一种锭子新型组合结构的设计.pdf

一种锭子新型组合结构的设计柳静媛,刘佳,边文广(晋中市综合检验检测中心,山西 晋中 ;经纬智能纺织机械有限公司,山西 晋中 )摘要:为提高锭子制造效率、降低安装维护工时、改善润滑,介绍环锭细纱机用锭子的制造工艺特点,分析其安装及使用过程中存在的优缺点,提出将单一锭座改为锭座组的设计思路,并阐述新型组合结构具有的优势.指出:采用高强度中空铝型材设计锭座组,工装定位和夹紧方式简化,零件定位精度和加工效率提高,换刀换油工时减少;锭子新型组合结构导热率高、储油空间大、循环润滑,能有效缓解高速运转轴承发热问题,提升锭子旋转速度和平稳性.关键词:锭子;锭座组;铝型材;润滑;生产效率中图分类号:T S 文献标志码:B文章编号:()D e s i g no f aN e wC o m b i n a t i o nS t r u c t u r eo fS p i n d l eL I UJ i n g y u a n,L I UJ i a,B I AN W e n g u a n g(J i n z h o n gC o m p r e h e n s i v e I n s p e c t i o na n dT e s t i n gC e n t e r,J i n z h o n g ,C h i n a;J i n g w e i I n t e l l i g e n tT e x t i l eM a c h i n e r yC o,L t d,J i n z h o n g ,C h i n a)A b s t r a c t:I no r d e r t o i m p r o v e t h em a n u f a c t u r i n ge f f i c i e n c y,r e d u c e i n s t a l l a t i o na n dm a i n t e n a n c et i m ea n di m p r o v el u b r i c a t i o no fs p i n d l e,t h em a n u f a c t u r i n gp r o c e s sc h a r a c t e r i s t i c so fs p i n d l eu s e d i nr i n gs p i n n i n g f r a m ea r e i n t r o d u c e d,i t sa d v a n t a g e sa n dd i s a d v a n t a g e sd u r i n g i n s t a l l a t i o na n du s ea r ea n a l y z e d,t h ed e s i g ni d e ao fc h a n g i n gs i n g l es p i n d l ep e d e s t a l i n t os p i n d l ep e d e s t a lg r o u p i sp u t f o r w a r d,a n dt h ea d v a n t a g e so f t h en e wc o m b i n a t i o ns t r u c t u r ea r ee x p o u n d e d I t i sp o i n t e do u t t h a t s p i n d l ep e d e s t a l g r o u pm a d eo f h i g hs t r e n g t hh o l l o wa l u m i n u mp r o f i l e c a ns i m p l i f yt h ep o s i t i o n i n ga n dc l a m p i n go f t o o l i n g,i m p r o v et h ep o s i t i o n i n ga c c u r a c ya n dp r o c e s s i n ge f f i c i e n c yo fp a r t s,a n dr e d u c e t h e t i m eo f t o o l c h a n g i n ga n do i l c h a n g i n g;t h en e wc o m b i n a t