纺纱张力测试的新方法.pdf

2 0 0 2 年1 0 月 纺纱张力测试的新方法 吴绥菊季晓雷 南通工学院纺织系南通，2 2 6 0 0 7 ) 摘要：提供种纺纱张力的数字化测试新方法，它与传统的电阻应变仪测试或理论计算比较，酸方法具有简单、准确、通用 陀蛆1 1 勺特点f 但可用于纺纱张力的研究、测量还可用于其它纺织变量的测试。 关键词：计算机测试系统纺纱张力数字化测试数据采集 中围法分类号：T s1 叭2文献标识码：A 纺纱张力测试的新方法是利用受力传感器测得 纺纱张力，经放大一定倍数后由计算机上配置的数 据采集卡进行模数( A D ) 转换，将传感器测得的模 拟信号由计算机转换为数字信号后打印输出。该方 法具有方便、准确、通用性强等特点，足一种研究、测 量纺纱张力的新方法：当然，要使之进入实际使用 阶段还需进行一定的开发和完善，现将其基本原理 提供参考， l 纺纱张力的测量和计算 纺纱张力的测量过程是：测量电桥一放大电路 一计算机数据处理一绘冉图形 1l 测量电桥 根据纺纱张力的特点，采用悬臂粱全等全桥电 路1 作为测量电桥，该电路具有结构简单、体积小、 灵敏度高、动态响应快、测量精度高、易实现温度补 偿等优点 测量时检测头置于前罗拉钳口至 入 导纱钩的纱线上，实测力T 为纺纱张 力F 的分量，由力分解图( 图1 ) 得：纺 f 】i ：3 1 ，纱张力F 2 T 2 s 7 5 。 根据悬臂梁全等全桥电路计算公 式，由纺纱张力分量引起的微应变转 V换的微电量u o = u 。·K o ·e 4 ，其中 u 为电桥电压，K 。为应变片灵敏度 围1 力分解图系数，为由纺纱张力分量引起的微 应变 由恳臂梁计算公式' l 一得实测力T 与微应变e 的关系为： E = 6 T ( rr ) E 6 2 ( 1 ) 式( 1 ) 中：，为悬臂梁长度，r 为应变片中心至悬臂 粱根部的距离b 、 分别为悬臂梁宽度和厚度，E 为悬臂梁弹性模量。由上可知，只要测得电压u o ， 根据U 。E T F 的关系就可得到纺纱张力F 。 l2 放大电路 由于计算机数据采集系统要求输入电压为一5 V + 5 v ，而电桥输出电压U n 为1 0 。4 V 1 0 “V 数量 级，因此需经放大后才能被计算机识别接受。采用二 级放大电路和一个滤波电路组成信号放大电路( 如图 2 ) ，运算放大器为衅7 4 1 1 2J 。第一、二节放大电路放 大倍数分别为鸟i 1 = 2 ( ) ( ) l O = 2 0 倍和A n = 1 0 0 2 = 5 0 倍，总放大电路A u = A u ·A u 2 = 1 0 0 0 倍。 第级放太 第二埋艘大 圈2 信号放大电路 1 3 计算机数据采集与处理系统 采用N a t i o n a li n s t r u m e n t 公司的P C L P M 。 1 6 P n P 数据采集卡和配套的N i D A Q 软件。该卡为 即插即用型，无需设置跳线，插在任何I B M 个人兼 容电脑的任一I s A 扩展槽中后再安装N i D A Q 软件 即可使用( 详见N a t l o n a l i n s t r u m e n tN i D A Qu s e r M a n u a l 1 9 9 8 ) 。 该数据采集与处理系统的P c L P M P n P 数据 采集卡有1 6 路A D 转换通道，1 6 位定时以十数器， 可用于多通道的模数信号处理。在本研究中将由 放大电路输出的电压模拟信号V 由1 号模拟信号 通遭接人计算机。 在安装了N I D A Q 应用软件后，用v i s u a lB a s i c 语言编写测试应用程序，利用N l D A Q 提供的 c o u n t ，s a m p l e r a t e ，c h a n ，g a i n ，b m a r r a y ，t i m e o u t 等内 部函数定义采样数目、采样频率、模拟输入通道号、 数据获得设备、二进制采样数据、超时控制等，可将 测得的纺纱张力在线同步地显示在计算机屏幕上或 根据需要打印出来，并自动求出其平均值。