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紡紗錠子的工藝結構及常見問題

 

紡紗錠子的工藝結構及常見問題


紡紗錠子是紡紗機上加拈卷繞的主要部件之一,是以兩點支承的細長回轉軸為主體的組合件。 在粗紗機、細紗機和拈線機上都有紡紗錠子。 紡紗錠子廣泛應用于棉紡紗、毛紡紗、化纖紡紗、 拈線等工藝領域。 紡紗錠子的工藝結構: 粗紗錠子是一根圓形鋼桿,頂端一般
紡紗錠子是紡紗機上加拈卷繞的主要部件之一,是以兩點支承的細長回轉軸為主體的組合件。
在粗紗機、細紗機和拈線機上都有紡紗錠子。
紡紗錠子廣泛應用于棉紡紗、毛紡紗、化纖紡紗、拈線等工藝領域。



紡紗錠子的工藝結構:
粗紗錠子是一根圓形鋼桿,頂端一般有一凹槽用以支持并帶動錠翼一起回轉,下端錠尖處有錠腳油杯作支承,中部以錠套管作為紡紗錠子的上部軸承。
細紗錠子由錠桿、錠盤、支承部件(俗稱錠膽)、錠鉤、錠腳、制動器等組成。
紡紗錠子的多寡和轉速對相應工序的生產能力有直接影響,特別是細紗紡紗錠子,習慣上以它的數量表示紡紗廠的設備規模和生產能力。
紡紗錠子的好壞又與紗線的質量、功率消耗、環境噪聲、勞動生產率等密切相關。

由于紡紗原料和品種的多樣性,再加上工藝的發展,紡紗錠子的型式日益增多,如紡制粘膠長絲時采用的電動紡紗錠子,棉紡、毛紡或化纖長絲拈線機采用的倍拈紡紗錠子,花色拈線機上采用的空心紡紗錠子,等等。
粗紗紡紗錠子長度約為1米,由油杯錠腳和錠套管支承,材料為優質高碳鋼,經熱處理加工,具有較高的制造精度和足夠的剛度與硬度。細紗紡紗錠子的主體是錠桿與錠盤,兩者結合成回轉體。
錠桿用滾珠軸承鋼材制作,先車削或熱軋成細長桿坯料,經熱處理后磨削成形。錠桿的中部軸承檔和下端錠尖要有較高的制造精度、光潔度、硬度和耐磨的金相組織。
錠桿的上部用以支承筒管,必須十分平直、堅韌而有彈性。錠盤呈鐘鼓形緊套于錠桿的中部,由鑄鐵或易切削鋼制成,是紡紗錠子的傳動件,由錠帶或龍帶傳動,上軸承置于其中,能防止飛花塵埃侵入軸承。
錠腳是整套紡紗錠子的支座,并作貯油之用。錠鉤用以擋住錠盤,防止錠桿、錠盤在拔筒管時被帶離錠腳或劇烈竄動。制動器用以制動紡紗錠子和紗管以便接頭操作,棉紡大卷裝、毛、化纖紡紗和拈線時均需使用。

紡紗錠子的由來與發展:
紡紗錠子是由紡專演變而來的,早在新石器時代,人們就用紡專紡紗,人工轉動紡專,紗線旋轉而被加拈并卷繞在專桿上。
西漢時期以鐵桿制紡專,桿徑上細下粗。后來,手工紡車所用的紡紗錠子就成為現代紡紗錠子的雛形,它是兩點支承的細長桿。
19世紀初期,環錠紡紗機紡紗錠子問世,其上下軸承都用滑動軸承,是不封閉的。由于不能儲油、防塵,需要每天加油,而且容易沾污機件和紗線。
后來改進為上軸承和錠底封閉在殼體內,這時錠速僅為6000轉/分左右。
隨著提高錠速和增加卷裝容量的需要,紡紗錠子結構也在不斷改進。
20世紀初期,德國開始制造滾柱軸承紡紗錠子:上軸承采用滾柱軸承承受徑向負荷,下軸承稱為錠底,承托紡紗錠子的重量,兩者剛性連接,稱剛性紡紗錠子,錠速為8000~12000轉/分。
到了50年代又發展成錠底為彈性支承的紡紗錠子,稱彈性紡紗錠子。以后,紡紗錠子的改進側重在研究紡紗錠子的支承結構,以提高速度。
到70年代棉紡錠速已達到18000轉/分以上。高速后產生噪聲,功率消耗增多和機件加劇磨損等問題,遂成了研究的課題。
  
