- Học viên Cao Học Tạ Thanh Nam TÓM TẮT LUẬN VĂN Sức căng sợi là một trong những thông số quan trọng nhất trong các quá trình gia công sợi và cần được kiểm soát thường xuyên. - Tuy nhiên, hiệu quả của tất cả các quá trình này phụ thuộc rất lớn vào sức căng sợi. - Hiện nay, một số thiết bị quấn ống trong nhà máy chuẩn bị dệt ở nước ta thường sử dụng bộ phận tạo sức căng bằng cơ khí. - Khi sợi được tở ra với tốc độ cao, những bộ tạo sức căng này không đáp ứng được yêu cầu về công nghệ là sức căng sợi không đổi trong suốt quá trình quấn ống. - Mục tiêu của luận văn là làm sao để giảm thiểu dao động sức căng sợi trên máy quấn ống tốc độ cao, cụ thể trên máy quấn ống DEAWON Pirn Winder DWP-2. - Kết quả sau khi nghiên cứu là chế tạo ra được một hệ thống giảm thiểu dao động sức căng sợi trong quá trình quấn ống tốc độ cao. - Đây là một hệ thống cơ điện tử ứng dụng các lý thuyết hiện đại về điều khiển tự động vào việc đo lường và kiểm soát sức căng sợi trên máy ống. - Ý nghĩa quan trọng của việc tạo và kiểm soát sức căng sợi trong quá trình đánh ống 5 1.2. - Phân tích các yếu tố ảnh hưởng tới sức căng và sự dao động sức căng sợi trên máy ống 6 1.3. - Tổng quan về các hệ thống tạo và kiểm soát sức căng sợi trên các thế hệ máy ống 13 1.3.1. - Đo sức căng sợi 14 1.3.2. - Nguyên lý tạo sức căng sợi 21 1.3.3. - Hệ thống tự động đo lường và kiểm soát sức căng sợi 23 1.4. - 8 Hình 5: Sự biến thiên sức căng sợi trong suốt quá trình tở sợi từ một bề mặt nhẵn bóng đến bề mặt xù xì. - 12 Bảng 2: Bảng tính năng của các thiết bị đo sức căng sợi. - Ý nghĩa quan trọng của việc tạo và kiểm soát sức căng sợi trong quá trình đánh ống: Sức căng sợi là một trong những thông số quan trọng nhất trong các quá trình gia công sợi và cần được kiểm soát thường xuyên. - Nếu sức căng sợi quá nhỏ, búp sợi sẽ không đạt được độ cứng cần thiết và đôi khi không thực hiện được quá trình quấn ống. - Vì vậy, tùy theo yêu cầu của bán thành phẩm mà sợi phải có sức căng hợp lý trong suốt quá trình quấn ống. - Sự thay đổi về sức căng sợi mang lại những thay đổi triệt để theo nhiều cách khác nhau. - Hình 1 cho thấy tỉ lệ sức căng sợi T2/T1 là một hàm số của góc tiếp xúc sợi với bề mặt và hệ số ma sát giữa chúng. - Sự biến thiên này ở sức căng sợi có thể được xem như là sự biến đổi ngắn hạn hay dài hạn. - Sự biến đổi dài hạn có thể xem như sự biến thiên về sức căng sợi xảy ra do giảm đường kính búp sợi. - Lý thuyết cho Trang 7 thấy rằng trong suốt quá trình này, sức căng sợi trung bình tăng theo sự gia tăng về tốc độ tở sợi. - Những ví dụ tiêu biểu về sự biến đổi dài hạn và ngắn hạn ở sức căng sợi được biểu diễn ở hình 2 và 3. - Phân tích của họ cho thấy rằng sự thay đổi sức căng sợi trong suốt quá trình tở sợi mang tính chu kỳ và sức căng sợi tăng theo tốc độ tở sợi. - Hình 4 biểu diễn sự biến thiên sức căng sợi theo khoảng cách từ đầu búp sợi