宽重型织机装备中耦联轴系动态特性对织造性能的影响及振动主动控制研究

大型宽重型织造类装备的主轴系统是高速耦联复合轴系，其结构复杂，具有大长径比，大跨度，承受分布式多点交变动载荷，具有无穷多阶弯扭复合谐振。在织造过程中，高速耦联轴系弯扭复合作用会干扰织造装备的精确协同，对高效织造及精确织造产生重大影响。目前，国外关于宽重型织造类装备耦联轴系的共性关键技术研究均受专利保护，国内相关的应用研究基本为空白。因此，研究耦联轴系动态特性及其对织造性能的影响和振动控制的方法，具有重要的实用意义和科学价值。本项目拟从分析轴系的交变载荷特性入手，研究耦联轴系与多组多连杆同步执行机构耦合振动；研究轴系的动态特性与纱线束系统耦合作用的关系和控制机理；针对轴系参数的不确定性，提出基于参数摄动的轴系建模方法，探索抑制轴系振动的主动控制方法，为提升我国现代宽重型织造装备的水平提供理论分析和实验应用基础。

大型宽重型织造类装备的核心系统是主轴系统。织物的织造质量主要取决于耦联轴系的运动平稳性和动力学特性，织造效率主要取决于主轴系统的转速。宽重型织造装备的主轴系统是高速耦联复合轴系，结构非常复杂。一般由多平行轴经多组多套连杆驱动机构耦合而成，其中每个平行轴又是由单跨轴通过连轴器组成的多跨轴系统，轴系承受多点交变动载荷。它具有大长径比、高速运动、连续运转，属于柔性连续体，具有无穷多阶弯扭复合谐振，是典型的、有代表性结构特征的现代纺织机械轴系。因此，研究耦联轴系动态特性、振动主动控制及其对织造性能的影响，具有重要的实用意义和科学价值。.本项目从研究耦联主轴系统与多组多连杆同步执行机构耦合振动入手，分析轴系的交变载荷特性，得出针从动轴上所受扭矩为主轴所受扭矩交变载荷的7倍的结论。因此，可知研究交变载荷对从动轴产生的弯扭影响比研究对主轴影响更为重要。研究了纱线路径与纱线伸缩量之间的关系，建立包括提花罗拉、恒张力导纱罗拉和多层导纱器在内的纱线张力系统的模型；仿真分析织针穿刺过程中底布的动态变形破坏过程，并实验动态监测对簇绒过程，对比不同底布、不同穿刺速度以及针排穿刺情况下穿刺力数值；研究轴系的动态特性与纱线系统的耦合作用关系和控制机理。采用Prohl传递矩阵法和Riccati传递矩阵法分别建立了地毯织机耦联轴系的动力学理论模型，得出Riccati整体传递矩阵适用于多平行轴系理论建模的结论。分析耦联轴系的固有频率和模态振型等特性，得知主轴一阶临界转速为573r/min，得出主轴应尽量避免在该转速下工作，以免引起共振。考虑V带与带轮的非线性摩擦作用下，得到主轴在变化负载作用下的角速度、角加速度和带轮输出转矩，分析轴系扭转振动对毯面绒高的影响，得知无论采用单端驱动还是双端驱动，扭转振动对毯面绒高影响较小（在采用单端驱动且轴径50mm时，扭转振动影响的绒高差能达到0.28%）。提出采用高位停机来消除停机痕迹的方法；设计了轴系扭转振动抑制的H无穷主动控制器，可知有控比无控降幅达10倍左右。

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