粗纱机升降平衡机构设计

粗纱机升降平衡机构 设计 领导形象设计圆作业设计ao工艺污水处理厂设计附属工程施工组织设计清扫机器人结构设计 摘要 升降装置的作用是使升降龙筋作有规律的运动。粗纱卷绕时，每绕一圈粗纱，升降龙筋需移动一个圈距，因为筒管的卷绕速度与纱管的卷绕直径成反比，所以升降龙筋的升降速度，也需依此规律变化。故升降龙筋的升降、筒管的卷绕传动可由同一变速机构来承担。为了逐层卷绕粗纱，每绕完一层后，升降龙筋需换向一次;为了使纱管两端呈截头圆锥体形状，每绕完一层粗纱后，升降龙筋的动程应缩短一些，以使管纱各卷绕层高度逐层缩短。 本次设计的是链条式升降装置 。如图所示。由变速系统传来的变速使升降平衡轴作正反向交替运动。升降平衡轴上固装有升降链轮，通过链条与摆臂( 升降杆)的中部相联，摆臂以支点，另一端托持升降龙筋。当升降轴往复回转时，升降龙筋在摆臂的放大作用下，完成升降运动。 为了减轻负荷、降低功率消耗，在升降平衡轴上与摆臂对应的方向挂有平衡重锤。当升降龙筋上升时，平衡重锤下降，借 重锤的重量托扶升降龙筋帮其上升。但因升降龙筋全靠本身自重而下降，所以平衡重锤的总重又不能太大，以保证使升降龙筋的重力矩略大于平衡重力矩。 关键词:粗纱机，链条式，升降装置，升降龙筋 中原工学院—毕业设计(论文)说明书 Abstract The elevating gear function is causes to rise and fall Long Jin tomake the orderly movement. When coarse yarn coiling, every timecircles coarse yarn, rises and falls Long Jinxu to move a circledistance, because Bobbin coiling speed with Yarn tube the coiling diameterhas the inverse ratio, therefore rises and falls Long Jin thefluctuation speed, also must depend on this rule change. Thereforerises and falls Long Jin the fluctuation, Bobbin the coilingtransmission may undertake by the identical gearshift mechanism. Forby the level coiling coarse yarn, after every time circles, rises andfalls Long Jinxu to commutate time; In order to cause Yarn tube thebeginnings and ends to assume the truncation cone shape, after everytime circles coarse yarn, rises and falls Long Jin the range ofmovement to be supposed to reduce some. This design is the chain link type elevating gear. Like the chartshows. The speed change transmits which by the speed change systemcauses the fluctuation Balance Shaft to make the pro and con to thealternating motion. The fluctuation Balance Shaft on firmly is loaded withrises and falls chain wheel , with suspends arm (Lifter) middleunites through the chain link, suspends the arm take a as the pivot,another end request holds the fluctuation dragon muscle. When fluctuation axis reciprocation rotation, rises and falls Long Jin atto suspend the arm under the amplification, completes the vibratory movement. In order to reduce the load, the derate consumption, Balance Shaft on andsuspends the direction at the fluctuation which the arm corresponds tohang has the balanced steelyard weight . When the fluctuation dragonmuscle rises, the balanced steelyard weight drops, borrows The steelyard weight weight request holds rises and falls LongJin to help its rise. But because the fluctuation dragon muscledepends entirely on itself is self-possessed drops, therefore balancesthe steelyard weight the gross weight not to be able too to be big,guaranteed causes to rise and fall Long Jin the heavy moment of II 中原工学院—毕业设计(论文)说明书 forceslightly to be bigger than Balance weight the moment of force. Key words: Fly frame, chain link type, elevating gear,fluctuation dragon muscle 前言 纺织行业是我国国民经济中的一个重要行业，在保障全国人民衣被供应的同时，对保证国民经济的高速度增长、以及增加财政收入和外汇收入，一直发挥着重要作用。