第三章牽伸機(jī)構(gòu)設(shè)計

第三章牽伸機(jī)構(gòu)第一節(jié)

牽伸傳動機(jī)構(gòu)（一）設(shè)計要求1.紡紗工藝要求滿足牽伸倍數(shù)的變化要求（emin~emax）.適應(yīng)前、后牽伸區(qū)羅拉隔距的調(diào)節(jié)要求。滿足紗支重量偏差的要求。2.結(jié)構(gòu)要求傳動零件和支承托架應(yīng)有足夠剛度和強(qiáng)度，保證正常運轉(zhuǎn)。提高傳動件和支承件的制造精度，以減少機(jī)械牽伸波。合理選擇傳動路線。3.操作要求

便于運轉(zhuǎn)和調(diào)整操作，使維修和拆裝方便。（二）傳動路線的選擇先傳動大功率件，后傳動小功率件。先傳動高速件，后傳動低速件。先滿足工藝要求。傳動路線影響到中、后羅拉頭段扭矩的負(fù)荷大小和輪系速比分配。1.羅拉頭端的扭矩負(fù)荷分析式中：M—扭矩N—羅拉消耗功率n—羅拉轉(zhuǎn)速三種牽伸傳動路線由上表看出：第三種傳動路線的中、后羅拉頭段扭矩負(fù)荷最小第一種傳動路線的中羅拉頭段，以及第二種傳動路線的后羅拉頭段，均需同時負(fù)擔(dān)中、后羅拉的扭矩，故負(fù)載較大。2.輪系速比的分配安排總牽伸倍數(shù)e=e1．e2

。第二傳動路線先由前羅拉降速傳動后羅拉，再由后羅拉升速傳動中羅拉，顯然不合理。目前大多采用第三種路線。（三）牽伸變換齒輪的齒數(shù)搭配牽伸變換齒輪用于控制紡出紗條定量的輕重，其調(diào)節(jié)范圍應(yīng)能滿足紡制各種紗支的工藝要求。設(shè)計變換齒輪時應(yīng)先給出:(a)牽伸倍數(shù)的變化范圍emin~emax；(b)紗條輕重容許偏差δ。此外，要求以最少的變換齒輪數(shù)量滿足變換范圍要求。X（1）牽伸倍數(shù)數(shù)列和牽伸倍數(shù)變換級差率設(shè):牽伸倍數(shù)范圍為e1，e2，e3，…，ej，ej+1，…，en，其中e1為最小牽伸倍數(shù)，en為最大牽伸倍數(shù)，變換檔數(shù)為n。從ej變換到ej+1時，其牽伸倍數(shù)變換級差率為

Δe=(ej+1-ej)/ej

(1)此級差率應(yīng)滿足紗支重量偏差δ的要求，即

Δe=(ej+ej+1)/ej=(ej+1/ej)-1≤δ（2）一只變換齒輪設(shè)計(按等差數(shù)列)僅有一個變換齒輪，齒數(shù)為ZA1~ZAm(各相差一齒)共m檔，對應(yīng)牽伸倍數(shù)范圍

emin~emax=CZA1~CZAm

這一數(shù)列為等差數(shù)列，其公差值為牽伸常數(shù)C，其通式為：

ej=e1+C(j-1)式中e1為最小牽伸倍數(shù)。該等差數(shù)列中的各檔變換級差率相應(yīng)為Δe1=(e2-e1)/e1=

[C(ZA1+1)-CZA1]/CZA1=1/ZA1同理：Δe2=1/ZA2，Δej=1/ZAj，Δen=1/ZAn

可見，等差數(shù)列的各檔變換級差率是不同的，第一檔最大，隨ZA增加而逐漸遞減，因而造成變換齒輪數(shù)量過多。（3）兩只變換齒輪設(shè)計（按等比數(shù)列）為充分利用紗支重量偏差的精度要求，應(yīng)使每檔變換級差率都相等，且小于偏差允許值δ。由(1)式可知

Δe=(ej+1-ej)/ej≡k(<δ)故ej+1/ej=1+k≡φ(2)此為等比數(shù)列，公比φ是相鄰項的比值，任意項為ej=e1φj-1。在相同牽伸變換范圍內(nèi)，等比數(shù)列比等差數(shù)列的檔數(shù)要少得多，也即變換齒輪數(shù)量也大為減少。故一般變換齒輪都按等比數(shù)列設(shè)計。（1）牽伸倍數(shù)等比數(shù)列公比φ和變換總檔數(shù)N的確定（a）公比φ在式(2)中令Δe≡k≤δ

