CN103526358A - 环锭纺纱机的钢领-钢丝圈系统 - Google Patents

Abstract

一种环锭纺纱机的钢领-钢丝圈系统是非液体润滑类型的。所述钢领-钢丝圈系统包括钢领和沿着钢领行进的钢丝圈。钢领和钢丝圈中的一个在表面部分中每厘米包括400个或更多个凹部，钢领和钢丝圈的另一个在钢丝圈行进时在所述表面部分上滑动。

Description

环锭纺纱机的钢领-钢丝圈系统

技术领域

本发明涉及一种环锭纺纱机的钢领-钢丝圈系统，例如细纱机和使用钢领和钢丝圈捻转纱线的捻线机。

背景技术

已经提出了各种技术用于环锭细纱机的钢领-钢丝圈系统，以减少影响钢领-钢丝圈系统的性能的摩擦磨损和粘附，同时提高速度并且延长系统的寿命。这样的技术包括材料改变、表面处理、形状改变以及使用液体润滑。特别是使用液体润滑是有效的并且相对廉价的。然而，穿过的纱线可能被润滑油污染，并且油的使用导致频繁的维护。因此，液体润滑仅使用于有限的应用，例如毛线的纺纱。

日本特开专利公开文献No.8-27633描述了一种具有较长耐用性和较高生产率的钢领-钢丝圈系统。与钢丝圈实现接触的钢领包括多晶陶瓷表面。钢领的陶瓷表面具有包括球形粒子的表面结构。球形粒子之间的间隙提供用于自然形成的纤维润滑薄膜的储存空间。钢丝圈由弹性材料例如金属形成，并且具有金属和/或陶瓷表面。金属和/或陶瓷表面具有大于或等于钢领的陶瓷表面的硬度的硬度。

该公开文献的钢领-钢丝圈系统使用球形粒子之间的间隙作为用于纤维润滑薄膜的储存空间。因此，纤维润滑薄膜具有不足的附着力。这样在操作期间可能导致薄膜的分离，并且由此增大钢丝圈的行进阻力。

发明内容

本发明的目的在于提供一种环锭纺纱机的钢领-钢丝圈系统，其通过利用摩擦减小效果来减少磨损从而提高耐用性（延长寿命），其中摩擦减小效果是通过利用与纱线分离并附着到钢领-钢丝圈系统的滑动表面上的纤维薄膜的润滑而获得的，而不是液体润滑。

为了实现上述目的，本发明的一个方面是一种环锭纺纱机的非液体润滑类型的钢领-钢丝圈系统。所述钢领-钢丝圈系统包括钢领和沿着钢领行进的钢丝圈。钢领和钢丝圈中的一个在表面部分中每厘米包括400个或更多个凹部，钢领和钢丝圈的另一个在钢丝圈行进时在所述表面部分上滑动。

