CN1616334A - 一种用于纱线卷绕防叠的机械式差微机构 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于纱线卷绕防叠的机械式差微机构，包括电动机带动的主轴，该主轴上固定连接有齿数不同的齿轮Z41和齿轮Z38，并分别与空套在一圆柱凸轮轴右端上的齿轮Z119和齿轮Z122啮合；齿轮Z122的齿数大于齿轮Z119的齿数；齿轮Z119和齿轮Z122之间还有一摇板，摇板一方面通过第一销子随齿轮Z119一起转动；另一方面通过第二销子和弧形滑块随齿轮Z122的偏心圆槽的转动而附加摆动。本发明结构简单、设计合理、结构紧凑，采用零件数目少，运动和结构参数选择合理、造价低廉、寿命长，有效达到了防叠目的，在提高生产效率的同时显著降低了生产成本。可实现大规模工业应用，表现出了优良的经济性和实用性。

Description

一种用于纱线卷绕防叠的机械式差微机构

技术领域

本发明涉及纺织机械设备，具体地说，是一种用于纱线卷绕防叠的机械式差微机构，也可以说是国产倍捻机(纺织业专用)的防叠机构。

背景技术

在现有纺织业中，纱线在卷绕的过程中不可避免地出现重叠现象，特别在化纤、毛纱等短纤维材料卷绕中表现的尤为突出。目前采用的是双电机防叠。其工作原理是：一个电机正常转动，另一个电机连续的开停〔每分钟30次〕，从而达到防叠目的。电机连续的开停对电机损害很严重，且大量耗能，尤其在纺织厂这样恶劣的环境下，工作寿命是最大的问题。还有采用固定循环程序的变频电机实现防叠，但是这种设备造价昂贵，维修复杂，难以适应恶劣的工业环境。

发明内容

本发明的目的在于，提供一种纱线卷绕防叠的纯机械式差微机构。

实现上述发明目的的技术解决方案是，一种用于纱线卷绕防叠的机械式差微机构，其特征在于，该机构包括电动机带动的主轴，该主轴上固定连接有齿数不同的齿轮Z41和齿轮Z38，使齿轮Z41和齿轮Z38随主轴同向、同转速旋转，齿轮Z41和齿轮Z38分别与空套在一圆柱凸轮轴右端上的齿轮Z119和齿轮Z122啮合；

在齿轮Z122上设置有一偏心圆槽，该偏心圆槽有一弧形滑块，该弧形滑块在偏心圆槽内滑动；

在齿轮Z119上设置有一销孔，该销孔中过盈配合安装有第一销子，在靠近外径边缘还有一用于拨杆往复运动的弧形通槽；

齿轮Z119和齿轮Z122之间还有一摇板，该摇板空套在齿轮Z119上的第一销子上并绕第一销子摆动；摇板上还设有第二销子，第二销子空套在齿轮Z122中的弧形滑块上，摇板上端还留有缺口，在该缺口中安装一滑块；该滑块上连接有一拨杆，该拨杆穿过齿轮Z119上的弧形通槽带动圆柱凸轮转动；

由于齿轮Z122的齿数大于齿轮Z119的齿数，摇板一方面通过第一销子随齿轮Z119一起转动；另一方面通过第二销子和弧形滑块随齿轮Z122的偏心圆槽的转动而附加摆动。

本发明的纱线卷绕防叠的机械式差微机构，结构简单、采用零件数目少(只在原来的一套设备上增加了两个齿轮和一个摇板)，设计合理、结构紧凑，运动和结构参数选择合理、造价低廉、寿命长，有效达到了防叠目的，在提高生产效率的同时显著降低了生产成本。可实现大规模工业应用，表现出了优良的经济性和实用性。

附图说明

图1是纱线交叉卷绕工作原理图。

图2是本发明的结构图

图3是图2的A-A剖视图。

以下结合附图及其机构的作用原理对本发明作进一步的详细说明。

具体实施方式

首先要提及纱线在卷绕过程中重叠现象的形成原因及带来的后果：

1.重叠现象

参见图1，纱线在交叉卷绕过程中，筒子(卷装)由滚筒摩擦带动。如滚筒转速不变，则筒子转速随卷绕直径的增大而降低。若到某一个时期，在一个或几个导纱的往复周期中，筒子转速恰好为整数时，即卷绕比i_ω出现整数时(i_ω＝n_K/m，式中n_K为筒子每分钟转速；m为导纱器每分钟往复次数)，筒子上的纱线就会前后重叠起来，这就是重叠现象。重叠现象会持续相当长时间，结果在筒子表面形成凸起条纹，使筒子与滚筒接触不良，不仅使部分纱线受到过大的摩擦，而且会使筒子跳动或作轴向窜动，以致在筒子表面形成蛛网，两端滑边，甚至造成脱圈、纠缠、断头，严重影响后工序的退绕。

