纺织仪器原理与维修.pdf

张国权 钱云青编撰 纺织仪器原理与维修 ------以电子单纱强力机为例 随着科学技术的发展我国一些企业自行研制生产的纺织测试仪器基本满足了我国的需求，并且经常有仪器出口国外，外观得到了美化、机械结构改进的更加符合人体工程、比较复杂电器控制结构也由模拟电路转向了数字电路---单板机或单片机控制，我国纺织仪器起步较晚，但是发展很快，由于纺织仪器的专业性、特殊性和社会拥有量太少，加之生产厂商的技术保密等方方面面原因，从而导致了很多业内人士感到技术资料匮乏、维修难针对上述原因概要的描述一下，其实进口仪器维修途径也大致相同 一、电子单强仪结构要点及基本工作原理： 电子单强仪无论其型号、外观各不相同，但各种结构组成均基本雷同主要包括试样夹持及纱线喂入系统、伸长测定系统、移动夹持器驱动及速度控制系统、测试结果处理显示及输出系统、测试条件输入系统等组成各系统组成，皆有相应电源供电、有相应接口与微处理器适配上述各系统工作一般有同一微处理器协调完成，各系统相互关系如图 1 所示 1、试样夹持系统：由定、动二夹持器组成，通常定夹持器直接或间接与测力传感器相联，动夹持器按设定要求的速度线性移动（全自动式电子单强仪，则其夹持试样动作受控制电路适时完成） ，试样不夹断、不滑脱是其主要技术要求之一。

2、测力系统：包括测力传感器、测量电路、A/D 转换器、其功能是将试样所受拉伸力值模拟信号转换为相应的数字量，以便通过接口供微处理器（CPU）作进一步处理就力值理论误差而言，其 A/D 转换器是应主要关注的技术指标 3、伸长测定系统：由于电子单强仪均属 CRE 工作方式，定夹持器位移基本可以忽略不计，故检测拉伸过程中动夹持器的位移量可视为试样的伸长量按其结构及工作原理、一般可分为光电转换式及 CPU 输出脉冲计数式两种，两者各有优缺点，当然与软件的编写、定位装置的采用亦有间接关系 4、夹持器驱动及速度控制系统：国内常用驱动方式有三类：A、步进电机驱动B 直流电机驱动C 交流电机驱动无论何类驱动方式均需包含：速度变换及控制电路、传动变速机构总体要求考虑下列性能指标：调速变速范围、速度稳定性、启停响应特性、输出力矩一致性，其他如噪声、结构复杂程度等亦都是必须注意的问题 5、测试结果处理及输出系统：拉伸过程中试样所受负荷力值、伸长值、时间等都必须随时分别通过各相应接口送 CPU，由 CPU 作进一步运算、判定等处理，然后将中间结果暂存 RAM中备用，经 CPU 判定拉伸结束（或试样断裂） ，CPU 将在 ROM 程序管理下，按设定程序和工艺要求对测得结果进行统计运算，求得各项统计结果，最终通过相应接口分别显示、打印、记录或将信号送至 PC 机进行信号记录处理、分析，以便信息化管理。

6、电源供应系统：该系统任务在供应各电气、电子线路部分的用电，其品质直接影响整机抗干扰、工作稳定、计量准确等主要性能，不能轻视其要求 7、喂纱、换管及予加张力的工作方式：有多种不同的工作方式喂纱方式分链条、摇臂、横动等方式，夹持方式分弹簧、气压、电磁、手动等；预加张力分直接测读（通过测力传感器）和直接加载等方式 电子单强仪各系统的工作流程（框图）如图示 2 所示它是由硬件和软件二者密切协调配合的结果，当然由于机型不同，工作流程某些细节安排可能会略有差异，图 2 供一般性参考 二、电子单强仪测试调校工作、操作方法要点及实例简介，可参考生产制造厂商提供的有关仪器说明书、电路图中相关条文及技术参数进行，本文从略 三、仪器的检定实施往往在于以修带检，因此仪器的保养及故障排除很重要 1、仪器的保养：电子单强仪是电子系统和机械结构有效结合的机电仪一体化仪器仪器的机械传动部分要根据制造厂家提供的用户使用说明书的要点及时注油、调整、清洁；电器部分每天或经常通电，以保证其电子元器件的可靠性、稳定性、防止受潮 2、检查故障的方法与步骤： 维修是一项认真而细致的工作，在未经过周密判断故障的所在情况下，决不能轻易拆调仪器，更不能随便代换元器件，否则会事倍功半。