我国拥有超过全球30%的纺织品生产能力和全球1/4的纺机市场。然而，纺织机械是纺织行业的支持性产业，目前中国纺织机械的市场容量大约在80亿美元左右，占到世界市场容量的30%;有量大面广、纺织行业是我国国民经济中的一个重要行业;在保障全国人民衣被供应的同时，对保证国民经济的高速度增长、以及增加财政收入和外汇收入，一直发挥着重要作用。 机器结构典型、生产技术先进等特点。但限于目前的技术水平和设计方法，粗纱机的传动系统乃然非常复杂和笨重，传动链长，传动零件多，工作噪声大。由于机械传动链的非线性误差较大，使粗纱张力的控制很不稳定，调速精度不高，动态响应差;因此如何改善这些缺点，已经成为国内外众多专家和技术人员所关心的课题。另外工艺计算，品种变换非常麻烦，品种变换范围较小，生产值与理论给定值有一定的偏差，使粗纱机质量，产量的进一步提高受到限制。在粗纱机中，升降平衡轴上装有升降链轮，通过链轮带动升降杠杆作上下摆动，当升降平衡轴做正反向回转时，下龙筋在升降杠杆的放大作用下，完成升降运动。在这一个升降运动过程中，如果升降龙筋不采取平衡 措施 《全国民用建筑工程设计技术措施》规划•建筑•景观全国民用建筑工程设计技术措施》规划•建筑•景观软件质量保证措施下载工地伤害及预防措施下载关于贯彻落实的具体措施 ，则龙筋上升的负荷大，龙筋下降的负荷小，造成动力负荷的不均匀，这将会严重影响机械的使用寿命和产品的质量问题。因此，如何合理的设计龙筋的升降平衡机构就是本次毕业设计所研究的关键问题。 课题要求进行粗纱机升降平衡机构的设计。升降装置的作用是使升降龙筋作有规律的运动。国产粗纱机的升降装置，主要有链条动滑轮式和齿条式两种。链条动滑轮式升降装:由变速系统传来的速度使升降平衡轴作正反交替运动，多用于FA401,FA423,A454,A456及1271等型粗纱机上;齿条式升降装置 ，由变速机构传来的速度通过轮系及换向齿轮传至升降轴，及换向齿轮传至升，通过固定装在升降 III 中原工学院—毕业设计(论文)说明书 轴上的升降齿轮传至固装在升降龙筋上的升降齿条，从而实现升降龙筋的升降运动，多用于A453B,1251和1252等型粗纱机上。 本次毕业设计进行链条动滑轮式升降平衡机构的设计。主要是对粗纱机的卷绕成型部分的升降机构做相应的设计与计算，根据现有的资料和技术来探讨粗纱机升降机构的平衡问题，使之更趋于完善～ IV 中原工学院—毕业设计(论文)说明书 目录 1 纺织工业及粗纱机概述 .................................. 3 2010年我国纺织工业发展概论 .......................... 3 1.1 1.2 粗纱机型号 .......................................... 5 1.3 粗纱机主要技术参数 .................................. 5 1.4 粗纱机的传动系统概述 ................................ 6 2 粗纱机的任务及其工艺流程 ............................. 8 粗纱机的工序 ........................................ 8 2.1 2.2 粗纱机工艺的流程 .................................... 8 3 龙筋换向及其升降平衡 ................................. 9 3.1 有关龙筋 ............................................ 9 3.2 升降装置概述 ........................................ 9 3.3 换向机构 ............................................ 9 3.4 粗纱机升降装置 ..................................... 10 3.4.1 链条式升降装置 ................................ 10 3.4.2 齿条式升降装置 ................................ 11 3.5 两种升降平衡机构优缺点对比 ......................... 12 3.5.1 链条式升降平衡机构的优缺点: .................. 12 3.5.2 齿条式升降平衡机构的优缺点: .................. 12 4 龙筋升降运动分析 .................................... 13 4.1 粗纱卷绕的条件分析 ................................. 13 4.3 龙筋升降运动分析 ................................... 16 5 传 动 方 案.......................................... 18 5.1 粗纱机卷绕传动系统的发展 ........................... 18 5.2 粗纱机的传动系统 ................................... 19 5.3 粗纱机传动系统及各部件分析 ......................... 21 5.3.1 粗纱机的机械传动 .............................. 21 5.3.2 变换齿轮的作用 ................................ 