CN1037789C - 下支承多点接触钢领和钢丝圈 - Google Patents

Abstract

一种下支承多点接触钢领和钢丝圈，钢领的跑道除了有按张力特性设计的主跑道曲面外还包括由过渡曲面相连的下支承面、中间辅助支承面和上支承辅助面，用于该钢领上的钢丝圈内圈则具有与钢领主跑道曲线、下支承面直线、中间辅助支承面直线以及它们之间的过渡曲线相似的曲线。本发明可大幅度提高单产并延长摩擦付的使用寿命。

Description

下支承多点接触钢领和钢丝圈

本发明涉及一种下支承多点接触钢领和钢丝圈。

在1989年3月15日发明专利申请审定说明书中曾公开了一种(下支承锥面钢领和下支承锥面钢丝圈>审定号CN1003608B申清号85104903，其主要技术特征是下支承锥面钢领的跑道曲线是按张力特性设计的，它是由不同卷绕位置的锥面倾角连接而成，而锥面倾角依下式计算： $\mathrm{tg\φ}=\frac{\frac{C}{\mathrm{QT}}-e^{\mathrm{\μ\θ}}\mathrm{Cosr}+\mathrm{Sin\α}\frac{K{e}^{\mathrm{\μ\θ}}\mathrm{SinrSin\β}}{f(1+k)}}{\mathrm{COS\α}\frac{{\mathrm{Ke}}^{\mathrm{\μ\θ}}\mathrm{SinrCos\β}}{f(1+K)}}$ 其下支承锥面钢领跑道曲线各点的锥面倾角有一相当大的变化幅Ф＝55～110°上部的锥面倾角逐渐大于90°其外跑道e处有一内凹和f处有一凸起的曲线所形成的回转面，其下支承锥面钢丝圈具有外脚

部分和与锥面跑道曲线配合的

部分的两点接触的和具有外圈 的不对称形钢丝圈即钢领具有一个宽大的锥面跑道，其下面有一个较宽大的下支承面。该以两点接触上提运行为基本特征的这种结构形式和力的配置在实践中难以保证设定的运行方式获得予定效果。由于纱线向上牵引的张力变化幅度很大，受多种因素影响，因此难免钢丝圈发生下沉，其一旦下沉则纱线通道受阻造成断头，同时钢丝圈上部顶面与钢领顶面摩擦造成缺口导致挂花，也影响钢丝圈寿命。

本发明的目的在于为增设有中间辅助支承面和上支承辅助面的钢领设计一种主跑道曲线及与之相配合的钢丝圈。

本发明的目的可通过以下措施来实现：一种下支承多点接触钢领，钢领与子午面的截交线表现为，外跑道e处有内凹和f处有一外凸的曲线，内跑道曲线除了有按张力特性设计的主跑道曲线和下支承面直线外，其特征在于：它还包括有中间辅助支承面直线和上支承辅助面直线，多点接触的主跑道曲线依下式计算： $\mathrm{tg\φ}=\frac{\frac{C}{\mathrm{QT}}-e^{\mathrm{\μ\θ}}\mathrm{Cosr}+\mathrm{Sin\α}\frac{e^{\mathrm{\μ\θ}}\mathrm{Sinr}}{f(1+K+K_1+K_2)}(\mathrm{KSin\β}+K_1\mathrm{Sin}{\mathrm{\β}}_1+K_2\mathrm{Sin}{\mathrm{\β}}_2)}{\sin \mathrm{\α}\frac{e^{\mathrm{\μ\θ}}\mathrm{Sinr}}{f(1+K{+K}_1+K_2)}(K\cos \mathrm{\β}+K_1\cos {\mathrm{\β}}_1-K_2\cos {\mathrm{\β}}_2)}$