，故得

φ≡1+k≤1+δ(3)（b）總變換檔數(shù)N采用一對互相嚙合的變換齒輪(ZA，ZB)，按遞增公比φ搭配而得牽伸倍數(shù)系列e1，e1φ

，e1φ2

，…，e1φn-1（其中e1為ZA=ZB

時的牽伸倍數(shù)）。其指數(shù)公差為1，而en/e1=φn-1，共有n檔。將ZA，ZB對調(diào)嚙合，稱為按遞減公比φ-1搭配，則可得牽伸倍數(shù)系列e1，e1φ-1

，e1φ-2

，…，e1φ-n+1其指數(shù)公差為-1，而en/e1=φ-n+1，也共有n檔。以上兩數(shù)列合并可得總檔數(shù)為（去掉一個e1重復(fù)檔）

N=2n-1(4)其中最大牽伸倍數(shù)emax=e1φn-1，最小牽伸倍數(shù)emin=e1φ-n+1，以B代表emax與emin的比值，可得

B=emax

/emin=e1φn-1/e1φ-n+1=φ2n-2(5)代入（4）式可得變換檔數(shù)

N=(lgB/lgφ)+1(6)在B和φ

確定后，即可由上式求得變換總檔數(shù)N。（c）牽伸傳動常數(shù)C已知牽伸變化范圍emin~emax

，則可得:

emin.emax=e1φn-1.e1φ-n+1=e12

故e1=√

emin.emax

(7)對牽伸傳動機(jī)構(gòu)來說，牽伸倍數(shù)的通式為:

e=C(ZA/ZB)C是牽伸傳動常數(shù)，等于牽伸傳動路線中除變換齒輪(ZA/ZB)以外各級齒輪速比和前后羅拉直徑比的連乘積。由于齒數(shù)需為整數(shù)，設(shè)計時應(yīng)盡可能使機(jī)械參數(shù)C接近工藝參數(shù)e1。（d）指數(shù)方陣表和變換齒輪數(shù)量的確定牽伸倍數(shù)數(shù)列按公比φ等比數(shù)列設(shè)計，則按e=C(ZA/ZB)可知，速比ZA/ZB的數(shù)列也應(yīng)為同一公比φ的等比數(shù)列。下面以四個齒輪為例，設(shè)Z1，Z2，Z3，Z4為四個變換齒輪的齒數(shù)，而且Z1>Z2>Z3>Z4，可列出齒輪搭配的方陣表表3-15還可簡化為以φ的指數(shù)x來表示，稱為指數(shù)方陣表，如表3-16所示a.自左上至右下的對角線方格中全部指數(shù)為零。b.對角線左下方第一斜梯方格中的指數(shù)為級差指數(shù)(相鄰齒數(shù)比φx中的指數(shù)值x)。c.以對角線方格為分界，右上方對稱方格內(nèi)的指數(shù)絕對值與左下方相同，但為負(fù)值。d.對角線左下方其它各格中的數(shù)值可由該第一斜梯極差指數(shù)來確定。有三種方法：各格右側(cè)數(shù)值與該格豎列級差指數(shù)之和；各格上列數(shù)值與該格橫格級差指數(shù)之和；從該格豎列級差指數(shù)到該格橫行級差指數(shù)所包含的全部極差指數(shù)之和。第一斜梯的級差指數(shù)應(yīng)該選擇適當(dāng)，以保證全部指數(shù)能排成連續(xù)的整數(shù)數(shù)列，允許有重復(fù)但不能有遺漏。

還以前面四只為例，可寫出兩種方案的指數(shù)方陣表，左表有缺檔，右表無缺檔。表3-18列出了第一斜梯方格中級差指數(shù)的排列規(guī)律式中：——牽伸常數(shù)，按理論汁算為

