专利名称:下支承锥面钢领和下支承锥面钢丝圈的制作方法
本发明属于棉纺和毛纺工业中环锭精纱机和捻线机上使用的一种相互配合的摩擦付。
目前在我国棉纺工业中采用的钢丝圈的主要形式，是纺织工业部1980年1月颁发的标准，FJ95-97所规定，可称为T形钢领，单边钢领或平面钢领。其配用的钢丝圈为左右对称形、钢丝圈与钢领跑道的接触摩擦近似于一点，接触面小、耐磨性差、抗楔性一般、张力特性差，不适于大卷装，钢丝圈的线速度一般在38米/秒以下。各国棉纺系统绝大多数采用这种钢领和钢丝圈，仅是在局部形状和尺寸上大同小异，这类T形钢领和钢丝圈型号很多，见<棉纺学>、<国外纺织器材>等书。
锥面钢领原来用于毛纺，已经有80年的历史了，这种锥面钢领跑道的主要形式是一个正园锥面，它与子午面的截交线为直线，后来也有改成微微凸起的曲面，主要为了改善与钢丝圈的接触情况，使摆动更加自由，该种钢领是属于下支承型的，但下支承面(呈园弧形)的面积小，为了加工的需要，它与钢领的主体是两个部件组装在一起的，它配用的钢丝圈为耳形称为钢丝钩，钢领内有油槽或用烧结成型，以便使用润滑油。毛纺纱支粗、钢领口径大、钢丝钩重。这类跑道设计缺乏理论计算根据，仅为了增大接触面积，提高耐磨性。
锥面钢领用于棉纺开始70年代初，是由苏联研究的，有几种型号、苏联专利36499公开的锥面倾角为18～25°(相对于水平坐标轴为72～65°)，在国际上影响较大的是苏联的SU锥面钢领，在<棉纺学>、<国外纺织器材>等资料阐明，它的跑道是单叶双曲迴转面，锥面倾角为35°(相对于水平坐标轴为55°)，我国于1976年左右，各地亦纷纷仿制，并略加改进，锥面倾角亦为55°，跑道的上部多数为R10的凸起园弧，这类钢领属于上支承型，一个时期以来，国内外对这种钢领曾有过大量的报导，对它的性能作了好的评价，但多年来的实践证明，难于大量推广应用，原因是它的上支承点处于纱线通道附近，难以设计成较大的支承面，故上支口耐磨性差、衰退快，不能承受较重的钢丝圈，不适于纺中、低支纱。又因为它是下沉运行的，如果一些客观技术因素导致纺纱张力增大或突发性的高张力往往引起钢丝圈上吊，造成断头，故对工艺设备和地区条件很敏感，适应性不好，另外，它对落纱、拎头和换圈的操作性能不及传统的T形钢领好。本发明由于设计上的特点除了消除了以上各类钢领的缺陷以外，还具有良好的张力特性，并且适于大卷装，有利于进一步降低断头，提高车速。
附图1为棉纺下支承锥面钢领6型及其内、外跑道曲线实施示意图。
附图2为棉纺下支承锥面钢领7型及其内、外跑道曲线实施示意图。
附图3为棉纺下支承锥面钢领7型及其内、外跑道曲线实施示意图。
附图4为棉纺下支承锥面钢领9型及其内、外跑道曲线实施示意图。
附图5为棉纺下支承锥面钢领圈6型、7型、8型实施示意图。
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·cosrN-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＝1.23V7型V＝2.6毫米N1＝0.39V;R1＝1.19V8型V＝2.6毫米;
H1＝0.46V;R1＝0.81V926型V＝2.6毫米H1＝0.42;R1＝0.54VH2＝0;R2＝1.85V
921型 V＝2.1毫米H1＝0.40V;R1＝0.52VH2＝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XG= (ΣXi2)/(ΣXi) yG＝ (Σxiyi)/(Σxi)
式中Xiyi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。
本发明与现有技术相比所具有的主要技术特征和效果是1.对各种纱支品种(包括化纤)和不同的工艺设备、地区条件具有广泛的适应性。
2.适于大卷装，口径45～48毫米的张力变化情况相当于平面钢领口径42毫米，在同样的口径和纺纱张力下，钢丝圈的重量比平面钢丝圈重15～20%(相当于加重2～2.5号)
3.耐磨性好，钢领和钢丝圈的寿命，比同样纺纱条件下的平面钢领和钢丝圈延长1倍以上。
4.抗楔性好，特别是子午面和水平面上的抗楔性十分优越。
5.操作特性好，拎头轻快，起动灵活，落纱断头少，操作上无特殊要求。
