絡(luò)筒機卷繞裝置研究之平衡壓力

青島宏大紡織機械有限責任公司 劉曉良/文

絡(luò)筒機卷繞裝置研究之平衡壓力

青島宏大紡織機械有限責任公司 劉曉良/文

本文主要探討了后彎弓卷繞裝置與前彎弓卷繞裝置的對比，以及后彎弓卷繞裝置的新結(jié)構(gòu)、新特點，并對壓力平衡裝置進行了相關(guān)線性論證，從而保證平衡裝置能滿足優(yōu)良的筒紗成形。

卷繞裝置 后彎弓 壓力平衡裝置 自動絡(luò)筒機

1 引言

卷繞裝置作為絡(luò)筒機最為核心的裝置之一，它的任務(wù)是將容紗量較少的管紗加工成容量較大、成形良好、有利于后道工序加工的筒紗，并在紗線的快速退繞過程中，將不合格的紗疵和雜質(zhì)清除。

在筒紗的形成過程中，常見的筒紗成形問題可分為以下幾類：重疊筒子、菊花芯筒子、凸邊筒子、亂紗層筒子、跨邊（攀頭）筒子、脫邊（滑邊）筒子、葫蘆筒子、腰帶筒子、年輪筒子、紗線纏槽筒等，因此為了滿足后道工序的高效率退繞，筒紗的成形十分關(guān)鍵。

筒紗的卷繞成形除與張力、防疊、筒管形狀有關(guān)外，在很大程度上還取決于筒紗接觸壓力的變化規(guī)律。當前絡(luò)筒機雖然原理上都是采用槽筒式卷繞，但是夾持筒紗的握持裝置可分為前置彎弓和后置彎弓兩種，相對應(yīng)的平衡壓力裝置也各不相同。

表1 四種主要機型卷繞裝置結(jié)構(gòu)對比

2 卷繞裝置的結(jié)構(gòu)比較分析

隨著絡(luò)紗設(shè)備向著智能化、高效、可靠、穩(wěn)定的方向發(fā)展，以及市場對筒紗質(zhì)量的不斷提高，國外三家絡(luò)筒機廠商都將筒紗的握持方式改為后彎弓，同時依靠平衡氣缸與彈簧共同作用有效控制筒紗與槽筒的接觸壓力，通過阻尼吸收運行。

2.1 SMARO絡(luò)筒機與其他機型卷繞裝置的比較

目前四種主要機型卷繞裝置的結(jié)構(gòu)對如表1所示：

2.2 后彎弓的結(jié)構(gòu)特點

鑒于國外三種機型的結(jié)構(gòu)特點，作為國內(nèi)生產(chǎn)絡(luò)筒機的主要供應(yīng)商，青島宏大生產(chǎn)的絡(luò)筒機也將彎弓設(shè)計為后方握持，主要具有以下新結(jié)構(gòu)、新特點：

1）握持方式為后彎弓，給新型落筒小車抓手讓出空間，可實現(xiàn)在電子清紗器處抓取紗頭，智能化程度大大提高；

2）彎弓跨距為固定一體式不可調(diào)節(jié)，零件的生產(chǎn)加工工藝性較好，可以高精度地保證大小端輪的同心度，剎車方式采用軸向結(jié)構(gòu)不易飛筒紗，大端輪結(jié)構(gòu)簡潔可適應(yīng)不同錐度的筒管；

3）接觸壓力由平衡氣缸和阻尼彈簧共同作用，可以吸收筒紗在運行過程中產(chǎn)生的接觸壓力波動，可以通過調(diào)節(jié)彈簧力度或平衡壓力差改善筒子的防疊及致密度，提高筒子的成形質(zhì)量。

4）采用后彎弓結(jié)構(gòu)相對牢固，握持筒紗并繞筒紗長度方向的中間位置旋轉(zhuǎn)，在小筒紗狀態(tài)時可防止筒紗小端過度摩擦產(chǎn)生斷頭，并且錐度累加作用于彎弓回轉(zhuǎn)中心位置。

3 平衡壓力調(diào)節(jié)裝置的線性論證

在后彎弓的設(shè)計中，仍然采用原有的平衡氣缸來滿足筒紗的抬起與平衡功能，但由于結(jié)構(gòu)位置的改變及后彎弓質(zhì)量變輕，需要通過其他裝置與平衡氣缸裝置產(chǎn)生的力矩進行合成，使筒紗在增大過程中與槽筒之間的壓力基本為恒定，從而保證筒紗的成形質(zhì)量。

