專(zhuān)利名稱(chēng):下支承錐面鋼領(lǐng)和下支承錐面鋼絲圈的制作方法
本發(fā)明屬于棉紡和毛紡工業(yè)中環(huán)錠精紗機(jī)和捻線機(jī)上使用的一種相互配合的摩擦付。
目前在我國(guó)棉紡工業(yè)中采用的鋼絲圈的主要形式，是紡織工業(yè)部1980年1月頒發(fā)的標(biāo)準(zhǔn)，F(xiàn)J95-97所規(guī)定，可稱(chēng)為T(mén)形鋼領(lǐng)，單邊鋼領(lǐng)或平面鋼領(lǐng)。其配用的鋼絲圈為左右對(duì)稱(chēng)形、鋼絲圈與鋼領(lǐng)跑道的接觸摩擦近似于一點(diǎn)，接觸面小、耐磨性差、抗楔性一般、張力特性差，不適于大卷裝，鋼絲圈的線速度一般在38米/秒以下。各國(guó)棉紡系統(tǒng)絕大多數(shù)采用這種鋼領(lǐng)和鋼絲圈，僅是在局部形狀和尺寸上大同小異，這類(lèi)T形鋼領(lǐng)和鋼絲圈型號(hào)很多，見(jiàn)<棉紡學(xué)>、<國(guó)外紡織器材>等書(shū)。
錐面鋼領(lǐng)原來(lái)用于毛紡，已經(jīng)有80年的歷史了，這種錐面鋼領(lǐng)跑道的主要形式是一個(gè)正園錐面，它與子午面的截交線為直線，后來(lái)也有改成微微凸起的曲面，主要為了改善與鋼絲圈的接觸情況，使擺動(dòng)更加自由，該種鋼領(lǐng)是屬于下支承型的，但下支承面(呈園弧形)的面積小，為了加工的需要，它與鋼領(lǐng)的主體是兩個(gè)部件組裝在一起的，它配用的鋼絲圈為耳形稱(chēng)為鋼絲鉤，鋼領(lǐng)內(nèi)有油槽或用燒結(jié)成型，以便使用潤(rùn)滑油。毛紡紗支粗、鋼領(lǐng)口徑大、鋼絲鉤重。這類(lèi)跑道設(shè)計(jì)缺乏理論計(jì)算根據(jù)，僅為了增大接觸面積，提高耐磨性。
錐面鋼領(lǐng)用于棉紡開(kāi)始70年代初，是由蘇聯(lián)研究的，有幾種型號(hào)、蘇聯(lián)專(zhuān)利36499公開(kāi)的錐面傾角為18～25°(相對(duì)于水平坐標(biāo)軸為72～65°)，在國(guó)際上影響較大的是蘇聯(lián)的SU錐面鋼領(lǐng)，在<棉紡學(xué)>、<國(guó)外紡織器材>等資料闡明，它的跑道是單葉雙曲迴轉(zhuǎn)面，錐面傾角為35°(相對(duì)于水平坐標(biāo)軸為55°)，我國(guó)于1976年左右，各地亦紛紛仿制，并略加改進(jìn)，錐面傾角亦為55°，跑道的上部多數(shù)為R10的凸起園弧，這類(lèi)鋼領(lǐng)屬于上支承型，一個(gè)時(shí)期以來(lái)，國(guó)內(nèi)外對(duì)這種鋼領(lǐng)曾有過(guò)大量的報(bào)導(dǎo)，對(duì)它的性能作了好的評(píng)價(jià)，但多年來(lái)的實(shí)踐證明，難于大量推廣應(yīng)用，原因是它的上支承點(diǎn)處于紗線通道附近，難以設(shè)計(jì)成較大的支承面，故上支口耐磨性差、衰退快，不能承受較重的鋼絲圈，不適于紡中、低支紗。又因?yàn)樗窍鲁吝\(yùn)行的，如果一些客觀技術(shù)因素導(dǎo)致紡紗張力增大或突發(fā)性的高張力往往引起鋼絲圈上吊，造成斷頭，故對(duì)工藝設(shè)備和地區(qū)條件很敏感，適應(yīng)性不好，另外，它對(duì)落紗、拎頭和換圈的操作性能不及傳統(tǒng)的T形鋼領(lǐng)好。本發(fā)明由于設(shè)計(jì)上的特點(diǎn)除了消除了以上各類(lèi)鋼領(lǐng)的缺陷以外，還具有良好的張力特性，并且適于大卷裝，有利于進(jìn)一步降低斷頭，提高車(chē)速。
