梳棉机大直径器的分析深度分析 40;思考 41;

毕业设计论文题目梳棉机大直径圈条器的设计学院机电工程学院专业班级机械工程及自动化11级8班指导教师王锦职称副教授学生姓名程旭学号41102010823摘要圈条器是梳棉机的重要机构,它的主要作用是将大压辊输出的棉条按照一定的圈条轨迹,有条不紊地圈放在条筒内随着梳棉机的高速高产化,大直径圈条器的设计日益引起人们的重视在本次毕业设计中,主要针对梳棉机的各种圈条器进行了深入的分析和比较,最后我选择了行星式圈条器,并初步确定了800行星式圈条器的设计方案通过MATLAB建立数学模型,优化有关结构参数确定了部分零件的参数加工工艺等使用SOLIDWORKS软件绘制了零件图,使用AUTOCAD软件绘制了装配图最终完成了800行星式圈条器的设计关键词梳棉机,圈条器,结构参数ABSTRACCOILERISANIMPORTANTPARTOFCARDINGMACHINE,THEMAINFUNCTIONOFCOILERMECHANISMISTOPLACETHESILVERTHATOUTPUTFROMCALENDARROLLERSINTOACANWITHAWAYOFSTRIPEDUNIFORMPLACEMENTWITHTHEHIGHSPEEDANDHIGHYIELDDEVELOPMENTOFCARDINGMACHINES,THEDESIGNOFLARGEDIAMETERCOILERHASINCREASINGLYCAUSEDPEOPLESATTENTIONINTHISGRADUATIONDESIGN,THISPAPERMAINLYCONDUCTSINDEPTHRESEARCHONCOILEROFCARDINGMACHINE,MYCHOICEISPLANETARYCOILER,IDESIGNEDTHE800PLANETARYCOILERBYUSINGTHESOFTWAREOFMTLABTOESTABLISHINGMATHEMATICALMODELANDOPTIMIZINGRELEVANTSTRUCTURALPARAMETERSDETERMINETHEPARAMETERSANDTHEPROCESSINGTECHNOLOGYOFPARTSUSINGTHESOFTWAREOFSOLIDWORKSDRAWEDSOMEIMPORTANTPARTS,AUTOCADANDUSINGTHESOFTWAREOFAUTOCADASSEMBLYDRAWINGTHENTHE800PLANETARYCOILERISCOMPLETEDKEYWORDSCARDINGMACHINE,COILER,STRUCTURALPARAMETER目录第1章概述111圈条器的作用及发展状况1111圈条器的构成及作用1112圈条器的发展状况112圈条器的工艺要求113圈条器的四种形式214圈条器的主要类型及各自特点2141传统圈条器2142行星式圈条器3143偏心齿轮式圈条器4144RTC圈条器6145四种圈条器的比较6第2章理论分析与计算721圈条平面轨迹和圈条传动比的计算722卷装容量优化计算10221卷装容量条子总长度L计算1123偏距比的最优值计算14第3章800圈条器的结构设计1631800圈条器的设计方案16311行星式圈条器的机构16312行星式圈条器传动系统简介17313圈条形式的选择1832偏心距E的确定18321建立数学模型18322利用MATLAB对偏心距E最优化1933传动比的计算24331主要参数24332理论传动比的计算24333实际传动比的计算25334工艺上和结构上的差异2635部分零件的设计尺寸2636部分零件作用加工工艺及安装27参考文献32致谢33附录134附录235诚信声明第1章概述11圈条器的作用及发展状况111圈条器的构成及作用圈条器是梳棉机经道夫剥棉1,压辊成条后圈到棉条筒的一种装置供后道并条机工序使用在棉或毛条生产过程中,一般采用圈条器将条子有条不紊地圈放在条筒内条子在筒内须作有规律的圈放,一是为了增加条简的容量或充分利用条筒的容积,以延长换筒间隔时间二是有利于后道工序加工,使筒内条子能被顺利引出而无意外牵伸或紊乱断裂之弊圈条器应用场合,见表11表11圈条器应用场合圈