纺织学报 ›› 2020, Vol. 41 ›› Issue (03): 148-153.doi: 10.13475/j.fzxb.20190203106

• 机械与器材 • 上一篇    下一篇

高速纺纱锭子弹性管减振机制与振动特性

莫帅1,2(), 冯战勇1,2, 党合玉1,2, 邹振兴1,2, 王迪文3, 朱红伟3   

  1. 1.天津工业大学 机械工程学院, 天津 300387
    2.天津工业大学 天津市现代机电装备技术重点实验室, 天津 300387
    3.经纬智能纺织机械有限公司, 山西 晋中 030600
  • 收稿日期:2019-02-19 修回日期:2019-08-11 出版日期:2020-03-15 发布日期:2020-03-27
  • 作者简介:莫帅(1987—),男,副教授,博士。主要研究方向为现代纺织装备、高速纺织锭子。E-mail:moshuai2010@163.com。
  • 基金资助:
    国家自然科学基金项目(51805368);中国纺织工业联合会应用基础研究项目(J201806);中国科协青年人才托举工程项目(2018QNRC001);天津市自然科学基金项目(17JCQNJC04300)

Vibration damping mechanism and vibration characteristics of spindle tubes

MO Shuai1,2(), FENG Zhanyong1,2, DANG Heyu1,2, ZOU Zhenxing1,2, WANG Diwen3, ZHU Hongwei3   

  1. 1. School of Mechanical Engineering, Tiangong University, Tianjin 300387, China
    2. Tianjin Key Laboratory of Advanced Mechatronics Equipment Technology, Tiangong University, Tianjin 300387, China
    3. Jingwei Intelligent Textile Machinery Co., Ltd., Jinzhong, Shanxi 030600, China
  • Received:2019-02-19 Revised:2019-08-11 Online:2020-03-15 Published:2020-03-27

RichHTML

3

PDF (PC)

109

摘要：

为探究锭子弹性管的减振机制,将其开螺旋槽部分作为矩形弹簧模型处理,建立了减振弹性管的抗弯刚度及底部振幅的理论数学模型,并利用MatLab仿真分析了减振弹性管关键结构参教与其抗弯刚度和底部振动特性的耦合关系,同时结合有限元仿真及模态测试得到弹性管各阶固有频率。研究结果表明:随着槽宽和圈数的增大,刚度降低,底部振幅增加;随着壁厚、螺距、螺旋升角、弹性模量的增大,刚度增加,底部振幅降低;弹性管固有频率和锭子系统共振频率区间一致,且工作频率有效避开了共振频率。

关键词: 减振弹性管, 锭子, 抗弯刚度, 底部振幅, 固有频率

Abstract:

In order to explore the damping mechanism of the elastic spindle tube, the spiral groove of the damping tube was assumed to be a rectangular spring in this research. The mathematical model for the bending stiffness and vibration amplitude at the bottom of the tube was established, and the influence of key parameters of the bending stiffness and vibration performance was studied using the MatLab software. The results show that when the groove width and the number of turns are increased, the bending stiffness decreases and vibration amplitude of the vibration of the elastic tube increases. With the increase of wall thickness, pitch, helix angle and elastic modulus, stiffness increases amplitude decreases. Combined with results obtained from finite element simulation and modal test, the natural frequencies of the elastic tubes are obtained, which indicates that the resonance frequency range is consistent with the spindles, and the working frequency effectively avoids the resonance frequency.

Key words: damping elastic tube, spindle, bending stiffness, bottom amplitude, natural frequency

中图分类号: 

  • TS112.2

图1

弹性管设计模块"

图2

锭子实物、锭胆及减振弹性管结构图"

图3

矩形截面弹簧(螺旋槽部分)分析模型"

图4

矩形截面圆柱螺旋弹簧简化模型"

表1

不同Φ值时β1的取值(Φ≥1)"

Φ β1
1.0 0.141
1.2 0.166
1.5 0.196
2.0 0.229
2.5 0.249
3.0 0.263
4.0 0.281
6.0 0.229
8.0 0.307
10.0 0.313
∞ 0.333

图5

矩形截面圆柱形弹簧截面示意图"

图6

弹性管底部变形及力学模型图"

图7

弹性管各工艺参数与抗弯刚度的关系"

图8

弹性管各工艺参数与底部振幅的关系"

表2

锭子的固有频率值"

类型 一阶 二阶 三阶
理论计算 50 183.33 883.3~983.3
模态测试 — 171.67 766.7~833.3
运转试验 33.33~50 166.7~183.3 —

表3

弹性管的各阶固有频率值"

