轻型锡林结构的制作方法

文档序号:5563112
专利名称:轻型锡林结构的制作方法
技术领域
本发明是关于一种不是由实体构成而是具有结构刚性的轻型锡林结构。
通常的,特别是用于诸如纤维梳理机的重型机械中的锡林是由实体制成的,或铸造成圆柱形金属实体且可能再被机加工而剩下一空心结构,或者被铸成空心形状然后再进行内、外精加工。
以前的力图减少这种锡林重量的努力包括选择轻型铸造合金,但是,减少重量可能最终因缺乏精密设备所必需的结构刚度而受到限制(例如对于梳理机,其中在锡林上的针布钢丝的针尖和任何与之配合而工作的梳理凹板和/或平板针尖之间的间隙对于所得到的梳理作用的最佳均匀度是很重要的)。
按照本发明的第一方面,它提供了一个空心锡林,包括一个端板,和一个空心圆柱形元件,它由许多个相互啮合的平行于上述锡林的轴线而延伸且彼此肩并肩地装配成一圆周形阵列的模件组成,每一上述模件都具有相互间隔开的壁部,在装配成锡林形状之后,它们至少部分地形成该模件式锡林的径向内表面和径向外表面。
本发明的第二方面则提供了形成模件式锡林的一个区段的模件,并与在圆周阵列中的许多相同模件一起装配以形成上述模件式锡林,上述模件是挤压制成空心形状的,并且在一侧有至少一个突舌而在另一侧至少有一凹窝,故上述一个模件的每一突舌可与相邻的上述模件的相应的凹窝啮合而定位。各模件则具有相接的径向外表面,这确保在一系列上述模件排成阵列而成为整个圆周的装配好的状态下,模件的径向外侧板处于受压缩状态而模件的径向内板则处于受拉伸状态。
模件最好挤压成开口的几何形状,而且最好有端板以便可以对接在装配好的模件的圆柱形阵列的端部上,从而确定出该锡林的端壁。
在每一模件上都具有用于将其连接在排成阵列的相邻模件上所需的装置是方便的。每个模件若与相邻件相同则更方便,在此情况下模件一种可能是在其一侧有与在另一侧的凹窝形状一致的突舌,从而使每一模件的突舌可与其相邻模件的凹窝啮合。
当有这种突舌和凹窝时,每个模件还可具有与相邻模件上的凸轮装置配合的凸轮装置以便驱使该突舌与该凹窝牢固地进入啮合状态。
若上述每一模件沿两个相对的边缘每一边靠近径向外板处有一纵长的凹槽将是很有利的,这样每一上述边缘的凹槽将对准相邻模件的另一边缘的凹槽,上述这些凹槽一直延伸到上述模件的端部。
最好,各模件都这样成形以致于在模件式锡林的已装配的构形中,锡林的圆柱形外表面处于使全部模件受压缩的区域,而在模件式锡林的径向向内的表面处模件的相关部分周向受拉伸。装配好的模件式锡林受压缩与拉伸的这后一安排,对随后用梳理针布钢丝包复的纤维梳理锡林的情况特别有利,其中,针布钢丝缠绕在锡林的外圆柱形表面上,因此,在锡林的外表面上施加附加的压缩应力。
形成装配好的模件式锡林的外圆柱表面的每一模件部分可以有双凸的截面形状则比较有利,结果,当逆着其弯曲方向而使其适应模件式锡林的圆柱形外形时,该模件壁弯曲的中性轴线趋于伸直。
本发明的第三方面则提供一种由n个相同的模件啮合成一圆柱形阵列的模件式锡林的装配方法,它包括将(n-1)个上述模件组装在一起,为最后一个模件留下一个间隙,撑紧上述(n-1)个模件阵列从而增加为最后模件所留的间隙的宽度,足以使最后模件与其直接相邻的模件啮合到间隙的两侧,将最后模件沿纵长方向滑入间隙中直到它与阵列中的(n-1)个模件对齐,然后松开撑紧力。
本发明的第四方面提供一种装配由n个相同模件啮合成圆柱形阵列的模件式锡林的方法,它包括将n个相同的模件组装在一起成为松配合状态的圆柱形状,在相邻模件间的每一交界面处相邻模件的表面之间插入充填装置而使上述装配体撑紧。上述充填装置填充在靠近形成该锡林外部的径向外板处的模件侧壁之间,由插入最后的充填装置而使该锡林按所需方式压紧。
