天津工业细纱机落纱小车毕业设计-

天津工业大学 毕业设计（论文） 题目： 细纱机落纱小车卸管装置 姓 名 邱杰 学 院 机械工程学院 专 业 机械工程及自动化 指导教师 赵永立 职 称 讲师 2012 年 6 月 5 日 摘 要 纺织业是我国竞争力较强和国际依存度较高的产业，也是劳动密集和具有 比较优势的传统产业，一直是我国国民经济的支柱和出口创汇的重要产业。 落纱卸管装置，属于细纱机落纱技术领域。该装置包括直线运动单元、支 架、电机、带轮机构、顶杆、液压缸、升降机构和平移机构。 大部分细纱机的纱管与锭杆之间采用锥而贴合实现自锁，锭杆的外锥而与 纱管的内 锥而贴合得较为紧密，以保证细纱机纺纱时纱管商速运转平稳，噪声 小，功率消耗小.其靠落纱尤其是将纱管与锭杆停靠分离（卸载）非常重要。 液压卸纱装置是计对现有技术的不足之处,提供一种液压握紧卸管装置.它 以小碰纱线将纱管与锭杆分离开来完成卸载作过程.同时具有自动化程度 高装 置简中.靠等优点适合用于移动式自动落纱机使用。 关键词： 纺织业；落纱机；自动化；移动式自动落纱机 Abstract Textile industry is strong competitiveness and high degree of dependence on international industry in China, is labour-intensive and traditional industries with a comparative advantage, are important pillars of the national economy and export industries in China. Doffing machine double-bar-dial flush discharge tube devices, belonging to the doffing spinning machine technology. The devices include linear campaign unit, the support, the first motor, first drive, the top block, the second motor, transmission and impact II; the second transmission mechanism including the dial, dial, the first link, the second con-rod and spring. Most of the bobbin spindle spinning rod between the cone and stick to implement its own lock, outside of ingot Rod cone bobbin Cone and stick more closely, to ensure that when spinning frame spinning bobbin speed stable operation and low noise, small power consumption . By doffing especially separating the bobbin spindle Rod-Cho (finishing unloading) is very important. This invention is the small foot of meters on existing technologies , provide a doffing machine double-bar-dial flush discharge finishing device . It by a small touch yarn bobbins and separated from the spindle pole to complete the uninstall process . At the same time Jane has a high degree of automation devices . The advantages of automatic doffing machine is suitable for mobile use. Keywords : Textile industry; Doffer; Automation; Mobile automatic doffer 目 录 第一章 概 述 .1 1.1 纺织工业发展概况 .1 1.2 国内三家公司细纱机短车集体落纱装置 .1 1.3 国外自动落纱粗纱机特点 .2 第二章 细纱落纱方式 .4 2.1 自动落纱技术分类 .4 2.1.1 青泽型超长细纱机简介 .4 2.1.2 国外细纱机倾角集体落纱机系统 .4 2.1.3 迈耶自动落纱机 .5 2.2 独具特色的圆盘式落纱机 .6 2.3 细纱机自动落纱需要的功能 .8 2.3.1 脱开锭子与铜管的联合 .9 2.4 双圆盘落纱小车实现自动化 .9 第三章 方案对比与选择 .11 3.1 落纱方案 .11 3.2 意大利马佐里 FT1-D.12 3.3 日本丰田 FRD.13 3.4 国内自动落纱粗纱机特点 .13 3.4.1 天津宏大的 JWF1418A.13 3.4.2 河北太行 THFA4461.14 3.5 方案选择 .15 第四章 传动方案 .16 4.1 液压电机卸管装置 .16 4.2 方案技术 .16 4.3 方案内容 .16 4.4 具体实施方式 .18 第五章 控制方案 .21 5.1 电机选择 .21 5.1.1 所选电机类型 .22 5.1.2 所选电机简介 .22 5.1.3 所选电机简介 2.22 5.2 液压缸选择 .22 5.3 丝杠选择 .23 5.4 底板的设计 .23 结 论 .25 参考文献 .26 致 谢 .27 附 录 .28 天津工业大学 2008 届本科生毕业设计 1 第一章 概 述 1.1 纺织工业发展概况 纺织业是我国竞争力较强和国际依存度较高的产业，也是劳动密集和具有 比较优势的传统产业，一直是我国国民经济的支柱和出口创汇的重要产业。