đến sứ dẫn sợi ở những tốc độ khác nhau đối với những búp sợi có đường kính khác nhau. - Hình 4 : Sức căng sợi theo khoảng cách từ đầu búp sợi đến sứ dẫn sợi ở những tốc độ khác nhau đối với những búp sợi có đường kính khác nhau. - Các đỉnh sức căng cũng có thể làm hỏng sợi do căng sợi quá mức. - Ngoài những yếu tố đã đề cập đến ở trên sức căng sợi trong suốt quá trình tở sợi chịu ảnh hưởng đáng kể bởi cấu trúc của sợi và bề mặt của búp sợi đầu vào. - Hình 5 biểu diễn sự biến thiên sức căng sợi trong suốt quá trình tở sợi từ một bề mặt nhẵn bóng đến bề mặt xù xì. - Hình 5: Sự biến thiên sức căng sợi trong suốt quá trình tở sợi từ một bề mặt nhẵn bóng đến bề mặt xù xì. - Tăng chiều cao balông làm tăng sức căng sợi. - Giảm số vòng balông làm tăng sức căng sợi. - Những sức căng cao nhất có thể được phát hiện với việc hình thành balông đơn 4. - Với cùng số vòng balông thì sự gia tăng về tốc độ tở sợi gây ra sự gia tăng về sức căng sợi 5. - Hướng tở sợi ảnh hưởng đến sức căng của balông. - Schmenk thiết kế một cảm biến lực mà không có bộ phận dẫn sợi để đo sức căng sợi trong vùng xoắn sợi của máy xoắn giả tốc độ cao. - Cảm biến đo lực tác dụng lên sứ dẫn sợi mà lực đó được tạo ra do sức căng sợi. - Khi lực ép của bộ điều tiết sức căng F và tốc độ quấn ống V càng lớn thì sức căng sợi trung bình khi quấn ống càng lớn. - Hình 7: Các bộ đo sức căng sợi của các hãng Baer, Mercer, Heal, Rothschild, và Schmidt Có 2 cách kiểm soát sức căng sợi trong bất kỳ quy trình gia công sợi nào : 1. - Sử dụng các thiết bị chủ động mà có thể đo lường và cho biết sức căng sợi ở thời gian thực, sử dụng cảm biến và bộ biến đổi nên nó trở thành một hệ thống điều khiển tự động. - 1.3.1 Đo sức căng sợi: Sức căng sợi trong quá trình công nghệ dệt chủ yếu được đo bằng cách sử dụng các thiết bị cầm tay và điều này được xem là bình thường trong hầu hết các nhà máy dệt ngày nay. - Sau đó, sức căng sợi được đặt cố định ở mức cần thiết bằng cách điều chỉnh sức căng của từng ống sợi. - Trong trường hợp sử dụng các thiết bị ở phòng thí nghiệm, máy đo sức căng sợi trực tuyến được sử dụng để đo sức căng ở sợi đang chạy. - Máy đo sức căng sợi điện tử của Rothschil là một ví dụ cổ điển về thiết bị trong phòng thí nghiệm. - Mẫu thiết kế của những thiết bị này bị ảnh hưởng bởi lịch sử và được dựa trên những phương pháp thô sơ để đo sức căng sợi. - Đồng hồ cơ học cho biết sức căng sợi đang chạy trong những thiết bị này. - Người ta đạt được độ chính xác cao khi cài đặt sức căng sợi trên máy bằng cách sử dụng những thiết bị này vì sức căng được hiển thị ở dạng số. - Điều này giúp cho người vận hành máy trong suốt quá trình cài đặt sức căng. - Trang 17 Hình 11: Mạch cầu điện trở Wheatstone Một ưu điểm khác khi sử dụng hệ thống đo sức căng sợi bằng điện tử là khả năng đo sức căng sợi trong phạm vi rộng hơn. - Ngoài ra những thiết bị này rất chính