条器应用场合特点梳棉机收集通过喇叭口和大压辊加压成的棉条并条机圈绕紧压罗拉压紧后的棉条精梳机收集大压辊加压的棉条112圈条器的发展状况在棉纺工序中,国内外广泛采用的圈条器形式为底盘转动式即传统圈条器但随着高速高产的要求,国外已有许多国家研制并使用了行星式圈条器RTC圈条器例如瑞士力达C1/3型德国特吕茨施勒尔DK2型梳棉机上均使用了行星式圈条器我国由于相对技术水平落后于国外,目前大多数厂家仍在广泛使用传统圈条器目前我国许多厂家在过去基础上除了引进使用行星式圈条器,还有其他几种新型圈条器正在研制试用中12圈条器的工艺要求生产中,为了提高劳动生产率和设备利用率,使用大直径的条筒,并要求在一定的卷装尺寸所构成的几何空间内能纳入最大容量的制品由于纤维间抱合力小,条子的强度低,条子在圈入或引出条筒时,如承受较大的拉力,便会产生意外牵伸或断头因此,除上述要求外,还要求圈条成形正确,层次分清,条子间不互相纠缠因此,梳棉机圈条机构的设计,应满足下列工艺要求1随着车速的迅速提高,对机器防振设计要求很高故必须对悬吊式圈条机构的设计给以充分注意,以求运转稳定2良好的圈条成行会大量减少棉条之间的粘连乱条和皱折,这不仅给挡车工带来操作上的方便,还可以为下道工序的高产优质提供有利条件3圈条牵伸的选择应使不同原料号数的条子能顺利通过圈条斜管而不堵塞,且不恶化条干均匀度,故应提供一个可调范围,使工艺管理有多种选择4条筒容量是提高劳动生产率的重要问题,故在设计时应选择合适的工艺参数,使在相同筒径内,能容纳较多条子5应考虑各种工艺参数调整的方便以及机器维护看管上的方便,使能充分发挥机器效率6圈条斜管齿轮每一回转的圈条轨迹长度应为小压辊在同期送出的棉条长度与圈条牵伸之积斜管齿轮一转,底盘齿轮应转过一个恰当的角度,这一角度要使底盘齿轮在以偏心距为半径的圆周上转过的弧长与棉条直径相等,这样方可一圈圈紧密铺放213圈条器的四种形式圈条器可分为同向大圈条,同向小圈条,异向大圈条,异向小圈条四种研究表明,在同一条筒直径的棉柱高度条件下,四种圈条器所能获得最大条桶容量有如下关系异大异小同小同大而且,条筒直径越小,四种圈条器所能达到的最大条筒容量的差异越大,影响条筒容量的关键参数是偏心距E值14圈条器的主要类型及各自特点141传统圈条器这种圈条器是过去主要用的圈条器形式其工作原理是条子经一对小压辊紧压后输入圈条盘的斜管,再向下输出而被铺放在条筒内棉条随斜管作等速回转,输出的棉条在条筒空间成圆形由于圈条盘中心与条筒中心之间有一偏心距,圈条盘和条筒按同向或异向转动,条筒转速比圈条盘慢,这样棉条便在条筒内呈近似摆线轨迹铺放,且棉条在条筒内形成一个中央有气孔的圆柱形圈条卷装,棉条圈放成形必须由圈条器转动和底盘的回转两种运动同时完成如简图12所示图中偏心距E为一定值该圈条器利用圈条盘与条筒之间的相对运动完成圈条成形图12传统圈条器简图圈条轨迹方程为11XECOSTRCOS1T1式中E圈条盘和条筒的中心距即偏心距R圈条半径条筒转动的角速度逆时针转动时取“”值,顺时针转动时取“”值I圈条器与条筒之间的速比两者转向相同时取“I”两者转向相反时取“I”生产实践说明当采用底盘转动式圈条器时,棉条沿条筒直径方向的分布密度是不均匀的,气孔周围宽度为棉条直径的圆环内密度最大,稍远处密度逐渐降低,在筒边缘处,密度又有所加大,显然,条筒的容量利用率是不高的特点这种传统的圈条器安装必须挖地坑,不易楼上安装但条筒直径小,容量较小,对工人来说操作方便因此,还被广泛使用但是这种圈条器铺放的条子在气孔和条筒壁附近形成局部密度很高的区域,使铺放的均匀程度很差,影响条筒容量142行星式圈条器行星式圈条器现被广泛使用其工作原理和回转式相类似,动力由梳棉机大压辊输入,经立柱内一对圆锥齿轮变换方向,然后再经减速器分别传动圈条部件中的上齿轮和下齿轮,使圈条盘进行自转和圈条盘底架相当于传统结构中的底盘公转,来完成卷绕运动如简图13图13行星式圈条器特点行星式圈条器没有条筒盘,而是把条筒直接停放在地面上,换筒时很易被推走,并且车间的地面不需挖坑,可在楼上安装但是工人将棉条头插入小压辊钳口比较困难在空气中回转的棉条易发毛和破边,且易发生意外牵伸3关于行星圈条器的详细设计分析过程详见第3章此处不再赘