CN110817581A - 一种用于涤纶长丝的卷绕成形装置及其应用 - Google Patents

一种用于涤纶长丝的卷绕成形装置及其应用 Download PDF

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Abstract

一种用于涤纶长丝的卷绕成形装置及其应用，包括座套、转盘、电机、锭轴、卷装、接触辊、气缸，所述座套、转盘通过轴承相连，所述转盘上设置有所述锭轴，所述锭轴与所述电机连接并且所述电机驱动锭轴旋转；所述锭轴包括锭轴一、锭轴二，所述锭轴一位于所述锭轴二的上方；所述电机包括电机一、电机二，所述锭轴一的一端与所述电机一连接并且另一端与所述卷装连接，所述卷装套接在所述锭轴一上；所述卷装上方设置有所述接触辊，所述接触辊上设置有气缸。本发明所述的用于涤纶长丝的卷绕成形装置及其应用，结构简单，卷装卷绕成形和退绕性能好，高速运行下装置稳定性好和故障率低，应用广泛。

Description

一种用于涤纶长丝的卷绕成形装置及其应用
技术领域
本发明属于涤纶生产技术领域，具体涉及一种用于涤纶长丝的卷绕成形装置及其应用。
背景技术
涤纶是合成纤维中的一个重要品种，是我国聚酯纤维的商品名称，是以聚对苯二甲酸(PTA)或对苯二甲酸二甲酯(DMT)和乙二醇(MEG)为原料经酯化或酯交换和缩聚反应而制得的成纤高聚物--聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)，经纺丝和后处理制成的纤维。
我国是世界最大的涤纶化纤生产国，每年约有万吨的涤纶长丝生产需要用到卷绕成形设备。在涤纶长丝生产线上，卷绕成形设备的投资额占整条生产线的50-60%。而目前国内主要化纤生产厂均采用进口设备，投资巨大。随着涤纶长丝生产的进一步高速化、产量的迅速增加和现有卷绕成形设备的更新换代，以及新型差别化、功能性长丝等高档产品的开发，均迫切需求大量的新型高速卷绕成形设备。因此，高速卷绕成形设备作为涤纶长丝生产的关键设备，加快其应用基础理论和关键技术研宄，开发出具有自主知识产权的高质量产品，以替代进口设备，并满足涤纶生产的巨大市场需求，是当前新型化纤机械产品研发的重要任务。
近年来，国内企业相继推出半自动和全自动换筒卷绕成形设备，部分已替代中低端进口产品，但其高速卷绕头的研制基本上停留在仿制阶段，缺乏具有自主知识产权的创新技术。国产卷绕成形设备在卷绕速度、卷装卷绕成形和退绕性能、自动换筒成功率、机器运行稳定性和故障率以及自动控制水平等诸多方面与国外机器相比存在较大差距，特别是高速卷绕头等基础理论和关键技术至今仍未取得突破。
中国专利申请号为 CN201720100362.7公开了一种立式集成化卷绕机，是利用立式机架1将卷绕机沿竖向方向上下层式安装，采用立体集成化的新方法来提高卷绕机的产能，没有对卷绕机的构件进行改进，更没有提高卷绕机的卷绕速度、卷装卷绕成形和退绕等性能。
发明内容
发明目的：为了克服以上不足，本发明的目的是提供一种用于涤纶长丝的卷绕成形装置及其应用，结构简单，可以高速运行，并且在高速运行下保证装置的稳定性，故障率低，卷装卷绕成形和退绕性能好，应用广泛。
本发明的目的是通过以下技术方案实现的：
一种用于涤纶长丝的卷绕成形装置，其特征在于，包括座套、转盘、电机、锭轴、卷装、接触辊、气缸，所述座套、转盘通过轴承相连，所述转盘上设置有所述锭轴，所述锭轴与所述电机连接并且所述电机驱动锭轴旋转；所述锭轴包括锭轴一、锭轴二，所述锭轴一位于所述锭轴二的上方；所述电机包括电机一、电机二，所述锭轴一的一端与所述电机一连接并且另一端与所述卷装连接，所述卷装套接在所述锭轴一上；所述卷装上方设置有所述接触辊，所述接触辊上设置有气缸。
