郭有東

(中國(guó)石化儀征化纖股份有限公司長(zhǎng)絲生產(chǎn)中心,江蘇 儀征 211900)

T W716/8卷繞機(jī)雙頭紡橫動(dòng)裝置設(shè)計(jì)探討

郭有東

(中國(guó)石化儀征化纖股份有限公司長(zhǎng)絲生產(chǎn)中心,江蘇 儀征 211900)

概述了 T W716/8卷繞機(jī)雙頭紡橫動(dòng)裝置的基本原理,并對(duì)雙頭紡橫動(dòng)裝置設(shè)計(jì)中的有關(guān)要點(diǎn)進(jìn)行了簡(jiǎn)要的介紹,對(duì)雙頭紡橫動(dòng)裝置的使用進(jìn)行了說(shuō)明。

橫動(dòng)原理;雙頭紡;設(shè)計(jì)說(shuō)明

隨著高速紡絲技術(shù)的發(fā)展,卷繞速度已提高到6 000 m/min,單機(jī)的錠位數(shù)從最早的 2頭發(fā)展到 24頭,滌綸 FDY長(zhǎng)絲的產(chǎn)品結(jié)構(gòu)也從原來(lái)的粗旦少孔變化為細(xì)旦多孔。為了更好地適應(yīng)市場(chǎng)需求,將東麗 T W716/8卷繞機(jī)改造為 16錠雙頭紡顯然是十分必要的。

在雙頭紡改造中,橫動(dòng)裝置是核心。不論哪一種形狀的卷裝都離不開(kāi)橫動(dòng)機(jī)構(gòu)。其主要作用有:a)保證卷裝上的絲條均勻分布,密度一致,軟硬適度;b)保證卷裝的形狀穩(wěn)定;c)保證卷繞張力均勻。

1 卷繞運(yùn)動(dòng)的基本原理

卷裝上的絲條是以螺旋線的軌跡,一層一層卷繞起來(lái)的 (圖 1)。在卷繞時(shí),以卷裝為動(dòng)參考系,機(jī)架為靜參考系,則卷取點(diǎn)M對(duì)機(jī)架的往復(fù)運(yùn)動(dòng),就是橫動(dòng)裝置的運(yùn)動(dòng)速度,其速度為 V2;而卷裝對(duì)機(jī)架的同轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng),就是錠子軸的運(yùn)動(dòng)速度,其速度為V1。卷繞速度V應(yīng)等于橫動(dòng)速度與錠子軸速度的矢量和 (圖 2)。在圖中,螺旋線的升角α為卷繞角。

圖1 絲條卷繞軌道曲線

2 設(shè)備改造

2.1 將 T W716/8的橫動(dòng)裝置變化為 16頭的橫動(dòng)裝置

T W716/8的橫動(dòng)裝置是 8 mm×150 mm分布,動(dòng)程 123 mm,改為雙頭紡后,考慮到目前市場(chǎng)對(duì)FDY絲餅質(zhì)量的一般要求,正常情況下,取最大分布,即 16 mm×75 mm,以確保絲錠的質(zhì)量在 5 kg以上。

圖2 絲條卷繞速度和卷繞角

2.2 確定 T W716/8雙頭紡 16頭橫動(dòng)裝置的動(dòng)程

根據(jù) sinα=2ST/W(其中 S為橫動(dòng)撥叉動(dòng)程,T為橫動(dòng)撥叉的轉(zhuǎn)速,W為實(shí)際卷繞絲的線速度)可知,為了保證生產(chǎn)的正常進(jìn)行,一般情況下保持原有的卷繞頭機(jī)械性能和工藝卷繞速度不變,即目前已確定的卷繞角α、卷繞速度W不變。

因此 sinα×W=2ST在改造過(guò)程中是作為一個(gè)常量來(lái)考慮的,依據(jù)這一認(rèn)識(shí),可知 S8T8=S16T16,T8/T16=S16/S8=19/41,則 S16=57 mm。

