双捻机排线导杆副参数配置方法
技术领域
本发明涉及双捻机的技术领域，具体涉及一种双捻机排线导杆副参数配置方法。
背景技术
双捻机是钢帘线、钢丝绳的合股生产设备，排线导杆副是双捻机设备中的一个重要部件，包括导杆和导向器，其工作原理一般是通过导杆副往复运动带动捻制好的线材收卷在工字轮内跨距之间。导杆总导程S过长，会造成收卷工字轮两端堆线、涨盘；导杆总导程S过短，会造成收卷工字轮两端线材排不满，收线定长不够；导向器换向半径R1和导杆换向半径R2设计不合理，会造成收卷工字轮换向处乱线。因此，导杆、导向器参数配置是否合理，直接关系到线材收卷质量的好坏，是双捻机捻制线材合格率的关键点。
发明内容
本发明的目的在于克服上述背景技术的不足，提供一种双捻机排线导杆副参数配置方法，该方法配置的排线导杆副参数合理，设计的排线导杆副收卷的线材均匀有序，层层收卷满轮后不乱线、不涨盘，捻制线材合格率大幅提高。
为实现上述目的，本发明提供的一种双捻机排线导杆副参数配置方法，包括如下步骤：
1)根据收卷线材直径d，选择导杆及其配套导向器；
2)根据收线工字轮内开档长度L、收卷线材直径d，计算导杆总导程S；
3)根据导杆总导程S和导杆的螺旋线数n，计算螺距p；
4)根据收卷力f计算收线功率P收，并确定导杆大径d、导杆中径d2、导杆小径d1以及螺纹宽度U；
5)根据导杆的螺旋线数n、螺距p、导杆中径d2，计算螺纹升角Ψ；
6)设计导向器结构，根据螺纹升角Ψ计算导向器正压力F导和导
向器强度P导；
7)根据螺距p、收卷部分传动比，计算收卷线材排距h；
8)根据螺距p，计算导向器换向半径R1和导杆换向半径R2；
9)按确定的导杆及配套导向器各尺寸参数进行三维建模，模拟导杆及导向器运动轨迹，并按三维验证结果最终修正导杆及导向器各尺寸参数，直至导杆与导向器运转灵活、无卡滞。
进一步地，所述步骤1)中，当收卷线材直径d≥1mm时，选择双向双槽导杆及配套导向器，并选定双向双槽导杆采用矩形螺纹；当收卷线材直径d＜1mm时，选择双向单槽导杆及配套导向器，并选定双向单槽导杆采用矩形螺纹。
进一步地，所述步骤2)中，导杆总导程S由如下公式计算得到：
S＝L-(1.2～1.5)d
式中，L为收线工字轮内开档长度，单位：mm；d为收卷线材直径，单位：mm。
进一步地，所述步骤3)中，螺距p由如下公式计算得到：
p＝S/n
式中，S为导杆总导程，单位：mm；n为螺旋线数。
进一步地，所述步骤4)中，收线功率P收由如下公式计算而得：
P收＝f×V
式中，f为收卷力大小，单位：N；V为收线的线速度，单位：m/s；
根据收线功率P收的大小，由机械设计手册查得导杆大径d；
所述导杆中径d2由如下公式计算而得：
d2＝d-p×0.12
式中，d为导杆大径，单位：mm；p为螺距，单位：mm；
所述导杆小径d1由如下公式计算而得：
d1＝d-p×0.23
式中，d为导杆大径，单位：mm；p为螺距，单位：mm；
所述螺纹宽度U由如下公式计算而得：
U＝(0.08～0.1)d
式中，d为导杆大径，单位：mm。
进一步地，所述步骤5)中，螺纹升角Ψ由如下公式计算而得：
TgΨ＝p/π/d2
式中，p为螺距，单位：mm；d2为导杆中径，单位：mm。
进一步地，所述步骤6)中，导向器正压力F导由如下公式计算而得：
F导＝F底/cosΨ
F底＝f×Z3/Z2/R1
式中，Ψ为螺纹升角，单位：度；F底为工字轮底轮时收线拉力，单位：N；f为收卷力大小，单位：N；R1为工字轮的底轮半径，mm；Z2为工字轮输入端带轮的齿数；Z3为工字轮输出端带轮的齿数；
所述导向器强度P导由如下公式计算而得：
P导＝F导/S
式中，F导为导向器正压力，N；S为导向器受力面积，单位：m2；
