下支承锥面钢领和下支承锥面钢丝圈.pdf

本发明的要点在于：下支承锥面钢领〔1〕和下支承锥面钢丝圈〔2〕，下支承锥面钢领有一个特定曲面的内跑道和稳定接触的下支承面 ab它与钢领内壁是一个整体，而不是组合件。其下支承锥面钢领、锥面倾角较大，钢丝圈沿锥面跑道下滑的分力较小，使钢丝圈沿锥面跑道上提运行，故形成稳定接触的下支承面 ab、钢丝圈的内脚 hi、 op、 tu、与之接触。

本设计是使下支承面具有较大的接触面积，下支承面与水平
面的夹角φ为0～25°与钢领内壁是一个整体，而不是组合件。适于环锭细纱机和捻线机上使用的一种型式，下支承面压强小，能承受较重的钢丝圈，故能纺中、低支纱。上提运行这种形式，一方面不怕客观技术条件或偶然因素造成的高张力，另一方面在锥面跑道和钢丝圈的设计上又可以有效的防止因客观因素造成的低张力所引起的钢丝圈下沉，故钢丝圈始终稳定的上提运行，它对于工艺设备等技术条件的变化不敏感，故适应性广。

锥面内跑道曲线设计，它的原始形式：跑道本来是正园锥面，即与子午面的截交线为直线，其锥面倾角的临界角为74°，如下图所示。假设钢丝圈的锭速不变，N不变和钢丝圈下滑的分力不变，当钢领板处于小直径位置时，纱线张力大，下支承面的支反力M也大，导致总摩擦力增加，因

摩擦力＝摩擦系数×（M+N），反之，当钢领板处于大直径位置时，纱线张力小，下支承面的支反力M也小，导致总的摩擦力也小，以上说明这种直线跑道在纺纱时，大小卷绕直径的纺纱张力差异很大，对降低断头不利，既不利于高速，又不利于加大卷装。下支承锥面钢领内跑道曲线的设计来由基于：M、N、C、T、pcosr，这些力实际上并不汇交于一点，钢丝圈在运行中还受到一个向外倾转的力矩，即N的位置是上下移动的。因此可以根据张力特性参数（见公式）从设计上使不同的卷绕直径对应于不同的锥面倾角φ。形成了具有以单个R为半径的园弧或多个R为半径的园弧 连接而成的跑道曲线所迴转而成的特定曲面的内跑道，从而控制了M力的大小，即从设计上使卷绕小直径时，M力较小，而卷绕大直径时M力较大，从而使大
小卷绕直径的张力差异减小，达到了自动调节张力，控制了气圈的变化，跑道曲线的设计根据张力计算和不同卷绕直径的锥面倾角的计算求得，公式如下：

张力计算式：

锥面倾角的计算式是：

tgφ=CQT -eμθcosr+sinα- Keμθsinr sinβf(1+K)cosα - Keμθsinr cosβf(1+K)]]>

式中：

C-离心力

T-钢丝圈旁的气圈张力，Q为张力修正系数。

α-气圈角

r-纱线通过钢丝圈后到木管的卷绕角

p-纱线卷绕张力，P与T的关系按欧拉公式P＝Teμθ式中μ为纱线对钢丝圈的摩擦系数，θ为包围角其算式为cosθ＝sinα·cosr

N-钢丝圈对锥面跑道压力中心的支反力，φ为相对水平坐标轴的锥面倾角

M-下支承面上压力中心的支反力， (M)/(N) ＝k，k即为设计时给予的张力特性参数。

β-M与铅直方向的夹角即下支承面的倾角

f-钢丝圈与钢领之间的摩擦系数

略去空气阻力和钢丝圈的重力。

钢领的跑道曲线就是根据以上这些参数计算得不同卷绕位置的锥面倾角，连接而成，它本来为一折线，当区间分得愈细，就成为单R或多个R的园弧连接，在内高V＝1.2～8毫米范围内，当曲率半径R₁＝（0.7～1.5）V，园心距顶面的定位尺寸H₁＝（0.2～0.6）V，可得到多种型号单R的跑道曲线，当曲率半径R₁＝（0.3～0.7）V，R₂＝（1.5～3）V。园心距顶面的定位尺寸H₁＝（0.2～0.6）V，H₂＝（0～0.2）V，可得到多种型号双R的跑道曲线，根据工艺要求和选用的参数不同可以获得不同的锥面跑道曲线可设计成多种型号的下支承锥面钢领。附图1，6型，图2，7型，图3，8型，图4，9型（921、926）的内跑道曲线是按照纺制棉纱、钢领口径为35～45毫米，木管直径为12～18毫米，棉纱对钢丝圈的摩擦系数为0.3，钢丝圈对钢领的摩擦系数为0.2;气圈角选在-5～15°之间变化，随着卷绕直径的增大，均匀递增，张力特性参数k的最小值为0.01～0.02，最大值为0.15～0.45，随着卷绕直径的增大，按比例递增，Q值为1.25～1.35;压应力分布中心上下移动的范围为（0.15～0.3）V毫米而设计成的。实施示意图中：

