TWI397622B - Rotor Spinning Device with Rotor Spinning - Google Patents

Description

帶可驅動轉杯紡的轉杯紡紗裝置

本發明涉及一種帶可驅動轉杯紡的轉杯紡紗裝置，其中，轉杯紡有一個轉杯盤和一根轉杯軸，而轉杯紡在轉杯軸上飛轉著支承在至少一個徑向軸承上，而且，轉杯紡具有一從轉杯盤的前邊緣測量到徑向軸承的起點的懸伸部分。

對于這種類型的轉杯紡紗裝置的轉杯紡，今天在實踐中正在致力于180,000 min－1數量級的轉速。用轉杯紡可以達到的轉速，基本上是以臨界轉速為標準轉速，因為考慮到安全性，運作轉速必須始終在臨界轉速之下。

根據DE 197 29 941 A1，人們已經了解到提升臨界轉速的措施。例如據規定，轉杯軸的長度大約應當是其直徑的十倍。誠然，規定的措施不足以把轉速提升到150,000 min－1以上。

本發明的任務是，進一步提升臨界轉速，以此實現180 000 min－1的運作轉速。

這一任務是這樣解決的，即懸伸部分小于29 mm，特別是小于27 mm。

已經證明，轉杯紡的懸伸部分對臨界轉速的提升有重大影響。即使少量縮短懸伸部分的作用已能明顯提升臨界轉速。

轉杯紡的懸伸部分應當定義為轉杯紡的前邊緣到徑向軸承起點的距離。因此，如何設計徑向軸承是無關緊要的。徑向軸承可以是例如一個支承圓盤對，一個空氣軸承，一個磁性軸承，或者也可以是一個滾動軸承。

通常使用的轉杯紡的一個轉杯盤是壓緊在轉杯軸上的，因此，為了壓緊連接，這個懸伸部分必須是一個很大的部分。如果縮短壓緊連接的長度，就必須確保，壓緊連接即使在轉杯紡極端的高轉速下也不會松動。透過結合FEM計算所做的試驗證明似乎不能明顯縮短壓緊連接的長度。根據連接的模式，可以達到的懸伸部分在15到20 mm的範圍內。

根據當前的技術水準，由其申請人經過許多年之后提供的型號為R20的轉杯紡紗機，其轉杯紡的懸伸部分為25.9 mm。但是，已知的紡紗機是不適合于這樣高的轉速的，因為具有非常之長的117 mm的總長度的轉杯紡，雖然其懸伸部分不長，但其臨界轉速相對較低。

在一個可由毗鄰轉杯軸的切向傳動帶驅動的轉杯紡上作了廣泛的試驗，試驗結果表明，在切向傳動帶範圍內轉杯軸懸伸部分(毫米)與直徑(毫米)的乘積小于250，這對于達到高的臨界轉速是有利的。在迄今已知的轉杯紡紗裝置上，懸伸部分與轉杯軸直徑的乘積總是大于250。例如在已提及的R20紡紗機上，該乘積為266。試驗已經證明，懸伸部分與直徑的乘積可以用作為描述關係的經驗計算特徵值。當特徵值的量值小于250時，可從相互矛盾的要求中得出一個較好的折衷方案。為了達到儘可能高的臨界轉速，預先規定一個儘可能小的懸伸部分，同時預先規定一個儘可能的大的轉杯軸直徑，這本身可能是有意義的。但是，對于傳動轉杯軸的切向傳動帶來說，轉杯軸的直徑太大，會導致將致傳動帶的運作速度提升到不能允許的程度。另外，在轉杯軸直徑較大的情況下，例如由於轉杯紡徑向軸承中摩擦的增大，會發生功率損失的加大。已經透過試驗證實，當懸伸部分乘以直徑的特徵值在200到230的範圍內時，臨界轉速是如此之高，以至於可以較好地達到180,000 min－1的運作操作指標。

另外，本發明還涉及一種適用于帶有一個轉杯盤和一個抗扭轉連接轉杯軸這樣一種轉杯紡紗裝置的轉杯紡。根據本發明預先規定，轉杯盤長度(mm)與轉杯軸直徑(mm)的乘積小于195，最好是在170到190的範圍內。這樣的轉杯紡可用于能夠以180,000 min－1的運作轉速運作的轉杯紡紗裝置，乃是有利的。

當懸伸部分(mm)與轉杯紡總長度(mm)的乘積小于3000時，可以達到進一步優化運作轉速特別高的轉杯紡紗裝置的目的。當轉杯盤的長度(mm)與轉杯紡總長度(mm)的乘積小于2400時，對轉杯紡是有利的。

根據下面對一個實施例的說明可以了解本發明的其它優點和特徵。圖中：圖1所示為在一轉杯紡紗裝置轉杯紡的軸承範圍內局部截面的側視圖；圖2所示為沿圖1之II－II截面的視圖。

