環(huán)錠細紗機使用空心主軸的可行性分析

1、環(huán)錠細紗紗機使用用空心主主軸的可行性性分析石華睿杜杜美香（經(jīng)緯紡紡織機械械股份有限限公司榆榆次分公公司 03006011）摘要介紹紹了環(huán)錠錠細紗機機的一種種主軸傳傳動方式式及主軸的的受力情情況，對對環(huán)錠細細紗機以以空心主主軸代替替?zhèn)鹘y(tǒng)的的實心主主軸作了了定性的可可行性分分析，在在超長環(huán)環(huán)錠細紗紗機中使使用空心心主軸可可節(jié)約原原材料的的使用或或提高主主軸的承承載能力力。關鍵詞環(huán)環(huán)錠細紗紗機 傳動 空心心主軸 可可行性分分析前言環(huán)錠細紗紗機是紡紡織企業(yè)業(yè)環(huán)錠紡紡紗生產(chǎn)產(chǎn)流程中中用量比比較大的的設備，對成紗紗質(zhì)量的的好壞起起著至關關重要的的作用。就環(huán)錠錠細紗機機錠子傳傳動方式式而言，國內(nèi)外外紡機制制

2、造企業(yè)業(yè)主要采采用兩種種方式，以青澤澤、緒森森為代表表的少數(shù)數(shù)廠家采采用多電電機長龍龍帶傳動動，其他他廠家如如立達、豐田、經(jīng)緯、上海二二紡機、東臺馬馬佐里等等均采用用主軸滾滾盤方式式來傳動動錠子。隨著科科學技術術的進步步，為了了滿足現(xiàn)現(xiàn)代化生生產(chǎn)的要要求，環(huán)環(huán)錠細紗紗機逐漸漸向10008錠錠以上的的長機發(fā)發(fā)展，國國外先進進企業(yè)甚甚至推出出了錠數(shù)數(shù)達1632錠的超超長環(huán)錠錠細紗機機。對主主軸滾盤盤傳動方方式來說說，為了了提高主主軸的承承載能力力或節(jié)約約原材料料，在環(huán)錠細細紗機的的長機或或超長機機上使用用空心主主軸來代代替?zhèn)鹘y(tǒng)統(tǒng)的實心心主軸，是很有有必要的的。環(huán)錠細紗紗機主軸軸傳動結(jié)結(jié)構(gòu)模型型及受

3、力力分析主軸滾盤盤式錠子子傳動的結(jié)結(jié)構(gòu)在多多數(shù)環(huán)錠錠細紗機機上被使使用，特特別是國國內(nèi)的環(huán)環(huán)錠細紗紗機制造造企業(yè)，均采用用這種傳傳動方式式，其傳動動結(jié)構(gòu)模模型如圖圖1所示。主電機機通過皮皮帶傳動動位于主主軸頭端端的皮帶帶輪，滾滾盤套裝裝在主軸軸上，每每段主軸軸通過夾夾殼式聯(lián)聯(lián)軸器串串聯(lián)，10008錠環(huán)環(huán)錠細紗紗機的主主軸長度度就已經(jīng)經(jīng)超過了了35mm。圖1 主軸傳傳動結(jié)構(gòu)構(gòu)模型簡簡圖環(huán)錠細紗紗機主軸軸所受外外力主要為錠帶的的拉力、主軸的的自重、軸承的的約束力力和輸入入皮帶盤盤的拉力力，不計計空氣阻阻力及軸軸承摩擦擦阻力，因此主軸軸主要承承受彎曲曲和扭轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)組合變變形的作作用。由由圖1和和工程力學

4、學的知識識可知，對中段段每一段段主軸來來說，所所受的拉拉力、自自重及軸軸承的約約束力都都是相同同的，但但越靠近近輸入端端所受的的扭矩越越大，故故只需分分析細紗紗機尾部部最靠近近輸入軸軸的那段段主軸即即可。下下面就該該段主軸軸所受的的彎矩及扭矩作作定性分分析。作用于軸軸上的錠錠帶拉力力、軸的的自重、軸承的的約束力力使軸在在兩個平面面內(nèi)發(fā)生生彎曲變變形，錠錠帶拉力力產(chǎn)生力力偶矩使使軸發(fā)生生扭轉(zhuǎn)變變形，因因此該段段主軸將將發(fā)生雙雙向彎曲曲變形與與扭轉(zhuǎn)變變形的組組合變形形。假定定危險截截面處的的最大合合成彎矩矩為Mmmax，扭矩為為T，則則根據(jù)第第三強度度理論準準則 （1）式中：最大大切應力力理論的的

