g1751型噴氣織機(jī)的啟動(dòng)與制動(dòng)力矩計(jì)算

1、第5 期( 總第 1 2 9 期 )N o ． 5 ( S U MN o ． 1 2 9 )機(jī) 械 管 理 開 發(fā) 2 0 1 2 年 1 0 月MEC HANI CALMANAGE MENTANDD EVE LO P MENTOP t． 2 01 ：G 1 7 5 1 型噴氣織機(jī)的啟動(dòng)與制動(dòng)力矩計(jì)算 何 麗莉 ， 郭金 燕( 經(jīng)緯紡織機(jī)械股份有 限公 司 榆次分公司 ， 山西 晉 中 0 3 0 6 0 1 )摘 要 ： 分析 了G

2、 1 7 5 1 型噴 氣織機(jī)傳 動(dòng) 系統(tǒng)的受力狀況 ， 得 出了離合 器驅(qū)動(dòng) 力矩與制動(dòng) 力矩的近似計(jì)算方法 ， 并進(jìn) 行 了具體計(jì)算。關(guān)鍵詞 ： 噴氣織機(jī) ； 驅(qū)動(dòng)力矩 ； 制動(dòng) 力矩 ； 分析 ； 計(jì)算 中圖分 類號(hào) ： T S 1 0 3 ． 1 3 4 ． 5文獻(xiàn)標(biāo) 識(shí)碼 ： A文章編號(hào) ： 1 0 0 3 — 7 7 3 X ( 2 0 1 2 ) 0 5 — 0 0 2 6 — 0 20弓 l言 G 1 7 5 1 型噴氣

3、織機(jī)是集電子技術(shù) 、 計(jì)算機(jī)技術(shù) 、 精 密機(jī)械技術(shù) 、 紡織工藝技術(shù)為一體 的高新技術(shù)產(chǎn)品 ， 是 織造機(jī)械產(chǎn)品升級(jí) 、 紡織產(chǎn)品換代的關(guān)鍵設(shè)備 。以高 速高效生產(chǎn)輕型和 中厚型織物 ， 深受織造廠商青 睞。與其他紡織機(jī)械相比， 噴氣織機(jī)的顯著特點(diǎn)是 ： 運(yùn)動(dòng)部 件快速 、 頻繁從靜止到速度最大的正 、 負(fù)加速度峰值過 度平穩(wěn) 、 最大躍度小 、 起停 時(shí)無(wú)沖擊 ； 另一特點(diǎn)是主軸 啟 、 停時(shí)間要求很短 ， 以滿足織造工藝要求?？棛C(jī)

4、啟動(dòng) 可 由超啟動(dòng)電機(jī)啟動(dòng) ， 例如 s u m o 電機(jī) ( 啟動(dòng)時(shí)間在千 分之幾秒級(jí)別上 ) ， 也可帶離合器間接啟動(dòng)。1織機(jī)傳 動(dòng) 系統(tǒng) 的受 力分析 采用間接啟動(dòng)方式的織機(jī)在正常工作時(shí) ， 電機(jī)始 終運(yùn)轉(zhuǎn) ， 由操作 電磁離合器與制動(dòng)器( 兩者配合使用 )的結(jié)合或脫開控制織機(jī)的啟動(dòng)與制動(dòng)?？棛C(jī)啟動(dòng)時(shí) ，電機(jī)處于正常運(yùn)行特性區(qū) ， 高速 的電機(jī)轉(zhuǎn)子及與 電機(jī) 軸 連接 的帶輪 、 飛輪 、 離合器動(dòng) 片已儲(chǔ)存有較大的動(dòng) 能， 具有

5、很大 隈 性 ， 而且織機(jī)靠慣性啟動(dòng)( 離合器接合 ，制動(dòng)器脫開 ) 。織造過程 中， 由于開 口、 打緯等運(yùn)動(dòng)不 在同一時(shí)問間隔完成 ； 在不同的時(shí)間間隔內(nèi)， 機(jī)器的阻 抗 力不同。如果不裝設(shè)飛輪 ， 會(huì)使織機(jī)產(chǎn)生周期性速 度波動(dòng)。飛輪的作用就是當(dāng)織機(jī)能量有盈余吸收存儲(chǔ) 。當(dāng)能量有虧損時(shí)， 釋放已積蓄的能量予以補(bǔ)償； 因而可減 少主軸速度波動(dòng)， 并可靠慣 l 生 啟動(dòng)機(jī)器和渡過死點(diǎn)。現(xiàn) 代織 機(jī)對(duì) 啟 動(dòng) 和制 動(dòng)機(jī) 構(gòu)都 有相 當(dāng)高

