干纺细纱机的传动系统数学模型及同步联动控制系统，属于干纺细纱机升级改造及软件开发技术领域。本发明专利技术针对现有的干纺细纱机，采用自动化控制技术及软件开发技术进行改造和更新，再次实现其使用价值并提高生产效率。本发明专利技术是把干纺细纱机的四组轴变换成自主转动，根据纺纱的工艺原理，抽象出四轴之间转动的函数关系，建立一个细纱机运转的数学模型，运用计算机的高速运算和巡检技术，把整机的控制过程和数学模型，形成统一精准的编程系统，实现计算机在数学模型完全主导下，通过减速变频电机、减速伺服电机等，对四组轴按数学模型建立的函数关系进行连续的控制运动。大幅度减少维修配件和人工费用，消除油垢污染，降低噪声10‑15分贝，工人操作简单。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及用于干纺细纱机的传动系统数学模型及同步联动控制系统，属于干纺细纱机升级改造及软件开发
技术介绍
现有棉(毛、丝、化纤等)干纺细纱机的传动系统是由四组轴(每组由两侧轴组成)组成：①主轴：带动纺纱锭子旋转，使细纱达到要求的捻度；②喂入轴：将粗纱喂入给牵伸轴；③牵伸轴：将喂入的粗纱，按要求牵伸成细纱；④升降轴：将达到捻度的细纱，有规律卷绕在纱管上。现有的这些老式的细纱机，四组轴通过齿轮之间的不同数比，组合成机械自动化传动系统，在一台电机的驱动下，完成纺纱功能。近些年，随着数字技术的应用，把机械的组合系统变化成计算机、变频电机、伺服电机等技术的联合应用，按照纺纱工艺对四个轴转数组合，进行定点的设定和预置数据的选择，将实现计算机对选取对应点位的间断式自动控制。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种干纺细纱机的传动系统数学模型及同步联动控制系统，以针对现有的干纺细纱机，采用自动化控制技术及软件开发技术进行改造和更新，再次实现其使用价值并提高生产效率。本专利技术为解决上述技术问题采取的技术方案是：一种干纺细纱机的传动系统数学模型，所述传动系统数学模型的构建过程为：一、确定干纺细纱机传动系统工艺参数：1、设定四组轴转数如下：主轴转数(锭子转速)、喂入轴转数、牵伸轴转数、升降轴转数；2、设定如下纺纱工艺参数：粗纱支数C、细纱支数N、捻度M和牵伸倍数Q；二、根据上述参数构建传动系统数学模型:(1)、牵伸倍数Qb＝(细纱支数X/粗纱支数C)*煮漂损失率*滑移系数，其中：煮漂损失率取值为8-10％，滑移系数取值为1.05；(2)、捻度(3)、牵伸轴线速度QX＝锭子转速DZ/捻度M，(4)牵伸轴转速QZ＝牵伸轴线速度QX/牵伸轴直径QJ，(5)喂入轴线速度WX＝牵伸轴线速度QX/牵伸倍数QB，(6)喂入轴转速WZ＝喂入轴线速度WX/喂入轴直径WJ，(7)纱克重KZ＝纱支数*0.1M，式中的M表示单位米，(8)络纱时间LS＝管纱长度GC/牵伸轴线速度QX，(9)级升次数JC＝有效行程YX/级升高度JG，(10)动程周期DZ＝络纱时间/级升次数JC，(11)动程圈长DQ＝动程DC/升降轴周长SC，(12)升降轴速度SS＝动程圈长DQ/动程周期DZ/2，(13)升降轴伺服减速电机速度CS＝升降轴速度SS*传动比CB，(14)动程伺服电机圈数SQ＝伺服电机速度CS*动程周期DZ/2，(15)级升圈数JQ＝动程伺服电机圈数SC/级升高度JG/动程D。参数选定如下：(1)主轴参数：①变频电机额定频率50赫兹，②、主轴电机额定转数1460转/分，③、锭子传动比5.368；(2)牵伸轴参数：①变频电机额定频率50赫兹，②、牵伸电机额定转数1440转/分，③、牵伸齿轮箱传动比13；(3)喂入轴参数：①变频电机额定频率为50赫兹，②、喂入电机额定转数为1390转/分，③、喂入齿轮箱传动比为100；(4)升降轴参数：①交流伺服电机额定频率是50赫兹，②、减速齿轮箱传动比3000。