5、相當應應力；實心心主軸抗抗彎截面系系數(shù)；許許用應力力。我公司在在10008錠的的環(huán)錠細細紗機上上使用的的是直徑徑為45mmm的實實心主軸軸，材料料為455號鋼，經(jīng)長期期運轉(zhuǎn)證證明是完完全能夠夠滿足使使用要求求的。使用空心心主軸的的可行性性分析由紡織機機械的相關資資料可知知，環(huán)錠錠細紗機機主軸承承受的是是扭矩遠遠大于彎彎矩，現(xiàn)就使使用空心心主軸代代替實心心主軸作作可行性性分析。不考慮慮采用空空心主軸軸后主軸軸重量變變輕而導導致的彎彎矩變化化，則可可以認為為實心主主軸和空空心主軸軸所受的的負載都都是相同同的，即即最大合合成彎矩矩Mmaax和扭扭矩T不不變。由由公式（1）可可得空心心主軸的的最大切切

6、應力的的相當應應力 （2）式中：最大大切應力力理論的的相當應應力；空心心主軸抗抗彎截面面系數(shù)；許許用應力力。由公式（1）和（2）可知，要使得得空心主主軸滿足足使用要要求，只只要滿足足下面的的條件即即可 （3）或 （4）根據(jù)工程程力學知知識，實心圓軸軸和空心心圓軸的的抗彎截截面系數(shù)數(shù)分別為為 （5） （6）式中：DD1圓圓軸的直直徑；DD2空空心圓軸軸的外徑徑；d22空空心圓軸軸的內(nèi)徑徑。下面從節(jié)節(jié)約材料料和提高高承載能能力兩方方面來分分析計算算使用空空心主軸軸的優(yōu)缺點。3.1滿滿足使用用要求，節(jié)約材材料實踐證明明，直徑徑為445mmm的實心主主軸完全全能在110088錠的環(huán)環(huán)錠細紗紗機上滿滿足

7、使用用要求，此時 （7）為了避免免主軸軸軸承過大大，空心心主軸的的外徑DD2不宜宜過大，選擇DD2=50mmm，則則根據(jù)公公式（44）和（7）可可得即只要，就可以以滿足公公式（33）的要要求，也也就是滿滿足了相相對于實實心主軸軸的使用用要求，考慮到到鋼管的的制造偏偏差，取取d2=34mmm。由于軸向向長度相相同，只只要比較較兩種主主軸的截截面積就就可得到到材料使使用的比比例即在同等等強度的的條件下下，使用用空心主主軸比使使用實心心主軸可可節(jié)約333.66%的材材料。當當然，如如果仍然然使用直直徑為445mmm的空心心主軸，節(jié)約的的材料會會更多，但主軸軸的承載載能力會會下降，是否能能滿足使使用的

8、要要求則需需要通過過試驗來來驗證。3.2使使用材料料相同，提高承承載能力力在不增加加材料使使用的情情況下，使用空空心主軸軸可提高高主軸的的承載能能力。仍然選選擇空心心主軸的的外徑DD2=50mmm，在在計算出出空心主主軸的內(nèi)內(nèi)徑后比比較兩種種主軸的的抗彎截截面系數(shù)數(shù)即可。經(jīng)計算后后得d22=211.8mmm，取取整后取取d2=22mmm，則則即承載能能力為實實心主軸軸的1.32倍倍。根據(jù)據(jù)錠數(shù)的的增加，也可選選用外徑徑為600mm的的空心主主軸，以以進一步步提高承承載能力力，滿足足使用要要求。結(jié)束語由上述分分析可得得，采用用相同材材料的空空心主軸軸在滿足足使用要要求的前前提下，在10008錠錠

9、的長機上上可節(jié)約約33.6%的的材料，或在材材料使用用量不變變的情況況下，可可明顯提高負載能能力，以以滿足112000錠以上上超長環(huán)環(huán)錠細紗紗機的使使用要求求。但由于空心心主軸的的軸徑變大大，使得得所用的的主軸軸軸承會增增大，且且由于壁壁厚的關關系，不不能使用用夾殼式式有鍵聯(lián)聯(lián)軸器，必須使使用帶錐錐套自緊緊式無鍵鍵聯(lián)軸器器，在一一定程度度上會增增加生產(chǎn)產(chǎn)成本。但在市場場上會有有一些紡紡織企業(yè)業(yè)要求使使用無鍵鍵式聯(lián)軸器器，在這這種情況況下，使使用空心心主軸還還是能節(jié)節(jié)約材料料，降低低成本，或提高高負載能能力以滿滿足超長長環(huán)錠細細紗機的的使用要要求。參考文獻獻1陳人哲哲.紡織織機械設設計原理理M.北京京：中國國紡織出出版社，19996年66月第22版.2劉鴻文文.材料料力學M.北京：高等教教育出版版社，119922年9月月第3版版.3劉思俊俊.工