第三部分卷绕机构设计

第三部分卷绕机构一、梳棉机、并条机圈条机构（一）圈条传动比计算在梳棉机和并条机中采用圈条器将小压辊输出的棉（毛）条有规律地圈放在条筒内。圈条器要求：（1）尽可能增加条筒容量；以延长换筒间隔时间；（2）筒内条子能被顺利引出而无意外牵伸或紊乱。运动要求：圈条盘与条筒中心必须有偏心距；圈条盘与条筒回转方向可以同向也可以反向；圈条盘出口回转圆周直径可在条筒半径之内或之外。圈条盘与条筒运动形式有两种：①圈条盘绕自身中心转动，条筒绕自身中心转动（图1）②圈条盘作绕条筒中心的公转和绕自身中心的自转，条筒不转（图2）圈条盘中心与条筒中心偏距e圈条盘转速nQ；条筒转速nT图1图2根据圈条盘回转直径相对于条筒半径位置，圈条形状有大圈条和小圈条之分。其中（1）是圈条盘回转直径大于条筒半径；（2）是圈条盘回转直径小于条筒半径。（一）圈条平面轨迹和圈条盘传动比计算圈条机构设计要求：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；设小压辊角速度为，半径为，则其出条速度为，这一速度应等于圈条器出条口回转线速度（即圈条速度）。以条筒中心为坐标原点建立固定坐标系XOY。设P为圈条盘上出条点，r为圈条半径。圈条盘转角和条筒转角都为逆时针方向。采用反转法分析，得点P(x,y)的坐标位置为对上式求时间导数得因此圈条速度v为式中：

为圈条盘与条筒的速比，两者同向取正值，异向取负值。于是由上式可见，推导所得出的圈条速度v随圈条盘转角作周期性变化，其变化范围如下：但实际上小压辊的出条速度是不变的，故在位置，条子张力松弛。条子将向斜管外侧偏离，使圈条半径r增大；而在位置，条子被拉紧，张力增加，条子被拉向斜管内侧，圈条半径r减小。这样通过r大小变化来适应小压辊出条速度不变。机构设计时，可取圈条速度平均值等于小压辊出条速度，则由此得圈条盘与小压辊的传动比为下面继续分析如何确定根据相对运动，圈条盘中心相对于条筒中心0的轨迹是一个半径为e的圆。设条子宽度为，条子铺放要求相邻两根条子紧密排列，既不重叠也无间隙。则任一圈条外弧曲线应与相邻圈条内弧曲线在P点处相互内切。根据这一条件，其所对应的圆心角θ应等于每圈放一圈条子（即圈条盘转一周）时条筒所转过的角度，即那么条筒转一周所能容纳的θ数，即应等于圈条盘与条筒之间的传动比，故得上式表示当两圈条子紧密排列时的极限值，实际要小于此极限值。最后得圈条盘与小压辊的传动比设圈条盘每转一周时间为，则可算得该时间内圈条长度为（二）圈条器结构现代高产梳棉机大多采用行星式圈条器，即条筒不转，而圈条盘即作公转又作自转。圈条盘Q由外盘T传动，Q内部通过轮系L-S传动小压辊。大压辊U通过轮系传动立轴DD再通过G-F传动T(公转)，D又通过轮系I-K传动Q快速自转。传动比计算：设外盘T转速为nT，圈条盘Q转速为nQ，立轴D转速为nD，小压辊R转速为nR，大压辊U转速为nU。轮系G-H为行星轮系，圈条盘公转传动比为（1）由周转轮系H-F（臂速为D）又故圈条盘公转速度nK为（2）由周转轮系Q-K(T为臂速)(3)由周转轮系L-T(Q为臂速)小压辊转速应根据相对转速来计算，即故得与前面所计算结果基本符合。（4）大小压辊间的张力牵伸倍数二、纺纱卷绕运动规律分析（一）卷绕机构的作用与要求作用：便于制品（包括半制品）的存储和运输，便于喂给下道工序进行加工处理，必须把这些制品按一定规律绕成具有一定紧密度的卷装形式。卷绕过程中，有时会产生内外层纱圈相互重叠，是卷装局部表面凸起起箍，形成明显的条带状结构，造成退绕困难，增加乱纱和断头。卷绕工序的要求：（1）卷装应足够坚固；相邻纱圈排列要整齐，无重叠、凸边、松垮、塌边等。（2）要便于下道工序的喂给，适应高速退绕。（3）卷绕张力大小要恰当，张力波动要小。（4）要尽可能增加卷装容量，提高卷绕密度。（5）对于要后处理的卷装要求保证密度均匀，使工作介质能顺利均匀地渗透卷装整体，以获得良好的处理效果。（二）卷绕基本规律和类型卷绕运动由回转和往复运动复合而成。纱线按螺旋线分布在纱层面上。往复运动也称导纱运动，一般由导纱器完成。细纱机：钢领、钢丝圈往复升降完成导纱运动；粗纱机：导纱器是锭翼压掌，但粗纱由卷装本身升降运动完成导纱。槽筒卷绕：由槽筒上的曲线槽迫使纱线作往复运动。卷绕回转运动有两种类型。传统纺纱和捻线机，卷装的回转运动除了完成卷绕作用，还起对纱线的加捻作用，故称为加捻卷绕运动；络筒机和卷纬机，卷装的回转运动只有卷绕功能，不起加捻作用。根据卷绕面的几何形状：卷绕形式分为：圆柱形卷绕----翼锭粗纱卷绕，螺距较密的平行卷绕。圆锥形卷绕----环锭细纱卷绕，螺距较稀的交叉卷绕。下面研究往复导纱运动共同规律和各自的特殊规律。