21 6 机构计算及分析 ...................................... 23 6.1 重锤重量的计算及结构分析 ........................... 23 6.2 轴的计算 ........................................... 25 6.3 联轴器的选择: ...................................... 25 6.3.1 类型选择 ...................................... 25 6.3.2 载荷计算 ...................................... 25 1 中原工学院—毕业设计(论文)说明书 6.3.3 型号选择 ...................................... 26 6.4 其他问题 ........................................... 26 6.4.1 轴承的润滑 .................................... 26 6.4.3 产量计算 ...................................... 27 7 结 论............................................... 28 参考文献 ................................................. 29 致 谢 .................................................... 30 2 中原工学院—毕业设计(论文)说明书 1 纺织工业及粗纱机概述 1.1 2010年我国纺织工业发展概论 国家紧紧围绕“保增长、扩内需、调结构”采取了一系列宏观调控政策，为我国纺织行业提供了较为宽松的国内发展环境，在全球经济不景气、国际市场持续低迷的情况下，我国纺织行业仍然呈现出了健康、稳定发展的良好局面。2010年，我国纺织行业面临的国内外经济环境将较2009年明显改善，行业整体上具备继续稳步回升的条件。 国际市场需求的恢复速度整体上是缓慢稳定上升;我国宏观经济将继续回升向好，国内就业状况得到稳定，市场信心继续提高，内需市场实现稳定增长;行业调整升级步伐继续加快，内生动力贡献将更加突出，2010年是《纺织工业“十一五”发展纲要》实施的最后一年，也是《振兴 规划 污水管网监理规划下载职业规划大学生职业规划个人职业规划职业规划论文 》落实的第二年，加快推进产业结构调整和产业升级是纺织行业的重要发展任务;但同时也仍然面临一系列不确定性因素不确定因素仍然存在，生产要素价格上涨，纺织企业的成本压力将明显增加;近期央行已宣布上调存款准备金率0.5个百分点，纺织企业的融资难问题可能会更加突出;出口环境，贸易保护主义抬头;随着美元流动性迅速提高，人民币升值的压力正在日益凸现，进一步增加了行业出口的不确定性。综合国内外市场走势及相关影响因素判断，尽管2010年纺织行业仍然面临一系列不确定因素，出口增长也仍然难以恢复到较高水平，但内需市场仍将对行业发挥显著拉动作用，行业结构调整和产业升级将继续取得成效，在国际市场环境基本保持稳定的条件下，纺织行业将继续实现稳步回升。预计2010年规模以上全行业工业总产值、利润总额均有望实现两位数增长。 我国纺织行业的市场化程度很高，机械设备的更新在各行业也处于前列，纺纱机械历来在经济上占有重要地位;有量大面广、机器结构典型、生产技术先进等特点。纺纱机械是将纤维原料加工成纱线的机器，其机械结构和组成与纤维纺纱技术有关。然而各种纤维的纺纱过程具有类同的工序，如原料初加工——开松、混合——梳理——并条——粗纱——细纱;故同工序的机器也就具有相同或类似的原理。 我国纺纱机的发展是朝着高速、高效、大牵伸、大卷装、自动化、连续化、机电一体化、智能化和绿色化方向发展 。我们应该密切关注世界新型纺织机械的发展动向，积极利用新技术的成果，以提高我国纺织技术的水平。 在20世纪50年代至90年代初期，基本以竖锭为主，在牵深形式、加压方式、适用范围等方面逐步的改进和发展，50-60年代，其代表机型有A453B型:锭速600-700r/min左右，卷装 φ122×280、A456A型:锭速1000r/min左右，卷装 φ 3 中原工学院—毕业设计(论文)说明书 135×320; 90年代中、后期，随着改革开放的不断深入，粗纱机的制造有了长足的发展，由竖锭转入悬锭，通过改进润滑条件、提高设备加工精度、采用张力补偿等一系列措施，使设备的自动化程度日益提高，为粗纱机的高产、优质、大卷装制造了条件，其代表机型有FA系列，如FA401、FA421、FA481(锭翼转速 ，卷装φ152×400)。 1200r/min 进入21世纪，随着自控技术、信息技术、新材料技术、变频技术、微电子技术、数控技术的广泛应用以及人们环保意识的增强,纺织机械设备进入了智能化和绿色化发展阶段。使粗纱机有了质的飞跃，逐步取消了机械传动机构、机械操作机构和执行机构(变速机构、差动机构、成型机构和张力微调装置等)，使整机结构简单、维修方便、运行可靠、噪音低。 同时设计过程中采用了装配设计(Design for Assembly---DFA)、拆卸设计(Design for Disassembly---DFD)、回收设计(Design for Recovering & Recycling---DFR)等绿色设计方法。由多台电动机传动各主要元件，采用可编程控制(PLC)及工业计算机，通过闭环实现各机件的同步匹配;并逐步取消了除牵深变换齿轮以外的其他变换齿轮，采用接触屏完成参数设置、运行监控、故障显示报警，操作使用监控，实现人机对话、快捷方便;并采用集中系统润滑定时、定量对各运动副进行自动润滑，其代表机型有EJ521A型、FA425型、FA468型、FA491型。国外:丰田FL-100型、青泽670型、立达F5D型等。 