孫再俊 江文斌 戚文興

摘 要：為滿足繭質(zhì)檢驗機構(gòu)的繭質(zhì)檢定需求，解決現(xiàn)有繭質(zhì)檢驗機存在的問題設(shè)計了小型往復(fù)式索緒機。根據(jù)索緒機工作原理分別介紹了小型往復(fù)式索緒機的傳動部分、往復(fù)擺動部分和緒絲交接部分。對影響索緒效率、緒絲量的主要因素分別作了具體分析，通過機構(gòu)的參數(shù)計算和分析得到小型往復(fù)式索緒機索緒參數(shù)的調(diào)節(jié)方法和其與索緒效率、緒絲量的關(guān)系。結(jié)果表明，小型往復(fù)式索緒機做到了體積小、索緒參數(shù)可調(diào)、操作方便的特點，完全滿足繭質(zhì)檢定的要求。

關(guān)鍵詞：索緒;繭質(zhì)檢定;索緒效率;緒絲量

中圖分類號：TS142.2

文獻標志碼：A

文章編號：1009-265X（2019）05-0085-05

Abstract：In order to meet the needs of cocoon quality inspection institutions. Solve problems existing in existing machines. According to the requirements of cocoon quality inspection designed the small brushing machine. This paper introduces the working principle and parameter calculation of the transmission mechanism， reciprocating swing mechanism and thread connecting mechanism of a small reciprocating thread machin. Analyzed the main factors influencing thread efficiency and thread quantity are analyzed. According calculation to get ther elationship between the efficiency and the amount of thread of the small reciprocating reciprocating brushing machine.The results show that the small size， adjustable parameters and convenient operation of the small reciprocating machine can fully meet the requirements of cocoon quality inspection.

Key words：Brushing; Cocoon quality inspection; Brushing efficiency; Amount of thread

繅絲是生絲加工過程中的重要環(huán)節(jié)，是根據(jù)生絲規(guī)格要求，將若干根繭絲從繭層中順次離解、抱合成生絲的加工過程[1]。在繅絲過程中，從煮熟繭、落緒繭、無緒繭表面索出緒絲稱為索緒，是補給有緒繭保證繅絲生產(chǎn)的一個重要的工藝過程[2]。索緒機構(gòu)和工藝對索緒效率、緒絲量有較大影響，索緒效率和緒絲量控制在合理范圍內(nèi)才能保證有緒繭的補給以及出絲率。出絲率越大，制絲企業(yè)的經(jīng)濟成本就越低。因此，合理的索緒機構(gòu)和工藝能有效提高企業(yè)經(jīng)濟效益，增加企業(yè)的利潤[3-4]。

制絲企業(yè)在購買原料繭時，出售方需提供由繭質(zhì)檢驗機構(gòu)出具的繭質(zhì)檢定報告，為制定生產(chǎn)計劃、制定生產(chǎn)技術(shù)措施和設(shè)計生產(chǎn)工藝等提供依據(jù)。繭質(zhì)檢驗機構(gòu)現(xiàn)有繭質(zhì)檢驗機是由主電機直接控制，索緒機工作時，索緒盤擺動速度、索緒體擺動角度、索緒周期內(nèi)（開始索緒到下一次索緒開始）索緒盤往復(fù)擺動次數(shù)固定不變，對不同品質(zhì)的蠶繭只能用預(yù)先固定好的索緒工藝進行檢驗，無法選取適合的索緒工藝以控制索緒效率和緒絲量[5-6]。本文設(shè)計了小型往復(fù)式索緒機，由減速電機獨立驅(qū)動。在索緒時可通過改變索緒盤擺動速度、索緒盤擺動角度、索緒周期內(nèi)索緒盤往復(fù)擺動次數(shù)來調(diào)節(jié)索緒效率和緒絲量以求找到最適合被檢測蠶繭的索緒工藝。繭質(zhì)檢驗機構(gòu)在進行繭質(zhì)檢驗時可通過調(diào)節(jié)小型往復(fù)式索緒機參數(shù)得到最佳索緒工藝進而得到更準確的繭質(zhì)檢定報告，為制絲企業(yè)提供可靠的生產(chǎn)依據(jù)。

小型往復(fù)式索緒機主要由傳動部分、往復(fù)擺動部分、緒絲交接部分組成。各工作部分由減速電機通過傳動機構(gòu)驅(qū)動[7]，首先進行索緒，索緒完成之后進行緒絲交接。下面根據(jù)索緒機工作順序作具體介紹。

