一种梳棉机传动系统及梳棉机的制作方法

本公开涉及机械技术领域，特别是涉及一种梳棉机传动系统及梳棉机。

背景技术：

传动系统连接机器的每一个部分，向每个部分输送动力，是梳棉机设计中的核心部分。梳棉工艺对各梳理工作件的速度有较高要求，配套工作的梳理辊其针向的不同以及两者速比之间的差异都会对梳理效果产生很大的影响，并且由于梳理机械采用封闭结构，为防止大堵车和原材料浪费现象，各个梳理单元其传动系统必须保证同步。因此，其原料的特性对梳棉机传动系统传动比提出了很高的要求，并且，各梳理部分需保证其传动的联系性，这就给梳毛机传动系统的设计提出了更高的要求。

近年来随着电气技术不断发展和新的梳理技术不断出现，梳棉机的传动系统发生巨大变化。现阶段，进口梳棉机多采用了多电机传动模式，即每个梳理单元配备单独的电机带动；同时出于对传动系统同步性要求和成本的考虑，现阶段国产梳棉机采用双电机传动模式。两种传动模式均有各自的特点，随着纺织行业的飞速发展，如何设计出一种既能满足同步性要求，同时还能保证成本优势的梳棉机传动系统显得尤为迫切，因此对梳棉机的传动系统进行改良设计研究是一个具有深远意义的课题。

经检索，对国内外市场现存的梳棉机传动系统评述如下：

国产第一代高产梳棉机A186型采用单电机传动，使用一台电动机用于传动，电动机先将动力传至锡林，再通过机械传动系统由锡林传动至其他梳理工作件，通过皮带、链条以及齿轮确保全机各梳理元件正确的速比，工作时启动电机，各梳理部件将同步达到要求的运转速度。这种传动方式减少了电机的使用，电气设备投入低及编程控制工作量小，对机器零件加工精度要求低，因此成本低，同时保证了全机的同步性能，在机器断电的情况下，也能够避免因为圆筒惯性不同所造成的不同步停止的问题，大大减小了突然停电造成机器堵塞及原材料浪费等问题发生的概率。但该方案的缺点是传动效率低，易发热。单电机传动模式由于其传动比大，传动线路长，其中间所需的传动件也较多，这就大大增加了传动系统的复杂程度，而每增加一个传动环节都会造成能量损耗，从而使得整个传动线路传动效率大大降低，系统正常工作时会引起发热现象，容易引发故障问题。

国产第三代高产梳棉机如FA201型传动系统主要由两个主电机组成，一条传动线路是由恒速电机传动至锡林、刺辊和盖板(在第三代高产梳棉机上，为了方便改变速度，盖板传动采用单独小电动机传动)；另一条传动线路是由变速电动机传动至道夫、剥棉罗拉及上、下轧辊。另外安全清洁辊需用一个小电动机传动，该电动机还可用于传动抄磨辊。这种传动方式同步性好，传动效率较高，传动稳定。在保证联动的前提下，其仍然具有上述单电机传动的同步性好的优点，但相比于单电机传动，传动元件减少，起到了简化传动系统的作用，提高机器传动效率及稳定性。产品成本有所提高，但大大减少了机器生产、安装、操作和维修的工作量。

瑞士一企业生产的DK3型梳棉机采用三台三相马达，第一台特制三相马达通过皮带传动锡林刺辊和盖板，第二台是双触点并激马达，采用链条传动给棉罗拉，第三台是双触点并激电机，传动道夫、剥棉罗拉和圈条部件，第二台与第三台电机性能相同，都是连续变速的电机，后两台马达由一只电子控制器操纵，使给棉与出条同时进行。当出条速度改变时牵伸的倍数始终保持不变，改变棉条的支数不需要变换齿轮，大大降低了维修的工作量。锡林的启动与停止和原料的移动也是同步的，因此再开车时就不需要重新接棉条头。

通过上述分析可见，国产第三代高产梳棉机基本可以满足同步性要求但是由于盖板使用单独电机传动，在盖板和锡林之间同步性无法保障，同时国产第三代高产梳棉机采用的是单区盖板梳理(在锡林上方只有一条盖板)而本实用新型所述的传动系统是基于双区盖板梳理的传动系统设计；瑞士一企业生产的 DK3型梳棉机由于各传动部件上采用的是单独电机传动需采用电控才能实现同步性要求，成本较高，对控制系统要求较高，目前技术由少量外国公司掌握。同时梳棉机不属于精密机械，制作精度不是很高，像机床一样采用控制系统效果不好。

技术实现要素：

为了解决现有技术的不足，本公开的实施例子提供了一种梳棉机传动系统，能够对梳棉机的各个单元进行同步性好的传动作用。

为了实现上述目的，本申请采用以下技术方案：

一种梳棉机传动系统，包括：锡林部分传动机构、盖板部分传动机构、道夫部分传动机构、皮圈导棉装置传动机构以及压辊部分传动机构；

所述锡林部分传动机构由锡林电机将动力传动至锡林，通过双联张紧轮改变传动方向传动至刺辊；

所述盖板部分传动机构中，锡林通过皮带传动至活动盖板传动轴；

所述道夫部分传动机构由道夫电机通过同步带轮传至压辊传动轴；

所述压辊部分传动机构中压辊传动轴通过双面同步齿形带传动至皮圈导棉装置、剥棉罗拉、下轧辊、上轧辊和道夫；

所述皮圈导棉装置传动机构带动皮圈导棉装置运动。

进一步的技术方案，所述锡林部分传动机构为平皮带传动机构，包括锡林主轴、刺辊主轴以及减速器输入轴，需要传动的部件有锡林辊、盖板以及刺辊。

进一步的技术方案，所述锡林电机安装在锡林下端的主机架上，由电机带轮通过锡林平皮带传动至锡林带轮的大带轮处，期间通过双联张紧带轮和张紧带轮，张紧带轮可以上下调节，双联张紧带轮可以左右调节，其为双列带轮，它具有两个作用，一是作为刺辊传动的主动轮，通过刺辊平皮带传递扭矩至刺辊带轮，二是负责调节张紧，通过两个张紧轮的同时作用，锡林、刺辊和锡林电机之间联动