4 中原工学院—毕业设计(论文)说明书 1.2 粗纱机型号 型号 锭距 成形尺寸 FA422-12 220 φ150×300 FA422-16 220 φ150×400 FA420 194 φ135×400 FA401 216 152，400 ,1.3 粗纱机主要技术参数 型 号 参 数 FA422-16 FA422-12 FA420 锭距mm 220 220 194 锭数 96,108,120 96,108,120 96,108,120 卷装尺寸mm 150400 150300 135400 筒管尺寸 45445 45345 45445 牵伸形式 四罗拉双短皮圈牵伸(三罗拉双短皮圈选用) 牵伸倍数 4.2-12 捻度范围(捻/m) 18.6-81 适纺纤维长度 22-65 (Tex) 适纺纤维密度 200-1200 (Tex) 加压形式 SKF-PK1500或YJ4-1904弹簧摇架加压 上罗拉:φ28,φ28,φ25,φ28下罗拉:φ28.5, φ28.5, φ罗拉直径mm 28.5, φ28.5 清洁方式 积极回转式绒带清洁及巡回式吸吹风装置 机械锭速(转/分) 1200 5 中原工学院—毕业设计(论文)说明书 全机功率 14.25 11.25 14.25 1.4 粗纱机的传动系统概述 国产粗纱机的传动系统的发展主要体现在对卷绕传动系统的改进上，粗纱机的传动系统非常复杂和笨重，传动链长，传动零件多，仅齿轮就达500多只。由于机械传动链的非线性误差较大，使粗纱张力的控制很不分的稳定，调速精度不高，动态响应差;另外工艺计算，品种变换非常麻烦，品种变换范围较小，生产值与理论给定值有一定的偏差，使粗纱机质量，产量的进一步提高受到限制。为了改善这种状况，提高粗纱机的机电一体化水平，人们对粗纱机进行了多方面的改造，其中粗纱机的传动系统的改造取得了显著成果。 进入二十世纪九十年代，数控电路、变频技术及微电子技术开始在纺织设备上使用，粗纱机的卷绕传动系统中取消了传统的铁炮变速装置、成型装置和张力微调装置，用两个电机在先进的工业计算机和变频器的控制下完成粗纱的卷绕成型以及牵伸、加捻的同步运转，其传动系统如图6-4-4所示。其代表机型有FA425。 同时粗纱机的卷绕传动部分也有了大的改变，不仅取消了变速、成型、张力补偿装置和差动装置，而且取消了除牵伸以外的所有工艺参数变换齿轮，采用PLC及工业计算机，通过变频、伺服系统控制多台电机分别传动锭翼、罗拉、卷绕部分和龙筋，以代替原有的传动系统。其代表机型有FA468、FA491。 6 中原工学院—毕业设计(论文)说明书 近年来，随着电力电子与自动化技术在各行业的广泛应用与深入普及，为满足进一步提高纺机竞争力的内在要求，实现粗纱机高速、高效、高度机电一体化已是国内外粗纱机发展的必然趋势，代表当今最高技术的新型粗纱机的传动系统结构见图1所示，整机采用四台变频控制的电机分别来实现粗纱的牵伸、加捻、卷绕、成型工序。 7 中原工学院—毕业设计(论文)说明书 2 粗纱机的任务及其工艺流程 2.1 粗纱机的工序 由熟条纺成粗纱约需要150倍以上的牵伸，而目前一般细纱机的牵伸能力不超过50倍。所以，在当前条件下，并条与细纱之间还需要粗纱机来承担一定的牵伸，已减轻细纱机的牵伸负担。粗纱工序是纺制细纱前准备工序，主要包括以下四个主要工序: (1).牵伸(罗拉):将熟条抽长拉细，施以5——12倍的牵伸，分担细纱机牵伸比。 并进一步改善纤维的平行伸直度与分离度。 (2).加捻(锭翼):将牵伸后的须条加上适当的捻度，使粗纱具有一定的强力，防止意外伸长。 (3).卷绕(筒管):卷绕与成型 将加捻后的粗纱卷绕在筒管上，制成一定形状和大小的卷装，便于搬运，贮存，并适应细纱机的喂入。 (4).成形(龙筋):卷绕成两端成锥形粗纱，便于细纱机退绕喂入。 2.2 粗纱机工艺的流程 粗纱机的主要分喂入、牵伸、加捻和卷绕等部分，棉条从机后棉条筒内引出，经导条辊传递输送，喂入牵伸装置。经过牵伸后从前罗拉钳口输出的须条因强力太低，故由回转的锭翼加上适当的捻度(30,65捻/m)形成粗纱。粗纱穿地锭翼的顶也和侧孔，进入锭翼导纱臂，然后从导纱臂下端引出，，在压掌曲臂上绕几圈，再引向压掌叶绕到筒管上。 为了将粗纱有规律地卷绕在筒管上，筒管一方面以高于锭翼的转速回转，另一方面又随龙筋作升降运动，最终将粗纱以螺旋线状绕在纱管表面上。随着纱管卷绕半径的逐渐增大，每圈粗纱的卷绕长度也随之增加;由于前罗拉的输出速度是恒定的，因此，筒管的转速和龙筋的升降速度必须逐层递减。为了获得两端截头圆锥形、中间为圆柱形的卷装外形，龙筋的升降动程还必须逐层缩短。 8 中原工学院—毕业设计(论文)说明书 3 龙筋换向及其升降平衡 3.1 有关龙筋 龙筋为长方形钢铁构件，并由数段拼接起来，长贯全机，龙筋上装有同锭数相等的锭管，螺旋齿轮和管筒齿轮以及传动轴，托角，龙筋盖板等机件。纺纱过程中还增加管纱的重量，所以龙筋很重。以A456系列粗纱机108锭为例，龙筋等机件重约940Kg,满管纱重约160Kg,总重约1100Kg。如果龙筋不采取平衡措施，则龙筋上升负载大，龙筋下降负荷小，造成动力负荷的不均匀，因此龙筋的升降必须采取平衡措施。一般采用生铁重锤来取得平衡，为使教轻的重锤与较重的龙筋取得平衡，在平衡结构中采用杠杆原理或动滑轮原理。 3.2 升降装置概述 升降装置的作用是使升降龙筋作有规律的运动。粗纱卷绕时，每绕一圈粗纱，升降龙筋需移动一个圈距，因为筒管的卷绕速度与纱管的卷绕直径成反比，所以升降龙筋的升降速度，也需依此规律变化。故升降龙筋的升降、筒管的卷绕传动可由同一变速机构来承担。为了逐层卷绕粗纱，每绕完一层后，升降龙筋需换向一次;为了使纱管两端呈截头圆锥体形状，龙筋的动程随卷装直径增大逐层缩短，有成形机构控制完成，全机配有平衡重锤或平衡弹簧。为平衡龙筋及筒管等装置的重量每绕完一层粗纱后，升降龙筋的动程应缩短一些。升降龙筋的换向及动程的缩短都是由升降龙筋在极限位置时，通过机械式或电气式自动控制机构来完成的。 3.3 换向机构 换向机构由一对换向齿轮组成，不同机型，换向齿轮的设置不同。FA425型粗纱机的换向机构如图3-3-1所示，由变速系统传来的变速通过齿轮1传动两活套在换向轴上的换向齿轮2以相反的方向回转，当离合器3吸合时，换向轴以左边的换向齿轮转向回转，并通过蜗杆蜗轮将变速输出至升降轴;当离合器3释放而离合器4吸合时，换向轴以右边的换向齿轮转向回转输出，从而改变了升降轴的运动方向。 