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Vorrichtung zum Abwickeln und gleichzeitigen Zwirnen von Garn für
Zwirnmaschinen und ähnliche Maschinen Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung
zum Abwickeln und gleichzeitigen Zwirnen von Garn für Zwirnmaschinen und ähnliche
Maschinen, bestehend aus einem mit hoher Umlaufzahl rotierenden Garnspulenträger,
der mittels zwei Kugel- bzw. Rollenlagern auf einer massiven ortsfesten Spindel
gelagert ist.
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Es sind schon Zwirnspindeln bekannt, bei denen ein sich drehender
Spulenträger von einer zentral liegenden, ortsfesten Spindel mit einem Kugellager
an ihrem oberen Ende getragen wird. Beim Betrieb wurde gefunden, daß das Lager zentrifugalen
Kräften ausgesetzt ist, die dadurch verursacht werden, daß die dynamische Achse
der Garnspule im allgemeinen nicht mit der Drehungsachse des Spulenträgers zusammenfällt.
Die Ausschaltung oder Verminderung solcher zentrifugalen Kräfte ist wünschenswert,
da die erzeugten Kräfte, die in dem Spindelschaft entstehen und auf den Maschinenrahmen
übertragen werden, eine vermehrte Abnutzung der Maschinenteile verursachen.
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Bei mit hohen Touren umlaufenden Spindelschäften ist es bekannt, den
Spindelschaft von zentrifugalen, statischen Kräften zu entlasten, indem man ein
Kugellager in dem Schwergewichtsmittelpunkt des rotierenden Gewichtes anordnet und
das Kugellager so anbringt, daß Gleichgewichtsstörungen der rotierenden Masse auf
der Zwirnspindel unmittelbar durch
dieses Lager aufgenommen werden;
in der beschriebenen Ausführungsform ist das Kugellager, das den Spindelschaft trägt,
starr an oder nahe bei dem Sc'_lwergewichtsmittelpunkt der rotierenden Masse mit
Hilfe einer Verlängerung der Spindelbasis angebracht.
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Die Erfindung besteht darin, daß der Garnspulenträger von einam unteren
Kugellager getragen wird, während an seinem oberen Ende im oder nahe bei dem Schwergewichtsmittelpunkt
der Garnspule das zweite Kugel- oder Rollenlager angeordnet ist. Die natürliche
Schwingungsfrequenz der mit dem Spulenträger beladenen Spindel ist dann bedeutend
niedriger als 7ooo Schwingungen in der Minute, vorzugsweise weniger als
3500 Schwingungen in der Minute.
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Um die natürliche Schwingungsfrequenz der feststehenden Spindel, wenn
sie mit dem Spulenträger nach der Erfindung beladen ist, zu bestimmen, wird die
Spindel als ein Hebel mit dem kombinierten wirksamen Gewicht von beiden - sowohl
des Spulenträgers als auch der feststehenden, am oberen Lager angreifenden Spindel
- angesehen. Das wirksame Gewicht des Trägers am oberen Lager der Spindel wird bestimmt,
indem man das Gewicht des Trägers den oberen und unteren Lagern wie folgt zuteilt:
Da der Träger im wesentlichen symmetrisch um seine Zentralachse liegt, wird sein
Schwergewichtsmittelpunkt in dieser Achse liegen; wenn die Länge der Achse
L cm, der Schwergewichtsmittelpunkt A cm vom unteren Lager entfernt
und das Gewicht des Trägers W kg ist, so ist das wirksame Gewicht am oberen Lager
kg und am unteren Lager
kg. Das wirksame Gewicht der festen Spindel wird zu einem Viertel seines Gewichts
angenommen, und es wird vorzugsweise klein im Vergleich zu dem wirksamen Gewicht
des Spulenträgers gewählt.
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Die Zeit in Sekunden einer vollständigen Schwingung für ein Gewicht
von W kg am Ende eines L cm langen Hebels wird durch folgende Formel
dargestellt:
worin E der Elastizitätsmodul in kg/qcm ist und I das Trägheitsmoment des Hebels.