进一步的技术方案，所述锡林带轮为双列带轮，但带轮直径不相同，锡林带轮上的小带轮与盖板减速器上的减速器带轮通过盖板平皮带传递动力，最后扭矩通过盖板减速器传动至活动盖板链轮，实现活动盖板的回转运动。

进一步的技术方案，所述盖板部分传动机构包括减速器、盖板传动轴以及盖板链轮，活动盖板通过螺栓连接固定在链条上，盖板链轮固定在盖板传动轴上，锡林与盖板之间设置有减速器；

盖板传动轴为轴Ⅲ，为减速中变速后的输出轴，该部分需要传动的部件为活动盖板。

所述减速器采用封闭箱体结构，箱体中共有四根轴，减速器输入轴为轴Ⅰ，其上安装有滑移双联齿轮，可与安装在轴Ⅱ两端的齿轮啮合，实现双速换挡，同时轴Ⅱ中间段加工成蜗杆，蜗杆与轴Ⅲ上的离合斜齿轮啮合传动，当离合斜齿轮未与后端的离合器啮合时，前端传递的动力使得离合斜齿轮在轴Ⅲ上空转，即可通过轴Ⅲ另一端的手柄实现手动操作盖板，反之，当离合斜齿轮与后端的离合器啮合时，前端传递的动力带动轴Ⅲ旋转，通过轴Ⅲ上的蜗杆与盖板传动轴上斜齿轮啮合实现扭矩传递至活动盖板链轮处，最终实现活动盖板回转运动。

进一步的技术方案，所述滑移双联齿轮和离合器在轴上运动均通过拨叉实现；

在减速器中，轴Ⅰ安装有减速器带轮，从锡林小带轮处传递过来的扭矩使轴Ⅰ旋转，滑移双联齿轮也安装在轴Ⅰ上，通过拨叉推动作用在轴Ⅰ上轴向移动，通过轴两端的圆锥滚子轴承和轴肩实现定位；在轴Ⅱ的两端分别安装一个与滑移双联齿轮啮合的两个齿轮，它们与轴采用平键连接，两齿轮之间的轴被加工成蜗杆，向减速器轴Ⅲ输送动力，通过该装置使减速器实现了双档换速。

进一步的技术方案，盖板设置有手动操作装置，借助机械式离合器来实现该减速器一级减速和二级减速的切换，即在手动操作时，使离合器分离，采用一级蜗杆齿轮减速器传动；反之，在活动盖板工作时，采用二级蜗杆齿轮减速器传动；

该机械式离合器由带离合器齿轮和离合器组成，通过两者上的齿啮合与断开控制，带离合器齿轮通过轴套空套在轴Ⅲ上，离合器通过平键与轴Ⅲ连接，拨叉左右摆动可以控制带离合器齿轮和离合器之间的啮合与断开，当两者啮合时，轴Ⅲ接受由前端轴传递的扭矩，此时减速器为二级减速；反之当两者断开时，带离合器齿轮在轴Ⅲ上空转，此时通过手柄传动，减速器为一级减速器，离合器通过固定在轴上的限位球限位，限位球通过弹簧在轴的径向往复移动，轴Ⅲ的右端为蜗杆，传动至活动盖板传动轴。

进一步的技术方案，滑移双联齿轮通过离合器拨叉实现在轴上运动，换挡拨叉安装在轴Ⅲ上，以轴Ⅲ为支点实现滑移齿轮在轴上的移动，减速器采用箱体密封。

进一步的技术方案，所述道夫传动部分是指由道夫电机作为动力源的所有部分，包括皮圈导棉装置、压辊部分、三罗拉剥棉部分与道夫部分，该部分传动包括4条线路，其一为安装在道夫电机上的电机同步带轮传动至电机从动同步带轮，电机可以在机架上左右移动，确保皮带的张紧，通过皮圈传动同步带轮传动至皮圈导棉装置同步带轮；其二是通过压辊传动同步带轮传动至压辊部件中的下压辊同步带轮，期间通过张紧带轮和张紧带轮张紧和换向；其三为通过三罗拉传动同步带轮传动至三罗拉剥棉装置，使用双面齿形带，改变上轧辊同步带轮的转动方向，期间通过张紧轮张紧，其可以在机架上左右调节，最后是由剥棉罗拉同步带轮传动至道夫同步带轮，通过张紧轮张紧，它可在机架上上下调节。

进一步的技术方案，所述皮圈导棉装置传动机构包括两对相距设定距离的回转皮带，两者转向相反，皮圈安装在皮圈带轮上，皮圈带轮安装在带轮传动轴上，带轮传动轴上安装圆锥滚子轴承，通过轴肩定位，圆锥滚子轴承安装在轴承座上，轴承座固定在机架上，带轮传动轴的下端安装有从动锥齿轮，主动锥齿轮和从动锥齿轮相啮合将皮圈传动轴上的扭矩传递至带轮传动轴上，带轮传动轴通过皮圈带轮带动皮圈运动。

进一步的技术方案，所述压辊部分传动机构包括上压辊轴及下压辊轴，所述上压辊轴的一端安装在摆动轴承座中，所述上压辊轴的另一端安装上压辊，在摆动轴承座的一端安装芯轴，摆动轴承座通过芯轴固定在箱体上，当摆动轴承座绕箱体转动时，上压辊也跟随其上下浮动；