6、 的要 求 。當(dāng)制動(dòng)停 車時(shí) ， 盡量?？吭诰C平點(diǎn) 附近( 上心附 近) ； 當(dāng)重新啟動(dòng)后 ， 要求開車后的第一次打緯就基本 達(dá) 到正常運(yùn)行狀態(tài) ， 至少要達(dá)到0 ． 8 5釕 (曰 為主軸 平均角速度 ) ； 否則 ， 便出現(xiàn)開車痕 。這就要求主軸啟 動(dòng)后 回轉(zhuǎn) 1 8 0。 左右 達(dá) 到 0 ． 8 5留， 從 而 決定 了啟動(dòng)時(shí)間的長(zhǎng)短 。啟動(dòng)時(shí)間 主要取決于啟動(dòng)力矩和系 統(tǒng)轉(zhuǎn)動(dòng)慣 量 ， 因此需對(duì)啟 動(dòng)過程進(jìn)行動(dòng)態(tài)分析。2 啟動(dòng)

7、過程的動(dòng)力分析 啟動(dòng)過程是一個(gè)動(dòng)態(tài) 過程 ， 當(dāng)離合器接合后 ， 電機(jī)轉(zhuǎn)子 、 帶輪 、 飛輪 、 離合 圖1啟動(dòng)過程速 度變 化規(guī)律器主動(dòng) 片減速 ， 同時(shí)離合器被動(dòng)片帶動(dòng)織機(jī)主軸開始 加速 ， 直到達(dá)到正常穩(wěn)定運(yùn)行狀態(tài)。為簡(jiǎn)化計(jì)算 ， 假設(shè) 啟動(dòng)過程 的兩個(gè)階段速度變化為線性函數(shù) ， 并設(shè)第一 階段末 ， 即主動(dòng)與被動(dòng)件速度一致時(shí)的角速度 ； 第 二階段末 ， 即第一次正常引緯 的角速度為 0 3， 對(duì)應(yīng)時(shí) 間分別為 t l 及 t

8、 2 ， 變化規(guī)律 ， 見圖 1 。由力矩平衡和轉(zhuǎn)角公式可知 ：第一階段 ：Mm —M c2 ．= =．( 1 )( 2 )第二階段 ：一 艦 =( J 1 +) ．( 3 )02 =去 ( ∞ l +2 ) (2 一t 1 ) ．( 4 )式 中 ：為離合器接合后驅(qū)動(dòng)力矩 ；為啟 動(dòng)時(shí) 期的負(fù)載阻力矩 ； 0為相應(yīng)主軸轉(zhuǎn)角 ( 0=01 +0) ；為主動(dòng)側(cè)等效轉(zhuǎn)動(dòng)慣量 ( 常量 ) ；為被動(dòng)側(cè)等效轉(zhuǎn) 動(dòng)慣量 。由以上方程式聯(lián)立求解

9、( 即按式( 1 ) × ( 2 ) + ( 3 ) × ( 4 ) ) ，其物理 意義為 ： 啟 動(dòng)時(shí)期驅(qū)動(dòng)力矩克服 負(fù)載力矩所做 的功 ?？傻?：=[ 0 ． 5 () + 0 ． 5 ( ‘ 廠 l +) (； 一．1 + M．根據(jù)工藝要求 ： 0 9 20 ． 8 5 w ， 取 6 0 10 ． 7 5 留 ， 代人 上式得 ：=[ 0 ． 2 8 + 0 _ 0 8 (“ ) I +．3 離合器接合力矩的

10、計(jì)算 3 ． 1 傳動(dòng) 系統(tǒng)的動(dòng)力學(xué)模型建立 將帶 輪 、 飛輪 、 齒輪等質(zhì) 量較大 、 長(zhǎng)徑 比小 的零 件 ， 當(dāng)作 只有慣性而無(wú)彈性的慣性元件 。把 同一根軸 上各慣性元件的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量轉(zhuǎn)換到該軸兩端處 ， 形成等 效的兩個(gè)剛性圓盤 ， 然后將各軸的兩個(gè)剛性 圓盤轉(zhuǎn)換 到同一根軸上 ， 構(gòu)成單一的軸線的當(dāng)量動(dòng)力學(xué)模型。I S =L ／ i 2 ~ ? 式中 ：為 ， 軸上慣性元件的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量 ； I s 為從 ， 軸向s 軸轉(zhuǎn)換時(shí) ，