C——牽伸傳動常數(shù)，由齒數(shù)比求得。首先確定最小齒數(shù)，然后即可根據(jù)指數(shù)方陣表的最末一行來確定其他各齒輪的齒數(shù)。最大齒數(shù)則主要受有關(guān)機(jī)件可能容納的空間尺寸所限制，應(yīng)根據(jù)具體條件確定。應(yīng)當(dāng)指出：計算所得的變換齒輪齒數(shù)，當(dāng)然都要按“四舍五入”的原則圓整為整數(shù)。（e）變換齒輪齒數(shù)的確定根據(jù)牽伸倍數(shù)等比數(shù)列有(x為整數(shù)數(shù)列)，根據(jù)牽伸傳動計算有應(yīng)分別使以上兩式中常數(shù)部分和變數(shù)部分基本互等，即:

。；

（f）驗算圓整后的變換齒輪齒數(shù)需再要復(fù)核一下，確認(rèn)是否滿足紡紗工藝要求：(1)是否滿足牽伸倍數(shù)變化范圍的要求。(2)各檔變換級差是否都能滿足紗支重量偏差，即變換精度的要求。若有個別檔的變換級差率不能滿足變換精度的要求，就需重新計算，重新確定各變換齒輪的齒數(shù)。其措施如下：

(1)增加最小齒輪的齒數(shù)：根據(jù)重新計算各個變換齒輪齒數(shù)，圓整后再進(jìn)行上述驗算，直至驗算全部合格。

(2)選取更小些的公比值φ：即增多變換齒輪只數(shù)m，然后根據(jù)m可求得N，再根據(jù)重新修正φ值。按照前述計算步驟重新計算確定變換齒輪只數(shù)和各變換齒輪的齒數(shù)，圓整后再進(jìn)行上述驗算，直至驗算全部合格。

(3)個別調(diào)整：根據(jù)設(shè)計計算實踐經(jīng)驗逐步完善之。二、牽伸加壓機(jī)構(gòu)設(shè)計作用：對上羅拉加壓，使其與下羅拉一起回轉(zhuǎn)，組成鉗口，握持纖維；壓力：取決于牽伸型式、牽伸倍數(shù)、羅拉隔距、喂入須條定量、纖維種類；加壓型式：重錘、磁鐵、彈簧搖架、氣動搖架。搖架體繞軸A回轉(zhuǎn)，壓下手柄，加壓；抬起手柄釋壓；掀起搖架體，便于清潔。優(yōu)點：加壓力大，結(jié)構(gòu)輕巧，加、釋壓方便，調(diào)換皮圈、皮輥、揩車方便；缺點：彈簧材料及熱處理要求高，日久壓力會衰退。（一）搖架加壓裝置TF18系列搖架（1）加壓狀態(tài)下：搖架體AB受彈簧力矩的作用有順時針方向回轉(zhuǎn)趨勢，B點帶動C點有向右移動的趨勢，O為BC桿的瞬心，C點圍繞O點逆時針回轉(zhuǎn)的趨勢，b桿下壓。此時，手柄桿回轉(zhuǎn)方向和搖架體桿件回轉(zhuǎn)方向趨勢相反，兩者對恃就產(chǎn)生自鎖作用。（2）釋壓操作時：抬起手柄使C點向左移動,因BD+CD>BC，B點將略向下移使彈簧壓縮，使BC桿越過死心位置（CDB共線），到達(dá)D點的左側(cè)，搖架體在彈簧的作用下自行上抬，直到釋壓。（1）（2）a—搖架體，b—手柄c—鎖緊件，CD-搖架座2.氣壓搖架氣囊產(chǎn)生的壓力F通過傳遞杠桿4放大，傳遞到手柄轉(zhuǎn)子7。手柄轉(zhuǎn)子受到的作用力是搖架體對三檔皮輥產(chǎn)生Pz的壓力。傳遞桿4兼有鎖緊作用，它與手柄轉(zhuǎn)子的接觸部位為一圓弧，圓心在O2，從到連心線BC的垂距e就是鎖緊機(jī)構(gòu)的偏距。其鎖緊工作原理與彈簧搖架基本相似，這里的O1O2CB就構(gòu)成一個四連桿機(jī)構(gòu)（C為轉(zhuǎn)子7的中心）。CO1O2FB加壓狀態(tài)下優(yōu)點：壓力穩(wěn)定，調(diào)壓方便，可配用過壓、欠壓警報；停車時可使皮輥處在半釋壓或全釋壓狀態(tài)下，避免皮輥長期加壓而產(chǎn)生凹痕；結(jié)構(gòu)輕巧，便于維護(hù)管理。缺點：需配氣源和管道，氣囊材料和質(zhì)量要求高，成本高。壓縮空氣單向閥氣水分離器減壓閥軟管氣囊壓力板加壓桿2.氣壓搖架（二）皮輥自調(diào)平行機(jī)構(gòu)若皮輥與羅拉軸線不平行，將影響羅拉鉗口位置和加壓力，甚至影響紗條條干均勻度。因此，要求皮輥與羅拉軸線要保持相互平行。目前有兩種基本結(jié)構(gòu)形式：靠零件的制造和安裝精度保證其平行度。皮輥加壓桿可繞尾端支承點左右擺動，利用羅拉回轉(zhuǎn)時對皮輥的摩擦力來自動調(diào)整平行度，稱為皮輥自調(diào)平行機(jī)構(gòu)，如圖所示。若皮輥與羅拉軸線平行，兩者間有足夠大的摩擦力，則兩者間不會打滑。此時，皮輥與羅拉表面線速度大小相等方向一致。若皮輥與羅拉軸線不平行，有一個交叉角α，則在接觸處各自圓周速度vg和vr大小、方向不相等，將產(chǎn)生相對速度vrg。1.皮輥自調(diào)平行機(jī)構(gòu)工作原理其速度矢量為：式中：vr—羅拉表面線速度

