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倍捻机在纺织机械中占有重要地位。龙带传动系统是倍捻机的核心部件之一,其作用是带动锭子高速回转,从而使纱线获得一定捻度。倍捻机工作过程中锭子转速的不一致及传动系统功耗的大小直接影响倍捻产品的质量和企业的经济效益。
对于倍捻锭子,国内外许多学者已经对其进行了深入研究。但这些研究主要分析了锭子的振动频率及纱线的张力变化情况,通过改进锭子结构使设计的锭子工作转速与相邻临界转速之间保持足够的间隔,从而使锭子在工作转速内有较小的振动和功耗。大部分只局限于对锭子结构的局部改进,没有结合整个龙带传动系统加以考虑,龙带集体传动包角与结构参数及功耗与包角和安装张力之间的关系仍然模糊不清。本文的目的是找出锭子包角与安装参数和结构参数的关系,分析其功耗与包角和安装张力之间的相互关系,从整体上对龙带传动系统进行分析,改善锭子不匀率,减少龙带集体传动系统功耗。
本文首先建立4种不同的包角计算模型,并把这4种计算模型进行不同的组合,精确计算出三种不同龙带传动布置方式各自包角的大小,进而推导出龙带传动系统上锭子包角与结构安装参数的关系,并对其与结构安装参数的关系进行分析,找出影响锭子包角大小的敏感性结构参数。在锭子包角可以准确计算的基础上,对锭子和龙带的受力情况进行分析,结合大量相关锭子功耗文献,对《机械零件》中欧拉公式加以改进,估算出倍捻机龙带传动系统静态预紧力的大小,从而建立锭子整体功耗计算公式和整个龙带集体传动系统动力学模型。为了验证龙带集体传动系统动力学模型是否正确,我们根据实际倍捻机龙带传动系统特点设计制作了龙带传动测试平台,在该平台上对龙带静态张力、锭子转速和输入功率进行测试,依据测试数据和该平台的测试原理把实验数据中的输入功率转化为锭子的平均净功耗。通过对所测数据的分析,得出锭子功耗与龙带安装张力、转速和锭子包角的关系变化图,对建立的龙带传动系统动力学模型进行修正,用优化方法把与锭子功耗模型有关的未知参数识别出来,得出了准确的锭子功耗公式。根据锭子功耗公式对某机型倍捻机的龙带传动系统功率消耗进行分析,找出了决定功耗大小的因素,从而对其进行优化,降低系统功耗,减小产品成本。