为了更易于理解本发明,现仅以举例方式结合附图而给出下列说明,其中

图1是按照本发明的锡林模件的横截面图;
图2是与图1相比缩小尺寸的表示三个模件装配成部分锡林构形的视图;
图3则是进一步缩小尺寸的表示已加工的锡林的附图;
图4为对应于图2而示出了形成锡林的模件的改进形式的视图;
图5是表示装配包含图1与图2中模件的锡林的方法示意图;
图6是与图5相应的视图,但表示的是装配具有图4中模件的锡林方法。
图1表示一个空心挤压成的模件1,它是图3中所示的用于组装成空心锡林18的24个这种相同模件中的一个,在此其用作纺织纤维梳理机的主梳理锡林。
模件大体呈箱形截面梁构形,它有形成锡林的外面的外壁2和面向装配好的模件式锡林的径向内部的内壁3,这些内壁和外壁被大体是径向延伸的侧壁4和5所连接。
在最佳实施例中,“梁”,除了其端部之外,是封闭的,但是在实践中可以使用任何变化的结构来提供所需构形的外表面以及锡林所需的强度。
为了将模件装配在一起,每个模件的内壁板3的一端上有一突舌6,而在同一壁板3上的另一端上则安排有适当的凹槽7,以使一个模件1b的突舌6啮合到与其直接相邻的模件1a的凹槽或凹窝7之中,如此等等,如图2中所示。
为了确保突舌6牢固地啮合到凹窝或凹槽7之中,在侧壁4的远离突舌6的一端上有一凸轮滑道8,它与另一侧壁5上的远离凹窝7一端上的与之相适应的定位凸轮滑道9相啮合。结果,当在图1中箭头F方向的力的作用下相邻两模件1a和1b被压在一起时,滑道8和9的凸轮啮合作用促使突舌6牢固地压入凹窝7中。
为了保证模件之间彼此不发生松动配合,精心选择突舌6的外形使之与凹窝7的外形轮廓相一致,即使在模件间不受压力的情况下也不致发生横向敲击。
为了在装配好的模件式锡林上施加周向压力,侧壁5远离凹窝7的一端设有突出部10,当每两个相邻模件1a和1b在圆周方向上彼此压紧时,该突出部压在远离突舌6的另一侧壁4的端部上的肩部11上。
只要在一方面,在圆周方向上面向右的突出部10的端部和肩部11的与之配合部之间确定合适的距离,另一方面,在突舌6与凹槽或凹窝7的中心之间有适宜的距离尺寸,就可以保证在装配条件下,壁2保持受压缩而壁3则保持着受拉伸状态。当装配好的模件式锡林将用某种捆扎物例如在梳理锡林中用梳理针布钢丝缠绕时,这是特别有利的。
为了给每个模件的径向外壁板2提供所需的强度及抗弯曲性,壁板2最好具有图1中所示的形状,它有大体上向内的凸状内表面12,可与形成组装的模件式锡林的外表面的向外的凸状表面13互补,这样,尽管其表面13有圆柱形的外观,而该壁板2的弯曲中性线31却基本为直线(见图4),并且在此例中平行于该模件的外表面13在壁板2中点处的切线32。
每个模件可有选择地带有一对弯曲的肋14,在它们之间确定出一个大体为圆形的凹槽15,其用途将在下面描述。
组装模件1成为一个空心锡林,使之能够承受结构载荷的操作如下首先将诸如图2中的1a,1b和1c这样的各个模件排列成合适的形状(例如使每一模件与地板相接的一端直立在地板面上,或者将其安装在前述的适当的环上或前述的凹窝之中),并使一个模件1b的突舌6与其相邻件1b的凹窝7啮合,如此等等。
在24个模件中的23个已按此法组装好之后将其中的每一个通常简单地置位使得以其突舌啮入相邻件的沟槽中,然后,通过在模件阵列的端部施加向外的撑紧力而使接近完成的圆柱形结构变形,其中该阵列的端部将容纳剩下模件的侧壁4和5。某些理想的装置,诸如图5中的扩张器23可以用来确保施加于接近完成的组装模件式锡林上的弯矩均匀地分布在整个锡林上。为此目的,可以使用加载扩张垫块24或者其它类似的装置用于沿该模件式锡林的周边方向给予相当均匀的偏转。