Für eine zylindrische Spindel, für die
wobei d der Durchmesser der Spindel in cm ist, folgt, daß die natürliche Schwingungsfrequenz,
ausgedrückt in Schwingungen in der Minute, durch folgende Formel ausgedrückt wird:
Die natürliche Schwingungsfrequenz einer unbelasteten Zwirnspindel der Art, auf
die hier Bezug genommen wird, hängt ab von i. dem Durchmesser der festen Spindel,
2. dem Elastizitätsmodul des Materials, aus dem die feste Spindel hergestellt ist,
3. der Länge der festen Spindel und 4. dem am oberen Lager wirkenden Gewicht. Da
fernerhin die natürliche Schwingungsfrequenz von dem am oberen Lager wirkenden Gewicht
abhängt, so ändert die hinzugefügte Garnspule diese Frequenz, die ihren höchsten
Wert erreichen wird, wenn der Garnträger leer ist, wobei das wirksame Gewicht in
diesem Fall nur durch den Spulenträger und durch die Spindel bestimmt wird. Die
Spindel nach dieser Erfindung ist besonders für hohe Geschwindigkeiten konstruiert,
d. h. für Geschwindigkeiten von mindestens 7000 Umdrehungen in der Minute.
Es wurde gefunden, daß beim Arbeiten mit solchen hohen Geschwindigkeiten die statischen
Zentrifugalkräfte, die durch das unvermeidliche Fahlen des Gleichgewichts der Spindel
entstehen, vermindert werden und daß infolgedessen die Schwingung an der Spinnmaschine
ebenfalls bedeutend vermindert wird, wenn die Maße der befestigten Spindel so gewählt
werden, daß ihre berechnete Schwingungszahl in der Minute bedeutend geringer als
7ooo Schwingungen in der Minute ist, z. B. 3500 oder weniger Schwingungen in der
Minute. Um die Schwingungsfrequenz so niedrig wie möglich zu machen, ist es zweckmäßig,
daß der Spulenträger schwerer als üblich gewählt wird und daß ein großer Teil seines
Gewichts möglichst nahe an das obere Lager heran verlegt wird.
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Ein Beispiel der Zwirnspindel nach der Erfindung ist in senkrechtem
Querschnitt in der Zeichnung dargestellt.
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Eine ortsfeste Stahlspindel von 158,75 mm Länge und einem Durchmesser
von 9,525 mm ist geeignet für eine Garnspule von 0,907 kg Gewicht, wobei
das wirksame Gewicht des Spulenträgers und der Spindel am oberen Lager 0,588 kg
beträgt. Der Träger läuft mit 8ooo Umdrehungen in der Minute um. Der Elastizitätsmodul
für Stahl ist 2,1 - ioskg/qcm, so daß die natürliche Schwingungsfrequenz der mit
dem Spulenträger und mit der Garnspule beladenen Spindel 1950 Schwingungen
in der :Minute beträgt und die natürliche Frequenz der mit dem Spulenträger allein
beladenen Spindel nur 3ioo Schwingungen in der Minute ist.
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Die ortsfeste Spindel besteht aus einem Schaft = von entsprechenden
Abmessungen, der an seinem unteren Ende in einen Lagerkörper 2 starr eingesetzt
ist. Der Lagerkörper 2 ist am Maschinenrahmen 3 in üblicher Weise durch eine Feder
4 und eine Mutter 5 befestigt. Der Spindelschaft i trägt an seinem oberen Ende ein
feststehendes Achslager 6 von kleinem Durchmesser und an seinem unteren Ende, gerade
über dem Lagerkörper 2, ein größeres Achslager 7, Ein drehbarer Träger 8, der so
ausgebildet ist, daß eine Garnspule 9, die um eine Hülse io gewickelt ist, auf ihn
paßt, wird durch die Lager 6 und 7 getragen. Das Lager 6 ist im wesentlichen im
Schwergewichtsmittelpunkt der Garnspule 9 angeordnet. Der untere Teil des Trägers
8 oberhalb des Lagers 7 hat einen kleineren Durchmesser, so daß er einen Wirtel
1z zum Antrieb des Trägers 8 durch einen Riemen in der üblichen Weise bildet. Das
untere Kugellager 7 wird durch eine Ölschleuder 12 geschmiert, die innerhalb einer
Schutzhaube 13 rotiert, die am Lagerkörper 2 befestigt ist und so dazu dient, das
Kugel-
Lager vor Staub und Fremdkörpern zu schützen. Die Ölschleuder
12 ist unter Druck in den Träger 8 eingepaßt. Um das wirksame Gewicht des Trägers
8 am oberen Lager zu vermehren, ist der Träger 8 mit einer anschließenden Kappe
14 versehen, deren Länge nach Wunsch gewählt werden kann. In der Kappe 14 befindet
sich eine Bohrung 15, so daß das Kugellager 6 geölt werden kann. Wenn eine hohe
Drehung für das Garn verlangt wird, kann ein Flügel i an der Kappe 14 angebracht
werden.