CN103726136B - 精梳机整体锡林针齿工作角的确定方法 - Google Patents

Abstract

一种精梳机整体锡林针齿工作角的确定方法，包括建立锡林针齿梳理棉丛的力学模型；计算锡林中心至钳板钳口的距离、锡林中心至纤维梳理点距离和钳板钳口至纤维梳理点的距离；建立锯齿工作面的纤维受力的平衡方程以及针齿工作面与锡林半径方向夹角最小值的计算式；计算梳理过程中钳板握持位置的坐标值以及锡林中心与钳板握持点连线的正向夹角；计算锡林中心与梳理点连线的正向夹角；确定锯齿工作面与锡林半径方向夹角的最大值的计算式，并确定其取值；计算锡林锯齿的工作角。采用本发明计算得到的锡林针齿工作角度随梳理过程中钳板与锡林位置、梳理工艺参数及纤维性质不同而变化，有利于改善纺纱质量。

Description

精梳机整体锡林针齿工作角的确定方法

技术领域

本发明属棉纺精梳技术，特别涉及精梳机整体锡林针齿工作角度的确定方法。

背景技术

精梳机整体锡林锯齿的工作角度，对精梳质量有显著的影响。如果锡林锯齿的工作角度太大，在锡林梳理过程中钳板握持的棉层不易被梳透，进而影响精梳效果；如果锡林锯齿的工作角过小，在锡林梳理过程中纤维易向针齿的根部移动，针齿根部易于摩损而使针齿寿命缩短。

有学者利用梳理过程中针齿上纤维受力分析的方法，给出了锡林针齿工作角的大致范围；由于此种方法在分析计算过程中没有考虑钳板与锡林针齿相对位置的变化及工艺条件的改变，所得到的结果与生产实际应用相差较大。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是针对背景技术中的不足，提供一种精梳机整体锡林针齿工作角度的确定方法。

为了解决以上技术问题采用以下技术方案：一种精梳机整体锡林针齿工作角的确定方法，包括建立锡林针齿梳理棉丛的力学模型；计算锡林中心至钳板钳口的距离、锡林中心至纤维梳理点距离和钳板钳口至纤维梳理点的距离；建立锯齿工作面的纤维受力的平衡方程以及针齿工作面与锡林半径方向夹角最小值的计算式；计算梳理过程中钳板握持位置的坐标值以及锡林中心与钳板握持点连线的正向夹角；计算锡林中心与梳理点连线的正向夹角；确定锯齿工作面与锡林半径方向夹角的最大值的计算式，并确定其取值；计算锡林锯齿的工作角。

根据精梳机锡林在梳理过程中钳板握持钳口、锡林中心及棉丛梳理点的位置坐标，建立锡林针齿梳理棉丛的力学模型。

根据精梳机的落棉隔距、梳理隔距、针齿高度、纤维梳理点的位置确定锡林中心至钳板钳口距离、锡林中心至纤维梳理点距离、钳板钳口至纤维梳理点的距离。

根据锡林梳理棉丛的力学模型，以及梳理过程中纤维不能向外移动的条件，建立锯齿工作面的纤维受力的平衡方程，得到针齿工作面与锡林半径方向夹角最小值的计算式为：

c>a+b-(90°-φ)

其中，a为锡林中心与梳理点连线的正向夹角，b为受梳棉丛与水平线的夹角，c为针齿工作面与锡林半径方向的夹角，φ为纤维与针齿的摩擦角、其大小根据纤维与针齿的摩擦系数确定。

根据钳板的运动规律及钳口外的棉丛长度以及机器的安装尺寸，计算出梳理开始至梳理结束时钳板握持位置的坐标值，设为（x₀₂，y₀₂），则锡林中心与钳板握持点连线的正向夹角为：