附圖1為棉紡下支承錐面鋼領(lǐng)6型及其內(nèi)、外跑道曲線實(shí)施示意圖。
附圖2為棉紡下支承錐面鋼領(lǐng)7型及其內(nèi)、外跑道曲線實(shí)施示意圖。
附圖3為棉紡下支承錐面鋼領(lǐng)7型及其內(nèi)、外跑道曲線實(shí)施示意圖。
附圖4為棉紡下支承錐面鋼領(lǐng)9型及其內(nèi)、外跑道曲線實(shí)施示意圖。
附圖5為棉紡下支承錐面鋼領(lǐng)圈6型、7型、8型實(shí)施示意圖。
本發(fā)明的要點(diǎn)在于下支承錐面鋼領(lǐng)〔1〕和下支承錐面鋼絲圈〔2〕，下支承錐面鋼領(lǐng)有一個(gè)特定曲面的內(nèi)跑道和穩(wěn)定接觸的下支承面
ab它與鋼領(lǐng)內(nèi)壁是一個(gè)整體，而不是組合件。其下支承錐面鋼領(lǐng)、錐面傾角較大，鋼絲圈沿錐面跑道下滑的分力較小，使鋼絲圈沿錐面跑道上提運(yùn)行，故形成穩(wěn)定接觸的下支承面
ab、鋼絲圈的內(nèi)腳
hi、
op、
tu、與之接觸。
本設(shè)計(jì)是使下支承面具有較大的接觸面積，下支承面與水平面的夾角φ為0～25°與鋼領(lǐng)內(nèi)壁是一個(gè)整體，而不是組合件。適于環(huán)錠細(xì)紗機(jī)和捻線機(jī)上使用的一種型式，下支承面壓強(qiáng)小，能承受較重的鋼絲圈，故能紡中、低支紗。上提運(yùn)行這種形式，一方面不怕客觀技術(shù)條件或偶然因素造成的高張力，另一方面在錐面跑道和鋼絲圈的設(shè)計(jì)上又可以有效的防止因客觀因素造成的低張力所引起的鋼絲圈下沉，故鋼絲圈始終穩(wěn)定的上提運(yùn)行，它對(duì)于工藝設(shè)備等技術(shù)條件的變化不敏感，故適應(yīng)性廣。
錐面內(nèi)跑道曲線設(shè)計(jì)，它的原始形式跑道本來(lái)是正園錐面，即與子午面的截交線為直線，其錐面傾角的臨界角為74°，如下圖所示。假設(shè)鋼絲圈的錠速不變，N不變和鋼絲圈下滑的分力不變，當(dāng)鋼領(lǐng)板處于小直徑位置時(shí)，紗線張力大，下支承面的支反力M也大，導(dǎo)致總摩擦力增加，因
摩擦力＝摩擦系數(shù)×(M+N)，反之，當(dāng)鋼領(lǐng)板處于大直徑位置時(shí)，紗線張力小，下支承面的支反力M也小，導(dǎo)致總的摩擦力也小，以上說(shuō)明這種直線跑道在紡紗時(shí)，大小卷繞直徑的紡紗張力差異很大，對(duì)降低斷頭不利，既不利于高速，又不利于加大卷裝。下支承錐面鋼領(lǐng)內(nèi)跑道曲線的設(shè)計(jì)來(lái)由基于M、N、C、T、pcosr，這些力實(shí)際上并不匯交于一點(diǎn)，鋼絲圈在運(yùn)行中還受到一個(gè)向外傾轉(zhuǎn)的力矩，即N的位置是上下移動(dòng)的。因此可以根據(jù)張力特性參數(shù)(見(jiàn)公式)從設(shè)計(jì)上使不同的卷繞直徑對(duì)應(yīng)于不同的錐面傾角φ。形成了具有以單個(gè)R為半徑的園弧或多個(gè)R為半徑的園弧
