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双动程免起鼓上罗拉轴承的设计与应用

发布时间：2011-11-28 浏览次数：812

作者：陈义刚　吴光辉
（江苏浪力纺织轴承制造有限公司）

　　摘　要：通过改进设计上罗拉轴承芯轴握持档尺寸，以实现胶辊加捻动程的两倍使用效果。通过改进设计上罗拉轴承外壳环型槽形状，以避免普通胶辊与轴承在套制过程中所形成的拱形起鼓和铝衬胶辊与轴承在套制过程中所产生的啃划现象。
　　关键词：握持档；双动程；网纹滚花；环型槽；免起鼓；铝衬套；啃划
　　前　言
　　多少年来上罗拉轴承胶辊的使用动程一直区于胶辊的中段约8～10mm地方，因而利用率不足30％，其使用周期从来就是单倍的。造成纺纱成本的很大增加和可利用资源的极大浪费。相同状况，多少年来胶辊与上罗拉轴承在套制过程中所形成的起鼓现象一直十分严重，传统工艺的解决办法是将套制好的皮辊轴承在压圆机上压圆，以尽可能地消除胶辊内部的起鼓应力。然而这种方法却是被动的，其效果亦十分不理想。随着新材料、新工艺的不断出现，铝衬胶辊已越来越多地被广泛运用。由此普通胶辊与双层胶辊在套制过程中所形成的起鼓现象，继而被铝衬胶辊在套制过程中所产生的啃划现象所取代。显而易见，不论是胶辊的起鼓还是啃划都必将降低胶辊与轴承的抱合力而影响条干，导致纱线不匀率的大幅增加，形成纺纱质量瓶颈。为解决上述问题，本公司经过多年潜心研究从而已经设计出一种能够足以同时解决上述两项难题的双动程免起鼓上罗拉皮辊轴承，并在取得国家实用新型双专利（专利号分别为：200920040764.820052007732.4）后问世于纺织界。以下本文力求从设计理论与实际应用两个方面作出浅析，借以证明它的可行性。

　　一、对上罗拉轴承芯轴握持档的改进设计
　　传统上罗拉轴承芯轴握持档尺寸是标准和固定的如图一所示，其握持档宽度B大约比摇架握持卡宽0.3mm。因此它决定了上罗拉轴承在握持卡中的具体位置，也就是说上罗拉轴承一旦被握持后其轴向位置是不可变的。这就形成了单绽纱线在上罗拉轴承胶辊中的加捻动程位置a永远区于胶辊中部约8～10mm地方。由于胶辊的有效工作长度可达24mm，因而胶辊近达14mm的有效工作区域被白白浪费。可见，胶辊的利用率远不足可利用部分的50%。由此本文提出的改进设计方案是增加握持档宽度，并在这个宽度的外表面上增加有网纹滚花。使改进后的握持档宽度L=B+a(式中B为传统握持档宽度，a为纺纱加捻动程)。其结构如图二所示：
　　上述结构尺寸的上罗拉轴承其握持档工作原理如图三、图四所示。首次使用上罗拉轴承其轴向工作定位面为图三中的握持档C面，此时，纱线的加捻动程区于胶辊的a＇区域。使用一个周期后（传统状态下的重新磨砺周期），其轴向工作定位面改为图四中的握持档E面，此时，纱线的加捻动程区于胶辊的a＂区域且不重叠。显而易见a＇﹢a＂所形成的一个新的周期等于传统上罗拉轴承胶辊a区域使用周期的两倍。为增进摇架握持壳与轴承握持档之间的轴向定位稳定性，在改进后的握持档宽度面上增加了网纹滚花，目的是提高握持面间的磨擦系数。

　　二、对上罗拉轴承外壳环型槽的改进设计
　　1.普通胶辊起鼓、铝衬胶辊啃划现象的成因机理
　　众所周知，上罗拉轴承外壳的外圆表面设置数道环型槽的目的，是防止胶辊套入轴承后不发生轴向位移或脱落（俗称跑边），增强位置稳定性。然而由于环型槽的存在，却在胶辊套入轴承外壳的过程中，导致了套制的不顺畅，使胶辊套入轴承外壳后的内应力增大而产生拱形起鼓，使胶辊内部蠕变潜藏，严重影响了胶辊与轴承的抱合稳定性。诸多牵伸钳口的夹持力发生变化的原因，就是胶辊内部的这个潜藏蠕变引起的，其形态表现为胶辊的外圆柱面发生内凹。对于套制铝衬胶辊来说，上罗拉轴承外壳环型槽对套制精度影响甚大，其形式又表现为对铝衬内壁的严重啃划，直接导致了铝衬胶辊在纺纱工艺中的推广使用。综上所述，上罗拉轴承外壳外圆表面上的环型槽，是直接导致普通胶辊起鼓、铝衬胶辊啃划的主要原因。
　　2.对传统上罗拉轴承外壳环型槽的槽型分析
　　传统上罗拉轴承外壳环型槽槽形大多为矩齿形，其形状如图五所示：

