紡織軸系的扭轉(zhuǎn)角度控制方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種紡織軸系的扭轉(zhuǎn)角度控制方法，包括以下步驟：建立軸系的有限元三維實(shí)體模型；對所述軸系進(jìn)行有限元網(wǎng)格劃分，并設(shè)定所述軸系的材料屬性及確定邊界約束條件，并施加驅(qū)動力矩及負(fù)載力矩；通過計(jì)算得到所述軸系沿軸線方向的扭轉(zhuǎn)位移，并根據(jù)扭轉(zhuǎn)位移得到扭轉(zhuǎn)角與軸長之間的關(guān)系；根據(jù)得到的扭轉(zhuǎn)角與軸長之間的關(guān)系，確定各個扭轉(zhuǎn)角在軸系上的分布情況，得到安裝磁粉制動器的位置；在需要控制扭轉(zhuǎn)角的軸系處安裝磁粉制動器，并施加反力矩，控制軸系的扭轉(zhuǎn)。本發(fā)明不需要占用額外的空間，且不需要采用復(fù)雜的控制算法就能很好的減小超長軸系的扭轉(zhuǎn)角度。
【專利說明】
紡織軸系的扭轉(zhuǎn)角度控制方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001] 本發(fā)明涉及紡織機(jī)械結(jié)構(gòu)振動控制技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種紡織軸系的扭轉(zhuǎn)角 度控制方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 目前，一些大型寬重型紡織類裝備的核心系統(tǒng)是高速耦聯(lián)復(fù)合軸系，如簇絨地毯 織機(jī)及經(jīng)編機(jī)等。其軸系結(jié)構(gòu)非常復(fù)雜，一般由多平行軸經(jīng)多組多套連桿驅(qū)動機(jī)構(gòu)串聯(lián)耦 合而成，其中每個平行軸是多跨多轉(zhuǎn)子系統(tǒng)。它具有大長徑比、高速運(yùn)動及雙端驅(qū)動等特 點(diǎn)，并在扭轉(zhuǎn)振動作用下會干擾織造裝備的精確協(xié)同，使得織物產(chǎn)生高低不平，疏密不均的 問題，影響產(chǎn)品織造精度，造成織物質(zhì)量等級的降低或原材料的浪費(fèi)。
[0003] 為了實(shí)現(xiàn)織造產(chǎn)業(yè)高生產(chǎn)率和高速化，高速紡織軸系的扭轉(zhuǎn)動態(tài)性能以及控制問 題是關(guān)鍵技術(shù)，直接關(guān)系到裝備的性能和產(chǎn)品的質(zhì)量。目前針對紡織領(lǐng)域中超長且雙端驅(qū) 動軸系的扭轉(zhuǎn)角度控制方法的研究，僅僅只限于采用理論方法計(jì)算得到扭轉(zhuǎn)角，并采用較 復(fù)雜的控制算法及控制器，在實(shí)際工程中的應(yīng)用受到很大的限制。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種紡織軸系的扭轉(zhuǎn)角度控制方法，不需要占 用額外的空間，且不需要采用復(fù)雜的控制算法就能很好的減小超長軸系的扭轉(zhuǎn)角度，對于 提尚廣品織造精度具有重要意義。
[0005] 本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是:提供一種紡織軸系的扭轉(zhuǎn)角度控制 方法，包括以下步驟：
[0006] (1)建立軸系的有限元三維實(shí)體模型；
[0007] (2)對所述軸系進(jìn)行有限元網(wǎng)格劃分，并設(shè)定所述軸系的材料屬性及確定邊界約 束條件，并施加驅(qū)動力矩及負(fù)載力矩；
[0008] (3)通過計(jì)算得到所述軸系沿軸線方向的扭轉(zhuǎn)位移，并根據(jù)扭轉(zhuǎn)位移得到扭轉(zhuǎn)角 與軸長之間的關(guān)系；
[0009] (4)根據(jù)得到的扭轉(zhuǎn)角與軸長之間的關(guān)系，確定各個扭轉(zhuǎn)角在軸系上的分布情況， 得到安裝磁粉制動器的位置；
