機械波、牽伸波波譜分析和疵病原因尋找方法和計算實例

《電容式條干儀波譜分析實用手冊》，肖國蘭，PDF。http://www.35722aa.com/thread-5511-1-1.html

一、機械性周期波分析
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對于非連續性煙囪形波譜振幅高峰，其原因是屬于機械性缺陷所致。其分析方法有計算法和測速法兩種。計算法一般適用于已事先估計到機械缺陷所在部位，用計算法僅為加以驗證；測速法則能準確迅速地確定機械缺陷所在，故應用較為廣泛。
1.計算法
$ W( m4 H: v; D' A在應用計算法之前，必須了解缺陷所在機器的機械傳動圖、各列羅拉直徑以及牽伸倍數等工藝參數。假定懷疑某一機件發生了故障，并由此引起紗條周期性不勻，然后計算其周期波波長。
$ R8 p9 t( w% ]+ _' z波長計算應首先考慮兩點。一是計算的針對性強，不同機型的傳動系統不同，紡不同線密度紗其配備的牽伸倍數不同，因而理論波長計算值也不同。應根據具體機型、具體品種進行具體分析。二是能計算出理論波長的部件主要是回轉件，對于牽伸部分的固定件如搖架、銷子、集合器等部件的缺陷就沒有算法可循。其次，還應注意到波譜分析的復雜性，如實際波長的偏移、某些波長很相近、諧波對主波的干擾以及隱波（潛在性不勻）等。
①羅拉、膠輥（或膠圈）缺陷形成的周期波波長λ₁和牽伸齒輪缺陷形成的周期波λ₂，前面已介紹過。
! l) s5 Y  R  S" z9 |②牽伸齒輪嚙合過緊或嚙合軸線不平行，膠圈張力過緊等易產生羅拉扭振而導致隱波，其波長如下。
λ₃=i·π·d/Z
1 d1 y4 w7 _8 Z( {式中：λ₃——隱波波長，cm；
i——導致隱波的機械部件至輸出羅拉的傳動比；
d——輸出羅拉直徑，cm；
Z——故障齒輪齒數。
& C! V% z) k1 _3 O③牽伸裝置中下羅拉溝槽不良會使紗條被牽引時發生頓跳現象，使纖維按溝槽的寬度產生周期性的累積，這種情況一般不易直接察覺。當纖維擁積集束現象比較嚴重時，也只能形成隱性的周期不勻。但這種紗條在經下一次牽伸作用時，由于這種纖維集束不易被牽伸作用解開，因而會在紗條上產生顯著的周期不勻。下羅拉溝槽不良產生的隱波波長如下。
λ₄=t·E
式中:λ₄——隱波波長，cm；
t——羅拉溝槽節距，cm；
E——有疵病溝槽羅拉至輸出羅拉的牽伸倍數。

% r; c, D' u# F% a$ t  D7 ?: y2 R! P例：  
某廠多臺FA305C型并條機雙眼輸出的棉條，其波譜圖上均發現在1m處出現明顯的機械波。并條機的總牽伸倍數為8.5倍，膠輥直徑為38mm。試分析產生機械波的原因。
分析：該機采用氣動加壓搖架，多臺并條機共用一套氣源。因此懷疑故障是由于后膠輥加壓過大變形所致。
λ=π·d·E=3.14×38/10×8.5=101.4cm≈1m
將氣壓適當調低后，波譜圖上1m處的機械波消失，輸出的棉條正常了。
/ l0 Z' L/ N. G, B
例：
2 R# n+ w6 y$ b2 s1 _# g( }! bFA506型細紗機紡制CJ13tex細紗，發現同一組的6錠細紗的波譜圖在1.9m處出現明顯機械波，但是細紗條干（CV值=12.7%）沒有明顯的影響。已知細紗機的總牽伸倍數為29.63倍，后區牽伸倍數為1.19倍，羅拉和膠輥直徑均是25mm。試分析產生機械波的原因。
假設故障源自細紗機的該組中羅拉疵病，則中羅拉缺陷產生的周期波波長如下。
- e/ j0 x/ `6 c: mλ=π·d·E=3.14×2.5×29.63/1.19=195.46cm≈1.9m
它與波譜圖上1.9m機械波相近，故可認為中羅拉有疵病。經檢查發現中羅拉偏心，經過校正這段中羅拉后，此機械波消失。