9 中原工学院—毕业设计(论文)说明书 图3-3-1 FA425型粗纱机的换向机构 3.4 粗纱机升降装置 国产粗纱机的升降装置，大体上有链条式和齿条式两种。 3.4.1 链条式升降装置 图3-4-1 链条式升降装置 如图3-4-1所示。由变速系统传来的变速使升降平衡轴3作正反向交替运动。升降平衡轴上固装有升降链轮2，通过链条与摆臂5( 升降杆)的中部相联，摆臂以,为支点，另一端托持升降龙筋。当升降轴往复回转时，升降龙筋在摆臂的放 10 中原工学院—毕业设计(论文)说明书 大作用下，完成升降运动。 为了减轻负荷、降低功率消耗，在升降平衡轴上与摆臂对应的方向挂有平衡重锤6。当升降龙筋上升时，平衡重锤下降，借重锤的重量托扶升降龙筋帮其上升。但因升降龙筋全靠本身自重而下降，所以平衡重锤的总重又不能太大，以保证使升降龙筋的重力矩略大于平衡重力矩。否则，一旦链条伸长或升降槽内积花，就可能造成升降龙筋下降呆滞或打顿现象。 升降龙筋的垂直升降是靠各机架上的导向滑槽来保证的。链条式升降装置的升降平衡轴可设在升降龙筋上升的最高位置上方，升降轮和重锤链轮均装在升降平衡轴上，可使升降龙筋的最低位置很低(对于固定龙筋处于上方的吊锭机构来说则可更低)，从而为增加卷装高度创造了有利的条件。 在图3-4-1中，当升降轴顺时针转动时，重锤链轮放出链条，使重锤做下降运动;与此同时，升降链轮卷取链条，使装有动滑轮的升降贡杆向上摆动即管筒(龙筋)做上升运动，当升降轴逆时钟转动时，情况正好相反。 由此可知，在正常情况下，龙筋的升降运动受链条卷取和放出链条长度的控制。其差别在于:上升运动是积极控制的，而下降运动是消极控制的。 3.4.2 齿条式升降装置 图3-4-2 齿条式升降装置 图3-4-2为粗纱机的齿条式升降装置，由变速机构传来的变速通过轮系及换向齿轮传至升降轴7，通过固装在升降轴上的升降齿轮8传动固装在升降龙筋上的升降齿条1，从而实现升降龙筋2的升降运动。齿条式升降装置的升降轴设在 11 中原工学院—毕业设计(论文)说明书 升降龙筋降至最低位置时的下方，以方便升降杠杆的运动。当升降龙筋处于最低位置时,为了保证升降齿条的下降,升降轴离地高度应大于龙筋的升降高度。为了减轻传动负荷，升降装置设有平衡轴。 3.5 两种升降平衡机构优缺点对比 3.5.1 链条式升降平衡机构的优缺点: 链条式升降平衡机构的优点: (1).升降链轮与重锤链轮装在同一根轴上，升降轴即为平衡轴，所以结构 简单。 (2).由于采用链条升降，龙筋的最低位置能够相当接近地面，因而在装卷 高度相同的情况下，机面高度可以设计的更低些。 链条式升降平衡机构的缺点: (1).动力链条教易变形伸长，使龙筋平装后容易走动。 2).龙筋下降完全依靠自重，因而较易发生打顿现象。 ( 3.5.2 齿条式升降平衡机构的优缺点: 齿条式升降平衡机构的优点: (1).龙筋平装后不易走动。 (2).龙筋下降运动虽然也是消极的，但是有阻力齿轮会迫使龙筋下降，龙 筋即由消极变为积极下降，因而能避免较明显的打顿现象。 齿条式升降平衡机构的缺点: (1).龙筋的升降运动和平衡机构分开，所以结构较复杂。 (2).齿轮和齿条的安装精度要求很高，龙筋的升降轻快与否，很大程度 取决于齿轮和齿条的安装精度。 (3).平衡机构装在机架一侧，使机架一侧受力，机架在力矩作用下易走动。 (4).齿条升降要求空间较大，最低位置不碰地面，最高位置不碰机面， 而机身较高。如A453B型粗纱机卷装高度为320mm，而机面离地的高度有 1080mm, A456系列粗纱机卷装高度为320mm, 而机面离地的高度1060mm。 综合上述两种机构的优缺点，本次设计采用链条式升降平衡机构 12 中原工学院—毕业设计(论文)说明书 4 龙筋升降运动分析 4.1 粗纱卷绕的条件分析 为了将管纱绕成上述的形状，粗纱卷绕时，必须符合以下四个条件: 1. 管纱的卷绕速度与卷绕直径成反比 粗纱卷绕时，任一时间内管纱的绕取长度，必须和前罗拉输出的长度相等，即 Ln, w,dx (4-1-1) —管纱的卷绕转速(r/min); 式中:nw L——单位时间前罗拉输出纱条的长度(mm/min); dx——管纱的卷绕直径(mm)。 由式(4-1-1)可知，由于前罗拉的输出速度是常量，且管纱的卷绕直径逐层增大，因此管纱卷绕转速，在同一层内相同，而随着卷绕直径的变大应逐层减慢，即与管纱的卷绕直径成反比。 2. 筒管与锭翼有相对运动 粗纱通过锭翼压掌的引导卷绕到筒管上，筒管和锭翼必须有相对运动，才能实现卷绕。由于筒管和锭翼同向回转，因此两者的转速应有差异。筒管回转速度大于锭翼回转速度的称为管导，锭翼回转速度大于筒管回转速度的称为翼导。管导与翼导时的压掌导纱方向、筒管绕纱方向各不相同，如图6-4-2所示。 由于加捻过程中,锭翼转速恒定不变，因此采用翼导时，筒管转速随着卷绕直径的增加而增大，致使管纱回转不稳定，动力消耗不平衡，而且断头后，管纱上的纱头在回转气流作用下退绕飘头，易影响邻纱。此外，采用翼导还会因传动惯性而使开车启动时张力增加而导致断头。所以在棉纺粗纱机上，都采用管导式卷绕。在卷绕中，筒管转速与锭翼转速之差为卷绕的转速nw，即 ,w,,b,,s (4-1-2) 式中:,b——筒管的回转速度(r/min); ,s——锭翼的回转速度(r/min)，即锭子转速。 由式(4-1-2)可知，筒管的回转速度由恒速和变速两部分组成，筒管的恒速与锭速相等，筒管的变速为卷绕速度，与管纱的卷绕直径成反比。 3. 筒管的升降速度与管纱的卷绕直径成反比 粗纱逐圈轴向排列是由 升降龙筋带动筒管作升降运动而实现的，每绕一圈粗纱，升降龙筋需移动一个圈距。 升降龙筋的升降速度为: 13 中原工学院—毕业设计(论文)说明书 La v， (4-1-3) ,,dx 式中:a——粗纱轴向卷绕圈距(mm)。 如果粗纱线密度不变，轴向卷绕圈距是个常量。由式(4-1-3)可知，升降龙筋的升降速度在同一卷绕层内相同，而相继各层逐层减慢，即筒管的升降速度与管纱的卷绕直径成反比。 4. 升降龙筋的升降动程逐层缩短 为了使管纱绕成两端呈截头圆锥体的形状，升降龙筋的升降动程需要逐层缩短，以使管纱各卷绕层高度逐层缩短。 