由于彎弓是繞定軸轉(zhuǎn)動的，可以將筒紗與槽筒之間的壓力恒定轉(zhuǎn)化為彎弓繞回轉(zhuǎn)中心力矩按一定規(guī)律（近似線性）的變化，從而轉(zhuǎn)化為平衡氣缸產(chǎn)生力矩與另一機構(gòu)產(chǎn)生力矩合成后產(chǎn)生的力矩來滿足所需變化規(guī)律。

圖1 平衡氣缸力矩產(chǎn)生裝置結(jié)構(gòu)簡圖

3.1 平衡氣缸力矩的計算

由于平衡氣缸本身的工作特性及結(jié)構(gòu)尺寸所限，設(shè)計中采用拉伸彈簧進行平衡壓力調(diào)節(jié)，通過齒輪傳動進行力矩連續(xù)平穩(wěn)疊加，結(jié)構(gòu)簡圖如圖1所示：

M—筒紗與槽筒的接觸壓力對應(yīng)的力矩；

M0—支臂、筒紗自重及摩擦等的力矩；

M1—平衡氣缸產(chǎn)生的力矩；

M2—齒輪2在彈簧作用下產(chǎn)生的力矩；

M2’—齒輪2產(chǎn)生的力矩作用在齒輪1上時產(chǎn)生的力矩；

θ′ —OA與X軸正方向的夾角；

β—OA與AB的夾角；

r—OA的長度；

在初始狀態(tài)下，力矩M0受很多因素影響，如裝配精度、軸的潤滑及摩擦等，在工作中，隨著筒紗直徑的增大，筒紗的質(zhì)量和支臂的重心發(fā)生著變化，支臂與筒紗自重產(chǎn)生的合成力矩也隨著筒紗的增大而變大，考慮彎弓在正常工作中（筒紗直徑小于320mm）轉(zhuǎn)動的角度不大（小于30°），所以可以假設(shè)支臂與筒紗自重產(chǎn)生的力矩與轉(zhuǎn)角為線性關(guān)系，即

且在筒紗增大過程中，平衡氣缸的力臂R變化不大，接觸壓力需保持基本恒定，所以M 1、M也近似為常數(shù)，對上述公式兩邊求導(dǎo)為

3.2 平衡彈簧力矩的計算

鑒于上述力矩方程為線性方程，考慮到支臂正常工作時轉(zhuǎn)動的角度較?。ㄐ∮?0度），采用拉伸彈簧機構(gòu)時，拉力是線性的，產(chǎn)生的力矩也近似認為是線性的。

可求彈簧產(chǎn)生的力矩為

3.3 壓力平衡裝置對筒紗成形的影響

隨著筒紗直徑的增加，筒紗與槽筒的接觸線向槽筒后方移動，筒紗自身的重量在逐漸增加，支臂重心也在變化，基于這三個因素的影響，為了保證筒紗成形時里、外層的密度相同，要求筒紗對槽筒的正壓力應(yīng)保持一致。

通過實際測量，此平衡裝置在紡品種為T45S的紗線，平衡氣壓為1.2bar時，筒紗在不同大小，對槽筒正壓力的變化趨勢如圖2所示：

圖2 筒紗對槽筒正壓力的變化趨勢

系列1：筒紗直徑變化線，直徑勻速增加，每5mm一個點

系列2：對應(yīng)每個筒紗直徑變化點，筒紗重量變化趨勢

系列3：筒紗對槽筒正壓力變化趨勢，整體為增加趨勢，但較筒紗重量增加趨勢緩慢。

圖2中試驗數(shù)據(jù)反應(yīng)了接觸壓力的變化趨勢，在筒紗接觸壓力基本一致的設(shè)計思想下，接觸壓力整體呈增加趨勢，但增加趨勢緩慢，起到了一定的平衡筒紗內(nèi)外層密度的作用，保持筒紗成形良好。

4 結(jié)束語

目前市場需求對智能化程度及筒紗質(zhì)量不斷提高，與國外機型相比，我們的劣勢逐漸顯露出來，市場競爭壓力很大，對現(xiàn)有結(jié)構(gòu)進行后彎弓支臂的相關(guān)設(shè)計，其新結(jié)構(gòu)、新技術(shù)、新工藝不僅提高了生產(chǎn)效率和筒紗的成形質(zhì)量，還提高了設(shè)備運轉(zhuǎn)的穩(wěn)定性、可靠性，既是適應(yīng)當前用戶的需要，又是滿足我公司絡(luò)筒機持續(xù)發(fā)展的需要。

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