络筒张力控制系统及仿真

张力 ， 即离 开 转 轮 后 的张 力 ， 为 纱 线 的初 始 张 力 ， 即进 转 轮 之前 的 张力 ， 为 磁粉 制 动器 产 生 的阻力 矩 。 系统 则
的力 矩平 衡 式 为 ：
ＡＴ ＲｒＭｒＭｇ ｘ ＋ ＝ （） １
提 出 的纱
线 张力 控 制 系统 是
ｅ ｅ ｔ ｇ ａｅ ｐ ｅｅ ｔｄ ｉ ｅａｌ ｘ ｒｉ ｒ ｒ ｓ ｎ ｅ ｎ ｄ ｔ ｉ．Ｒｅ ｕ ｔ ｓ ｏ ｈ ｔ ｔ ｅ ｐ ａ ｅ ａ ｙ ｃ ｌｉ ｒ（ ｌ ｗ ｒ ａ ｅ ｖ ｗｉ ｈ ｘ ｍｕ ｓ ｒ ｓ Ｓ ｎ ｓ ｌ ｈ ｗｓ ｔ ａ ｈ ｌ ｎ ｔ ｒ ａ’ ｅ ： ｌ ｏ ｋ ｓ ｆｌ ｔ ｔ ｅ ｍａ ； ｍ ｔｅ ｓ ｉ ｒ ａ ｈ
关键词 ： 行星架 ； ｏｉＷｏｋ Ｓｌ ｄ ｒｓ软件 ； 有限元分析 中图分 类 号 ： Ｐ ９ ． Ｔ ３ １７ 文献标 识码 ： Ａ 文章编 号 ：０ ２ ２ ３ （ ０ ０） １ ０ ８ — ２ １０ — ３ ３ ２ １ １ — ０ ６ ０
Ｆｉ ｉｅ Ｅｌ ｍ ｅ ｔ Ａｎａ ｙ ｉ ｏ ａ ｅ ａ ｙ Ｃａ ｒ ｅ ｓ ｄ ｏ ｏ ｉ ｎ ｔ ｅ ｎ ｌ ｓ ｓ ｆ ｒ Ｐｌ ｎ ｔ ｒ ｒ ｉ ｒ Ｂａ ｅ ｎ Ｓ ｌ ｄＷ ｏｒ ｓ Ｓ ｆ ｗａ ｅ ｋ ｏ ｔ ｒ
ａ ｑ ｉｉｏ ｄ ｌ，ｔｅ ｔｎｉｎ ｃ ｎｒｌｍｏ ｕｅ ｈ ｅ ｓ ｎ ａｊｓｍｅ ｔａ ｄ ｉ ｐｅ ｎａｉｎ ｍｏ ｕｅ ａ ｅｌａ ｈ ｃ ｕｓ ｉｎ ｍｏ ｕｅ ｈ ｅ ｓ ｏ ｔ ｄ ｌ，ｔｅ ｔｎ ｉ ａｕｔ ｎ ｎ ｍ ｌｍｅ ｔｔ ｄ ｌ ｓｗ ｌ ｓｔｅ ｔ ｏ ｏ ｏ ｏ
３ 纱 线张 力 分析
络 筒 时 ，纱线 从 管 纱 上退 绕 下 来 时 产生 的退 绕 张 力 筒 子 ， 须通 过 张力 装置 附加 给纱 线 一定 的 张力 。目前 国 必
内的张 力 装 置 的类 型 主要 有 圆盘式 、 弹子 式 、 弹簧 张 力 鞋 式、 曲弧 板 式 、 梳齿 式及 气 动 式 等 。它 们 的特 点 是 施 加 给
ｉ ａ ｒｅ ｕ ａ ｅ ｎ Ｓ ｌｄ ｏ ｋ ｏ ｔ ａ‘，ｔ ｅ ｍｅ ｈ ｄ ｏ ｄ ｌｅ ｔ ｂ ｉｈ ｎ ，ｍｅ ｈ ８ ｄ Ｉａ ｉｅ ｅ ｔ ｇ ｏ ｓｒ ｉ ｔ ｓ ｃ ｒ ｉｄ ｏ ｔｂ ｓ ｄ ｏ ｏ ｉ Ｗ ｒ ｓ Ｓ ｆｗ ｌ ｈ ｔ ｏ ｆ ｍｏ ｅ ｓａ ｌｓ ｍｅ ｔ ｅ ｓ ｎ ｏ （ ｘ ｒｉ 。ｃ ｎ ｔａ ｎ ｓ ｎ
摘
要： 行星架结构复 杂 ， 用传统 的力学方法进 行其 力学 分析较 为困难 。文中利用 Ｓ ｌ Ｗｏｋ ｏｉ ｄ ｒｓ软件 建立 了行星架 的三