述143偏心齿轮式圈条器其简图如图14所示图14偏心齿轮式圈条器简图这种形式的圈条器是在传统圈条器的条筒与圈条盘的传动路线中引入了偏心齿轮对,且偏心齿轮的转速与圈条盘的转速相同,偏心齿轮对所产生的相反速度波动正好抵消了传统圈条器原来的速度波动,使圈条速度基本保持不变偏心齿轮结构如图15所示图15偏心齿轮结构偏心齿轮对速比为COS21111IEI式中1E/R11SINIE当很小时,认为1EI1DI/T0条筒顺时针转动角速度,圈条盘逆时针方向转动圈条运动轨迹为12COSCOS1ININXETRTIY222/1COS1VRERITIX圈条速度V为当2N时,TI1/RIRMIN11/E当2N1时,TI1/VRIRN012MAX11/IE若要使圈条速度保持不变,则应使11/IEERIER211IRIREE经研究发现,这种圈条器大圈条时,圈条速度变化率较小,采用偏心齿轮机构传动V意义不大采用小圈条时,圈条速度变化率达45,此时可采用偏心齿轮机构传动,以V使趋向于零但由于该机构比较复杂,故应用不很广泛V144RTC圈条器RTC圈条器是往复移动回转底盘式圈条器中较为典型的一种4,近年来也有所应用和发展这种有条筒往复移动装置的RTC圈条器与传统圈条器相比,可使条筒容量增加1520其主要原因是RTC圈条器可使条筒内的棉条上下层错开,密度均匀度提高,导致单位高度的层数大大增加同时,有条件相应缩小气孔直径,充分利用空间,且条筒直径越大,此利用率越大,增容效果越明显5145四种圈条器的比较不管是传统式还是偏心齿轮式,在传动系统中都采用了链传动,其传动时振动大冲击大噪音高运转平稳性能差不易高速同时老机上的齿轮传动,可确保速比定值,且无滑动,但齿轮响声大,且不易高速机器启制动时,冲击较大尽管人们对原机构做了不少改进,如1将条子强行压缩2采用特殊形式的曲线斜管或变向的曲线斜管3采用气流输送装置4使用积极式圈条器,在斜管出口处有一对辅助小压辊作为牵引罗拉5增进斜管的光洁度,以防棉条堵塞,改善条子的均匀度,进行容量优化设计等,但这些仍不能很好满足实际的需要行星式圈条器相对以上三种圈条器来说,成形较好,容量大,断头少,占地面积小,维修保养方便,电耗低,不用控制底盘,运动比较平稳等优点被广泛使用但是以上所述的圈条器都有一个共同的缺点,即一根完全均匀的棉条,经过圈条器放于棉条筒内,都会产生不匀这是因为输入圈条器棉条的速度是恒定的,而圈条轨迹速度是周期性变化的,也就是说圈条器的输出速度是周期性变化第2章理论分析与计算21圈条平面轨迹和圈条传动比的计算圈条机构的传动比设计5首先必须使圈条盘一转所完成的圈条轨迹长度等于小压辊在同一时间内的输出长度,即两者的转速比应正确配合否则圈条盘转速偏慢时将会成条子在斜管内拥挤堵塞反之,圈条盘转速偏快时,将造成条子的意外牵伸6而影响圈条成形和成纱质量设小压辊的角速度为G转速为NG,半径为RG,则其出条速度为RGG2RGNG,这一速度应等于圈条器的圈条速度V0下面将根据圈条轨迹求出该圈条速度V如图21A所示,以条筒中心为坐标原点建立固定在筒上的坐标系XOY设点P为圈条盘上出条点,R为圈条半径OQP圈条盘的角速度Q和条筒的角速度T都是逆时针方向按照反转法,当圈条盘完成转角QQT的同时,圈条盘中心OQ的转角为T,故得点PX,Y的坐标位置如下21（）（）式21也是条简内圈条轨迹的参数方程式该式求时间导数则得SINCOS圈条速度V如下2X2Y2R22E222（）22212212222式中（21），2I2即圈条盘与条筒盘的速比,两者同向时取正值,异向时取负值6AI2Q/R1I2Q/T2R0这样的卷装弹性较好,且可减少在棉条从筒内引出时因相互粘连而拉乱表面层纤维的机会将式25代入式24中,即可求得圈条盘与小压辊之间的传动比I12610式中分母在圈条盘与条筒转向相同时取负号,相反时取正号实际生产中只是在圈条层相当接近圈条盘底面时才能使圈条成形较好,故一般在条筒内都装有弹簧托盘,使在空筒开始工作时就能贴近圈条盘,这样可保持成形良好,还能减小条子从筒内引出时的张力变化设圈条盘每转一圈的时间为T2/Q,则可根据式23B求得该时间内的圈条长度为S0RGGT11/I2RQT2R1一L/I223C参见图21B图22圈条排列分析22