Einrichtung zum Abwickeln und gleichzeitigen Drehen von7Garn ab einer mit wenigstens 7000 Umdrehungen in der Minute umlaufenden Garnspule. Die vorliegende Erfindung betrifft eine Einrichtung zum Abwickeln und gleichzeiti gen Drehen von Garn ab einer mit wenigstens 7000 Umdrehungen in der Minute umlaufen den Garnspule. Diese Einrichtung kann z. B. bei Spulenbänken, Ringspinn- und Zwirn- maschinen Verwendung finden.
Bekannt sind Spindeln, in denen eine biegsame, nicht umlaufende Stütze, die an ihrem Oberende ein Lager aufweist, einen rotierenden Garnspulenhalter trägt. Im Be trieb ergibt sich, dass das Lager Zentrifugal- kräften unterworfen ist, die ihren Ursprung darin haben, dass die geometrische Age des Garnkörpers im allgemeinen nicht mit der Rotationsachse des Garnspulenhalters zu sammenfällt.
Die Unschädlichmachung dieser Zentrifugalkräfte ist wünschenswert, da die durch sie verursachten Schwingungen auf den Maschinenrahmen übergreifen und eine ver stärkte Abnützung der Maschinenteile ver ursachen können.
Im britischen Patent Nr. 486792 wird vorgeschlagen, die schäd liche Wirkung der durch die unvermeidliche Unbalance der Spindel verursachten Zentri- fugalkrä.fte dadurch zu vermindern, dass im Schwerpunkt der rotierenden Masse ein Kugel lager vorgesehen ist, und zwar in solcher An ordnung, dass Schwingungen der auf dem Spindelschaft rotierenden Masse direkt vom besagten Lager aufgefangen werden;
in der dort beschriebenen Ausführungsform ist das Kugellager zum Stützen des Spindelschaftes am oder in der Nähe des Schwerpunktes der rotierenden Masse auf einer Stütze ange ordnet.
Die Einrichtung gemäss vorliegender Er findung zum Abwickeln und gleichzeitigen Drehen des Garnes ab einer mit wenigstens 7000 Umdrehungen in der Minute umlaufen den Garnspule zeichnet sich aus durch einen drehbaren Spulenträger und durch eine nicht umlaufende Stütze, die an ihrem Fussende ein Kugellager aufweist, welches das Gewicht von Spulenträger und Garnspule zu tragen vermag, und an ihrem Kopfende ein Lager besitzt,
das im Schwerpunkt der Garnspule angeordnet ist, wobei die Eigenschwingungs- frequenz der Stütze, bei Belastung mit dem Garnträger allein, höchstens<B>50%</B> der Um drehungszahl der Garnspule ist.
Ein Ausführungsbeispiel des Erfindungs- gegenstandes ist auf der Zeichnung dar gestellt: Die nicht umlaufende Stütze besteht aus einem Stab 1 von 15,875 cm Länge und 0,952 cm Durchmesser aus Stahl mit einem Elastizitätsmodul von 2,1.10s kg./cm, der an seinem Fussende in einer Hülse 2 montiert ist, wobei letztere wie üblich mittels einer Druckfeder 4 und Mutter 5 im Maschinen rahmen 3 befestigt ist. Der Stab 1 trägt an seinem Kopfende ein Kugellager 6 kleineren Durchmessers,
und an seinem Fussende ein grösseres Kugellager 7, welches das Gewicht von Spulenträger 8 und der 0,9 kg wiegen den vollen Garnspule zu tragen vermag. Der umlaufende Spulenträger 8 trägt die Garn- spule 9, deren Garn auf ein Rohr 10 aufge wickelt ist, und wird von den Lagern 6 und 7 gestützt, wobei das Lager 6 im wesentlichen im Schwerpunkt der Garnspule 9 angeordnet ist.
Das untere Ende des Trägers 8 über dem Lager 7 besitzt einen geringeren Durchmes ser zwecks Bildung eines Wirtels 11 zum Antrieb des Trägers 8 mittels eines Riemens, wie üblich. Der Träger macht 8000 Um drehungen pro Minute. Das untere Kugel lager 7 wird mittels eines Ölwerfers 12 geölt, der sich innerhalb einer an der Hülse 2 fest gemachten Staubkappe 13 dreht, wodurch das Kugellager vor dem Eindringen von Schmutz und Fremdkörpern geschützt ist. Der Öl- Werfer 12 besitzt einen Presssitz im Träger B.