根据FA401型粗纱机传动系统图可得:筒管每转的龙筋升降距离S(mm) 3438453356643942123110800，，，，，，，，，，，，，，ZZ,911S,35681729245156475066248510，，，，，，，，，，，，，，ZZ1310 所以，龙筋升降1厘米内筒管的转数L(圈/min) 35681729245156475066248510，，，，，，，，，，，，，，ZZ1310L,,3438453356643942123110800，，，，，，，，，，，，，，ZZ911 化简可得: ZZ1310L,，60.820ZZ911 TTT式中:——卷绕齿轮(，，); Z35363713 ——升降分段变换齿轮ZZ,910 TTTTTTTT();——升降变换齿轮()。 ZZ,,34,38,22,33,39,45Z213091011 工艺设计时，由纺制粗纱的特数计算相应的龙筋升降1厘米内筒管的转数L (圈/min)，然后根据上式确定合适的升降齿轮，ZZ,910 ，。 ZZ1113 4.2 粗纱卷绕速度计算 为了使粗纱沿着筒管轴向排列均匀紧密，还必须使筒管相对 与锭翼压掌作升降运动，即完成导纱运动。在图4-2-1中，由速 度矢量合成的: (4-2-1) VVV,，xcb 筒管卷绕线速度 (4-2-2) VnnD,,，，,，，bbsx 在式中: ——筒管卷绕线速度(mm/min) 图4-2-1 Vb 14 中原工学院—毕业设计(论文)说明书 ——筒管的回转速度(r/min); nb ——筒管的回转速度(r/min); nb ——锭翼的回转速度(r/min)，即锭子转速。 ns ——筒管卷线直径(mm) Dx 龙筋的升降速度 Vb,，VhC,Dx 在式中: ——筒管卷绕线速度(mm/min) ;Vc——筒管卷绕线速度(mm/min) Vb h——粗纱轴向卷绕圈距(mm);——筒管卷线直径(mm) Dx 卷线要求粗纱轴向卷绕高度等于轴向卷绕圈距，使粗纱轴向卷绕紧密而不重叠，由于在实际工作中Vc很小，由实际经验可知，仅仅占Vx的0.0002左右，因此可以近似认为粗砂卷绕线速度。 (4-2-3) VVnnD,,,，，,，，xbbsx 由图4-2-1可得: VhC,,sin,VD,Bx 因此， (4-2-4) VDconst,tanCx 上式结果表明，导纱运动规律是导纱速度与卷绕直径成反比。在一落纱时间内，筒管或龙筋的升降速度随卷绕直径的怎加而逐层减小，但在同一卷绕层，龙筋的升降速度不变。 15 中原工学院—毕业设计(论文)说明书 4.3 龙筋升降运动分析 图4-3-1 龙筋升降运动分析 如图4-3-1所示。O为升降运动的瞬时中心，于是有: VVV CBA (4-3-1) ,,OCOBOA 又OB的延长线与链条交于D点，则D点为B轮的瞬时中心. 于是有: VV BE (4-3-2) ,DBDE V,Vcos, (4-3-3) FE 式中各V值为各相应点的线速度，E和F是链条中心线与链轮的切点。 于是得: VVVVBEFF (4-3-4) ,,,DBDEDEcos,h OCOBOCVVV 故 (4-3-5) ,，,，，CBFOBhOB 式中h为D到EF的距离。对(4-3-5)式再作进一步分析，如图4-2-2所示 16 中原工学院—毕业设计(论文)说明书 图4-3-2 由图形的几何关系得 2 EHDSEHMHHDDMHD,,,cos,sin,, 22222 HDMDEHMD,,cos,sincos,,, 代入(4-3-5)式得 BDOC，1 (4-3-6) VV,，，Cf222OB,,DMsincos 化简(4-3-6)式得 OC (4-3-7) ,，VVCfsin2,OB 由(4-3-7)式可知，当升降轴作用时，Vf为恒速，而、OC、OB将随龙,筋的高低位置不同而变化，因此升降速度Vc将随之有一定的变化，为了使龙筋 升降速度Vc变化小一些，所以应使AC,AG的长度大一些。 17 中原工学院—毕业设计(论文)说明书 5 传 动 方 案 5.1 粗纱机卷绕传动系统的发展 国产粗纱机的发展主要体现在对卷绕传动系统的改进上。过去粗纱机的卷绕传动系统由机械式变速装置、差动装置、升降装置、摆动装置及成形装置等组成，各机构间的内在联系见图5-1-1所示。其代表机型有A456、FA401、FA423、EJ521等。 进入二十世纪九十年代，数控电路、变频技术及微电子技术开始在纺织设备上使用，粗纱机的卷绕传动系统中取消了传统的铁炮变速装置、成型装置和张力微调装置，用两个电机在先进的工业计算机和变频器的控制下完成粗纱的卷绕成型以及牵伸、加捻的同步运转，其传动系统如图5-1-1所示。其代表机型有FA425。同时粗纱机的卷绕传动部分也有了大的改变，不仅取消了变速、成型、张力补偿装置和差动装置，而且取消了除牵伸以外的所有工艺参数变换齿轮，采用PLC及工业计算机，通过变频、伺服系统控制多台电机分别传动锭翼、罗拉、卷绕部分和龙筋，以代替原有的传动系统。其代表机型有FA468、FA491。 图5-1-1 传统粗纱机卷绕部分传动简图 18 中原工学院—毕业设计(论文)说明书 5.2 粗纱机的传动系统 对粗纱机传动系统的工艺要求可以归纳为一下几点: (1)粗纱机的恒速机件，如牵伸罗拉、导条罗拉、锭子及筒管的恒速部分，都应由主轴直接传动。 (2)粗纱的变速机件，如升降龙筋及筒管的变速部分，都需由变速机构来传动。 3)粗纱机的锭子是恒速，改变捻度是由改变前罗拉输出速度来实现的。( 但前罗拉速度的改变必须与筒管的卷绕线速度一致，因此，改变捻度时，前罗拉输出速度、筒管卷绕速度和升降龙筋的升降速度必须同时改变，以保证卷绕规律不被破坏。因机型而异，现以由机电化向智能化的过渡。 5-2-1 传动系统简图 图5-2-2 FA401型粗纱机传动简图 粗纱机的传动系统必须满足工艺要求，保证使用方便，而且噪音要小。因粗纱的捻度少、强力低，因此，在卷绕过程中，必须严格控制卷绕线速度与前罗拉输出线速度一致。如下页图所示为FA401粗纱机的传动系统图。 19 中原工学院—毕业设计(论文)说明书 5-2-3 FA401粗纱机的传动系统图 20 中原工学院—毕业设计(论文)说明书 5.3 粗纱机传动系统及各部件分析 5.3.1 粗纱机的机械传动 尽管粗纱机的机型很多，但就其传动系统中各变换齿轮的配置位置而言，基本相同。