i o ns t r u c t u r eo f s p i n d l eh a sh i g ht h e r m a l c o n d u c t i v i t y,l a r g eo i l s t o r a g es p a c ea n dc i r c u l a t i n g l u b r i c a t i o n,w h i c hc a ne f f e c t i v e l yr e l i e v e t h eh e a t i n gp r o b l e mo fb e a r i n g sr u n n i n ga th i g hs p e e da n di m p r o v e t h er o t a t i o ns p e e da n ds t a b i l i t yo f s p i n d l e K e yW o r d s:s p i n d l e;s p i n d l ep e d e s t a l g r o u p;a l u m i n u mp r o f i l e;l u b r i c a t i o n;p r o d u c t i o ne f f i c i e n c y收稿日期:;修回日期:作者简介:柳静媛(),女,山西晋中人,高级工程师,主要从事机械工程设计、计量、检验检测以及标准化等方面的研究.引言锭子是环锭细纱机实现纺纱卷绕功能的重要专件,结构为长杆状的组合回转体,其能否稳定且高速运转直接影响纱线质量和生产效率.因此,锭子的结构设计、制造精度、组合装配、安装使用、润滑及维护等在生产实践中均应得到重视.纵观纺织业的发展,锭子从开放式的旋转杆演变为封闭式的弹性支承与杆盘的分离结构,旋转速度、平稳性得到极大提高.目前,单电机驱动电锭等相关研究依然是纺织专件的发展方向.近年来,铝套管锭子的使用量逐年增长,已逐步代替光杆锭子,加大直径的铝套管增强了锭杆的抗弯曲能力;弹性支持器代替小锥度配合筒管,有利于提升插拔筒管的自动化程度;平锭底代替锥形锭底,】【第 卷第期 年月T e x t i l eA c c e s s o r i e s 滑动径向与轴向组合下轴承运转平稳、表面接触应力较小,提升了锭子的承载能力和耐磨性能.另外,随着工程技术人员的深入研究,在上轴承、弹性管、阻尼卷簧及润滑等方面均有相关研究和实用成果,相信持续的改进与创新将会极大促进纺织机械技术的发展.锭子制造工艺的特点锭子除具有杆状组合回转体的基本特征外,还应具有旋转速度高、运转平稳、振程小、低能耗、低损耗、低噪声、耐用性和一致性好等特点,因其结构设计、原材料选择、机械加工、热处理、组合装配等方面的理论研究和实践探索十分广泛,锭子的适纺能力和纺纱效率也逐渐提升.锭子制造工艺具有批量大、规模化生产的特点,形成以精细切分工序为基础的模块化流水线布局并实现连续生产.但锭子的组成零件尺寸较小、精度要求高,采用多个过盈配合的结合面连接结构,须由高精度、高效率的自动化专用设备加工完成.自动化程度较高的数控加工设备、装配机器人、自动检测系统的广泛应用,不仅提升了锭子的制造效率及产品一致性、互换性和可靠性,也悄然改变着销售方式.以往锭子以杆盘、锭座(含锭胆)成套组合结构进行生产或销售,随着制造能力提升,杆盘结合件与锭座、锭胆组合的互换性提高,两者分别包装、销售的形式(即分离模式)渐成趋势.锭子的安装和使用锭子由锭座、锭胆和杆盘结合件等组成,见图.a)锭座b)锭胆c)杆盘结合件图锭子的组成锭座的内腔压配锭胆,功能是储油减振、支承杆盘转动,外部实现安装与固定.锭子制造企业在供应产品时,锭座螺母一般已装配到锭座上,以确保锭座螺母螺纹旋向一致、螺距相等、直径大小适当,避免了锭座、锭座螺母出现螺纹尺寸及数量不匹配问题,相当于对产品合格性进行确认检验.在上机安装时,需先将锭座螺母从锭座外螺纹上拧下,将锭座穿过龙筋安装孔后,用定位工具确保锭座法兰扁平面垂直于龙筋,之后将垫圈、锭座螺母再次安装并拧上,使用相应的定位工具和锭座螺母扳手将锭座固定于龙筋上,然后注入润滑油、插入杆盘结合件.从精益生产角度看,拆下螺母和再次装上螺母存在不增值的操作浪费.另外,锭子需要长时间连续工作,须达到合理的润滑条件,防止出现因高速旋转产生干摩擦烧毁轴承的问题.在实际生产使用中,随着运转时间的延长,锭子润滑油会逐渐损耗减少,需要人工将杆盘结合件从锭座中逐一拔出,然后借助锭子加油机等工具或设备,从上轴承处抽出旧油、换上新油,以保持轴承润滑良好.