在圖1和2中僅部分示出的轉杯紡紗裝置基本上顯示一個轉杯紡1，它支承在一個支承圓盤軸承2中，可以被一個切向傳動帶3驅動。轉杯紡1有一個轉杯盤4，在其內進行真正的紗線形成過程。添續單根紗線的裝置和把所紡紗線從轉杯盤4中落紗的裝置被以圖中沒有示出但本身已被人們所知的模式附加于轉杯盤4。

支承圓盤軸承2包括兩副支承圓盤對5和6，該兩副支承圓盤對各帶兩個支承圓盤7和8及9和10。支承圓盤對5和6構成楔形間隙11，一個固定在捻環圓盤4上的轉杯紡1的轉杯軸12徑向支承在其中。分別位于轉杯軸12旁邊一側的支承圓盤7和9及8和10佈置在一根公用的軸13或14上。

支承圓盤7、8、9和10的架構基本相同。它們各由一個圓盤狀的金屬基體15構成，其外周配有一個有阻尼能力的座圈16。四個座圈16各為轉杯紡1的轉杯軸12構成一個圓筒形的滾動面17。同時，可以用圖中沒有示出但本身已被人們所熟知的模式，在滾動面17內預先加工了一個或者多個槽。

轉杯紡1的轉杯軸12由切向傳動帶3加載，切向傳動帶3在轉杯紡紗機縱向的運作方向A上透過，同時傳動至少紡紗機一側的轉杯紡1。在切向傳動帶3的壓力作用下，轉杯紡1保持在支承圓盤軸承2的楔形間隙11中。背向轉杯盤4的轉杯軸12的端頭18在軸向方向上支承在止推軸承19上。止推軸承19可以按照圖示的模式包含一個止推軸承鋼球20，轉杯軸12的端頭18頂著該鋼球運轉。作為替代方案，止推軸承19也可同樣好地被設計為空氣軸承或磁性軸承。

支承圓盤7、8、9和10各有一個孔，以便軸13和14端部的軸頸21、22、23和24插入孔中。同時軸頸21、22、23和24的外徑分別對應各個支承圓盤7、8、9和10的孔的直徑。軸13和14是滾動軸承單元25或26的零件。滾動軸承單元25或26包括一個軸承箱27或28，軸13和14支承在該軸承箱內。

轉杯紡1高轉速支承在支承圓盤軸承2上，其中，轉杯紡1有一懸伸部分X。懸伸部分X的測量是從轉杯盤4的前邊緣29到徑向軸承的起點，在這裡的徑向軸承由支承圓盤對5構成。懸伸部分X小于29 mm，最好小于27 mm。懸伸部分X(mm)乘以轉杯軸12的直徑D(mm)的乘積小于250，最好是在200到230的範圍內。如果轉杯軸12以圖中沒有示出的模式具有不同的直徑，則直徑D以在切向傳動帶3的範圍內為標準。直徑D以在7.8到8.3 mm的範圍內為合適。

如果懸伸部分X(mm)與轉杯紡1的總長度L(mm)的乘積小于3000(mm)，最好在2500到2900(mm)之間，乃是有利的。其中，轉杯紡1的長度的測量是從其前邊緣29到轉杯軸12的終端。長度L最好在90到105 mm的範圍內。

為了把轉杯盤4固定到轉杯軸12上，轉杯盤4的長度Y是重要的。轉杯盤4的長度Y(mm)與轉杯軸12的直徑D(mm)的乘積小于195，最好是在170到190的範圍內。轉杯盤4的長度Y(mm)與轉杯紡1的總長L(mm)的乘積小于2400，最好是在2000到2300的範圍內。透過以上懸伸部分X、長度L、直徑D和長度Y的這些組合，轉杯紡1可以達到在180 000 min－1範圍內之內這樣非常之高的運作轉速。

在本發明的另一個設計方案中可以做出預先規定，為適應上述高運作轉速優化支承圓盤軸承2，將其中發生的摩擦損失減少到最低限度。轉杯紡1的轉速越高，支承圓盤軸承2的摩擦損失越大。為了減小支承圓盤7、8、9和10的座圈16中的摩擦損失，讓朝向轉杯盤4的支承圓盤對5的支承圓盤7、8的寬度B5大于背向轉杯盤4的支承圓盤對6的支承圓盤9、10的寬度B6，可能是有利的。這一設計所依據的知識是，由於轉杯紡1的軸承高轉速的緣故，朝向轉杯盤4的徑向軸承和支承圓盤對5的軸承負荷明顯大于支承圓盤對6的軸承負荷。由於支承圓盤9、10的寬度B6較小，減少了支承圓盤對6的座圈16的損失。支承圓盤對5的支承圓盤7、8的寬度B5約為10 mm，而支承圓盤對6的支承圓盤9、10的寬度B6約為7 mm。

為了進一步減小驅動支承圓盤軸承2所需要的功率損失，朝向轉杯盤4的滾動軸承單元25和26的滾動軸承較之背向轉杯盤4的滾動軸承具有更大的直徑。滾動軸承的直徑越是小，摩擦損失也就越是少。