vg—皮輥表面線速度

vrg—羅拉對皮輥在接觸點上的相對速度。由于皮輥羅拉間有相對速度，則其間的摩擦力就達(dá)到極限摩擦力，則羅拉對皮輥的摩擦力為方向與vrg相同，Py為皮輥與羅拉間的加壓力；frg為皮輥與羅拉間的摩擦系數(shù)。設(shè)加壓桿長l，則2Frg對O點力矩為：此力矩M將促使皮輥向趨于軸線平行的方向運動，稱為復(fù)位力矩。皮輥自調(diào)平行機(jī)構(gòu)工作原理：當(dāng)皮輥、羅拉兩軸線不平行時，其相對滑動摩擦力所引起的摩擦力矩將克服其它阻力矩而促使加壓桿帶著皮輥，繞支承點O擺動而回復(fù)到與羅拉軸線平行的位置。2.回復(fù)力P的分析把羅拉、皮輥看作剛體，考慮皮輥芯軸存在摩擦阻力的情況在不考慮皮輥芯軸摩擦阻力時Frg沿皮輥軸線方向，若考慮芯軸摩擦力，則Frg將偏斜皮輥軸線一個角度ε，將Frg分解成兩個分力：①垂直于軸線分力，該力克服皮輥芯摩擦阻力，使皮輥轉(zhuǎn)動。②平行于軸線分力，該力即為皮輥自調(diào)平行回復(fù)力。由力矩平衡可得：式中：ε—皮輥與其芯軸間的摩擦阻力造成Frg與皮輥軸線之間的偏斜角；

f0—皮輥與芯軸間的摩擦系數(shù)；

frg—皮輥與羅拉表面間的摩擦系數(shù)；

r0—皮輥芯軸半徑；

Rg—皮輥外徑。

，故ε很小。根據(jù)沿皮輥軸線方向的回復(fù)力P，可知復(fù)位力矩為討論：a.從上式可見，復(fù)位力矩Mf與偏斜角ε無關(guān)。這樣回復(fù)力P近似為常量。但經(jīng)實際測量，P隨α的增加，在開始階段成正比線性關(guān)系增加，隨α繼續(xù)增大，P的增長率逐漸減小。b.實際皮輥外殼包覆丁氰橡膠，與羅拉接觸區(qū)域有明顯變形，故把皮輥作為剛體，會產(chǎn)生較大的誤差。3.皮輥自調(diào)平行的阻力因素①支銷軸與加壓桿尾部凸筋接觸點O處的摩擦力矩②加壓彈簧的偏斜③加壓桿與皮輥、羅拉連心線的夾角(90-θ)4.提高皮輥的自調(diào)平行性能增加復(fù)位力矩Mf；減小復(fù)位阻力。①增加復(fù)位力矩Mf根據(jù)式如要增大Mf，則要求增大開根號前的各個參數(shù)，減小開根號中分子項，或加大分母項。即應(yīng)加長加壓桿長度L；皮輥