近 年来我国纺织品出口的利润空间逐步缩小，目前大约为 2%3%。加之棉花等原 料价格上涨、能源短缺，逐步冲抵了劳动力成本的优势。伴随社会的高速发展， 人们对高品质纺织品需求不断增加，纺纱企业间竞争的加剧，纺制高档产品的 企业逐渐增多，对设备的要求也在提高，为减少半制品在操作、工序间运送等 过程中因触摸、摩擦、碰撞等对成纱造成纱疵、毛羽的影响，减少用工，提高 生产效率，全自动落纱系统成为未来几年的发展趋势，国外几家生产粗纱机的 企业相继开发了自动落纱系统以及自动运输线，包括粗细联，国内企业也在开 发了自己的机型，随着用工成本的提高，全自动的带自动落纱的粗纱机现在已 经在市场上有了一定的需求，且是未来的发展趋势，在不久的将来必将被纺纱 企业广发应用。 环锭细纱机智能落纱车研制成功: 安徽铜陵松宝机械有限公司不久前成功研制出环锭细纱机智能落纱车。这 种智能落纱车实现自动落纱、垂直拔管，能一机服务于多台，是一款极具性价 比的环锭纺智能落纱车。松宝公司研制的环锭纺智能落纱车关键技术是采用自 主创新的拔管结构，能将管纱快速连续垂直于锭子拔下，对锭子精度无任何破 坏，实现了对光锭杆锭子的自动落纱，攻克了国内外自动落纱装置只能适应铝 套管锭子的难题，该项技术在国内外尚无应用先例。智能落纱车完全取代了人 工落纱，一方面能提高生产效率和纱线品质，能将纱线断头率控制在 5% 以内， 有效提高纱线质量;另一方面大大降低了工人劳动强度。据统计，我国目前带自 动落纱功能的细纱机不足 300 万锭，其主要原因就是造价过高。一台进口 1008 锭自动落纱细纱机售价超过 28 万元，每锭约合 270 元;国内生产的自动落纱细 纱机一台也要 18 万元，每锭约合 180 元，这么高的价格使不少纺纱企业无力 承受。松宝公司研制的智能落纱车能一机多用，分摊到每锭的成本极其低廉， 且该技术还可用于老机改造，使传统环锭细纱机得到更有效发挥。 1.2 国内三家公司细纱机短车集体落纱装置 它们是东飞马佐里纺机有限公司的 DTM129 老机改造型集体落纱机、山西 沪晋纺织机械有限公司的 HJ538 型细纱机、经纬股份有限公司榆次分公司的 天津工业大学 2008 届本科生毕业设计 2 JWJL+ JWJC 系列短车集体落纱系统( 展示的是样本) 。东飞马佐里纺机有限公 司和山西沪晋纺织机械有限公司的短车集体落纱装置形式上和原有集体落纱装 置没有多大区别, 主要是简化结构。而经纬股份有限公司榆次分公司的短车集 体落纱系统有了较大的变化, 它采用人字摆臂拔纱, 而用类似电动落纱机的插 管小车插管。后者的结构更为简单, 但原本全自动的集体落纱变得不连续了, 这落纱、插管、压管的动作, 一锭一锭连续进行。468 锭落纱时间约 4 min。母 机由蓄电池供电, 可行走在细纱机各机台之间, 当母机与某一台细纱机的车尾 连接时, 220 V 电源接通, 蓄电池充电, 位于落纱小车下部的电缆得电。当小 车离开母机落纱插管时, 电缆盘上的电缆退绕, 小车返回母机时则电缆卷绕到 电缆盘, 由于电缆盘设有摩擦式安全离合器, 电缆的张力得到控制 , 可调整卷 绕速度。该机拔纱采用气囊, 因此每台落纱小车上还配置一台小型空压机。 图 1-1 HJ538 型纺纱机 1.3 国外自动落纱粗纱机特点 上世纪 90 年代开始各粗纱机生产厂家先后推出了自己的自动落纱型粗纱 机有代表性的有德国青泽公司的 670RoWeMat、意大利马佐里公司的 FT1-D、日 本丰田公司的 FRD 粗纱机用一齐式落纱机等。2.1 德国青泽 670RoWeMat 天津工业大学 2008 届本科生毕业设计 3 图 1-2 670RoWeMat 型纺纱机 670RoWeMat 采用了与粗纱机本身相结合的方式，在锭翼的中部设有分离导 轨，车后设有储纱导轨，通过轨道滑车完成空筒管和满纱筒管运输，通过轨道 滑车和下龙筋的升降配合完成空筒管和满纱筒管的交换，具体过程为： 一旦达到设定的粗纱长度，粗纱机就会自动关闭。 带有满纱筒管的粗纱机下龙筋向下运动，粗纱被拉断分离。安装在粗纱机 内部的滑车导轨自动对接，载有空筒管的轨道滑车进入锭翼区域开始落纱下龙 筋向上运动使满纱筒管悬挂在滑车吊锭上，然后下龙筋向下运动使满纱筒管与 锭子分离。轨道滑车移动半个锭距的长度，这样空通关就正好位于锭子的上方 龙筋向上运动使空通关安放在锭子上龙筋再次向下运动，装有满纱筒管的轨道 滑车离开锭翼区域。龙筋回到纺纱位置，滑车轨道分离，粗纱机重新生产。 天津工业大学 2008 届本科生毕业设计 4 第二章 细纱落纱方式 2.1 自动落纱技术分类 两种类型的自动落纱系统国外自动落纱机有两大类： 固定式集体落纱装置 和移动式落纱机落纱小车。每一类型又各有不同型式。国外集体落纱装置以西 德青泽公司的柯威玛特型较为著名, 机构也很典型。此外, 瑞士立达公司、美 国萨克洛威尔公司。等也都使用柯威玛特型的集体溶纱机, 但有改动。 2.1.1 青泽型超长细纱机简介 青泽型超长细纱机, 装全自动的柯威玛特型集体落纱机, 结构简单, 自动 化程度高,动作可靠, 主要动作如下: 将满纱时, 车尾红灯亮 , 输送带把空筒管送到各锭子下面 , 钢领板自动落 下, 主轴停转 , 导纱板自动翻起 , 左右两侧人字臂动作,向外倾斜、向上升起内 倾、下降, 抓持器插入纱管上端, 抓持器充气膨胀握住管纱 , 人字臂升高此时 拔下纱管、外倾此时需操作人员按一下电钮, 人字臂下降、内倾, 将满纱管放 在输送带上, 抓持器放气缩小、上升使其脱离管纱 , 管纱被放在输送带上后, 输送带移动半个锭距, 抓持器对准空筒管下降、充气握持住后随人字臂上升, 插在锭子上并压紧, 抓持器释放, 人字臂上升、内倾复位, 开始纺纱, 输送带 把满纱管送至车尾储纱箱集体落纱机全自动的传动装置和程序控制电气箱全部 装在车尾吸棉风箱上面, 为全封闭式从以上动作可见最宜用微电子计算机控制 青泽型尚未使用微机。 