紡紗錠子的支承形式分為四種:
1、上軸承和錠底均為剛性支承;
2、上軸承和錠底均為彈性支承;
3、上軸承和錠底是剛性連接,整體由彈性元件支承;
4、上軸承為剛性支承,錠底為彈性支承等。使用最廣泛的是第4類支承形式。上軸承連同軸承座壓配在錠腳中,或上軸承直接壓配在錠腳中。

而錠底有的是分離式結構,即錠底與上軸承分離,錠底裝配在中心套管內,借彈性元件組合裝在錠腳內;有的是連接式結構,即上軸承與錠底通過彈性元件連接成整體。
這種支承形式使錠底可以徑向擺動,上下軸承在紡紗錠子高速回轉時可自調中心,錠尖與錠底保持正常的接觸。
在錠底的外圍還設有吸振裝置:組合套筒或吸振圈簧,連同錠底浸沒在潤滑油中,利用油層的粘性阻尼作用吸振,使紡紗錠子在高速運轉時很平穩。   

筒管與紡紗錠子的連接方式分為四種:
1、塑料或木質筒管插在錠桿上,由錠桿的上錐面摩擦帶動回轉。筒管和錠桿配合部位的直徑與錐度,既考慮到有足夠的摩擦力矩,又使插、拔筒管操作方便,這種形式適用于棉紡。
2、錠桿上鑲有鋁質套管,紙質、塑料或鋁合金制薄壁筒管套在鋁套管上,由彈性支持器帶動筒管回轉,這種結構適用于毛紡或化纖長絲紡以及棉紡。
3、帶缺口的有邊筒管借鑲在錠盤上的鍵、銷形凸榫帶動回轉,適用于拈線機。
4、筒管由錠盤上的方榫帶動回轉,適用于化纖長絲紡。筒管底孔與錠盤的配合間隙必須合適,如果太大,振動時筒管對錠盤的撞擊會使筒管上跳,使振動加劇,噪聲和軸承負荷也會顯著增加。

紡紗工藝對紡紗錠子的要求:
關鍵在于減少振動和磨損。任何紡紗錠子在回轉時都難免振動和磨損。劇烈的振動會引起筒管竄跳,使紗線斷頭或成形不良,加速機件的磨損,在高速回轉時尤為明顯。
1、運轉平穩,在較寬的速度范圍內振動要小;
2、耐磨,有較長的使用壽命;
3、功率消耗低;
4、噪聲小;
5、承載能力大。

紡紗錠子振動分析:
當紡紗錠子工作轉速接近紡紗錠子自然振動的固有頻率時,產生共振現象,會出現極大的振幅,此時的錠速稱為紡紗錠子的臨界轉速。
錠桿是一個連續的彈性體,理論上有無窮個固有頻率,與錠桿的質量分布和剛度有關;成套的紡紗錠子(包括錠桿、錠盤和支承部件)是一個復雜的振動系統,同樣也有多個固有頻率,因此紡紗錠子有多階臨界轉速。
粗紗機的工作轉速遠低于紡紗錠子的第一階臨界轉速,如果紡紗錠子與錠翼動平衡不良,隨著錠速的提高,振動會顯著增加。因此要提高粗紗機錠速就必須改進紡紗錠子和錠翼的結構,提高制造質量。
細紗紡紗錠子的工作轉速介于第一、第二階臨界轉速之間,越過臨界轉速后再加速,紡紗錠子振動情況反而好轉。對比兩種紡紗錠子的振動特性曲線,可見彈性支承的紡紗錠子振動性能較為優越。   
細紗紡紗錠子在高速回轉時出現縱向振動和橫向振動。縱向振動是指紡紗錠子和筒管作上下竄動。


