选针器压电陶瓷驱动及往复位移特性研究

以压电陶瓷选针器为研究对象,基于压电陶瓷晶片的驱动原理,建立压电陶瓷晶片弯曲形变的力学模型,对压电陶瓷驱动片的受力弯曲过程进行分析研究。进一步运用Comsol Multiphysics软件对电压驱动压电陶瓷晶片的弯曲进行压电仿真分析,并进行试验验证。压电陶瓷弯曲位移仿真及试验结果表明,该压电陶瓷驱动器可行性强,能够达到选针器的工作要求,并且与理论计算结果基本一致,为选针器的设计开发和应用提供了理论依据和参考。     

片梭织机自动寻断纬装置及夹纱器自动研磨机

河北省纺织科学研究所开发的片梭织机自动寻断纬装置及夹纱器自动研磨机是瑞士进口片梭织机的配套附件。自动寻断纬装置是通过操作手柄、行程开关及电磁离合器控制自动寻断纬过程 ,以替代手工寻断纬 ,提高了片梭织机的自动化程度。夹纱器自动研磨机是通过电动机驱动的偏心轴连杆机构以实现三种独立的研磨运动 ,从而对被磨损的片梭及递纬器的纱夹进行研磨 ,提高其夹纱的可靠性 ,解决了机电元件的国产化问题。其技术指标为 :自动寻断纬装置正反转运动灵活 ;夹纱器自动研磨机研磨 6 6 3次 /分。该成果已向四个厂家推广应用 ,预计年销售 2 0套 ,…     

基于正切函数的压电驱动磁滞建模及其控制

压电陶瓷驱动器具有迟滞、蠕变等非线性特性,降低了微纳米定位平台的精度,因此,课题组通过建立压电陶瓷微位移驱动器的磁滞模型以提高精密定位系统的控制精度,并且设计有效的控制系统加以实验验证。课题组建立了基于正切函数的磁滞模型,将磁滞模型串联在系统中,成功抑制了系统的磁滞效应。在控制系统设计中,采用了逆模型控制、PID控制和PID+前馈控制3种控制策略对微位移实验平台进行控制,验证了模型的精确性和可行性。通过对比分析实验结果可得:实验中的3种控制策略均能有效控制微位移平台的运动,其中以PID+前馈控制的控制效果最为优秀。     

基于聚氨酯弹性体位移传感器的有限元分析及实验

为揭示聚氨酯弹性体位移传感器固定端应变与运动端位移、扭转之间的关系,课题组基于橡胶类材料单轴拉伸实验得到的应力应变关系,通过数据拟合后确定最适合聚氨酯弹性体材料的Ogden本构模型及参数。用ABAQUS软件建立了聚氨酯弹性体位移传感器的非线性有限元模型,分析运动端位移和扭转情况下传感器的应力、应变和位移变化规律。研究表明:随着运动端位移和扭转的加载,固定端的应变随之增加,当位移达到30 mm时,最大应变出现在距离固定端4 mm处;当扭转达到15°时,最大切应变区域为整个弹性体发生扭转变形部分;此分布规律指导了传感器设计中应变片布置方案。将传感器仿真与测量实验数据对比,误差在10%以内,符合传感器要求。     

基于异构集成学习的棉纱纱疵定量分析方法

为解决当前棉纱纱疵定量分析方法精度低、可靠性差的问题，提出一种基于异构集成学习的纱疵定量分析方法。首先，建立基于电容传感器的纱疵检测二维动态仿真模型，分析纱疵尺寸对纱疵信号的影响规律。其次，针对非平稳、非线性的纱疵信号难处理以及纱疵量化特征不明显的问题，采用时域分析方法，提取纱疵信号的时域参数作为纱疵定量分析特征，针对传统阈值和数值分析方法对纱疵定量精度低的问题，以支持向量机回归算法和径向基神经网络算法组成初级学习器，集成梯度提升决策树为元学习器，建立用于纱疵定量分析的异构集成学习算法模型。实验结果表明，本文方法比其它单模型回归拟合方法的检测准确率提升约10%,验证了本文方法对纱疵定量分析结果的可靠性。     