卷装容量优化计算条子被圈条器有条不紊地纳入条筒内7,形成一个中央有气孔的圆柱形圈条卷装设圆柱高为H,外径为D2R,对于一个已给定H和D的圆柱应如何选择气孔直径D0,才能使获得的圈条卷装容量或重量为最大由于气孔直径的大小决定于上下盘的中心偏距E,例如,对于大圈条卷装D02R2E2R0,对于小圈条卷装D022E一R,式中2R0为条宽,见图23,这就引出圈条器设计参数E的寻优问题A大圈条B小圈条ARR0,BRR0ER2EARR0,BERR02ER2R0RRER0,D02R2E2R0RRER0,D022ER图23在最密圈上的圈条部分HF221卷装容量条子总长度L计算筒内的每一圈条子呈近似摆线形状,相邻的两圈条子中心都排列在半径为E的圆周上圆周中心即为条筒中心O,设其相隔距离为C2R0,则在该圆周上排列圈条总数是|I2|2E/C圈,组成一个卷绕层10在沿气孔周围和沿圆柱外周缘宽度为2R0的两圆环上,条子相互重叠最甚,其密度很大,而中间密度则较小故卷装内卷绕密度11沿圆柱径向分布不均匀,其中沿气孔周围圆环内卷绕密度最大,称为最密环令每一个卷绕层在最密环上的高度为H那么圆柱高度H的利用就取决于H的大小了图24相邻的两个月牙形的起点H错开如图23所示,每一圈条子在最密环图中虚线所示内重合部分呈月牙形或梭形HF,它所对的中心角为下一圈条子的月牙形必定部分叠放在前一圈条子月牙形上,但两者的起点H1和H2不重合,而是顺着圈条的运动方向错开一个中心角,如图24所示一个卷绕层在最密环内有/圈条子重叠,则得每一卷绕层的高度HT/,T为条子厚度又因一个卷绕层所容纳的条子共计2/圈,则相应的条子长度为2S0/,S0为每圈条子长度,按式23CS02R11/I2,RRER0为圈条半径,I2为圈条比,I22E/CE/R0,上下盘作同向转动时取上面符号,作异向转动时取下面符号下文同所以,高为H的圆柱共容纳条子的总长度L为202042（0）1227或采用量纲为一的数表示,令E/R,R0/R,C/R,C2R0则得4211228中心角的大小,从图23可用余弦定理解出对于大圈条如图23A所示,条子上点H是在假定条筒不转情况下,根据圈条盘自转角TOOQH和同时又作相对运动的公转角TQ/I2而求得,由该图可得COS22220202221201112229COS22220220222（0）4（）0212011212221022（11122）2（112122）211对于小圈条,由图23B可得COS2222（0）22（0）22120112122212COS2222022022204021201211221322112122212112214将式211或式214代入式28即得圈条容量系数与偏距比的关系式,以条宽比和圈距系数为参变量可绘出曲线图25对于大圈条,根据式211可知,当一及一2时,Q,故2干1,此时只有靠卷装周缘有条子,气孔直径达到最大,卷装容量最小当21一时,Q0,2,此时气孔直径已缩小为零,最密圈亦缩到最小,每增加一圈棉条,最密圈的厚度即增大一个T值,卷装的容量亦受到限制所以,051一对于小圈条,根据式214可知,当21一时而Q0故2此时气孔直径亦缩小到零而当L即ER一R0时,0,Q,故I2R一R0R0,此时气孔直径则达到最大,所以,051,1AI21B2003时,这些曲线在其极值点附近较为缓和地下降,表明选用的偏距如稍许偏离了最优值,造成的圈条卷装容量减少并不十分明显再从式28式29和式210的分析结果来看大小圈条都以上下盘作异向转动时取得稍大的极值容量9至于大小圈条在上下盘转向取同样选择和值相同时所获得的极值容量相差不大23偏距比的最优值计算欲使式28的获得极大值,则应令D/D0,即得02152211112对于大圈条,由式211求得122SIN22（1）（14）2（12）2SIN22（1）（122）2（12）222216式中SINSINQ和角Q由式29式210求得对于小圈条,由式214可求得122SIN22（1）（142）2（212）2SIN22（1）（12）3（1）222217式中SINSINQ和角Q由式212式213求得分别代入后求得大小圈条容量极限条件式,其根即是偏距比的最优值,制成表26,供选用时参考再变化C/2R0的值