根据工艺要求，粗纱机的导条辊，牵伸罗拉，锭子和管筒的恒速部分的转速，都由主轴直接带动。因为在一落纱的过程中，要求它们速度恒定不变，但是又要根据粗纱的卷绕规律，要求筒管变速部分的转速和下龙筋的升降速度，都必须随粗纱卷绕直径的逐层增大而减小。因此，下龙筋的升降速度和筒管的变速部分必须由下锥轮带动。差动装置将主轴传来的恒速和下锥轮传来的变速，合成后一路传给下龙筋升降，另一路则经摆动装置传给筒管。 5.3.2 变换齿轮的作用 1. 捻度齿轮 捻度齿轮Z3用做改变粗纱捻度和粗纱机的产量。因其处于粗纱机传动的枢纽位置，所以又称中心牙。当改变捻度时，需要改变锭子与前罗拉的速比，改变这个速比，在粗纱机上是靠改变前罗拉的速比来实现的，而与锭子速度无关。 2.牵伸齿轮 总牵伸变换齿轮Z7用做改变粗纱机的总牵伸倍数。当熟条定量一定时，改变总牵伸齿轮Z7便可以改变粗纱定量，故总牵伸变换齿轮由称轻重牙。改变牵伸倍数就是改变前后罗拉的速比，所以总牵伸变换齿轮Z7配置在前罗拉至后罗拉的轮系中。当改变牵伸变换齿轮Z7的齿数时只改变后罗拉的喂入速度，而与前罗拉的输出速度无关，这样即改变了粗纱机的总牵伸倍数。 3.升降齿轮 升降齿轮Z11配置在下锥轮至下龙筋的轮系中，其作用是改变下龙筋的升降速度，即决定粗纱在筒管轴向排列的疏密程度，所以又称高低牙或快慢牙。粗纱的卷绕圈距根据所纺粗纱的特数而定，当粗纱的特数改变时，为防止粗纱排列过稀或重叠，需要相应改变升降齿轮的齿数。当调整升降齿轮Z11有困难时，还可以调整升降阶段变换齿轮Z9,Z10的齿数。 4.卷绕齿轮 卷绕变换齿轮Z13位于下锥轮轴端，也称下锥轮牙。其作用是决定粗纱在空管时初始卷绕速度是否正确。卷绕齿轮一般不做调整，只有当管纱直径或粗纱定量改变较大，致使锥轮皮带起始位置难以调整时，才改变卷绕齿轮的齿数。而此时，管纱的卷绕速度和下龙筋的升降速度也随之改变。 5.张力齿轮 张力齿轮(也称成型齿轮)Z4,Z5位于成型装置传动轮系中，其作用是决定锥轮皮带每次位移的距离，即决定管纱卷绕速度和下龙筋的升降速度逐层降低的数量。锥轮皮带每次位移的距离大，管纱卷绕速度和下龙筋的升降速度逐层降低的数量也大。如果锥轮皮带每次位移的距离太大，粗纱张力太松， 21 中原工学院—毕业设计(论文)说明书 会造成不正常的卷绕;如果锥轮皮带每次位移的距离太小，粗纱张力太大而卷绕太紧，同样会造成不正常的卷绕，为了保证正常卷绕，生产上以改变成型齿轮的齿数来调整粗纱张力。 6.升降减速齿轮 升降减速齿轮(也称成型角度齿轮)Z12与成型装置横杆齿啮合，其作用是决定下龙筋每次升降动程的缩短量，即决定粗纱管两端的成形锥角，故又称角度牙。为了使成形锥角在纺不同粗纱定量时保持不变，则每层升降动程的缩短量应与卷绕直径的增加相当。因此，升降减速齿轮由成型棘轮传动。升降减速齿轮一般很少改变，只有当改纺化纤或中长化纤时才改变。 7.喂条张力变换齿轮 喂条张力变换齿轮Z14位于第一导条辊机头侧轴端，是一链轮，它是由后罗拉上的链轮带动链条传动的。根据棉条的松紧程度，可通过调节喂条张力变换齿轮Z14的齿数，来达到调节导条辊与后罗拉间张力牵伸的目的。 22 中原工学院—毕业设计(论文)说明书 6 机构计算及分析 6.1 重锤重量的计算及结构分析 图6-1-1 升降平衡机构图 以A456系列的升降平衡机构为例，如图6-1-1所示。 已知龙筋等机件的重量约为940Kg，满管纱重约160Kg，则 G = 940Kg + 160Kg = 1100Kg 根据动滑轮原理可得: F1 = F2 F = F1 + F2 易知: G2 = F2 取升降杆为隔离体，以点O为支点，根据力矩平衡原理可得: G × (L1+L2) – F × L2 = 0 (6-1-1) G，(L1，L2)1100，800则: F,,,1814.4KgL2485 ？ G2 = F2 FF1 = F2 = 2 23 中原工学院—毕业设计(论文)说明书 则重锤的总重量为: 11G2= ，F,1814.4，,907.2Kg22 由于上龙筋须做垂直上下运动，假如采用图图6-1-2所示的机构，则 A点的轨迹将成为一段圆弧。 这样的机构不能保证上龙筋的垂直升降，不满足工作要求。 图6-1-2 圆弧轨迹不能保证上龙筋的垂直升降 因此在设计中采用图6-1-3所示机构，由于上龙筋的重量较大，不可能采用重量和它相等的重锤来进行平衡，因此在设计时采用动滑轮和杠杆机构进行平衡。 图6-1-3 保证上龙筋的垂直升降轨迹 24 中原工学院—毕业设计(论文)说明书 6.2 轴的计算 由FA401粗纱机的传动图得升降轴的转速: ,7017123,1400，，，，n S,160615066 =1.189r/min 2,,nnss所以，升降轴的线速度，由理论力学知识得: (rad/s) ,,,6030 DnDnDD,,,SsSsSS (6-2-1) ,，,，,,，1.1897V,S23026060 升降轴的材料选用45钢。 查表知A0=126,103.取A0=118, 已知消耗的功率为P0=0.37Kw p03d,A由公式 得升降轴的直径 0n 0.3733 (6-2-1) dAmm,，,，,1180.31179.96，，01.189 取升降直径d=80 mm 6.3 联轴器的选择: 6.3.1 类型选择 由于升降轴的转速较低,载荷较小,被安装的两部件安装精度要求不高,选 择最为常用的凸缘式刚性联轴器.其结构简单,成本低,可传递较大转矩.材料可 选用灰铸铁或碳钢. 6.3.2 载荷计算 工程转矩 p0.37 T,9550,9550，= 2972N,m n1.189 25 中原工学院—毕业设计(论文)说明书 由<<机械设计>>表14-1查得KA=1.9 T,KT所以由公式 得 caA T,KT,1.9，2972,5646.8N,m caA 6.3.3 型号选择 由GB4323-84中查得YL15 型凸缘式刚性联轴器的许用转矩为6300 Nm,许,用的最大转速为3400r/min,轴径为100,80之间,故可用. 6.4 其他问题 6.4.1 轴承的润滑 由上述易得轴径的速度 ,31.189，，80，10,nd,v,,,0.0049,2M/S 6060 由于轴的速度较低,故轴承可采用润滑脂润滑. 