纱线卷绕成型过程叠纱机理及防叠方法研究

针对纱线在卷绕成型过程中不当的卷绕参数导致纱线出现的叠纱现象,笔者提出一种周期动态改变卷绕比的防叠算法.通过建立纱线卷绕过程中的数学模型,模拟纱线卷绕成型的过程,采用MATLAB仿真的方式重现了叠纱现象;在对叠纱过程进行理论分析基础上,采用周期动态改变导纱头速度的方式实现该算法.经过仿真实验与实机测试表明:该算法能有效...     

动态的编织张力

本文就编织输入张力对编织区内最大编织张力（回退初始时）的位置的影响进行了详细分析研究。采用的测量方法能够对单个动态编织张力按照已知的编织参数加以评定。 一种新的仪器化沉降片方法被用来对相应的新工艺中动态编织张力作出分析。采用了两种不同的纱线。分析对象是在不同输入张力和不同线圈长度情况下最大编织张力出现的时间和数值。已经证明，纱线输入张力是影响最大编织张力的位置、进而影响回退现象的重要参数。在成因过程中，随着输入张力的减小，最大编织点的位置从喂纱端移向编织点，这与早期理论上的编织假设一致。 实验工作…     

假捻集聚纺假捻器位置及结构参数的优化

为对假捻集聚纺假捻器的作用有更深刻的认识,采用响应曲面方法分析假捻器的位置及结构参数对成纱性能的影响,并采用满意度函数方法对上述参数进行多响应优化.结果表明:纱线的条干CV值主要受假捻腔最小曲率半径的影响;假捻器转速比和假捻腔的最小曲率半径对纱线毛羽指数的影响作用比较明显;实验研究的3个参数对纱线断裂强度和断裂伸长率都...     

三维编织机运动仿真分析及其轨道优化设计

为研究旋转式三维编织机携纱器在对零部件编织过程中的运动情况,以便对携纱器的运动和接触进行分析,了解其对编织后的复合材料性能的影响,通过分析建立携纱器运动的理论公式,利用MatLab软件绘制携纱器的理论运动曲线,并且在SolidWorks中建立三维编织机简化后的虚拟样机分析模型,应用ADAMS软件进行运动和动力学仿真。对比理论与仿真的曲线发现,携纱器在过渡阶段出现尖点,存在较大的加速度,产生接触冲击,对编织的效果造成不良影响,进而进行携纱器运动轨道的优化设计。通过导入虚拟样机软件仿真后发现,优化后的携纱器速度曲线过渡平缓,圆滑,无尖点,且过渡处加速度小,从而减小了冲击,降低了磨损率。     

铝合金铸造用20kHz超声换能器的非线性设计研究

超声换能器是铝合金铸造过程的核心部件,超声产生的空化腐蚀对铝合金晶粒细化、除渣、除气等有显著的作用。文章在超声换能器的基本理论基础上,采用非线性压电方程,对换能器振动形式进行分析求解,得出了基于非线性的超声换能器的结构和设计参数。并采用有限元分析法对换能器进行模态分析,确定了换能器端面辐射的最佳振动模态及其纵向振动频率。通过实验验证,表明换能器辐射端面在谐振点振幅最大。     

电子雕刻系统用高频电—机械转换器的研制

电子雕刻系统是转移印花制版的关键设备,在分析电子雕刻系统的执行元件高频电—机械转换器结构的基础上,通过数学模型进行了动态性能仿真和磁场分析,讨论了主要结构参数对性能的影响;采用反射光测量方法研究了其静态滞回特性和幅频响应特性,并在电子雕刻系统上进行了实际应用测试。结果表明,该摆动式电—机械转换器最大输出角位移约为±0.0064 rad(刻针针尖位移±65μm),滞环小于5.5%,幅频宽可达3100 Hz,是一种结构简单、动作可靠、频响高、线性好的高频电—机械转换器,能够满足电子雕刻系统对电—机械转换器性能的需求。     

