韋金平，侯 健

(經(jīng)緯紡織機(jī)械股份有限公司 榆次分公司，山西 晉中 030601)

0 引言

在環(huán)錠紡紗過程中，若能保證導(dǎo)紗板和鋼領(lǐng)板間距不變，則氣圈高度會(huì)維持在一個(gè)合適的恒定值，紗線張力就會(huì)得到保證，由張力突變引起的紗線斷頭也會(huì)減少，有利于提高成紗質(zhì)量。事實(shí)上，受能效、成本、環(huán)境、技術(shù)水平等因素影響，紡紗過程中氣圈高度是動(dòng)態(tài)變化的，且鋼領(lǐng)板與導(dǎo)紗板的不等速升降是由“主—次軸傳動(dòng)機(jī)構(gòu)”實(shí)現(xiàn)的。

1 主—次軸傳動(dòng)機(jī)構(gòu)

1.1 主—次軸傳動(dòng)機(jī)構(gòu)原理

圖1為主—次軸傳動(dòng)機(jī)構(gòu)示意。

如圖1所示，主軸、次軸和位叉分別由支座裝在墻板上，鋼領(lǐng)板輪與主軸固聯(lián)，導(dǎo)紗板輪和2個(gè)導(dǎo)紗板動(dòng)力輪三輪一體，活套于主軸且可繞主軸轉(zhuǎn)動(dòng)。主軸轉(zhuǎn)動(dòng)帶動(dòng)鋼領(lǐng)板輪轉(zhuǎn)動(dòng)，鋼領(lǐng)板輪上的牽引帶帶動(dòng)鋼領(lǐng)板作上下運(yùn)動(dòng)，完成管紗成形；主軸還通過牽引帶帶動(dòng)次軸轉(zhuǎn)動(dòng)，牽引導(dǎo)紗板動(dòng)力輪，使導(dǎo)紗板也做上下運(yùn)動(dòng)，調(diào)節(jié)氣圈高度。在始紡位時(shí)，位叉撐著固定在牽引帶上的銷軸，與豎直面的夾角最大。隨著紡紗過程的進(jìn)行，次軸轉(zhuǎn)動(dòng)并卷繞牽引帶，使位叉夾角逐漸縮小，當(dāng)銷軸不再與位叉接觸時(shí)，位叉不再干涉導(dǎo)紗板的升降。在二者接觸的這段時(shí)間內(nèi)，位叉在一定程度上抑制了導(dǎo)紗板的升程[1]。

1—主軸；2—鋼領(lǐng)板輪；3—導(dǎo)紗板輪；4—導(dǎo)紗板動(dòng)力輪；5，7，10—變速輪；6，11—牽引帶；8—偏心輪；9—次軸；12—位叉。圖1 主—次軸傳動(dòng)機(jī)構(gòu)

1.2 位叉機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)定量分析

位叉機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)原理見圖2。

圖2 位叉機(jī)構(gòu)原理

圖2依據(jù)現(xiàn)用零件的相關(guān)尺寸和安裝位置繪制而成，R1輪代表導(dǎo)紗板動(dòng)力輪，R2輪為次軸上的變速輪10，O3C1為位叉，R3對(duì)應(yīng)的弧線為位叉運(yùn)動(dòng)軌跡。在管紗始紡位時(shí)，位叉與豎直面的夾角(θ+β)最大，牽引帶11處于“A1-C1-B1”位置，隨著R2的轉(zhuǎn)動(dòng)，牽引帶上的銷軸在位叉影響下沿弧線向C2點(diǎn)移動(dòng)，位叉的存在減少了R1輪的旋轉(zhuǎn)角度，當(dāng)位叉從C1到達(dá)C2后，牽引帶與兩輪的公切線重合，即A2、C2和B2三點(diǎn)在一條直線上，銷軸與位叉脫離，之后兩輪的轉(zhuǎn)角比為其半徑的反比。在位叉增量角θ的影響下，R2輪和R1輪的轉(zhuǎn)角比符合一定的數(shù)學(xué)關(guān)系，限于篇幅，略去推導(dǎo)過程及公式運(yùn)算。圖3為當(dāng)鋼領(lǐng)板升程為205 mm時(shí)，根據(jù)計(jì)算結(jié)果用圖表形式定量顯示各件間的對(duì)應(yīng)轉(zhuǎn)角關(guān)系(為方便描述，只考慮升程)[2]。