$\mathrm{\β}=\mathrm{acrtg}\frac{y_{o2}}{x_{o2}}.$

根据锡林中心、梳理点的位置和钳板握持位置三点所构成的三角形的几何关系及锡林中心与钳板握持点连线的正向夹角计算锡林中心与梳理点连线的正向夹角为：

a=∠O₂O₁O₃-β。

根据针齿齿顶角要不小于零的基本条件，确定锯齿工作面与锡林半径方向夹角的最大值的计算式为：

c<a，

针齿工作面与锡林半径方向夹角的取值按其最小值与最大值的平均值确定：

c=(β-∠O₂O₁O₃+∠O₁O₃O₂+φ-90°)/2。

据梳理点位置、锡林中心和针齿齿根三点所构成三角形的几何关系及针齿工作面与锡林半径方向夹角求得锡林针齿工作角为：

采用本发明计算得到的锡林针齿工作角度随梳理过程中钳板与锡林位置、梳理工艺参数及纤维性质不同而变化，有利于改善纺纱质量。

附图说明

图1为锡林梳理棉丛的力学模型。

图2为锡林针齿齿顶角示意图。

具体实施方式

下面结合附图通过实施例对本发明作进一步详细说明。

本发明提供的精梳机整体锡林针齿工作角度的确定方法按如下步骤进行：

（1）根据钳板握持钳口、锡林中心以及棉丛梳理点的位置关系，建立锡林针齿梳理棉丛的力学模型。如图1所示，梳理过程中：O₁为锡林中心，O₂为钳板钳口对棉丛的握持点，O₃为锡林针齿对棉丛的梳理点，α为锯齿工作角，c为针齿工作面与锡林半径方向夹角。

（2）根据精梳机的落棉隔距、梳理隔距、针齿高度、纤维梳理点的位置等参数计算锡林中心至钳板钳口的距离、锡林中心至纤维梳理点距离、钳板钳口至纤维梳理点的距离。具体方法为：设R为锡林外径，r为锡林锯齿基部的半径，锡林针齿高度为R-r，h为锡林与钳板钳口的隔距，则锡林中心至钳板钳口距离O₁O₂为R+h；锡林中心至纤维梳理点距离O₁O₃的最大值为R，最小值为r；钳板钳口至纤维梳理点的距离O₂O₃即为钳口外的棉丛长度，当为前进给棉时O₂O₃＝B+(1-k)A,当为后退给棉时O₂O₃＝B+kA，式中B为分离隔距，A为给棉长度，k为喂棉系数。

（3）建立针齿工作面上纤维受力平衡方程。根据锡林梳理棉丛的力学模型，取纤维丛为研究对象，以梳理点O₃为坐标原点，建立图1所示的坐标系，沿锡林针齿工作面方向为Y轴，垂直于工作面方向为X轴，则锯齿工作面上纤维受力的平衡方程为：

X方向：-Tsin(a-c+b)+N=0             （1）

Y方向：-Tcos(a-c+b)+F=0             （2）

其中，T为钳板钳口对受梳棉丛的拉力，方向由O₃指向O₂；N为锡林针齿的工作面对纤维的压力，方向沿X方向；F为纤维与针齿工作面的摩擦力，假设在梳理过程中纤维沿工作面向针根方向移动，则F的方向沿针尖向外；a为锡林中心与梳理点连线的正向夹角，b为受梳棉丛与水平线的夹角。为实现梳理过程中纤维不脱离针齿并且锡林对钳板握持的棉丛能穿透梳理，应使纤维快速的沿针齿工作面向针根移动。根据纤维不能向外移动的条件，得到针齿工作面与锡林半径方向夹角c的最小值为：

c>a+b-(90°-φ)                       （3）

其中，φ为纤维与针齿的摩擦角，其大小可根据纤维与针齿的摩擦系数确定。

（4）根据钳板的运动规律及钳口外的棉丛长度，计算钳板握持点坐标值以及锡林中心与钳板握持点连线的正向夹角。其方法为：建立以锡林中心O₁为原点的坐标系及精梳机钳板机构运动的数学模型。如图1所示，根据机器的安装尺寸，利用计算机编程的方法可计算得出从梳理开始至梳理结束时钳板钳持点O₂的坐标（x₀₂，y₀₂）。则锡林中心与钳板握持点连线的正向夹角β为：