排除故障须按一定的步骤和方法进行，这些方法不是一成不变的，应在实际情况下灵活运用 A、 维修者基本要素： （1）系统的了解仪器的各部分组成，基本工作原理及正常的工作状态在维修以前应先熟悉仪器的电路组成，机电结合，各部分电路及元器件作用原理，及有关电路在正常工作状态下的典型参数，如波形信号、参考电压，各重点参数等，这将提高维修速度和维修效果 （2）应了解调整点的位置、作用及正确的调整方法如放大器的放大倍数校准与传感器的零位基准调校，传感器供电精密稳压电源调整可调电位器的正确位置与调整步骤如果不了解其操作方法和步骤以及全部正确位置和功能就无法下手或人为造成调节混乱，使仪器计量失准；有的仪器软件调校，当然这样的仪器需要去了解它的各个步骤 （3）熟悉使用测试仪器、技术手册或其他数据资料 测试仪器是维修人员得力助手，熟练、正确使用各种测试仪器和设备，会帮助迅速准确找出故障所在部位各种技术手册或数据资料是维修者最佳资料来源，可以从其中查出有价值折正确数据，帮助判定故障 （4）合理分析故障、选定检修方案：迅速判定故障所在部位和找出损坏元件要靠长期维修经验，如果合理地检查步骤也会帮助你迅速准确地找到部位，可少走弯路。

（5）对修复的仪器进行必要的指标检定：仪器修复或调整有关计量电路后，要对仪器进行计量检定 B、 认真分析故障现象和确定故障范围： 根据故障表现去判断故障发生部位，进一步确定故障元件虽然迅速排除故障要靠丰富的维修经验和熟练的检修技巧如果我们能按一定的检修步骤去认真的查找，要实现以上目的的亦是不难的 （1）了解仪器的使用情况：首先应详尽的了解仪器的使用情况及产生故障的原因和现象，这具有重要的参考价值，还可以减少许多不必要的测试手续了解的内容主要包括：仪器使用时间（年限）？故障是突发还是渐发？是经常性还是时有时无？是否别人修过？都有置换过什么原器件等等了解上述情况为便于分析故障作为参考如果是刚购新仪器，则多发生偶发性故障，例如运输过程中的振动造成元件松动接触不良现象，特别使用者对仪器随便调整致使机件损坏或失调，这种故障通常只要认真进行恢复、调整、安装好松动元件即可消除故障；对于使用多年的旧仪器则发生损耗性故障较多，这主要电路元件和机件特性变差式或磨损、疲劳、氧化所致如电解电容容量下降、漏电、继电、继电器触点氧化、接触不良、机械磨损导致不到位等等 判定故障属某一功能范围：利用故障现象判定故障范围亦是行之有效的方法，计量失准应到传感器、放大器、放大系统找致病因素；拉伸不正常应到拉伸驱动系统找毛病。

可用眼睛观察有无烧毁元器件，可用耳朵听电机动作有响声的元器件声音是否正常？可用鼻子嗅有无异味？关断电源后，可用手摸可疑元器件有无过热的现象可以充分利用感官——视觉、听觉、嗅觉、触觉等去辩认故障元件；也可以用元件代换法替下可疑元器件，在更换元器件时一定要有严格的科学态度和一丝不苟的认真精神，更换元件的安装每个脚号应反复核对准确无误，并保证焊接良好，保持原样 3、故障的排除思路： 机械故障一般可由感官判定并根据具体情况排除仪器由电器故障一般可分为以下几大部分： A、电源电子单强仪的电源输入一般是交流 220V，仪器设计者根据国家有关规定设计在电压波动 180～240 内是可以正常使用的，如果超出这个范围，则要考虑加装稳压器，如果电源污染严重，导致仪器工作受干扰，可考虑增加电源净化器仪器要有良好的接地，避免强干扰引起仪器工作失误和保证工作人员的工作安全性 交流 220V 输入仪器后，经变压器变压又分为若干组子电压，经整流滤波后给各需要部分提供合格的电压，各制造者都有自己的设计风格维修时要根据制造者提供的技术资料进行分析，基本可以有以下规律可循：CPU、P10、CTC 等数字电路及显示器、微型打印机等+5V 供电，传感器+10V——12V（个别有+5V）供电，电机、电磁开关、驱动部分由于选用器件型号不同，供电电压亦不同。