基于类骨骼肌结构的纱线基驱动器性能及应用

针对纤维基驱动器结构稳定性较低、制备工艺复杂、难以实现产业化应用等问题,采用亲水性粘胶长丝与低熔点涤纶长丝,通过并线、倍捻、热定形的方法制备纱线基驱动器,利用在外界湿刺激条件下2种材料的非对称响应实现驱动功能。对该纱线基驱动器结构进行测试与表征,分析湿刺激下粘胶长丝与涤纶长丝协同响应驱动性能和循环回复效应的影响因素。结果表明：该纱线基驱动器表面为粘胶与涤纶长丝束呈多层级交替排布的类骨骼肌结构;在一定范围内,驱动器的驱动性能随着纱线捻度、线密度与粘胶长丝含量的增加而增大,单次循环内驱动器最大收缩应变可达83.15%,连续30次循环内最大收缩应变回复率可达90%以上,展现出优异的结构稳定性以及强大灵敏的响应驱动性和循环回复效应,在柔性机械臂、智能纺织品等开发领域具有广阔的应用前景。     

不锈钢丝包芯纱针织物电磁屏蔽性能研究

采用涤纶长丝、棉粗纱和超细316L不锈钢丝在HN32-04型棉纺花式捻线机上纺制不锈钢丝包芯纱,并在龙星LXC-252SCV型电脑横机上编织纬平针织物及浮线添纱针织物。介绍纺纱原理及编织工艺,并测试不锈钢丝包芯纱的拉伸性能以及针织物的电磁屏蔽效能。结果表明,不锈钢丝包芯纱的平均拉伸断裂强力为38.96 N,位移为124.30 mm,其拉伸过程分为不锈钢丝断裂、纱线中纤维抽拔、纱线断裂过程。随着电磁波频率的不断增强,纬平针织物和浮线添纱针织物的电磁屏蔽效能下降。针织物结构不同,织物紧密程度和线圈大小不同,对不同频段电磁波的屏蔽能力也不同。     

基于哈密顿原理轴向运动纱线的振动特性研究

为获得任意载荷作用下轴向行进纱线任意点的横向位移参数,建立了轴向运动纱线在哈密顿体系下无量纲动力学微分方程。通过应用最小变分原理得到运动纱线的对偶方程,用分离变量法计算轴向运动纱线系统的各阶特征值和特征函数;基于线性辛特征值得到非奇异模态函数,推导出了模态函数的辛共轭正交归一关系;根据特征值及其分岔规律,分析纱线横向运动的稳定性,并利用非奇异模态函数分析纱线自由振动和受迫振动的位移响应;依据纱线横向振动的近似解,分析运动纱线在不同运行状态下的动力学行为。结果表明,纱线运动速度对响应周期、不同质点的响应幅值以及构形有较大影响,前2项构形经叠加即可求得纱线位移。     

簇绒提花地毯纱线束动态张力分析

 为控制纱线张力波动,提高毯面质量,有必要研究提花罗拉控制下纱线张力波动的形成及影响因素。本文假设地毯纱线束为线性弹性,且截面为圆形。在离合器吸合和释放瞬间,以作用在提花罗拉上的阻力矩作为输入,纱线的动态张力为输出,对提花罗拉与牵引罗拉间纱线束的动态张力进行理论分析。根据动量矩定理和纱线束质量守恒定律,建立了提花罗拉作用下纱线束动态张力模型。假设输入为阶跃信号,应用拉普拉斯变换,求出纱线张力波动的幅度、频率及阻尼比,并进行仿真。结果显示,阻力矩对纱线束张力波动有很重要的影响。因此为降低纱线张力的波动,有必要对提花罗拉的结构、离合器摩擦片进行精密设计。同时,分析了纱线束长度对张力波动固有频率和系统阻尼系数的影响。     