[0010] (5)在需要控制扭轉(zhuǎn)角的軸系處安裝磁粉制動器，并施加反力矩，控制軸系的扭 轉(zhuǎn)。
[0011] 所述軸系為單軸軸系或耦聯(lián)復(fù)合軸系。
[0012] 所述磁粉制動器為空心軸式磁粉制動器或基座式磁粉制動器。
[0013] 所述步驟(2)中確定邊界約束條件時對軸系上所有節(jié)點(diǎn)只保留旋轉(zhuǎn)自由度。
[0014] 所述步驟(3)中扭轉(zhuǎn)角與軸長之間的關(guān)系 ，其中，Θ為扭轉(zhuǎn)角， D為軸長，UR3為扭轉(zhuǎn)位移。
[0015] 所述步驟(5)中在至少一點(diǎn)處對扭轉(zhuǎn)角進(jìn)行控制。
[0016] 有益效果
[0017] 由于采用了上述的技術(shù)方案，本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有以下的優(yōu)點(diǎn)和積極效 果:本發(fā)明采用空心軸式及基座式的磁粉制動器作為磁粉制動器，安裝方便，可任意調(diào)節(jié)施 加反力矩的大小，具有可調(diào)性。本發(fā)明采用基于有限元的方法進(jìn)行分析扭轉(zhuǎn)振動，節(jié)約實(shí)驗(yàn) 成本，提尚效率。
【附圖說明】
[0018] 圖1是本發(fā)明的流程圖；
[0019] 圖2是軸的網(wǎng)格劃分單元示意圖；
[0020]圖3是軸的施加力矩示意圖；
[0021 ]圖4是軸的扭轉(zhuǎn)位移UR3隨軸長變化示意圖；
[0022]圖5是軸的扭轉(zhuǎn)角隨軸長變化示意圖；
[0023]圖6是磁粉制動器安裝示意圖。
[0024] 圖中，1、劃分的網(wǎng)格;2、電機(jī);3、聯(lián)軸器;4、磁粉制動器;5、軸。
【具體實(shí)施方式】
[0025] 下面結(jié)合具體實(shí)施例，進(jìn)一步闡述本發(fā)明。應(yīng)理解，這些實(shí)施例僅用于說明本發(fā)明 而不用于限制本發(fā)明的范圍。此外應(yīng)理解，在閱讀了本發(fā)明講授的內(nèi)容之后，本領(lǐng)域技術(shù)人 員可以對本發(fā)明作各種改動或修改，這些等價形式同樣落于本申請所附權(quán)利要求書所限定 的范圍。
[0026] 本發(fā)明的實(shí)施方式涉及一種紡織軸系的扭轉(zhuǎn)角度控制方法，如圖1所示，包括以下 步驟:建立軸系的有限元三維實(shí)體模型;對所述軸系進(jìn)行有限元網(wǎng)格劃分，并設(shè)定所述軸系 的材料屬性及確定邊界約束條件，并施加驅(qū)動力矩及負(fù)載力矩;通過計(jì)算得到所述軸系沿 軸線方向的扭轉(zhuǎn)位移，并根據(jù)扭轉(zhuǎn)位移得到扭轉(zhuǎn)角與軸長之間的關(guān)系;根據(jù)得到的扭轉(zhuǎn)角 與軸長之間的關(guān)系，確定各個扭轉(zhuǎn)角在軸系上的分布情況，得到安裝磁粉制動器的位置;在 需要控制扭轉(zhuǎn)角的軸系處安裝磁粉制動器，并施加反力矩，控制軸系的扭轉(zhuǎn)。
[0027]下面以4M幅寬的簇絨地毯織機(jī)軸為例進(jìn)一步說明本發(fā)明，具體過程如下：
[0028] si，建立軸系的三維有限元模型，簇絨地毯織機(jī)軸的軸長為6.52m，直徑為50mm。
[0029] s2，如圖2所示，指定軸的材料屬性，其密度為7800kg/m3，楊氏模量210Gpa，泊松比 為0.3。首先，對軸采用結(jié)構(gòu)化網(wǎng)格劃分方法，劃分的網(wǎng)格1的大小為0.2mm X 0.2mm。然后如 圖3所示，在S1處施加 Ml=98N.m的正向力矩，在S2處施加 M2 = 196N.m的反向力矩，在S3處施 加 M3 = 98N.m的正向力矩。最后，對軸系施加約束，對軸系上所有節(jié)點(diǎn)設(shè)置U1 = U2 = U3 = UR1 = UR2 = 0,只保留旋轉(zhuǎn)自由度，即只允許軸系上的所有節(jié)點(diǎn)沿軸線扭轉(zhuǎn)。
