（纺织工程专业论文）新型精梳机钳板机构运动特性及相关问题研究.pdf

厂 6 4 8 .j 1 5 西安工程科技学院硕士研究生学位论文 摘要 本 文 的 目的是分 析 国产 新型 精梳 机钳 板 机构 的运 动规 律 ，并找 出 曲柄半径、张力轴参数及落棉隔距对精梳工艺及钳板机构运动的影响 和瑞士立达 e 6 2型精梳机钳板开闭口定时调节机构工作原理，设计方 法 。为确定国产新型精梳机中钳板开闭口定时调节机构的形式、尺 寸、工艺参数及调节方式提供理论依据。 本文的研究方法为:利用现代机构分析技术与数理分析相结合， 建立了 f a 2 6 6型精梳机钳板机构及加压机构的机构模型及数学模型; 利用计算机对 f a 2 “ 型精梳机钳板机构进行运动分析和工艺计算;利 用精梳工艺理论与优化技术对 f a 2 6 6型精梳机钳板开启闭合机构、加 压机构的关键技术参数进行 了优选与分析; 本文做出了 f a 2 6 6精梳机钳板机构的运动简图，并编写了其机构 运动的计算机程序。通过对程序计算结果的分析，得出以下结论: 1 . 曲柄半径对精梳工艺和钳板机构运动的影响为 在 一 定范 围 内，曲柄 半径 减 小 ， (1)钳板的最大开口角不变而1 8 分度开口角增大。 ( 2)钳板的开口定时提前和闭口定时推后。 (3)锡林对棉丛的分梳时间增加，梳理隔距平均值增大。 ( 4)钳 口压力的平均值略有减小，钳 口加压 的稳定性显著加 强 。 (5)在2 4 分度梳针位置不变，在其它分度，梳针与分离罗拉表 面 距 离减 小 。 ( 6)钳板摆轴的总摆角减小，钳板摆轴的最大摆动角加速度值 减 小 。 (7)钳板摆动动程减小，钳板速度、加速度在水平方向的分量 减 小 。 (8)在分离接合过程中 ，钳板速度在水平方向的分量减小。 西安工程科技学院硕士研究生学位论文 2 . 偏心距对精梳工艺和钳板机构运动的影响为: 在一定范围内，偏心距增大， ( 1)钳板的最大开 口角和1 8 分度开 口角均减小。 (2)钳板 的开 口定时提 前 和 闭 口定 时推后 。 (3)对锡林梳理定时和梳理隔距没有影响。 ( 4 )钳 口压力的平均值减小，钳 口加压的稳定性加强。 (5)给棉性能变坏、适纺性减弱。 ( 6 )钳板闭口时的冲击力减小，钳板闭口时的惯性力矩减小。 3 . 偏心位置角对精梳工艺和钳板机构运动的影响为: 在一定范围内，偏心位置角增大， ( 1)钳板的最大开 口角和1 8 分度开口角均增大。 ( 2 )钳板的开口定时提前和闭口定时推后。 ( 3)对锡林梳理定时和梳理隔距没有影响。 (4)钳 口压力的平均值先减小后增大，钳 口加压的稳定性先加 强后减 弱 。 ( 5)给棉性能变好、适纺性能加强。 ( 6)在偏心位置角 1 7 .3。左右钳板闭口时的冲击力最小，钳板 闭 口时的惯 性 力矩 最小 。 4 . 落棉隔距对精梳工艺和钳板机构运动的影响为: 落棉隔距增大， (1)钳板的最大开 口角和1 8 分度开 口角均减小。 (2)钳板的开 口定时推后和闭口定时提前。 (3)锡林对棉丛的分梳时间和梳理隔距平均值减小。 ( 4 )钳口压力的平均值略有增大，钳口加压的稳定性减弱。 ( 5)钳板的摆动动程增大 ，钳板加速度在水平方 向和铅垂方向 的分 量增 大 。 ( 6 )钳板分离接合过程 中的钳板速度在水平方向的分量增大。 ( 7)钳板闭合时的惯性力矩增大。 通过对 e 6 2精梳机的机构图和说明书的分析研究，找出了 e 6 2精 西安工程科技学院硕士研究生学位论文 梳机 的钳 板 开 闭 口定时调 节机构 的调 节原理 为 ，当给棉 方式 和落 棉 隔 距改变时，通过改换可变齿轮来改变偏心轴的偏心位置角从而改变钳 板的开闭口定时和钳板的最大开 口量，从而避免落棉隔距增大时不给 棉 现 象 的发 生 。 关键词:精梳机，钳板机构，运动特性，工艺性能 西安工程科技学院硕士研究生学位论文 t h e s t u d y o f mo v e m e n t c h a r a c t e r i s t i c a n d r e l e v a n c e p r o b l e m o f n i p p e r me c h a n i s m o n ne w co mb e r abs t rac t t h e g o a l o f t h i s a rt i c l e i s a n a l y z i n g t h e m o v e m e n t l a w o f n ip p e r m e c h a n i s m o n h o m e n e w c o m b e r , a n d f i n d i n g o u t t h e i n fl u e n c e o f c r a n k r a d i u s , t e n s i o n s h a ft p a r a m e t e r s o p e n i n g t i m in g o f n i p p e r a d v a n c e s a n d c l o s i n g t i m i n g p o s t