8 k$ ^) D# d, {4 |

CJ13tex紗波譜圖

例：

FA311型并條機加工棉條時，所有同機型的熟條其波譜圖上在1cm處都出現機械波。試分析產生機械波的原因。
" C( q2 o* @. `經查明是輸出壓輥（51mm）的溝槽（16條溝槽）對棉條的施壓形成壓痕，導致其每轉1周使輸出棉條上出現16次的粗細不勻。
λ4=π×51/(16×10)=1cm
對于等長化纖的特殊機械波位置判定，僅依靠計算方法判斷而不結合具體的推斷和驗證是不利于問題的解決，有時還會多走彎路。
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2.測速法
測速法是判斷機械性周期波最簡易的方法，它應用測速表進行實際測定，即使在復雜的情況下，也能用很少的計算快速得出肯定性的結論。
9 I" Z2 U1 P* I- a8 u' V% N各工序機臺的輸出部分都以一定的速度輸出產品，其輸出線速度可用測速表直接測定或簡易地用轉速變換而得。假定某一部件有缺陷而產生周期性不勻，則該部件每回轉一周將出現一個周期波。當機臺的單位時間輸出線速度為V，并同時帶有n個周期波不勻，則周期波波長λ=V/n，可得有缺陷部件單位時間的回轉數（轉速）如下。
n=V/λ
. U1 C8 P7 g4 R9 g式中：n——有缺陷部件的轉速，r/min；
% w# J3 u) q! q' l, r' @4 ?* n, dV——機臺的輸出速度，m/min；
7 d9 e# U. \% S' b9 Uλ——波譜圖上的周期波波長，m。
在實際用中，輸出速度V可用測速表測出（同時注意對溝槽羅拉做相應修正），周期不勻波波長可從波譜圖上直接讀出，因此可迅速算出有缺陷部件的轉速，然后用測速表來尋找有缺陷的回轉部件。
* E6 B: b2 l' A
7 V! X2 e6 `/ |9 s+ Q6 G5 D例：
FA221B型梳棉機的生條波譜圖上所顯示的不勻波長為3.94m，梳棉機出條速度為160m/min，道夫直徑d為70cm，道夫至輸出小壓輥間的牽伸倍數E為1.79倍。試分析產生機械波的原因。
6 ]8 j8 R% q1 h$ g6 s引起疵病機件的轉速如下。
n=V/λ=160/3.94=40.61r/min
, j9 K, E( A0 i- c% H用轉速表發現梳棉機上道夫的轉速為40.6r/min，因此疵病可能是由道夫因素產生的。經檢查，發現道夫表面針布缺損所致。重新包覆針布后生產，再檢驗生條的波譜圖，結果疵病消失，上述假設被證實。
通過計算法計算疵病道夫產生機械波波長如下。
2 b( m  W4 e, E* rλ=π·d·E=3.14×70×179=393.44cm≈3.93m
計算所得波長和生條波譜圖上所顯示的不勻波長相近。兩種方法都指出道夫出現疵病。
& Y) ?# b6 }' R, i上述討論的前提是假設故障部件每轉1周產生1次不勻。如果產生K次不勻，此時根據波譜圖上機械波的基波“煙囪”位置，可計算得出如下結果。
n_K=K·V/λ=K·n
( d/ b0 ~0 z. w: b; o% K即計算所得的nK是K倍于故障部件的轉速。
( d5 M' w; z9 U% v! ^. x! H
例：
A186F型梳棉機生條波譜圖上，在1.8m處出現一個大“煙囪”的機械波。該機出條速度為86m/min，道夫轉速為24r/min，試分析產生機械波的原因。
經仔細的分析和排查，故障源自梳棉機道夫在動態下呈橢圓變形，轉一轉棉網產生2次厚薄不勻。
* K8 d: o. j* s  V: K6 }4 R9 r, On=V/(K·λ)=86/(2×1.8)=23.9r/min
" F; g; N7 [* L  A6 ?# `6 x* W4 R! w
8 a8 i( a2 t+ `. J3 d例：
3 y- l$ U! P: p/ n% XA186D型梳棉機生條波譜圖在20cm和1.6m處出現兩處“煙囪”的機械波。實測有關部件的轉速：錫林380r/min，道夫23r/min，剝棉羅拉108r/min，轉移羅拉210r/min，上下軋輥260r/min，上下壓輥180r/min，輸出壓輥400r/min，輸出壓輥直徑60mm。試分析發生疵病部件的位置。
計算出條速度如下。
V=π·d·n=3.14×60/10×400=7536cm/min
計算可能有故障的部件轉速如下。
n₁=V/λ₁=7536/20=376.8r/min
/ ?; {( q' s( w; N# T4 rn₂=V/λ₂=7536/(1.6×100)=47.1r/min
6 e5 {5 {  H; F, ~& R. u! A2 s分析：與n₁相近的部件有錫林、輸出壓輥；與n₁/2相近的部件有上下壓輥，故障原因可能是錫林偏心或針布缺損，輸出壓輥偏心；也可能是上下壓輥橢圓。為了進一步判斷原因，進行針對性的模擬試驗，即改變錫林轉速，結果也作相應的成反比例變化。故確認錫林部位有問題，拆開機器后發現錫林軸有明顯磨損痕跡。與n₂/2相近的部件是道夫，故障原因可能是道夫橢圓。
, U/ c+ I0 H. U# @, L4 w) f上例說明，機臺上任何具有周期性運動的機件，都可以引起波譜圖上的周期波。