圖3 主軸、次軸、導(dǎo)紗板輪、位叉轉(zhuǎn)角關(guān)系

圖3中x軸代表主軸的轉(zhuǎn)角增量，各曲線分別代表不同旋轉(zhuǎn)件對(duì)應(yīng)于主軸的轉(zhuǎn)角，其中曲線a為次軸轉(zhuǎn)角，曲線f為位叉轉(zhuǎn)角，曲線e為導(dǎo)紗板輪轉(zhuǎn)角；如果沒有位叉的存在，導(dǎo)紗板輪的轉(zhuǎn)角將會(huì)是曲線c。從圖3可以看出，在鋼領(lǐng)板升程為205 mm時(shí)，即當(dāng)主軸的轉(zhuǎn)角從0增到0.492π，導(dǎo)致位叉增量角θ(見圖2)從0.136π降為0時(shí)，導(dǎo)紗板動(dòng)力輪的轉(zhuǎn)角從0增到0.07π。在始紡位置時(shí)，要求氣圈高度至少要大于紗管高度，超過了紡紗工藝中理想的高度值，如果此階段不對(duì)導(dǎo)紗板的升程加以抑制，紡紗條件將更加惡化。

位叉機(jī)構(gòu)是一種相對(duì)穩(wěn)定可靠的機(jī)械結(jié)構(gòu)，在數(shù)代環(huán)錠細(xì)紗機(jī)上均有應(yīng)用，但是隨著長(zhǎng)車、超長(zhǎng)車錠數(shù)增加，導(dǎo)紗系統(tǒng)總質(zhì)量增加，牽引帶上的銷軸施加在位叉上的壓力也在增加，而銷軸與位叉的接觸面積有限，從力學(xué)角度分析，這不是一種理想的受力結(jié)構(gòu)。

2 偏心輪機(jī)構(gòu)

在主—次軸總體結(jié)構(gòu)不變條件下，取消位叉機(jī)構(gòu)，通過其它機(jī)構(gòu)改變次軸轉(zhuǎn)速，以實(shí)現(xiàn)原位叉機(jī)構(gòu)的功能，并使相關(guān)零件受力情況得到改善。在圖2中，O1C1的長(zhǎng)度變化符合偏心輪半徑的變化，分析認(rèn)為可用偏心輪代替位叉。

圖1中，如果去掉位叉機(jī)構(gòu)，將次軸變速輪7更換成偏心輪8，原理如圖4所示。隨著主軸順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)，拉動(dòng)偏心輪繞O2點(diǎn)順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)，公切線切點(diǎn)從最大半徑B3點(diǎn)移動(dòng)到B4點(diǎn)，依靠偏心半徑的變化，改變主軸與次軸的轉(zhuǎn)速比。

圖4 偏心輪機(jī)構(gòu)

在R8和偏心距H作用下，圖3中曲線b為次軸轉(zhuǎn)角，曲線d代表導(dǎo)紗板輪轉(zhuǎn)角；而圖1如果沒有位叉的存在，次軸和導(dǎo)紗板輪的轉(zhuǎn)角關(guān)系是二者半徑的反比，根據(jù)需要可更改變速輪10的徑向尺寸，以進(jìn)一步調(diào)節(jié)二者的轉(zhuǎn)角比。數(shù)據(jù)分析表明，偏心輪機(jī)構(gòu)可以很好地實(shí)現(xiàn)原位叉機(jī)構(gòu)的功能，同時(shí)便于調(diào)節(jié)，且與牽引帶接觸面積更大，受力效果好。

3 結(jié)語

國(guó)產(chǎn)環(huán)錠細(xì)紗機(jī)用位叉機(jī)構(gòu)，調(diào)節(jié)導(dǎo)紗板升降已有很長(zhǎng)時(shí)間。隨著環(huán)錠細(xì)紗機(jī)整體技術(shù)的進(jìn)步，單臺(tái)總錠數(shù)地不斷增加，導(dǎo)紗板升降控制技術(shù)根據(jù)需要也出現(xiàn)多樣化，改位叉機(jī)構(gòu)為偏心輪機(jī)構(gòu)就是其中之一。生產(chǎn)實(shí)踐證明，改進(jìn)后無論是機(jī)構(gòu)受力狀態(tài)，還是制造成本，均得到改善。

參考文獻(xiàn)：

[1] 陳人哲.紡織機(jī)械設(shè)計(jì)原理:上 [M].2版.北京：中國(guó)紡織出版社，1996：239-298.

[2] 經(jīng)緯紡織機(jī)械股份有限公司榆次分公司.FA506型環(huán)錠細(xì)紗機(jī)產(chǎn)品說明書[Z].