纺纱企业因所用锭子品牌、转速及使用环境条件不同,添换润滑油的周期也不同.在添换润滑油时,需要注意以下事项.a)拔出杆盘结合件时容易黏附飞花、回丝、尘杂等污物,在加油之前要做好清洁以防污染润滑油引起不良后果.b)避免将其在不合理工位器具处或随意位置放置,以防发生磕碰、变形等问题.c)杜绝加油量不精确、不一致问题,以及消耗人力、工时的缺点.锭子新型组合结构原材料的选择对结构设计及制造工艺有较大影响,当前锭座的选材和制造工艺已得到诸多改进.如:材料由铸铁件改为钢件,能防止铸铁件疏松、砂眼等缺陷引起的漏油问题;采用冷挤压、摩擦焊等工艺,改善了锭座法兰直径大于锭座管直径的切除浪费.在机械加工时,普遍采用高性能自动化的数控设备,通过次送料、装夹可加工完成件;但是逐件上下料、夹持零件、换刀等辅助操作需要反复循环进行,难以充分发挥设备连续加工的特点,生产效率依然较低,尤其是在加工尺寸较小、结构复杂且精度高的零件时,这种辅助工时消耗占比较大.如果设计并使用特殊工装次装夹多个小尺寸零件,那么定位、夹紧等机构的结构和精度设计将十分复杂,即便能带来换刀次数减少的益处,其局限性也很大.笔者团队根据需求,设计了新型截面型式的锭座组(专利号:Z L ),如图所示.该锭座组采用高强度中空铝型材,可提高材料利用率,同时兼做润滑油储存容器.那么,一定长度】【T e x t i l eA c c e s s o r i e sV o l N o J u l 图新型锭座型材及套管截面的铝型材就可以设计成多个锭座孔为组的结构,采用过盈配合压入套管后形成单个锭座孔,其作用与单个锭座孔相同,不会影响原锭胆及杆盘的结构及生产,还可以简化工装定位和夹紧方式,最大程度提高零件的定位精度和加工效率;经过次换刀就可完成组或多组的数个几何要素加工,换刀工时减少,实际切削时间增加.图为锭子新型组合结构示意图.该结构在铝型材锭座组的端部设计合适的密封结构,其端面法兰凹槽用密封垫和法兰端盖进行封闭;并在锭座组的两端下面设计油管接头螺纹孔与型材的中空内腔相通,再采用截止阀独立成组或组与组相互连通,直至相连到集中油箱进行集中连续换油,显著节约换油操作工时.图锭子新型组合结构示意铝型材虽然可以很长,但是为保证锭子的垂直精度,设计锭座孔的数量也不宜过多.若某个轴承座出现故障或维修时需要对整段进行拆卸,影响的锭数不止个,因此每段型材长度设计 个锭座孔较为合适,也能避免加工设备大型化的问题.采用铝型材锭座组结构后,原来锭座螺母紧固方式显然有所变化,省去垫圈、锭座螺母组,不再需要锭个锁紧螺母,直接将杆盘插入锭座组的各锭胆轴承孔内即可,每段锭座组通过T形槽和螺栓固定在矩形管型材龙筋上,相较于逐个拧螺母步骤大幅简化.锭子新型组合结构的优势锭子采用新型组合结构后,具有以下综合优势.a)铝型材、矩形管类原材料由专业设备生产,生产效率高,尺寸相对稳定,切削加工量少.b)锭座不再是单独的锭胆封闭壳,每段锭座组封闭着数个锭胆,是一种便于生产的集中组织;锭座组的生产效率高于单个锭座的生产效率;锭座组可通过定位卡边定位,利用T形槽及螺栓实现紧固,实现多样化的龙筋选材、结构及生产加工方式.c)润滑油存储空间大,每段锭座组之间连通后,无需拔出锭子即可实现纺纱间断期间的过滤、换油和加油操作,节约了换油操作工时;润滑油液面高度一致,可确保上轴承得到充分润滑,且润滑油对杆盘旋转的阻尼作用差异减小.d)取消原锭座螺纹的加工,无需装拆锭座螺母,简化了锭子的安装方法.e)若以矩形管作为龙筋,其截面形状对称,相比非对称截面或开口截面的抗弯、抗扭、抗变形能力增强,便于理论计算.结语笔者通过设计一种锭子新型组合结构,采用高强度中空铝型材设计新型截面型式锭座组,改变单一锭座结构为组合结构,同时兼做润滑油储存容器,减少了换刀及换油操作工时.新型锭子组合结构具备的高导热率、大储油空间、循环润滑等特点,有效缓解了高速运转轴承的发热问题,可避免上、下轴承因缺油导致的烧毁情况发生,提升了锭子的旋转速度和平稳性,为锭子的创新发展提供了思路.参考文献:莫帅,冯战勇,党合玉,等棉纺细纱锭子发展演变与研究展望J纺织学报,():马彬,陆秀梅集体落纱高速锭子的设计J纺织器材,():吕跃勇细纱锭子的技术进步与分析:二J纺织器材,():翁明,高金龙,刘刚锭脚的发展J纺织器材,():】【第 卷第期 年月T e x t i l eA c c e s s o r i e s