翁 明，曹亞蘭

(河南二紡機股份有限公司，河南 信陽 464000)

1 鋁套管錠子桿盤的優(yōu)勢

為了完成紗線的加捻、卷繞及后工序順利生產(chǎn)，紗管套在棉紡環(huán)錠細紗機錠子的桿盤上，通過其與桿盤間適當?shù)哪Σ亮σ员ＷC桿盤在高速回轉時帶動紗管同步回轉。光錠桿錠子的桿盤結構如圖1所示。

圖1 光錠桿錠子桿盤結構

在使用光錠桿錠子時，紗管上的管芯孔與光錠桿上端錐度為5.5∶100的圓錐面配合，并由二者間靜摩擦力帶動紗管回轉。為保證二者的錐面配合提供足夠的靜摩擦力，安裝空紗管時應用適當?shù)牧ο聣杭喒艿藉V子的光錠桿上；當紗管上紡滿了紗從錠子上取下時，則須克服紗管與錠桿間的靜摩擦力，此力的大小取決于安裝空紗管時的壓力大小和紗管與錠桿配合圓錐面的表面粗糙度，靜摩擦力太大則拔紗時所需的力就會很大；此力太小且錠桿較細時，在高錠速下會出現(xiàn)跳管問題，錠桿也會明顯地變形或振動；所以，光錠桿錠子不適用于高速和自動落紗。

為了滿足錠子高速及紡紗自動化的要求，鋁套管錠子應運而生，其結構如圖2所示。因為鋁套管錠子的鋁套管比光錠桿粗得多，所以其剛性、強度和承載能力更好，當錠子高速運轉時不會出現(xiàn)像光錠桿錠子那樣明顯的變形和振動，鋁套管錠子可滿足錠速不小于20 kr/min的紡紗工藝要求[1]。

圖2 鋁套管錠子的桿盤結構

鋁套管錠子的根本性革新在于改變了紗管的支承型式，光錠桿錠子與紗管通過光錠桿上端的圓錐面配合產(chǎn)生靜摩擦力帶動紗管旋轉，但當錠速達到一定高度時，則易出現(xiàn)跳管問題。為此，鋁套管錠子將其對紗管的支承改進為錠子支持器，如圖3所示。

1—鋁套管；2—支持器彈簧；3—支持器帽。圖3 支持器結構

該支持器由鋁套管、支持器彈簧和支持器帽組成。3個支持器帽安裝到鋁套管后，其外接圓直徑比對應的紗管孔徑大，當紗管安裝到鋁套管上時，紗管孔擠壓3個支持器彈簧，而彈簧的彈力反作用于紗管孔，產(chǎn)生的靜摩擦力就是鋁套管錠子帶動紗管回轉的力，也是安裝空紗管及拔取滿紗管時所要克服的力。在設計之初，研發(fā)人員就對支持器彈簧的彈力進行驗證，使其既能帶動紗管旋轉且不打滑，又能便捷、省力地安裝和拔取紗管。由于支持器彈簧彈力提供的鋁套管錠子與紗管間的結合力一致性好，所以鋁套管錠子非常適合自動落紗。當錠子轉動起來后，支持器帽、支持器彈簧的離心力和支持器彈簧的彈力共同作用于紗管孔，當錠子轉速越高時離心力越大，所以鋁套管錠子在高速時不會出現(xiàn)紗管打滑或跳管問題。由于鋁套管錠子能滿足紡紗機高速和自動化的要求，在今后很長一段時間內其將是棉紡環(huán)錠細紗機用錠子的主流產(chǎn)品，且會以很快的速度替代光錠桿錠子[2]。

2 鋁套管錠子桿盤結構

2.1 錠桿壓配到錠盤

鋁套管錠子桿盤最初沿用了光錠桿錠子桿盤 的裝配結構，即把錠盤上端的錠桿直接用更粗、強度和剛度更大的鋁套管替代，且為了滿足使用要求對錠盤進行了改進，其剖視圖如圖4所示。裝配時，先將錠桿壓配到錠盤錐孔內，再把鋁套管壓配到錠桿上，鋁套管結構如圖5所示，錠桿與錠盤的裝配結合件如圖6所示。但這樣設計和裝配結構，存在缺陷。