1 傳動部分

1.1 小型往復(fù)式索緒機傳動結(jié)構(gòu)

減速電機啟動，通過傳動部分將動力分別輸出到往復(fù)擺動部分和緒絲交接部分。傳動系統(tǒng)圖如圖1所示。

1.減速電機;2.偏心軸;3.齒輪軸;4.偏心軸齒輪Z4;

5、14.雙聯(lián)錐齒輪Z5、Z14;6、13.雙聯(lián)齒輪（Ⅰ）Z6、Z13;

7、10.雙聯(lián)齒輪（Ⅱ）Z7、Z10;8.凸輪軸齒輪Z8;9.凸輪軸;

11、12.雙聯(lián)齒輪（Ⅲ）Z11、Z12;15.電機錐齒輪Z15;

16.主傳動軸;17.主傳動齒輪Z17

小型往復(fù)式索緒機主傳動箱內(nèi)共分兩個傳動路線，根據(jù)圖1所示，傳動路線一：減速電機→主傳動軸→齒輪傳動→齒輪軸→偏心軸。

減速電機1作為動力輸入帶動主傳動軸16轉(zhuǎn)動，通過主傳動齒輪Z17與偏心軸齒輪Z4的嚙合帶動齒輪軸3轉(zhuǎn)動，齒輪軸3帶動偏心軸2轉(zhuǎn)動，偏心軸2的轉(zhuǎn)動是該機構(gòu)索緒盤進行往復(fù)擺動的關(guān)鍵。

傳動路線二：電機→主傳動軸→電機錐齒輪→齒輪傳動→凸輪軸。

此傳動路線通過一套減速齒輪完成減速傳動，電機錐齒輪Z15與雙聯(lián)錐齒輪Z14嚙合，雙聯(lián)錐齒輪Z14與雙聯(lián)齒輪（Ⅰ）Z13嚙合，雙聯(lián)齒輪（Ⅰ）Z6與雙聯(lián)齒輪（Ⅲ）Z12嚙合，雙聯(lián)齒輪（Ⅲ）Z11與雙聯(lián)齒輪（Ⅱ）Z7嚙合，雙聯(lián)齒輪（Ⅱ）Z10與凸輪軸齒輪Z8嚙合，其中Z5和Z14，Z6和Z13，Z11和Z12，Z7和Z10為雙聯(lián)齒輪，即轉(zhuǎn)速相同。通過上述齒輪的減速最終帶動凸輪軸9轉(zhuǎn)動，凸輪軸9的轉(zhuǎn)動周期則控制著索緒周期的大小。

1.2 小型往復(fù)式索緒機傳動關(guān)系

2 往復(fù)擺動部分

2.1 往復(fù)擺動工作原理

往復(fù)擺動部分位于箱體上側(cè)面，如圖2所示。

往復(fù)擺動運動由機構(gòu)1-13來完成。減速電機啟動后通過位于箱體1內(nèi)的傳動路線一帶動偏心軸2轉(zhuǎn)動。偏心軸2帶動聯(lián)結(jié)為一體的第一調(diào)節(jié)連桿3、調(diào)節(jié)螺母4、第二調(diào)節(jié)連桿5運動。并通過調(diào)節(jié)連桿樁頭6帶動扇形齒輪9繞固定在支架13上的扇形齒輪樁頭8往復(fù)擺動。與扇形齒輪9嚙合的索緒小齒輪10通過索緒軸12帶動下方的索緒盤11作往復(fù)擺動進行索緒。

其中調(diào)節(jié)螺母4兩端由左旋和右旋螺紋組成。轉(zhuǎn)動調(diào)節(jié)螺母4可以調(diào)節(jié)第一調(diào)節(jié)連桿3和第二調(diào)節(jié)連桿5之間的距離，調(diào)整連桿總長，控制扇形齒輪8的往復(fù)擺動區(qū)域，從而調(diào)節(jié)扇形齒輪8與索緒小齒輪10的嚙合區(qū)域，形成便于安裝和調(diào)節(jié)的扇形齒輪9的擺動和調(diào)整系統(tǒng)。通過調(diào)節(jié)第二調(diào)節(jié)連桿5與調(diào)節(jié)長孔7的連接位置可以改變扇形齒輪9的擺動角度的大小，從而通過索緒小齒輪10、索緒軸12來改變索緒盤11的往復(fù)擺動角度的大小。