p o n e s ; t h e c a r d i n g t i m e o f c y l i n d e r o n fl o c k in c r e a s e s . s t a b i l it y o f n i p p r e s s u r e r e m a r k a b l y s t r e n g t h e n ; a v e r a g e v a l u e o f d e t a c h i n g d i s t a n c e i n c r e a s e s , a v e r a g e v a l u e o f n i p p r e s s u r e d e c r e a s e s s l i g h t l y . w i t h t h e d e c r e a s i n g o f c r a n k r a d i u s , s w i n g a n g l e o f n i p p e r s h a ft d e c r e a s e s ; t h e m a x i m u m s w i n g a n g u l a r a c c e l e r a t i o n v a l u e d e c r e a s e s ; i n t h e c o u r s e o f d e t a c h i n g - o v e r l a p p i n g , h o r i z o n t a l c o m p o n e n t o f n i p p e r v e l o c i t y d e c r e a s e s ; n ip p e r s w i n g d e g r e e d e c r e a s e s ; h o r i z o n t a l c o m p o n e n t o f n i p p e r v e l o c i t y o p e n i n g t i m i n g o f n i p p e r a d v a n c e s a n d c l o s i n g t im i n g p o s t p o n e s ; s t a b i l i t y o f n i p p r e s s u r e s t r e n g t h e n ; a v e r a g e v a l u e o f n i p p r e s s u r e d e c r e as e s . e c c e n t r i c h a s n o i n fl u e n c e o n c y l i n d e r c a r d in g t i m in g a n d c a r d i n g d i s t a n c e . t h e i n c r e a s i n g o f e c c e n t r i c h as n o . t h e i n c r e a s i n g o f e c c e n t r i c h a s n o i n fl u e n c e o n m o v e m e n t o f n i p p e r s h a ft a n d n i p p e r ; c l o s i n g i m p a c t f o r c e o f n i p p e r d e c r e as e . t h e i n fl u e n c e o f e c c e n t r i c l o c a l a n g le o n c o m b i n g p r o c e s s a n d t h e m o v e m e n t o f n i p p e r m e c h a n i s m i s : w i t h t h e i n c r e a s i n g o f e c c e n t r i c lo c a l a n g l e , t h e m a x i m u m s h e d a n g l e a n d t h e s h e d a n g l e a t i n d e x 1 8 b o t h i n c r e a s e ; o p e n i n g t i m i n g o f n ip p e r a d v a n c e s a n d c l o s i n g t i m i n g p o s t p o n e s ; e c c e n t r i c l o c a l a n g l e h a s n o in fl u e n c e o n c y l in d e r c a r d i n g t i m i n g a n d c a r d i n g d i s t a n c e ; s t a b i l i t y o f n i p p r e s s u r e f i r s t l y s t r e n g t h e n a n d t h e n w e a k e n ; a v e r a g e v a l u e o f n ip p r e s s u r e f i r s t l y d e c r e a s e s a n d t h e n i n c r e a s e s . a t a b o u t 1 7 . 