2.1.2 国外细纱机倾角集体落纱机系统 国外细纱机倾角集体落纱系统, 除青泽公司外其它如意大利的圣乔治公司、 日本的丰田公司、法国的阿尔萨斯公司西德的奥格勃公司等。所用的集体落纱 装置大体与柯威玛特型式相似, 不再介绍。这些自动落纱装置都是固定在细纱 机上, 与细纱机构成一个连续有效的整体。日本、美国也有采用吊臂移动的落 纱方法, 也属集体落纱一类 , 是一种“ 移动式” 的集体落纱国外自动落纱机 的另一大类型是移动式,即落纱小车。 移动式落纱机可分单锭落纱与多锭落纱两类，前者是在落纱机沿细纱机导 轨行进过程中, 逐只拔纱和插管后者则每次落两只以上管纱, 逐段进行工作, 每段完毕再向前进一段, 直到结束。单锭落纱小车以西德迈耶公司的迈耶式白 天津工业大学 2008 届本科生毕业设计 5 动落纱机较典型, 多锭落纱以日本丰和公司的自动落纱机较典型。以这两类为 例述其特点。西德迈耶自动落纱系统由一台运载“ 母机” 与两台落纱“ 子机” 组成细纱机车尾地面上铺有钢轨。运载“ 母机” 携两台落纱机, 不落纱时停 在钢轨一端“ 车站” 内。当某台细纱机将要纺满, 红色指示灯亮后, 落纱工 将“ 母机” 开至该台细纱机尾部 , 经简单操作使母机上的导轨与细纱机的导 轨连接。按动电钮, 两台落纱机从左右两侧自 “ 母机” 驶到细纱机的导轨上, 边前进边落纱播管。落、纱机相当子机器人, 第一只机械手拔纱, 并将拔出的 管纱放入机内管道, 输送到管纱箱内第二只机械手插空管, 第三只机械手压一 下插好的筒管。落纱插管速度约每秒一锭。落纱小车行进至细纱机车头, 将最 后一只纱落下以后, 自动返回车尾运载母机上。若途中有意外故障, 落纱小车 自停, 故障部位相应的指示灯亮。细珍机导轨上无需装导电排, 因落纱小车下 部有一电缆盘, 小车前进时 , 电缆退绕,后退时卷绕 , 用一摩擦式安全离合器控 制电缆张力, 保持落纱机与电缆盘间有一速度差异,保证卷退绕电缆的安全这种 供电系统从根本上解决了国内落纱机导电排冒火花的问题。运载母机与细纱机 “接轨” 时, 母机上八针电插头插进细纱机车尾插座内。电缆带电,母机内蓄 电池同时充电。运载母机使用 24 伏直流电源驱动一直流电机 500 瓦, 用两个 12 伏蓄电池串联落纱机上用只交流电机分别供进退、风扇、空压机、输送管纱 用。拔纱方法采用一橡皮气囊, 工作时充入压缩空气, 同柯威玛特集体落纱方 式相似。落纱小车内有理管机构, 摆放空管时不需经过理管工序。 2.1.3 迈耶自动落纱机 迈耶自动落纱机属移动式落纱类中单锭落纱, 与此相比, 日本丰和公司的 丰和式落纱机属多锭落纱。其工作过程与上述迈耶式的准仿, 只是每次拔下 10 只管纱, 插 10 只空管也是 “ 子母型” 落纱机, 一台运载母机两台落纱尔车构 成自动落纱系统。与迈耶式相异, 其母机供电靠架设在车间上空的导电排,采用 交流电机落纱方式也不相同.如拔纱器: 不用压幻敌空气, 靠钢丝束收紧、放松声三只夹块握持纱着头部, 执行动 作。落纱时向 480 锭约 4 分钟二因丰和式每次落 10 锭, 天津工业大学 2008 届本科生毕业设计 6 图 2-1 迈耶自动落纱机 2.2 独具特色的圆盘式落纱机 目前我国各地的纺纱厂细纱车间, 多采用电动落纱小车或手推小车, 笔者 曾于 1983 年和今年两次调查过一些纺织厂的落纱情况, 总的印象是小车落纱在 我国使用时间较长, 各方面也能适合国情, 但在自动化程度、8 可靠性、使用 稳定性方面有待提高。落纱小车有各种各样, 型式不一, 以圆盘式落纱小车使 用历史最悠久, 使用面最广 , 技术也比较成熟, 若经改进, 可以充任国产细纱 机自动化落纱系统的主要角色 各种落纱小车样式各异, 但都具有结构简单、投资少、功耗低效率高等特 点, 在长期的生产实践中, 提高了生产效率减轻了工人劳动强库。先后试制的 有铲刀式、圆盘式、蟹钳式、育脚式、轮带式等, 经过实践的考验,到七十年代, 优选出圆盘式落纱小车。长期使用对比淘汰, 圆盘式落纱小车依然发挥其作用, 说明它确实有其特长。为了讨论方便, 将其机构简述如下, 并以 au513 型电动 落纱机为例: 天津工业大学 2008 届本科生毕业设计 7 图 2-3 双圆盘落纱车 1 一插管通道，2 一拨纱盘，3 一预松盘，4 一保持机构， 5 一继电器， 一引程开关，7 一 复位弹簧，8 一连杆机构，9一电机。 拔纱机构 1 用双圆盘式, 利用两只不同倾斜角的带齿口的圆盘 , 前进时与 管纱握持并拔起管纱, 送至纱袋。插管机构 装在倒三角形管箱中的空管由螺 旋管积极传动, 向上通过输管机构, 由输管通道经输管嘴插在锭杆上。剪刀为 摆动式双刃剪刀, 由减速器传动偏心轮使剪刀往复摆动, 剪断纱尾传动用 370 瓦电机,经减速箱传动行走、输管及剪刀三部件。36 伏三相电源, 用双触头电 刷与细纱机一导轨上设置导电排接触 天津工业大学 2008 届本科生毕业设计 8 2.3 细纱机自动落纱需要的功能 图 2-2 细纱机落纱小车 经过细致的分析研究归纳出细纱自动落纱需要的功能如下：脱开锭子与筒 管的嵌合；落下满纱管的同时剪断尾纱并留好生头纱；将满纱管收藏；插上空 纱管并将空纱管整理成相同高度并压好生头纱。本人设计的细纱自动落纱机， 适用于棉纺细纱机满纱后的自动落纱及空纱管的自动插管，其特点为： （1）该机可以一台落纱机对应多台细纱机，体积小，能够推着在细纱机台 间移动，各部分的机构简单、并且从外部就能看到，容易理解和操作。 （2）细纱机安装有轨道，轨道上有齿条，而落纱机上有一齿轮与其啮合传 动，这样使落纱过程中的动作协调配合、准确到位，从而提高拔纱插管的可靠 性稳定性。落纱机前进时先预拔，然后落下满纱管，输送到管纱箱内，通过最 后锭子后落纱机自动返回，在返回的途中插管，并将筒管整理成相同高度，当 返回到起始点时落纱机自动停车，完成整个落纱插管过程，若途中有意外故障， 落纱机自动停车，同时故障部位相应的指示灯亮。 （3）动力来源为 12 V 直流电源驱动直流电机，15 m 长的细纱机自动落纱 时间约需要 3 min，落纱周期约为 9 min，按每落纱所需纺纱时间 4 h 计，则 一个落纱组可以供 26 台细纱机落纱。 （4）采用夹持辊预松满纱管，然后用落纱辊落纱，因此该机落纱时既不伤 天津工业大学 2008 届本科生毕业设计 9 害锭子，也不伤害管纱。 （5）不存在机台上有少数锭子需要人工拔管和插管的问题，全台车都可以 实现自动落纱和插管。 2.3.1 脱开锭子与铜管的联合 细纱机在纺纱过程中为了有效实现卷绕，锭子与纱管之间不能有相对运动， 所以细纱管与锭杆之间需要一定的嵌合力，这给落纱造成了一定的难度，在自 动落纱时首先需要解决的就是将纱管脱开锭子与筒管的嵌合，为此设计一对拔 纱辊，随落纱机一同行进，这对拔纱辊由弹性材料制成，具有一定的摩擦力， 两个拔纱辊之间的间距为由上向下及行进方向呈渐缩状。调整两个拔纱辊之间 的最小距离为稍小于纱管上部的尺寸，落纱机前进的同时拔纱辊始终转动，当 纱管到达两个拔纱辊之间的最小距离时，拔纱辊的边缘靠摩擦力夹持住纱管的 上部，且给纱管的上部一个切向的力 F。该力可以分解为水平的力 Fx 和垂直向 上的力 Fy，其中水平的力 Fx 与落纱机行进方向相抵，只留下垂直向上的力 Fy，此力将纱管向上拔起，脱开与锭子的嵌合。由于在拔纱时，拔纱辊与满纱 管上部没有纱的位置接触，并且拔纱力向上，能够避免对锭子和纱的损伤。 2.4 双圆盘落纱小车实现自动化 目前国外自动落纱主要采用整体落纱和小车落纱两种方式, 大都是靠液压 和气动传输,拔纱插管一般为机械手夹持方式, 性能可靠但结构都较复杂, 制造 成本也较高。我国纺织行业细纱落纱目前使用的是电动落纱小车, 较国外产品 有其独到之处。这种落纱小车采用低压电机驱动, 利用预松盘和拔纱盘进行落 纱,插管利用蜗杆传输, 结构简单, 造价也较低, 且落纱插管成功率高, 深受纺 纱工人的欢迎因此采用这种方式实现细纱的自动落纱是适合我国国情的。但不 足的是目前各纺织厂使用的电动落纱车仍摆脱不了手工操作, 无法实现电气机 械动作的自动连接，每次落纱时, 小车上轨后, 先要落纱工人手推连杆使落纱 双园盘拖板就位, 再扳动电源倒顺开关使小车前进落纱当落纱结束时, 要及时 切断电源, 扳回园盘拖板, 然后倒扳开关使小车退回。回到原位后还要手扳开 关断电才能停车。这样就需要落纱工人紧跟在落纱车后面集中注意力进行操作, 稍一疏忽就会发生问题。针对上述问题, 我们对落纱机的结构进行了改进图对 拔纱双圆盘拖板的进出采用了新的联动机构, 使小车和装在细纱机上的挡铁配 合动作用拖板底部装了双圆盘就位保持机构在联杠上装了双圆盘拖板返拉簧。 在电气控制方式上图,采用了继电器和行程开关配合控制的办法。两只伏继电器 天津工业大学 2008 届本科生毕业设计 10 和一只行程开关控制落纱车进退, 另一接触器和行程开关控制落纱电源。改进 后的落纱车动作过程是 发出落纱信号按下, 接触器吸合并自锁 , 接通落纱电 源, 继电器得电吸合落纱小车开始前进。当小车的连杆机构冲过细纱机车尾上 装的挡铁时, 靠杠杆作用带动落纱双圆盘拖板就位, 保持机构锁住拖板, 开始 正常落纱和插管。小车落纱结束时, 装在细纱机车头的另一挡铁碰开落纱车进 出拖板的保持机构, 使其失去作用, 双圆盘拖板靠装在连杆上的拉簧的力量返 回。随后行程开关 碰到挡铁断开前进继电器并接通退回继电器当落纱小车退 回车尾时碰到行程开关断开落纱电源, 使小车停在原位。这样通过机械和电气 的配合, 革除了紧米的手动操作, 落纱时只要发出一个电气信号 , 就能使全部 落纱动作连续自动地完成上述落纱方式, 在型细纱机上进行了反复的试验, 证 明所采用的机构和控制方式是可行的, 也是可靠的。试验表明, 只要落纱小车 调试得当, 落纱插管成功率都能达到手工操作的水平。如果进一步解决隔纱板 和导纱钩的电动翻转问题, 采用上述落纱方式就能实现细纱机的全部落纱动作 连续化。 天津工业大学 2008 届本科生毕业设计 11 第三章 方案对比与选择 3.1 落纱方案 集体落纱是现代细纱机的重要标志。从经济性考虑, 集体落纱适用于长机, 更适用于 1200 锭以上的超长细纱机。后者为集体落纱的不断完善构建了平台, 两者相辅相成, 共同发展。 小车落纱机适用于细纱机短车, 它可以采用两台落纱小车固定配置在单台 细纱机上, 实现全自动落纱。它也可以两台为一组, 为若干台( 比如 20 台,视 纺纱支数、锭速、卷装等而定) 细纱机落纱, 这可以采用人工移动落纱小车, 或采用子母机型等实行半自动、自动落纱。它可以分不同层次、不同技术含量 的小车落纱机以满足不同用户的需求, 它更适合国情 , 也适合我们的第三世界 客户需求。 我国的电动落纱机采用逐锭连续拔纱和插管是高效、节能的。但我们应该 针对存在的缺陷吸取国外自动小车落纱机的优点、集体落纱的设计理念,在机构 原理、自动化、故障显示, 甚至小车架构、外形等方面都要进一步改进提高。 打破它几十年变化甚微的状况, 更上一层楼, 为纺纱新时代作新贡献。 小车落纱机落纱时要实施有定位、有节拍地运行。如在落纱轨道上固定一 贯穿全机的齿条, 而小车上有一齿轮与其啮合传动 , 这样使落纱过程中诸机械 手的动作协调配合、准确到位, 从而提高拔纱、插管等的可靠性、稳定性。 小车落纱机对管纱要实行先预松, 再拔取的方式, 避免用管纱表面作为预 松、拔取纱的承载面, 以免伤害锭子和管纱。 