1—鋁套管；2—錠桿；3—錠盤。圖4 鋁套管錠子桿盤的最初結構

圖5 鋁套管

圖6 錠桿與錠盤結合件

2.1.1裝配困難

錠桿、錠盤和鋁套管通過1∶100的錐度壓配時，其順序必須是先壓配錠桿和錠盤，再把鋁套管壓配到錠桿上端錐部，最終由裝配好的鋁套管錠子桿盤保證其尺寸為100 mm±0.2 mm；且在此過程中鋁套管的端面要與錠盤端面完全貼合，同時要保證尺寸精度為80 mm±0.1 mm，裝配過程復雜且困難。

2.1.2強度低

錠盤和鋁套管通過直徑小于10 mm的錠桿連接，其連接強度較低，從而在存放和使用過程中易發(fā)生嚴重變形，影響錠子的質量和壽命。

2.1.3過定位

鋁套管錐孔與錠桿外圓錐面通過錐度壓配到一起，且要求鋁套管端面與錠盤端面完全貼合，所以錠桿、鋁套管和錠盤都存在過定位問題，增大了鋁套管桿盤變形的可能性及變形量。實際生產(chǎn)中，對存放一段時間的鋁套管桿盤抽查發(fā)現(xiàn)產(chǎn)品變形達1 mm～2 mm，致使鋁套管桿盤只能報廢處理而不適合大批量生產(chǎn)，很快就被合理的新結構所取代。

2.2 鋁套管壓配到錠盤

筆者對鋁套管桿盤結構進行了改進設計，其結構如圖7所示。改進后先將錠桿壓配到鋁套管孔內，再將錠桿連鋁套管結合件通過鋁套管的外圓壓配到錠盤孔內，大幅降低了裝配難度，同時也提高了鋁套管桿盤的結構強度，避免了鋁套管桿盤變形嚴重的問題。該結構發(fā)展至今，又衍變?yōu)閮煞N裝配型式，業(yè)內稱之為切槽結構和不切槽結構[3]。

圖7 改進鋁套管桿盤結構

2.2.1切槽結構的特點

切槽結構的鋁套管桿盤裝配簡單，鋁套管與錠盤的壓配外圓、錠盤與鋁套管的壓配錐孔均可實現(xiàn)標準化，能最大限度地減少零件種類，降低零件成本，并具有以下特點。

2.2.1.1裝配簡單

鋁套管桿盤切槽結構的裝配型式通過車加工保證100 mm±0.2 mm的尺寸精度，其裝配過程如圖8所示，是先把錠桿和鋁套管壓配成結合件，壓配尺寸為110 mm±0.4 mm；再在鋁套管上A處切槽，保證尺寸為140 mm±0.05 mm；通過切槽時的定位保證加工精度以及錠桿連鋁套管結合件與錠盤壓配的契合度。

圖8 錠桿連鋁套管結合件

2.2.1.2結構強度顯著提高

鋁套管桿盤的最初結構是錠盤和鋁套管通過直徑小于10 mm的錠桿連接到一起，而改進后的鋁套管桿盤結構是先把錠桿和鋁套管壓配到一起，然后把錠桿連鋁套管結合件通過直徑為15 mm的鋁套管外圓壓配到錠盤孔內，其強度大幅提高且避免了鋁套管桿盤的嚴重變形。

2.2.1.3過定位

鋁套管桿盤切槽結構的裝配也存在過定位問題，因錠桿連鋁套管結合件通過鋁套管外圓壓配到錠盤孔內時，鋁套管切槽處的端面和錠盤的上端面緊密貼合，這種結構的唯一缺陷也是過定位，但其有足夠的強度可以防止鋁套管桿盤嚴重變形，故過定位影響可以忽略。

