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

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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

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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 —
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