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圈条盘的振动模态分析及改进

陈功  
【摘要】: 在纺纱线过程中,将棉条以一定的圈条成形,有规律地盛放于条筒中,以供下道工序使用。完成该圈条成形的机构,称为圈条机构。并条机圈条机构中圈条盘的功用是使压辊输出的棉条成摆线轨迹存放在条筒中。目前生产使用中的圈条盘体积大,质量笨重,造成了材料和能源的浪费,并且阻碍了并条机的高速化进程。另一方面,随着并条机的日益高速化,对机械的运转速度、承载能力、工作寿命等方面要求越来越高。由于并条机圈条盘高速旋转,将振动传递到并条机上与圈条盘相连接的轴承、齿型皮带等,使得并条机上的零件更易磨损、失效,无故障工作日益减少。因此,在保证圈条盘性能的前提下对其结构进行轻量化改进成为需要解决的问题。 本文使用了CRAS V6.0振动及动态信号采集分析系统软件对圈条盘的模态参数进行了测试。同时,采用Pro/ENGINEER对ASFA328型号圈条盘进行实体建模,通过Pro/ENGINEER与ANSYS之间的直接接口将模型导入ANSYS,运用ANSYS软件对圈条盘进行了静力分析和模态分析。有限元方法和试验方法相辅相成,从理论和试验两个方面对圈条盘的特性进行评价。将有限元方法计算得出的模态频率与试验测得的模态频率相比较,两者具有较好的吻合性。在此基础上,在Pro/ENGINEER中对圈条盘的结构进行了轻量化修改并在ANSYS中重新对其静,动态特性进行评价。 早期圈条盘圈条斜管形式采用直线斜管,在化纤与棉混纺大量出现工况下,容易出现斜管堵塞和筒底乱条的毛病,严重制约了纺部生产的正常进行。为解决此问题,袁景山设计了螺旋形曲线斜管圈条盘。经过在纺织厂现场试验,螺旋曲线斜管高速时纺化纤条不堵,出条不乱,生产效果改进较为明显。但是袁景山仅对棉条受力做了简要的定性分析。易博对在斜管内匀速运动的棉条进行了定量的运动分析和受力分析,并求解出了参数形式的圈条曲线,理论上棉条经过该曲线斜管的时候,所受摩擦力最小。但是也只是对已经进入正常运转工作中的圈条盘螺旋形曲线斜管中的棉条做了分析,并且文章中所设定的边界条件过于理想化。通常,棉条发生堵塞都发生在机器启动,圈条盘正在加速,棉条刚刚进入斜管的一段时间内。因此,现有的理论都没有真正解决实际问题。 本文在前人的基础上,对处于机器启动阶段,斜管中处于加速状态下的棉条进行了动力学分析。根据对实际情况的分析给出了更为严格的边界条件,基于变分问题直接方法对斜管曲线,斜管入口角,出口角,以及压辊与入口间的距离等相关参数综合进行了优化。设计出了新的圈条盘曲线斜管,这种斜管充分利用了处于加速旋转状态下的棉条的离心力,在一定程度上降低了在机器启动阶段棉条堵眼几率。


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