2.本发明的纱线卷绕防叠的机械式差微机构的结构及其原理

本发明采用差微式的变频防叠机构的结构如图2所示，其核心内容是改变导纱器往复运动的频率。

该机构包括电动机带动的主轴，该主轴上固定连接有齿数不同的齿轮Z41和齿轮Z38，使齿轮Z41和齿轮Z38随主轴同向、同转速旋转，齿轮Z41和齿轮Z38分别与空套在一圆柱凸轮轴右端上的齿轮Z119和齿轮Z122啮合；

在齿轮Z122上设置有一偏心圆槽，该偏心圆槽有一弧形滑块，该弧形滑块在偏心圆槽内滑动；

在齿轮Z119上设置有一销孔，该销孔中过盈配合安装有第一销子，在靠近外径边缘还有一用于拨杆往复运动的弧形通槽；

齿轮Z119和齿轮Z122之间还有一摇板，该摇板空套在齿轮Z119上的第一销子上并绕第一销子摆动；摇板上还设有第二销子，第二销子空套在齿轮Z122中的弧形滑块上，摇板上端还留有缺口，在该缺口中安装一滑块；该滑块上连接有一拨杆，该拨杆穿过齿轮Z119上的弧形通槽带动圆柱凸轮转动；

由于齿轮Z122的齿数大于齿轮Z119的齿数，摇板一方面通过第一销子随齿轮Z119一起转动；另一方面通过第二销子和弧形滑块随齿轮Z122的偏心圆槽的转动而附加摆动。

防叠机构的工作原理如下：

齿轮Z41和齿轮Z38同轴同向转动，由于它们的齿数不等，故与它们相啮合的齿轮Z119和Z122转速不同，即Z119的转速大于Z122的转速。这样，摇板一方面通过第一销子随Z119一起转动；另一方面通过第二销子和弧形滑块随Z122的偏心圆槽的转动而附加摆动，也就是说摇板在随Z119转动的同时附加摆动。当摇板摆动方向与Z119转动方向相同时圆柱凸轮转速加快，频率增加；与之转动方向相反时圆柱凸轮转速减慢，频率降低。这样由圆柱凸轮输出给导纱器的往复移动的速度始终是一个时快时慢不断变化的量，正是这个不断变化的移动速度实现了纱线的有效防叠。

3.设计实现方式

根据一般工艺要求防叠机构圆柱凸轮的转速为80～120r/min。现以齿轮Z119的n₁₁₉＝80r/min为例计算防叠周期。

齿轮Z41的转速 $n_{41}=n_{119}\·\frac{119}{41}=232.195r/\min$

齿轮Z122的转速 $n_{122}=n_{38}\·\frac{38}{122}=n_{41}\·\frac{38}{122}=72.323r/\min$

齿轮Z122滞后于齿轮Z119的转速Δn

             Δn＝n₁₂₂-n₁₁₉＝-7.677r/min

交换成角速度 $\mathrm{\Δ\ω}=\frac{2\mathrm{\π\Δn}}{60}=-0.8039\mathrm{rad}/s$

齿轮Z122相对于Z119反方向转动一圈的周期T为 $T=\frac{2\mathrm{\π}}{\mathrm{\Δ\ω}}=7.8158s$

T即为摇板摆动的周期。

摇板摆动一个周期T的时间内，圆柱凸轮应转过的圈数n_T为：

              n_T＝T·n₁₁₉/60＝10.4208r

由于摇板通过拨杆带动圆柱凸轮转动，使圆柱凸轮在10.4208转内，转速一直发生变化。在下一个周期即转过10.4208转中又重复上述的转速变化。但是使导纱器完全恢复初始运动状态，必须使摇板位置在初始位置，而且齿轮Z122位置也恰好在初始位置，其最小周期，即圆柱凸轮的变频周期T