当接近完成的锡林被如此地撑紧后,最后的模件通过轴向地滑入剩余的间隙中而使其就位,而其突舌6沿其相邻件的一个的凹窝或凹槽7滑入且其凹槽或凹窝7则沿另一个相邻模件的突舌6滑入直到最后的模件正好与其它23个模件肩并肩地排好为止。
在此阶段,放松作用在其它23个模件上的“撑开”弯矩将允许第24个模件也得到其应承担的部分载荷,即绕模件式锡林均匀分布的载荷,最后模件的滑道8和9与直接相邻模件的最终啮合将有助于确保绕模件式锡林突舌6和凹窝7的紧配合。
如果需要,一个或另一个或突舌与凹窝两者可以具有略有锥度的轮廓,以便当因滑道8和9的凸轮啮合的结果使突舌6被驱入相配合的凹窝7中时,提供某种楔的作用。
作为已描述的模件1的突舌与凹窝的较好的联接的替代方式,模件可以由相配合的燕尾式结构所取代。
图5表示一种用作扩张接近完成的模件式锡林的适宜的工具23,例如,包含有Y型扩张器,它有与接近完成的模件式锡林的内部相啮合的Y型短杆24〔例如相邻模件11与12(模件号1是在间隙的一侧而模件号23则在间隙的另一侧以接受模件号24)〕,而该Y型的分支25和26与邻近模件号1和23的模件式锡林的径向内表面相啮合以向其施加径向扩张力F1。一种适宜的在该Y型的短杆上的液压或螺旋千斤顶27能被操纵用来扩展Y型的两个分支(最好,分支在28处与Y型的短杆铰接)。在短杆和两分支上备有载荷扩展垫块24。最好,施加一模向径向的压力(例如,在此24模件的例中,在模件6和18的位置)以产生径向压力F2而引起模件1和23的表面呈现出易于接纳模件24的最佳方位。
一旦用这种方法将模件式锡林装配好,就可接上端板。例如,在图1所示的实施例中,端板上有靠近其周边钻出的24个间隙孔,其中每个孔中容纳一适当的螺栓或螺钉,螺栓穿入间隙孔中并啮入在模件1的外板2之内侧上的位于两弯肋14之间的凹槽15中(图1),为此目的凹槽15最好在模件组装成锡林之前,用适当的导向夹具攻丝。
每个端板的中心可有在锡林上用于安装轴承或短轴的装置,以便可旋转地安装最终的模件式锡林。
虽然在上面描述中指的是含有24个相同模件的模件式锡林,也可以选择任何更少或更多数目的模件,但是每个模件的形状当然会因数目之不同而异,即使是遵循模件的相同的基本工作原理也是如此。
图1表示每一模件有一径向向内的部分圆柱形表面16,它能与内成型环接合,每一模件的主弯曲的径向向内的板3是自离开模件1的凹窝7而走向突舌6时偏离开最后成型的模件式锡林的圆柱形的构形。仔细考虑板3的曲度以便当接近完成的模件式锡林为插入最后的模件而施加打开间隙的弯矩时能产生伸直它们的效应,并赋予附加的挠性以便将在锡林的弯曲的适当方向上的张紧变得更为方便。板3的曲率基本如图1与图2中所示,横截面为螺线形。
由表面16所形成的部分而想象出的总的圆柱形锡林用点划线17表示。这将与所配合的或型环17的外表面相符。
图2表示在上述锡林18的早期装配阶段,图1中的模件1的三个彼此啮合组装体。它清楚地表明了其内部轮廓的径向不规则性,这是由突舌6与凹槽7交错所致,也表明了由所示的三个模件的表面13所确定的基本规则的径向外表面。
图4示出了大体类似于图1到图3锡林模件的实施例,但是它沿着邻近模件径向外板13的侧边缘有附加的半圆形槽20和21。正如图4中的中央模件,若左侧半圆形槽用20表示而右侧半圆形槽用21表示,则将模件装配起来时,中央模件的右侧凹槽21与在右侧下一个相邻模件上的另一(左侧)凹槽20对准,而其左侧凹槽20则与在左侧下一个相邻模件的另一凹槽(右侧)21相对准。