2.2.1.4零件種類減少

實際生產(chǎn)中，鋁套管錠子的差別主要表現(xiàn)在尺寸D，該尺寸不影響切槽結構裝配型式中鋁套管與錠盤的壓配尺寸，所以任意鋁套管與錠盤壓配的外圓和錠盤相應的壓配孔都可做成統(tǒng)一的φ15 mm(也可以為其它合適的統(tǒng)一尺寸)，能最大限度地減少零件、錠盤的種類，同時也大幅減少生產(chǎn)過程中使用的量具和工裝的種類、零件的分類和庫存成本，所以切槽結構是現(xiàn)今錠子制造企業(yè)最廣泛采用的一種結構[4]。

2.2.2不切槽結構的特點

所謂不切槽結構如圖9所示，就是鋁套管與錠盤的壓配處無臺階，通過合理的力學結構消除過定位的裝配型式。該結構雖然消除了過定位，但裝配難度大、不適應多種產(chǎn)品型號。

圖9 不切槽結構

2.2.2.1力學結構合理

不切槽結構完全消除了過定位問題，使鋁套管桿盤的力學結構、抗變形能力更好。

2.2.2.2裝配困難

由于鋁套管上不再有臺階，當錠桿連鋁套管結合件與錠盤壓配時，需靠工裝保證100 mm±0.2 mm的尺寸精度，但這對壓配工裝和零件的加工精度提出了很高的要求。

2.2.2.3實際生產(chǎn)難度大

在不切槽鋁套管桿盤結構裝配中，不同尺寸D的鋁套管須配備相應尺寸的錠盤，則鋁套管和錠盤種類繁多，與錠盤壓配孔尺寸相關的量具、工裝也會很多。雖然該結構完全消除了過定位問題，但由于裝配難度大、適應性差的弊端更大，所以實際生產(chǎn)中幾乎沒有應用。

3 鋁套管桿盤錠桿的缺陷

在很長時間里，鋁套管桿盤錠桿都沿用光錠桿的設計思路，如圖10所示。其φ6.8 mm和φ4.5 mm處即錠桿的上下軸承擋尺寸行業(yè)內通用，φ6.8 mm處與標準的紡錠軸承配合形成滾動摩擦副，φ4.5 mm處與銅套孔配合形成滑動摩擦副；與鋁套管內孔的壓配尺寸為φ9.42 mm。該結構雖然在行業(yè)內沿用了很長時間，現(xiàn)在看，此設計仍存在很多缺陷。

圖10 鋁套管桿盤錠桿結構

3.1 加工困難，成本高

現(xiàn)行的技術水平和工藝路線中，短錠桿都采用車坯工藝，此種錠桿的最大直徑為9.42 mm，其加工棒料直徑最小為 9.6 mm，一般選用φ9.8 mm的棒料，所以車加工余量大、加工速度慢、刀具磨損快，加工難度大且加工成本高。

3.2 材料利用率低

經(jīng)粗略計算，用φ9.8 mm的棒料加工錠桿，其材料利用率小于57%，為極低。

4 鋁套管桿盤錠桿的改進

錠桿上下軸承擋處的尺寸為關鍵尺寸，其中上軸承擋尺寸為φ6.8 mm的通用尺寸，筆者將原來與鋁套管孔壓配的φ9.42 mm改為φ6.8 mm的錠桿，如圖11所示。

圖11 改進錠桿結構

因為改進的錠桿直徑最大為6.8 mm，且無錐度，所以在車坯時只需車削φ6.8 mm以外的部分，就可以進入磨削加工。選用φ7 mm的棒料不僅車削余量小，車削長度也減小近一半，其材料利用率高達85%，比加工原來錠桿的材料利用率提高了近30%，降低原材料成本近50%。

5 結語

鋁套管桿盤從出現(xiàn)至今，其裝配工藝和零件結構不斷改進，使其結構的成本、加工難度及穩(wěn)定性都能夠滿足批量化生產(chǎn)的要求，相比其他錠子，鋁套管錠子在高速紡紗和多種新型紡紗技術中處于絕對的領先地位，且在可預見的未來仍然占據(jù)主導地位。