式中：

Ф不同卷绕位置上各点所作切线相对水平面的倾角

C钢丝圈的离心力

T钢丝圈旁的气圈张力

Q张力修正系数

α气圈角

γ纱线通过钢丝圈后到木管的卷绕角

μ纱线与钢丝圈的动摩擦系数

θ纱线通过钢丝圈的包围角

K张力特性参数

β下支承面相对于水平面的倾角

K₁中间辅助支承面压力分配系数

β₁中间辅助支承面相对于水平面的倾角

K₂上支承辅助面压力分配系数

β₂上支承辅助面相对于水平面的倾角

f钢丝圈与钢领之间的动摩擦系数将上述不同卷绕位置的倾角圆滑连接起来即可得到主跑道曲线，该主跑道曲线高V₁等于0.4～0.8倍的内跑道总高V，与主跑道相邻的宽度为(0.5～1)V₁的下支承面其与水平面的夹角β为0～35°，与下支承面相邻的并与之高度之和为V₂＝(0.2～1.5)V₁的中间辅助支承面，其与水平面的夹角β₁为90°～55°，而与中间辅助支承面相邻的上支承面其与水平面的夹角β₂为85°～35°，且高度为V-V₁-V₂之差。主跑道曲线、下支承面直线以及中间辅助支承面直线之间是由过渡曲线相连。主跑道曲线与下支承面直线间的过渡曲线的曲率半径R₃＝(0.1～0.7)V₁，下支承面直线与中间辅助支承面直线间的过渡曲线的曲率半径R₄＝(0.1～0.5)V₁。外跑道从顶端d到外凸的顶点f之间的高度V₃＝(0～0.75)V₁且de与ef的交角为90°～180°。钢领跑道的宽度L＝(1～2)V₁。一种下支承多点接触钢领的钢丝圈，它是由内圈 、外圈 和顶圈 构成的，外圈除其外脚

具有与钢领外跑道曲线相对应的曲线外其余部分

和顶圈

的几何形状与钢领相配合，内圈除具有与钢领主跑道曲线、下支承面直线相似的曲线外，其特征在于：它还具有与中间辅助支承面及它们之间的过渡曲线相似的曲线。钢丝圈内圈高度H＝(1.2～2.0)(V₁+V₂)，钢丝圈外圈高度H₁＝(1.2～2.0)V₁，钢丝圈的宽度D＝(1.2～2.0)L。

本发明主要是在下支承面下面设用于防止钢丝圈在子午面上摆动的中间辅助支承面以及用于托持钢丝圈防止下沉的上支承辅助面，同时由于增加上述两个支承面因而原主跑道曲线也需进行相应的修改。

本发明钢领与子午面的截交线如图1所示，内跑道曲线包括有主跑道曲线、下支承面直线、中间辅助支承面直线、上支承辅助面直线，以及它们之间的连接曲线，其中主跑道曲线是以多点接触为基础按张力特性设计的，即根据在不同卷绕位置时支承面上的受力分布不同来设计的，当卷绕小直径时下支承面压力减小导致总摩擦力减小，而当卷绕大直径时下支承面压力增大导致总摩擦力增大。从而使大小卷绕直径的张力差异减小具备了自动调节张力控制气圈的能力。主跑道曲线的曲率与多种因素相关其彼此间关系可用下式表示： $\mathrm{tg\φ}=\frac{\frac{C}{\mathrm{QT}}-e^{\mathrm{\μ\θ}}\cos r+\mathrm{son\α}\frac{e^{\mathrm{\μ\θ}}}{f(1+k+k_1+k_2)}(\mathrm{KSin\β}+K_1\mathrm{Sin}{\mathrm{\β}}_1+K_2\mathrm{Sin}{\mathrm{\β}}_2)}{\mathrm{COS\α}\frac{e^{\mathrm{\μ\θ}}\mathrm{Sin\α}}{f(1+K_1+K_2)}(K\cos \mathrm{\β}+K_1\cos {\mathrm{\β}}_1-K_2\cos {\mathrm{\β}}_2)}$

式中：

Ф：不同卷绕位置上各点所作切线相对水平面的倾角

而C/T可根据下式计算出来。 $\frac{C}{T}=\frac{\sqrt{e^{2\mathrm{\μ\θ}}{\sin }^{2}r-{[e}^{\mathrm{\μ\θ}}\sin r(k\cos \mathrm{\β}+K_1\cos {\mathrm{\β}}_1-k_2\cos {\mathrm{\β}}_2)-f(1+K+K_1+K_2)\cos {\mathrm{\α}]}^2}}{f(1+K+K_1+K_2)}$ $+\frac{e^{\mathrm{\μ\θ}}\sin r(k\sin \mathrm{\β}+K_1\sin {\mathrm{\β}}_1+K_2\sin {\mathrm{\β}}_2)}{f(1+K+K_1+K_2)}+e^{\mathrm{\μ\θ}}\cos r-\sin \mathrm{\α}$ 上两式中：Q张力修正系数，一般取值在1.2～1.5之间。

α气圈角。一般在-5°～15°之间

γ纱线通过钢丝圈后到木管的卷绕角其与采用的钢领口径和木管卷装的直径有关

μ纱线与钢丝圈的动摩擦系数与所纺纱支的纤维品种有关

θ纱线通过钢丝圈的包围角其算式为cosθ＝sinαcosr

K张力特性参数。k＝M/N式中N为主跑道曲线所形成的回转面上压力中心的支反力，M为下支承面上压力中心的支反力。该K值由设计选定一般最小值为0.01～0.02，最大值为0.15～0.45。