二、牽伸波分析
分析牽伸波的方法，可先從紗條波譜中找出在正常波長譜上凸出的一部分山峰形高峰處的波長，稱為自然平均波長，其值由λm0=K·L公式計算得到。計算所得的λm0值應和實際波譜圖山峰形的最高點處波長相對應。當判斷波譜圖紗條不勻是屬于牽伸波，且平均波長又和計算值相一致時，即可在緊接輸出點前的牽伸區中尋找毛病，如前羅拉偏心造成浮游纖維變速點波動或膠圈控制不良使纖維浮游動程增加等。
4 I7 n  _3 i0 B' M. {+ S3 `如在產生嚴重牽伸波的后工序還有一個或多個牽伸區，則波譜圖上的凸出山峰形部分的平均波長也相應要按牽伸倍數增加，即凸出部分按牽伸倍數在波譜圖上作相應的右移。此時的平均波長如下。
λ<sub>m</sub>=λ<sub>m0</sub>·E
9 R. @; U2 C4 b. @8 S0 N5 `8 Q式中：λ_m——波譜圖上凸出山峰處波長，cm；
E——造成嚴重牽伸波的牽伸區至紗條輸出點間的總牽伸倍數；
7 g9 P  M( }5 Lλ_m0——工藝不良的牽伸區所直接產生的牽伸波波長。
4 d5 F8 C9 B% E8 _根據λ_m與λ_m0兩式以及紡紗工藝設計，就可以確定波譜圖中顯著牽伸波的起因位置。

例：
2 J  |4 c% y+ QFA506型細紗機紡制T/C 35/65 18.4tex細紗，其波譜圖在6.9cm處有明顯牽伸波，條干CV值為15.1%，也比正常值偏大?；旌显侠w維的平均長度為2.5cm，細紗機總牽伸倍數為32.5倍，前區牽伸倍數為25倍。試分析產生牽伸波的位置。
  J! f9 H* O1 Wλ_m0=K·L=2.75×2.5=6.875cm
計算得到的波長與實測值相近，因此可以推斷問題出現在細紗機的前牽伸區。

/ y: {$ l* C# T7 G- `例：
某廠HY491型粗紗機加工純棉普梳產品，粗紗波譜圖上有一個牽伸波，平均波長為42cm。粗紗機總牽伸倍數為6.8倍，前區牽伸倍數為5.5倍。棉纖維平均長度約為2.2cm，試分析產生牽伸波的位置。
粗紗的基本波長λ_m0=K·L=3.5×2.2=7.7cm
E=λ_m/λ_m0=42/7.7=5.45倍
由于粗紗機前區牽伸倍數為5.5倍，因此可認為造成此牽伸波是由于粗紗機后區產生的。
牽伸波產生的原因可結合設備狀態進行具體分析。前牽伸區產生牽伸波的主要原因是：羅拉隔距不當，膠圈架位置不對，搖架加壓不足，膠圈上銷變形，銷子開口大小不當等，總之是由于主牽伸區的纖維沒得到良好的控制所致。后區產生牽伸波主要原因是：羅拉隔距不當，加壓不足，牽伸倍數分配不當等因素有關。
利用波譜圖分析紗條不勻，如波譜圖同時在長短波長上出現幾個煙囪或小山時，一般應按最短波長到最長波長順序分析。因為波長超過一定長度的疵點，多為前道工序或前幾道工序造成；而波長較短的疵點，則為本機造成。以最短波長疵點分析，則可及時在本機上解決問題。在估計機械波對最終產品質量是否有影響時，首先應看其高度（H_p），如下圖所示，若H_p≥1/2H_B（基波高度）,則應予重視；若H_p<1/2H_B，則對織物外觀可能影響不大。
當機械波出現在一個頻道時，可直接用其高度與正常波譜圖同一頻道波譜高度對比；如機械波連續出現在相鄰的兩個頻道上時，則應將兩頻道特征峰高相疊加，再與其正常波譜高度對比，以估計其嚴重性。
) y: n& b9 N, t+ A利用λ_m0=K·L，在確定正常波譜圖最高峰位置的波長后，即可估算出被測試樣的平均長度。
造成紗線不勻的原因是多種多樣的，在波譜分析時，只有通過大量的實踐積累，加上豐富的工藝理論知識，才能得到迅速而正確的分析結果。

機械波高度示意圖
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