本发明所述的用于涤纶长丝的卷绕成形装置，是通过锭轴-卷装-接触辊相互的耦合作用来完成涤纶长丝的卷绕成形工艺的。其中，座套固定在机架上，转盘与座套通过轴承相连，并且可以绕轴来回转动，转盘上设置有锭轴一、锭轴二，它们分别由电机一和电机二驱动高速旋转，处于卷绕状态的锭轴一位于上位，而准备卷绕的锭轴二位于下位。在涤纶长丝的卷绕过程中，接触辊与卷装相互接触耦合完成卷绕工艺。随着涤纶长丝卷绕机卷绕过程中长丝卷绕量的不断增加，卷装由最小直径逐渐卷绕变化到满卷的状态，为了维持卷绕线速度不变，锭轴相应的由最高卷绕转速逐渐减小到最低工作转速，但接触辊在完成单一周期卷绕任务的工作转速始终保持恒定。根据涤纶长丝生产工艺的要求，在纸筒的表面具有一定厚度的丝层后，接触辊才能和卷装相互接触，且接触辊施加在卷装上的压力逐渐增大到正常卷绕压力，以防止在丝层较薄时接触辊就与丝层较大压力的接触而影响长丝品质与卷装成形。因此，一般在高速纺丝过程中，需在卷装丝层厚度达到20mm时，接触辊才以正常卷绕时的压力施加于卷装。
进一步的，上述的用于涤纶长丝的卷绕成形装置，所述气缸包括左气缸、右气缸，所述左气缸、右气缸分别设置在所述接触辊上的两端。
为了确保接触辊与卷装之间维持一定的压力，接触辊两端各设有气缸。接触辊与左气缸、右气缸相配合，可以稳固卷装中丝圈的位置，减少涤纶长丝在卷装表面左右移动量，而且可间接获得不断增大的卷装直径引起卷绕速度相应变化的信息。
进一步的，上述的用于涤纶长丝的卷绕成形装置，所述座套与转盘、锭轴与电机、锭轴一与卷装之间为过盈连接并用O型橡胶圈加固。
本发明采用过盈连接的连接方式，连接结构简单，定心精度好，可承受转矩，轴向力或两者复合的载荷，而且承载能力高，在冲击振动载荷下也能较可靠的工作，O型橡胶圈可以给予柔性支撑，又降低了结构的装配难度。
进一步的，上述的用于涤纶长丝的卷绕成形装置，所述锭轴、接触辊为结构钢。
进一步的，上述的用于涤纶长丝的卷绕成形装置，所述卷装包括卷筒、丝饼、纸管以及筒管上的装夹装置，所述丝饼固定在所述纸管上，所述纸管通过所述装夹装置固定在筒管上。
进一步的，上述的用于涤纶长丝的卷绕成形装置，所述卷管为碳纤维复合材料。
在高速转动下，卷装会产生一定振动响应，现有技术中的卷管一直以来选用合金钢材料。将薄壁筒管换成碳纤维复合材料，在具有相当刚度和强度的同时，密度更小，质量和转动惯量将大大减小，高速卷绕时，最大响应减少为不到原来的三分之一。
进一步的，上述的用于涤纶长丝的卷绕成形装置，所述锭轴由两段轴组成，分别为驱动轴细段、外轴段，所述驱动轴细段、外轴段通过轴套过盈连接，所述驱动轴细段与电机连接。
进一步的，上述的用于涤纶长丝的卷绕成形装置，所述装夹装置包括卷装支座、筒管摇架、成型凸轮，所述筒管摇架安装在所述卷装支座上并且套接在所述纸管上，所述成型凸轮安装在所述筒管摇架上。
所述卷装通过卷装支座固定在机架上，随着卷装直径的逐渐变大，筒管摇架绕着转轴旋转，卷装端面的曲线由成型凸轮作用而形成。其中，成型凸轮的成型曲线经过计算，这种由卷装半径直接生成的丝饼成型曲线对于大多数涤纶长丝都能适应，对于现在的差别化生产，有些涤纶长丝中会添加一些特殊的改性剂，原丝的预取向性、牵伸、卷绕等性能发生了轻微改变，带动丝条往复运动时会出现轻微偏离而产生网丝，为了减少成型运动中的偏离，需要通过成型凸轮来改变成型曲线对其进行补偿。
进一步的，上述的用于涤纶长丝的卷绕成形装置的应用，该应用为用于涤纶长丝的卷绕成形。
与现有技术相比，本发明具有如下的有益效果：
（1）本发明公开的用于涤纶长丝的卷绕成形装置，结构简单，是通过锭轴-卷装-接触辊相互的耦合作用来完成涤纶长丝的卷绕成形工艺的，卷装卷绕成形和退绕性能好，在高速运行下，也能保证装置的稳定性，故障率低，使用寿命长；
（2）本发明公开的用于涤纶长丝的卷绕成形装置，多处采用过盈连接的连接方式，连接结构简单，定心精度好，可承受转矩，轴向力或两者复合的载荷，而且承载能力高，在冲击振动载荷下也能较可靠的工作，O型橡胶圈可以给予柔性支撑，又降低了结构的装配难度；
（3）本发明公开的用于涤纶长丝的卷绕成形装置，解决了在高速转动下卷装产生一定振动响应的技术问题；
（4）本发明公开的用于涤纶长丝的卷绕成形装置，适用于差别化生产，差别化生产下原丝的预取向性、牵伸、卷绕等性能发生的轻微改变，带通过成型凸轮来改变成型曲线对其进行补偿。
附图说明