若导向器强度P导≤许用压强值，则设计合理；若导向器强度P导＞许用压强值，则修正螺距p、Z2、Z3，直至满足合理条件。
进一步地，所述步骤7)中，收卷线材排距h由如下公式计算而得：
h＝p×(Z1/Z4)×(Z3/Z2)×(Z5/Z6)
式中，p为螺距，单位：mm；Z1为排线导杆副输入端带轮的齿数；Z2为工字轮输入端带轮的齿数；Z3为工字轮输出端带轮的齿数；Z4为排线导杆副输出端带轮的齿数；Z5为排线导杆副输入端齿轮的齿数；Z6为排线导杆副输出端齿轮的齿数。
进一步地，所述步骤8)中，导向器换向半径R1由如下公式计算而得：
R1＝(1.4～1.5)p
式中，p为螺距，单位：mm。
进一步地，所述步骤8)中，若导杆换向半径R2≥导向器换向半径R1，则设计合理；
若导杆换向半径R2＜导向器换向半径R1，则修正导杆总导程S和螺距p，直至满足合理条件。
与现有技术相比，本发明具有如下优点：
其一，本发明的双捻机排线导杆副参数配置方法设计的排线导杆副参数合理，用设计的排线导杆副收卷的线材均匀有序，层层收卷满轮后不乱线、不涨盘，捻制线材合格率大幅提高。
其二，本发明的双捻机排线导杆副参数配置方法通过合理优化导杆总导程S、螺距p、导杆大径d、导杆中径d2、导杆小径d1以及螺纹宽度U等参数，保证了螺杆的承载力，而且提高了直线材收卷的质量。
其三，本发明的双捻机排线导杆副参数配置方法通过合理配置导向器换向半径R1和导杆换向半径R2，保证了导向器与导杆相对运动灵活，接触处无卡滞。
附图说明
图1为一种双向双槽导杆的结构示意图；
图2为图1所示双向双槽导杆的剖视结构示意图；
图3为图2中I处的放大结构示意图；
图4为一种双向双槽导向器的结构示意图；
图5为图4沿A-A方向的剖视图；
图6为图4的仰视图；
图7为一种双向单槽导杆的结构示意图；
图8为一种双向单槽导向器的结构示意图；
图9为图8沿B-B方向的剖视图；
图10为工字轮的结构示意图；
图11为双捻机排线导杆副与工字轮的传动原理图；
图中：双向双槽导杆1、双向双槽导向器2、双向单槽导杆3、双向单槽导向器4、工字轮5、排线导杆副输入端带轮6、工字轮输入端带轮7、工字轮输出端带轮8、排线导杆副输出端带轮9、排线导杆副输入端齿轮10、排线导杆副输出端齿轮11、排线导杆副12。
具体实施方式
下面结合实施案例详细说明本发明的实施情况，但它们并不构成对本发明的限定，仅作举例而已。同时通过说明本发明的优点将变得更加清楚和容易理解。
本发明的一种双捻机排线导杆副参数配置方法，包括如下步骤：
1)根据收卷线材直径d，选择导杆及其配套导向器；当收卷线材直径d≥1mm时，选择双向双槽导杆1(如图1～3所示)及双向双槽导向器2(如图4～6所示)，并选定双向双槽导杆1采用矩形螺纹；当收卷线材直径d＜1mm时，选择双向单槽导杆3(如图7所示)及双向单槽导向器4(如图8～9所示)，并选定双向单槽导杆3采用矩形螺纹。
2)根据收线工字轮内开档长度L、收卷线材直径d(如图10所示)，计算导杆总导程S；导杆总导程S由如下公式计算得到：
S＝L-(1.2～1.5)d
式中，L为收线工字轮内开档长度，单位：mm；d为收卷线材直径，单位：mm。
导杆总导程S比收线工字轮内开档长度L短(1.2～1.5)d距离主要是考虑线材收卷在工字轮上的均匀性及收线工字轮满轮后线材不涨盘、不炸盘，(1.2～1.5)d距离平均分配到工字轮内开档两端。
3)根据导杆总导程S和导杆的螺旋线数n，计算螺距p；所述步骤3)中，螺距p由如下公式计算得到：
p＝S/n
式中，S为导杆总导程，单位：mm；n为螺旋线数，螺旋线数n由经验初步确定。
4)根据收卷力f计算收线功率P收，并确定导杆大径d、导杆中径d2、导杆小径d1以及螺纹宽度U；
收线功率P收由如下公式计算而得：
P收＝f×V