連接而成的跑道曲線所迴轉(zhuǎn)而成的特定曲面的內(nèi)跑道，從而控制了M力的大小，即從設(shè)計(jì)上使卷繞小直徑時(shí)，M力較小，而卷繞大直徑時(shí)M力較大，從而使大小卷繞直徑的張力差異減小，達(dá)到了自動(dòng)調(diào)節(jié)張力，控制了氣圈的變化，跑道曲線的設(shè)計(jì)根據(jù)張力計(jì)算和不同卷繞直徑的錐面傾角的計(jì)算求得，公式如下張力計(jì)算式
錐面傾角的計(jì)算式是tgφ=CQT-eμθcosr+sinα-Keμθsinr sinβf(1+K)cosα -Keμθsinr cosβf(1+K)]]>式中C-離心力T-鋼絲圈旁的氣圈張力，Q為張力修正系數(shù)。
α-氣圈角r-紗線通過(guò)鋼絲圈后到木管的卷繞角p-紗線卷繞張力，P與T的關(guān)系按歐拉公式P＝Teμθ式中μ為紗線對(duì)鋼絲圈的摩擦系數(shù)，θ為包圍角其算式為cosθ＝sinα·cosrN-鋼絲圈對(duì)錐面跑道壓力中心的支反力，φ為相對(duì)水平坐標(biāo)軸的錐面傾角M-下支承面上壓力中心的支反力， (M)/(N) ＝k，k即為設(shè)計(jì)時(shí)給予的張力特性參數(shù)。
β-M與鉛直方向的夾角即下支承面的傾角
f-鋼絲圈與鋼領(lǐng)之間的摩擦系數(shù)略去空氣阻力和鋼絲圈的重力。
鋼領(lǐng)的跑道曲線就是根據(jù)以上這些參數(shù)計(jì)算得不同卷繞位置的錐面傾角，連接而成，它本來(lái)為一折線，當(dāng)區(qū)間分得愈細(xì)，就成為單R或多個(gè)R的園弧連接，在內(nèi)高V＝1.2～8毫米范圍內(nèi)，當(dāng)曲率半徑R1＝(0.7～1.5)V，園心距頂面的定位尺寸H1＝(0.2～0.6)V，可得到多種型號(hào)單R的跑道曲線，當(dāng)曲率半徑R1＝(0.3～0.7)V，R2＝(1.5～3)V。園心距頂面的定位尺寸H1＝(0.2～0.6)V，H2＝(0～0.2)V，可得到多種型號(hào)雙R的跑道曲線，根據(jù)工藝要求和選用的參數(shù)不同可以獲得不同的錐面跑道曲線可設(shè)計(jì)成多種型號(hào)的下支承錐面鋼領(lǐng)。附圖1，6型，圖2，7型，圖3，8型，圖4，9型(921、926)的內(nèi)跑道曲線是按照紡制棉紗、鋼領(lǐng)口徑為35～45毫米，木管直徑為12～18毫米，棉紗對(duì)鋼絲圈的摩擦系數(shù)為0.3，鋼絲圈對(duì)鋼領(lǐng)的摩擦系數(shù)為0.2;氣圈角選在-5～15°之間變化，隨著卷繞直徑的增大，均勻遞增，張力特性參數(shù)k的最小值為0.01～0.02，最大值為0.15～0.45，隨著卷繞直徑的增大，按比例遞增，Q值為1.25～1.35;壓應(yīng)力分布中心上下移動(dòng)的范圍為(0.15～0.3)V毫米而設(shè)計(jì)成的。實(shí)施示意圖中6型V＝2.6毫米H1＝0.31V;R1＝1.23V7型V＝2.6毫米N1＝0.39V;R1＝1.19V8型V＝2.6毫米;
H1＝0.46V;R1＝0.81V926型V＝2.6毫米H1＝0.42;R1＝0.54VH2＝0;R2＝1.85V
921型 V＝2.1毫米H1＝0.40V;R1＝0.52VH2＝0;R2＝2.1V下支承錐面鋼領(lǐng)良好的張力特性，是由于不同的卷繞直徑時(shí)，錐面跑道上接觸中心的支反力N所對(duì)應(yīng)的錐面傾角，即下支承錐面跑道曲線各點(diǎn)的錐面傾角有一個(gè)相當(dāng)大的變化幅度φ＝55°～110°，跑道曲線的下部的錐面傾角逐漸小于74°這個(gè)臨界角，跑道上部的錐面傾角是逐漸大于90°。鋼絲圈在離心力的作用下，相應(yīng)接觸部分與跑道的緊密貼合會(huì)產(chǎn)生向上的分力而有效的防止鋼絲圈下沉，另一原因是鋼絲圈的動(dòng)力學(xué)穩(wěn)定性詳后。