3 i m p a c t f o r c e a s n i p p e r c l o s i n g i s m i n i m u m , m o m e n t o f i n e r t i a as n i p p e r c l o s i n g i s m i n i m u m t h e i n fl u e n c e o f n o i l g a u g e o n c o m b i n g p r o c e s s a n d t h e m o v e m e n t o f n i p p e r m e c h a n i s m i s : w i t h t h e in c r e a s i n g o f n o i l g a u g e , t h e m a x im u m s h e d a n g l e a n d t h e s h e d a n g l e a t i n d e x 西安工程科技学院硕士研究生学位论文 1 8 b o t h d e c r e a s e ; o p e n i n g t i m i n g o f n i p p e r p o s t p o n e s a n d c l o s i n g t i m i n g a d v a n c e s ; c y l i n d e r c a r d i n g t i m e a n d a v e r a g e v a l u e o f c a r d i n g d i s t a n c e b o t h d e c r e as e . s t a b i l i t y o f n ip p r e s s u r e w e a k e n ; a v e r a g e v a l u e o f n i p p r e s s u r e i n c r e a s e s s l i g h t ly . n o i l g a u g e h a s n o i n fl u e n c e o n m o v e m e n t o f n i p p e r s h a ft ;n i p p e r s w i n g d e g r e e i n c r e a s e s;i n t h e c o u r s e o f d e t a c h i n g - o v e r l a p p i n g , h o r i z o n t a l c o m p o n e n t o f n i p p e r v e l o c i t y i n c r e a s e s ; u p r i g h t c o m p o n e n t o f n i p p e r v e l o c i t y 之后将 a 2 0 1 b型精梳机的单筒双条改为双筒单条，更名为a2 0 1 c型精 梳机 。2 0 世纪7 0 年代末，我国引进 了瑞士 r i e t e r ( 立达 )公司的e 7 / 4 精梳 机 。通过对引进设备的消化吸收，于8 0 年代初研制开发了 f a 2 5 1型精梳 机。同时又对 a2 0 1 c型精梳机进行了多项改进，设计制造 了a 2 0 1 d型精梳 机。2 0 世纪9 0 年代初，上海纺织机械总厂对 f a 2 5 1型精梳机进行了 8项技 术改进，发展成为f a 2 5 1 b 型精梳机。1 9 9 1 年到1 9 9 3 年参照r i e t e r e 7 / 5 精梳 机 ，相继 开发 了 f a 2 6 1型 、 s x f a 2 5 4型及 f a 2 5 5型精梳 机 。 1 9 9 3 年 开始 ， 我国相继与意大利ma r z o l i( 马佐里)公司、 r i e t e :公司达成协议合作生产 精梳机，加速了我国精梳机设计与加工技术水平的提高。自1 9 9 8 年到2 0 0 2 年我国相继开发 了 f a 2 6 6 , c j 4 0 , s x f 1 2 6 9 , f 1 2 6 8 , j s f a 2 8 6 等精梳机 。 我国精梳设备经过4 0 年的发展，取得了巨大成就。截止到2 0 0 0 年，我 国精梳机的台数已达到 1 3 2 6 4台，是 1 9 9 0 年精梳机台数 ( 为7 0 8 1 台)的 1 . 8 7倍; 自1 9 9 0年到2 0 0 0 年每年平均增加 1 0 3套 ( 每套按 6台计算)，精 梳机的万锭配台由原来的 1 . 8台增加到 3 .9台。1 9 9 8 年精梳纱所 占比例为 1 5 . 1，到 2 0 0 0年增 加到 1 9 % 。