式中，f为收卷力大小，单位：N；V为收线的线速度，单位：m/s；
根据收线功率P收的大小，由机械设计手册查得导杆大径d；
所述导杆中径d2由如下公式计算而得：
d2＝d-p×0.12
式中，d为导杆大径，单位：mm；p为螺距，单位：mm；
导杆小径d1由如下公式计算而得：
d1＝d-p×0.23
式中，d为导杆大径，单位：mm；p为螺距，单位：mm；
螺纹宽度U由如下公式计算而得：
U＝(0.08～0.1)d
式中，d为导杆大径，单位：mm。
5)根据导杆的螺旋线数n、螺距p、导杆中径d2，计算螺纹升角Ψ；螺纹升角Ψ由如下公式计算而得：
TgΨ＝p/π/d2
式中，p为螺距，单位：mm；d2为导杆中径，单位：mm。
6)设计导向器结构，根据螺纹升角Ψ计算导向器正压力F导和导
向器强度P导；导向器正压力F导由如下公式计算而得：
F导＝F底/cosΨ
F底＝f×Z3/Z2/R1
式中，Ψ为螺纹升角，单位：度；F底为工字轮底轮时收线拉力，单位：N；f为收卷力大小，单位：N；R1为工字轮的底轮半径，mm；Z2为工字轮输入端带轮的齿数；Z3为工字轮输出端带轮的齿数；
所述导向器强度P导由如下公式计算而得：
P导＝F导/S
式中，F导为导向器正压力，N；S为导向器受力面积，单位：m2；
若导向器强度P导≤许用压强值，则设计合理；若导向器强度P导＞许用压强值，则修正螺距p、Z2、Z3，直至满足合理条件。
7)根据螺距p、收卷部分传动比，计算收卷线材排距h；本实施例的双捻机排线导杆副传动原理如图11所示，动力输入端分别置有排线导杆副输入端带轮6(齿数为Z1)和工字轮输入端带轮7(齿数为Z2)，排线导杆副输入端带轮6与排线导杆副输出端带轮9(齿数为Z4)传动连接，工字轮输入端带轮7与工字轮输出端带轮8(齿数为Z3)传动连接，排线导杆副输入端齿轮10(齿数为Z5)与排线导杆副输出端齿11(齿数为Z6)啮合，排线导杆副输出端带轮9和排线导杆副输入端齿轮10通过齿轮轴传动，排线导杆副输出端带轮9转动时通过键带动齿轮轴转动。动力输入端旋转时，通过带轮、齿轮分别带动排线导杆副12和工字轮5旋转，设计传动比得出：排线导杆副走一个排距，工字轮旋转一周，即排线导杆副走一个排距的弧长等于工字轮旋转一周的弧长。
收卷线材排距h由如下公式计算而得：
h＝p×(Z1/Z4)×(Z3/Z2)×(Z5/Z6)
式中，p为螺距，单位：mm；Z1为排线导杆副输入端带轮的齿数；Z2为工字轮输入端带轮的齿数；Z3为工字轮输出端带轮的齿数；Z4为排线导杆副输出端带轮的齿数；Z5为排线导杆副输入端齿轮的齿数；Z6为排线导杆副输出端齿轮的齿数。由此可知，当传动比一定时，排距h只与导杆的螺距有关，对于不同跨距的工字轮，排线时必须换用不同的导杆。
8)根据螺距p，计算导向器换向半径R1和导杆换向半径R2；导向器换向半径R1由如下公式计算而得：
R1＝(1.4～1.5)p
式中，p为螺距，单位：mm。若导杆换向半径R2≥导向器换向半径R1，则设计合理，工作时导向器换向灵活、无卡滞，收卷工字轮线材均匀、不乱线。
若导杆换向半径R2＜导向器换向半径R1，则修正导杆总导程S和螺距p，直至满足合理条件。
此外，考虑排线导杆副运行时平稳性、灵活性，设计导杆工作棱边倒角和导向器进入工作棱边入口处倒圆，避免导杆副运转的卡滞现象。
9)按确定的导杆及配套导向器各尺寸参数进行三维建模，模拟导杆及导向器运动轨迹，并按三维验证结果最终修正导杆及导向器各尺寸参数，直至导杆与导向器运转灵活、无卡滞。
以上，仅为本发明的具体实施方式，应当指出，任何熟悉本领域的技术人员在本发明所揭示的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内，其余未详细说明的为现有技术。