本發(fā)明下支承錐面鋼領(lǐng)的外跑道部分內(nèi)凹部分是為了按裝鋼絲圈設(shè)計(jì)的，避免鋼絲圈進(jìn)入軌道時(shí)不致因開(kāi)口超過(guò)彈性極限而斷裂，凸起部分是防止鋼絲圈向上滑脫而設(shè)計(jì)的，凸起的角度與鋼絲圈外腳的合理配合是導(dǎo)致拎頭輕快和落紗斷頭少的原因。
其下支承錐面鋼絲圈，其內(nèi)側(cè)曲線
部分要求與鋼領(lǐng)的下支承面
ab和錐面跑道
配合良好，設(shè)計(jì)上是使其對(duì)應(yīng)的曲率半徑比內(nèi)跑道的曲率半徑大25～40%，紗線通道取(0.3～0.5)V毫米，總寬度D＝(1.3～1.7)V毫米，總高H3＝(1.3～2.1)V毫米;開(kāi)口B＝(0.4～0.5)V毫米。
由于下支承錐面鋼絲圈豎直方向的尺寸較大，在紗線的帶動(dòng)下，向外傾轉(zhuǎn)的力矩較大，要求一定的動(dòng)力學(xué)穩(wěn)定性，因?yàn)樗P(guān)系到接觸面上壓應(yīng)力的分布和壓力中心的移動(dòng)范圍，而鋼絲圈的穩(wěn)定性主要取決于慣性力系中心的位置及其變化幅度，通過(guò)這一新的幾何參數(shù)發(fā)現(xiàn)和建立，從而找到了外圈圈形與穩(wěn)定性的關(guān)系，因?yàn)殡x心慣性力系中心的位置取決于鋼絲圈的幾何形狀，在跑道上的位置和鋼領(lǐng)的口徑，慣性力系中心的計(jì)算式XG= (ΣXi2)/(ΣXi) yG＝ (Σxiyi)/(Σxi)
式中Xiyi分別代表鋼絲圈上各個(gè)質(zhì)點(diǎn)的X·y坐標(biāo)，用于勻質(zhì)材料。
計(jì)算表明鋼絲圈在跑道上的位置愈接近上下左右對(duì)稱(chēng)即頂面與水平的相交角愈小、外側(cè)的幾何形狀在跑道上的位置愈接近鉛直，則中心的水平位置與質(zhì)心的水平位置相差愈小，慣性力系中心位置的變化幅度愈小。本發(fā)明的鋼絲圈圖5.6型、7型、8型，其鋼絲圈頂面與水平面的角度和外側(cè)的幾何形狀就是依據(jù)這一理論，結(jié)合紗線通道的大小和外腳與外跑道的配合設(shè)計(jì)，使慣性力系中心的水平位置通過(guò)錐面跑道的接觸中心，其變化幅度在(0.5～0.3)V毫米范圍以內(nèi)。
圖5.6型、7型、8型，其內(nèi)腳部分
tu、
op、
hi是下支承錐面鋼絲圈的標(biāo)志。在停車(chē)時(shí)紗線不致脫出引起開(kāi)車(chē)斷頭，其中8型為具有一個(gè)與下支承面配合的
hi部分，與錐面跑道曲線配合的
，部分的兩點(diǎn)接觸的和具有外圈
、外腳
的不對(duì)稱(chēng)鋼絲圈。7型為具有一個(gè)與下支承面配合的
op部分，與錐面跑道配合的
的兩點(diǎn)接觸的對(duì)稱(chēng)形鋼絲圈，6型為具有與鋼領(lǐng)內(nèi)壁配合的
部分、與下支承面配合的內(nèi)腳
tμ部分和與錐面跑道曲線配合的
部分的三點(diǎn)接觸的和具有外圈
、外腳