所述下压辊轴安装在箱体的下部，下压辊安装在下压辊轴的一端，下压辊轴的另一端安装下压辊同步带轮，通过同步带压辊传动轴传动至下压辊，牵引棉条向圈条机处运动。

进一步的技术方案，在摆动轴承座的上端设有压缩弹簧，提供给定的压力，在压力弹簧上安装压紧螺母限位。

本公开还提出了一种梳棉机，包括上述梳棉机传动系统，利用上述梳棉机传动系统实现动力的传输。

本公开还提出了一种梳棉机传动系统的传动方法，包括：

锡林与刺辊联动，传动由锡林电机传动至锡林，通过双联张紧轮改变传动方向传动至刺辊，由锡林通过皮带传动至活动盖板传动轴，两者之间安装一台减速器；

压辊部分、下轧辊、上轧辊、剥棉罗拉和道夫采用道夫电机传动，传动由道夫电机通过同步带轮传至压辊传动轴，压辊传动轴通过双面同步齿形带传动至皮圈导棉装置、剥棉罗拉、下轧辊、上轧辊和道夫。

与现有技术相比，本公开的有益效果是：

本公开技术方案提供的传动方案其传动过程同步性好。在开车加速和停车减速阶段，各个梳理单元可以保证固定的速度比保持不变，不会在机器启停阶段对棉纤维造成拉伸或挤压等损伤。盖板与锡林之间采用减速器传动，保证速度要求的同时保障了盖板与锡林之间的同步性。减速器能根据不同物料的要求换挡变速，提高了机器的运用范围和经济价值，同时采用了离合器，大大提高活动盖板清扫的效率。减速器的箱体结构具有不易污染棉花和便于润滑的优点。道夫部分采用双面同步带，有效的简化了传动系统，同时确保了传动比的准确性，皮圈导棉装置使得机器能够自动出条，压辊的柔性调节大大提高了出条质量。

该方案相对于单电机传动方案其传动机构数量大大减少。各梳理单元单独配备电机传动大大简化了原有的传动方案，使得机器传动件大大减少，缩小了整机的体积，同时也大大降低了整机的能量损耗，使得能量利用率大大提高，减缓了机器工作过程中的发热现象，提高了整机使用年限。

附图说明

构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本申请的进一步理解，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。

图1(a)为本公开一些实施例子的整机参数传动简图；

图1(b)为本公开一些实施例子的传动方案简图；

图2为本公开一些实施例子的锡林部分传动示意图；

图3为本公开一些实施例子的道夫部分传动示意图；

图4为本公开一些实施例子的盖板减速器换挡装置结构示意图；

图5(a)-图5(b)为本公开一些实施例子的盖板减速器手动操作装置结构示意图；

图6为本公开一些实施例子的皮圈导棉装置示意图；

图7为本公开一些实施例子的压辊结构示意图；

图8(a)-图8(b)为本公开一些实施例子的喇叭口结构示意图；

图中，1压辊部分，2下轧辊，3上轧辊，4剥棉罗拉，5道夫，6活动盖板传动轴，7锡林，8盖板减速器，9刺辊，10给棉罗拉；

Ⅰ-1主机架，Ⅰ-2锡林电机，Ⅰ-3电机带轮，Ⅰ-4双联张紧带轮，Ⅰ-5锡林平皮带，Ⅰ-6锡林带轮，Ⅰ-7活动盖板链轮，Ⅰ-8盖板平皮带，Ⅰ-9减速器带轮，Ⅰ-10刺辊平皮带，Ⅰ-11刺辊带轮，Ⅰ-12张紧带轮；

Ⅱ-1道夫电机，Ⅱ-2电机同步带轮，Ⅱ-3压辊传动轴(轴上安装有4个同步带轮，按照由外到里的顺序依次为Ⅱ-3a电机从动同步带轮、Ⅱ-3b皮圈传动同步带轮、Ⅱ-3c三罗拉传动同步带轮、Ⅱ-3d压辊传动同步带轮)，Ⅱ-4张紧轮，Ⅱ-5下压辊同步带轮，Ⅱ-6张紧轮，Ⅱ-7皮圈导棉装置同步带轮，Ⅱ-8上轧辊同步带轮，Ⅱ-9下轧辊同步带轮，Ⅱ-10剥棉罗拉轴(轴上安装有2个同步带轮，按照由外到里的顺序依次为Ⅱ-10a道夫传动同步带轮和Ⅱ-10b剥棉罗拉同步带轮)，Ⅱ-11张紧轮，Ⅱ-12张紧轮，Ⅱ-13道夫同步带轮；

Ⅲ-1轴Ⅰ，Ⅲ-2滑移双联齿轮，Ⅲ-3箱体，Ⅲ-4圆锥滚子轴承，Ⅲ-5齿轮(19T)，Ⅲ-6蜗杆，Ⅲ-7 齿轮(29T)，Ⅲ-8轴Ⅱ；

Ⅳ-1箱体，Ⅳ-2轴Ⅲ，Ⅳ-3圆锥滚子轴承，Ⅳ-4离合斜齿轮，Ⅳ-5离合器，Ⅳ-6离合器拨叉，Ⅳ-7 蜗杆，Ⅳ-8斜齿轮，Ⅳ-9换挡拨叉；Ⅳ-10限位球，Ⅳ-11弹簧；

Ⅴ-1皮圈传动轴，Ⅴ-2主动锥齿轮，Ⅴ-3从动锥齿轮，Ⅴ-4带轮传动轴，Ⅴ-5皮圈带轮，Ⅴ-6皮圈；

Ⅵ-1同步带，Ⅵ-2下压辊轴，Ⅵ-3摆动轴承座，Ⅵ-4压缩弹簧，Ⅵ-5压紧螺母，Ⅵ-6上压辊，Ⅵ-7 上压辊轴，Ⅵ-8下压辊，Ⅵ-9箱体；

1-1磁铁，1-2-支板，Ⅵ-9-箱体，1-4-扁轴，1-5-底座，1-6-螺栓，1-7-紧定螺钉，1-8-摆动轴承座，1-9-调整套，1-10-支轴。

具体实施方式

应该指出，以下详细说明都是例示性的，旨在对本申请提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本申请所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。