精 梳机 的速度 已由原来 a2 0 1 a的 1 1 6钳 次 / m i n提高到 3 5 0钳次/ m i n，精梳机的产量提高了 3倍。精梳机的综合质 量水平 ( 如精梳条质量、精梳落棉质量及机器的稳定性等 )及 自动化水平 有了很大提高。总之，我国精梳机技术水平及设备加工制造水平 与世界先 西安工程科技学院硕士研究生学位论文 水 平 的 差 距 正 在 缩 小 。 我 国精梳 机 的机 型繁 多 、 品种 不 一 ，精梳机 的速度 水 平 与纺 纱质 量水 平差别也很大。按精梳机的工艺速度可划分为 4个层次:第一层次是工艺 速度在 3 0 0钳次 / m i n以上的高效能精梳机，如 f a 2 6 6 , c j 4 0 , s x f 1 2 6 9 , f 1 2 6 8 、 j s f a 2 8 6型 精 梳 机 ;第 二 层 次 是 工 艺速度 在 2 0 0一 2 8 0钳 次 / m i n 的精梳 机 ，如 f a 2 6 1型等 ;第三 层 次 是工艺速度在 1 6 0 一 1 9 0钳 次 / m i n的 精梳机，如 f a 2 5 1型等;第四层次是工艺速度在 1 2 0一 1 5 5钳次/ m i n的精 梳机，如 a2 0 1 b , c , d型。在这 4个层次中，以a 2 0 1 系列精梳机最多， 约 为 7 2 0 0台 。 1 . 2 . 2国外精梳机的发展及现状 在国外精梳机最早发明于 1 8 4 6年，钳板为固定式，以发明者海尔曼的 名字命名。 1 9 0 0 年，英国的纳斯米 氏将海尔曼式精梳机加 以改进，使钳板 在工作过程中前后摆动，称为纳斯米式精梳机 。国外精梳机，经历了较长 的缓慢发展时期，到了2 0 世纪8 0 年代，世界科学技术的发展推动了精梳机 的快速 发展 。2 0 世纪7 0 年代 ， r i e t e r公司推 出 了e 7 / 4 型精 梳机 ，车速 为 2 5 0钳次 / m i n o 2 0 世纪8 0 年代， r i e t e r公司对钳板机构、分离罗拉传动机 构等进 行 技术 改进后 又推 出了 e 7 / 5型 ，之后 又推 出了e 7 / 6 型 精梳 机 ，车速 分别为 3 0 0钳次/ m i n , 3 5 0钳次/ m i n o 2 0 世纪9 0 年代， r i e t e r公司对e 7 / 6 型精梳机钳板机构、牵伸系统等进行了多项改进后，又相继推出了e 6 0 型、 e 6 0 h 型精梳机，机器的稳定性及纺纱质量水平有了进一步提高。 2 0 0 0年 ， r i e t e r公司利用 计算机 辅 助过程 优化技术 对 e 6 0型 、 e 6 0 h 型精 梳机的钳板传动机构及分离罗拉传动系统进行优化设计，推出了e 6 1 型、 e 6 2型及 e 7 2型精梳机，车速达到了 4 0 0钳次 / m i n，具国际领先水平。 m a r z o l i 公司2 0 世纪7 0 年代推出了 p 1型精梳机，2 0 世纪8 0 年代初期推出了 p 2型精梳机 。到了1 9 8 5 年之后 ，又相继推出了p x 1 型及p x 2型精梳机， p x 2型精梳机的最大机械速度为 4 0 0钳次 / m i n o 2 0 世纪9 0 年代，除 r i e t e r 公司和 ma r z o l i 公司生产精梳机之外，日本原织机公司也先后开发出v c - 2 5 0 型、v c - 3 0 0 型精梳机，日本 t o y o t a ( 丰田)公司在吸收消化v c - 3 0 0 型精梳 机技术的基础上，推 出了 h z 型精梳机，最高速度为 3 6 0 n / m i n。意大利沃 西安工程科技学 院硕 士研究 生学位论文 克公司也开发出了c m 5 0 0型精梳机，最高速度为4 0 0 n / m i n 5 1 0 1 . 2 . 3精梳机钳板机构的发展及现状 1 . 2 . 3 . 1国产精梳机钳板机构的发展及现状 国产精梳机钳板机构根据钳板摆动支点相对于锡林中心的位置不同及 其发展过程主要分为下支点、上支点、中支点式钳板摆动机构三种形式。 (1) a 2 0 1 d型精梳机为下支点式 钳板机构，钳板摆动支点位于锡林轴的下方，如图 1 - i所示6 1 图 1 - 1下支点式钳板机构 通过摆臂 2推动连杆 5，使钳板摇架 8以支点 9为中心带动固装在 8 上的钳板 7前后摆动。该机梳理隔距变化较大，以后急剧地减小，最后又 稍 增大 ，梳 理负荷 多集 中在 中排偏 后 的针 排上 ，梳理 负荷 不均 匀 ，影响锡 林 的梳 理效 能 。 ( 2 ) f a 2 5 1型精梳机为上支点式钳板机构，钳板摆动的支点位于锡 林轴的上方，如图 1 - 2所示: 西安工程科技学院硕士研究生学位论文 图 1 - 2上支点式钳板机构 钳板摆臂 2随同钳板摆轴 1前后摆动，推动下钳板座 ，通过吊杆使钳 板上 支 点为 中心摆 动 。上钳板 的加 压采用 固定支 点式 ，可 以简化 机构 。 上支点式钳板摆动机构的梳理隔距变化较小，上支点式摆动机构的梳 理隔距较小梳理效果优于下支点式 。此外钳板摆动动程较小 机高速。