气动调压式纺纱摇架的设计现科院机械电子工程0901班：吴冰峰指导教师：王会强 李新领 孙维连 摘要： 摇架作为短纤维环锭细纱机的主要牵伸器件，其使用效果直接影响成纱质量的优劣。纺织业开始注重对摇架性能的研究和结构的改进，于是摇架从圈簧摇架加压发展到气动摇架加压和板簧摇架加压。从性价比和使用效果上气动摇架有着很大的优势，主要表现在压力稳定并且可调，能耗低，锭差小，调节方便等特点。 本设计在详细分析压制工件过程中对各执行机构的动作要求。根据加工的实际条件，参考气动纺纱摇架的一些典型结构并进行分析比较，确定总体设计方案。然后对主要零部件和气动系统等零部件设计提出具体的要求，进行详细计算。最终达到了预期的设计要求。关键词：气动纺纱摇架；气动加压；自锁 Abstract：Cradle as the main staple ring spinning drawing device,the use of effects directly affect the quality of yarn and disadvantages.Textile industry began to focus on the performance of the cradle and improvement of the structure,so the coil spring from the cradle to cradle pressurized development and pneumatically loaded cradle spring pressure,From the cost and the effect on the pneumatic cradle has a great advantage, mainly in the pressure is stable and adjustable,low energy consumption, ingot is small, easy to adjust and so on.In a detailed analysis of the design process of the pressing of the workpiece action required of the implementing agencies.According to the actual conditions of processing,reference some of the typical pneumatic spinning cradle structure comparison and analysis to determine the overall design.Then the main components and pneumatic systems and other components designed to put forward specific requirements for detailed calculations. Ultimately achieve the desired design requirements.Keywords：Pneumatic spinning cradle;Pneumatic pressure;Self-locking1引言纺纱摇架作为纺纱工业中的传统纺纱工艺，已有150多年的历史了。在过去的数十年中，人们开发了各种新型纺纱工艺以期获得较高的单纱产量，它们在提高纺纱速度，获得较高的单纱产量方面具有显著的成效，其中纺纱摇架就是纺纱工艺中重要的一环，纺纱摇架的质量关系到纺纱的质量仍是无可争议的。对于每一种纺纱系统来说，在提高产量和成纱质量都必须用到纺纱摇架。到目前为止没有一种纺纱机构可以替代纺纱摇架在纺纱工业中的作用。而随着生活水平的提高，人们更重视的是产品的质量，也就是成纱的质量。目前，现有纺纱摇架采用两只紧固螺钉把摇架体紧固在摇架支杆上，其中一只螺钉还兼有调节摇架高低功能，这种摇架的紧固机构不可靠，而且在工作中调节摇架高低还需要到摇架的后方调节，给纺织工人带来操作苦难。现有纺纱摇架上罗拉和下罗拉的前、中、后罗拉的中心距调节范围小，罗拉加压机构的压力校准装置调节不方便，压力变化范围小，不能进行纺纱摇架工作压力的快速、便捷的调节和切换。为了解决上述问题，满足机械加工需要，设计一种方便快捷、准确性高的经济型纺纱摇架越来越受到用户的青睐，纺纱摇架也朝着这个方向不断的完善和改进。设计一种高性能，调整方便，尽可能进一步提高纺纱精确度，适合我国现阶段纺纱工业的发展需要的新型纺纱摇架。根据纺纱系统的自身特点，通过创新机械机构，设计高效率、低成本和可靠性好的纺纱摇架具有较大可行性。气动纺纱摇架将会较大的提高生产效率，降低劳动强度，节约生产成本，对我国纺纱工业和用户将产生巨大的经济效益和社会效益。使我国纺织行业的技术水平、工艺性能和设备运行稳定性等达到一个相当高的水平。2气动纺纱摇架的设计概述2.1气动纺纱摇架的任务来源 随着人们生活水平的提高对纺纱的需求量不断增加，同时对纺纱的质量的要求也不断提高。摇架作为细纱机牵伸部分的重要部件，对成纱质量及稳定性的影响越来越受到人们的重视。目前，国外生产的纺纱摇架多采用独立气囊式直压式结构，属软弹性加压，有吸振能力，加压比较稳定、可靠，压力可方便地进行调整，满足纺纱工艺要求。其压力变化由气压表显示，可以实现半释压和全释压。它以净化的压缩空气作为压力源，需要一个空压机供气系统，包括空压机、储气筒、油水分离器、减压阀、安全阀系统，投资费用较高。