特种纤维梳理机的研制及其梳理工艺的研究

摘要

近年来，特种纤维成为了一个热门的话题，竹纤维及毛纤混纺纤维等产品越来越受到消费者的青睐，致使国内外学者不遗余力地在特种纤维及其新型复合材料领域进行研究和开发，尤其是对竹纤维的制备工艺及产品开发做了大量的基础性工作，这为特种纤维梳理机的设计提供了基础条件。
　　 梳理工序是特种纤维纺纱工序的重点工序之一。本文采用现代设计方法，在深入研究竹纤维性能和梳理机结构功能的基础上，设计出了一台小型特种纤维梳理机样机，使其能够实现对竹纤维的梳理。在设计过程中采用CAD/CAE软件联合建模，所设计的整机在PRO/E三维软件中进行动态结构建模，导入ADAMS软件中进行运动学和动力学仿真，机架导入ANSYS中进行静力结构分析，这样就完成了整机主要部件的运动学动力学分析。
　　 然后，分析梳理工艺，通过建立空气动力学模型，排除了离心力驱使纤维传输的理论，突出空气动力在传输中的重要性，把平均气流看着是梳理机上各辊停滞点之间传输的主要动力，在不同的传输区域形成强势传输区域和弱势传输区域两个区域，阐述了纤维流在梳理机中的梳理工艺。
　　 该小型特种纤维梳理机样机集机电一体化、控制、纺织工艺于一体。控制系统的硬件由一套台达PLC、变频器、触摸屏、传感器等组成。在控制方法上采用PID控制。根据不同的喂入负荷调节喂入速度和主电机转速。通过大量实验，调节喂入厚度和速度、调节梳理次数、隔距和速比关系，探索变速成网规律，寻求最佳成网参数。

目录

文摘

英文文摘

学位论文的主要创新点

第一章 绪论

1.1 引言

1.2 课题来源及研究的意义

1.3 国内外发展现状

1.4 特种纤维梳理机的发展趋势

1.5 本课题研究的内容及拟解决的问题

第二章 特种纤维梳理机机构设计

2.1 竹纤维概述

2.1.1 竹纤维的种类

2.1.2 竹纤维原料加工

2.1.3 竹纤维梳理原则

2.2 梳理机原理方案研究

2.2.1 三大作用

2.2.2 纤维的沿针运动

2.2.3 纤维的绕针运动

2.3 机械结构设计

2.3.1 结构类型的选用

2.3.2 机构设计

2.4 隔距调节

2.5 本章小结

第三章 特种纤维梳理机机构仿真与分析

3.1 现代设计方法概述

3.2 PRO/E下三维模型的建立

3.3 分析模型的建立

3.4 特种纤维梳理机主要部件在ADAMS中的运动学及动力学分析

3.4.1 特种纤维梳理机剥取机构的运动学及动力学分析

3.4.2 特种纤维梳理机锡林的运动学及动力学分析

3.4.3 特种纤维梳理机其余部件的动力学分析

3.5 特种纤维梳理机机架静力结构分析

3.5.1 几何模型的建立

3.5.2 材料属性的设置

3.5.3 定义单元类型

3.5.4 划分网格

3.5.5 边界条件的确定

3.5.6 载荷的施加

3.5.7 计算结果分析

3.6 本章小结

第四章 梳理工艺的研究

4.1 梳理工艺概述

4.2 纤维模型

4.2.1 纤维上的拉力

4.2.2 内部纤维力

4.2.3 方程的准稳态系数

4.3 空气动力学模型

4.4 强力传输

4.5 弱势传输

4.6 结论

第五章 输出纤网的控制与检测

5.1 特种纤维梳理机的工艺数学模型

5.2 梳理机的总体控制方案

5.2.1 控制系统确定

5.2.2 控制方法的确定

5.3 梳理机控制系统总体设计

5.3.1 硬件总体设计

5.3.2 软件总体设计

5.4 控制器件的选择

5.5 数据采集系统

5.5.1 传感器的选择

5.5.2 相关参数设定

5.5.3 传感器性能分析

5.6 三相异步电机控制

5.6.1 三相异步电机控制原理

5.6.2 三相异步电机控制软件设计

5.7 PLC与变频器通信

5.8 人机界面

5.8.1 人机界面构成

5.8.2 触摸屏程序编制

5.8.3 触摸屏与PC机及PLC通信

5.9 本章小结

第六章 实验及结果分析

6.1 实验环境及准备

6.2 控制系统调试

6.2.1 采集数据部分调试

6.2.2 电机控制调试

6.2.3 触摸屏调试

6.3 实验结果分析

6.4 本章小结

第七章 结论与展望

7.1 结论

7.2 展望

参考文献

攻读硕士学位期间发表论文和参加科研情况

附录A

附录B

致谢