需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。

本申请的一种典型的实施方式中，一种新型梳棉机传动机构，它包括：锡林部分传动机构、盖板部分传动机构、道夫部分传动机构、皮圈导棉装置传动机构以及压辊部分传动机构。

在该实施例子中，整机采用双电机传动(双电机是指“锡林电机及道夫电机”)如图1(b)所示，所示，锡林7与刺辊9联动，传动先由锡林电机传动至锡林7，通过双联张紧轮改变传动方向传动至刺辊7，另一条线路由锡林7通过皮带传动至活动盖板传动轴6，两者之间安装一台减速器。压辊部分1、下轧辊2、上轧辊3、剥棉罗拉4和道夫5采用一台变频电机传动(此处是道夫电机)，传动先由电机通过同步带轮传至压辊传动轴，压辊传动轴通过双面同步齿形带传动至皮圈导棉装置、4剥棉罗拉、下轧辊2、上轧辊3 和道夫5。

锡林部分传动机构为平皮带传动机构，包括锡林主轴、刺辊主轴以及减速器输入轴，锡林主轴与锡林为一体，锡林主轴与刺辊为一体，锡林和刺辊均为圆柱体，其轴在圆柱体的中心线上，通过焊接连接减速器输入轴，该部分需要传动的部件有锡林辊、盖板以及刺辊。这条传动路线速度可以达到1000r/mm，而且中心距较大。链传动在高速时运行不平稳，因此不宜采用其作为传动件，同时锡林直径为1289mm，如果采用齿轮作为传动，传动件会过大。因此，该部分选用皮带传动较为合理，其具有运转噪音低、运行平稳、适用于大中心距传动等优点。由于该部分传动比可以不恒定，为节约成本，同时方便安装，最终决定采用强力尼龙平皮带，此处是指锡林部分传动的平皮带，该带不仅具有皮带原有的优点，还可以防止静电产生，防止静电吸附棉絮。

具体实施例子中，刺辊、锡林、道夫和剥棉装置(三罗拉剥棉装置)都为圆柱体，其中心线都存在与其焊接的轴，将传动件安装在轴上，多块盖板两端分别安装在两条对称的链条上，链条安装在对称的链轮上，链轮安装在链轮轴上。

为了简化带轮的工艺同时保证不脱带，在带轮面设计一定弧度，在拉紧的时候，平皮带能紧密的贴合在带轮面上。此处是指锡林部分传动的全部带轮。

在该实施例子中，如图2所示，锡林电机Ⅰ-2安装在锡林7下端的主机架Ⅰ-1上，首先由电机带轮Ⅰ-3 通过锡林平皮带Ⅰ-5传动至锡林带轮Ⅰ-6的大带轮处，期间通过双联张紧带轮Ⅰ-4和张紧带轮Ⅰ-12，张紧带轮Ⅰ-12可以上下调节，优点方便安装，可以通过调节张紧轮的位置调节皮带的松紧，双联张紧带轮Ⅰ-4可以左右调节，其为双列带轮，它具有两个作用，一是作为刺辊传动的主动轮，通过刺辊平皮带Ⅰ-10 传递扭矩至刺辊带轮Ⅰ-11，二是负责调节张紧，通过两个张紧轮的同时作用，锡林7、刺辊9(两者需要同时运动，保持一定的速比，带轮连接)和锡林电机Ⅰ-2之间联动。锡林带轮Ⅰ-6也为双列带轮，但带轮直径不相同，锡林带轮Ⅰ-6上的小带轮与盖板减速器8上的减速器带轮Ⅰ-9通过盖板平皮带Ⅰ-8传递动力，最后扭矩通过盖板减速器8传动至活动盖板链轮Ⅰ-7，实现活动盖板的回转运动。

盖板部分传动机构包括盖板减速器、盖板传动轴以及盖板链轮，活动盖板通过螺栓连接固定在链条上，盖板链轮固定在盖板传动轴上，盖板传动轴为轴ⅢⅣ-2，为减速中变速后的输出轴，该部分需要传动的部件为活动盖板。锡林速度为397.5r/min(锡林电机可变频调速)，活动盖板速度为254.8mm/min或 109.5mm/min。锡林与盖板的速度相差较大，方向相反，故在该传动设计中，锡林与盖板之间需采用了一台减速器。减速器采用封闭箱体结构，箱体中共有四根轴，减速器输入轴为轴Ⅰ，其上安装有滑移双联齿轮，可与安装在轴Ⅱ两端的齿轮啮合，实现双速换挡，同时轴Ⅱ中间段加工成蜗杆，蜗杆与轴Ⅲ上的离合斜齿轮啮合传动，当离合斜齿轮未与后端的离合器啮合时，前端传递的动力使得离合斜齿轮在轴Ⅲ上空转，即可通过轴Ⅲ另一端的手柄实现手动操作盖板，大大提高了清洗盖板的效率。反之，当离合斜齿轮与后端的离合器啮合时，前端传递的动力带动轴Ⅲ旋转，通过轴Ⅲ上的蜗杆与盖板传动轴上斜齿轮啮合实现扭矩传递至活动盖板链轮处，最终实现活动盖板回转运动。滑移双联齿轮和离合器在轴上运动均通过拨叉实现。

滑移双联齿轮可以通过拨叉推动作用在轴Ⅰ上轴向移动，通过轴Ⅰ两端的轴承和轴肩实现定位，拨叉使用轴Ⅲ作为支点；在轴Ⅱ的两端分别安装一个与滑移双联齿轮啮合的两个齿轮(小齿轮和大齿轮)，与轴Ⅱ采用平键连接，小齿轮和大齿轮加工成蜗杆，该装置使减速器实现了两档换速。