维模型并进行 了有限元分析 ， 详细 介绍了模 型建立 方法 、 网格划 分及载荷 、 约束的施加 过程。结果表 明该行星架的最 大
应 力 为 ６ ．３ ａ 最 大 位移 为 ００ ９ ５ １ ＭＰ ， ４ ：１ ４ ｍｍ ， 够 满 足 强 度 和 刚 度 要 求。 能
１ 引
言
解 ， 采 用有 限元 方法 则 能 够既 快 速 又 准确 地进 行 计算 。 而 本 文 分 析 了某 二 辊 万 能 轧 机 用 行 星 减 速 器 的 行 星架 结
行 星 架是 行 星 减 速器 中最 重要 的部 件 之一 ，其 作 用
是将输 入轴的动力和运动传递到输出轴 ，因此行 星架承 构 ，基 于 Ｓ ｌ Ｗｏｋ 软件 ，建立 了其 三维 模 型 ，并 利用 ｏｉ ｒｓ ｄ 受 着较 大 的扭 矩 ，［ 恶 劣 ， 须 保证 其 具 有 足够 的强 度 Ｓ ｌ Ｗｏｋ ＿况 必 ｏｉ ｒ ｓ中的 Ｓ ｍ ｌｔ ｎ模块 进 行 了有 限元 分 析 。 ｄ ｉ ｕａｉ ｏ 和 刚度 。若 采用 一 般 的解 析 方 法及 简单 的手 ＿计 算 进 行 ２ 行 星架 的 建模 及 网格 划分 ｌ Ｉ ：
所 以采 用模 糊 控 制 。
机械工 程师 ２１ 年第 １ 期 ｝ ８５ ００ １
圃固四唾匾
仿 真 ， 糖 ／ Ｄ／ ＡＭ／ ＡＥ Ｃ Ｐ 建 ＣＡ Ｃ Ｃ ／ ＡＰ
基于ＳｌＷｏｋ 的行星架有限元分析 ｏｄ ｒｓ ｉ
毛 德 波 （ 江大学 ， 北 荆州 ４ ４２ ） 长 湖 ３ ０ ５
（ ｉｇｈ ｕＳ ｒｅｎ ｏｌｇ ｆ ｈ ｅ ｏ ｄＡ ｔｌｒ ， ｉｇｈ ｕ２ ２ ０ Ｃ ｉａ Ｑ ｎ ｚｏ ｅｇ ａｔＣ ｌ ｅｏ ｅＳ ｃ ｎ ｒ ｌ ｙ Ｑ ｎ ｚｏ ６ ５ ０，ｈｎ ） ｅ ｔ ｉｅ
Ａｂ ｔ ａ ｔ ｎ ｔ ｉ ａ ｅ ，ａ ｎ ｗ ｙ ｅ ｏ ａ ｎ ｔ ｎ ｉ ｎ ｃ ｎ ｒ ｌｓ ｓ ｅ ｉ ｒ ｓ ｎ ｅ ． ｈ ｓｃ ｎ ｒ ｌ ｙ ｔ ｍ ｏ ｓ ｓｓ ｏ ｅ ｄ ｔ ｓｒ ｃ ：Ｉ ｈ ｓｐ ｐ ｒ ｅ ｔ ｐ ｆｙ ｒ ｅ ｓ ｏ ｏ ｔｏ ｙ ｔ ｍ ｓ ｐ ｅ ｅ ｔ ｄ Ｔ ｉ ｏ ｔｏ ｓ ｅ ｃ ｎ ｉｔ ｆ ｈ ａ ａ ｓ ｔ
ｔｎ ｉｎ ｄ ｓ ｌｙ ａ ｄ ｓ ｔｉｇ ｍｏ ｕ ｅ ｈ ｕ ｚ ｏ ｔｏ ｈ ｏｙ ｉ ｎ ｒｄ ｃ ｄ ｔ ｈ ｅ ｓｏ ｏ ｔｏ ｄ ｌ ｅ ｓｏ ｉｐａ ｎ ｅｔｎ ｄ ｌ．ｔｅ ｆ ｚｙ ｃ ｎｒ ｌｔｅ ｒ ｓｉ ｔｏ ｕ ｅ ｏ ｔ ｅ ｔｎ ｉｎ ｃ ｎ ｒｌｍｏ ｕ ｅ，ａ ｄ ｉ ｍａ ｅ ｎ ｔ ｋ