所述环锭纺纱机包括穿过沿着钢领行进（滑动）的钢丝圈卷绕纱线的环锭细纱机和环锭捻线机，钢领由钢领板支承并且上升和下降。所述凹部包括凹槽和由平坦表面环绕的凹陷。

从下面结合附图借由示例阐明本发明的原理的描述，本发明的其他方面和优点将变得清楚。

附图说明

参考下面结合附图对当前优选实施例的描述，可以最佳地理解本发明及其目的和优点，在附图中：

图1A为表示钢领的立体图；

图1B为图1A的钢领的局部放大图；

图1C为表示纺纱期间的钢领和钢丝圈之间的关系的示意剖视图；

图2为表示摩擦减小部分的示意图；

图3为表示行进阻力和行进距离之间的关系的图表；

图4A为表示与包括摩擦减小部分的钢领一起使用的钢丝圈的磨损的示意图；

图4B为表示与常规钢领一起使用的钢丝圈的磨损的示意图；

图5为表示第二实施例的摩擦减小部分的示例立体图；

图6为表示行进阻力和行进距离之间的关系的图表；

图7为表示第三实施例的摩擦减小部分的示意立体图；

图8为表示行进阻力和行进距离之间的关系的图表；

图9A和图9B为表示与包括摩擦减小部分的钢领一起使用的钢丝圈的磨损的示意立体图；

图9C为表示与常规钢领一起使用的钢丝圈的磨损的示意立体图；

图10为表示另一个实施例中的摩擦减小部分的周期结构的示意图；

图11为表示另一个实施例中的钢领和钢丝圈的形状的局部剖视图；以及

图12A和图12B为表示其它实施例中的摩擦减小部分的结构的示意图。

具体实施方式

第一实施例

参考图1A至图4B，现在将描述环锭细纱机的钢领-钢丝圈系统的第一实施例。

参考图1A至图1C，钢领-钢丝圈系统包括钢领11和钢丝圈12。钢领11包括具有T形剖面的凸缘11a。钢丝圈12具有C形剖面。钢领11由轴承钢制成。如图1B和图1C所示，将硬铬镀覆层13应用到凸缘11a。硬铬镀覆层13具有大约10至20μm的厚度。

镀覆层13包括表面部分，当钢丝圈12行进时，钢丝圈12在表面部分上滑动。表面部分限定摩擦减小部分14。在本实施例中，如图1C所示，摩擦减小部分14形成在凸缘11a的内周面中。

如图2所示，摩擦减小部分14每厘米包括400个或更多个凹槽15。凹槽15也称为凹部。凹槽15为形成在硬铬镀覆层13中的微裂缝。根据日本工业标准H8615“用于工程目的的铬电镀涂层（Electroplated Coatings of Chromium for Engineering Purposes）”，微裂缝是以每厘米250个或更多个裂缝的密度形成的裂缝。具体而言，本实施例的微裂缝不仅包括当形成硬铬镀覆层13时原始存在的微裂缝，而且包括通过表面处理（在该实施例中为电解蚀刻）形成的附加微裂缝。微裂缝具有不同的长度且沿着随机方向延伸。通过在硬铬镀覆层13的表面的显微图上画直线，并计数与直线的一厘米长部分相交的裂缝的数量，来获得微裂缝的数量。裂缝包括像洼陷部成形的裂缝，并且不像凹槽那样伸长。因为微裂缝的长度和朝向不同，所以可以在显微图中的任何位置画直线。

现在将描述增加形成在硬铬镀覆层13的表面中的微裂缝的数量的方法。本实施例使用电解蚀刻作为表面处理。

可以执行已知的电解蚀刻处理。微裂缝的数量根据电解蚀刻时间而增加。在执行电解蚀刻之前，微裂缝不能在硬铬镀覆层13的表面上清晰地见到。在电解蚀刻之后，许多微裂缝变得可见。

现在将描述钢领-钢丝圈系统的操作。从牵伸部（未示出）供给的纱线Y如图1C所示穿过钢丝圈12，并且卷绕在以高速旋转的筒管（未示出）上。在正常纺纱操作期间，环锭细纱机的最大转速为大约25000 rpm。纱线Y当被卷绕时施加张力到钢丝圈12，以便钢丝圈12沿着凸缘11a行进。虽然前进的钢丝圈12的朝向根据转速而略微改变，但是钢丝圈12与凸缘11a的内下部接触着行进。

当金属物体以这样的方式处于没有润滑的彼此滑动接合时，通常会发生严重的磨损。在钢领-钢丝圈系统的这样的摩擦情况下，可以预期在几分钟或几小时之后在钢领和钢丝圈中发生粘附或严重的磨损。然而，实际的钢领-钢丝圈系统具有显著较低的磨损。在棉纺机中，例如通常在一或二周后更换钢丝圈12。因此，就摩擦学而言，钢领-钢丝圈系统被认为处于界面润滑状态而不是处于非润滑状态。分析已经表明，在钢领11的供钢丝圈12滑动的表面部分上形成有用作润滑剂的纤维素膜。纤维素膜由与在纺纱期间穿过钢丝圈12的纱线Y分离并且捕获在钢领11和钢丝圈12之间的纤维形成。

