锭子
相关tags:
[外文]：spindle纺纱机上加拈卷绕的主要部件之一，是以两点支承的细长回转轴为主体的组合件。在粗纱机、细纱机和拈线机上都有锭子。粗纱锭子是一根圆形钢杆，顶端一般有一凹槽用以支持并带动锭翼一起回转，下端锭尖处有锭脚油杯作支承，中部以锭套管作为锭子的上部轴承。细纱锭子由锭杆、锭盘、支承部件（俗称锭胆）、锭钩、锭脚、制动器等组成。锭子的多寡和转速对相应工序的生产能力有直接影响，特别是细纱锭子，习惯上以它的数量表示纺纱厂的设备规模和生产能力。锭子的好坏又与纱线的质量、功率消耗、环境噪声、劳动生产率等密切相关。锭子是由纺专演变而来的，早在新石器时代，人们就用纺专纺纱,人工转动纺专,纱线旋转而被加拈并卷绕在专杆上。西汉时期以铁杆制纺专，杆径上细下粗。后来，手工纺车所用的锭子就成为现代锭子的雏形，它是两点支承的细长杆。19世纪初期，环锭纺纱机锭子问世，其上下轴承都用滑动轴承，是不封闭的。由于不能储油、防尘，需要每天加油，而且容易沾污机件和纱线。后来改进为上轴承和锭底封闭在壳体内，这时锭速仅为6000转/分左右。随着提高锭速和增加卷装容量的需要,锭子结构也在不断改进。20世纪初期，德国开始制造滚柱轴承锭子：上轴承采用滚柱轴承承受径向负荷，下轴承称为锭底，承托锭子的重量，两者刚性连接，称刚性锭子，锭速为8000～12000转/分。到了50年代又发展成锭底为弹性支承的锭子，称弹性锭子。以后，锭子的改进侧重在研究锭子的支承结构，以提高速度。到70年代棉纺锭速已达到18000转/分以上。高速后产生噪声，功率消耗增多和机件加剧磨损等问题，遂成了研究的课题。由于纺纱原料和品种的多样性，再加上工艺的发展，锭子的型式日益增多，如纺制粘胶长丝时采用的电动锭子，棉纺、毛纺或化纤长丝拈线机采用的倍拈锭子，花色拈线机上采用的空心锭子，等等。结构粗纱锭子长度约为1米,由油杯锭脚和锭套管支承，材料为优质高碳钢，经热处理加工，具有较高的制造精度和足够的刚度与硬度。细纱锭子的主体是锭杆与锭盘（图1）,两者结合成回转体。锭杆用滚珠轴承钢材制作，先车削或热轧成细长杆坯料，经热处理后磨削成形。锭杆的中部轴承档和下端锭尖要有较高的制造精度、光洁度、硬度和耐磨的金相组织。锭杆的上部用以支承筒管，必须十分平直、坚韧而有弹性。锭盘呈钟鼓形紧套于锭杆的中部,由铸铁或易切削钢制成,是锭子的传动件,由锭带或龙带传动，上轴承置于其中,能防止飞花尘埃侵入轴承。锭脚是整套锭子的支座，并作贮油之用。锭钩用以挡住锭盘，防止锭杆、锭盘在拔筒管时被带离锭脚或剧烈窜动。制动器用以制动锭子和纱管以便接头操作，棉纺大卷装、毛、化纤纺纱和拈线时均需使用。锭子的支承形式大体分为：（1）上轴承和锭底均为刚性支承；（2）上轴承和锭底均为弹性支承；（3）上轴承和锭底是刚性连接，整体由弹性元件支承；（4）上轴承为刚性支承,锭底为弹性支承等。使用最广泛的是第4类支承形式。上轴承连同轴承座压配在锭脚中，或上轴承直接压配在锭脚中。而锭底有的是分离式结构，即锭底与上轴承分离（图2，a）,锭底装配在中心套管内，借弹性元件组合装在锭脚内；有的是连接式结构(图2,b），即上轴承与锭底通过弹性元件连接成整体。这种支承形式使锭底可以径向摆动，上下轴承在锭子高速回转时可自调中心，锭尖与锭底保持正常的接触。在锭底的外围还设有吸振装置：组合套筒或吸振圈簧，连同锭底浸没在润滑油中，利用油层的粘性阻尼作用吸振，使锭子在高速运转时很平稳。筒管与锭子的连接方式大体分为四种：（1）塑料或木质筒管插在锭杆上，由锭杆的上锥面摩擦带动回转。