可解的偏距比E/R如表27所示表26圈条器上下盘作异向转动时中心偏距的最优值表27最优偏距比E/R第3章800圈条器的结构设计31800圈条器的设计方案本次毕业设计参照了立达开清棉机FA211梳棉机13进行设计,并经本文第1章圈条器类型分析后,最终确定设计800圈条器,圈绕方式为异向大圈条311行星式圈条器的机构1传动系统动力由梳棉机的大压辊输入,经立柱内一对圆锥齿轮变换方向,然后再经二齿差减速器分别传动圈条部件中的上齿轮和下齿轮,使圈条盘进行自转和圈条盘座架相当于传统圈条器结构中的底盘的公转,形成周转轮系的卷绕运动2立柱采用钢管结构,管体除作立轴支承外,还可以与整个立柱部件一起与相对于其上的减速部件圈条部件及其下部的棉条筒作左右一定范围内的转动,以适应各类左右手梳棉机,灵活配置管内圆锥齿轮,除作动力传递外,还可根据本圈条器安装在梳棉机的左侧或右侧,而只要将该圆锥齿轮按实际位置安装,以保证圈条器上部俯视有自转和公转均为逆时针的回转运动3减速装置采用两齿差行星减速器4圈条装置无斜管与传统结构不同,棉条经引向导轮,公转张力补偿导轮,自转张力补偿导圈,再通过装于输出小压辊上部的喇叭头,然后由输出小压辊直接输入棉条筒输出小压辊为积极传动并附设加压机构圈绕运动公转与自转由行星轮系与定轴轮系进行传动,圈条器上部有三个旋转支承部分,采用钢丝与钢珠组成的钢丝跑道结构,钢丝直径为3毫米,钢珠直径为8毫米,并配有滚珠保持圈5导条张力补偿装置分别采用导轮与导圈作公转与自转的补偿6棉条筒定位装置采用三点接触,并借助弹簧片自然定位7断头自停装置采用光电感应控制梳棉机道夫自停,慢速生头时光电不起作用8圈条器底板底板为承受条筒立柱和支承之用,使整个圈条器连成整体,若不用底板即不挖底盘坑式亦可就地装用9圈条器转动副800行星式圈条器采用钢丝跑道式轴承作为转动副312行星式圈条器传动系统简介Z120T24T328TZ432TZ53TZ625TZ7106T8914TZP0T12大压辊7Z1420T137ZW28T34ZV39T401ZQ176TZM243TZK80T2140T265T小压辊ZN257TZ10326T80ELK图31800行星式圈条器机构运动简图800行星式圈条机构取消了底盘转动,棉条筒不动,它的圈条原理与传统圈条机构相似,其机构简图如图31所示大图见附录1800圈条器包含有两套非定轴行星轮系456和78,分别实现圈条盘自转,坐圈6公转和小压辊回转以输出棉条动力分两路输出,一路经1,2,3轴中一对锥齿轮传动主轴D另一路经1,13,14轴传动对大压辊,主轴D一方面直接传动固接45Z在其上的带轮V,通过同步齿形带,经齿轮圈齿内外传动行星轮,使之获得自转转速QZ另一方面,主轴D经由,与组成的差动轮系减速机构,通过同步齿形QN6Z789WZ带传动坐圈大齿圈,使其获得转速,也就是行星轮的公转速度同时与坐圈固定TTQ在一起的内齿条也以同样转速回转,传动,使之获得自转速度又以行星轮固连的LLZ机件为转臂亦即以行星轮为转臂进行公转,的转速就是的公转速度,再经轴QZQZL8传动9,使小压辊回转而输出棉条11总之,圈条机构通过自转速度和公转速度这两个转速来满足圈条工艺要求,行QNTW星轮一转圈放一圈棉条,而坐圈一转,圈放一层棉条NPZ313圈条形式的选择所谓圈条形式的选择,就是选择产生不匀率最小的圈条形式由于知识有限,在此就不作计算分析由前人研究可知大圈条异向转动产生的不匀率是四种圈条形式不匀率中的最小者,因此异向大圈条的形式就被选定了32偏心距E的确定对于偏心距E的确定,传统设计认为,在保证圈条正常运行的情况下,尽量取得容量的最大值800型行星式圈条器E值的确定不仅要考虑容量的影响,而且要考虑粘连角及圈条不匀率等其他因素的影响在本次设计中,由于知识有限,本人单从容量方面用运MATLAB对偏心距E进行初步优化分析321建立数学模型1目标函数级变量E的建立由25节知圈条容量系数与偏距比的关系式如下2142LTRH00/,/,/,ERCRR注R为条筒半径,E为偏心距,C为棉条间距,2R0为棉条直径大圈条的中心角121ARCOSACOS22小圈条的中心角RR1212其中目标函数既为容量系数,变量偏心E2约束条件由23知对于大圈条有,051