在本实施例的钢领-钢丝圈系统中，钢领11在表面部分中包括摩擦减小部分14，当钢丝圈12行进时，钢丝圈12在表面部分上滑动。摩擦减小部分14每厘米包括400个或更多个凹槽15。凹槽15为形成在硬铬镀覆层13的表面中的微裂缝。大量的微裂缝促进膜的形成，膜由与纱线Y分离并且附着到凹槽15上的纤维素纤维形成。纤维膜无需使用液体润滑就产生摩擦减小效果。结果与常规系统相比，该钢领-钢丝圈系统提高了摩擦减小效果，并且摩擦减小效果持续很长时间。

示例1

为了评估摩擦减小部分14的效力，准备了包括每厘米具有700个微裂缝的摩擦减小部分14的钢领11。此外，准备了包括每厘米具有1000个微裂缝的摩擦减小部分14的钢领11。使用常规钢领作为比较例。不执行任何预处理运转进行纺纱测试，来确定行进阻力和行进距离之间的关系。以20000rpm的转速执行纺纱。通过可旋转地支承钢领并测量由钢丝圈施加到钢领上的牵引力，来获得行进阻力。图3示出了测试结果。

如图3所示，在行进了800km的距离之后，与常规钢领相比，在摩擦减小部分14中每厘米具有400个或更多个微裂缝（凹槽15）的钢领11每个具有更低的行进阻力。这证实了摩擦减小部分14的效力。为了确定摩擦减小部分14的摩擦减小效果的稳定性，对每厘米具有700个微裂缝的钢领11和每厘米具有1000个微裂缝的钢领11进行操作，直到行进距离达到54000km。测试表明，每个钢领11在54000km的行进距离处具有大体与2000km的行进距离处相同的行进阻力。因此，确认了与常规钢领相比，本实施例的每个钢领具有显著较高的连续的摩擦减小效果。常规钢领的行进阻力在较短行进距离处增加。设想这是由于纤维素层不均匀地形成从而增加了阻力而产生的。

并且测试了在摩擦减小部分14中每厘米具有400个微裂缝的钢领11，以确定行进阻力和行进距离之间的关系，并且确认了具有比常规钢领更低的行进阻力。

此外，检查了钢丝圈12的磨损。如图4B所示，与常规钢领一起使用的钢丝圈12在与钢领接触的表面部分中具有磨损部20。然而，如图4A所示，与具有摩擦减小部分14的钢领11一起使用的钢丝圈12具有比磨损部20小的磨损部20’。

现在将描述本实施例的优点。

（1）环锭纺纱机（环锭细纱机）的钢领-钢丝圈系统包括钢领11，钢领11在表面部分中每厘米具有400个或更多个凹槽15，当钢丝圈12行进时，钢丝圈12在表面部分上滑动。凹槽15用作凹部。纤维膜进入凹部中增加了纤维膜相对于钢领11的附着力，从而抑制了纤维膜的分离。纤维膜用作润滑剂，并且产生将钢丝圈12的行进阻力维持在较低水平的摩擦减小效果。由与纱线分离并且附着到钢领-钢丝圈系统的滑动表面上的纤维形成的纤维膜用作润滑剂。这样提高了摩擦减小效果并且延长了耐用性（寿命）。

（2）凹部为形成在硬铬镀覆层的表面中的微裂缝。因此，与当凹部为洼陷部时相比，更大部分的纤维膜接纳在凹部中。这提高了由纤维膜的润滑产生的摩擦减小效果。总而言之，一般硬铬镀覆层的表面每厘米包括大约300个微裂缝。通过对硬铬镀覆层执行蚀刻，能够相对容易地将微裂缝的数量增加到400个或更多。

（3）对钢领11的硬铬镀覆层执行电解蚀刻，以在硬铬镀覆层的表面中形成400个或更多个微裂缝。在执行蚀刻之前，硬铬镀覆层的表面每厘米原始地包括大约300个微裂缝。可以通过例如化学蚀刻和电解蚀刻等处理，来制备在表面中每厘米具有400个或更多个微裂缝的硬铬镀覆层。电解蚀刻比化学蚀刻更适于形成具有期望数量的微裂缝的硬铬镀覆层。