xác khi đo sức căng sợi ở tốc độ cao. - Chúng có thể kết hợp với bất kỳ công cụ nào khác để kiểm soát hay điều tiết sức căng sợi. - Cuối cùng những thiết bị này có tần số đáp ứng tốt nhất khi xét về mặt đo sức căng sợi, mà đây là một tính năng cần thiết khi thực hiện phép đo sức căng sợi ở tốc độ cao. - Trang 21 1.3.2 Nguyên lý tạo sức căng sợi Sức căng sợi được đo lường dựa vào các thiết bị đã trình bày ở trên, sức căng sợi được cài đặt dựa vào bộ tạo sức căng sợi. - Bộ tạo sức căng sợi có các kiểu như là: dạng đồng tiền, dạng bi, dạng nhiều cửa, hay là dạng con lăn và nó bao gồm các nguyên lý sau. - Một ví dụ điển hình về loại này là đĩa tạo sức căng. - Hình 15 : Bộ tạo sức căng theo nguyên lý cộng hằng số kết hợp với nguyên lý bù hệ số Biểu thức tính toán sức căng sợi cho nguyên lý như hình 15 là : To= [{(Ti + 2μW1) x eμθ1 + μW2} x eμθ2+ μW3] x eμθ3. - Nhiều bằng phát minh sáng chế của Mỹ và quốc tế đưa ra những phương pháp và công cụ để giám sát và kiểm soát sức căng sợi trong các quá trình dệt vải khác nhau. - Hình 18 : Hệ thống Savio’s ORION Online Tensor® kiểm soát sức căng sợi khi quấn ống. - Tensor luôn phát hiện ra sức căng quấn ống thật sự, được đặt ngay trước ống. - Phạm vi hoạt động của máy đo sức căng sợi được cài đặt trên máy tính. - Khi sức căng sợi đạt đến giá trị nhỏ nhất trong phạm vi, nó sẽ kích hoạt đường cong làm giảm tốc độ được cài đặt trước. - Sự kiểm soát sức căng bằng cách này đảm bảo tính đồng nhất của sợi khi chuốt sáp . - Hình 13 cho thấy 1 ví dụ về thiết bị trên máy dệt kim dọc tốc độ cao sử dụng những thiết bị này để cung cấp và kiểm soát sức căng sợi theo hướng sợi dọc. - Sức căng sợi là một trong những thông số quan trọng nhất trong các quá trình gia công sợi và cần được kiểm soát thường xuyên. - Việc nghiên cứu sự dao động của sức căng sợi và kiểm soát sức căng sợi trên máy ống còn chưa được quan tâm đầy đủ. - Khi ta sử dụng đồng hồ đo sức căng thì nó dao động làm người thợ điều chỉnh công nghệ rất khó khăn trong việc chỉnh sức căng sợi theo yêu cầu. - Sự dao động sức căng sợi trong quá trình quấn ống trên máy này chính là mục tiêu cần nghiên cứu trong đề tài. - Đồng thời nghiên cứu áp dụng các lý thuyết hiện đại về điều khiển tự động vào hệ thống đo lường và kiểm soát sức căng là nội dung cần nghiên cứu trong luân văn. - 2.3 Phương pháp nghiên cứu Chế tạo thử nghiệm bộ điều tiết sức căng sợi ứng dụng cơ điện tử cụ thể là. - Nghiên cứu cấu trúc vi điều khiển AVR ATMega16 , cách điều khiển động cơ, truyền thông giữa hệ thống điều khiển và máy vi tính, biến đổi tín hiệu tương tự sang tín hiệu số ADC để đo lường và kiểm soát sức căng sợi. - Nghiên cứu các giải thuật về điều khiển sao cho phù hợp với hệ thống điều tiết sức căng sợi được chế tạo ra, và cho kết quả giảm thiểu dao động sức căng sợi một cách tốt nhất. - Nghiên cứu và sử dụng ngôn ngữ Visual Studio.Net 