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细纱机主轴热胀问题

发布时间:2019-12-05
  热胀冷缩是物质的基本性质,物质(物体)的体积和线性尺寸随着温度的起伏而发生微小的变化,是一种基本的自然现象。
  机械工业中对这一性质有很多巧妙的应用,例如,滚动轴承和轴之间的过盈配合,采取电磁加热轴承内圈使其孔径变大利于安装、一些热机上轴承外圈(或者轴瓦)过盈配合安装在侧壁孔上,需要液氮冷冻外圈以短时间减小其尺寸等,大多数成份固定的机械用途材料,其线胀系数已经测定,并做为标准参数用以设计计算和理论校核。
图1 一些材料的线胀系数
  纺纱车间的温度在一天(24h)内波动可达10℃以上,这对纺纱设备的正常运转,是一个不利因素。细纱机随着锭数的增加,长度一直在延伸,当到达一定程度,热胀冷缩带来的负面影响,将不再是一个可以忽略的问题。
  在细纱机长车和超长车领域,此现象在近几年引起了一些不良结果。例如,集落系统中不锈钢带在温度变化时张紧程度(本质上是总长度)随着变化引起管栓位置变化,线膨胀积累到一定值,抓管器和管栓的同轴度严重下降,造成无法正常插拔纱管。
图2 线膨胀累积引起配合件错位
  不良效果如图2所示,因此,必须从机械设计上改进结构,以便解决问题,例如,分段定位,把膨胀量分段释放,不在全长度上累加,本文将以主轴为例,浅析这种思想的应用。
  细纱机主轴是分段通过联轴器联在一起的,图3是一种比较传统的联接方法。
图3 轴端联接图
  在轴端开键槽,通过键,柱状哈夫式联轴器把两根轴联为一体,依次串联所有主轴,主轴的作用是传递周向扭矩,不传递轴向载荷,这使得分段释放线胀量成为可能。
  当联轴器被紧固螺钉锁紧后,尽管两轴端之间设计有缝隙,但是锁紧产生的压力,进而产生的最大静摩擦力是巨大的,两根轴之间相当于被串在一起成为一根轴,温升带来的长度伸长,一直会累加,可以考虑分段释放轴的伸长量。
  这种联接方法,两根轴的同轴度是靠轴承座通过假轴工装保证,联轴器不应该是同轴的保证,联轴器的作用是保护键和传递周向扭矩,基于此,可以考虑把联轴器的内孔加工成台阶状,较小的内孔和轴端紧固,较大的内孔和轴之间有较小的径向间隙,利于释放线性膨胀量。
图5 台阶联轴器(示意,未标键)
  d<D,两轴端有间隙T,分段释放主轴长向的热胀量,是一种非常实用的想法,其形式有很多种,可以更换联轴器的类型,如挠性联轴器等,扭矩的传递不是需要担心的问题,关键在于如何控制成本。
(来源: 文艺纺机)

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