$T=\frac{41/119}{41/119-38/122}=10.4208=\frac{2501}{240}$

即圆柱凸轮转圆柱2501转，摇板摆动240次，运动恢复原来的状态。圆柱凸轮转一转，往复导纱器完成一个往复运动。所以，导纱器在完成2501次往复运动后，才恢复到原来的运动状态，周而复始，从而有效的达到防叠的目的。

4.运动分析、强度和刚度校核

对整个机构进行运动分析，强度和刚度校核，经过数学运算分析可以得出：整个机构参数选择合理，强度和刚度满足需要，实验证明运行稳定可靠。

5.技术效果

在申请人设计的新型纱线卷绕防叠实验机中，主要采纳了上述的纱线卷绕防叠的机械式差微机构，这种机构具备的特点是：在Z41/Z119正常减速运动中，只增加了Z38/Z122、摇板、第一销子、第二销子和弧形滑块就实现了有效的防叠目的。

该差微机构的技术效果是：

(1)零件数目少。只增加了齿轮Z38，齿轮Z122和摇板(忽略第一销子、第二销子等)；

(2)价格低廉。增加的零件价格仅200～300元，若用固定循环程序加大功率变频器价格为几万元左右，与之相比表现出了良好的实用性，经济性和可行性；

(3)若将该机构放入密封的主轴箱中强迫油循环润滑，即可在摩擦表面形成油膜摩擦，理论上可实现没有摩擦，使用寿命大大延长；

(4)纯机械式的差微变频机构简单，运行可靠，维修方便。

另外在设计中采用尼龙材料制作齿轮Z41和Z38，利用高分子材料的吸震性有效降低了工作时的噪音，改善作业环境；

还有采用变频器和高频开关为电机调速。由于不同材料(羊毛、羊绒、兔毛、腈纶……)、不同混合比、不同粗细纱线的牵伸和卷绕速度是不同的，这样可以方便地为不同材料找到最佳的工艺参数。

综上所述，本发明的纱线卷绕防叠的机械式差微机构简单，可靠性好，运动和结构参数选择合理，有效的达到了防叠目的。防叠机构中的传动齿轮Z119、Z122采用40Cr钢并经过高频淬火使得齿轮耐磨，Z38、Z41采用高分子材料以减小噪声；摇板采用耐磨铸铁MT-4，并经研磨，细化了表面的粗糙度；滑块采用弧形滑块形式，增大了接触表面积，减少了磨损；防叠机构经平衡后运转平稳，整个防叠机构在良好的滴油润滑条件下工作，可大大延长使用寿命。该机构既可作为国产新型倍捻机的防叠机构使用，又可作为纺织工厂实验室获取工艺参数，亦可作为纺织院校教学设备使用，有着广阔的发展空间。

Claims (2)

1.一种用于纱线卷绕防叠的机械式差微机构，其特征在于，该机构包括电动机带动的主轴，该主轴上固定连接有齿数不同的齿轮Z41和齿轮Z38，使齿轮Z41和齿轮Z38随主轴同向、同转速旋转，齿轮Z41和齿轮Z38分别与空套在一圆柱凸轮轴右端上的齿轮Z119和齿轮Z122啮合；

在齿轮Z122上设置有一偏心圆槽，该偏心圆槽有一弧形滑块，该弧形滑块在偏心圆槽内滑动；

在齿轮Z119上设置有一销孔，该销孔中过盈配合安装有第一销子，在靠近外径边缘还有一用于拨杆往复运动的弧形通槽；

齿轮Z119和齿轮Z122之间还有一摇板，该摇板空套在齿轮Z119上的第一销子上并绕第一销子摆动；摇板上还设有第二销子，第二销子空套在齿轮Z122中的弧形滑块上，摇板上端还留有缺口，在该缺口中安装一滑块；该滑块上连接有一拨杆，该拨杆穿过齿轮Z119上的弧形通槽带动圆柱凸轮转动；

由于齿轮Z122的齿数大于齿轮Z119的齿数，摇板一方面通过第一销子随齿轮Z119一起转动；另一方面通过第二销子和弧形滑块随齿轮Z122的偏心圆槽的转动而附加摆动。

2.如权利要求1所述的纱线卷绕防叠的机械式差微机构，其特征在于，所述齿轮Z41和Z38采用尼龙材料。

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