2.2 索緒盤擺動角度

索緒盤擺動角度的大小與索緒效率和緒絲率緊密相關(guān)。在減速電機轉(zhuǎn)速一定的條件下，根據(jù)往復(fù)擺動機構(gòu)特征分析計算得到在第二調(diào)節(jié)連桿5與調(diào)節(jié)長孔7不同連接位置時索緒盤的擺動角度。按圖2所示的第二調(diào)節(jié)連桿5與調(diào)節(jié)長孔7的連接位置進行機構(gòu)簡化。將上述偏心軸2與第一調(diào)節(jié)連桿3的空心圓柱體中心連線作為構(gòu)件1，中心距為l1;第一調(diào)節(jié)連桿3的空心圓柱體中心與第二調(diào)節(jié)連桿5的空心圓柱體中心連線作為構(gòu)件2，中心距為l2，扇形齒輪樁頭8與第二調(diào)節(jié)連桿5的空心圓柱體中心連線作為構(gòu)件3，中心距為l3;偏心軸2與扇形齒輪樁頭8的中心連線作為構(gòu)件4，中心距為l4，將其簡化為鉸鏈四桿機構(gòu)ABCD及運動之后的鉸鏈四桿機構(gòu)A′B′C′D′。做出鉸鏈四桿機構(gòu)的封閉矢量多邊形如圖3所示。圖3中原動件L1即為構(gòu)件1，以恒定角速度ω1轉(zhuǎn)動，機構(gòu)位置由輸入角θ1及δ1決定。

根據(jù)圖2可知，每當偏心軸轉(zhuǎn)動半圈，扇形齒輪擺動的角度為單方向能擺動的最大角度。根據(jù)圖3，當構(gòu)件1、構(gòu)件2在同一條直線上時，θ3取值最小。當構(gòu)件1轉(zhuǎn)動180°時，θ3取最大值。已知構(gòu)件1、構(gòu)件2在同一條直線上時，θ1=20°，則有δ1=200°，構(gòu)件的長度：l1=5 mm，l2=149 mm，l3=49 mm，l4=150 mm。代入式（9）、式（10）、式（11）、式（12）中可得到索緒盤最大擺動角度為θ4=221.79°。

上述方法適用于當?shù)诙{(diào)節(jié)連桿5與調(diào)節(jié)長孔7連接位置一定時，計算索緒盤擺動角度。每改變一個連接位置（構(gòu)件3的長度）則對應(yīng)一個索緒盤擺動角度。由于索緒盤擺動角度大時，索緒效率高、緒絲量多，影響出絲率;索緒盤擺動角度小時，索緒效率低、緒絲量少，影響繅絲時有緒繭的補給。因此可通過改變第二調(diào)節(jié)連桿5與調(diào)節(jié)長孔7的連接位置調(diào)節(jié)索緒盤11的往復(fù)擺動角度，進而改變索緒時的索緒效率和緒絲量大小。

2.3 索緒盤轉(zhuǎn)速

構(gòu)件1以角速度ω1勻速轉(zhuǎn)動，這里將式（4）求導(dǎo)數(shù)，即可得到四桿機構(gòu)的速度矢量關(guān)系：

l1ω1ieiθ1+l2ω2ieiθ2=l3ω3ieiθ3（13）

等式兩邊同時乘以e-iθ2得：

l1ω1iei（θ1-θ2）+l2ω2iei（θ2-θ2）=l3ω3iei（θ3-θ2）（14）

按照歐拉公式展開，取實部得：

ω3=ω1l1sin（θ1-θ2）l3sin（θ3-θ2）（15）

進而求得索緒盤轉(zhuǎn)速為：

n4=l1sin（θ1-θ2）i10，9l3sin（θ3-θ2）n1（16）

因構(gòu)件1的轉(zhuǎn)速即為偏心軸的轉(zhuǎn)速，偏心軸通過傳動路線一由減速電機帶動旋轉(zhuǎn)，所以由圖1可知：

n1=i4，17n（17）

將式（17）代入式（16）中可得：

n4=l1sin（θ1-θ2）i10，9i4，17l3sin（θ3-θ2）n=0.85n（18）

式中：θ2為構(gòu)件2的位置角度，根據(jù)式（6）消去θ1即可求得θ2=arctgB+l3sinθ3A+l3cosθ3;n、n1、n4分別為減速電機輸出轉(zhuǎn)速、構(gòu)件1轉(zhuǎn)速、索緒盤轉(zhuǎn)速;i4，17=Z17Z4=1.25。

