于整个缫丝过程，因此不可能达到稳定于某一个值，只是稳定于某一模糊区间。

煮茧工艺的稳定性决定煮熟度的丝胶剪切应力的稳定性。只有剪切应力稳定，才能使胶体摩擦力稳定，实际摩擦力的细限点稳定，因此对煮茧机的各区段稳定必须严格控制，尤其是蒸煮室的温度。一般蒸煮都是在100 ℃以上，开大一点与关小一点对丝胶剪切应力有很大的影响，故务必注意蒸煮室各阀的开启圈数。

5 结 语

综上所述，要完成自动缫纤度控制首先是要给出细限纤度与粗限纤度的实际状态值，工人根据绪下粒符数是否在控制范围内进行设备的修理与调整；要使感知器灵敏性提高，感知器细限纤度时的直径应等于感知器间隙。当实际纤度细于细限纤度给定值时，丝条与感知器形成液态摩擦(丝条与感知器的间隙大于1 μm)，一旦添绪完成或丝条粗于细限纤度时，感知器与丝条就产生固体摩擦与胶体摩擦，从而使感知器得到的摩擦力实变量增大，提高灵敏度；及时性主要是由设备研制时决定，通过合理设置能得到符合“随落随添”的状态；示值稳定性只能是相对稳定，添绪点永远是一个模糊区间，若要完全解决是不可能的，只能进行合理地控制，将它控制在一个狭小的范围内。其中对实际摩擦力的理论公式中各个参数的控制是非常重要的，所以必须加强生产过程中的管理，从而完成自动缫纤度的控制。

[1]胡征宇，俞海峰.茧丝线密度变化的拟合与预测[J].纺织学报，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，陆开阳.自动缫绪下粒符控制样本设计办法的探讨[J].丝绸，2007(5)：14-17.

[4]俞海峰，胡征宇，周维.茧层状态分层数字化识别的探讨[J].丝绸，2007(10)：34-37.

[5]胡征宇，俞海峰，陆开阳.新定纤感知器纤度感知理论模型的建立[J].纺织学报，2008，29(3)：101-104.

[6]陆开阳，胡征宇.感知器垫片厚度对灵敏度的影响浅析[J].丝绸，2006(10)：20-21，37.

[7]胡征宇，俞海峰，周维，等.间歇式定纤感知接触模型分析与研究[J].丝绸，2007(9)：29-31.

[8]胡征宇.感知器间隙大小对丝条感知灵敏性的影响[J].丝绸，2003(5)：24-26.

[9]周维，胡征宇.感知器灵敏度的分析与探讨[J].丝绸，2008(3)：37-39.

[10]胡征宇.影响自动缫生丝均方差的机理分析之二——丝片厚度与线速度[J].丝绸，1998(11)：10-11.

[11]丁章芳，叶文，史伟民，等.机电一体化技术在自动缫丝机中的应用[J].丝绸, 2001(11)：28-30.

[12]胡征宇，叶文.定纤感知器支点摩擦力矩对灵敏性的影响[J].丝绸，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，主要从事数字化制丝技术、制丝机械、制丝CAD等研究。