洛伦兹力磁悬浮织针驱动器结构设计

目前针织机械因刚性接触会产生较大的振动和噪声等，并且织针轨迹由三角决定，更改复杂、数字化水平低。文章基于洛伦兹力磁悬浮技术提出一种新型织针驱动器，建立驱动原理、设计驱动结构，通过实物试验验证驱动器合理可行，使织针悬浮运动从根本上削弱摩擦与冲击、提高织针运动的精度与稳定性。同时织针运动轨迹可通过上位机控制更改，提高了织针驱动数字化水平，为实现纺织品制造小批量、多批次的柔性化生产提供思路。     

磁悬浮式针织提花驱动方式理论研究与探讨

摘要 基于磁悬浮理论,提出将电磁力直接作用在织针上的悬浮式驱动织针理论研究,探讨针织圆纬机的悬浮驱动选针控制原理的可行性研究;针对磁悬浮式驱动织针方式,提出了一种悬浮式织针基本结构,通过磁悬浮式织针装置磁路分析、织针摩擦热及热分析,获得了织针的热运动分析结果;文中还介绍了织针位置检测与控制模型的研究、以及采用陶瓷作为动织针的位移传感器的绝缘基底材料,传感器极片涂层方法等,为后续进一步研究磁悬浮式驱动织针理论,实现织针在狭小空间内织针提花驱动方式提供可靠的理论依据。     

大行程磁悬浮织针驱动结构研究与仿真分析

基于单个磁悬浮驱动织针原理,提出多级螺线管永磁织针驱动方式。将永磁织针等效为单层通电螺线管,并根据安培定则计算其在多级通电螺线管中所受电磁力大小,分析并计算永磁织针在不同结构的多级螺线管中所受轴向电磁力的大小。通过Ansys Maxwell有限元仿真软件建立多级螺线管驱动织针模型,并对模型进行磁场分析,研究不同结构参数多级螺线管驱动织针模型对永磁织针产生的驱动力以及永磁织针的最大上升高度,获得一种大行程驱动织针的多级螺线管驱动模型。     

基于STM32的磁悬浮织针控制设计与仿真研究

结合磁悬浮织针的驱动模型,在电磁铁磁铁-织针结构的基础上,针对驱动磁悬浮织针的电磁线圈电流的控制,设计一种基于STM32和全桥驱动电路的磁悬浮织针电磁线圈电流闭环控制器.并在Simulink软件中建立控制系统和PID调节仿真模型,在给定电流激励的条件下,获得了电磁线圈电流响应时的序图,仿真结果表明,该控制器能够对织针悬...     

磁悬浮驱动织针的控制算法与试验过程研究

在传统针织提花圆纬机选针装置的基础上,提出了使电磁与永磁混合力直接作用于织针上,建立悬浮织针"零级传动"代替"多级传动"的针织提花织针理论。通过对磁悬浮驱动织针运动轨迹的分析及仿真,得出织针运动的位移、速度以及加速度曲线,并通过对系统建模,得到电磁、永磁体之间的作用力关系。从理论上对织针悬浮系统的数学建模进行了详细描述,并对织针往复运动的可行性进行了试验,对单织针悬浮控制系统的控制策略进行论述。揭示了利用磁悬浮驱动织针实现特定编织运动轨迹的可行性,为取代传统"机械式多级传动"编织原理,提供了一种新的驱动织针模式研究方法。     

磁悬浮驱动织针受力模型与磁力耦合研究

基于磁悬浮式驱动织针编织原理,建立磁悬浮式驱动织针的力学模型。针对多织针高速编织模式下磁力分布模型及热应力场等多物理场耦合作用对织针的影响,基于安培环路定律,建立电磁力与气隙之间的关系曲线,运用Ansys有限元软件,分析织针的应力、应变对编织工艺的影响。结果表明,多织针磁力分布模型中,磁悬浮织针的针筒高度设计为16 mm时,磁场的屏蔽效果最佳,为后续开展磁悬浮驱动织针实践应用提供技术支持。     