对于小圈条有,322利用MATLAB对偏心距E最优化在第二章中已经介绍卷装容量在筒径及筒高等条件确定后,起决定因素是偏心距因此,选择合适的偏心距是提高圈条效率的重要环节由于只考虑容量对E的影响,将优化变为简单的单变量函数求最值问题,求容量系数的倒数最小时E的取值1/在MATLAB中使用FMINBND求其最小值为了编程方便,令E,Y,Y,Q,C其中为偏距比即为偏心距E与条筒半径R之比即E/R为条宽比即棉条半径R0筒半径R比即R0/R圈距系数即相邻圈条之间距离C与条筒半径R之比即C/R圈条容量系数1圈条盘和条筒同向转时建立数学模型大圈条的目标函数FUNCTIONAFUNC1EEE/RR400R010C20YR0/RYC/RQ2ACOS11EY/12E2Y/EY/2PIEACOS112EY/1E2Y2Y/EC1EY/Q1Y/2PIEA1/C调用函数E,AFMINBNDFUNC1,0025,04875结果E02152,A21100,EE400860800改变Y的值,调用函数并绘制CE曲线图FPLOTFUNC11,0025,04875HOLDONFPLOTFUNC12,0025,04875HOLDONFPLOTFUNC13,0025,04875HOLDONFPLOTFUNC14,0025,04875HOLDONFPLOTFUNC15,0025,04875HOLDONFPLOTFUNC16,0025,04875HOLDONFPLOTFUNC17,0025,04875HOLDONFPLOTFUNC18,0025,04875HOLDON注具体函数见附录2小圈条的目标函数FUNCTIONAFUNC2EEE/RR400R010C20YR0/RYC/RQ2ACOS11EY/2E12Y2Y/EY/2PIEACOS12E1Y/1E2Y/EC1EY/Q1Y/2PIEA1/C调用函数E,AFMINBNDFUNC2,04875,0975结果E07345,A24436E015,EE4002938改变Y的值,调用函数求出CE曲线图FPLOTFUNC21,04875,0975HOLDONFPLOTFUNC22,04875,0975HOLDONFPLOTFUNC23,04875,0975HOLDONFPLOTFUNC24,04875,0975HOLDONFPLOTFUNC25,04875,0975HOLDONFPLOTFUNC26,04875,0975HOLDONFPLOTFUNC27,04875,0975HOLDONFPLOTFUNC28,04875,0975HOLDON注具体函数见附录2绘出圈条盘与底盘同向转动时CE曲线图图32同向转动大小圈条CE曲线图2圈条盘和条筒异向转时建立数学模型大圈条的目标函数FUNCTIONAFUNC3EEE/R0010203040506070809100102030405060708ECN0010015002002500300350040045R400R010C20Y10/400YC/RQ2ACOS11EY/12E2Y/EY/2PIEACOS112EY/1E2Y2Y/EC1EY/Q1Y/2PIEA1/C调用函数E,AFMINBNDFUNC3,0025,04875结果E02313,A22658,EE4009252改变Y的值,调用函数求出CE曲线图FPLOTFUNC31,0025,04875HOLDONFPLOTFUNC32,0025,04875HOLDONFPLOTFUNC33,0025,04875HOLDONFPLOTFUNC34,0025,04875HOLDONFPLOTFUNC35,0025,04875HOLDONFPLOTFUNC36,0025,04875HOLDONFPLOTFUNC37,0025,04875HOLDONFPLOTFUNC38,0025,04875HOLDON注具体函数见附录2小圈条的目标函数FUNCTIONAFUNC4EEE/RR400R010C20YR0/RYC/RQ2ACOS11EY/2E12Y2Y/EY/2PIEACOS12E1Y/1E2Y/EC1EY/Q1Y/2PIEA1/C调用函数E,AFMINBNDFUNC4,04875,0975结果E07625,A24