第二实施例

参考图5和图6，现在将描述第二实施例。除了摩擦减小部分14的结构以外，第二实施例与第一实施例相同。对于与第一实施例的对应部件相同的那些部件给予相似或相同的参考标记。将不详细描述这样的部件。

第二实施例包括具有周期结构16的摩擦减小部分14。如图5所示，周期结构16包括亚微米的突出部和凹陷部。与凹槽15为微裂缝的第一实施例不同，本实施例的凹槽15为具有亚微米的突出部和凹陷部的周期结构16的凹槽15。凹槽15用作形成摩擦减小部分14的凹部。与微裂缝不同，凹槽15的长度或朝向不变。凹槽15具有一致的长度并且互相平行地延伸。

突出部和凹陷部的周期结构16通过在待形成周期结构16的部分上发射极短脉冲激光束例如飞秒脉冲激光束来形成。这样相对容易地形成亚微米的周期结构。

进行了测试来评估周期结构16的效力。

示例2

以与第一实施例相同的方式，测试了包括周期结构16作为摩擦减小部分14的钢领11，以确定行进阻力和行进距离之间的关系。图6示出了测试结果。测试是在具有突出部和凹陷部平行于钢领11的圆周方向延伸的周期结构16的钢领11上进行的。在测试中，当行进距离达到10400km时，钢丝圈12与钢领11分离。因此，图6表示在行进距离达到10200km之前获得的测试结果。图6的图表部分地包括第一实施例的测试结果用于参考。

如图6所示，在较短行进距离处，在摩擦减小部分14中包括周期结构16的钢领11的行进阻力比常规钢领的行进阻力低。这证实了摩擦减小部分14的效力。当行进距离相对较短时，与在摩擦减小部分14中包括微裂缝的钢领11相比，在摩擦减小部分14中包括周期结构16的钢领11具有更低的摩擦阻力。

除了第一实施例的优点（1）以外，第二实施例还具有以下优点。

（4）凹部为形成突出部和凹陷部的周期结构16的凹槽15。当钢丝圈12行进时，凹槽15排出磨损颗粒。这样进一步减小了摩擦阻力。

（5）突出部和凹陷部的周期结构16通过向待形成周期结构16的部分上发射极短脉冲激光束例如飞秒脉冲激光束来形成。虽然周期结构16可以通过蚀刻形成，但是亚微米的周期结构16利用极短脉冲激光例如飞秒脉冲激光相对容易地形成。

第三实施例

参考图7至图9C，现在将描述第三实施例。除了摩擦减小部分14的结构以外，第三实施例与第一实施例相同。对于与第一实施例的对应部件相同的那些部件给予相似或相同的参考标记。将不详细描述这样的部件。

如图7所示，将固体润滑涂覆层18应用到硬铬镀覆层13的摩擦减小部分14。摩擦减小部分14包括平坦部分19，并且固体润滑涂覆层18需要至少应用到平坦部分19。在本实施例中，固体润滑涂覆层18除了应用到平坦部分19以外，还应用到摩擦减小部分14的每个凹槽15的表面。凹槽15为微裂缝。在图7中，凹槽15示意地示出为具有V形剖面。平坦部分19为没有微裂缝的非裂缝部分。

固体润滑涂覆层18通过至少将钢领11的摩擦减小部分14浸入固体润滑溶液（聚四氟乙烯）中并且然后干燥钢领11来形成。

如在第一实施例中描述的那样，摩擦减小部分14无需使用液体润滑就产生摩擦减小效果。摩擦减小效果是通过纤维膜的润滑而实现的。纤维膜由在纺纱期间与纱线Y分离并且附着到凹槽15上的纤维素纤维形成。然而，在钢领-钢丝圈系统开始运转之后，直到稳定地形成纤维膜之前，摩擦减小效果是较低的。然而，在本实施例中，硬铬镀覆层13的摩擦减小部分14在表面上包括固体润滑涂覆层18。在稳定地形成纤维膜之前，固体润滑涂覆层18减小钢领-钢丝圈系统的滑动表面之间的摩擦，从而用作润滑剂。