磁悬浮式驱动织针的关键技术与试验模型

为了解决传统织针机械编织效率过低,能耗较高的问题,基于提花圆机技术,提出新的磁悬浮式驱动织针原理,通过对磁悬浮驱动织针运动轨迹的分析及仿真,得出织针运动的位移、速度以及加速度曲线,并通过对系统建模,得到电磁、永磁织针之间的作用力关系。设计并完善驱动装置,基于实际E24针织提花机研究对象,验证磁悬浮驱动织针装置的编织效果。实验证明：基于新型磁悬浮方式织针编织,编织效率比传统方式提高近17%左右,同时编织工艺和轨迹得到优化。关键词: 磁悬浮式驱动织针;选针关键技术;编织机构;以电代机;试验模型     

磁悬浮式驱动织针的原理及结构设计

在传统的针织机选针提花原理基础上,提出了电磁—永磁悬浮的新型悬浮织针模式,并将其引入选针机构,提出了轴向磁悬浮式织针驱动理论。该理论的核心是将电磁力直接作用在织针上,从而实现了从传统的多级传动到零传动模式的织针驱动原理。详细论述磁悬浮式织针模型运动分析和磁悬浮式织针装置结构设计,为进一步研究新型针织机的选针驱动原理提出一种参考。     

磁悬浮式驱动织针电磁力研究及线圈轮廓优化

基于磁悬浮式驱动织针编织原理,建立永磁体外磁场模型及永磁织针磁力模型。针对织针轴向运动时磁场分布及磁力对织针的影响,基于磁力驱动原理、磁源性质及线圈轮廓变化下永磁织针驱动的特点,建立永磁织针轴向受力与轴向位移的关系曲线和线圈轮廓与永磁织针受力的内在联系,运用Ansys Maxwell仿真软件,分析电磁线圈截面轮廓变化对织针电磁力与轴向位移曲线的影响,优化线圈轮廓。结果表明,改变线圈轮廓外形可构建出平缓的电磁力-轴向位移曲线。     

横机织针电磁阵列驱动结构设计与仿真

在介绍单个电磁铁驱动永磁织针的原理上,提出多个电磁组成的电磁阵列驱动永磁织针。基于磁悬浮驱动原理,根据毕-萨-拉磁场基本定律,分析并计算在圆柱形电磁与方形电磁磁极上方任一点的磁场,以及在不同气隙高度下永磁所受到的磁场作用力。通过Ansys Maxwell仿真软件建立电磁-永磁的模型,对模型进行磁场仿真分析,计算出在不同电磁阵列结构下永磁织针所受到的电磁力与自身悬浮的高度之间变化的曲线关系,获得一种驱动效率高的电磁阵列结构。     

密绕线圈阵列结构对悬浮织针驱动性能的影响

为了改善织针的驱动性能,通过对密绕线圈阵列结构分析,确定悬浮织针的驱动结构,以提高空间磁场强度和悬浮织针驱动力;并根据毕奥-萨伐尔定律,推导密绕线圈阵列结构的电磁模型,分析计算不同密绕线圈结构及阵列方式在中心轴线上任意位置的磁感应强度,以及不同气隙高度下永磁织针的电磁驱动力;利用电磁仿真软件建立密绕线圈阵列结构驱动模型,得到单一式和阵列式密绕线圈结构对永磁织针所受电磁驱动力的数值曲线。最后通过搭建密绕线圈阵列驱动实验测试平台,对比仿真和实验结果。研究表明:圆柱形密绕线圈在永磁织针驱动系统中驱动性能更佳,且单组密绕线圈产生的驱动力大于多组阵列产生的驱动力。     

零传动模式的高速轴向悬浮织针运动控制与试验分析

针织传统针织圆纬机复杂的机械加工架构及高能耗编织模式,提出利用电磁-永磁悬浮式直接驱动织针编织模式,简化传统圆纬机的机械传动机构。在已有工作的基础上,分析电磁力直接驱动的永磁织针受力模型,揭示多织针轴向悬浮运动的规律,建立悬浮织针轴向驱动模型及控制算法,实现传统圆机的三功位编织工艺并以零传动无损模式高速驱动织针;探索织针阵列悬浮驱动编织的特定方式,为悬浮驱动织针取代传统编织工艺,实现编织工艺的全程可控可调提供理论参考和试验方法指导。     