阶数 仿真值 测试值
一阶 178.35 168.59
二阶 188.95 182.34
三阶 785.05 760.09
四阶 1 014.10 —
[1] 彭超英, 陈瑞琪, 朱均, 等. 纺纱锭子的研究和发展[J]. 纺织学报, 1995,26(6):54-55.
PENG Chaoying, CHEN Ruiqi, ZHU Jun, et al. Research and development of spinning spindles[J]. Journal of Textile Research, 1995,26(6):54-55.
[2] 吴文英, 相兴利, 蔡旭初. 锭子弹性管的刚度计算及其对动态性能的影响[J]. 东华大学学报(自然科学版), 2002,28(6):80-83.
WU Wenying, XIANG Xingli, CAI Xuchu. Calculation of stiffness of spindle elastic tube and its influence on dynamic performance[J]. Journal of Donghua University(Natural Science Edition), 2002,28(6):80-83.
[3] 王志勇, 张恒才. 锭子弹性管螺旋槽弹性的探讨[J]. 纺织器材, 2004,31(6):5-6.
WANG Zhiyong, ZHANG Hengcai. Discussion on the elasticity of spiral groove of spindle elastic tube[J]. Textile Accessories, 2004,31(6):5-6.
[4] 刘向东. 高速纺纱锭子弹性管组件的精密加工工艺及专用装备研制[D]. 上海:东华大学, 2011: 5-21.
LIU Xiangdong. Precision machining technology and special equipment for high-speed spinning spindle elastic tube assembly[D]. Shanghai: Donghua University, 2011: 5-21.
[5] 相兴利, 吴文英, 陈瑞琪. 高速锭子的改进及振动特性分析[J]. 纺织器材, 2002,29(5):7-9.
XIANG Xingli, WU Wenying, CHEN Ruiqi. Improvement of high speed spindle and analysis of vibration characteristics[J]. Textile Accessories, 2002,29(5):7-9.
[6] 梁铭, 杨建成, 刘妍. JW.D3203高速锭子有限元模态分析[J]. 天津工业大学学报, 2011,30(3):19-22.
LIANG Ming, YANG Jiancheng, LIU Yan. Finite element modal analysis of JW.D3203 high speed spindle[J]. Journal of Tianjin Polytechnic University, 2011,30(3):19-22.
[7] 郝颖, 虞爱民. 层状复合材料矩形截面圆柱螺旋弹簧自由振动特性研究[J]. 振动与冲击, 2012,31(22):105-111.
HAO Ying, YU Aimin. Study on free vibration characteristics of cylindrical coiled spring with layered composites[J]. Journal of Vibration and Shock, 2012,31(22):105-111.
[8] 吴文英, 何重辉, 相兴利, 等. 高速锭子结构的设计思路[J]. 纺织器材, 2003,30(1):16-20.
WU Wenying, HE Chonghui, XIANG Xingli, et al. Design ideas of high speed spindle structure[J]. Textile Accessories, 2003,30(1):16-20.
[9] 蒋炎坤. 基于动力学方程及几何模型的高速转子动力学特性[J]. 华中科技大学学报(自然科学版), 2006,34(10):74-76.
JIANG Yankun. Dynamic characteristics of high-speed rotor based on dynamic equation and geometric model[J]. Journal of Huazhong University of Science and Technology(Natural Science Edition), 2006,34(10):74-76.
[10] 何重辉. 一种复合嵌套的高速回转轴系结构设计与动力特性研究[D]. 上海:东华大学, 2000: 96-128.
HE Chonghui. Research on structural design and dynamic characteristics of high-speed rotary shafting system[D]. Shanghai: Donghua University, 2000: 96-128.
[1] 戴宁, 彭来湖, 胡旭东, 崔英, 钟垚森, 王越锋. 基于Euler-Bernoulli 梁理论的无缝内衣机织针编织过程固有频率特性研究[J]. 纺织学报, 2020, 41(12): 144-150.
[2] 莫帅, 冯战勇, 党合玉, 邹振兴. 棉纺细纱锭子发展演变与研究展望[J]. 纺织学报, 2020, 41(06): 190-196.
[3] 莫帅, 冯战勇, 唐文杰, 党合玉, 邹振兴. 基于神经网络和遗传算法的锭子弹性管性能优化[J]. 纺织学报, 2020, 41(04): 161-166.
[4] 余芳, 刘成霞. 用蝴蝶结法测试毛织物弯曲性[J]. 纺织学报, 2019, 40(08): 35-39.
[5] 闫琳琳 邹专勇 卫国 程隆棣. 基于螺旋导引槽空心锭子的喷气涡流纺加捻腔流场模拟[J]. 纺织学报, 2018, 39(09): 139-145.
[6] 扈昕瞳 张玉井 孟婥 孙以泽. 编织锭子放线速度对纱线张力调控的建模与影响[J]. 纺织学报, 2017, 38(06): 111-117.
[7] 崔红 高秀丽 林洪芹 高大伟 吕立斌. 纤维力学性能对自捻纱线自捻程度的影响[J]. 纺织学报, 2016, 37(06): 32-35.
[8] 姜岩, 姜丽, 王善元. 长丝变形纱成纱熵变对抗弯刚度的影响[J]. 纺织学报, 2012, 33(3): 18-21.
[9] 张金秋;张建春;王善元. 柔软整理对大麻纤维性能的影响[J]. 纺织学报, 2010, 31(4): 98-102.
[10] 李哲. 面料性能与缩褶吃量的相关性[J]. 纺织学报, 2009, 30(9): 98-101.
[11] 张金秋;张建春. 精细化加工对大麻纤维理化性能的影响[J]. 纺织学报, 2009, 30(11): 81-87.
[12] 姜岩;张大庆;杨梅;王善元. 长丝变形成纱缠结结构研究[J]. 纺织学报, 2009, 30(10): 23-26.
[13] 李旦;俞谱. 纤维端尺寸对单纤维弯曲性能的影响[J]. 纺织学报, 2008, 29(9): 23-25.
[14] 张炜;王循明.;祝勇仁. 基于传递矩阵法的提花机主轴动态特性分析[J]. 纺织学报, 2007, 28(9): 107-109.
[15] 梁建勋;于伟东;严灏景. 基于悬挂造型求纱线抗弯刚度的探讨[J]. 纺织学报, 2007, 28(7): 22-24.
Viewed
Full text


Abstract

Cited
  Shared   
  Discussed   
No Suggested Reading articles found!
京ICP备14006648号　 京公网安备11010502044800号
版权所有 © 2021 《纺织学报》编辑部
地址： 北京市朝阳区延静里中街3号主楼6层《纺织学报》杂志社　邮政编码：100025　
电话：010-65017711,65917740　传真：010-65016539　Email:fangzhixuebao@vip.126.com
本系统由北京玛格泰克科技发展有限公司设计开发