示例3

为了评估固体润滑涂覆层18的效力，准备了具有微裂缝作为摩擦减小部分14的钢领11、和在包括微裂缝的硬铬镀覆层13上具有固体润滑涂覆层18的钢领11。使用常规钢领作为比较例。以与第一实施例相似的方式评估了行进阻力和行进距离之间的关系。图8表示测试结果。

如图8所示，当行进距离为大约300km时，具有微裂缝的钢领11具有与常规钢领相似的行进阻力。然而，具有微裂缝和固体润滑涂覆层18的钢领11，也称为具有微裂缝和润滑剂的钢领11，从早期阶段具有常规钢领和具有微裂缝的钢领大约一半的行进阻力。这证实了固体润滑涂覆层18的摩擦减小效果。

在早期阶段，具有微裂缝和润滑剂的钢领11的行进阻力随着行进距离而增加。在行进了1500km的距离之后，具有微裂缝和润滑剂的钢领11的行进阻力保持在与具有微裂缝的钢领11相同的水平。在1500km之后，具有微裂缝的钢领11和具有微裂缝和润滑剂的钢领11具有比常规钢领的行进阻力低大约4至5gf（克-力）的行进阻力。

测试结果表明了直到稳定地形成纤维膜之前，固体润滑涂覆层18减小了钢领-钢丝圈系统的滑动表面的摩擦，从而用作润滑剂。在稳定地形成纤维膜之后，纤维膜用作减小钢领-钢丝圈系统的滑动表面的摩擦的润滑剂。

此外，检查了钢丝圈12的磨损。图9A表示与具有带有微裂缝和润滑剂的摩擦减小部分14的钢领11一起使用的钢丝圈12的磨损。图9B表示与具有带有微裂缝的摩擦减小部分14的钢领11一起使用的钢丝圈12的磨损。图9C表示与常规钢领一起使用的钢丝圈12的磨损。

如图9C所示，与常规钢领一起使用的钢丝圈12在与常规钢领接触的表面部分中具有磨损部20。然而，如图9A和图9B所示，与具有摩擦减小部分14的钢领11一起使用的每个钢丝圈12具有比磨损部20小的磨损部20’。

除了第一实施例的优点（1）至（3）以外，第三实施例还具有以下优点。

（6）固体润滑涂覆层18至少应用到具有微裂缝的硬铬镀覆层13的平坦部分19。该结构减小了即使在稳定地形成纤维膜之前的钢领-钢丝圈系统的滑动表面的摩擦，并且在钢领-钢丝圈系统开始运转之后用作润滑剂。此外，在运转开始时，应用到平坦部分19的固体润滑涂覆层18提高了钢丝圈和钢领之间的配合。

本领域的技术人员应该清楚，在不脱离本发明的精神或范围的情况下，本发明可以以许多其他特定形式实施。尤其应该理解，本发明可以以下面的形式实施。

摩擦减小部分14可以包括在硬铬镀覆层13的表面中为微裂缝的凹槽15和形成突出部和凹陷部的周期结构16的凹槽15两者作为凹部。该结构既具有微裂缝的优点，又具有形成突出部和凹陷部的周期结构16的凹槽15的优点。

当摩擦减小部分14包括周期结构16时，凹槽15不必须仅沿着一个方向延伸。例如，如图10所示，一组凹槽可以沿着第一方向平行地延伸，而另一组凹槽可以沿着第二方向平行地延伸。例如，第一方向可以与钢领11的圆周方向平行，而第二方向可以与第一方向垂直或成对角。并且，第一方向可以与钢领11的圆周方向成对角，而第二方向可以与第一方向成对角。

与钢领11的圆周方向对角地延伸的凹槽15可以相对于圆周方向以任何角度设置。

凹部不限于凹槽15。如图12A和图12B所示，凹槽15可以是由平坦部分环绕的洼陷部17。洼陷部17不需要如图12A所示具有圆形开口。例如，每个洼陷部17可以具有椭圆形、长圆形、矩形、四边形或多边形开口。具有圆形开口的洼陷部17可以通过执行喷丸处理来形成。此外，如图12B所示，洼陷部17不需要具有一致的形状或尺寸，而是形状和尺寸可以不同。