436E015,EE400305改变Y的值,调用函数求出CE曲线图FPLOTFUNC41,04875,0975HOLDONFPLOTFUNC42,04875,0975HOLDONFPLOTFUNC43,04875,0975HOLDONFPLOTFUNC44,04875,0975HOLDONFPLOTFUNC45,04875,0975HOLDONFPLOTFUNC46,04875,0975HOLDONFPLOTFUNC47,04875,0975HOLDONFPLOTFUNC48,04875,0975HOLDON注具体函数见附录2绘出圈条盘与底盘异向转动时CE曲线图图33异向转动大小圈条CE曲线图由图可见,对于同向或异向大圈条而言,条筒容量随偏心距E的变化规律大体相同,即都是先增大后减小,中间存在一峰值,该峰值即对应于最优偏心距E且在相同偏心距的情况下,随着条子宽度的减小,条筒容量相应增大E如前所述,偏心距的优化不单单只取决于卷装容量,还决定于粘连问题及圈条不匀E率等其他因素参照前人研究结果12,最终确定最优偏心距E13433传动比的计算331主要参数800行星式圈条器的筒直径D800,半径R400,小压辊直径50,棉条直径GR2D20,由上节得偏心距E134,从而求得自转半径R254,半径ER388332理论传动比的计算1由以上偏心距13及相关数据计算圈条盘与小压辊之间理论传动比141I1RGR02525631413431413410010010203040506070809100204060811214EC004500403500302500200150012圈条盘与条筒之间理论传动比I2314X134/1042097I20以上为理论上的传动比值333实际传动比的计算由图31可设圈条盘转速为,立轴转速为,外盘T的转速为,小压辊转速为,又设Z表示各相应齿轮的齿数,由传动关系可得,6791由结构简图行星轮系传动15传动关系可知67761062598897161452653225740故49532按周转轮系16公式则有243176则67243176681RGR2525668670097768673再按周转轮系公式又有103268032680273025小压辊转速应根据相对转速来计算,即25254016682562525254016326801009826867计算的值241985I2此传动比值由实际齿轮齿数求得334工艺上和结构上的差异利用理论和实际传动比计算出差异为101009966567/0110003所以,理论与实际传动比的差异仅为03,满足要求利用理论和实际传动比计算出差异为I24209741685/4209710009所以,理论与实际传动比的差异仅为09,满足要求35部分零件的设计尺寸1伞齿轮17M2,20,1,AH02C16Z与其啮合14Z分度圆直径121032,408DMZD齿根高,14FAHFH齿高24AHC齿顶圆直径,121COS357ADH12845AD顶锥角,027A046根锥角,15F28F2圈条器齿轮轴套M4,76QZ0C1H分度圈直径4760QDM齿顶高1AH齿根高0254FC齿顶圆直径17AADH齿根圆直径2694FF3条筒座圈M4,65TZ0125AHC4AHM125FH节圆直径46TDM齿顶圆直径2108AADH齿根圆直径5FF4同步齿形带带轮M4,28WZ1AH02C04节圆直径48DM齿顶圆直径210AADH齿根圆直径FF36部分零件作用加工工艺及安装1张紧轮张紧轮内部短轴采用双轴承,为起正确的导向作用,使同步齿形带与齿圈啮合正确,无干扰现象2单列向心球轴承传动小压辊的伞齿轮上配置两单列向心球轴承,主要是因为向心球轴承尺寸较小,安装紧密,能保持内部清洁,能适应飞花多的环境,且能承担径向负荷,安装方便,对环境清洁要求较低3偏心盘偏心盘是圈条器中最大的零件,采用铸件毛坯加工而成,由于直径较大,本身自重较大,主要支撑圈条器上大部分零件的重量,故选择强度较高的HT2040,并设计多道加强筋板,该零件采用二次定性处理,加工前后各进行一次热处理,并人工时效以消除铸造应力和金属加工应力18,保证其形状和尺寸的稳定4伞形齿轮图34伞齿轮伞齿轮的材料选用45钢19,并要求调质