虽然所示出的凹槽为半圆柱形,但它可以是能接纳充填物(在本例中是圆柱形杆22)的任何其它适宜的形状。对于圆柱形杆,凹槽20与21可能是非圆柱形状,例如V型。对于不是圆柱形杆22的其它横截面的充填物,也可以使用不同轮廓的凹槽20和21。
为了协助插入填充物杆22,其一端有锥度以协助将它们插入对准的凹槽20和21中。
图4中的模件与图1到图3中的另一不同之处是没有弯曲肋14来帮助将端板夹紧在模件式锡林上。然而,可以采用其它的端板固定形式。例如,填充杆22可以采用具有适宜的旋入端以便与在端板上钻出的孔相接合的办法来安装端板。
装配图4中的模件成为模件式锡林的方法与由图1至图3的装配有所不同,其方法如下整个模件装配体以模件一端站立而布置成为圆柱形构形,各突舌6与凹槽7互相啮合。随着各模件的径向的最外面的板13安置好,其边缘几乎在一个模件和下一个模件之间的交界面处相接触,装配相当松驰,但毫不困难获得圆柱构形,即使是当全套中最后的模件已插入适用的间隙中时亦然。应当记得在图1至图3的实施例中要插入最后的模件需将前面(n-1)个模件整个组装体撑紧来为它腾出空间。
一旦各模件均已如上述地松装在一起,各充填杆22则被驱入由对齐的槽所确定的间隔中(在此例中是在各模件间的每个分界面处由两半圆柱形凹槽20和21所确定的圆柱形开口)。
为了便于各杆件的插入,松装配的锡林可以变形成为椭圆形状,这通过在锡林中扩展一直径(为了使该直径变成椭圆的长轴)或从外面缩小其一直径以使该收缩的直径变成椭圆的短轴来实现。一旦得到椭圆的构形,则在椭圆的长轴直径的两端插入填充杆,在该外椭圆的曲率半径最小,而表面20与21之间的间隙最宽。如果一次“椭圆化”变形不足以满足适于插入全部杆件的要求,则这一过程可以在通过为收缩与扩张而选择不同的直径来重复几次,以便绕阵列移动各区段装配体的最小曲率半径区从而在杆件尚未插入的区域产生最紧实的曲率。
举例来说,图6中示出了作用于锡林上表盘9点和3点处的向外变形力F3,以便在为便于局部地插入杆件而施加内力的这些点的周围产生最紧实的曲率。
换言之,也可施加径向内力,例如在9点和3点的位置,用以缩小该直径而在12点与6点处产生利于在该处插入杆件的最紧实的曲率。
插入最后的杆件将是困难的,但可靠填充杆的导入端的最佳锥度的帮助而能无困难地做到。
一旦各填充杆22均被插入,则径向外板13将全部处于压缩应力状态,而且已经发现这正是最可靠地保持锡林结构整体性的构形。
在梳理锡林是用本发明的方法制造的情况下,每个模件的外板2应有足够厚度以提供为得到最后精加工锡林的精确尺寸以及为了在锡林上包覆必需的梳理针布钢丝而在组装好的模件式锡林18的径向外表面上进行机械加工的可能性。
如上面所指出的,每个挤制成的模件1所用的材料最好是铝或铝合金,而空心箱形梁式的结构使得可以形成非常轻型的模件以至于将一定数量的这种模件啮合而构成锡林,其中,已加工的模件径向外侧处受压缩应力而在径向内侧受拉伸应力。同时,尽管与铸造成的空心圆柱体的通常的梳理锡林(其径向距离大体等于模件1的侧壁4或5的长度)相比,它具有极轻的重量,仍能给出所得到最后加工的模件式锡林的特别令人满意的结构一体性。
如果需要,这种模件式锡林至少可以用一个在径向内部安排的加强环(未示出)所加强,加强环的圆柱形外部与模件式锡林的想象的圆柱形内表面相一致,以这种方式模件能支撑抵抗径向变形,因为在锡林18的面向内的模件板3中的张力导致对加强环的外部施加压力,在装配中采取所提供的适当措施以保证在模件式锡林18与该加强环松驰时保持着紧配合。