的不對(duì)稱(chēng)鋼絲圈。三種圈形各有特點(diǎn)，7型、8型為兩點(diǎn)接觸，符合鋼領(lǐng)張力特性設(shè)計(jì)的要求，8型的展開(kāi)的長(zhǎng)度短于7型，耐磨性較好，7型為對(duì)稱(chēng)圖形按裝時(shí)不必判別內(nèi)、外側(cè)，按裝效率高，6型為三點(diǎn)接觸的圈形、接觸摩擦長(zhǎng)度占展開(kāi)長(zhǎng)度的比例最大，耐磨性最好。
本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比所具有的主要技術(shù)特征和效果是1.對(duì)各種紗支品種(包括化纖)和不同的工藝設(shè)備、地區(qū)條件具有廣泛的適應(yīng)性。
2.適于大卷裝，口徑45～48毫米的張力變化情況相當(dāng)于平面鋼領(lǐng)口徑42毫米，在同樣的口徑和紡紗張力下，鋼絲圈的重量比平面鋼絲圈重15～20%(相當(dāng)于加重2～2.5號(hào))
3.耐磨性好，鋼領(lǐng)和鋼絲圈的壽命，比同樣紡紗條件下的平面鋼領(lǐng)和鋼絲圈延長(zhǎng)1倍以上。
4.抗楔性好，特別是子午面和水平面上的抗楔性十分優(yōu)越。
5.操作特性好，拎頭輕快，起動(dòng)靈活，落紗斷頭少，操作上無(wú)特殊要求。
本鋼領(lǐng)鋼絲圈適于高速，鋼絲圈線速度可達(dá)40米/秒以上，仍能保持低的斷頭率。
根據(jù)當(dāng)前我國(guó)的生產(chǎn)水平，如改用本鋼領(lǐng)，一般可提高單產(chǎn)10～20%而斷頭率仍保持在低水平，這一新技術(shù)的推廣，將對(duì)國(guó)家整個(gè)的工業(yè)產(chǎn)值有所增長(zhǎng)、經(jīng)濟(jì)效益極高。
權(quán)利要求
1.一種棉紡和毛紡工業(yè)中環(huán)錠精紡機(jī)和捻線機(jī)上使用的相互配合的摩擦付，是由錐面鋼領(lǐng)[1]和錐面鋼絲圈[2]組成，其特征在于下支承錐面鋼領(lǐng)[1]和下支承錐面鋼絲圈[2]、下支承錐面鋼領(lǐng)有一個(gè)特定曲面的內(nèi)跑道和穩(wěn)定接觸的下支承面
ab它與鋼領(lǐng)內(nèi)壁是一個(gè)整體，而不是組合件，下支承錐面鋼絲圈有一與下支承面
ab相配合的內(nèi)腳
hi、
op、
tu。
2.一種按照權(quán)利要求
1所述的錐面鋼領(lǐng)和錐面鋼絲圈，其特征在于下支承錐面鋼領(lǐng)的內(nèi)跑道
具有以單R為半徑的園弧或多個(gè)R為半徑的園弧
連接而成的曲線所形成的迴轉(zhuǎn)面。該跑道曲線是以張力特性計(jì)算和設(shè)計(jì)為依據(jù)，使處于不同的卷繞直徑時(shí)，錐面跑道上壓力中心的支反力N方向，對(duì)應(yīng)于不同的錐面傾角φ。下支承錐面鋼領(lǐng)的張力計(jì)算式是
錐面傾角的計(jì)算式是tgφ=CQT-eμθcosr+sinα-Keμθsinr sinβf(1+K)cosα -Keμθsinr cosβf(1+K)]]>按照不同的工藝要求和不同的參數(shù)，可得到不同的跑道曲線，設(shè)計(jì)成多種型號(hào)的下支承錐面鋼領(lǐng)。下支承錐面鋼領(lǐng)跑道曲線各點(diǎn)的錐面傾角有一個(gè)相當(dāng)大的變化幅度φ＝55°～110°跑道曲線上部的錐面傾角逐漸大于90°，其外跑道
、e處有一內(nèi)凹和f處有一凸起的曲線所形成的迴轉(zhuǎn)面。各種型號(hào)都相同。其下支承錐面鋼絲圈有三種一種是具有外腳