Um die wirksame Masse des Trägers am obern. Lager zu vergrössern, besitzt dieser eine Kappe 14, deren Länge nach Wunsch geändert werden kann. Eine kleine Bohrung 15 in der Kappe 14 dient zur Ölung des obern Kugellagers. In Fällen, in denen ein grosser Garndrall verlangt wird, kann in der Kappe 14 ein Flügel befestigt werden, um zu verhindern, dass sich das Garn verwickelt.
Die Eigenschwingungsfrequenz der nur mit dem Garnträger 8 belasteten Stütze 1 beträgt 3100, und wenn sie auch noch mit der 0,9 kg wiegenden vollen Garnspule 9 be lastet ist 1940 Schwingungen pro Minute, also weniger als 3500. Die am Lager 6 wirk same Masse von Träger 8 und Stütze 1 be trägt 0,588 kg.
Zum Bestimmen der Eigenschwingungs- frequenz der mit dem Träger 8 alleinbelaste ten Stütze 1 kann die Stütze als ein Ausleger betrachtet werden, an dessen oberem Lager die vereinte wirksame Masse des Trägers und der Stütze angreift. Die am Lager 6 wirk same Masse des Trägers wurde bestimmt durch folgende angenommene Stützengewicht- verteilung auf das obere und untere Lager.
Der Schwerpunkt 0 des Trägers 8 liegt auf seiner zentralen Achse; beträgt der Lagerabstand L cm, der Abstand des Schwer punktes 0 vom untern Lager A cm und die Masse der Stütze W kg, so beträgt die am obern Lager wirksame Masse
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kg, und die am untern. Lager wirksame Masse
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Ferner wird die wirksame Masse der Stütze zu einem Viertel des Eigengewichtes in Rechnung gestellt, sie ist im Vergleich zur wirksamen Masse des Spulenträgers klein gehalten.
Im Abschnitt "Schwingung" im Buche von J. Goodman (9. Ausgabe) betitelt "Me chanik im Maschinenbau" auf Seite 264 wird dargelegt, daB die Zeit in Sekunden einer ganzen Schwingung für ein Gewicht W (in engl. Pfunden) am Ende eines L Zoll langen Auslegers durch den Ausdruck 0,185
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gegeben ist, wobei E der Elastizitätsmodul in Pfund pro Quadratzoll, und 1 das Träg heitsmoment des Auslegers in Zoll zur vier ten Potenz ist.
Für eine zvlindrische Spindel, deren Trägheitsmoment
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ist (d ist der Spindeldurchmesser in Zoll), folgt, da.ss die natürliche Schwingungsfrequenz. ausgedrückt als Schwingungen pro Minute, durch den Ausdruck 71,9 dz
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gegeben ist.
Auf Seite 86 des Buches "Vibration Problems in Engineering" von S. Timoshenko (2. Ausgabe) ist dargelegt, dass das wirk same Gewicht eines zylindrischen Auslegers
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Mal das Gewicht dieses Auslegers ist. Zur Erreichung des hier angestrebten Ziels kann deshalb die wirksame Masse der Stütze ohne grossen Fehler als 1/4 ihres Eigen gewichtes angenommen werden.
Die angegebene Eigenschwingungsfre- quenz hängt von folgenden Werten ab: a) vom Durchmesser der Stütze, b) vom Elastizitätsmodul des- Materials letzterer, e) von der Länge der Stütze und d) von der wirksamen Masse am obern Lager 6.
Durch das Aufsetzen der Garnspule ändert sich diese Frequenz, da die Eigen schwingungsfrequenz von der gesamten am obern Lager wirksamen Masse abhängt; diese Frequenz erreicht ihren Maximalwert, wenn der Garnträger leer ist, da in diesem Falle die wirksame Masse nur durch den Träger und die Stütze 1 bestimmt wird. Die dar gestellte Einrichtung ist speziell konstruiert für hohe Umdrehungszahlen von wenigstens 7000 pro Minute.
Bei solchen Geschwindig keiten ergibt sich, dass, da. die Abmessungen so gewählt sind, die berechnete minütliche Eigenschwingungszahl der Stütze 1 höch stens 50ö der Umdrehungszahl der Garn spule beträgt, die schädliche Wirkung der wegen den unvermeidlichen Unbalancen auf tretenden Zentrifugalkräfte vermindert wird und damit auch die Schwingung in der Spinnmaschine. Um die Schwingungsfrequenz so klein als möglich zu halten, ist e=s wün schenswert, dass der Garnträger 8 schwerer als gewöhnlich gemacht wird, und dass mög- lichst viel von dessen Masse am obern Lage zur Wirkung kommt.