若十分必须,还可使用多于一个的加强环,如果需要,在挤压出每个模件时至少包含一个如图1中33处所示的T形槽,以使模件的径向内侧板可借助于T形头螺栓和螺帽以及穿过加强环径向延伸的适宜钻出孔而被紧紧地径向向内地拉向加强环。
一种另外的或附加的加强机构则依赖于将硬聚氨酯泡沫注射入在每个模件1上形成的孔穴中。为使松配的空心模件有正确的轴向定位,沿已加工的锡林为半径之处提供沿模件的侧壁向下延伸的槽口是有益的,当达到正确的轴向定位时,将标钉插入定位槽所确定的空间中。这既可通过事先在模件上制出槽口,也可以先组装成特定的构形然后再在每个界面处沿半径方向钻孔从而提供具有适宜的口径以容纳标钉的孔来实现。
装配工作完成时,在空心锡林磨削外表面工序之前,每个标钉周围空隙都用树脂或其它填充介质充填,故磨削工序将产生光滑的圆柱形表面,即使在径向延伸的标钉部位亦然。
磨削工序可用皮带研磨机来完成,即具有循环磨料皮带的研磨机,在驱动皮带绕其循环路径作循环运动时,该皮带被安排成具有一个在旋转的装配好的锡林上支承的平面路程。
权利要求
1.一种空心锡林,其特征是包括端板和由许多互相啮合的模件(1)形成的空心圆柱形元件(18),模件(1)最好是用金属挤压成形,每个都平行于上述锡林的轴线延伸并且肩并肩地排成圆形阵列,每个上述模件(1)具有间隔开的壁部(3与2),它们在该锡林的装配好的构形中形成至少部分该模件式锡林的径向内表面与径向外表面,每个模件最好有大体为矩形的横截面,从而形成一箱形截面梁。
2.一种如权利要求1中所述的锡林,其中每一模件都包含有将其自身连接到与其相邻的锡林中的模件上的必要装置。
3.一种如上述权利要求中任何一个所述的锡林,还包括装置(10,11,22)以向模件施加压力从而使模件式锡林的径向向外的壁(2)受压缩状态而该模件式锡林的径向向内的壁(3)受拉伸状态。
4.一种如权利要求5所述的锡林,其中,向模件施加压力的装置为填充装置(22),它能被插入到相邻模件(1)之间的每个界面,靠近该模件式锡林的径向外壁(2)处,并适于与其它各界面处的填充装置配合,当插入最后的填充装置后将整个锡林置于所需的应力之下。
5.一种形成模件式锡林的一个区段的模件(1),它由许多相同的模件装配成圆形阵列从而形成上述模件式锡林,其特征在于上述模件为空心形状,最好其空心中部注有硬聚氨酯泡沫,并由挤压制出且在一侧具有至少一个突舌(6)以及在另一侧具有至少一个凹窝(7),进行定位,以使一个上述模件的突舌或每个突舌能够啮入相邻于上述模件的相应的凹窝中;以及模件上还具有径向向外的邻接表面(10,11,20,21)以保证在一组上述模件装配成占据一个完整圆周的阵列的条件下,模件的径向外板(2)呈受压状态而模件的径向内板(3)则呈受拉伸状态。
6.一种如权利要求5中所述的模件,其中所述突舌或每一突舌(6)基本上在由上述模件所形成的圆形锡林区段的径向方向上伸出,而上述凹窝或每一凹窝(7)亦在相同的基本径向方向上开口;以及还包括凸轮装置(8,9),它们位于上述模件的径向外侧部分并在侧壁的向外的面上,模件的突舌或每一个突舌啮入另一模件的相应沟槽中而使两个相邻的模件(1)在圆周方向彼此压紧,这在所述凸轮装置之间引起凸轮相互啮合从而将突舌更牢固地推入所述凹窝中。
7.一种如权利要求6中所述的模件,其中在每一模件式区段上的径向外部分处的凸轮装置在一侧有突出部而在另一侧有为与相邻模件的突出部相接合的肩部。
8.一种如权利要求6中所述的模件,其中,在上述径向外侧相接的表面上有沿模件侧壁的上述向外的表面所形成的凹槽(20,21),由此,在一个模件的第一侧壁上的凹槽(20),在装配条件下处于与相邻的相同模件的第二侧壁上的凹槽(21)对准的状态,并且还具有适合于插入到上述凹槽之中的填充装置(22)。