维修时还有以下规律可参考：交流电压经整流、滤波后，稳压前的直流电压约是输入交流电压 1.414 倍例：220V 整流、滤波后的电压 220×1.414≈310V,15V 整流滤波后 15×1.414≈21V，如果和此规律不吻合，则可能： （1）变压器设计内阻太大， （2）用电电路有问题， （3）电容失效或性能下降， （4）整流二级管坏或性能下降，等等 随着技术的发展，稳压部分已有很多成品稳压电路亦可任其电压、电流扩展，这里不一一赘述 B、 传感器及放大部分 如果纱线断裂后（在分档强力仪选档合适）动夹持器继续拉伸不返回或放上砝码不显示、显示不正常、则要考虑部分故障可能，等效电路见图 3具体检查可以分以下步骤： （1）传感器： 传感器一般选用电阻应变式， 电阻值 350 欧或 750 欧左右的四个应变电阻组成一个电阻桥，有效的贴在平衡（悬臂）梁或 S 形金属机体上，用一般万用表便可测出是否正常（不包括贴片脱落） （1） 用 4.5 数字万用表检查传感器，在传感器供电受力时输出端是否有电压输出 （2） 如果以上正常，检查放大器电源电压是否正常？ （3） 检查放大器在传感受器受力放大器输出电压应随着传感器受力大小作相应变化。

（5）如果以上都基本正常而力值显示不准确，则应通过负荷计量检定，调零位及灵敏度放大倍数，使该系统性能符合要求 （6）零位调校及仪器校准：各种单强仪由于设计不同，零位有手动调零位和 CPU 自动读零，那么零位调校要配合仪器校准参考使用说明书反复调校，直至计量准确符合要求 （7）如果以上都正常，故障仍不能排除，则要考虑接口部分或中间信号输送回路 接口电路： C、接口电路比较复杂，P10、CTC 等是各分支电路和 CPU 交换信息的中间站，所有的检测信号、控制信号，几乎全通过他们P10 外围分支接口皆从此不同引脚输入、输出，那么则可以以此为根据在不同现象分析原因，找出致病原因，其 P10 电路亦是较易损坏元件之一可用元件代换法，如更换后故障现象未变，则要看接口输入、输出回路、双面电路板孔化、分支接口，特别是有限位开关、功能变换开关、继电器的设计方案，这些元器件是薄弱环节由于以上元器件的动作频繁性，在纺织厂高温高湿特定环境条件下，弹簧要疲劳，触点要氧化，因此要重点检查或用元件代换法，电阻、电流、电压检查法，全自动单强仪还要检查机械接口工作是否到位？是否磨损严重超限造成的不能动作？定位系统是否牢靠？有无松动现象？总而言之：多方位分析，逐个击破、缩小范围、排除故障。

D、驱动部分： 半自动单强仪驱动部分设计比较简单，只有拉伸部分，而全自动式单强仪自动拉伸部分、换管、自动喂纱、电磁开关、电磁夹持器都各有其驱动部分所有驱动部分都有一个共同特点，即用小信号控制高电压、大电流（相对而言） ，驱动部分小信号来自 P10，为避免前后级之间相干扰和提高仪器的可靠性，信号的中间转换部分一般用光电耦合器（光耦）输送信号，有的单强仪（或早期产品）中间信号用的微型继电器（中间继电器） 后级信号处理部分：国内外早期产品是采用继电器、电磁开关、电磁阀开关高电压、大电流达到驱动目的，这些机械动作元件由于频繁工作极易发生故障，随着科学技术的发展，此类功能电子元器件相继问世，使可靠性能成百倍、千倍提高，其开关特性又特别好，在电子单强仪电路设计中采用电子元器件完全可以胜任，革除故障隐患提高仪器的可靠性，一直是仪器制造厂的重大研究课题由于各厂的具体状况，致使目前各型号电子单强仪故障率高低不一 电子单强仪的驱动部分可靠与否又直接和电源有联系，信号和 P10 有联系因此驱动部分是本仪器的高发区如果维修技术资料缺乏，难以胜任维修工作，致使仪器瘫痪，因此用户应要求仪器制造厂商随机带有效的电气接线图，并注明技术参数，以便给维修提供方便条件（国家有关法规已有此规定） 。

驱动部分虽然复杂，又鉴于各厂设计风格不同，但只要具体情况具体分析，如在故障检查时先分析是。