mn部分和與錐面跑道曲線配合的
部分的兩點(diǎn)接觸的和具有外圈
的不對(duì)稱(chēng)形鋼絲圈。一種是具有外腳
op部分和與錐面跑道配合的
的兩點(diǎn)接觸的對(duì)稱(chēng)形鋼絲圈。另一種是具有外腳
部分和鋼領(lǐng)內(nèi)壁配合的
部分和錐面跑道曲線配合的
部分的三點(diǎn)接觸的和具有外圈
的不對(duì)稱(chēng)鋼絲圈。鋼絲圈的外圈設(shè)計(jì)是以鋼絲圈迴轉(zhuǎn)中離心慣性力系中心位置為依據(jù)坐標(biāo)式是XG= (ΣXi2)/(ΣXi) yG＝ (Σxiyi)/(Σxi)每一型號(hào)的下支承錐面鋼領(lǐng)都可以采用三種不同類(lèi)型的鋼絲圈。
3.一種按照權(quán)利1、2所述的錐面鋼領(lǐng)和錐面鋼絲圈，其特征在于下支承面與水平面的夾角φ為0～25°，內(nèi)高V＝1.2～8毫米，內(nèi)跑道曲線的曲率半徑及其定位尺寸與跑道的內(nèi)高V成如下比例曲率半徑R1＝(0.7～1.5)V;園心離頂面的定位尺寸H1＝(0.2～0.6)V可得到多種型號(hào)單R的跑道曲線的下支承錐面鋼領(lǐng)。曲率半徑R1＝(0.3～0.7)V;曲率半徑R2＝(1.5～3)V;園心離頂面的定位尺寸H1＝(0.2～0.6)V園心離頂面的定位尺寸H2＝(0～0.2)V可得到多種型號(hào)雙R的跑道曲線的下支承錐面鋼領(lǐng)。6型V＝2.6毫米H1＝0.31V;R1＝1.23V7型V＝2.6毫米H1＝0.39V;R1＝1.19V8型V＝2.6毫米H1＝0.46V;R1＝0.81V926型V＝2.6毫米H1＝0.42V;R1＝0.54VH2＝0;R2＝1.85V921型V＝2.1毫米H1＝0.40V;R1＝0.52VH2＝0;R2＝2.1V下支承錐面鋼絲圈6型、7型、8型與跑道接觸部分對(duì)應(yīng)的曲率半徑比鋼領(lǐng)的曲率半徑大25～40%，紗線通道為(0.3～0.5)V毫米，總寬度D＝(1.3～1.7)V毫米;總高H3＝(1.3～2.1)V毫米開(kāi)口B＝(0.4～0.5)V毫米，鋼絲圈頂面與水平面的角度和外側(cè)的幾何形狀是使慣性力系中心的水平位置通過(guò)錐面跑道的接觸中心，其變化幅度在(0.15～0.3)V毫米范圍之內(nèi)。
專(zhuān)利摘要
一種棉紡和毛紡工業(yè)中環(huán)錠細(xì)紗機(jī)和捻線機(jī)上使用的下支承錐面鋼領(lǐng)和下支承錐面鋼絲圈，它除了具有大的下支承面外它的錐面跑道曲線是根據(jù)紡紗張力特性設(shè)計(jì)確定的，它的耐磨性、抗楔性大大超過(guò)了現(xiàn)有的傳統(tǒng)的平面鋼領(lǐng)，它對(duì)紡制各種紗支品種和工藝設(shè)備、地區(qū)條件具有廣泛的適應(yīng)性。另外，張力特性好，適于大卷裝，它的操作特性也優(yōu)于現(xiàn)有的上支承型錐面鋼領(lǐng)和國(guó)內(nèi)、外其他新型的鋼領(lǐng)。本發(fā)明的實(shí)施可以使現(xiàn)有的各種紗支的單產(chǎn)普遍提高10～20％而保持低的斷頭率。
文檔編號(hào)D01H7/60GK85104903SQ85104903
公開(kāi)日1986年12月24日 申請(qǐng)日期1985年6月22日
發(fā)明者邵禮宏 申請(qǐng)人:大連輕工業(yè)學(xué)院導(dǎo)出引文BiBTeX, EndNote, RefMan