上支点的位置可适当调节 ，以改变钳板的运动轨迹 有 利 于 精 梳 适 应 不 同 原 棉 的加 工 (3 )f a2 6 1 点在锡林轴的中心 。 所 示 : f a 2 6 6型精梳机为中支点式钳板机构，钳板摆动的支 中支点式钳板机构以 f a 2 6 1精梳机为代表，如图 1 - 3 个勺2 一分斟纤 协, r if- 一 一 一 二入 图 1 - 3中支点式钳板机构 这种类型的钳板机构的工作过程见第二章精梳机钳板传动机构部分所 西安工程科技 学 院硕士研 究生学位 论文 述，该种钳板机构的梳理阶段的梳理隔距变化很小，有利于梳理效能的提 高。该钳板机构能适应高速的关键在于减轻钳板组件的重量和运动惯量， 因上下钳板均采用轻质铝合金，给棉罗拉为中空，给棉棘轮组件为塑料 件，使整个钳板组件的重量大大减轻。 1 . 2 . 3 . 2国外新型精梳机的钳板机构现状 国外新型精梳机的钳板机构基本上有两大类 : 一类 以瑞士立达为代 表 ， 采用中支点式钳板和小锡林 ( 直径约 1 2 5 m m ) ;另一类以日本丰田为代 表 ， 采用上支点式钳板 ， 并配备辅助钳板和采用大锡林( 直径 1 5 0 m m ) e 如 图 1 - 4所 示 : 图 l - 4 辅助钳板 两者都采用优质新型材料尽量减轻钳板组件的重量和运动惯量，以适 应精 梳机 的高速 运行 ，提 高精梳 机 的产量 。 1 .3 本文的目的及意义 我 国精 梳机 经过几 十年 的发展 ，各方面 的性 能 ，无论 是速 度 、产 量 、 质量 、还是 自动化水平，有了很大提 高，但是同国际最先进 的机型 ( 瑞士 立达 e 6 2精梳机)相比还存在很大差距，例如: ( 1)在钳板传动部分，由于曲柄半径及钳板组件的质量较大，精梳 机高速运行时钳板组件的冲击力大，振动与噪音高。 (2)其钳板机构的开闭口动作是钳板座摆动及导杆与偏心轴牵制作 用 的共同结果，钳板的开闭口定时通常不可调节。当纤维长度、给棉方式 及落棉刻度改变后 ，由于钳板的开启定时无法调节，会 出现使分离时的关 键开 口量和2 4 分度 的钳板的最大开 口量太小而防碍须丛顺利进入分离钳 西安工程科技学院硕士研究生学位论文 口，使棉网清晰度不 良，甚至产生破洞 ，或锡林分梳开始时钳板闭口不牢 致使棉丛被锡林抓走 。 ( 3)给棉罗拉的给棉运动则 由原来a 2 0 1 的钳板摆动传动改为上钳板 的开闭口运动传动。当落棉隔距增大时，钳板的最大开口量变小。落棉隔 距大到一定限度时，开口量无法使棘爪推动棘轮转过一齿产生给棉动作， 发生不给棉现象。 上述我国精梳机中存在的问题 ，使得精梳机的适纺性减弱 ，精梳条质 量受 到影 响 ，进 而影 响到我 国纺机 和纺织业 的国际竞争力 。 瑞士立达 e 6 2已很好的解决了上述问题。经研究发现 e 6 2不同于国产 精梳机的地方是曲柄半径减小，由7 7 . 5 m m减小到了 6 5 m m ,偏心轴偏心距 增大，偏心位置角增大，加入钳板开闭口定时调节机构。那么，这些参数 的改变对精梳机的工艺及运动性能有那些影响，是怎么来解决上述问题 的，如何确定其最佳值，进而确定国产精梳机钳板机构的改造方向，是一 个前所未有而具有深远意义的研究课题。 针对上述一系列问题，根据我国国情，要使我国现有较先进精梳设备 不致淘汰又能上一个新台阶，以适应 目前市场的需要，提 出课题的题 目为 “ 新型精梳机钳板机构运动特性及相关问题研究”。通过计算机对精梳机 钳板机构的运动分析及对瑞士立达精梳机的消化、吸收，分析解决问题的 最 佳 方 案 。 课题的 目标是:分析国产新型精梳机钳板机构在不同参数下的运动规 律，找出这些参数对精梳工艺及钳板机构运动的影响;找出瑞士立达钳板 开启、闭合调节机构工作原理;为确定国产新型精梳机中钳板开闭口定时 调节机构的形式、尺寸、工艺参数及调节方式提供理论依据 。 在 当前这种 激烈 的 国际竞争环 境 下 ，课题 的提 出有着 深远 的意义 。首 先，通过课题可以完善我国精梳机的工艺性能，提高其质量水平。从而使 我 国精梳 设备 上一个 新 台阶 ，有 能 力与 国际最先进 设备 相抗 衡 。截 止 目前 为止，我国精梳机由于质量差，数量少，致使我国每年用于进 口设备的费 用占当年固定资产投资额的 4 0 %左右 ，造成大量资金外流。快速高质量 的发展我国精梳设备，可以避免资金外流 ，为我国增汇 、创收。再者，精 西安工程科技 学 院硕 士研究生学位论文 梳设备质量高，可以带动我国纺织业的发展。当前，由于我国纺织品质量 差、档次低 ，使我国纺织业在 国际上的竞争力下降。提 高精梳设备的质 量，加大设备数量，可 以提高纺织品的质量与档次，增加产品附加值，使 我国纺织业在国际上能长期立足18 1 1 . 4本文的研究方法及主要工作 1 . 4 . 1本文的研究方法: 本文的研究方法为:利用计算机对精梳机钳板机构进行运动分析和工 艺计算 ，对分析得到的数据采用特性分析法深入分析钳板机构的每一种特 性，采用借鉴法分析机械的改造方案。