Ｋ ｅ ｗｏｒ ｙ ｄｓ：ｙａ ｎ ｔ ｎｓｏ ｏｎｔｏｌｓ ｔ ｍ ；ｆ ｚ ｎｔｏ ；ｓ ｍ ｕ ａ ｉ ｎ ｒ ｅ ｉｎ ｃ ｒ ｙｓｅ ｕｚ ｙ ｃｏ ｒ ｌ ｉ ｌ ｔｏ
１ 引 言
动下 转 动 。磁 粉 制 动 器 给 转 轮 一 个 相 反 方 向 的 阻 尼 器 输 出 转 矩 的 大 小 则 可 间 接 调 节 施 加 给 纱 线 的 附 加 张 力 的 大 小 ，从 而 实 现 纱 线 张 力 的恒 定 。
利 用 张 力
△ 纱 线 张 力的 增加 量 ； 广 Ｒ 转轮 的半径 ； Ｍ 摩擦 力 矩 。
摩 擦 力影 响 很小 ， 以忽 略 不计 ， 以上式 简 化 为 ： 可 所
△？ 器 随
时 测 量 进
纱 线 的输 出张力 公 式 为 ：
Ｍ Ａ ０ Ｅ－ｂｏ Ｄ
（ ａ ｇｚ ｎ ｖ ｒ ｉ ， ｉｇ ｈ ｕ ４ ４ ２ ， ｈｎ ） Ｙ ｎ ｔｅＵ ｉｅｓｔ Ｊｎ ｚ ｏ ３ ０ ５ Ｃ ｉａ ｙ Ａｂ ｔ ａ ｔ ｓｒ ｃ ：Ｂｅ ａ ｓ ｈ ｔａ ｔ ｒ ｆｐ ａ ｅ ａ ｙ ｃ ｒｉ ｒｉ ｏ ｒ ｘ ｔｉ ｉ ｉ ｕ ｏ ｐ ｒｏ ｍ ｔ ｅ ｍｅ ｈ ｎ ｃ ａ ａ ｙ ｉ ｏ ｔｂ ｃ ｕ ｅ ｔ ｅ ｓ ｔ ｃ ｕ ｅ ｏ ｌ ｎ ｔ ｒ ａ ｒｅ ｓ ｃ ｍｐ ｅ ，ｉ ｓ ｄ ｆ ｃ ｈ ｔ ｅ ｆ ｒ ｈ ｃ ａ ｉ ｎ ｌ ｓｓ ｆ ｉ ｙ ｕ ｉ ｇ ｔａ ｉ ｏ ａ ｔ ｏ ． ｎ ｔ ｉ ａ ｅ ， ｈ － ｄ ｌｏ ｌ ｎ ｔ ｒ ａ ｒｅ ｓ ｅ ｔ ｂ ｉ ｈ ｄ ａ ｄ ｔ ｅ ｆ ｉ ｌ ｍｅ ｔ ｎ ｌ ｓｓ ｓ ｎ ｒ ｄ ｔ ｎ ｌｍｅ ｈ ｄ Ｉ ｈ ｓｐ ｐ ｒ ｔ ｅ ３ Ｄ ｍｏ ｅ ｆｐ ａ ｅ ａｙ ｃ ｒｉ ｒｉ ｓａ ｌｓ ｅ ｎ ｈ ｉ ｔ ｅ ｅ ｎ ａ ｙ ｉ ｉ ｎ ｅ ａ
要 的 。 文 提 出一种 新 型 的纱 线 张力 在 线控 制 系统 ， 对 本 并 此进 行 了仿 真 研究 。
２ 控 制 系统 工作 原 理
本 文
纱 线 张力 是 控 制 系 统 的 整 个 控 制 目标 ，即 需 要 保持 纱线 输 出张力 的恒 定 ， 图 ２所 示 。 为纱 线 的输 出 如
６ ． １４３Ｍ Ｐａ ａｌ１ｔ ｅ ｍ ａｘ ｍｕｍ ｓ ａ ｅｍｅｎ Ｓ０． ９ ｌ（ ｈ ｉ ｄｉｐｌ ｃ ｔｉ ０】 ４５ｍ ｍ ．
Ｋｅ ｒ ｓ ｌ ｎ ｔｒ ａ ｒｅ ；Ｓ ｌ Ｗ ｏ ｋ ｏ ｔ ａ ｅ ｆｎ ｔ ｌ ｍｅ ｔａ ａ ｙ ｉ ｙ ｗｏ ｄ ：ｐ ａ ｅ ａ ｙ ｃ ｒｉ ｒ ｏ ｉ ｄ ｒ ｓｓ ｆｗ ｒ ； ｉ ｉ ｅ ｅ ｎ ｎ ｌ ｓｓ ｅ