实测的 程序框图如下所示( 程序略) ：。 根据u “中T 的关系 及放大倍散，将电压值换算为 实测力T 的值，标定打印坐标 F 万方数据 PDF Watermark Remover DEMO : Purchase from www.PDFWatermarkRemover.com to remove the watermark 堑竺兰塑笙二±三堂蔓蔓塑 3 5 5 ·【19 】 l4 测试条件 裹l 捌试暑件 由于纺纱张力在一落纱过程中，大、小纱时张力 大，中纱时张力小；在钢领板一·个升降动程中，钢领 板上升时张力大下降时张力小。因此试验时分别 测试大、中、小纱时的钢领板一个升降动程的纺纱张 力及其平均值，并且分别测试三种不同重量钢丝圈 ( 如表1 ) 时的纺纱张力。 15 测试结果 图3 图5 是由计算机实时绘制的1 # 钢丝圈 的力时间的曲线及其自动求出的平均值，每次测 试时间为2 5 s ( 约为钢领板一个升降动程时间) ，测 试由钢领板一个升降动程从最高点向下开始至钢领 板由最低点回到最高点结束。 大纱、中纱、小纱在钢领板一个升降动程内由计 算机测得的力T 须由公式F = T 2 c o s 7 5 。换算为纺 纱张力F ，如表2 所示。 从表2 看出，纺纱张力的变化规律为小纱 大 纱 中纱、钢丝圈重量越重，纺纱张力越大，与纺纱 张力的一般变化规律是致的。 从图3 图5 可以看出在钢领板一个升降动程 田3 大纱时十短动程山力与时间关系 t ，m 田4 申纱时一个短动程内力与时问芰系 t ，m 5 圈5 小纱时一个短动程内力与时间关系 时间内，纺纱张力变 化幅度不大。在短动 程中卷绕小直径时 ( 图形的开始和结束 阶段) 除了纺纱张力 略大以外，张力波动 也较大 表2 纺纱张力( g ) 测试结果 2 与其它纺纱张力测试方法的比较 为了对以上测试方法的准确性和可靠性进行比 较验证，分别用电阻应变仪和计算公式在同条件下 进行测试。 2 1 电阻应变仪测 裹3 各种测试打法对1 # 钢避 试旦鲨型坠幽墨 型凛兰苎丽等等麓警 阻应变仪测试纺纱张 电釜三变倥2 0 】752 58 力，用s C1 6 光线示公式计算2 712 432 65 波器将测试结果打印 显示。试验时对1 # 钢丝圈的纺纱张力测试结果如 表3 所示。 22 公式计算 到目前为止纺纱张力的理论计算公式还不足十 分完美。现有的计算公式是在忽略了多项参数后得 到的近似公式，多数情况只是作为对纺纱张力的定 性讨论之用，本研究的计算主要用作比较。 纺纱段的张力F 的计算公式为： 式( 2 ) 中：F 为纱线与导纱钩或钢丝圈的动摩擦系 数；口( 弧度) 为导纱角；1 。为导纱钩处的纱线气圈 张力。由以下公式- 3 一计算： 耻孚倒2 + 尺2 式( 3 ) 中：w 为纱线单位长度重量( g c m ) ，可由纱 线公支支数换算而得；m 为钢丝圈角速度( r a d s ) ， 其值约为1 0 5 n ，“ 为锭速( 1 0 3 r m i n ) ；g 为重力加速 度( 9 8 l c n ·詹) ；R 为钢领内半径( c m ) ； 为气圈高 度( c m ) ，可分别在大、中、小纱时量气圈高度测得； 为气圈波妊( c m ) ，由以下公式。计算： o = l o一丽 rr _ U 卜( 鑫卜赤J ( 4 ) 式( 4 ) 中：G 为钢丝圈重量( g ) ；N 为纱线公支支数； d 为大、中、小纱时测得的管纱卷绕半径( c m ) ：r 为 钢领与钢丝圈的动摩擦系数； 为系数，由以下公 式”1 计算： r，。、 ，”l L ，J ( 5 ) 万方数据 PDF Watermark Remover DEMO : Purchase from www.PDFWatermarkRemover.com to remove the watermark 股线3 D 模型的建立 郑天勇 ( 天津工业大学纺织与服装学院，天津，3 0 0 1 6 0 ) 摘要：提出按照螺旋线的 法恂造单纱在股线中的掏形，建市r 股线的3 l 】模拟织物外观该啦线模型I ，t 丁单纱会更逼 锺横拟捻度效果 关键词：股线3 D 模型模拟设计研究 中朗法分粪号：T s1 0 64 2 l文献标识码：A 越来越多的学者开始研究用3 D 图像模拟织物 外观：同传统的2 D 模拟织物效果图相比，3 D 图像 真实感和立体感十分突出。