[0030] S3,在做完所有的前處理工作后，保存所建立的模型，并提交給處理器進(jìn)行計(jì)算分 析。等待分析完成后，進(jìn)入后處理階段。創(chuàng)建路徑，得到扭轉(zhuǎn)位移UR3與軸長D的變化關(guān)系(如 圖4所示），從而得到扭轉(zhuǎn)角Θ與軸長D的關(guān)系，如圖4所示，
[0031] s4,根據(jù)得到的軸系扭轉(zhuǎn)角與軸長之間的關(guān)系，確定各個扭轉(zhuǎn)角在軸系上的分布 情況，得到安裝磁粉制動器的位置。從圖5可知，根據(jù)扭住角的分布情況，在軸長為3.26m處 軸5的扭轉(zhuǎn)角達(dá)到峰值，對軸系的正常運(yùn)轉(zhuǎn)的影響最大。因此，為了提高地毯簇絨織機(jī)的織 造精度，需要在軸5的3.26m處對軸系進(jìn)行扭轉(zhuǎn)控制。
[0032] s5，如圖6所示，聯(lián)軸器3連接電機(jī)2的轉(zhuǎn)軸和軸5，在軸5的3.26m處安裝空心軸式磁 粉制動器4，在此處施加反作用力矩，對軸進(jìn)行扭轉(zhuǎn)控制。在施加反作用力矩后，最大扭轉(zhuǎn)角 從1.2°降為0.6°，對軸5的扭轉(zhuǎn)角進(jìn)行了有效的控制。
[0033]不難發(fā)現(xiàn)，本發(fā)明不需要占用額外的空間，且不需要采用復(fù)雜的控制算法就能很 好的減小超長軸系的扭轉(zhuǎn)角度，對于提高產(chǎn)品織造精度具有重要意義。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種紡織軸系的扭轉(zhuǎn)角度控制方法，其特征在于，包括以下步驟： (1) 建立軸系的有限元三維實(shí)體模型； (2) 對所述軸系進(jìn)行有限元網(wǎng)格劃分，并設(shè)定所述軸系的材料屬性及確定邊界約束條 件，并施加驅(qū)動力矩及負(fù)載力矩； (3) 通過計(jì)算得到所述軸系沿軸線方向的扭轉(zhuǎn)位移，并根據(jù)扭轉(zhuǎn)位移得到扭轉(zhuǎn)角與軸 長之間的關(guān)系； (4) 根據(jù)得到的扭轉(zhuǎn)角與軸長之間的關(guān)系，確定各個扭轉(zhuǎn)角在軸系上的分布情況，得到 安裝磁粉制動器的位置； (5) 在需要控制扭轉(zhuǎn)角的軸系處安裝磁粉制動器，并施加反力矩，控制軸系的扭轉(zhuǎn)。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的紡織軸系的扭轉(zhuǎn)角度控制方法，其特征在于，所述軸系為單軸 軸系或耦聯(lián)復(fù)合軸系。3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的紡織軸系的扭轉(zhuǎn)角度控制方法，其特征在于，所述磁粉制動器 為空心軸式磁粉制動器或基座式磁粉制動器。4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的紡織軸系的扭轉(zhuǎn)角度控制方法，其特征在于，所述步驟(2)中 確定邊界約束條件時對軸系上所有節(jié)點(diǎn)只保留旋轉(zhuǎn)自由度。5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的紡織軸系的扭轉(zhuǎn)角度控制方法，其特征在于，所述步驟(3)中 扭轉(zhuǎn)角與軸長之間的關(guān)系3中，Θ為扭轉(zhuǎn)角，D為軸長，UR3為扭轉(zhuǎn)位 移。6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的紡織軸系的扭轉(zhuǎn)角度控制方法，其特征在于，所述步驟(5)中 在至少一點(diǎn)處對扭轉(zhuǎn)角進(jìn)行控制。
【文檔編號】G06F17/50GK105868516SQ201610382329
【公開日】2016年8月17日
【申請日】2016年6月1日
【發(fā)明人】徐洋, 黃雙, 盛曉偉
【申請人】東華大學(xué)