周期结构16可以形成在没有形成硬铬镀覆层13的凸缘11a上。然而，当钢领11由用于当前商业可用钢领的材料形成时，期望形成镀覆层13。

用于形成周期结构16的方法不限于对需要周期结构16的部分应用极短脉冲激光，例如飞秒脉冲激光。例如可以执行任何化学或物理处理，例如微蚀刻。

第三实施例的应用到包括微裂缝的硬铬镀覆层13的固体润滑涂覆层18需要至少应用到平坦部分19。固体润滑涂覆层18不必须应用到凹槽15的表面。

固体润滑涂覆层18不必须均匀地形成在平坦部分19上。固体润滑涂覆层18的厚度可以变化。

凹槽15可以填充润滑剂。钢丝圈的滑动将最终至少部分地剥落润滑剂。因此，即使凹槽15在早期阶段填充有润滑剂，凹槽15后来也变得能够保持纤维。

形成固体润滑涂覆层18的方法不限于对第三实施例描述的方法。可以执行其他化学或物理处理。

钢领-钢丝圈系统的钢领11的凸缘11a不需要具有T形剖面。例如，如图11C所示，钢领11可以包括倾斜凸缘11a。该结构需要钢丝圈12具有与倾斜凸缘11a对应的形状。

摩擦减小部分14可以形成在钢领-钢丝圈系统的钢丝圈12上，而不是形成在钢领11上。然而，摩擦减小部分14优选地形成在钢领11上，因为钢丝圈12上的摩擦减小部分14比钢领11上的摩擦减小部分14具有显著更小的面积。

除了环锭细纱机以外，本发明可以在具有钢领的其他纺纱机中实施，例如环锭捻线机。

因此，本示例和实施例被认为是例示性的而非限制性的，并且本发明不限于本文给出的细节，而是可以在所附权利要求的范围及等同物内变更。

Claims (8)

1. 一种环锭纺纱机的钢领-钢丝圈系统，其中所述钢领-钢丝圈系统是非液体润滑类型的，所述钢领-钢丝圈系统包括：

钢领；和

沿着所述钢领行进的钢丝圈，所述钢领-钢丝圈系统的特征在于，

所述钢领和所述钢丝圈中的一个在表面部分中每厘米包括400个或更多个凹部，所述钢领和所述钢丝圈中的另一个在所述钢丝圈行进时在所述表面部分上滑动。

2. 根据权利要求1所述的钢领-钢丝圈系统，其中

所述钢领和所述钢丝圈中的所述一个包括硬铬镀覆层，并且

所述凹部为形成在所述硬铬镀覆层的表面中的微裂缝。

3. 根据权利要求2所述的钢领-钢丝圈系统，其中

所述硬铬镀覆层包括没有微裂缝的非裂缝部分，并且

至少在所述非裂缝部分上形成有固体润滑涂覆层。

4. 根据权利要求1所述的钢领-钢丝圈系统，其中所述凹部为形成突出部和凹陷部的周期结构的凹槽。

5. 根据权利要求1所述的钢领-钢丝圈系统，其中

所述钢领和所述钢丝圈的所述一个包括硬铬镀覆层，并且

所述凹部包括形成在所述硬铬镀覆层的表面中的微裂缝、和形成突出部和凹陷部的周期结构的凹槽。

6. 根据权利要求5所述的钢领-钢丝圈系统，其中

所述硬铬镀覆层包括没有微裂缝的非裂缝部分，并且

至少在所述非裂缝部分上形成有固体润滑涂覆层。

7. 一种环锭纺纱机的钢领，所述钢领包括表面部分，钢丝圈在所述钢丝圈行进时在所述表面部分上滑动，所述钢领的特征在于，

所述表面部分每厘米包括400个或更多个凹部。

8. 一种环锭纺纱机的钢丝圈，所述钢丝圈包括表面部分，钢领在所述钢丝圈行进时在所述表面部分上滑动，所述钢丝圈的特征在于，

所述表面部分每厘米包括400个或更多个凹部。

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