不论细纱圆锥形交叉卷绕还是粗纱圆柱形平行卷绕，为始终保持纱层曲面形状，按理想要求应把纱线卷绕成法向螺距相等的螺旋线，即应保持法向螺距hn为常数不变，才能使纱在卷绕面上的分布均匀。1.粗纱卷绕导纱规律分析（1）粗纱卷绕运动规律为了实现正常卷绕，必须保证任一时间内前罗拉输出的实际长度等于卷绕长度。设dx为卷绕直径，v为粗纱卷绕线速度(v=

vf，张力牵伸比×前罗拉速度)，因粗纱卷绕角很小，故近似有v=nw×dx,nw=v/dx即：|nb-ns|

dxv

或nb=ns±v/dx

--筒管卷绕规律管导取+，翼导取；因ns、vf不变，故筒管转速随dx变化。在一落纱中nb随纱层增加而变化；同一纱层中dx不变，则nb不变。（2）粗纱导纱运动规律使粗纱沿筒管轴向排列均匀紧密，筒管相对于锭翼压掌作升降运动，即导纱运动。

一落纱时间内筒管运动规律；（1）圆柱形平行卷绕展开图；（2）导纱运动规律；（3）卷绕回转运动规律v决定于前罗拉转速，vh由变速机构（如铁炮机构）控制，hn为常数，故：vh×dx=常数（等轴双曲线）表明：导纱运动规律是导纱速度与卷绕直径成反比。在一落纱过程中，筒管升降速度随卷绕直径的增加而逐层减小；而同一卷绕层，筒管升降速度不变。2.细纱卷绕导纱运动规律分析（1）细纱卷绕运动规律（圆周运动）管导：纱管转速>钢丝圈转速因纺纱速度为一定值，故卷绕速度nw与卷绕直径dx成反比，即nwdx=常数；纱管（锭子）恒速，钢丝圈由纱线拖动，无需变速机构，故细纱机传动机构较粗纱机简单。(2)细纱导纱运动规律细纱卷绕面为圆锥面，密度均匀要求纱线应在圆锥面上按等距螺旋线卷绕。计算圆锥面上均匀分布的螺旋线长度。设纱的线密度为Tt，微元长度为ds，则微元质量为Tt/ds

。与该微元段相对应，设沿锥面素线方向的微元长度为dρ，又设纱层平均厚度为b，则所占圆锥的微元容积为2πrkb·dρ，于是可得卷装容积平均密度ρm为ρ为自锥顶O至卷绕半径rk处的锥面素线长度。要求ρm、Tt、b、γ全为常数，则有对上式积分积分式给出了从卷绕半径r0开始到rk之间的纱圈螺旋线长度。设螺旋角为α1，导角为α，α1=90°-α则可得：可以证明圆锥面上均匀分布的纱圈螺旋线展开在扇形平面上是渐开线，C即是渐开线的基圆半径。设扇形中心角为θ0，则对应于中心角的基圆弧长等于法向螺距hn:可见，粗纱圆柱形和细纱的圆锥形导纱运动规律是相同的，都是双曲线规律。粗细纱共同规律：卷绕运动规律----导纱运动规律----差异：①粗纱卷绕hn约等于或略大于粗纱直径，而细纱卷绕的hn要大于细纱直径的几倍。②粗纱圆柱形卷绕时，vh随dk的递增而逐层递减，但在同一层vh不变。而细纱圆锥形卷绕时，每一层的dk都在变化，因而vh在每一层都随dk的变化而变化。下面研究各种类型加捻卷绕回转运动。设卷装转速为nk，加捻转速为nt，两者之差等于卷绕转速nh式中：nh----单位时间内绕纱圈数；

nk----单位时间内卷装转数；

nt----单位时间内所加捻回数，即尚未绕到卷装上去的那段纱的转速。当时，

由于卷绕运动规律与导纱运动规律相似，所以有可能利用同一机构同时完成卷绕和导纱的变速要求。设前罗拉直径为dF，转速为nF，略去捻縮不计，则应得与上式相除得因此当时，左边取正号，当时，取负号。上式中左边dF不变，而dk是变的，故式右边需相应变化，按其变化情况可分为两类。第一类不变，随dk而变。第二类不变，随dk而变。第一类加捻卷绕（翼锭纺纱机），其加捻转速nt等于锭速，锭翼每转一周就使纱加上一个捻回，因此捻度为这表明itF是通过轮系传动来确保其恒定不变。将代入，则得上式正负号表示，筒管转速nk可以大于也可以小于锭速nt