由式（18）可知，索緒盤轉(zhuǎn)速在第二調(diào)節(jié)連桿與調(diào)節(jié)長孔連接位置固定時，只與減速電機輸出轉(zhuǎn)速有關(guān)。同樣的索緒盤轉(zhuǎn)速快則索緒效率高、緒絲量多;索緒盤轉(zhuǎn)速慢則索緒效率低、緒絲量少。因此可改變減速電機的輸出轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)索緒盤轉(zhuǎn)速進而調(diào)節(jié)索緒時索緒效率和緒絲量大小。

3 緒絲交接部分

3.1 緒絲交接工作原理

如圖4所示，動力由減速電機通過位于箱體內(nèi)傳動路線二傳輸?shù)酵馆嗇S和凸輪4上，凸輪4逆時針轉(zhuǎn)動通過滾子3將交緒搖桿5輕微抬起并繞芯軸9順時針轉(zhuǎn)動一個小角度，與此同時搖臂1也被輕微抬起并繞搖臂樁頭2順時針轉(zhuǎn)動一個小角度。交緒搖桿5上的交緒樁頭6將位于槽型座7上的索緒軸座8抬起，扇形齒輪和索緒小齒輪脫離嚙合，此時停止索緒，由索緒帚10通過緒絲11牽引煮熟繭12進行緒絲交接。

1.搖臂;2.搖臂樁頭;3.滾子;4.凸輪;5.交緒搖桿;6.交緒樁頭;

7.槽型座8.索緒軸座9.芯軸;10.索緒帚;11.緒絲;12.煮熟繭

3.2 索緒周期內(nèi)索緒盤的往復(fù)擺動

如圖4所示，凸輪4每轉(zhuǎn)一周記為一個索緒周期，當凸輪4上的滾子3位于凸輪4中心孔的上方并與中心孔的連線為豎直直線時，滾子3開始將交緒搖桿5抬起，停止索緒，進行緒絲交接。滾子3逆時針旋轉(zhuǎn)到位于凸輪4中心孔的下方并與中心孔的連線為豎直直線時，滾子3與交緒搖桿脫離接觸，扇形齒輪與索緒小齒輪嚙合，開始索緒。凸輪4為勻速轉(zhuǎn)動，因此索緒周期內(nèi)索緒時間為周期的一半。由式（1）可知凸輪軸轉(zhuǎn)速，則凸輪轉(zhuǎn)動周期為：

由式（21）可知，索緒周期內(nèi)索緒盤往復(fù)擺動次數(shù)與電機輸出轉(zhuǎn)速無關(guān)，與齒輪的傳動比有關(guān)。該機構(gòu)設(shè)計可替換齒輪為圖1中凸輪軸齒輪Z8，只需選取與雙聯(lián)齒輪（Ⅱ）Z10模數(shù)和壓力角相同的齒輪代替凸輪軸齒輪Z8，就可達到改變索緒周期內(nèi)索緒盤往復(fù)擺動次數(shù)的目的。往復(fù)擺動次數(shù)多則索緒效率高、緒絲量多，反之往復(fù)擺動次數(shù)少則索緒效率低、緒絲量少。因此可更換凸輪軸齒輪控制索緒效率和緒絲量大小。

4 結(jié) 語

小型往復(fù)式索緒機針對原繭質(zhì)檢驗機的問題，設(shè)計由獨立的減速電機直接傳動，與原繭質(zhì)檢驗機配套使用替換原索緒機?？稍跈C器啟動的情況下隨時關(guān)閉、啟動索緒機。本機器最大的優(yōu)點是可根據(jù)繭質(zhì)情況、工藝需要，綜合調(diào)節(jié)索緒盤轉(zhuǎn)速、索緒盤往復(fù)擺動角度和索緒周期內(nèi)的索緒盤往復(fù)擺動次數(shù)。在檢測結(jié)果不理想時亦可隨時調(diào)節(jié)索緒機工作參數(shù)，提高索緒效率、減少緒絲量、提高出絲率，得到更準確的繭質(zhì)檢定報告。由于機器的體積較小，結(jié)構(gòu)相對簡單，因此安裝和操作比較方便，很好地滿足了繭質(zhì)檢定小型化、個性化的需求。

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