图1为本发明所述一种用于涤纶长丝的卷绕成形装置的结构示意简图；
图2为本发明所述一种用于涤纶长丝的卷绕成形装置的卷装、接触辊示意简图；
图3为本发明所述一种用于涤纶长丝的卷绕成形装置的卷装的结构示意图；
图4为本发明所述一种用于涤纶长丝的卷绕成形装置的锭轴的结构示意图；
图中：座套1、转盘2、电机3、电机一31、电机二32、锭轴4、锭轴一41、锭轴二42、驱动轴细段43、外轴段44、轴套45、卷装5、卷筒51、丝饼52、纸管53、装夹装置54、卷装支座541、筒管摇架542、成型凸轮543、接触辊6、气缸7、左气缸71、右气缸72。
具体实施方式
下面将结合具体实验数据和附图1~4，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整的描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通的技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明的保护范围。
如图1、2所示，包括座套1、转盘2、电机3、锭轴4、卷装5、接触辊6、气缸7，所述座套1、转盘2通过轴承相连，所述转盘2上设置有所述锭轴4，所述锭轴4与所述电机3连接并且所述电机3驱动锭轴4旋转；所述锭轴4包括锭轴一41、锭轴二42，所述锭轴一41位于所述锭轴二42的上方；所述电机3包括电机一31、电机二32，所述锭轴一41的一端与所述电机一31连接并且另一端与所述卷装5连接，所述卷装5套接在所述锭轴一41上；所述卷装5上方设置有所述接触辊6，所述接触辊6上设置有气缸7。
进一步的，所述气缸7包括左气缸71、右气缸72，所述左气缸71、右气缸72分别设置在所述接触辊6上的两端。
进一步的，所述座套1与转盘2、锭轴4与电机、锭轴一41与卷装5之间为过盈连接并用O型橡胶圈加固。所述锭轴4、接触辊6为结构钢。
进一步的，如图3所示，所述卷装5包括卷筒51、丝饼52、纸管53以及筒管51上的装夹装置54，所述丝饼52固定在所述纸管53上，所述纸管53通过所述装夹装置54固定在筒管51上。
进一步的，所述卷管51为碳纤维复合材料。
进一步的，如图4所示，所述锭轴4由两段轴组成，分别为驱动轴细段43、外轴段44，所述驱动轴细段43、外轴段44通过轴套45过盈连接，所述驱动轴细段43与电机连接。
进一步的，如图2、3所示，所述装夹装置54包括卷装支座541、筒管摇架542、成型凸轮543，所述筒管摇架542安装在所述卷装支座541上并且套接在所述纸管53上，所述成型凸轮543安装在所述筒管摇架542上。
实施例
本发明所述的用于涤纶长丝的卷绕成形装置，是通过锭轴4-卷装5-接触辊6相互的耦合作用来完成涤纶长丝的卷绕成形工艺的。
在涤纶长丝的卷绕过程中，随着涤纶长丝卷绕机卷绕过程中长丝卷绕量的不断增加，卷装5由最小直径逐渐卷绕变化到满卷的状态，为了维持卷绕线速度不变，锭轴4相应的由最高卷绕转速逐渐减小到最低工作转速，但接触辊6在完成单一周期卷绕任务的工作转速始终保持恒定。
根据涤纶长丝生产工艺的要求，在纸筒的表面具有一定厚度的丝层后，接触辊6才能和卷装5相互接触，且接触辊6施加在卷装5上的压力逐渐增大到正常卷绕压力，以防止在丝层较薄时接触辊6就与丝层较大压力的接触而影响长丝品质与卷装成形。因此，一般在高速纺丝过程中，需在卷装丝层厚度达到20mm时，接触辊6才以正常卷绕时的压力施加于卷装5。
在差别化生产过程中，有些涤纶长丝中会添加一些特殊的改性剂，原丝的预取向性、牵伸、卷绕等性能发生了轻微改变，带动丝条往复运动时会出现轻微偏离而产生网丝，为了减少成型运动中的偏离，需要通过成型凸轮543来改变成型曲线对其进行补偿。
本发明具体应用途径很多，以上所述仅是本发明的优选实施方式。应当指出，以上实施例仅用于说明本发明，而并不用于限制本发明的保护范围。对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进，这些改进也应视为本发明的保护范围。