本专利技术还提供一种干纺细纱机的同步联动控制系统，所述干纺细纱机包括主轴(A)、牵伸轴(B)、喂入轴(C)以及升降轴(D)，所述控制系统使干纺细纱机的主轴(A)、牵伸轴(B)、喂入轴(C)以及升降轴(D)即能分别自主传动又能同步联动运转；所述控制系统包括主轴变频减速电机(1)、牵伸轴变频减速电机(2)、喂入轴变频减速电机(3)、升降轴伺服减速电机(4)和控制器(5)；控制器(5)的主轴电机变频控制信号输出端连接主轴变频减速电机(1)，主轴变频减速电机(1)用于驱动干纺细纱机的主轴(A)动作；控制器(5)的牵伸轴电机变频控制信号输出端连接牵伸轴变频减速电机(2)，牵伸轴变频减速电机(2)用于驱动干纺细纱机的牵伸轴(B)动作；控制器(5)的喂入轴电机变频控制信号输出端连接喂入轴变频减速电机(3)，喂入轴变频减速电机(3)用于驱动干纺细纱机的喂入轴(C)动作；控制器(5)的升降轴驱动控制信号输出端连接升降轴伺服减速电机(4)，升降轴伺服减速电机(4)用于驱动干纺细纱机的升降轴(D)动作；所述控制器(5)的功能是基于上述的干纺细纱机的传动系统数学模型来实现的。所述控制器(5)采用PLC可编程控制器或可编程逻辑器件CPLD来实现。所述主轴变频减速电机(1)、牵伸轴变频减速电机(2)和喂入轴变频减速电机(3)均为四极电机。本专利技术的有益效果是：本专利技术是把棉(毛、丝、化纤等)干纺细纱机的四组轴变换成自主转动，根据纺纱的工艺原理，抽象出四轴之间转动的函数关系，建立一个细纱机运转的数学模型，运用计算机的高速运算和巡检技术，把整机的控制过程和数学模型，形成统一精准的编程系统，实现计算机在数学模型完全主导下，通过减速变频电机、减速伺服电机等，对四组轴按数学模型建立的函数关系进行连续的控制运动。对于任何工艺参数的选择和调整，在机器静态和动态下，都可以进行。细纱机四组轴的每一个转动瞬间，都是按数学模型的变动曲线在运转。对所有工艺参数，只要一个参数的选择变化，所有的其他参数都会随其，按数学模型曲线同步联动。本专利技术使干纺细纱机从机械和计算机定点设定参数，实现自动化控制，提升到按照纺纱的基本原理，对四轴按照函数关系的数学模型，进行动态的连续控制，智能化纺出各种不同工艺参数的纱线，使棉(毛、丝、化纤等)干纺细纱机进入世界最先进的智能化设备行列。本专利技术把机械和计算机对细纱机选择点位的自动控制方式，上升到按照纺纱的基本原理，找到四轴所有的工艺参数，统一联接在一起的函数关系式，提炼出准确的数学模型。采用计算机编程系统，在数学模型的统一主导下，使驱动减速电机控制四轴，产生各种工艺参数的组合，纺出各种符合标准的纱线。因此，本专利技术首要解决的是，提炼出把所有工艺参数联系在一起转动的数学模型。其次是利用计算机技术、编程技术、伺服和变频减速电机技术，共同结合在一起，从细纱机的启动，停止、运行、改变参数等，所有状态下，都是在数学模型的计算中，同步联动连续控制四轴运转，实现棉(毛、丝、化纤等)干纺细纱机传动系统智能化。再其次是特别值得称道有两点，一是高度发挥PLC计算机的快速巡检功能，使大功率的主轴、牵伸轴和喂入轴，
采用廉价的变频减速电机，巧妙实现接近闭环的实时控制，解决了使用大功率同步电机或伺服电机技术难度和成本负担。二是发挥仅0.4KW伺服减速电机的作用，整机没有任何传感器，就可以定位、定速、计长度、计产量等，通过触摸屏的互动，调整和显示细纱机所有的工艺参数。干纺细纱机传动系统数学模型和同步联动控制方法的应用，使棉(毛、丝、化纤等)干纺细纱机具有了动态随机的四变功能：一是动态随机改变纺纱支数；二是动态随机改变纺纱捻度；三是动态随机改变管纱的重和卷绕方式；三是动态随机改变纺纱主轴转数。由于动态随机四变功能的增加，使干纺细纱机提升出四项智能化技术手段：1、提高原料利用率有了手段对于每一锅纱，上机后在可纺支数范围内，动态随机可以寻找到，最佳的可纺支数，可精准到小数位，最大幅度提高原料利用率，提高经济效益。