如图4所示，在减速器中，轴ⅠⅢ-1安装有减速器带轮Ⅰ-9，从锡林小带轮处传递过来的扭矩使轴ⅠⅢ-1 旋转，滑移双联齿轮Ⅲ-2也安装在轴ⅠⅢ-1上，其可以通过拨叉推动作用在轴ⅠⅢ-1上轴向移动，通过轴两端的圆锥滚子轴承Ⅲ-4和轴肩实现定位；在轴ⅡⅢ-8的两端分别安装一个与滑移双联齿轮Ⅲ-2啮合的两个齿轮(齿轮(19T)Ⅲ-5和齿轮(29T)Ⅲ-7)，它们与轴采用平键连接，两齿轮之间的轴被加工成蜗杆Ⅲ-6，向减速器轴Ⅲ输送动力，通过该装置使减速器实现了双档换速。

如图5(a)-图5(b)所示，盖板部分为了方便手动清扫和维护，需要设计一个手动操作装置，借助机械式离合器来实现该减速器一级减速和二级减速的切换，即在手动操作时，使离合器分离，采用一级蜗杆齿轮减速器传动；反之，在活动盖板工作时，采用二级蜗杆齿轮减速器传动。

轴Ⅱ中间段加工成蜗杆，蜗杆与轴ⅢⅣ-2上的离合斜齿轮Ⅳ-4啮合传动，当离合斜齿轮Ⅳ-4未与后端的离合器Ⅳ-5啮合时，前端传递的动力使得离合斜齿轮Ⅳ-4在轴ⅢⅣ-2上空转，即可通过轴Ⅲ另一端的手柄实现手动操作盖板，大大提高了清洗盖板的效率。反之，当离合斜齿轮与后端的离合器啮合时，前端传递的动力带动轴Ⅲ旋转，通过轴Ⅲ上的蜗杆Ⅳ-7与盖板传动轴6上斜齿轮Ⅳ-8啮合实现扭矩传递至活动盖板链轮处，最终实现活动盖板回转运动。滑移双联齿轮通过离合器拨叉Ⅳ-6实现在轴上运动，换挡拨叉Ⅳ-9 安装在轴Ⅲ上，以轴Ⅲ为支点实现滑移齿轮在轴上的移动，减速器采用箱体Ⅳ-1密封。

该机械式离合器由带离合器齿轮和离合器组成，通过两者上的齿啮合与断开控制。带离合器齿轮通过轴套空套在轴Ⅲ上，离合器通过平键与轴Ⅲ连接，拨叉左右摆动可以控制带离合器齿轮和离合器之间的啮合与断开，当两者啮合时，轴Ⅲ接受由前端轴传递的扭矩，此时减速器为二级减速；反之当两者断开时，带离合器齿轮在轴Ⅲ上空转，此时通过手柄传动，减速器为一级减速器，离合器通过固定在轴上的限位球Ⅳ-10限位，限位球通过弹簧Ⅳ-11在轴的径向往复移动。轴Ⅲ的右端为蜗杆，传动至活动盖板传动轴。

道夫部分传动机构包括皮圈导棉传动部分、压辊传动部分、三罗拉剥棉部分与道夫部分，该部分需要传动的部件为压辊传动轴、皮圈导棉传动轴、上下轧辊、剥棉罗拉以及道夫主轴。参照锡林传动部分设计，仍采用带轮传动，但道夫速度受传感器作用，需要实时调速，对传动比要求较高，故采用同步齿型带传动，运行平稳，没有打滑现象，噪音低。该路线运动部件较多，机器运转阻力较小，为简化传动系统，采用双面同步齿型带，在三罗拉剥棉处，通过双面同步带的作用实现上扎辊的换向，减少了张紧的使用。

如图3所示，道夫传动部分是指由道夫电机作为动力源的所有部分，包括皮圈导棉装置、压辊部分、三罗拉剥棉部分与道夫部分，该部分传动包括4条线路(联动，同步带轮和带轮)，其一为安装在道夫电机Ⅱ-1上的电机同步带轮Ⅱ-2传动至电机从动同步带轮Ⅱ-3a，电机可以在机架上左右移动，确保皮带的张紧，通过皮圈传动同步带轮Ⅱ-3b传动至皮圈导棉装置同步带轮Ⅱ-7；其二是通过压辊传动同步带轮Ⅱ-3d 传动至压辊部件中的下压辊同步带轮Ⅱ-5，期间通过张紧带轮Ⅱ-4和张紧带轮Ⅱ-6张紧和换向；其三为通过三罗拉传动同步带轮Ⅱ-3c传动至三罗拉剥棉装置(上轧辊同步带轮Ⅱ-8、下轧辊同步带轮Ⅱ-9和道夫传动同步带轮Ⅱ-10a)，使用双面齿形带，改变上轧辊同步带轮Ⅱ-8的转动方向，期间通过张紧轮Ⅱ-11作为张紧轮，其可以在机架上左右调节。最后是由剥棉罗拉同步带轮Ⅱ-10b传动至道夫同步带轮Ⅱ-13，通过张紧轮Ⅱ-12张紧，它可在机架上上下调节。

如图6所示，皮圈导棉装置传动机构需要传动的部件为皮圈。皮圈导棉装置是将三罗拉剥棉装置剥下的棉网聚集，牵引至压辊装置。其结构由两对相距为10mm的回转皮带组成，两者转向相反，皮圈V-6安装在皮圈带轮V-5上，带轮传动轴V-4上安装圆锥滚子轴承，通过轴肩定位，轴承座固定在机架上，带轮传动轴V-4的下端安装有从动锥齿轮V-3，主动锥齿轮V-2和从动锥齿轮V-3将皮圈传动轴V-1上的扭矩传递至带轮传动轴上。