具体步骤如下: ( 1)采用计算机辅助设计的方法来对机构的运动进行分析19 1 ，即 根 据精梳 机 的 图纸简化 抽象 出其钳 板机 构运动 的运 动 简 图 运 用 复数 矢量法 建立钳 板机 构 的数学模 型 选择合适的数值计算方法 程 序设 计 程序检验、上机操作并输 出结果 输 出结果分析 分析研究我国新型精梳机钳板机构的运动规律。 ( 2)利用计算机程序分析研究精梳机的一些参数对精梳工艺及钳板 机 构运 动 的影响 。 (3)对瑞士立达 e 6 2精梳机机械传动图、钳板开闭口定时调节机构 进 行分 析研 究 ，确 定其 工作原理 。 1 . 4 . 2本文的主要工作: 本文主要做了以下几个方面的工作: ( 1)据机械 中机构运动简图的画法及 f a 2 6 6型精梳机 的工厂图纸简 化抽象出 f a 2 6 6精梳机钳板摆轴传动机构和钳板传动机构运动简图。 (2)对精梳机钳板摆轴传动机构和钳板传动机构这些平面连杆机构 进行 了数 学建模和程序 设计 。 (3)根据所编程序的运算结果，研究了以下内容: 曲柄半径、偏心轴参数及落棉隔距对精梳工艺 ( 开 口量、开闭口定 西安工程科技学院硕士研究生学位论文 时 、 轴 、 速 度 影 响 锡林梳理定时、梳理隔距、钳 口加压、给棉、梳针位置 )、钳板摆 钳板运动特性 ( 摆角、摆动角速度 、角加速度 、钳板摆动动程、摆动 、加速度 )及钳板开启与闭合特性 ( 开启闭合角速度及角加速度)的 ( 4)根据分析得出的结论找出了精梳机钳板机构的参数优化值，并 利用计算机对优化方案与国产 f a 2 6 1 , f a 2 6 6精梳机进行了对比。 ( 5)根据瑞士立达 e 6 2型精梳机的说明书及机构图研究了 e 6 2型精 梳机开闭 口定时调节机构的作用原理、调整方法 。 西安工程科技学院硕士研究生学位论文 第二章精梳机钳板机构运动分析及程序设计 精梳机的钳板机构包括钳板摆轴传动机构、钳板传动机构和上、下钳 板等 ， 它们的作用是钳持棉层供锡林梳理并将梳理过的须丛送向分离接合 机构6 在精梳机的四个工作阶段中，不论是锡林分梳、顶梳梳理，还是分离 接合钳板机构都起着重要作用。精梳条的质量与钳板机构的运动情况有着 很大 的关 系 。钳板机构 的运 动 分析对 于 改进 精梳机 ，提 高精梳 条质 量有 很 大 作 用 。 2 . 1钳板摆轴的传动机构及运动分析 2 . 1 . 1钳板摆轴的传动机构 f a 2 6 6型精梳机的钳板摆轴传动机构如图 2 - 1所示 。 图2 - 1钳板摆轴传动机构 1 - 锡林轴2 一法兰盘3 -滑套4 -滑杆5 一钳板摆轴 钳板摆轴的运动来源干锡林轴，在锡林轴上固装有法兰盘 2，在离锡 林轴 中心 7 0 m m 处装有滑套，钳板摆轴 5上固装有 l形滑杆 4,滑杆的中 心偏离钳板摆轴中心 3 8 m m ，且滑杆套在滑套内。当锡林轴带动法兰盘转 过 一周 时 ，通过 滑套和 滑杆使 钳板 摆轴 来回摆动 一次 。 2 . 1 . 2 钳板摆轴传动机构运动简图 对 一 个机 构进 行 运 动 分 析 ，先要 画 出该 机 构 的运 动 简 图 。 机构运动简图是用运动副代表符号和简单线条来反映机构运动关系的 简 图，机构运动简图反映了机构中构件的数 目，运动副的类型和数 目各构 件运动副元素的相对位置即运动尺寸、机架及主动件 ，而对于构件的外 西安工程科技学院硕士研 究生学位论文 形、断面尺寸、组成构件的零件数 目及固联方式，在画机构运动简图时均 不与考虑 。且机构运动简图与原机械之间有一定的比例关系，长度比例尺 通 常采 用如 下 的定义形式 : p 1 = 运动尺寸的实际长度 /图上所画的长度。 所 以机构运动简图与原机械具有相同的运动特性四 。 据上述机构运动简图的画法 ，图 2 - 1所示的钳板摆轴传动机构可简化 为 图 2 - 2 rho . 2伪弓 图 2 - 2钳板摆轴传动机构运动简图 1 它可以看作为曲柄一滑块一滑杆机构 ， 其工作原理如图所示。 在 图 2 - 2中 ， o,o : 分别表示锡林和钳板摆轴的中心 o a = 7 0 m m . b为滑块 ，e f 为滑杆 。为了便于分析 ， 将图 2 - 2 ，曲柄 中的滑 杆刚体 内 扣 除边 长 为 3 8 m m 的矩 形后简 化 为 图 2 - 3 必 少 行 厅 竺 磊经 委 x一一. 6 1 一一- 图 2 - 3 钳板摆轴传动机构运动简图 2 2 . 1 . 3 钳板摆轴传动机构的运动分析 精梳机钳板的运动来源为钳板摆轴 ，钳板摆轴的运动来源于锡林轴， 钳板摆轴的运动参数主要有钳板摆轴的摆角，摆动角速度及角加速度。钳 西安工程科技学院硕士研究生学位论文 板摆轴的运动分析如下: 选 取 o为 原点 ， 取 x轴和 y轴 分别 为实轴和 虚轴 ，设0 0 , = l ， 则据 图 2 - 2 =心 2 0 5 2 + 2 8 . 7 1 2 = 2 0 7 m m 曲柄o a = r ， 在一定的机型上;为一定值，b . 为钳板最前位置 ( 2 4分度) 时 o a 与x轴的夹角 ， 其值为 : a ， 一 a r c c o s 了 ( 2 - 1 ) 在 f a 2 6 6型精梳机上b 、 = 7 0 . 