$\mathrm{\&beta;}=\mathrm{acrtg}\frac{y_{o2}}{x_{o2}}---\left(4\right)$

（5）根据锡林中心、梳理点的位置和钳板握持位置三点所构成的三角形的几何关系及锡林中心与钳板握持点连线的正向夹角β计算锡林中心与梳理点连线的正向夹角a，其计算式为：

a=∠O₂O₁O₃-β                               （5）

（6）如图2所示，根据针齿齿顶角γ大于零这一基本条件，针齿工作面与锡林半径方向夹角c取大值的取值范围为：

c<a                                    （6）

针齿工作面与锡林半径方向夹角的取值按其最小值（3）式与最大值（11）式的平均值确定，并代入（6）式，得到：

c=(β-∠O₂O₁O₃+∠O₁O₃O₂+φ-90°)/2                  （7）

（7）根据锡林中心O₁、梳理点O₃及针齿齿根O₄三点所构成三角形的几何关系及针齿工作面与锡林半径方向夹角c可求得锡林针齿的工作角为：

本发明提供精梳机锡林针齿工作角的确定方法示例如下：

在HC500型精梳机上，锡林半径R为62.5mm，锡林针齿高为4mm，纤维与锡林针齿的摩擦角φ取12°，钳板钳口外棉丛长度O₂O₃为24mm；锡林34分度开始梳理，4分度梳理结束，利用计算机编程算得从梳理开始到梳理结束时钳板钳口位置角β及工作角α的值如表1所示。

表1梳理过程中锡林针齿工作角的计算结果

分度	钳板钳口位置角β/°	锡林工作角α/°
			34	89.5	53
35	93.1	51
			36	96.2	49
37	98.6	48
			38	100.3	47
39	101.4	46
			40	101.8	46
1	101.7	46
			2	101.1	46
3	101.1	47
			4	98.8	47

Claims (1)

1.一种精梳机整体锡林针齿工作角的确定方法，其特征在于：包括以下步骤：

(1)根据钳板握持钳口、锡林中心以及棉丛梳理点的位置关系，建立锡林针齿梳理棉丛的力学模型；

(2)根据精梳机的落棉隔距、梳理隔距、针齿高度、纤维梳理点的位置确定锡林中心至钳板钳口距离、锡林中心至纤维梳理点距离、钳板钳口至纤维梳理点的距离；

(3)根据锡林梳理棉丛的力学模型，以及梳理过程中纤维不能向外移动的条件，建立针齿工作面的纤维受力的平衡方程，得到针齿工作面与锡林半径方向夹角最小值的计算式为：c>a+b-(90°-φ)，其中，a为锡林中心与梳理点连线的正向夹角，b为受梳棉丛与水平线的夹角，c为针齿工作面与锡林半径方向的夹角，φ为纤维与针齿的摩擦角、其大小根据纤维与针齿的摩擦系数确定；

(4)根据钳板的运动规律及钳口外的棉丛长度以及机器的安装尺寸，计算出梳理开始至梳理结束时钳板握持位置的坐标值，设为(x₀₂，y₀₂)，则锡林中心与钳板握持点连线的正向夹角为：

(5)根据锡林中心、梳理点的位置和钳板握持位置三点所构成的三角形的几何关系及锡林中心与钳板握持点连线的正向夹角计算锡林中心与梳理点连线的正向夹角为：a＝∠O₂O₁O₃-β；

(6)根据针齿齿顶角要不小于零的基本条件，确定针齿工作面与锡林半径方向夹角的最大值的计算式为：c<a，针齿工作面与锡林半径方向夹角的取值按其最小值与最大值的平均值确定：c＝(β-∠O₂O₁O₃+∠O₁O₃O₂+φ-90°)/2；

(7)根据梳理点位置、锡林中心和针齿齿根三点所构成三角形的几何关系及针齿工作面与锡林半径方向夹角求得锡林针齿工作角为：