β下支承面相对于水平面的倾角即M相对于竖直方向的夹角，取值范围为0～35°。

K₁：中间辅助支承面压力分配系数，K₁＝M₁/N式中M₁为中间辅助支承面上压力中心的支反力，K₁值由设计选定其数值小于1。最好在0.2～0.5之间

β₁：中间辅助支承面相对于水平面的倾角，即M₁相对于竖直方向的夹角。取值范围为90°～55°

K₂：上支承辅助面压力分配系数。K₂＝M₂/N式中，M₂为上支承辅助面上压力中心的支反力，K₂值由设计选定。其数值远小于1。最好在0～0.03之间。因为该摩擦付为下支承上提运行，上支承辅助面仅起托持作用防止钢丝圈下沉，

而其数值取得很小

β₂：上支承辅助面相对于水平面的倾角。即M₂相对于竖直方向的夹角。取值范围为85°～35°。

f：钢丝圈与钢领之间的动摩擦系数。一般取值范围在0.15～0.2之间。

当纺纱工艺、纱支品种、钢领口径、卷装大小、钢领和钢丝圈的表面状态镀层材质和其有关参数选定以后根据这些参数的关系可计算出不同卷绕位置上各点所做切线相对水平面的倾角Ф。将计算出的倾角Ф连接起来可得到一折线，当在选定的区间内，区间分得无限细时就可得到一条外凸的圆滑曲线其即为主跑道曲线。选取适当的数值就可分别得到单R或双R的简化主跑道曲线。作为钢领自跑道顶面至底面的高度随细纱机的机型而异。但是上述主跑道高V₁与内跑道总高V(一般为2～12毫米)有如下关系。即V₁＝(0.4～0.8)V。而主跑道曲线的曲率半径与内高V₁又有一定的比例关系：当曲率半径R₁＝(0.5～1.5)V₁可得到多种型号的单R构成的主跑道曲线的下支承多点接触的钢领。当曲率半径R₁＝(0.2～0.7)V₁和曲率半径R₂＝(0.2～3)V₁可得到多种型号的具有双R主跑道曲线的下支承多点接触钢领。而下支承面与中间辅助支承面高度之和V₂＝(0.2～1.5)V₁。与主跑道相邻的下支承面其与水平面的夹角β为0～35°，该下支承面的宽度 ab为(0.5～1)V₁。与下支承面相邻的用于防止钢丝圈在子午面上摆动的中间辅助支承面与水平面的夹角β₁为90°～55°。位于中间辅助支承面下面的用于托持钢丝圈防止其下沉的上支承辅助面，其截面与水平面的夹角β₂为85°～35°且高度为V-V₁-V₂之差。最好上述主跑道与下支承面、下支承面与中间辅助支承面之间均为圆滑曲面过渡连接，其截面呈曲线，它们的曲率半径与内高V₁有如下关系，主跑道曲线与下支承面直线间的过渡曲线的曲率半径R₃＝(0.1～0.7)V₁，下支承面直线与中间辅助支承面直线间的过渡曲线的曲率半径R₄＝(0.1～0.5)V₁。它们作为内跑道的一部分起支承钢丝圈的作用，使钢领和钢丝圈这一对摩擦付的接触面(或点)有所增加。

本发明钢领与子午面的截交线中的外跑道 为e处有一内凹、f处有一外凸的曲线。该线的 部分与传统的平面钢领外跑道相似，余下的部分即从顶端d到外凸的顶点f之间其高度V₃＝(0～0.75)V₁，而 de与 ef的交角为90°～180°，该凹面便于钢丝圈的安装，避免其进入轨道时因钢领跑道长开口太大超过了弹性极限而引起的断裂。随主跑道尺寸的减小，内凹程度和尺寸随之而异。当V₃为零时，则 de与 ef的交角为180°，此时钢领的外跑道与传统的平面钢领的外跑道相似，但内跑道曲线不同因而具有良好的张力特性和耐磨性等纺织性能。

本发明中跑道的宽度即内、外跑道外凸顶点间的距离与内跑道总高间有如下关系：即L＝(1～2)V₁。

本发明的与下支承多点接触钢领相匹配的钢丝圈其几何形状可分为三个部分：即外圈

、顶圈

和内圈

可位于钢领内跑道一侧的钢丝圈内圈 则具有与钢领主跑道曲线、下支承面直线、中间辅助支承面直线以及它们之间的过渡曲线相似的曲线，这样它可与钢领充分接触以便于钢领对它的支承。可位于钢领外跑道一侧的钢丝圈外圈