本钢领钢丝圈适于高速，钢丝圈线速度可达40米/秒以上，仍能保持低的断头率。
根据当前我国的生产水平，如改用本钢领，一般可提高单产10～20%而断头率仍保持在低水平，这一新技术的推广，将对国家整个的工业产值有所增长、经济效益极高。
权利要求
1.一种棉纺和毛纺工业中环锭精纺机和捻线机上使用的相互配合的摩擦付，是由锥面钢领[1]和锥面钢丝圈[2]组成，其特征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，下支承锥面钢丝圈有一与下支承面
ab相配合的内脚
hi、
op、
tu。
2.一种按照权利要求
1所述的锥面钢领和锥面钢丝圈，其特征在于下支承锥面钢领的内跑道
具有以单R为半径的园弧或多个R为半径的园弧
连接而成的曲线所形成的迴转面。该跑道曲线是以张力特性计算和设计为依据，使处于不同的卷绕直径时，锥面跑道上压力中心的支反力N方向，对应于不同的锥面倾角φ。下支承锥面钢领的张力计算式是
锥面倾角的计算式是tgφ=CQT-eμθcosr+sinα-Keμθsinr sinβf(1+K)cosα -Keμθsinr cosβf(1+K)]]>按照不同的工艺要求和不同的参数，可得到不同的跑道曲线，设计成多种型号的下支承锥面钢领。下支承锥面钢领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°跑道曲线上部的锥面倾角逐渐大于90°，其外跑道
、e处有一内凹和f处有一凸起的曲线所形成的迴转面。各种型号都相同。其下支承锥面钢丝圈有三种一种是具有外脚
mn部分和与锥面跑道曲线配合的
部分的两点接触的和具有外圈
的不对称形钢丝圈。一种是具有外脚
op部分和与锥面跑道配合的
的两点接触的对称形钢丝圈。另一种是具有外脚
部分和钢领内壁配合的
部分和锥面跑道曲线配合的
部分的三点接触的和具有外圈
的不对称钢丝圈。钢丝圈的外圈设计是以钢丝圈迴转中离心惯性力系中心位置为依据坐标式是XG= (ΣXi2)/(ΣXi) yG＝ (Σxiyi)/(Σxi)每一型号的下支承锥面钢领都可以采用三种不同类型的钢丝圈。
3.一种按照权利1、2所述的锥面钢领和锥面钢丝圈，其特征在于下支承面与水平面的夹角φ为0～25°，内高V＝1.2～8毫米，内跑道曲线的曲率半径及其定位尺寸与跑道的内高V成如下比例曲率半径R1＝(0.7～1.5)V;园心离顶面的定位尺寸H1＝(0.2～0.6)V可得到多种型号单R的跑道曲线的下支承锥面钢领。曲率半径R1＝(0.3～0.7)V;曲率半径R2＝(1.5～3)V;园心离顶面的定位尺寸H1＝(0.2～0.6)V园心离顶面的定位尺寸H2＝(0～0.2)V可得到多种型号双R的跑道曲线的下支承锥面钢领。6型V＝2.6毫米H1＝0.31V;R1＝1.23V7型V＝2.6毫米H1＝0.39V;R1＝1.19V8型V＝2.6毫米H1＝0.46V;R1＝0.81V926型V＝2.6毫米H1＝0.42V;R1＝0.54VH2＝0;R2＝1.85V921型V＝2.1毫米H1＝0.40V;R1＝0.52VH2＝0;R2＝2.1V下支承锥面钢丝圈6型、7型、8型与跑道接触部分对应的曲率半径比钢领的曲率半径大25～40%，纱线通道为(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，钢丝圈顶面与水平面的角度和外侧的几何形状是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(0.15～0.3)V毫米范围之内。
专利摘要
一种棉纺和毛纺工业中环锭细纱机和捻线机上使用的下支承锥面钢领和下支承锥面钢丝圈，它除了具有大的下支承面外它的锥面跑道曲线是根据纺纱张力特性设计确定的，它的耐磨性、抗楔性大大超过了现有的传统的平面钢领，它对纺制各种纱支品种和工艺设备、地区条件具有广泛的适应性。另外，张力特性好，适于大卷装，它的操作特性也优于现有的上支承型锥面钢领和国内、外其他新型的钢领。本发明的实施可以使现有的各种纱支的单产普遍提高10～20％而保持低的断头率。
文档编号D01H7/60GK85104903SQ85104903
公开日1986年12月24日 申请日期1985年6月22日
发明者邵礼宏 申请人:大连轻工业学院导出引文BiBTeX, EndNote, RefMan