2005 để viết phần mềm thu thấp số liệu vẽ biểu đồ lực căng sợi khi qua bộ điều tiết sức căng tích cực. - Tất cả những nghiên cứu trên đều nhằm mục đích giải quyết giảm thiểu dao động sức căng sợi và điều tiết sức căng sợi một cách tích cực trong suốt quá trình quấn ống mà không phụ thuộc vào tốc độ quấn ống cũng như sức căng sợi đầu vào. - Truyền chuyển động cho bộ phận này ta sử dụng động cơ servo có thông số kỹ thuật như ở bộ điều tiết sức căng. - Đo được giá trị lực căng của sợi, đảm bảo cho hệ thống hoạt động tốt sức căng sợi dao động trong phạm vi cho phép. - đường chấm gạch biểu diễn sức căng sợi cần thiết v_set. - đường gạch gạch biểu diễn sức căng sợi tế. - đường gạch đậm là đồ thị rời rạc hóa của sức căng sợi - Δt là thời gian lấy mẫu. - Đối tượng điều khiển là sức căng sợi thông qua tốc độ của động cơ. - Vậy các ngõ vào và ra của bộ điều khiển PID như sau: Ngõ vào: e= sức căng sợi hiện tại (v_cur. - Vậy, ta có thể điều khiển sức căng sợi thông qua vận tốc động cơ bằng %duty. - V_set là sức căng sợi được thiết lập ban đầu. - V_cur là sức căng sợi hiện tại. - Sau đó ta tăng Kp lên dần dần, và quan biểu đồ sức căng sợi. - Giảm Kd lại cho đến khi sức căng sợi hết dao động. - Hệ số Ki không cần lớn vì điều khiển sức căng sợi thông qua động cơ mà động cơ tự nó đã chứa thành phần Ki (thể hiện ở moment quán tính, hay sức ì của động cơ). - Lấy sức căng sợi yêu cầu (V_set) Lấy sức căng sợi hiện tại (V_cur) Tính toán các thông số : e2= v_set - v_cur . - So với bảng tính năng của các thiết bị đo sức căng sợi được khảo sát ở chương 1 thì dây là một trong những cảm biến có tần số hoạt động cao nhất. - Từ kết quả đo sức căng sợi trên máy DEAWON Pirn winder DWP-2 ta có thể kết luận. - Trang 62 Từ bảng kết quả về lực căng sợi khi quấn ống có sử dụng hệ thống giảm thiểu dao động sức căng sợi ta nhận thấy. - Sức căng sợi trung bình hầu như không đổi và không phụ thuộc vào đường kính quả sợi sợi đầu vào. - Bộ điều tiết sức căng đã hoạt động đúng theo yêu cầu kỹ thuật đặt ra, vận hành đúng theo nguyên lý đã thiết kế nhằm giảm thiểu dao động sức căng sợi trong quá trình quấn ống. - Hệ thống đã ứng dung nguyên lý điều khiển PID vào kiểm soát sức căng sợi. - Việc kiểm soát sức căng sợi được thực hiện với thời gian thực, và có hệ thống phần mềm kết nối với máy tính để điều khiển và thu thập số liệu. - Khi sử dụng hệ thống giảm thiểu dao động sức căng sợi. - Hệ thống đo lường và kiểm soát sức căng sợi được điều khiển bởi vi sử lý có tốc độ sử lý đạt 16 triệu lệnh /giây. - Vậy tần số hoạt động của bộ điều tiết sức căng sợi là 700Hz. - +Như vậy sợi cứ quấn vào ống được 23.8mm thì sức căng sợi được đo lường và điều khiển một lần. - Cài đặt timer2 Trang 73 Cài đặt LCD Cài đặt bộ Usart Trang 74 Cài đặt ADC Trang 75 Phần mềm kiểm soát sức căng sợi
Xem thử không khả dụng, vui lòng xem tại trang nguồn hoặc xem
Tóm tắt