Claims (9)

1.一种用于涤纶长丝的卷绕成形装置，其特征在于，包括座套（1）、转盘（2）、电机（3）、锭轴（4）、卷装（5）、接触辊（6）、气缸（7），所述座套（1）、转盘（2）通过轴承相连，所述转盘（2）上设置有所述锭轴（4），所述锭轴（4）与所述电机（3）连接并且所述电机（3）驱动锭轴（4）旋转；所述锭轴（4）包括锭轴一（41）、锭轴二（42），所述锭轴一（41）位于所述锭轴二（42）的上方；所述电机（3）包括电机一（31）、电机二（32），所述锭轴一（41）的一端与所述电机一（31）连接并且另一端与所述卷装（5）连接，所述卷装（5）套接在所述锭轴一（41）上；所述卷装（5）上方设置有所述接触辊（6），所述接触辊（6）上设置有气缸（7）。
2.根据权利要求1所述的用于涤纶长丝的卷绕成形装置，其特征在于，所述气缸（7）包括左气缸（71）、右气缸（72），所述左气缸（71）、右气缸（72）分别设置在所述接触辊（6）上的两端。
3.根据权利要求1所述的用于涤纶长丝的卷绕成形装置，其特征在于，所述座套（1）与转盘（2）、锭轴（4）与电机、锭轴一（41）与卷装（5）之间为过盈连接并用O型橡胶圈加固。
4.根据权利要求1所述的用于涤纶长丝的卷绕成形装置，其特征在于，所述锭轴（4）、接触辊（6）为结构钢。
5.根据权利要求1所述用于涤纶长丝的卷绕成形装置，其特征在于，所述卷装（5）包括卷筒（51）、丝饼（52）、纸管（53）以及筒管（51）上的装夹装置（54），所述丝饼（52）固定在所述纸管（53）上，所述纸管（53）通过所述装夹装置（54）固定在筒管（51）上。
6.根据权利要求1所述的用于涤纶长丝的卷绕成形装置，其特征在于，所述卷管（51）为碳纤维复合材料。
7.根据权利要求1所述的用于涤纶长丝的卷绕成形装置，其特征在于，所述锭轴（4）由两段轴组成，分别为驱动轴细段（43）、外轴段（44），所述驱动轴细段（43）、外轴段（44）通过轴套（45）过盈连接，所述驱动轴细段（43）与电机连接。
8.根据权利要求5所述的用于涤纶长丝的卷绕成形装置及其应用，其特征在于，所述装夹装置（54）包括卷装支座（541）、筒管摇架（542）、成型凸轮（543），所述筒管摇架（542）安装在所述卷装支座（541）上并且套接在所述纸管（53）上，所述成型凸轮（543）安装在所述筒管摇架（542）上。
9.根据权利要求1－8任意一项所述用于涤纶长丝的卷绕成形装置的应用，其特征在于，该应用为用于涤纶长丝的卷绕成形。
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