但是仅就纱线设汁功能 柬说，3 D 模拟还略显小足2 D 的织物c A D 模拟系 统中，无一例外地都配备了纱线设i f 功能，不仅可以 模拟设计单纱，还可模拟股线和各种花饰线。从文 献来看，织物3 D 模拟图像中目前采用的都只是单 纱本文介绍如何没汁3 D 股线。 织物外观2 D 模拟巾，股线是采用位图的力法 没 f 的般在一定的位 冬j R 域内，按照股线捻问 角的方向，在该区域内以一定的间隔和颜色画一系 列直线的方法得到的。在织物外观模拟时，纱线在 织物中有弯曲，则按照扭曲程度，对于设计区域内的 部分位罔进行平移( 简单的方法) 或者旋转( 复杂的 方法) 就可以得到纱线 在织物中的效果图。这 种方法类似于单纱3 D 模型中的模拟捻度效果 的纹理贴图，却根本不 o o 。1 日8 围1 双吐线和二股线的截面图 在一定工艺条件下，N 、G 、R 、m 、n 为定值， 庄本例中分别为3 6 公支、O1 2 4 9 、2l l c m 、8 9 2 5 r a d s 、0 2 、O 3 。在试验时测得1 # 钢丝圈在大、 中、小纱时的d 、h 、B 值如表4 所示。利用以上公式 ( 2 ) 、( 3 ) 、( 4 ) 、( 5 ) 即可计算出纺纱张力的近似值，如 表3 所示 衰4 蛮测的卷绕直径d ( t m ) 、气圈高度 ( c m ) 、导纱角口( 弧度 23比较 从表3 看出，用计算机数据采集得到的结果与电 阻应变仪测试的结果较为接近，大、中、小纱的差异 分别为99 、17 、3 9 ，平均差异5 2 ；而理论 公式计算结果与电阻应变仪测试的结果误差较大， 分别为3 48 、3 89 、27 ，平均差异2 55 。 3 结论 适应股线3 D 模型。 1 一根股线的3 D 模型 股线是由两根或两根以上的单纱并台加捻形成 的，它的结构较单纱复杂的多。若一次并捻单纱的 根数在6 根以上时，其中·根或几根单纱将处在中 间位置。当·次并捻的根数在5 根以内时，各根单 纱受力均匀，形成空心结构，股线的结构均匀稳 定“。因此，假设每根单纱截面是圆形( 或椭圆) ， 双股线的截面图将如| 冬j1 a 所示，而三股线的截面 图将如图1b 所示。如果并捻数是”( ” 2 ) ，则形 成股线的一根单纱的中心构成正一边形股线的中 心则是这正”边形的中心。在实际生产中，特别是 在服用服饰织物股线中的单纱根数一般不超过3 撮。 将一根平直的股线按照一定的间隔切分若下 段，则所得到的截面图是按照殷线中心以一定的角 度旋转而来。若切割的间隔无限小，则各截面上单 纱中心的连线在空帕J 形成圆柱螺旋线。以股线( z 捻) 中心连线为坐标系z 轴，螺旋线是单纱中心在 1 计算机纺纱张力测试系统由检测头、放大电 路、计算机数据采集F 及相应软件组成，测试时根据 不同对象用v B 语言编写相应的测试程序。 2 与传统的电阻应变仪纺纱张力测试系统相比 较，计算机纺纱张力测试系统具有方艇快捷、通用性 强的特点。测试时只要将检测头安装在纺纱段，设 定测试程序中有关参数即可由汁算机同步在线显示 或打印纺纱张力曲线。如果要测试其它纺织变量， 如织造经纱张力、投梭棒变形、染色升温曲线等，只 要更换相应的检测头，对测试程序中有关参数作相 应修改郎可。 3 计算机数据采集测试系统符合当前数字化检 测的新思路，是传统模拟测试的升级换代方法。 参考文献 1 朱浩等编纺织电铡技术北京：纺织工业出版社1 9 8 5 ：9 1 1 6 2 2 曾新民等编运算放大器应用手册北京：电了1 = 业出| 扳社，1 9 9 0 2 3 3 5 3 西北纺织工学院编毛纺学下册北京：纺绑丁业出版社，1 9 8 7 ： 2 7 6 2 9 6 矽一 厂L “ 万方数据 PDF Watermark Remover DEMO : Purchase from www.PDFWatermarkRemover.com to remove the watermark