除其外脚 具有与钢领外跑道曲线

相对应的曲线外，其余部分与顶圈

的几何形状与钢领相配合，最好除使该部分具有宽敞的纱线通道外，还要使钢丝圈在回转中惯性力系中心的水平位置在选定的区间范围内，一般为(0.15～0.3)V₁。最好钢丝圈内圈高度H＝(1.2～2.0)(V₁+V₂)，钢丝圈外圈高度H₁＝(1.2～2.0)V₁，钢丝圈的宽度D＝(1.2～2.0)L。

图面说明如下：

图1是本发明钢领与子午面截交线的示意简图。

图2是本发明中实施例1的示意简图。

图3是本发明中实施例2的示意简图。

图4是本发明中实施例3的示意简图。

图5是本发明钢丝圈的主视示意图。

利用附图中所示的例子对本发明做进一步说明。在图2所示的下支承多点接触钢领实施例1的示意简图中，该用于纺制棉毛低支、中低支，与化纤混纺和化纤、纯纺中支和中高支纱的钢领，其内跑道总高V＝6毫米，主跑道内高V₁＝0.5V＝3毫米，V₂＝0.6V₁＝1.8毫米。主跑道曲线可简化为曲率半径R₁＝0.47V₁＝1.4毫米，R₂＝0.93V₁＝2.8毫米的双R主跑道曲线。主跑道曲线与下支承面圆滑过渡曲线的曲率半径R₃＝1.0毫米，下支承面相对水平的倾角β为7°，而该跑道斜线的长度a b为1.8毫米。下支承面与中间辅助支承面的圆滑过渡曲线的曲率半径R₄＝0.8毫米。中间辅助支承面直线与水平面的夹角β₁为90°。而上支承面与水平面的夹角β₂为72°，且斜线 IJ的高度为1.2毫米。外跑道顶端d到外凸的顶点f之间的高度V₃为2毫米，且 de与 ef间的夹角为100°。跑道的宽度L＝1.17V₁＝3.5毫米。

在图3所示下支承多点接触钢领实施例2截面的示意图中，该用于纺制棉毛中高支、与化纤混纺和化纤纯纺高支纱的钢领，其中V＝5毫米、V₁＝0.4V＝2毫米、V₂＝1V₁＝2毫米、R₁＝0.48V₁＝0.95毫米、R₂＝0.95V₁＝1.9毫米，R₃＝0.65毫米、R₄＝0.65毫米、β＝20°、 ab＝1.5毫米、β₁＝83°、β₂＝75°、斜线IJ的高度＝1毫米、V₃＝0.55V₁＝1.65毫米、 de与 ef间的夹角＝110°、L＝1.5V₁＝3毫米。

在图4所示的下支承多点接触钢领实施例3截面的示意图中，该用于纺制棉毛高支、与化纤混纺和化纤纯纺高支和特高支纱，其中V＝4毫米、V₁＝0.4V＝1.6毫米、V₂＝0.88V₁＝1.4毫米、R₁＝0.81V₁＝1.3毫米、R₃＝0.5毫米、R₄＝0.5毫米、β＝20° ab＝1.25β₁＝78°、β₂＝75°、斜线 IJ高度＝1毫米、V₃＝0.75V₁＝1.2毫米，L＝1.56V₁＝2.5毫米、 de与 ef间的夹角＝180°。

在图5所示的本发明中钢丝圈的主视示意图中，钢丝圈的内圈为

部分、顶圈为 部分、外圈为

部分。其中：H＝4.4毫米、H₁＝3.4毫米、D＝3.6毫米、R₂＝3.2毫米、R₁＝R₃＝0.8毫米、R₄＝0.5毫米。

本发明相比现有技术具有如下优点：

1.纺纱断头率低，因钢丝圈运行高度稳定避免了下沉轧断头，比原发明断头率降低25～35％。

2.提高了抗楔性，由于中间辅助支承面的作用使钢丝圈在子午面上外倾角接近于不变，而由于上支承面的作用和钢丝圈的合理配合使之垂直面上前倾角的变化幅度大为减小。良好的抗楔性成为高速的有利条件。