橫向振動俗稱紡紗錠子搖頭,早期以手感紡紗錠子頂端的麻手程度來檢測,現廣泛使用光電式測振儀和紡織錠子平衡機,直接顯示紡紗錠子頂端的振幅及調整錠子的平衡。

橫向振動實際上是三種振動現象的復合:
1、自然振動是由于瞬時外力作用,如錠帶接頭沖擊等所致,其振程值取決于起始條件,振動頻率為固有頻率,這種振動會逐漸衰退而消失。
2、強迫振動是當紡紗錠子受到周期性外力持續作用,如紡紗錠子桿、盤、筒管等回轉機件偏心或彎曲,以及紗管高速時發生動態變形等引起的振動,這時振動頻率等于紡紗錠子的工作轉速,振程值取決于質量、偏心值和工作轉速的大小。
3、自激振動是由系統本身激起的振動,如由于錠底與錠桿接觸不正常而產生的摩擦,或由于錠桿、錠盤等材料的內摩擦所致等,這種振動一旦激發,將會持續存在不會消失,其振動頻率大致相當于紡紗錠子的自然頻率,振程值取決于振動系統的結構狀態。

紡紗錠子磨損分析:
紡紗錠子的磨損出現在錠尖和軸承檔部位。錠尖的正常磨損呈光滑圓球形,嚴重的磨粒磨損則使錠尖呈葫蘆形。
當錠底與錠尖部位不在共同軸線時,錠桿竄動會產生側面接觸的滑動磨損。正常的軸承檔磨損使精度降低,配合間隙增大,致使振動加劇。如果上軸承缺油,那么軸承檔磨損速度就會更快。
通常,在一定的負載條件下,紡紗錠子的磨損程度取決于錠桿、錠底、軸承的材料、結構、硬度、金相組織、幾何精度和光潔度等。

應對振動與磨損采取措施:
為了減少高速紡紗錠子的振動和磨損,不僅應注意提高機件的制造質量,改進熱處理方法等,而且要著重研究紡紗錠子的結構型式,并對支承、彈性、阻尼參數進行優化設計,以控制臨界轉速,消除自激振動。
對于承受較重負荷的紡紗錠子,須考慮錠尖的幾何形狀和錠底的結構。此外,筒管的優劣對紡紗錠子的振動能影響很大,高速后尤為明顯。紡紗錠子用油的作用不僅是潤滑機件,而且是用以阻尼消振,且影響動力消耗。