滾動軸承單元25軸13的兩個軸頸21和23具有不同的直徑，應該是有利的。支承圓盤7和9的孔當然匹配支承圓盤7、8軸頸21和23的不同的直徑，所以要防止支承圓盤7和9在軸13上的裝配不當。另一滾動軸承單元26的軸頸22和24當然可以做同樣的設計。軸頸21、22、23和24的直徑最好小于10 mm和在約8到10 mm的範圍內。軸頸21和23與以及22和24的直徑之差分別約為0.5到1 mm。這樣可以可靠地排除將支承圓盤7和9以及與8和10混淆。

1‧‧‧轉杯紡

2‧‧‧支承圓盤軸承

3‧‧‧切向傳動帶

4‧‧‧轉杯盤

5,6‧‧‧支承圓盤對

7,8,9,10‧‧‧支承圓盤

11‧‧‧楔形間隙

12‧‧‧轉杯軸

13,14‧‧‧軸

15‧‧‧圓盤狀的金屬基體

16‧‧‧座圈

17‧‧‧滾動面

18‧‧‧端頭

19‧‧‧止推軸承

20‧‧‧鋼球

21,22,23,24‧‧‧軸頸

25,26‧‧‧滾動軸承單元

27,28‧‧‧軸承箱

29‧‧‧前邊緣

圖1為在一轉杯紡紗裝置轉杯紡的軸承範圍內局部截面的側視圖。

圖2為沿圖1之II-II截面的視圖。

1‧‧‧轉杯紡

2‧‧‧支承圓盤軸承

3‧‧‧切向傳動帶

4‧‧‧轉杯盤

5,6‧‧‧支承圓盤對

7,8,9,10‧‧‧支承圓盤

12‧‧‧轉杯軸

13,14‧‧‧軸

18‧‧‧端頭

19‧‧‧止推軸承

20‧‧‧鋼球

21,22,23,24‧‧‧軸頸

25,26‧‧‧滾動軸承單元

27,28‧‧‧軸承箱

29‧‧‧前邊緣

Claims (11)

1. 一種帶可驅動轉杯紡(1)的轉杯紡紗裝置，其中，轉杯紡(1)有一個轉杯盤(4)和一根轉杯軸(12)，轉杯紡(1)在其轉杯軸(12)上高轉速支承在至少一個徑向軸承中，而且，轉杯紡(1)還有一個從轉杯盤(4)的前邊緣(29)測量到徑向軸承的起點的懸伸部分(X)，其特徵在於，懸伸部分(X)小於27 mm。
2. 根據請求項1所述的轉杯紡紗裝置，其特徵在於，轉杯紡(1)可由一條毗鄰轉杯軸(12)的切向傳動帶(3)傳動，以mm為單位的懸伸部分(X)與在切向傳動帶(3)範圍內的以mm為單位的轉杯軸(12)的直徑(D)的乘積小於250。
3. 根據請求項2所述的轉杯紡紗裝置，其特徵在於，懸伸部分(X)與直徑(D)的乘積在220與230之間的範圍內。
4. 根據請求項1所述的轉杯紡紗裝置，其特徵在於，以mm為單位的懸伸部分(X)與轉杯紡(1)的總長(L)的乘積小於3000。
5. 根據請求項1所述的轉杯紡紗裝置，其特徵在於，懸伸部分(X)與長度(L)的乘積在2500與2900之間的範圍內。
6. 根據請求項1到5之一所述的轉杯紡紗裝置，其特徵在於，轉杯軸(12)徑向支承在兩個在軸向方向上以一定間隔距離分開佈置的支承圓盤對(5,6)的楔形間隙(11)中，其中，朝向轉杯盤(4)支承圓盤對(5)的支承圓盤(7,8)的寬度(B5)大於背向轉杯盤(4)支承圓盤對(6)的支承圓盤(9,10)的寬度(B6)。
7. 一種用於根據請求項1所述的轉杯紡紗裝置的轉杯紡(1)，其特徵在於，所述轉杯軸(12)與之抗扭轉地連接，並且以mm為單位的轉杯盤(4)的長度(Y)與以mm為單位的轉杯軸(12)的直徑(D)的乘積小於195。
8. 根據請求項7所述的轉杯紡，其特徵在於，長度(L)與直徑(D)的乘積在170與190之間的範圍內。
9. 根據請求項7所述的轉杯紡，其特徵在於，以mm為單位的轉杯盤(4)的長度(Y)與以mm為單位的轉杯紡(1)的總長(L)的乘積小於2400。
10. 根據請求項9所述的轉杯紡，其特徵在於，長度(Y)與長度(L)的乘積在2000與2300之間的範圍內。
11. 一種滾動軸承單元(25；26)，用於根據請求項1所述的轉杯紡紗裝置，並且用來支承一個軸承箱(27；28)中一根公用的軸(13；14)上的兩個支承圓盤(7,9；8,10)，其特徵在於，一根軸(13；14)的兩個軸頸(21,23；22,24)具有不同的直徑。