筒管和锭杆配合部位的直径与锥度，既考虑到有足够的摩擦力矩，又使插、拔筒管操作方便，这种形式适用于棉纺（图3，a）。（2）锭杆上镶有铝质套管,纸质、塑料或铝合金制薄壁筒管套在铝套管上,由弹性支持器带动筒管回转，这种结构适用于毛纺或化纤长丝纺以及棉纺（图3，b）。（3）带缺口的有边筒管借镶在锭盘上的键、销形凸榫带动回转，适用于拈线机（图3，c）。（4）筒管由锭盘上的方榫带动回转，适用于化纤长丝纺（图3，d）。筒管底孔与锭盘的配合间隙必须合适，如果太大，振动时筒管对锭盘的撞击会使筒管上跳，使振动加剧，噪声和轴承负荷也会显著增加。振动和磨损纺纱工艺对锭子的要求是：（1）运转平稳,在较宽的速度范围内振动要小；（2）耐磨,有较长的使用寿命；（3）功率消耗低；（4）噪声小；（5）承载能力大。关键在于减少振动和磨损。任何锭子在回转时都难免振动和磨损。剧烈的振动会引起筒管窜跳，使纱线断头或成形不良，加速机件的磨损，在高速回转时尤为明显。当锭子工作转速接近锭子自然振动的固有频率时，产生共振现象，会出现极大的振幅，此时的锭速称为锭子的临界转速。锭杆是一个连续的弹性体，理论上有无穷个固有频率，与锭杆的质量分布和刚度有关；成套的锭子(包括锭杆、锭盘和支承部件)是一个复杂的振动系统，同样也有多个固有频率，因此锭子有多阶临界转速。粗纱机的工作转速远低于锭子的第一阶临界转速，如果锭子与锭翼动平衡不良,随着锭速的提高,振动会显著增加。因此要提高粗纱机锭速就必须改进锭子和锭翼的结构，提高制造质量。细纱锭子的工作转速介于第一、第二阶临界转速之间，越过临界转速后再加速，锭子振动情况反而好转。对比两种锭子的振动特性曲线（图4），可见弹性支承的锭子振动性能较为优越。细纱锭子在高速回转时出现纵向振动和横向振动。纵向振动是指锭子和筒管作上下窜动。横向振动俗称锭子摇头，早期以手感锭子顶端的麻手程度来检测，现广泛使用光电式测振仪，直接显示锭子顶端的振幅。横向振动实际上是三种振动现象的复合：（1）自然振动；（2）强迫振动；（3）自激振动。自然振动是由于瞬时外力作用,如锭带接头冲击等所致,其振程值取决于起始条件,振动频率为固有频率，这种振动会逐渐衰退而消失；强迫振动是当锭子受到周期性外力持续作用，如锭子杆、盘、筒管等回转机件偏心或弯曲，以及纱管高速时发生动态变形等引起的振动,这时振动频率等于锭子的工作转速,振程值取决于质量、偏心值和工作转速的大小；自激振动是由系统本身激起的振动，如由于锭底与锭杆接触不正常而产生的摩擦，或由于锭杆、锭盘等材料的内摩擦所致等，这种振动一旦激发，将会持续存在不会消失，其振动频率大致相当于锭子的自然频率，振程值取决于振动系统的结构状态。锭子的磨损出现在锭尖和轴承档部位。锭尖的正常磨损呈光滑圆球形，严重的磨粒磨损则使锭尖呈葫芦形。当锭底与锭尖部位不在共同轴线时，锭杆窜动会产生侧面接触的滑动磨损。正常的轴承档磨损使精度降低，配合间隙增大,致使振动加剧。如果上轴承缺油,那么轴承档磨损速度就会更快。通常,在一定的负载条件下,锭子的磨损程度取决于锭杆、锭底、轴承的材料、结构、硬度、金相组织、几何精度和光洁度等。为了减少高速锭子的振动和磨损，不仅应注意提高机件的制造质量，改进热处理方法等，而且要着重研究锭子的结构型式，并对支承、弹性、阻尼参数进行优化设计，以控制临界转速，消除自激振动。对于承受较重负荷的锭子，须考虑锭尖的几何形状和锭底的结构。此外，筒管的优劣对锭子的振动能影响很大，高速后尤为明显。锭子用油的作用不仅是润滑机件，而且是用以阻尼消振，且影响动力消耗。