称为管导，筒管需积极传动变速；称为翼导，可利用纱线拖动筒管。第二类加捻卷绕（环锭纺、离心锭纺、帽锭纺）中，卷装转速nk就等于锭速。通过恒速比来积极传动，所以卷装转速与前罗拉转速比也为恒定值，即至于加捻转速即纱线转速nt无需机构积极传动，靠卷装转速nk消极拖动回转，因此机构大大简化。但由于上式中dk是变化的，nt随dk的变化而自动变化，故捻度在卷绕过程中会发生变化。捻度变化差异为但在退绕时，细纱由轴向退绕，管纱不转动，故纱线每退一圈，就增加一个捻回，每圈退出长度近似为，故使捻度增加。环锭纺纱加捻时，纱线会形成气圈，气圈段纱线的转速即是加捻转速。三、翼锭（粗纱机）纺纱加捻卷绕机构设计（一）粗纱机传动路线翼锭粗纱机筒管积极传动时，机构比较复杂，整个加捻卷绕机构传动关系如图所示。下图所示为粗纱机机构传动图根据粗纱机卷绕规律另外将上式代入此式便得按粗纱导纱运动要求得如果粗纱机不采用差动机构，而直接由变速机构传动筒管。按传动关系应得由于此式中含有可变参数tw，意味着，这样设计的变速机构仅适应于一种捻度的纱支，调换捻度则不适用。此外，如果不采用差动机构而直接由变速机构传动传动龙筋升降，则螺距hn，也将随dk变化而变化。式中vh和nk都由同一变速机构传动，故其间保持常速比传动关系。但由于因此由此可看出，此时螺距hn将随dk逐层变化，无法达到等螺距卷绕的要求。所以粗纱机传动机构中要采用差动机构，来满足等螺距卷绕要求。（二）差动机构分析用于控制变速的差动机构，按其臂速的作用不同分为三类：第一类转臂由变速机构传动，即臂速，则第二类转臂由主轴传动，即臂速，则第三类转臂为输出传动筒管，即臂速综合三种不同类型，可得出统一的转速关系为：设筒管转速nk与差动机构输出转速nz之间的传动比为iky，则但按前面分析得到的卷绕规律要求得(1)(2)

(1)、(2)恒等，应使两式右边第一项（恒速）以及第二部分（变速）分别互等，即恒速部分变速部分将（4）按传动路线关系整理即为式中ξ为张力牵伸比式（5）表明ixc应与dk成反比变化，它是变速机构设计依据。（3）（4）（5）按（2）式所示，龙筋升降速度vh也应与dk成反比变化，因此可共用筒管的变速机构来传动龙筋升降运动。（6）此外，加捻传动还应满足要求（7）下面讨论（3）（4）式不满足要求时的情况，设此时式中常数ε(≠0)称为不一致系数，即筒管转速的变速部分等于零时，而筒管的恒速部分却不等于锭速，两者之间的差异即为不一致系数。此时故上式中含有参数tw项，因此这种变速机构只适用于一定捻度。此外如ε≠0，纱圈法向螺距hn也将是变化的。因为四、环锭纺纱加捻卷绕机构一、环锭细纱机卷绕机构（一）机构简介环锭细纱机整机如图1，卷绕机构如图2、3所示。由于细纱机卷绕机件钢丝圈受纱线张力拖动消极传动。故传动机构很简单，细纱机主要卷绕传动机构是导纱机构。钢领板升降由成形凸轮控制。升降运动由三部分构成：1.底部成形2.导纱升降3.级升图1细纱机外形图图2细纱机升降机构（平面图）图4细纱机升降机构（立体图）5（1）.底部成形细纱在小纱阶段通过减小钢领板升降动程，达到起始卷绕时，绕纱动程小逐步形成卷绕锥角。控制机构：利用凸轮5上的凸块，减小钢领板的动程以及减小钢领板的升降速度，实现管纱开始卷绕阶段的底部成形。（2）.导纱升降成形凸轮1推动摆杆29上下摆动时，固定在摆杆头端链轮上的链条拖动分配轴上的轮5，轴4往复转动，带动轴4两侧的轮6牵吊着钢领板作升降运动。

导纱板升降为减小气圈高度变化，在始纺时，导纱板动程要比钢领板利小。利用位叉14插在横销13上，始纺时，升降位移一部分用于迫使链条屈成折线，由此减小导纱板动程。（3）.钢领板级升摆臂2上托有小摆臂5，摆臂2向上摆动时，推动小摆臂15上摆，由此推动小摆臂15头端的推杆16，再由撑爪17推动棘轮18回转，通过蜗杆轮使级升链轮12逐步收卷链条，因而使钢领板和导纱板高度位置逐步提升，直至满管为止。（二）卷绕成形凸轮设计计算1.钢领板升降位移规律卷绕成形凸轮的作用是控制钢领板和导纱板的升降运动。使纱线在管身圆锥面上绕成均匀分布的等距螺旋线。要进行成形凸轮的设计，先要研究钢领板运动规律。根据前面分析得到的二个式子将第二个