小车落纱机的外形尺寸及工作位的布置应充分考虑不影响细纱机的操作、 维护和辅机的工作( 如巡回吹吸风机) 。 小车落纱机的供电要安全可靠, 应避免直接用交流 220 V 供电。FU 221DC 型电动落纱机采用直流电动机驱动, 24 V 直流电由细纱机供给, 由于它把细纱 机的上导轨作为负极, 下导轨作为正极 , 因此取消了原有的槽板和电排 , 结构 较简单。而 OKK 自动落纱小车采用 12 V, 容量为 25 AH 的电瓶供电, 电瓶有较 长的充电周期, 方便使用。 现在细纱机配置电动落纱机普遍存在需预拔纱的问题, 不仅影响了落纱机 的效率, 也增加了落纱工的负担。A513 细纱机在最初设计时充分考虑到这个问 题, 因此 A513 的车头、车尾上面部分是收窄的, 它配电动落纱机时就不需要 预拔纱。我们在设计新型自动小车落纱机时应立足于没有预拔纱。解决的办法 首先是在小车落纱机的设计上, 其次也可以考虑细纱机如何作适当改动来适应。 天津工业大学 2008 届本科生毕业设计 12 解决现有细纱机短车自动落纱时应尽量不改变原有锭子的结构和筒管。 长车是现代细纱机的另一个重要标志 长车是现代细纱机的一个重要标志, 它和集体落纱是相辅相成。细纱机配 置了集体落纱为长机的生存与发展扩展了空间; 而长机、超长机的发展又推动 集体落纱的不断改进、提高, 使两者更加融为一体, 这样的细纱机性价比更好。 据有关资料介绍, 立达公司的新型卡摩纺纱机 K45 采用模块化设计, 其机器理 念是确保最大程度的可靠性和灵活性, 纺纱锭数高达 1632 锭。这可谓超长细 纱机, 它与 1200 锭的长机相比 , 车间占地面也影响落纱的效率。在细纱机短 车上配置集体落纱装置, 主要用于老机改造解决其自动落纱的问题。但原有细 纱机短车的设计和制造精度是否符合安装集体落纱装置的基本要求, 如果不能 满足, 是否会降低其可靠性、稳定性。尤其是为了满足用户的较低投入进行改 造的需要, 制造商可能采用简化结构、改变元器件配置等措施, 来降低制造成 本, 这样就可能会降低产品性能, 降低可靠性。鉴于以上分析 , 我认为为解决 用户细纱机短车自动落纱问题, 采用集体落纱及其他方案应更深入全面地考虑。 国产细纱机长机集体落纱装置不断改进： 目前国内有十余家公司生产配集体落纱装置的细纱机长机, 这些年经过不 断改进, 国产长机和集体落纱装置日趋成熟。据介绍本届展览会经纬榆次分公 司展出的 JWF1561/ 2 型系列环锭细纱机的集体落纱装置采用新型摆臂机构控 制气架运动, 专利技术确保左右同步 , 避免托盘错位 , 提高了集体落纱装置的 可靠性; 又如山西鸿基科技股份有限公司展出的 SXF1588 型细纱机优化了设计, 使其集体落纱装置更为可靠, 1008、1200 锭落纱时间不超过 3 min。但国产细 纱机长机和集体落纱装置和国外产品比较还存在较大差距, 因此还需进一步改 善提高。 3.2 意大利马佐里 FT1-D FT1-D 采用与粗纱机相结合的设计，但落纱主体结构在粗纱机前方，由分 离式筒管托架，升降机构，可循环储纱部分组成，其全自动落纱过程如下：当 达到所需的粗纱长度后，粗纱机停止筒管托架下降到最低位置并水平滑出机架 可循环储纱装置带着落纱吊锭和空筒管随升降机构下降，取走筒管托架上的满 纱筒管，并换上空筒管。筒管托架回到原先位置，粗纱被自动系在空筒管上生 产重新开始。 天津工业大学 2008 届本科生毕业设计 13 图 3-1 FT1-D 型罗莎车 3.3 日本丰田 FRD FRD 是完全独立于粗纱机的一齐式自动落纱机，它由带有可旋转分别取满 纱筒管和空筒管的更换臂、运纱小车、升降装置和储纱导轨四部分组成，其落 纱过程为：粗纱机纺到定长后，粗纱机停止更换臂带着空筒管由运纱小车进入 机架，更换臂一端取下满纱筒管，然后旋转 1800，将另一端的空纱管放下，运 纱小车推出机架粗纱机开始纺纱。升降装置带着储纱轨道下降，更换臂将携带 满纱筒管与储纱导轨上的空筒管交换。升降装置升起复位，换纱结束。 图 3-2 日本丰田 FRD 型落纱车 3.4 国内自动落纱粗纱机特点 我国从本世纪初开始研发集体落纱式粗纱机，目前有天津宏大纺织机械有 限公司的 JWF1418A，无锡宏源纺机股份有限公司的 HY495，河北太行机械工业 有限公司的 THFA4461。 3.4.1 天津宏大的 JWF1418A 2004 年天津宏大开发的 JWF1418A 型自动落纱粗纱机，采用内置式落纱系 统，由取放纱管机构、输送导轨机构、运纱小滑车机构、空满管交换机构四部 天津工业大学 2008 届本科生毕业设计 14 分组成其落纱过程为： 粗纱机满纱后锭翼定位停车输送导轨机构使车前导轨和车后导轨接通载着 空筒管的运纱小滑车进入并停放在两排锭翼两外侧。取放纱管机构的取纱器由 两排锭翼外侧进入锭翼内侧，下龙筋上下运动取起满纱筒管与小滑车上的空筒 管交换。小滑车载着满纱退回车后储藏库中，取放纱机构复位。粗纱机自动升 头纺纱。 图 3-3 JWF1418A 型自动落纱粗纱机 3.4.2 河北太行 THFA4461 2006 年河北太行开发了 THFA4461 型自动落纱粗纱机，采用外置落实系统， 采用分离式筒管托与筒管一起纺纱，在落纱时由机械卡爪将筒管托连同筒管一 起取出，有循环纱到完成换纱工作，其具体过程为：粗纱机满纱停车后 机械卡爪进入粗纱机机架，将分离式筒管托卡住，龙筋与满纱管分离，机 械卡爪载着满筒管推出。升降机构载着循环纱道下降取走满纱筒管换上空筒管 后复位机械卡爪进入机架，放下分离式筒管托和空筒管，后复位推出。粗纱机 自动升头纺纱。宏源 HY495 自动落纱粗纱机采用了与青泽 670 型自动落纱粗纱 机相近的落纱形式，只是在落纱时间上还有待提高。 天津工业大学 2008 届本科生毕业设计 15 图 3-4 THFA4461 型自动落纱粗纱机 3.5 方案选择 经过最终统一考虑，我选择了液压缸和电机同时完成卸纱工作的卸管机构， 通过液压缸完成对纱管的夹持和对锭杆的冲击作用，以及夹持端的左右水平动 作，然后用电机完成卸管装置的升降过程。 