Experimental and theoretical analysis of failure mechanism of UHMWPE Yarn under transverse cut loading

This paper is concerned with transverse cut resistant properties of UHMWPE yarns by the methods of experimental and theoretical analysis. Rheological theory of fabric was applied to evaluate relation of stress and strain of UHMWPE yarn, when the UHMWPE yarn is subjected to external cut force. The dynamic response of yarn and the contact volume of yarn and blade in the cutting have been identified to interpret cut failure mechanism of yarn. The experimental results show that yarn structure, blade edge, and test parameters have great influence on cut resistant property of UHMWPE yarn, and which are consistent with the theoretical analysis. It provides a theoretical basis for quantifying the cutting resistance of fabrics.     

纤维基湿敏柔性驱动器的跨尺度构建及其性能

针对目前纤维基人工肌肉普遍存在变形模式单一(主要为一维扭转和伸缩)、刺激条件苛刻、潜在的化学毒性或制造工艺复杂等问题，提出基于纤维聚集态结构及纤维体分级结构的跨尺度处理策略。通过结构设计将普通粘胶纤维制成快速响应、湿驱动的纱线人工肌肉，进一步通过集成不同的纺织技术与拓扑编织结构设计，实现纱线人工肌肉的机械化生产，并将一维纱线肌肉进一步扩展为二维的织物肌肉驱动器。结果表明：所制备的纱线人工肌肉实现了高达1 657 (°)/cm的扭转冲程，所制备的织物肌肉实现了更高维度的螺旋、卷曲、弯曲和扭转等运动。该制备方法无需任何复合系统、复杂的合成加工和组件设计，有利于促进纤维基人工肌肉在智能纺织品等多领域的应用与发展。     

On the dynamic model of yarn with time-dependent tension

In order to control yarn vibration and improve carpet quality, it is essential to research the fluctuation of yarn tension and its influences during tufting process. Assuming the polypropylene yarn has linear elasticity with a circular cross-section, we take the dynamic tension as the output and the friction acted on yarn by Jacquard roller as the input. At the moment of clutch operation and release, the tension fluctuation of polypropylene yarn during transmission from pulling roller to Jacquard roller was theoretically analyzed. A mathematical model describing yarn tension fluctuation was derived based on the moment of momentum theorem and mass conservation. The dynamic tension was obtained by applying Laplace’s transformation, providing the input-breaking moment as a step response. The result shows that tension fluctuation has an important influence on the carpet quality; therefore, it is necessary to carefully design the Jacquard roller and the control friction plate of clutch. Moreover, the effects of the yarn length between Jacquard rollers and pulling rollers on natural frequency and damping coefficient of yarn tension fluctuation were analyzed.     

基于压电双晶片的选针执行器的形变分析

压电陶瓷提花选针执行器的形变特性是提花执行装置及其控制系统设计的一个关键参数,根据电子提花机基于压电双晶片选针执行器的基本结构,选取表面粘贴压电元件的悬臂梁,利用有限元分析压电问题的流程方法,分析了中间弹性梁和压电层性质对执行器形变的影响,对外加电压、弹性梁的弹性模量和压电片厚度等与选针执行器的性能关系进行了定量分析,为选针执行器结构的选择及应用提供了理论依据和设计方法,并进一步通过实验验证了压电双晶片作为选针执行器的可行性和有效性。     

环锭纱络筒质量的检测与控制

为探讨环锭纱络筒过程中纱线质量的影响因素,通过设置对比实验的方法测试络筒纱线的毛羽数、条干不匀率、强伸性和卷绕点分布,得到同一纱筒上不同半径纱层的纱线质量数据,并进行研究分析。结果表明:中层筒子纱线的毛羽较少,对应的纱线比较光滑,CV值较低,条干均匀度高;最内层和最外层纱线的强力最大;最外层纱线重叠率最低。生产中可以采取改进络筒工艺参数、选择适宜的槽筒材质等措施,提高卷绕质量及络筒质量。