6.4.2 速度计算 (参考图5-2-3 FA401粗纱机的传动系统图) ?主轴转速,(r/min) 0 (6-4-1) 式中:,——主电动机转速(r/,in)。 m1 ?锭子转速,(r/min) s (6-4-2) ?前罗拉转速n(r/min) f 26 中原工学院—毕业设计(论文)说明书 (6-4-3) TTTT式中:Z1/Z2——捻度变换齿轮齿数，有79/94、94/79种; 6.4.3 产量计算 (锭?h)] 1.理论产量,[kg/ 式中:d——前罗拉直径(mm); f n——前罗拉转速(r/min); f g——粗纱定量 (g/10m); ,——粗纱线密度(tex); t R——粗纱伸长率(,),一般为1.5,,2.5,。 2.定额产量,〔kg/(锭?h)〕 d 式中:K——时间效率,粗纱一般为80%至85%。 27 中原工学院—毕业设计(论文)说明书 7 结 论 粗纱机全机可分为喂入，牵伸，加捻，卷绕和成型等五部分。为了保证产品的产量和质量，粗纱机还有一些辅助机构，如清洁装置，光电自停装置及张力补偿装置。 本次课题所研究的是粗纱机的升降平衡机构。其与粗纱的卷绕，成型密切相关，直接影响粗纱的产量和质量。 本次设计采用链条式升降平衡装置，结构相对较为复杂。当升降轴顺时针转动时，重锤链轮放出链条，使重锤做下降运动;与此同时，升降链轮卷取链条，使装有动滑轮的升降贡杆向上摆动即管筒(龙筋)做上升运动，当升降轴逆时钟转动时，情况正好相反。 为了减轻负荷、降低功率消耗，在升降平衡轴上与摆臂对应的方向挂有平衡重锤。当升降龙筋上升时，平衡重锤下降，借重锤的重量托扶升降龙筋帮其上升。但因升降龙筋全靠本身自重而下降，所以平衡重锤的总重又不能太大，以保证使升降龙筋的重力矩略大于平衡重力矩。否则，一旦链条伸长或升降槽内积花，就可能造成升降龙筋下降呆滞或打顿现象。 升降龙筋的垂直升降是靠各机架上的导向滑槽来保证的。链条式升降装置的升降平衡轴可设在升降龙筋上升的最高位置上方，升降轮和重锤链轮均装在升降平衡轴上，可使升降龙筋的最低位置很低(对于固定龙筋处于上方的吊锭机构来说则可更低)，从而为增加卷装高度创造了有利的条件。 当升降轴顺时针转动时，重锤链轮放出链条，使重锤做下降运动;与此同时，升降链轮卷取链条，使装有动滑轮的升降贡杆向上摆动即管筒(龙筋)做上升运动，当升降轴逆时钟转动时，情况正好相反。 由此可知，在正常情况下，龙筋的升降运动受链条卷取和放出链条长度的控制。其差别在于:上升运动是积极控制的，而下降运动是消极控制的。这种机构的优点在于: 1. 升降链轮与重锤链轮装在同一根轴上，升降轴即为平衡轴，这样使结构 相对简单化。 2. 由于采用链条升降，龙筋的最低位置能够相当接近地面，因此，在卷装 高度相同的情况下，机面高度可以设计的较低。 3. 由于采用动滑轮装置，可以较大限度的节省动力能量。较易满足卷装高 度的要求。 4. 由于机面高度较低，所以操作控制非常方便。 5. 升降轴与动力轴采用离合器连接，动力轴只须单向运转，而升降轴却能双向运转。其关键问题在于卷筒(龙筋)下降是消极的，是依靠自重来完成的。 28 中原工学院—毕业设计(论文)说明书 参考文献 [1] 周荣主编.纺纱机械.北京:中国纺织出版社，1999.10 [2] 陈人哲.纺织机械设计原理. 上册 三年级上册必备古诗语文八年级上册教案下载人教社三年级上册数学 pdf四年级上册口算下载三年级数学教材上册pdf (第二版).北京:中国纺织出版社，1996 [3] 陈浦.纺纱工艺学.上海:上海交通大学出版社，1994 [4] 濮良贵，纪名刚主编.机械设计(第七版). 北京:高等教育出版社,2001. [5] 孙桓，陈作模，葛文杰主编. 机械原理(第七版). 北京:高等教育出版社,2006. [6] 邹慧君主编.机械运动 方案 气瓶 现场处置方案 .pdf气瓶 现场处置方案 .doc见习基地管理方案.doc关于群访事件的化解方案建筑工地扬尘治理专项方案下载 设计手册.上海:上海交通大学出版社，1994. [7] 杨基厚主编.机构运动学与动力学.北京:机械工业出版社,1986. [8] 杨锁延主编.现代纺纱技术. 北京:中国纺织出版社,2003 [9] 孙卫国主编. 纺纱技术. 北京:中国纺织出版社,2005 [10] 家智主编.纺纱工艺与设备. 北京:中国纺织出版社,2004 [11] 港纺协会主编.纺纱技术手册.香港:金箭科技出版社,1990 [12] 联合编写组编.机械设计手册(上).北京:机械工业出版社.1990 机械设计手册(中).北京:机械工业出版社.1990 [13] 联合编写组编. [14] 联合编写组编.机械设计手册(下).北京:机械工业出版社.1990 [15] HappeyF. Contempoary textile engineeing. ACADEMIC press.1982 [16] 中国放置总会教育部组织编写.棉纺设备. 北京:中国纺织出版社,2004 [17] 黄大宇，梅瑛主编.机械设计课程设计.长春:吉林大学出版社.2006 [18] 大连理工大学工程画教研室编.机械制图(第四版).北京.高等教育出版社.2004 29 中原工学院—毕业设计(论文)说明书 致 谢 紧张的毕业设计已经接近尾声，在这期间，我遇到过不少的困惑，同时也学到了好多东西。特别感谢我的指导教师神会存老师，本次毕业设计得到了神老师的精心指导。神会存老师学识渊博，对毕业设计指导工作认真，负责，到位。能够得到神老师的指导使我倍感荣幸。也要感谢在我毕业设计期间关心我和给予我帮助的所有老师和同学，更要感谢大学四年来培养我的所有老师，尤其要感谢曾带我机械原理课程的梅瑛老师，带我机械设计课程的黄大宇、梁睦老师和带我机械制造技术课程的李力老师，带我流体传动技术的班主任樊瑞老师。他们不仅教给了我许多科学知识和专业技能，而且他们那严谨的治学态度和做人风范使我受益匪浅。在此，我谨向尊敬的老师们和母校表示崇高的敬意和衷心的感谢～ 最后，也要感谢一直支持我的父母家人，是他们创造了我的今天。 本次设计存在着很多不足之处，敬请各位专家、老师在审阅时给予批评指正，帮助我更好的进步。 30 中原工学院—毕业设计(论文)说明书 31 中原工学院—毕业设计(论文)说明书 32