2 3“ 令p = 票， o ( i)为 某分 度曲 柄o a与x 轴的正向 夹角， l石u 则:o ( i ) = 1 6 x 9 x p 一 b , + 9 x i x p z*o ( i ) = 1 4 4 一 b , + 9 x i x p 式中 : i为分度数 ( i = 0 , 1 ,2 , ,4 0 ) 某分度时曲柄与x轴的正向夹角b ( i )可求。 设f l , ( i ) 为某分度o , a与x轴的正向夹角，o a 的长为m , 则按 图所 示 的三角形各矢 量 的方 向有 : l + m e ir , ( l) = r e ) 分 别 向实轴及 虚轴投 影得 : 1 + m cos(/ 0 s ( i ) ) = r c o s ( b ( i ) ) m s i n ( f, ( t ) ) = r s in ( b ( i ) ) 设f o ( i ) 为某分度 o ,a与其最前位置 ( 2 4分度 ) 的夹角 ， 其值为 f 0 ( i ) = 2 7 0 一 b , 一 f l , ( i ) 将( 2 - 5 ) . ( 2 - 6 ) 式整理得 : ( 2 - 2 ) ( 2 - 3 ) ( 2 - 4 ) ( 2 - 5 ) ( 2 - 6 ) tg ( f o 7 ( t ) ) r s i n ( b ( i ) ) r c o s ( b ( i ) ) 一 l ( 2 - 7 ) 所 以 :f o i ( i ) = a r c t g r s i n ( b ( i ) ) ( 2 - 8 ) r c o s ( b ( i ) ) 一 1 r , 1 , b ( i )均可求，则f 1 3 ( ) p 7 求。 设f ( z ) 为某分度 o i a与其最前位置 ( 2 4分度 )的夹角 ， 其值为: 西安工程科技学院硕士研究生学位论文 j a ( i ) =2 7 0 一 b ! 一 j 0 , ( i )( 2 - 9 ) 将( 2 - 8 ) 式代入( 2 - 9 ) 式得某分度钳板摆轴的摆角为: f o ( i ) = 2 7 0 0 一 b , 一 a r c tg r s i n ( b ( i ) ) r c o s ( 9 ( i ) ) 一 1 ( 2 - 1 0 ) 将 ( 2 - 1 0 )式对时间求导，6 ， 为定值，得某分度钳板摆轴的角速度。 o ( i ) 为 : 式 中 w 0 ( i ) :山 r ( r 一 l c o s ( b ( l ) ) l x l + r x r 一 2 r l c o s ( b ( i ) ) 为锡林的角速度 ( r a d / s ) ， 是一常量。 ( 2 - 1 1 ) 将 ( 2 - 1 1 )式对时间求导得某分度钳板摆轴的角加速度s o ( i ) ( r a d / s 2 ) 为 : s o ( t ) r l ( r x r 一 l x l ) s in ( b ( i ) ) x .2( 2 - 1 2 ) ( l x l + r x r 一 2 r l c o s ( b ( i ) ) ) 钳板摆轴的运动情况都 己可知。 由 ( 2 - 1 2 )式可知 : 钳板摆轴的角加速度s o ( i ) 与锡林角速度。的平方成正 比 。 2 . 2钳板传动机构及运动分析 2 . 2 . 1钳板传动机构 f a 2 6 6型精梳机的钳板前后摆动及上钳板开闭口机构如 图 2 - 4所示 西安工程科技学 院硕士研 究生学位论 文 图 2 - 4 f a 2 6 6型精梳机钳板传动机构 1 - 锡林轴 2 一 钳板前摆臂 3 一 下钳板 4 一 下钳板座 5 一 钳板后摆臂 6 一 钳板摆轴 7 一 上钳板架 8 一 上钳板 9 一 弹簧 1 0 一导杆 1 1 一偏心轮 1 2 一张力轴 下钳板 3固装于下钳板座 4上 ，钳板后摆臂 5固装于钳板摆轴 6上， 钳板前摆臂 2以锡林轴 1为支点，他们组成以钳板摆轴和锡林轴为固定支 点的四连杆机构。当钳板摆轴作正反 向摆动时，通过摆臂和下钳板座使钳 板 作前 后摆动 。 由于钳板 摆动 的支 点在锡 林 的 中心 ，故称之 为钳 板 摆动机 构 。上钳 板 架 7铰接 于下钳板座 4上 ，其上 固装 有上钳 板 8，张 力轴 1 2 上 装有偏心轮 1 1 ，导杆1 0 上装有钳板钳 口加压弹簧 9，导杆下端与上钳板架 7铰接，上端则装于偏心轮上的轴套上 。当钳板摆轴 6逆时针回转时，钳 板前摆，而同时由钳板摆轴传动的张力轴1 2 也作逆时针方向的转动，再加 上 导杆 1 0 的牵 吊，使 上钳板 8逐渐 开 口;而 当钳 板摆 轴 6作顺 时针 方 向转 动时，钳板后退，张力轴也作顺时针回转，在导杆和下钳板座的共同作用 下，上钳板逐渐闭口。钳板闭口后，下钳板继续后退，导杆中的弹簧受压 使导杆缩短而对钳板钳 口施加压力，以便钳板能有效地握持须丛接受锡林 梳理6 1 2 . 2 . 2钳板传动机构运动简图 西安工程科技学院硕士研究生学位论文 按照机构简图的画法，钳板传动机构的机构简图可表示为图 2 - 5 .竺 一点 _ 叫卜撰 x 行 冷 砂白 巨 ， 卜吕 叼 吗 呷 价 份 . 