9.一种如权利要求5到8中任一个所述的模件,其中由模件所形成的锡林区段的径向外侧部分与箱形梁式模件的板(2)相一致,所述板具有双凸的形状,因而上述板的通过该模件的横截面所取的弯曲中性线(31)为直线并且基本上平行于在模件两侧之间所述板的中点处的模件的切线。
10.一种如权利要求5到9任一个所述的模件,在上述模件的内侧有一对相向弯曲的弯肋,从而在此间形成大体圆形的凹槽,该槽用于与相应的螺栓或螺钉啮合而使端板在模件上固定就位。
11.一种如权利要求5到10中任一个所述的模件,其中模件的径向内板绕与由几个这种模件形成的锡林的纵长轴线平行延伸的轴线弯曲,其截面曲率最好是基本上呈螺线形。
12.一种如权利要求1至4中任一个所述的模件式锡林或一种按权利要求5到10中的任一个所述的多个模件构成的锡林,还包括至少一个加强环使在锡林中形成紧密配合,并在每个模件的两端面之间的位置上啮合其径向内表面。
13.一种由n个相同模件(1)啮合成圆柱形阵列而装配成模件式锡林的方法,包括把(n-1)个上述模件组装在一起,其特征是为最后的模件留下间隙,撑紧上述(n-1)个模件阵列,最好在(n-1)个模件阵列的内部使用一个变形用千斤顶,与为最后模件保留的间隙两侧相邻的模件啮合并增大留给最后模件的间隙宽度,而足以使供最后模件与其直接相邻的模件的啮合进入间隙的两侧,将最后模件纵向地滑入间隙中,直至与阵列中的(n-1)个模件对准,然后松开撑紧。
14.一种由权利要求13所述的方法,还包括沿一直径施加径向收缩(F2)的步骤,其中该直径大致按与在锡林的构形中将和插入最后的安装模件相交的直径相垂直的方向延伸。
15.一种由n个相同模件(1)啮合成一圆柱形阵列的模件式锡林的组装方法,其特征是先将n个模件组装成松配的圆柱形构形,再在相邻模件的分界面处在相邻模件的表面之间插入填充装置(22),对所述组合体进行撑紧,上述填充装置在靠近形成锡林的外表面(13)的径向外板(2)处模件侧壁(4,5)之间装入,由此最后的填充装置的插入按所需方式使该锡林撑紧。
16.一种如权利要求15中所述的方法,其中所有模件都在邻近于每个模件的径向外侧板(2),其侧壁(4,5)的外表面上有凹槽(20,21),而上述填 装置是适于被驱入在每个界面处对准的凹槽之间的空间中的圆柱形杆(22),最好每个上述圆柱形杆有带锥度的端部以便于插入上述空间中。
17.一种如权利要求15或者16中所述的方法,还包括将松装各区段的锡林加以变形成为椭圆形状的步骤,最好施加径向向外的力(F3)来扩展该圆柱形阵列的直径以形成椭圆形阵列的长轴,而在椭圆的最小曲率半径区即在椭圆上述长轴的端部区域插入上述填充装置(22)。
全文摘要
一种空心锡林,其特征在于包括端板和由许多相互啮合的模件(1)形成的空心圆柱形元件(18),模件最好由金属挤压成型,每个沿平行于上述锡林的轴线方向延伸,肩并着地组装成圆柱阵列,每个模件(1)具有间隔开的壁部(3和2),它们在锡林的装配好的构形中至少形成部分模件式锡林的径向内表面和径向外表面。每个模件最好有能形成一箱形截面梁的大体为矩形的截面。
文档编号F16J10/00GK1056319SQ9110210
公开日1991年11月20日 申请日期1991年3月5日 优先权日1990年3月5日
发明者约翰·怀特利, 艾尔弗雷德·伍德, 莱斯利·包德利尔 申请人:霍林斯沃斯(英国)有限公司
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