3.摩擦付寿命延长，一则由于钢丝圈运行的高度稳定基本上消除了钢丝圈上部与钢领顶面接触磨损，同时由于该摩擦付为多点接触也提高了它们的耐磨性，比原发明提高近一倍。

4.钢丝圈因顶面磨成缺口造成的挂花得以消除，挂花率比原发明降低了50％，不仅大大有利于看车工的操作，也使纱线质量大大提高，因不与磨痕交叉，表面光洁不起毛。

5.钢丝圈运行的高度稳定性使之对于纺纱工艺、纱支品种和设备条件的适应性大大增强。

同时由于解决了上述的问题，也使其它方面的一些重要特性得到充分发挥：如按张力特性设计主跑道的优越性、良好的张力特性、能采用大卷装的卷装特性、良好的操作特性、广泛的适应性等，这些性能的综合可使钢丝圈的线速度达到45～65米/秒以上。该高速性能可大幅度地提高单产，而钢领的寿命比平面钢领延长2～4倍，钢丝圈的使用寿命延长1～3倍，大大节约了耗用量；与之相关的维修费用和人工劳动也节省了；降低生产成本的同时提高了设备的运转效率和因更换维修所造成的生产波动。

Claims (7)

1.一种下支承多点接触钢领，钢领与子午面的截交线表现为：外跑道e处有一内凹和f处有一外凸的曲线，内跑道曲线除了有按张力特性设计的主跑道曲线和下支承面直线外，它还包括有中间辅助支承面直线和上支承面直线，其特征在于：多点接触的主跑道曲线依下式计算： $\mathrm{tg\φ}=\frac{\frac{C}{\mathrm{QT}}-e^{\mathrm{\μ\θ}}\mathrm{Cosr}+\sin \mathrm{\α}\frac{e^{\mathrm{\μ\θ}}\mathrm{Sinr}}{f(1+K+K_1+K_2)}(\mathrm{KSin\β}+K_1\mathrm{Sin}{\mathrm{\β}}_1+K_2\mathrm{Sin}{\mathrm{\β}}_2)}{\mathrm{COS\α}\frac{e^{\mathrm{\μ\θ}}\mathrm{Sinr}}{f(1+K+K_1+K_2)}(K\cos \mathrm{\β}+K_1\cos {\mathrm{\β}}_1-K_2\cos {\mathrm{\β}}_2)}$

式中：

Ф不同卷绕位置上各点所作切线相对于水平面的倾角

C钢丝圈的离心力

T钢丝圈旁的气圈张力

Q张力修正系数

α气圈角

γ纱线通过钢丝圈后到木管的卷绕角

μ纱线与钢丝圈的动摩擦系数

θ纱线通过钢丝圈的包围角

K张力特性参数

β下支承面相对于水平面的倾角

K₁中间辅助支承面压力分配系数

β₁中间辅助支承面相对于水平面的倾角

K₂上支承辅助面压力分配系数

β₂上支承辅助面相对于水平面的倾角

f钢丝圈与钢领之间的动摩擦系数将上述不同卷绕位置的倾角圆滑连接起来即可得到主跑道曲线，该主跑道曲线高V₁等于0.4～0.8倍的内跑道总高V，与主跑道相邻的宽度为(0.5～1)V₁的下支承面其与水平面的夹角β为0～35°，与下支承面相邻的并与之高度之和为V₂＝(0.2～1.5)V₁的中间辅助支承面，其与水平面的夹角β₁为90°～55°，而与中间辅助支承面相邻的上支承面其与水平面的夹角β₂为85°～35°，且高度为V-V₁-V₂之差。

2.根据权利要求1所述的下支承多点接触钢领，其特征在于：主跑道曲线、下支承面直线以及中间辅助支承面直线之间是由过渡曲线相连。

3.根据权利要求2所述的下支承多点接触钢领，其特征在于：主跑道曲线与下支承面直线间的过渡曲线的曲率半径R₃＝(0.1～0.7)V₁，下支承面直线与中间辅助支承面直线间的过渡曲线的曲率半径R₄＝(0.1～0.5)V₁。

4.根据权利要求3所述的下支承多点接触钢领，其特征在于：外跑道从顶端d到外凸的顶点f之间的高度V₃＝(0～0.75)V₁且 de与 ef的交角为90°～180°。

5.根据权利要求4所述的下支承多点接触钢领，其特征在于：钢领跑道的宽度L＝(1～2)V₁。

6.一种下支承多点接触钢领的钢丝圈，它是由内圈

、外圈

和顶圈构成的，外圈除其外脚

具有与钢领外跑道曲线相对应的曲线外其余部分

和顶圈 的几何形状与钢领相配合，内圈除具有与钢领主跑道曲线、下支承面直线相似的曲线外，其特征在于：它还具有与中间辅助支承面及它们之间的过渡曲线相似的曲线。

7.根据权利要求6所述的下支承多点接触钢领的钢丝圈，其特征在于：钢丝圈内圈高度H＝(1.2～2.0)(V₁+V₂)，钢丝圈外圈高度H₁＝(1.2～2.0)V₁，钢丝圈的宽度D＝(1.2～2.0)L。

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