紡紗錠子的保養:
1、提高機械性能降低捻度不勻
錠子的機械性能對紗線捻度內不勻有重要影響。我們曾經在FA506細紗機上對C60/T40 J4.9tex品種的20個錠子進行對比試驗。具體方法是在其他條件均不改變的情況下,用同型號新錠子對在機舊錠子進行更換,測試更換前后各單錠卷繞的捻度內不勻CV值。
測試結果表明:舊錠子換新錠子后,所有錠子紡紗的捻度均有明顯增加,平均增加10.6捻/10厘米,捻度內不勻CV值全部下降,由原來平均6.5%降低到4.5%,平均降低2.0個百分點,降幅30.8%。
20個錠子紗線最大捻度與最小捻度極差由28.8捻/10厘米降至9.0捻/10厘米,單錠紗線最大捻度內不勻CV值由8.5%降至5.7%,各錠子之間紗線捻度不勻CV值由原來的6.2%降低到4.0%,降低2.2個百分點,降幅為35.5%,而且各單錠紗線捻度內不勻CV值趨于一致。這說明錠子的機械性能和錠子之間的性能差異是造成捻度不勻最主要的原因之一。
因此,提高錠子的機械性能并改善錠子之間的性能差異對于降低紗線捻度不勻有非常重要的意義。
2、錠子油的合理應用:
轉速1.7萬轉/分鐘以下的普通錠子,如果使用合格的錠子油,冬季每9天補油一次、夏季每7天補油一次,經緯紡機、上海專件、衡陽紡機、河南二紡機等企業錠子的平均壽命可達到8~9年。如果是“懶漢錠子”,使用合格的10號錠子油,每三個月補油一次,壽命可以達到10多年。
錠子能夠長期使用的關鍵在保養,具體來說就是用對油、不缺油、油不臟。“用對油”一是不要用假油,二是要用對油號。
再有就是“不缺油”。原來行業的保養標準是6~8天補油一次(這是針對D1系列錠子,D3、4、5、6錠內儲油更少),這是有科學道理的。但行業處境使大家很難這么“實在”,一般企業都是10天以上補油一次,甚至15天、20天補油的企業也有。
至于“油不臟”,理論資料和實踐驗證臟油潤滑的磨損速度是凈油潤滑的2~4倍。而目前的清洗方法都不能保證錠子油不臟,這也是錠子的結構使然。——錠子先生
3、使用周期取決于錠速高低
一般的細紗錠子使用3年左右的時間就要被淘汰。國內生產質量較好的產品大概可以使用5年的時間,當然這跟錠速有直接關系。
細紗機的錠子需要長時間連續運行,所以首先要做好錠膽內的潤滑工作。一方面要注意錠子油的油品,一般要求用大型石化企業的原裝成品油。另外就是要根據自身情況,按照周期及時更換錠子油和補油。
錠子的磨損一般在下軸承部位比較嚴重,還有就是錠膽內的清潔問題。關于錠子的維修,我認為如果是軸承磨損,一般情況下就要更新,錠桿校直工作可以根據細紗機維修計劃同步進行。
目前,錠子的發展方向是高速、降低錠間速度差異、超低振幅等方面。畢竟在國內細紗機的錠速達到2萬轉/分鐘以上已經不是十分希奇了。據了解,印度細紗錠速在2萬轉/分鐘以上的紡紗企業占了很大比例。
因為新錠子的錠速差異明顯要小于舊錠子,新錠子與舊錠子性能的對比在捻度指標方面表現得最為明顯。
4、清潔度是影響壽命的關鍵
錠子油的臟污主要來自三方面,分別是外來臟污、自生臟污、錠油變質。
外來臟污來自錠外,其進入錠內主要通過以下途徑:錠盤旋轉帶動錠盤內的空氣旋轉,旋轉中的空氣產生離心力。錠盤內孔中緊靠孔壁的空氣產生一個由上向下的運動趨勢,錠盤孔內的空氣向外運動,造成錠盤孔內產生負壓,外面的空氣帶著臟污沿著上軸承座外壁向內運動。污濁的空氣進入后到上軸承上面,遇到由錠內出來的暫時停留在軸承黑墊片上面的錠子油,臟污被錠子油捕獲,堆積在黑墊片上面形成油污。當停車落紗拔起桿盤時,部分臟污被吸進錠內,反復作用就將錠子油污染了。
自生臟污一部分是錠子制造時留下的金屬屑、灰塵等,以及錠底——錠尖磨損掉的金屬屑,還包括上軸承副中錠桿、滾珠、外環、保持器等磨損掉的末屑。雖然錠子在高速運轉,其整體溫度不會太高,但在潤滑不足時,瞬間溫度可以達到錠子油分解、酸敗的溫度。久而久之,錠內的潤滑油就失去潤滑作用了。
清潔度是影響錠子壽命的主要因素。至于如何清洗錠子的問題,現在有不少企業開始使用錠子清洗加油機,選擇“普通的抽油加油機+超聲波換能頭”的清洗組合應該是一個不錯的方案。
這個方案的原理是抽油機和加油機給錠腳內不斷地注油和抽油,使錠內充滿潤滑油;超聲波換能頭接觸在錠腳下部,高頻超聲波傳到錠內,在超聲波強烈振動下,錠內的中心管、卷簧、錠底等處的臟污迅速溶解到清洗油中,被抽油機抽出錠外,持續一段時間,錠內臟污就可以徹底地被振掉、溶解、抽出。
(責任編輯:紡織技術)


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