王延蒙，紀(jì) 紅

(濟寧職業(yè)技術(shù)學(xué)院，山東 濟寧 272073)

0 引言

經(jīng)紗管在紗線加捻卷繞過程高速旋轉(zhuǎn)，所引起的振動是影響紗線質(zhì)量的重要因素[1-3]。目前，一般采用離線式抽樣檢測，依賴人工安裝錠子和經(jīng)紗管，效率極低。而采用由弧面分度凸輪機構(gòu)驅(qū)動的經(jīng)紗管振程自動化檢測機構(gòu)中，弧面分度凸輪機構(gòu)的定位精度是影響紗管振程檢測結(jié)果的重要因素。目前，針對弧面分度凸輪定位精度的研究主要有：常宗瑜[4]等考慮到弧面分度凸輪間隙的影響，對弧面分度凸輪動力學(xué)問題進行實驗研究，給出了不同轉(zhuǎn)速條件下工作轉(zhuǎn)盤的加速度響應(yīng)，結(jié)果表明工作盤處的動力學(xué)響應(yīng)與輸出軸的動力學(xué)響應(yīng)有著較大的不同。劉海[5]等從實驗的角度對弧面分度凸輪進行動分度精度檢測和靜分度精度的檢測。王曉飛[6]等以三坐標(biāo)測量機進行弧面分度凸輪測量評定凸輪的幾何誤差，其主要是針對靜態(tài)測量，主要研究對象包括廓面偏差、螺旋線偏差以及軸向界面偏差，建立了誤差評定標(biāo)準(zhǔn)。王海燕[7]等建立了弧面分度凸輪輪廓誤差評定模型，通過樣條差值來應(yīng)用于實際的檢測。KUANG[8]等從主動輪的轉(zhuǎn)速入手，分析了速度對輸出軸工作盤殘余振動的影響關(guān)系。

針對弧面分度凸輪機構(gòu)定位精度對紗管振程檢測的影響，筆者通過分析紗管振程檢測對多工位轉(zhuǎn)盤定位精度的工藝要求，對弧面分度凸輪進行動力學(xué)仿真，確定弧面分度凸輪機構(gòu)能夠在紗管振程檢測過程中將定位精度保證在合理范圍之內(nèi)。

1 經(jīng)紗管振程檢測工藝要求

經(jīng)紗管振程自動化檢測平臺將插管、增速檢測、錠子剎車、拔管等工藝分布在4個工位上，見圖1。

1—插管；2—增速檢測；3—剎車；4—拔管。

紗管振程檢測在錠子增速工位進行。設(shè)工作臺直徑d1為600 mm，紗管分布圓直徑d2為500 mm，紗管檢測處直徑d3為18 mm，假設(shè)弧面分度凸輪機構(gòu)在定位過程中出現(xiàn)θ的偏差，對經(jīng)紗管振程測量產(chǎn)生的偏差計為△x，如圖2所示，則△x與紗管振程x應(yīng)滿足△x/x≤ε。其中，ε表示紗管振程檢測的誤差。

圖2 經(jīng)紗管振程測量產(chǎn)生的偏差局部示意

由于紗管直徑相對于均布圓直徑較小，且偏移角度θ很小，因此可近似認(rèn)為紗管偏移沿水平方向進行，偏差△x主要是由于水平移位導(dǎo)致測量點的偏移，如圖3所示。則△x可表達為：

1—經(jīng)紗管；2—移位經(jīng)紗管。

△x=r3―[r32―(r2θ)2]1/2

圖4給出了經(jīng)紗管振程與工作臺定位角度的關(guān)系。經(jīng)紗管振程檢測的誤差ε要求控制為5%以內(nèi)，不同類型經(jīng)紗管振程的幅值范圍并不相同。如：管長為180 mm的G型經(jīng)紗管對于振幅要求小于0.15 mm，其弧面分度凸輪機構(gòu)在定位過程中出現(xiàn)的偏差應(yīng)小于0.086°；管長為230 mm的G型經(jīng)紗管對于振程幅值要求小于0.35 mm，其弧面分度凸輪機構(gòu)在定位過程中出現(xiàn)的偏差應(yīng)小于0.110°。由于多工位轉(zhuǎn)盤要滿足各種類型紗管的檢測，因此以經(jīng)紗管振程最小的0.15 mm為準(zhǔn)，驗證弧面分度凸輪機構(gòu)的定位精度。

圖4 經(jīng)紗管振程與工作臺定位角度關(guān)系

2 弧面分度凸輪機構(gòu)動力學(xué)仿真

由紗管振程檢測工藝要求可知，在驅(qū)動過程中定位精度及平穩(wěn)性是影響檢測結(jié)果的關(guān)鍵因素，因此仿真過程重點觀測轉(zhuǎn)盤位移、速度和加速度的動力學(xué)變化情況。經(jīng)紗管振程檢測驅(qū)動機構(gòu)設(shè)計參數(shù)如表1所示，利用Pro/E建立弧面分度凸輪模型，并導(dǎo)入ADAMS動力學(xué)進行仿真分析，仿真模擬設(shè)計如表2所示。通過虛擬模型分析位移、速度和加速度在傳動過程中的變化，以保證弧面分度凸輪能夠精準(zhǔn)的實現(xiàn)多工位驅(qū)動。

表1 經(jīng)紗管振程檢測驅(qū)動機構(gòu)設(shè)計參數(shù)

表2 仿真模擬設(shè)計

3 仿真驗證

在ADMAS仿真中將步長設(shè)計為400，即曲線圖包括400個數(shù)據(jù)點，導(dǎo)出的數(shù)據(jù)點曲線如圖5所示。

a) 工作盤角位移變化曲線

3.1 工作盤角位移變化曲線

工作臺在轉(zhuǎn)位期角位移偏差為0.002 3°。在弧面分度凸輪機構(gòu)由轉(zhuǎn)位至定位的瞬間位移偏量較大，誤差率達到5.98%，在0.015 s后趨于理想位置，經(jīng)紗管振程檢測工藝時間之內(nèi)最大誤差為2.51%，最小誤差僅為0.87%。

3.2 工作臺角速度的變化

由角速度變化曲線可知，在工藝時間內(nèi)，弧面分度凸輪定位準(zhǔn)確，基本無大范圍的抖動，滿足在該時間內(nèi)對紗管振程檢測的位置要求。

3.3 工作臺角加速度的變化

在定位時間內(nèi)，角加速度存在一定的波動。仿真結(jié)果與理論值差異，主要是因滾子與主動輪之間的間隙及建模誤差所引起。

4 結(jié)語

4.1為了驗證經(jīng)紗管振程工作臺驅(qū)動機構(gòu)的定位精度，根據(jù)經(jīng)紗管振程檢測的工藝要求，通過對不同類型的合格經(jīng)紗管的振程所要求的測量精度進行分析，得出滿足檢測各種經(jīng)紗管所需要的工作臺驅(qū)動定位精度。

4.2利用Pro/E和ADAMS對弧面分度凸輪進行動力學(xué)仿真，仿真結(jié)果表明在經(jīng)紗管振程檢測工藝時間內(nèi)的最大誤差為2.51%、最小誤差僅為0.87%，弧面分度凸輪的角速度和角加速度曲線基本平穩(wěn)，說明弧面分度凸輪機構(gòu)具有良好的定位性能，能夠滿足經(jīng)紗管振程多工位驅(qū)動的要求。