纺织学报 ›› 2021, Vol. 42 ›› Issue (12): 145-150.doi: 10.13475/j.fzxb.20210106306

• 机械与器材 • 上一篇    下一篇

棉纺精梳机钳板的变形及其应力分析

梁灼1, 贾国欣2, 任家智1(), 李金键1   

  1. 1.中原工学院, 河南 郑州 450007
    2.河南工程学院, 河南 郑州 450007
  • 收稿日期:2021-01-26 修回日期:2021-09-23 出版日期:2021-12-15 发布日期:2021-12-29
  • 通讯作者: 任家智
  • 作者简介:梁灼(1997—),男,硕士生。主要研究方向为高端精梳技术及装备。

Deformation and stress analysis on nippers of cotton combing machine

LIANG Zhuo1, JIA Guoxin2, REN Jiazhi1(), LI Jinjian1   

  1. 1. Zhongyuan University of Technology, Zhengzhou, Henan 450007, China
    2. Henan University of Engineering, Zhengzhou, Henan 450007, China
  • Received:2021-01-26 Revised:2021-09-23 Published:2021-12-15 Online:2021-12-29
  • Contact: REN Jiazhi

摘要:

为研究棉纺精梳机下钳板工作状态时的变形与应力,对钳板钳持过程的动力学进行分析,建立了弹簧压力、钳板钳持力矩、钳板有效压力、下钳板变形及应力的数学模型;利用Ansys有限元分析软件对分别采用铬合金、铝合金及钛合金时下钳板的应力及变形进行仿真及分析。结果表明:在钳板钳口钳持状态下,3种不同合金材料的下钳板的实际最大应力远小于其许用应力;在工作状态时,3种不同合金材料下钳板的最大变形分别为钛合金0.008 mm, 铝合金0.010 3 mm, 铬合金0.019 3 mm,即采用钛合金下钳板时下钳板变形最小,有利于改善上下钳板握持状态,改善梳理质量及减少可纺纤维损失。

关键词: 精梳机, 钳板, 钳板钳持过程, 动力学分析, 有限元分析

Abstract:

In order to study the stress and deformation on the working state of the lower nipper in cotton spinning combers, and to analyze the kinetic of the nipper clamping process, mathematical models were established to describe the spring pressure, nipper clamping torque and nipper effective pressure, the deformation and stress of the lower nipper. Ansys finite element analysis software was used to simulate and analyze the stress and deformation of the lower nipper made from chromium alloy, aluminum alloy and titanium alloy. The results show that in the clamped state, the actual maximum stress of the lower nippers with the three different alloy materials is much smaller than its permittable stress, and that in the working state, the maximum deformation of the lower nipper using the three different alloy materials are 0.008 mm for titanium alloy, 0.010 3 mm for aluminum alloy, and 0.019 3 mm for chromium alloy. It is clear that when the titanium alloy lower nippers are used, the deformation of the lower nippers is minimal, which is beneficial to improve the gripping state of the upper and lower nippers and hence the quality of combing, and to reduce the loss of spinnable fibers.

Key words: combing machine, nipper, nipper clamping process, kinetic analysis, finite element analysis

中图分类号: 

  • TS112.2

图1

钳板机构"

图2

钳板机构平面结构图"

图3

钳板钳口闭合时弹簧压力"

表1

加压机构各项参数结果"

分度 弹簧压缩
量/mm
上钳板托架
夹角θk/(°)
钳口压力/
N
钳口有效
压力/N
36 3.5 66.21 491.05 426.72
38 5.3 64.56 513.38 440.48
40 6.2 63.13 539.68 449.50
2 6.1 61.52 534.48 457.11
4 5.5 60.34 527.82 435.75
6 4.4 59.54 511.41 418.84
8 2.8 58.53 488.38 395.58

图4

下钳板三维结构简图"

图5

下钳板悬臂梁模型"

图6

下钳板简支梁模型"

图7

钳板机构有限元模型"

表2

钳板材料属性"

材料名称 许用应力/
MPa
密度/
(g·cm-3)
弹性模量/
GPa
泊松比
铬合金(1Cr13) 230 7.85 206 0.277
铝合金(2A11) 143 2.72 72 0.330
钛合金(TC4) 320 4.40 110 0.340

图8

不同材质钳板应力云图"

图9

不同材质钳板变形云图"

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