压辊部分传动机构的传动部件为上下压辊。压辊位于机器的最末端，是用于棉花的出条与牵引，棉花条经过压辊牵引进入圈条器中，压辊是重要的出条部件，其压力、出条速度、牵引力等都直接决定了棉条的质量和机器工作效率。压辊上压辊采用杠杆原理实现其在箱体中上下微小浮动，下压辊通过同步带轮传动，上下压辊根据工艺要求配合，两者共同作用完成工作任务。

如图7所示，上压辊部分，当棉花厚度过大时，为了防止压伤棉花，上压辊Ⅵ-6应可以上下浮动，因此利用杠杆原理，设计一个等效于杠杆的部件：摆动轴承座Ⅵ-3，其中，上压辊Ⅵ-6安装在上压辊轴Ⅵ-7的一端，将上压辊轴安装在摆动轴承座中，摆动轴承座的另一端安装芯轴，将其固定在箱体Ⅵ-9上，当其可以绕箱体转动时，上压辊也跟随其上下浮动，同时在摆动轴承座的上端有压缩弹簧Ⅵ-4，提供给定的压力，最后在压力弹簧上安装压紧螺母Ⅵ-5限位，压力弹簧的上方安装压紧螺栓，螺栓与箱体Ⅵ-9的内螺纹配合。

下压辊轴Ⅵ-2安装在箱体内部的下方，下压辊Ⅵ-8安装在下压辊轴的一端，下压辊轴的另一端安装下压辊同步带轮Ⅱ-5，通过同步带Ⅵ-1压辊传动轴传动至下压辊，牵引棉条向圈条机处运动。

上压辊和下压辊具有相同宽度的小凹槽，上压辊的小凹槽的右边有一个高的阶梯，下压辊的上压辊小凹槽的左边有一个高的阶梯，两者同时作用，限制了棉条的在水平方向的宽度；同时两者在径向有2mm的间隙，并且该处设有一个传感器，一旦面层过厚，通过传感器调节出棉速度，能够实现对棉条的高度的限制。

除上述压辊工作部件，压辊部分还包括传动部分、喇叭口部分以及箱体部分。

传动部分主要由下压辊同步带轮和张紧轮组成，动力通过压辊传动轴传动至下压辊同步带轮，两个张紧轮安装在张紧轮支架上，可以在箱体上调节，两者共同作用，实现张紧与换向功能。

喇叭口部分采用仿形设计，呈喇叭状，其上端呈圆柱状，与支座通过紧定螺钉配合连接，其下端圆柱体边缘加工两个异型槽，确保其能与上下压辊配合，在其中心加工一个椭圆形通孔，喇叭口的作用是对棉条进行第一次定型处理，安装在支板上。

如图8(a)-图8(b)所示，支板1-2上端依靠磁铁1-1吸附在箱体上，下端使用扁轴1-4与底座1-5中的扁轴孔配合实现固定，底座通过螺栓1-6连接固定在箱体上，支轴1-10中间安装轴套，使摆动轴承座1-8 空套在轴上，其左端加工成扁轴，右端安装调整套1-9，通过紧定螺钉1-7实现其与箱体的固定。箱体设计尽量减小体积，采用全封闭设计，下端通过螺栓固定在底板上。

在该实施例子中，公开了梳棉机传动系统性的相关计算：

一、梳棉机重要参数

根据实验和经验可知，梳棉机的一些参数如表1所示。

表1梳棉机重要部件的参数

二、电机的选择

梳棉机所需的工作功率：

Pw＝Pw1+Pw2+Pw3 (2)

式中Pw1、Pw2、Pw3、Pw分别为锡林、刺辊、盖板以及三者所需的工作功率，kW；F1、F2、F3分别为锡林、刺辊以及盖板的工作阻力；v1、v2、v3分别为锡林、刺辊以及盖板的速度，根据式(1)和(2) 可得Pw＝1.58kW。

查表可知各传动副的传动效率如下表2所示。

表2主要传动副传动效率

式(3)求得由锡林电机到主要运动部件的总传动效率为η1＝0.428。

η1＝η1⁸η2η3⁴η4² (3)

将式(2)和(3)计算结果代入式(3-4)求得Pd＝3.69。

根据输出的有效功率选用梳棉机专用电机FO2系列的电机，其主要性能参数如表3所示：

表3 FO2-72-4型电机性能参数

三、传动装置总传动比确定及分配

(1)锡林部分：锡林的速度为397r/min，电机的速度为1460r/min。故锡林与电机之间的传动比为3.67。

(2)刺辊部分：刺辊的速度为985r/min和1047r/min，电机速度为1460r/min，故刺辊与电机之间的传动比为1.48和1.39。由于刺辊与电机转向相反，根据第二章可知电机先传动至一个张紧轮，接着传动至刺辊，因此两者之间存在两个传动比，i1＝0.67；i21＝2.22；i21＝2.09。

(3)活动盖板部分：盖板速度为109.4mm/min；254.8mm/min，锡林的速度为397r/min，传动轴上的链轮使活动盖板循环运动，其传动比为i3，根据盖板规格，我们能够确定链轮的参数为Z＝14；P＝36.5。故锡林至盖板传动轴之间的总传动比i＝796.6或1856.6，其间有2个传动比，分别为由皮带传动至减速器i1，减速器输出至盖板传动轴i2，同时减速器为二级蜗杆齿轮换挡减速器，i2包括轴Ⅰ至轴Ⅱi21或轴Ⅱ至轴Ⅲi22、轴Ⅲ至盖板传动轴i23。即i2＝i21i22i23。为了方便制造，将两级蜗杆齿轮的传动比设置为相同。即 i2＝i21i22²，总传动比为i＝i1i21i22²。