2.3 確定 T W716/8雙頭紡橫動(dòng)裝置弧形導(dǎo)絲器的圓弧半徑

絲條經(jīng)過(guò)橫動(dòng)裝置時(shí),總是在弧形導(dǎo)絲器上作往復(fù)的運(yùn)動(dòng),以達(dá)到鋪絲的目的。由圖 3可知:

X2+Y2=R2,R為弧形導(dǎo)絲器的圓弧半徑,對(duì)時(shí)間求導(dǎo),得

圖3 弧形導(dǎo)絲器的圓弧半徑

現(xiàn)在再來(lái)選取α值,利用式 (2),可以作出︱αy︱max隨α1而變化的關(guān)系曲線,如圖 4所示。

圖4 導(dǎo)向加速度和導(dǎo)向角的關(guān)系曲線

代入

可以求得最大加速度的最小值為:

實(shí)際上,如α1角太大,則絲條在弧形導(dǎo)絲器導(dǎo)軌上的壓力變得很大,絲條往復(fù)走動(dòng)的靈活性變差,絲條易起毛。參照日本東麗工程株式會(huì)社和德國(guó)巴馬格公司等的經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù),一般取α1<40°。

2.4 處理 T W716/8雙頭紡橫動(dòng)裝置中的換向

在卷繞時(shí),絲條的往復(fù)運(yùn)動(dòng)是內(nèi)橫動(dòng)裝置來(lái)實(shí)現(xiàn)的,在換向處,由于橫動(dòng)撥叉是三葉與兩葉每 60°交接一次,換向是通過(guò)三葉與兩葉切點(diǎn)后的弧線來(lái)完成的,因此,換向時(shí),撥叉將從速度 V2減到 0,然后又在反方向上從 0升到速度 V2。

由于機(jī)構(gòu)安排上的原因,導(dǎo)絲點(diǎn) B(圖 5)與卷取點(diǎn)M之間相隔一段距離,理論上稱之為自由絲段長(zhǎng)度。卷取點(diǎn)M跟著導(dǎo)絲點(diǎn) B作往復(fù)運(yùn)動(dòng),但滯后一段距離。因此,當(dāng)撥叉向右運(yùn)動(dòng)到達(dá)頂端點(diǎn) B0時(shí),卷繞點(diǎn)仍將繼續(xù)向右運(yùn)動(dòng)。卷取點(diǎn)運(yùn)動(dòng)至點(diǎn)M1,而撥叉才在點(diǎn) B0附近換向,此時(shí)的螺旋升角αk小于正常的螺旋升角α。當(dāng)撥叉向相反方向運(yùn)動(dòng)至點(diǎn)B1,卷取點(diǎn)仍沿原方向繼續(xù)前進(jìn)到點(diǎn) M0,點(diǎn) B1和點(diǎn)M0的聯(lián)線與卷裝軸線相垂直,螺旋升角變成0。此后,卷取點(diǎn)開(kāi)始反方向運(yùn)動(dòng),直到瞬時(shí)螺旋升角αk增大到α?xí)r,整個(gè)換向過(guò)程才告結(jié)束,轉(zhuǎn)入速度為 -V2的正常卷繞過(guò)程。

以三葉或兩葉的交接點(diǎn)表面展開(kāi),兩交接點(diǎn)中間部分為直線,而交接點(diǎn)轉(zhuǎn)向部分則是一條轉(zhuǎn)向曲線,轉(zhuǎn)向曲線的方程式為 Yc=S(Xc),又將卷裝表面展開(kāi),卷裝端部的絲條卷繞跡線方程式為:Y=F(X)。如圖 6所示。

因此,在任一瞬時(shí) t,對(duì)應(yīng)于導(dǎo)絲點(diǎn) N,有一卷繞點(diǎn)M,點(diǎn)N和點(diǎn)M在 X方向的距離就是自由絲段長(zhǎng)度L。由于卷繞表面線速度和葉片轉(zhuǎn)向表面線速度V2不變,為了把葉片轉(zhuǎn)向曲線和卷繞跡線畫(huà)于同一坐標(biāo) XOY之中,應(yīng)將坐標(biāo) XCOCYC作如下變換,即為:

圖5 絲條換向示意

圖6 絲條轉(zhuǎn)向曲線和卷繞跡線

經(jīng)過(guò)變換后的葉片轉(zhuǎn)向曲線中心線方程為:

經(jīng)過(guò)微分計(jì)算后,其解為:

采用分部積分法,上式就可寫(xiě)為:

式中,S[P](X)——S(X)對(duì) X的 P階導(dǎo)線,

C——積分常數(shù) (可根據(jù)結(jié)點(diǎn)條件確定),則葉片轉(zhuǎn)向曲線的方程為:

卷線跡線的方程為:

根據(jù)

和 RA=KL/tg2α可知,在卷繞角不變時(shí),轉(zhuǎn)向曲線的升角愈小,卷繞跡線的曲率半徑就愈小。同時(shí),在一般情況下,轉(zhuǎn)向區(qū)間不變,減小升角或升角不變,減小轉(zhuǎn)向區(qū)間,減小曲率半徑,都可使卷繞跡線的曲率半徑減小。因此,采用快速起動(dòng)的轉(zhuǎn)向曲線,自然就是一種有效的選擇。

3 T W716/8雙頭紡橫動(dòng)撥叉在使用中的注意點(diǎn)

3.1 精度

經(jīng)過(guò)設(shè)計(jì)和制造的 T W716/8雙頭紡橫動(dòng)撥叉在制造過(guò)程中,其加工手段和制造精度是嚴(yán)格的,一般制造精度取 IT6,組裝精度取 IT6。

3.2 橫動(dòng)撥叉專用工裝

在日常的維護(hù)過(guò)程中,合理的橫動(dòng)撥叉專用工裝很關(guān)鍵,其工裝必須確保如下幾點(diǎn):

a)三葉和兩葉瓷件工作面相關(guān)位置的定位必須準(zhǔn)確無(wú)誤,一次定位,不能產(chǎn)生累積誤差;

b)三葉和兩葉,三葉與弧形導(dǎo)絲器的上下相對(duì)位置必須嚴(yán)格控制在 1 mm;

c)定期對(duì)橫動(dòng)裝置進(jìn)行清理保養(yǎng),定期檢查葉片和弧形導(dǎo)絲器工作面,確保其工作面光滑,無(wú)傷痕。

4 結(jié) 語(yǔ)

T W716/8卷繞機(jī)經(jīng)過(guò)雙頭紡改造后,產(chǎn)品結(jié)構(gòu)將大大優(yōu)化,能耗將明顯降低,品種的開(kāi)發(fā)將更方便,適應(yīng)市場(chǎng)的能力會(huì)明顯增強(qiáng)。

1 魏大昌.化纖機(jī)械設(shè)計(jì)原理[M].北京:紡織工業(yè)出版社,1991.12

2 李允成,等.滌綸長(zhǎng)絲生產(chǎn)[M].北京:中國(guó)紡織出版社,1998.4

3 王顯樓,等.高速紡絲拉伸變形工藝與設(shè)備[M].北京:紡織工業(yè)出版社,1992.12

4 楊可楨,等.機(jī)械設(shè)計(jì)[M].北京:基礎(chǔ)高等教育出版社,1989.5

5 董紀(jì)震,等.合成纖維生產(chǎn)工藝學(xué)[M].北京:中國(guó)紡織出版社,1994.6

6 機(jī)械設(shè)計(jì)編委會(huì).機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)[M].機(jī)械工業(yè)出版社,2007.7

D iscussing of TW716/8 Double winding machine textile traverse mechan ism design

Guo Youdong
(Sinopec Yizheng Chem ical Fibre Com pany L im ited filam ent production center,Jiangsu Yizheng211900,China)

Overview of the T W716/8 Double windingmachine textile traverse mechanis m of the basic principles of double-headed spinning traverse mechanis m and the design of the elementsof a brief introduction to the twoheaded spinning traverse mechanism was used Note.

traverse principle;double-headed spinning;Design Notes

TQ340.651

B

1006-334X(2010)02-0052-04

2010-06-08

郭有東 (1972-),江蘇高郵人,工程師,現(xiàn)從事長(zhǎng)絲管理工作。