电脑横机织针的磁驱动设计与建模

减少电脑横机在编织过程中的发热、振动和断针,提出一种利用电磁铁阵列驱动永磁体织针的非接触式的织针驱动方法,同时设计了织针与驱动分离的新型磁驱动横机结构。通过将电磁铁阵列中的铁芯、永磁、气隙等元素等效为磁阻和磁势,建立了电磁阵列驱动永磁织针的等效磁路模型,分析了电磁铁阵列在水平往复移动时的等效磁路模型的磁通量,推导出永磁织针在电磁铁阵列不同位移条件下的磁力模型,计算织针在不同条件下的受力数值,并利用Maxwell电磁仿真软件对磁驱动模型进行了仿真。结果表明:将等磁路模型和仿真模型的数据进行了比对和分析,验证了电磁铁阵列式的织针磁驱动等效磁路模型的正确性。     

混合磁悬浮织针驱动的永磁织针磁场分布规律

为研究横机织针混合磁悬浮驱动的空间磁场分布规律,通过构建圆柱形和长方体形2种永磁织针结构,根据安培环路定理,将永磁体等效为纵向的多圈电流环结构,并据此推导出织针垂直向上运动至空间任意位置的磁感应强度。在此基础上利用有限元电磁仿真软件对永磁织针模型进行仿真,同时搭建织针空间磁场强度实验测量平台进行数值测量。通过对比计算、仿真和实验测量发现:在圆柱型永磁织针中,厚径比越大,磁感应强度越大;在长方形永磁织针中,厚度不变磁感应强度随着长宽比增大而减小。     

新型夹纱器压电驱动器的运动特性

为解决传统电磁夹纱器响应频率低、一致性差等问题,提出了基于压电技术设计新型夹纱器的新方法,并对其压电驱动器进行动态分析。首先对压电驱动器静态参数及影响端部位移的参数进行分析,得到其最佳夹持长度;随后建立悬臂式压电驱动器动力学模型并使用MatLab对系统进行仿真,分析了各个参数的数值改变对系统动态特性与稳定性的影响;最后搭建实验平台对压电驱动器进行测试,验证了压电驱动器的先进性。仿真和实验结果表明：驱动电压为150 V,频率为10 Hz,压电驱动器端部最大位移为1.49 mm左右,达到最大位移的系统响应时间稳定在1.6 ms;相比国内外电磁夹纱器,动态性能有了明显提高。     

双路进线电脑袜机成圈机构的建模研究与运动仿真

针对国内现有双路进线电脑袜机结构设计方法较传统,缺乏机构动力学分析和仿真研究,存在运动平稳性不高的问题,在对双路进线电脑袜机成圈机制和关键工艺点研究的基础上,分析了织针和三角瞬时受力状况,采用Solid Works三维建模技术创建了双路进线袜机成圈机构的三维模型,进行了机构动力学研究。运用ANSYS有限元分析技术,对主要成圈机件进行了运动模拟仿真,得到了织针位移、速度、加速度曲线,并根据仿真结果对成圈机件进行了设计优化。结果表明,在成圈编织0.19 s(转速为300 r/min)时,加速度最大值为0.75×102m/s2,此值比优化设计前有明显减小,提高了双路进线电脑袜机的运动平稳性。     

基于轴向运动悬臂梁理论的无缝内衣机织针横向振动特性

无缝内衣机织针轴向运动过程中的横向振动特性与编织机构性能密切相关,为解决织针轴向运动过程中横向振动的理论及仿真模型少、编织过程织针横向振动数据难测量等问题,通过将编织织针等效为轴向运动悬臂梁对其横向振动特性进行理论研究,并采用ANSYS仿真软件进行有限元计算,最后通过高速相机对编织织针的横向振动特性进行测试。实验结果显示:理论及仿真计算所得横向振动曲线及动态频率值一致,动态频率值最大偏差不超过3.84%;织针编织过程中存在横向振动,且所得频率值与理论及仿真计算结果一致,证明了理论及仿真建模的正确性。