由于活动盖板速度变化通过轴Ⅰ和轴Ⅱ的滑移齿轮完成，故：

i1i22²＝1216.6 (6)

已知带传动的传动比一般范围为2-4，令i1＝2代入式(6)求得i22＝24.6。

查表可知公称传动比为25，但由于误差较大，因此需要修正，规定二级减速器的实际传动比与公称传动比相对偏差Δi≤4％，经过验算可知蜗杆传动比更改为i22＝26，i1＝1.8时误差较小。

四、主要传动轴的参数

上文我们已经对传动比进行了分配，借用传动比可以计算出主要传动轴的速度、输入、输出功率和转矩，如表4所示

表4主要传动轴的运动参数表

五、皮带传动计算

锡林、减速器输入端以及刺辊都是通过平皮带实现，以锡林为例,电机与锡林之间的皮带传动设计计算如下文：

电机与锡林的传动，已知锡林电机输出功率为P＝3.8KW；电机转速n1＝1460r/min；锡林转速为 397.5r/min；中心距为a＝813mm；传动比为3.67。

根据式(7)求得小带轮的直径d1＝150mm；

传动比3.67＜imax＝10，该传动符合要求；取弹性滑动系数ε＝0.02代入式(8)求得大带轮的直径 d2＝540mm；

d2＝id1(1-ε) (8)

根据式(9)求得带速v＝11.46m/s＜vmax＝30m/s，因此带速满足要求；

根据式(10)求得带长度L＝2756mm；带的厚度δ＝1.2×n＝4.8；

求解式(11)可知小带轮包角包角大于150度符合设计要求；曲挠次数合适；

选KA＝1.2，可知Pd＝KA×P＝4.56KW，取K0＝1、Kβ＝1、P0＝2.6代入式(12)中求得带的截面积A＝1.75；带宽取正常张紧应力σ0＝1.8N/mm²；

式(13)求有效圆周力F＝398N；

式(14)求得作用在轴上的力Fr＝6.3N；最后选取带轮宽度B＝450mm。

同理可以计算设计其他部分的带传动。已知锡林轴和张紧轮轴输出功率为P＝3.58KW；锡林轴和张紧轮轴转速分别为n1＝397.5r/min、n1＝2190r/min；减速器轴Ⅰ和刺辊转速分别为220.8r/min、985或 1047r/min；中心距分别为a＝588mm、510mm；传动比分别为1.8、2.22或2.09。具体计算参数见表5：

表5锡林部分带传动参数

六、二级蜗杆齿轮减速器设计

(1)换挡滑移齿轮设计。该减速器具有两个设计速度，前文结构设计确定采用滑移齿轮变档换速，对滑移齿轮设计计算如下。

因为齿轮需要在轴上滑移，为便于操作和齿轮的啮合，选用直齿圆柱齿轮传动，其压力角为20°；查表采用8级精度，主动齿轮和从动齿轮的材料和齿数见下表6。

表6齿轮材料与齿数选用

ZE＝189.8Mpa^1/2；T1＝9.55×10⁶P/n1＝1.48×10⁵N·mm，ZH＝2.5；KHt＝1.3，通过式(15)

计算得αa1＝31.77；

αa1＝arccos[z1cosα/(z1+2ha^*) (15)

αa2＝28.47，代入式(16)得εα＝1.596；

式(17)计算得到接触疲劳强度用重合度系数Zs＝0.895；σHlim1＝600Mpa、σHlim2＝550Mpa；

根据式(18)和(19)计算应力循环次数为N2＝4.17×10⁸；

N1＝60n1jLh (3-18)

取失效概率为1.00％；S＝1；代入式(20)得[σH]1＝540Mpa、[σH]2＝523Mpa；因为[σH]1＞[σH]2，故[σH]＝[σH]2＝523Mpa；

最后将上文系数代入式(21)中，求出主动轮分度圆直径为d1t＝73.65。

式(22)求圆周速度v＝0.85m/s；

式(23)求齿宽b＝73.65；

查表得KA＝1；根据v＝0.8m/s、8级精度，取Kv＝1；式(24)计算齿轮的圆周力；

Ft1＝4.019×10³N (24)

查得KHα＝1.2；使用差值法取得KHβ＝1.352，式(25)得到实际载荷系数KH＝1.62；

KH＝KAKvKHαKHβ (25)

式(26)和(27)按实际载荷系数算得的分度圆直径d1＝79.256mm和齿轮模数m＝4.17mm。

选KFt＝1.3；式(28)计算重合系数Yε＝0.720；

知δFlim1＝500MPa；δFlim2＝380Mpa；KFN1＝0.85，KFN2＝0.88；S＝1.4，通过式(29)计算 [σF]1＝303.57Mpa和[σF]2＝238.86Mpa；YFa1＝2.87；YFa2＝2.5；YFSa1＝1.54；YFSa2＝1.62计算比较两者，取较大值，即最后通过式(30) 计算出模数m＝2.372mm。

式(22)求圆周速度v＝0.521m/s；式(23)求齿宽b＝45.068mm；按式(31)计算得

h＝(2h^*+c^*)mt (31)

根据v＝0.521m/s，8级精度，查得KV＝1.08；KFα＝1；用插值法求得KHβ＝1.355，结合查得 KFβ＝1.432，代入数据至式(32)求得KF＝1.547按式(33)算得的齿轮模数。

KF＝KAKVKFαKFβ (32)

对比计算结果，取由弯曲强度计算m＝2.58，圆整为标准值m＝3mm,按d1＝56.923mm，算出主动轮的齿数为z1＝18.97；取z1＝19，则从动轮的齿数z2＝iz1＝1.53×19＝29.07，取z2＝29。