Ｔ Ｔ＋ＡＴ － ｒ
入 张力 盘时 纱 线 的张 力 ，然后 测 量信 号经 过 Ａ Ｄ转换 后 ／ 输 入给 张 力控 制模 块 ， 作 原 理如 图 １ 示 。根据 纱 线 张 工 所 力 的变化 情 况 ， 控 制模 块 采用 了模 糊 控 制 。控制 模块 一 在 方面 将 此 数 字量 转 换成 相 应 的 张力 数 据 ，显 示 在 液 晶屏 上 ， 用 户 分析 ； 供 另一 方 面 ， 根据 模 糊 控 制器 计 算 ， 获得 张 力 的控 制 量 ， 并转 换 成 Ｐ ＷＭ 脉 宽调 制 信 号 ， 给 张力 调 送 节模 块 。 张力 调节 模块 工 作原 理 如 图 ２所示 ， 纱线 从 Ａ点 进入 转 轮 ， 转轮 上 绕 一 圈后 ， Ｂ出来 ， 轮 在 纱 线 带 在 从 转
的绝对值并不大 ， 还不能络成结构 紧密 、 容纱量足够大的 转 矩 ，通 过 调 节 磁 粉 制 动
纱线 的张 力 是 个 固定 值 ，不 会 随着 纱 线 进入 张力 盘 时 的 张力 变 化 而 变化 ， 因此很 难 保 证 纱线 张 力 的 恒定 ， 恒 定 而 适 当 的纱 线 张力 可 以说 对 产 品 质量 和 生 产效 率 是 至 关 重
一
（） ３
把式（ ） 入（） ２代 ３ 式得 ：
Ｔ Ｚ － ＋ Ｍｆ （ ４）
是一 个 随 时 变化 的力 ， 响它 的 因素 很 多 ， 影 因此 无 法 建 立纱 线 张力 的精 确 数学 模 型 。由此 简化 式 可知 ， 这是 个非 线 性 方程 ， 可 以确 定 此 系统 为一 个非 线 性 系统 ， 也
行 星架 的力 学 计算 ， 计算 量 大且 周 期 长 川， 以求 出精 确 难
ｔ ｅ ｙ ｔ ｍ ｏ ｔｏ ｌ ｅ ｆ ｃ ｉ ｅ ｙ ａ ｄ ｏ ｏ ｄ ｔ ａ ｙ— ｔ ｔ ｒ ｃ ｓｏ ｓ ｗｅ ｃ ｎ ｔｕ ｔ ａ ｍａ ｈ ｍａ ｉ ａ ｎ ｏ ｄ ｃ ｈ ｈ ｓ ｓｅ ｃ ｎ ｒ ｌ ｆｅ ｔｖ ｌ ｎ ｗｎ ｇ ｏ ｓｅ ｄ ｓ ａ ｅ ｐ ｅ ｉ ｉ ｎ ． ｏ ｓ ｒ ｃ ｔ ｅ ｔ ｌ ａ ｄ ｃ ｎ ｕ ｔ ｔ ｅ ｃ ｃ ｍｐ ｔ ｒｓ ｍｕ ａ ｉ ｎ ｓｕ ｙ ｏ ｕ ｅ ｉ ｌ ｔｏ ｔ ｄ ．
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络筒张力控制系统及仿真
刘 艳 红 。 贾 哲
（ 州 第 二 炮 兵 士 官学 校 基 础 部 ， 青 山东 青 州 ２ ２ ０ ６ ５ ０）
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