天津工业大学 2008 届本科生毕业设计 16 第四章 传动方案 4.1 液压电机卸管装置 液压电机式顶冲卸管装置，属于细纱机落纱技术领域。该装置包括直线运 动单元，通过液压缸推动支架，支架与底板滑槽相对运动，从而实现支架的水 平方向的运动过程。液压缸一端固定在支架上，通过小圆轴与支架上部焊接的 小块连接，完成液压缸与支架的固定作用。液压缸杆通过弹簧挡圈与底板相连， 完成液压缸与底板二的相对固定。当液压缸工作时，底板水平方向固定不能产 生相对运动，故液压缸将会推动支架沿着底板滑槽运动。 4.2 方案技术 大部分细纱机的纱管与锭杆之间采用锥而贴合实现自锁，锭杆的外锥而与 纱管的内 锥而贴合得较为紧密，以保证细纱机纺纱时纱管商速运转平稳，噪声 小，功率消耗小.其靠落纱尤其是将纱管与锭杆停靠分离（卸育）非常重要。 现有的落纱方式主要有落纱机棘爪盘落纱和集体落纱装置的顶部气动火持 落纱 等方式。棘爪盘落纱方式是在落纱过程中，落纱机上的双棘爪盘将纱茼从 斜侧方拆离锭 杆,适用于上述的锥而自锁纱育。似是,这种落纱装置的缺点是期 动作会造成锭杆弯曲变形，对锭杆毁坏严重,而且,棘爪盘会接触纱管上的细纱 线.导致纱线破损、断线.纱线质量 严重下降。尤其不适合商支纱落纱。顶部气 动火持落纱方式只计对带有集体落纱装置的细纱机进厅落纱,其纱管为铝套管， 该纱管与锭杆采取高速离心锁紧形式.因而在细纱机停机时纱管与锭杆很容易分 离。 采用锥而自锁的纱管不适合这种方法落纱。 4.3 方案内容 小车设计是针对现有技术的不足之处,提供一种落纱机液压电机卸管装置。 它以小碰纱线将纱管与锭杆分离开来完成卸载作过程。同时具有自动化程度 高 装置简中。靠等优点适合用于移动式自动落纱机使用。 技术方案如下： 天津工业大学 2008 届本科生毕业设计 17 图 4-1 液压电机双作用卸纱装置 电机（13）通过皮带轮（14）带动皮带（15） ，将运动传动到丝杠（9） 。丝 杠转动使第二底板（20）向上运动。当小车运动到一定位置时，卸管装置与满 纱管对齐，液压缸（23）带动支架（1）向左运动，当运动到满纱管上部时停止。 电机（13）再次转动使皮带带动丝杠，从而使第二底板带动支架下降到满纱管 上部。液压缸（21）向左运动，通过夹持块对满纱管进行夹持。然后液压缸 （7）向下运动，带动冲击杆（5）对锭杆进行冲击作用，从而使锭杆与纱管分 离。 天津工业大学 2008 届本科生毕业设计 18 图 4-2 液压电机卸管装置 卸纱过程：电机（13）带动丝杆（9）使第二底板（19）向上运动，从而使 支架（6）也向上运动，达到纱管完全与锭杆分离时停止，液压缸（23）再次工 作，带动支架向右运动，当回到一定位置停止，液压缸（21）运动，完成落纱。 图 4-3 液压电机卸管装置 天津工业大学 2008 届本科生毕业设计 19 4.4 具体实施方式 下面结合附阁及实施例进一步详细说明卸管装置的具体结构、工作原理的 内容。 1 设计的落纱机双连杆拨盘式顶冲卸管装置的一种实施例，如上所示。所 述装置包括直线运动中支架、液压缸、支架上部、顶块、第一电机、第一传动 机构和冲击杆；所述的第一传动机构包括拨盘、拨块、第一连杆、 第一轴、第 一连杆、第一轴和第-弹簧：所述的直线运动中元包括基痤和在底座 上的运动 滑块；所述的支架连接于直线运动中单元的运动滑块上；所述的支架设有第一 滑槽、第滑槽和纱管孔:所述的第一滑槽和第一滑槽均为直线滑把， 第一滑槽 的方向与纱管孔的方向相交，第一滑槽的方向与纱管孔的方向平行：所述的运 动滑块的运动方向与纱管孔的方向平运动 ；所述的第一电机与支架固接，第一 电机的输出轴通过第-传动机构与顶块相连,顶块镶嵌在第一滑槽中：所述的第 一电机与支架连接,所述的拨盘套连在第一电机的输出轴上，所述的拨块固接在 拨盘上：所述的第一连杆的一端套接在第一电机的输出轴上，第一连杆的另一 端通过第一轴与所述的第：连杆的一端铰接，第一连杆的另一端通过第一轴与 冲击杆铰接：拨块与第一连杆活接触；冲击杆镶嵌在支架的第一滑槽中，冲击 杆上 套筒着挡块.所述挡块与支架之间通过第一弹簧相连；所述的冲击杆正对 纱管孔：所述的第一电机的输出轴、第一轴和第一轴的中心线相平行。 本装置中，所述的第一传动机构以釆用螺纹传动机构，所述的第一电机的 输出轴通过螺纹传动机构与所述的顶块相连。另外，本装置还以采其他机构作 为 第一传动机构.在本实施例中.所述的第-传动机构包括螺纹传动机构、主动 楔形块从动楔形块和第一弹簧:所述的支架设有第三滑槽；所述的第三滑槽为直 线 滑槽；所述的第一电机的输出轴通过螺纹传动机构与主动楔形块相连，主动 楔形块讓嵌在所述的第三滑槽中，主动楔形块的斜而与从动楔形块的斜而相接 触，从动 楔形块与所述的顶块固接：所述的第一弹簧连接顶块与支架。 第一滑槽的方向与第三滑槽的方向垂直。所述的主 动楔形块和从动楔形块 的楔形角为 530。所述的第一滑槽的方向与纱管孔的方向垂直。所述的第： 传动机构釆用减速器。 工作原理，叙述如下。 第一电机反转,通过第一传动机构带动顶块沿第-滑槽移动，具体來说， 第一电机转动通过螺纹传动机构使主动楔形块向左移动.从动楔形块和顶块在弹 簧的作向下离开纱管孔,第一电机停转。 直线运动中单元运动，使支架的纱管孔扣住纱管上端,直线运动中单元停止 天津工业大学 2008 届本科生毕业设计 20 运动。 第一电机转动，带动拨盘转动.通过拨块拨动第一连杆绕第一电机输出轴转 动，第-连杆通过第二轴拉动第一连杆,第一连杆通过第二轴拉动 冲击杆抬起， 第二弹簧压缩变形，当冲击杆被拉升到某个中间位置,第二电机继续转动到冲击 杆被拉升到接近最高位置，第一电机停转。 此时第一电机转动，带动内螺管转动.