　　矩形环型槽通常槽形切入角为直角，槽数一般为10槽、或更多槽数，上罗拉轴承外壳的外圆是通过无心磨削工艺加工的。因此，十条矩形直角即变为极其锋利的切削刃口（相当于冲磨刃口）。这个刃口对于套制无论是普通胶辊还是铝衬胶辊都是十分不利的。众所周知，套制各种胶辊均必存有套差。有普通胶辊的大套差，有双层胶辊的小套差，也有铝衬胶辊的微量套差。而有套差就有胶辊内孔与轴承外圆之间的过盈配合。有过盈就有胶辊的径向弹性回复力，继而就有胶辊与轴承间的轴向摩擦力。由动摩擦力计算公式F＇=f＇N（式中F＇为轴向摩擦力、f＇为摩擦系数、N为正压力）可知，套差越大胶辊的径向回复力越大，这个回复力就是式中的正压力N。而摩擦系数f＇跟轴承外壳的外表面粗糙度有很大关系。显见环型槽无疑将极大地增加f＇值。由此，我们可以看出套差和环型槽决定了轴向磨擦力的大小。这个轴向摩擦力严重地阻碍了胶辊的套入，且越是胶辊的套入前端阻碍越大。随之带来的就是胶辊套入后的拱形起鼓。其形态如图六所示：

　　对于套制铝衬胶辊来说，套制时一旦铝衬胶辊的内孔轴线与轴承外壳的外圆轴线发生哪怕只是微量的倾斜或偏心位移，则每条锋利坚韧的矩形直角角尖，就一定啃划铝衬套内壁。造成铝衬内壁的严重破坏。其结果表现为铝衬套变形，使其不能牢固地密贴于轴承壳表面。
　　3.改进方法与设计效果
　　如前所述，胶辊在套制轴承的过程中产生拱形起鼓的原因，是由于套制面存在着轴向摩擦力，且这个摩擦力跟环型槽有关系。进一步研究发现改变环型槽槽型形状，可极大地降低摩擦系数f＇值。由此我们改进设计的环型槽槽形为锯齿形，其形状如图七所示：

　　由图可见，免起鼓锯齿形环型槽的槽形切入角为160°以上，接近180°直线。这样的切入角可减少摩擦角从而可有效地降低摩擦系数。因此，它对套制普通胶辊避免起鼓、套制铝衬胶辊避免啃划是极为有利的。它会使各种胶辊在套制时变得更顺畅、抱合力更好、更不易产生拱形起鼓和铝衬啃划。这就对胶辊密贴于轴承外圆表面提供了重要保证。
　　综上对传统上罗拉轴承芯轴握持档尺寸和外壳环型槽槽形的两项改进设计，并在取得两项专利后所形成的新型双动程免起鼓上罗拉轴承（如图八所示）就此而诞生，且已成功地投放市场，亦获广泛青睐与赞誉。

　　三、双动程免起鼓上罗拉轴承的使用效果

　　质量数具表

　　四、双动程免起鼓上罗拉轴承的优点及效益分析
　　1.胶辊实现双动程的价值计算
　　条件：每万绽环绽纺胶辊国产价：双层胶辊3元/只　铝衬胶辊5元/只（注：此价为年耗概算比价不作市场实际价）　年补充量：4000只。
　　则年节约资金为：双层胶辊3×4000/2=6000元　铝衬胶辊5×4000/2=10000元。其隐形价值又表现为：节约用工，绿色环保，节能降耗。
　　2.胶辊免起鼓不啃划的优点分析
　　a.普通胶辊不起鼓、且会自然熨平，铝衬胶辊不啃划，对保证成纱质量，降低条干不匀率有着不可替代的作用。
　　b.对提高胶辊的使用寿命，降低胶辊的使用成本。节约皮辊间用工、减少环境粉尘具有明显的效果。
　　结束语
　　本双动程免起鼓上罗拉轴承已集两项国家实用新型专利于一身，这是改革创新的结果。它必将为纺织企业突破产品质量瓶颈、降低配件消耗、节约生产成本、提高经济效益，发挥积极的作用。Z后需要说明的是：我公司研制的双动程上罗拉轴承如磨砺胶辊时有别于正常工艺，我公司将免费提供与之相适应的专用夹具以方便客户使用。