平时虽耗气不多，但各管道连接、气囊密封要求极高，一旦漏气就会降压或失压。气囊要求弹性好，耐老化，日常维护保养费用也较大。使用气压摇架会增加能耗支出，空压机的噪音也大。国外这样的摇架售价多在500美元以上，维修同样不方便。设计一种高性能，调整方便，尽可能进一步提高纺纱精确度，适合我国现阶段纺纱工业的发展需要的新型纺纱摇架。根据纺纱系统的自身特点，通过创新机械机构，设计高效率、低成本和可靠性好的纺纱摇架具有较大可行性。气动加压机构以其稳定充分的压力、锭差小、调节方便等特点，日益被各个企业看好。同时，国内气动摇架生产厂家也在不断地开发适合棉企改造推广的各类气动摇架，大有逐渐取代弹簧加压摇架的趋势，为此拟设计一部气动纺纱摇架。2.2气动纺纱摇架的原理 图1气动摇架工作原理图 1.气缸2.压力杆部件3.压力杆4.摇架体5.皮圈如图1是气动纺纱摇架的工作原理图。外界的空气通过空气压缩机输送到气缸中，来调节气缸的压强。从而改变气压缸的压力，以达到改变皮圈的压力的目的。采用了气动摇架加压。气动加压的特点是：压力源由统一的气压机提供，压力稳定，锭间差小，强吸振，无疲劳衰退，调节方便，可进行集体无级调压、释压及半释压，避免停车压坏皮辊，开车断头少，使得重加压、大牵伸倍数得以实现。非控区小，有利于前纺粗纱配置供应和纱支调整。这种方式结构简单，系统压力调节方便，整个操作过程被简化，便于纺纱过程中的调节。 2.3气动纺纱摇架的设计原则纺纱摇架有气动调压式纺纱摇架和弹簧调压式纺纱摇架两种，气动调压式纺纱摇架主要包括气动加压单元，自锁单元，调节单元和摇架体。(1)摇架锁紧机构锁紧机构是为实施摇架加压和卸压的机构，其工作的可靠性，决定了摇架工作的可靠 性。为此，对锁紧机构有如下要求。 1）锁紧机构中有关零件要有足够的强度和刚度，较高的精度和硬度，使摇架体工作位置保持正确和一致，确保加压力准确稳定。 2）锁紧机构设计应考虑在保证加压的条件下，尽量 降低锁紧力和挤压应力，这是减少零件变形和磨损，确保摇架工作可靠和延长使用寿命的根本性措施。 3）摇架操作方便省力。 4）卸压后摇架掀起的定位角度，便于操作人员操作。在纺纱机的牵伸装置中，纱线由罗拉牵伸。罗拉上套有橡皮圈，橡皮圈上有气压缸给予加压，则纱线在橡皮圈的夹紧力的作用下，罗拉转动带动橡皮圈转动，从而牵伸纱线运动。气动摇架就是上述气缸加压，在工作时，气动摇架处于工作位置，气缸加压；在检修保养时，气动摇架释放压力并且抬起。气动摇架的锁紧机构的作用是操纵气动摇架的运动，并对其工作状态和抬起位置给予锁紧。 图2摇架锁紧机构如图2本气动摇架锁紧机构有摇架座、摇架体、自锁片、手柄、调节模块。摇架体2通过销轴与摇架座6相连，摇架体2通过销轴与手柄1相连，锁紧片3两端通过销轴分别与调节模块4和手柄1相连这样就构成手柄连杆、摇架座连杆、锁紧片连杆和摇架体连杆组成的四连杆机构。其中四连杆的长度分别为：摇架座连杆长度为66mm，手柄连杆长度等于0.350.4摇架座连杆的长度；锁紧片连杆长度等于0.70.75摇架座连杆长度；摇架体连杆长度等于0.40.65摇架座连杆长度。以几何作图方法可以证明上述的四连杆相对长度构成的锁紧机构，可以使气动摇架仰角为8090度，可以达到气动摇架的要求。（2）气动摇架气压缸加压集体调压是气动摇架有别于(或优越于)弹簧摇架的又一大显著功能。因为气压缸内气体的气压对摇架皮圈的加压力有直接的影响，而每台摇架内气压大小是通过气路控制系统的调压阀集中控制的；所以，我们只须调整气路控制系统的减压阀，便可以使每套摇架的工作气压统一改变,从而改变皮圈的加压力，称之为集体调压。而且，工作气压可以在某一区间内连续(非离散)调节，从而得到在某特定区间内连续的皮圈加压力(有别于弹簧摇架的压力分档的方式)，称之为无级调压。这可以大大提高因纺纱工艺要求而改变胶辊加压力的效率，降低该工作的劳动强度，而且为探索最优化的纺纱加压参数提供了可能；但是，这种方法的力学基础就是皮圈加压力必须与气压缸工作气压成线性关系，而且各套摇架之间的线性曲线应基本一致；否则，便会影响集体调压的效果、加大集体调压后的压力锭差。 3气动纺纱摇架的设计3.1主要规格的确定气动纺纱摇架主要技术规格是设计工作中最重要的步骤之一。因为它直接关系到所设计的部件是否能满足纺纱的质量和生产率要求。同时它也是设计各零部件的依据，它对零部件的尺寸、要求加工设备的能力和整机成本有极大的影响。因此，必须仔细分析气动纺纱摇架所加工工件的工艺动作程序，仔细分析所使用的模具尺寸和安装要求；仔细分析各工艺动作要求的压力、速度、相对位置关系，工作位置和非工作点的位置精度要求。在确定主要技术规格时，我们还应深入地调查研究同类型设备的结构，主要技术规格、操作性能等有关资料，并应充分重视用户单位的要求和改进意见。3.1.1气动摇架的主要技术参数牵伸装置加压摇架的两个基本作用是对皮圈进行加压和对皮圈进行握持定位。为此摇架通常由加压机构和锁紧机构组成。气动加压摇架作用原理是采用气压缸为牵伸罗拉加压的动力源，经过加压组件将力传递给上罗拉，实现上下罗拉的加压；再与手柄、摇架体、锁紧件、摇架座等零件所组成的四连杆机构的锁紧操作组件相结合，成为气动加压摇架的设计整体。摇架的加压机构是由加压部分和握持定位部分组成，并且有机地构成一个整体。主要技术规格是表述摇架工作性能的指标。通常包括以下部分：第一，主要规格，又称主参数，它是表示气动纺纱摇架主要特性的参数。第二，气动摇架的外观尺寸。本设计的气动纺纱摇架其主要技术要求为： （1）工作气压0.2MPa。 （2）罗拉加压值100200N。 （3）上罗拉持握部分尺寸918mm。 （4）前中后罗拉