处理,提高齿面强度硬度,延长使用寿命,齿轮加工采用滚齿,因轮速不高,扭矩不大,精度可选7级5喇叭口图35喇叭口喇叭口的形状较特殊,圆面和锥面较多,故多采用仿行铣和钻铰工艺,因为埋棉条要经过内孔,因此表面粗糙度要求高,达到16,并且要烤上黑色搪瓷,使表面更加光泽,为加强搪瓷附着力,选用含炭量较低的工业3号纯铁6主轴主轴为细长轴的回转体零件,传递动力因其自身转动,所以毛坯直接用冷拉棒材料为45钢,主轴为传动件,故精度要求高,同轴度要高,加工过程要经过多道工序,较直工艺,热处理20为黑色氧化处理,使之有一定的防锈能力,并保持尺寸不变主轴轴断与齿轮的连接采用花键,主要因为传递功率大,花键加工采用花键铣刀和花键拉刀,分别加工外表面和内表面,为了能使用厂内的现有设备和刀具,花键的非配合表面可以和国家标准稍有不同7齿形带轮齿形带轮的材料采用HT1533,对齿轮座的生产加工要求严格,要进行二次定性处理图36齿形带轮8聚棉器尾部采用斜管结构,使棉条铺放时不易拉毛9偏心轴偏心距上装轴承,起限制偏心盘轴向窜动的作用,因为棉条装满后,将迫使偏心盘上抬,如果窜动过大,将造成传动不准确,通过偏心轴,可以调整轴承与偏心盘的间隙约为05以控制偏心盘的上移量10清洁器一是起托持棉条的作用,使棉条顺利通过小压辊一是将棉条上的杂质除下来11摇臂组合件两个作用一方面给小压辊加压,将松迟的棉条压实,另一方面,使两个小压辊的啮合变为弹性,以适应不同定量棉条的要求,当发生堵塞及断头时,可将小压辊分离来排除故障12支架结合件由于圈条器偏心盘及圈条盘受力情况悬殊,所以要在圈条器下加辅助支撑,以调节支架高度13为使棉条筒能比较准确的放在工作位置上采用弓形卡板14密封件在偏心盘与条筒盘间,装有毡圈,主要起密封作用,由于纺织厂内飞花多,要是密封不好,机器寿命会降低,为此,设计时必须十分注意密封,钢丝跑道上装有密封圈也是同理由本机选用的轴承都是带有密封盖的,整个圈条器的盖板分为三大部分,相互重叠,形成迷宫式密封15钢丝滚珠轴承为适应高速的要求,圈条器的支撑必须采用滚动轴承但圈条器的尺寸较大,若选用大的内径轴承,造价就会过于昂贵,因此,选用钢丝跑道的形式钢球以钢丝为跑道,跑道用半径为4的弹簧丝制成安装时,外圈压入轨道内,内圈张于轨道内为此安装钢丝轨道的零件必须采用分体式结构,先将偏心盘和压辊装好,将下跑道钢丝分别装在另两个零件上,并且将跑道的外圈钢丝装在偏心盘上,然后将钢球沿轨道放好,并加上保持架,使其均布在轨道上,在将上轨道内圈钢丝齿轮轴套安装在压辊底盘上,安装钢丝轨道应保证圆整平齐,接头端面无毛刺,应保留12厘米间隙随着机器的使用,轨道会不断地磨损,间隙将增大,为了调整间隙,齿轮轴套和压辊底盘之间装有调整垫片,随着间隙的增大可以不断将垫片取出,以保证正常间隙这种轴承转动灵活,噪音低,机身震动小另外,本圈条器还在棉条架上安装了光电检测器,可以检查棉条的粗节和断条该装置和自调匀整装置安装在一起,以控制棉卷喂给量,保证棉条的条杆均匀为适应高速的要求,圈条器必须采用滚动轴承,但由于尺寸过大,若选用大径轴承,造价昂贵,因此采用钢丝跑道代替钢球以钢丝为跑道滚动,它是用4MM弹簧丝制成本圈条器采用很多滚动支承,由于机构尺寸较小,受力小,所以大部分选用轻型向心轴承,为防尘都装有密封盖16在棉条架上安装了光电检测器,可以检测棉条的粗细结和断条,该装置和自调匀整装置联接在一起控制棉条喂给量,保证棉条的条干均匀17条筒定位装置采用三点接触,并借簧片自然定位18同步齿形带它综合了皮带链条以及齿轮等的传动特点,是一种以钢丝涑式尼轮丝作骨架,工作面呈齿形的环状聚氨酯胶带,齿带以凸齿与带轮的齿槽相啮合,使齿带与带轮间不发生滑移而形成刚性系统齿带具有良好的吸冲作用传动效率高等优点,但对齿带质量要求高,否则高速时易磨损断裂19弹性联轴器这种联轴器装有弹性原件,不仅可以补偿两轴间的偏移,而且有缓冲减振的能力圈条盘回转圈条时,为防止小压辊弯曲,或被卡死,因此采用弹性联轴器起到一定的保护作用参考文献1王庆球梳棉SX500型行星式圈条器的研讨,上海棉纺织科研所,19842吕恒正立达D1型并条机圈条机构的工艺分析,天津第六棉纺厂,19883刘全新降低粗纱退绕过程中意外牵伸的分析探讨,莘