计算齿轮的几何参数。(1)分度圆直径d1＝z1m＝57mm；d2＝87mm；(2)中心距 (3)齿轮宽度安装时会有误差，取b＝65，使大齿轮的齿宽等于设计齿宽。

齿面接触疲劳强度校核。式(34)中各参数分别为KH＝1.91；T1＝4.5×10⁵；d1＝57；u＝29/19；ZH＝2.36；ZE＝189.8；Zs＝0.91；代入式，求得σH＝534＜[σH]，强度满足要求。

齿根弯曲疲劳强度校核。式(35)和(36)中各参数分别为KF＝1.85；T1＝4.5×10⁵；YFa1＝2.11； Ysa1＝1.85；Ys＝0.74；YFa2＝2.05；Ysa2＝1.93；Z1＝19；m＝3，将它们代入式中得σF1＝150；σF2＝162，强度满足要求。

(2)圆柱蜗杆斜齿轮设计

蜗杆与斜齿轮传动是非常用传动，参考文献[18]可知，设计方法采用配凑法，为了满足啮合条件，选取斜齿轮的模数，使用滚刀加工斜齿轮时，其螺旋角要与蜗杆的导程角相同。加工蜗杆时,应使其轴向模数与斜齿轮的模数相同。表3可知输入功率P＝3.26KW；蜗杆转速为n1＝144.7r/min；传动比i＝26。经过配凑得斜齿轮与蜗杆的基本参数如下表7所示。

表7斜齿轮与蜗杆的基本参数

啮合条件斜齿轮的螺旋角β要与蜗杆的导程角γ相同，故由式(37)知β＝γ＝2.86°。

式(38)计算斜齿轮分度圆直径d＝78mm

式(39)计算蜗杆分度圆直径d＝60mm

式(40)计算中心距a＝69mm

a＝0.5(d1+d2) (40)

计算蜗杆(见表8)和斜齿轮(见表9)的几何参数。

表8蜗杆参数

表9斜齿轮参数

蜗杆齿根弯曲疲劳强度校核。式(41)中YFa2＝2.38；Yβ＝0.9192；σF＝56Mpa≤[σF]；根据校核计算可知弯曲强度满足。

斜齿轮齿面接触疲劳强度校核。式(42)中各参数分别为KH＝2.23；T1＝9×10⁴；d1＝78；u＝26；ZH＝2.45；ZE＝189.8；Zs＝0.64；Zβ＝0.99代入式中，求得σH＝534＜[σH]，经过校核计算可知强度满足要求。

斜齿轮齿根弯曲疲劳强度校核。式(42)和(43)中各参数分别为KF＝2.07；T1＝9×10⁴；YFa1＝2.50； Ysa1＝1.65；Ys＝0.68；YFa2＝2.18；Ysa2＝1.79；Z1＝1；m＝3，将它们代入式中得σF1＝150Mpa；σF2＝162Mpa，强度满足要求。

使用相同的方法，可以设计出轴Ⅲ上的蜗杆齿轮传动，参数与上文计算一致。

七、道夫传动部件的计算

由结构设计可知，该部分采用同步带传动，与前文设计计算相同，先选择电机，再进行同步带轮传动设计计算。

(1)道夫电机参数如表10。

表10 Y100L-4型电机性能参数

(2)传动比分配

道夫电机与压辊传动轴i1＝2.57；压辊传动轴分别与下压辊i2＝0.824；压辊传动轴与剥棉罗拉i3＝1.93；与上扎辊i3＝1；与下轧辊i4＝1.47；剥棉罗拉与道夫i5＝6.13。

(3)主要传动轴参数，如表11所示。

表11主要传动轴的运动参数表

(4)同步带轮设计计算：

以电机至压辊传动轴同步带轮设计为例。已知电机额定功率P＝2.2kW,额定转速n1＝1420r/min,传动比 i＝7/18，两班制，工作10年，一年200天。

查得KA＝1.4，代入(37)得设计功率Pd＝3.08kW；

Pd＝KAP (37)

根据Pd＝4kW，n1＝1420r/min,由表13确定为H型，节距Pb＝12.7mm；

根据带型H和小带轮转速n1,由表12取z1＝14，式(38)d1＝56.60mm，由表12查得外径da1＝55.23mm；

式(39)得z2＝36；

式(40)得d2＝145.60mm,由表12查得dα2＝144.16mm；

式(41)得带速v＝4.2m/s；

初定轴间距，取α0＝300mm，式(42)得L0＝943.8mm,查得带长代号为370的H型同步带，其节线长度LP＝933.45mm,节线上的齿数z＝72；

式(43)得实际轴间距α＝310mm；

式(44)小带轮啮合齿数得zm＝6；

查得Ta＝2100N,m＝0.488kg/m,代入(45)得P0＝2.09kW；

查得H型带的ba0＝76.2mm,zm＝8,Kat＝1，代入(46)得bα＝24.8mm，查得，应选带宽代号为125 的H型带，其中bα＝25.8mm。

传动选用的同步带为370H125带轮基本参数如下表12。

表12带轮参数

主要同步带轮设计参数见表13。

表13同步带轮参数

综上所述，整机传动系统包括锡林传动部分和道夫传动部分，上文已经计算出各部分的参数，图1(a) 为整机各传动部件的传动结构与参数示意。

八、弹簧的计算

压辊部分为防止压伤物料，在其结构设计时，上端通过安装压缩弹簧实现上压辊的上下摆动。计算已知条件见表14，端部并紧、磨平，支撑圆为1圈。

表14弹簧设计计算已知量

式(47)初计算弹簧刚度P′＝40N/mm；

式(48)计算工作极限载荷Pj＝668N，同时根据Dz查表得表3-15中系列参数；

Pj≥1.67Pm (48)

表15压缩弹簧计算表

弹簧其余参数计算见表16

表16其余参数计算表

弹簧的验算见表17

表17弹簧的验算表

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