螺杆沿第二滑块向阁中右方移动，使 主动楔形块同样移动,推动连接有从动楔形块的顶块沿第一滑杷上方移动，第一 弹簧被压缩变形,顶块前端玉住纱管的上部。 直线运动中再次运动.使支架连同所抓持住的纱管以及与纱管相连的锭 杆 三者一起抬起一段距离（如几个毫米，如 FA506 细纱机的锭杆 Ml 抬距离约为 5 - 7 毫米） 。直线运动中.停止运动。 第一电机再次转动，带动拨盘转动，由于拨盘上的拨块仅在第一连杆的一 侧，因此.当第一连杆被拨盘拉升到最高位置之后很快就会沿不存在拨块的一侧 快速转动，于是冲击杆不再被拨块、第一连杆及第二连杆约束.在第一弹簧的弹 力作向下，冲击杆会加速下落下猛撞锭杆的顶部.致使锭杆与纱管脱离掉落。由 于锭杆和纱育是经预先抬起一段距离（即“预提” ） ，而撞击沿锭 杆的中心线方 向，因此虽然冲击杆撞击了锭杆却并不会造成锭杆损伤。由于快速撞击时间非 常短，根据动定理,将有相当大的冲击力作用于锭杆顶端，该力让锭 杆脱离纱 管，又小会增加纱管抓持的负担。由于采取预提和顶冲锭杆这种特殊的方式完 成卸管，因此即使较难卸除的纱管也能轻松实现卸管。 直线运动中.元第三次运动，使支架 1 连同所抓持住的纱管 101 抬起，完成 卸育，即分离了锭杆与纱管。 放管时,第一电机反转.带动内螺管反转，螺杆沿第二滑槽向左方移动，使 主动楔形块同样向左移动而小再压迫从动楔形块,已经压缩变形的第一弹簧将推 动顶块沿第一滑槽方向向图右下方移动，顶块前端离开纱管的上部。纱管掉落。 完成落纱。第一电机停转。 然后第一电机再次转动.通过拨盘、拨块、第二连杆和第一轴,第二连杆和 第二轴将冲击杆再次抬起.第一弹簧再次变形,整个装置回到初始位置之上重复 上述上工作过程. 本装置利用双电机、双连杆拨盘传动机构和弹簧综合实现卸育功能，该装 放置因为是纱管上部抓持、预提和顶冲锭杆的卸管方式，所以该装置既不碰纱 又小会造成锭 杆损伤，能够将纱管与锭杆停靠分离，结构简中停靠、动化程度 高.非常适合用于移动式动落纱机，其满足满纱的落纱工作。 天津工业大学 2008 届本科生毕业设计 21 第五章 控制方案 5.1 电机选择 根据整个装置的示意图，我们可以看出我们总共需要两个个电机，每个电 机的功能要求有所不同，已完成我们需要的动作和效果。 图 5-1 细纱机落纱小车 天津工业大学 2008 届本科生毕业设计 22 图 5-2 细纱机卸纱装置 5.1.1 所选电机类型 根据小车卸管需要，我们要选择 2 个电机才能完成我们需要的一系列动作， 首先是第一电机的选择，根据运动需要我们选择型号为 EDSMT-2T110-020A 的电 机，能满足我们所需要的运动。此类电机能完成往复运动，实现交流变向。 5.1.2 所选电机简介 两个电机中第 2 电机的选择最为简单，只需要能用编码器控制就行，所以 我们选择了 YCT112-4A 5.1.3 所选电机简介 2 第二电机选择，根据小车运动需要，我们可以选用和第二电机类似的型号 YCT。 但是可以选择功率有所不同，我们根据小车运动和卸管装置重力考虑，选择较 大功率的电机，具体功率为 5.5 千瓦的比较符合要求。 图5-3 YCTD电动机 5.2 液压缸选择 在本设计中，我们总共用到了两种液压缸共三个，一种是带动冲击杆的液 压缸。我们选择了 DQJI 32-100 型号的液压缸，此种液压缸能够有良好的冲击 作用，能够带动冲击杆对锭杆进行冲击，达到与纱管分离作用。第二种液压缸 天津工业大学 2008 届本科生毕业设计 23 需要带动支架左右运动，需要动能较大，所以我们选择了 DQRI 32-100。 5.3 丝杠选择 图 5-4 丝杠 根据我们设计的卸管装置升降作用需要，我选择了矩形螺纹的丝杠，能 更好的完成我们需要的运动，切不易造成磨损和滑丝。 5.4 底板的设计 图 5-5 第一底板 考虑底板和支架有相对滑动，底板又和第二底板间有相对升降作用，还与 支架上的液压缸有连接作用。我们综合考虑了各种要求，第二底板的设计为上 图。首先底板的双层结构有利于丝杆的稳定，同时能很好的与液压缸连接，底 板上的滑槽能很好的与支架接触，并能产生相对滑动。滑槽加工比较精确，能 与支架的滑动比较顺利。 天津工业大学 2008 届本科生毕业设计 24 图 5-6 第二底板 第二底板的设计需要我们考虑到，它不仅与第二底板连接，还要固定电机， 连接丝杠，还有定向杆等。沉孔的设计是为了跟方便的固定导向杆，导向杆通 过与螺钉在第二底板完成固定，这样不仅能够良好的连接而且还能让螺钉更方 便的与导向杆连接。电机通过，底座支架上的孔，用螺栓与螺母垫片连接在第 二底板上，此种方式能更好的连接电机，而且电机能够有空间连接带轮，带轮 带动皮带和丝杠相连。从而完成需要的运动。 天津工业大学 2008 届本科生毕业设计 25 结 论 液压电机式顶冲卸管装置，属于细纱机落纱技术领域。该装置包括直线运 动单元，通过液压缸推动支架，支架与底板滑槽相对运动，从而实现支架的水 平方向的运动过程。液压缸一端固定在支架上，通过小圆轴与支架上部焊接的 小块连接，完成液压缸与支架的固定作用。液压缸杆通过弹簧挡圈与底板相连， 完成液压缸与底板二的相对固定。当液压缸工作时，底板水平方向固定不能产 生相对运动，故液压缸将会推动支架沿着底板滑槽运动。该装置既不碰纱又不 会造成锭杆损伤，能够将纱管与锭杆可靠分离适合于移动式自动落纱机。 参 考 文 献 26 参考文献 1 陈铁鸣.王连明 机械设计 哈尔滨工业大学出版社 2 王昆 .何小柏 汪信远 机械设计机械设计基础课程设计 高等教育 出版社 3 赵予生 .我国钢铁行业的发展概况 中国冶金文摘 4 张展 .机械设计手册 北京：机械工业出版社 5 王少怀. 机械设计手册 北京：机械工业出版社 6 冯聚合 . 炼钢设备原理 化学工业出版社 7 邹慧君 . 