6型：V＝2.6毫米

H₁＝0.31V;R₁＝1.23V

7型：V＝2.6毫米

N₁＝0.39V;R₁＝1.19V

8型：V＝2.6毫米;

H₁＝0.46V;R₁＝0.81V

926型：V＝2.6毫米

H₁＝0.42;R₁＝0.54V

H₂＝0;R₂＝1.85V

921型    V＝2.1毫米

H₁＝0.40V;R₁＝0.52V

H₂＝0;R₂＝2.1V

下支承锥面钢领良好的张力特性，是由于不同的卷绕直径时，锥面跑道上接触中心的支反力N所对应的锥面倾角，即下支承锥面跑道曲线各点的锥面倾角有一个相当大的变化幅度φ＝55°～110°，跑道曲线的下部的锥面倾角逐渐小于74°这个临界角，跑道上部的锥面倾角是逐渐大于90°。钢丝圈在离心力的作用下，相应接触部分与跑道的紧密贴合会产生向上的分力而有效的防止钢丝圈下沉，另一原因是钢丝圈的动力学稳定性详后。

本发明下支承锥面钢领的外跑道部分：内凹部分是为了按装钢丝圈设计的，避免钢丝圈进入轨道时不致因开口超过弹性极限而断裂，凸起部分是防止钢丝圈向上滑脱而设计的，凸起的角度与钢丝圈外脚的合理配合是导致拎头轻快和落纱断头少的原因。

其下支承锥面钢丝圈，其内侧曲线 部分要求与钢领的下支承面 ab和锥面跑道 配合良好，设计上是使其对应的曲率半径比内跑道的曲率半径大25～40%，纱线通道取（0.3～0.5）V毫米，总宽度D＝（1.3～1.7）V毫米，总高H₃＝（1.3～2.1）V毫米;开口B＝（0.4～0.5）V毫米。

由于下支承锥面钢丝圈竖直方向的尺寸较大，在纱线的带动下，向外倾转的力矩较大，要求一定的动力学稳定性，因为它关系到接触面上压应力的分布和压力中心的移动范围，而钢丝圈的稳定性主要取决于惯性力系中心的位置及其变化幅度，通过这一新的几何参数发现和建立，从而找到了外圈圈形与稳定性的关系，因为离心惯性力系中心的位置取决于钢丝圈的几何形状，在跑道上的位置和钢领的口径，惯性力系中心的计算式：

X_G= (ΣXi²)/(ΣXi) y_G＝ (Σxiyi)/(Σxi)

式中X_iy_i分别代表钢丝圈上各个质点的X·y坐标，用于匀质材料。

计算表明钢丝圈在跑道上的位置愈接近上下左右对称即顶面与水平的相交角愈小、外侧的几何形状在跑道上的位置愈接近铅直，则中心的水平位置与质心的水平位置相差愈小，惯性力系中心位置的变化幅度愈小。本发明的钢丝圈图5.6型、7型、8型，其钢丝圈顶面与水平面的角度和外侧的几何形状就是依据这一理论，结合纱线通道的大小和外脚与外跑道的配合设计，使惯性力系中心的水平位置通过锥面跑道的接触中心，其变化幅度在（0.5～0.3）V毫米范围以内。

图5.6型、7型、8型，其内脚部分 tu、 op、 hi是下支承锥面钢丝圈的标志。在停车时纱线不致脱出引起开车断头，其中8型为具有一个与下支承面配合的 hi部分，与锥面跑道曲线配合的 ，部分的两点接触的和具有外圈 、外脚 的不对称钢丝圈。7型为具有一个与下支承面配合的 op部分，与锥面跑道配合的 的两点接触的对称形钢丝圈，6型为具有与钢领内壁配合的 部分、与下支承面配合的内脚 tμ部分和与锥面跑道曲线配合的 部分的三点接触的和具有外圈 、外脚 的不对称钢丝圈。三种圈形各有特点，7型、8型为两点接触，符合钢领张力特性设计的要求，8型的展开的长度短于7型，耐磨性较好，7型为对称图形按装时不必判别内、外侧，按装效率高，6型为三点接触的圈形、接触摩擦长度占展开长度的比例最大，耐磨性最好。