2、提高生产率有了随机选择的手段由于细纱机实现四轴自主转动，根据每排纱的强度，动态随机选择出最佳的主轴转数，可以精确到每一转，大幅度提高纺纱效率。3、质量控制，有本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种干纺细纱机的传动系统数学模型，其特征在于：所述传动系统数学模型的构建过程为：一)、确定干纺细纱机传动系统工艺参数：1)、设定四组轴转数如下：主轴转数(锭子转速)、喂入轴转数、牵伸轴转数、升降轴转数；2)、设定如下纺纱工艺参数：粗纱支数C、细纱支数N、捻度M和牵伸倍数Q；二)、根据上述参数构建传动系统数学模型:(1)、牵伸倍数Qb＝(细纱支数X/粗纱支数C)*煮漂损失率*滑移系数，其中：煮漂损失率取值为8‑10％，滑移系数取值为1.05；(2)、捻度(3)、牵伸轴线速度QX＝锭子转速DZ/捻度M，(4)牵伸轴转速QZ＝牵伸轴线速度QX/牵伸轴直径QJ，(5)喂入轴线速度WX＝牵伸轴线速度QX/牵伸倍数QB，(6)喂入轴转速WZ＝喂入轴线速度WX/喂入轴直径WJ，(7)纱克重KZ＝纱支数*0.1M，式中的M表示单位米，(8)络纱时间LS＝管纱长度GC/牵伸轴线速度QX，(9)级升次数JC＝有效行程YX/级升高度JG，(10)动程周期DZ＝络纱时间/级升次数JC，(11)动程圈长DQ＝动程DC/升降轴周长SC，(12)升降轴速度SS＝动程圈长DQ/动程周期DZ/2，(13)升降轴伺服减速电机速度CS＝升降轴速度SS*传动比CB，(14)动程伺服电机圈数SQ＝伺服电机速度CS*动程周期DZ/2，(15)级升圈数JQ＝动程伺服电机圈数SC/级升高度JG/动程D。...
【技术特征摘要】
1.一种干纺细纱机的传动系统数学模型，其特征在于：所述传动系统数学模型的构建过程为：一)、确定干纺细纱机传动系统工艺参数：1)、设定四组轴转数如下：主轴转数(锭子转速)、喂入轴转数、牵伸轴转数、升降轴转数；2)、设定如下纺纱工艺参数：粗纱支数C、细纱支数N、捻度M和牵伸倍数Q；二)、根据上述参数构建传动系统数学模型:(1)、牵伸倍数Qb＝(细纱支数X/粗纱支数C)*煮漂损失率*滑移系数，其中：煮漂损失率取值为8-10％，滑移系数取值为1.05；(2)、捻度(3)、牵伸轴线速度QX＝锭子转速DZ/捻度M，(4)牵伸轴转速QZ＝牵伸轴线速度QX/牵伸轴直径QJ，(5)喂入轴线速度WX＝牵伸轴线速度QX/牵伸倍数QB，(6)喂入轴转速WZ＝喂入轴线速度WX/喂入轴直径WJ，(7)纱克重KZ＝纱支数*0.1M，式中的M表示单位米，(8)络纱时间LS＝管纱长度GC/牵伸轴线速度QX，(9)级升次数JC＝有效行程YX/级升高度JG，(10)动程周期DZ＝络纱时间/级升次数JC，(11)动程圈长DQ＝动程DC/升降轴周长SC，(12)升降轴速度SS＝动程圈长DQ/动程周期DZ/2，(13)升降轴伺服减速电机速度CS＝升降轴速度SS*传动比CB，(14)动程伺服电机圈数SQ＝伺服电机速度CS*动程周期DZ/2，(15)级升圈数JQ＝动程伺服电机圈数SC/级升高度JG/动程D。2.根据权利要求1所述的一种干纺细纱机的传动系统数学模型，其特征在于，参数选定如下：(1)主轴参数：①变频电机额定频率50赫兹，②、主轴电机额定转数1460转/分，③、锭子传动比5.368；(2)牵伸轴参数：①变频电机额定频率50赫兹，②、牵伸电机额定转数1440转/分，③、牵伸齿轮箱传...
【专利技术属性】
技术研发人员：王玉铁，王舜泽，孙宇飞，施瑞明，
申请(专利权)人：哈尔滨麻袋袜业有限公司，
类型：发明
国别省市：黑龙江;23
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