机械原理 北京：高等教育出版社 8 机 械 制 图 何 铭 新 等 主 编 高 等 教 学 出 版 社 9 材 料 力 学 刘 鸿 文 编 高 等 教 育 出 版 社 10 结 构 力 学 基 础 龚 饶 南 北 京 航 空 航 天 大 学 出 版 11 机 械 设 计 实 用 手 册 第 二 版 吴 宗 泽 主 编 化 学 工 业 出 版 社 12 机 械 设 计 手 册 新 版 2 机 械 工 业 出 版 社 13 机 械 设 计 手 册 新 版 5 机 械 工 业 出 版 社 14 实 用 机 械 工 程 材 料 手 册 辽 宁 科 学 技 术 出 版 社 天津工业大学 2008 届本科生毕业设 27 致 谢 在此要感谢我的指导老师杨老师和赵老师对我悉心的指导，感谢老 师给我的帮助。在设计过程中，我通过查阅大量有关资料，与同学交流 经验和自学，并向老师请教等方式，使自己学到了不少知识，也经历了 不少艰辛，但收获同样巨大。在整个设计中我懂得了许多东西，也培养 了我独立工作的能力，树立了对自己工作能力的信心，相信会对今后的 学习工作生活有非常重要的影响。而且大大提高了动手的能力，使我充 分体会到了在创造过程中探索的艰难和成功时的喜悦。虽然这个设计做 的也不太好，但是在设计过程中所学到的东西是这次毕业设计的最大收 获和财富，使我终身受益。 在这次漫长的设计过程中，有很多人为我提供帮助，在此非常的感 谢他们对我的设计工作的支持，我会继续做好这个任务的。 天津工业大学 2008 届本科生毕业设 28 附 录 The roving frame as a necessary evil 1.The drawframe produces a sliver that already exhibits all the characteristics required for the creation of a yarn, namely an ordered, clean strand of fibres lying parallel to one another. It is a fair question to ask why this sliver is not used as infeed material for the ring spinning machine, instead of being processed in an expensive manner to create a roving as feed for spinning. The roving machine itself is complicated, liable to faults, causes defects, adds to production costs and delivers a product that is sensitive in both winding and unwinding. Use of the machine is forced upon the spinner as a necessary evil for two principal reasons. The first reason is related to the required draft. Silver is a thick, untwisted strand that tends to be hairy and to create fly. The draft needed to convert this to a yarn is in the region of 300-500. The drafting arrangements of ring spinning machine, in their current forms, are not capable of processing this strand in a single drafting operation to create a yarn of short-staple fibres that meets all the normal demands on such yarns. The fine, twisted roving is significantly better suited to this purpose. The second reason is drawframe cans represent the worst conceivable mode transport and presentation of feed material to the ring spinning frame. In spite of this, considerable effort has been expended over decades to eliminate the roving frame. The effort is justified, but unfortunates in relation to ring spinning it remains without success. On the other hand, in all new spinning processes in the short staple spinning mill, the roving frame has been made superfluous. 1.2 Demands placed upon the modern roving frame If the spinner is forced to used such an inadequate machine, which is in principle superfluous, then it should at least provide the optimun in operating capacity. Even in this respect, however