归厂一 ;轰:护争呀:f少 神况， 图 2 - 5钳板传动机构运动简图 钳板的运动来源于由钳板摆轴传动的四连杆机构 ， 如图 2 - 5所示 ， 连 杆 o , d由钳板摆轴o , 传动 ， 下钳板固装在连杆 d g 上并随之一起运动。 p ， 分别为下、上钳板的啮合点。0 : 为上偏心轴的支点。0 3 为上钳板开 闭合的支点 ， 上、下钳板的开 口量与落棉隔距的大小有关。以钳板摆 p启 轴o , 为原点建立如图 2 - 5所示的坐标系，取x轴和y轴分别为实轴和虚 轴 。 2 . 2 . 3钳板传动机构运动分析 对钳 板机 构进行运 动分析 ，从钳 板机构 的运动简 图可 知钳 板机构 为平 面连杆机构 ，由图知构件数 目为 6，平面低副个数为 8，可算 出此机构的 自由度为3 x 6 - 8 x 2 = 2 ，即机构的原动件应为 2。又知钳板传动机构的动 力源有钳板摆轴o ， 和张力轴口 2 两个，所以此平面连杆机构有确定的运 动 。 由平面机构的组成原理可知，平面多杆机构可由主动件 、基本杆组及 机架所组成 。基本杆组的 自由度为零，即如给定其外接副的位置，该杆组 的位置就随之确定，对于速度和加速度也是如此1 1 0 1 。因此，平面多杆机构 西安工程科技学院硕士研究生学位论文 按照机构简图的画法，钳板传动机构的机构简图可表示为图2 - 5 ： 图2 5 钳板传动机构运动简图 钳板的运动来源于由钳板摆轴传动的四连杆机构，如图2 5 所示，连 杆o l d 由钳板摆轴o 传动，下钳板固装在连杆d g 上并随之一起运动。 p 、p 。分别为下、上钳板的啮合点。0 2 为上偏心轴的支点。0 3 为上钳板开 启、闭合的支点，上、下钳板的开口量与落棉隔距的大小有关。以钳板摆 轴o 为原点建立如图2 5 所示的坐标系，取x 轴和y 轴分别为实轴和虚 轴。 2 23 钳板传动机构运动分析 对钳板机构进行运动分析，从钳板机构的运动简图可知钳板机构为平 面连杆机构，由图知构件数目为6 ，平面低副个数为8 ，可算出此机构的 自由度为3 6 8 2 = 2，即机构的原动件应为2 。又知钳板传动机构的动 力源有钳板摆轴o 和张力轴o ：两个，所以此平面连杆机构有确定的运 动。 由平面机构的组成原理可知，平面多杆机构可由主动件、基本杆组及 机架所组成。基本杆组的自由度为零，即如给定其外接副的位置，该杆组 的位置就随之确定，对于速度和加速度也是如此1 1 0 i 。因此，平面多杆机构 西安工程科技学院硕士研究生学位论文 的运动分析可归结为其中基本杆组的运动分析。 由钳板传动机构的运动简图可以知道，它可看为一个铰链四杆机构， 一个一型i i 级杆组，一个刚体的组合。依次分析这些基本杆组的运动即 可得到钳板机构的运动情况。 2 2 3 1 铰链四杆机构运动分析 ( 1 ) 位置分析 在四杆机构o l d g o 中，设连杆o l d 的长为，连杆d g 的长为，：，连 杆g o 的长为，o e 的长为b ，o l e 的长为a 。z ( i ) 为某分度时连杆o l d 与 实轴正向的夹角，疋( i ) 为某分度时连杆d g 与实轴正向的夹角，六( i ) 为某 分度时连杆o g 与实轴正向的夹角。按图所示的五边形可列矢量方程得 15 1 ： i i e i 州1 + ，e 7 ：”= a + h i + ，1 p 7 7 7 ( 2 1 3 ) 分别向实、虚轴投影得： ，1c o s ( j i ( f ) ) + ，2c o s ( f 2 ( f ) ) = a + ，3c o s ( 兀( f ) ) ( 2 - 1 4 ) ，is i n ( 一( f ) ) + ，2s i n ( l ( f ) ) = 6 + ，3s i n ( 艿( f ) ) ( 2 - 1 5 ) 在式( 2 - 1 4 ) 、( 2 1 5 ) 中z ( f ) = f o ( i ) + 一o ，f o ( f ) 已知，而一。 为钳板最前 位置时( 在f a 2 6 6 精梳机中为2 4 分度) 连杆0 1 d 与实轴的正向夹角，在这 里我们把它叫做初始位置角，当落棉隔距一定时，其值为定值且可求， 计算方法见下面初始位置角的计算。所以一( f ) 为已知，未知量只有 ( f ) ， ( i ) 。两个未知量，两个方程，所以方程组可解。 令：m = a 一，i c o s ( j ：( f ) ) ：n = b 一，i s i n ( l ( 啪： ! ：! 业：她二盟! 二! ! 竺坐! 1 2 墅业二! ! ! 坐! 型型塑 2 ，3 v ：”+ 石五再：x ：m 一， 则：，( j ) = 2 x a r c t g ( y ( i ) = a r c t 8 1 n + l sx s i n ( j j ( i ) ) i ( 2 ) 速度分析 r 2 1 6 1 ( 2 - 1 7 ) 1 6 西安工程科技学院硕士研究生学位论文 ( 2 1 6 ) 、( 2 - 1 7 ) 式对时间求导，得某分度连杆d g 和连杆g o 的角 速度2 ( f ) 、钆( f ) 为 珊，( 沪盟攀型警驾掣掣 ( 2 1 8 ) ，：s i n ( 厂2