11、 新的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量 ； i 一 為從 ， 軸到 5 軸 的傳 動(dòng) 比 。收稿 日期 ： 2 0 1 2 — 0 4 — 1 8 ； 修 回 日 期 ： 2 0 1 2 — 0 5 — 1 5作者簡(jiǎn)介 ： 何 麗莉( 1 9 7 0 一 ) ， 女 ， 山西左權(quán)人 ， 工程師 ， 本科 ， 主要從事機(jī)械設(shè)計(jì)工作 。· 2 6 ·第5 期 ( 總第 1 2 9 & ~ )何麗莉 ， 等： G 1 7 5 1 型噴 氣

12、織機(jī) 的啟動(dòng)與制動(dòng) 力矩計(jì)算 3 ． 2 轉(zhuǎn)動(dòng)慣量的計(jì)算 首先計(jì)算各 回轉(zhuǎn)體 的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量 ， 并按動(dòng)力學(xué)模型 形成各軸兩端 的剛性 圓盤 ， 最后將各軸 回轉(zhuǎn)體轉(zhuǎn)動(dòng)慣 量轉(zhuǎn)換 到飛輪軸上 。經(jīng)計(jì)算 ： J z 一2 ． 5 4 2k g · C l T I · S； J 1 —5 ． 8 2 99 k g ． c m· s： 留一2 - r r ~ ／ 6 0 =× 7 0 0 ) ／ 3 0 —

13、7 3 ． 3c m／ s3 ． 3負(fù)載阻力矩的計(jì)算 織機(jī) 的負(fù)載阻力矩是 由織機(jī)上各丁作機(jī)構(gòu)產(chǎn)生 ，其中打緯負(fù)載阻力矩是主要 的， 主軸凸輪負(fù)載扭矩 ， 約 占平均 阻力矩 的 1 ． 4 倍 。開 口機(jī)構(gòu) 占平 均 阻力 矩 的 3 0 ％， 其他阻力較小 。至于各運(yùn)行中的摩擦力矩 ， 由于 受潤(rùn)滑條件 、 安裝程度 、 轉(zhuǎn)速 、 環(huán)境等因素 的影響很難 精確計(jì)算 。為方便計(jì)算 ， 將不太大的 藝阻力矩 和摩 擦力矩歸納在一起 ，

14、約 占平均阻力矩 的2 0 ％。故織機(jī) 的負(fù) 載 阻力矩 ] ：M ( 一 1 ． 4 M 主+ 0 ． 3 M 主 + 0 ． 2 M 主= 2 M 主一 5 4 8 ． 5 ×2— 13 7 1k g· c m 一 1 3 5N · I T I ．3 ． 4離合器綜合力矩 的計(jì)算 ： × f 0 ． 2 8 + 0 _ ( ) 8 ( 萼 + 1 ) 『 +丌L厶· L 士

15、厶J13 7 1= 14 3 0 ． 8 5k g ． c m = 1 4 0 ． 2 2N · m ．4 制動(dòng)器的制動(dòng)力矩及計(jì)算 織造過程 中發(fā)生斷經(jīng) 、 斷緯等故障時(shí) ， 要求織機(jī)主 軸迅速準(zhǔn)確制動(dòng) ； 為便于找出并接上斷經(jīng) ， 發(fā)生經(jīng)停后 要求停車在綜平位置 ； 緯停則希望停在梭 口滿開位置，以便去除斷緯； 待故障排除后應(yīng)盡快重新開車。制動(dòng)作用是靠摩擦 阻力吸收機(jī)器功能 ， 轉(zhuǎn)變?yōu)闊?量消耗散發(fā)。制動(dòng)過程可近似認(rèn)為是等減

16、速過程。設(shè) 工藝要求主軸轉(zhuǎn)過 角后制動(dòng)停止 ， 根據(jù)剛體轉(zhuǎn)動(dòng)方 程 ：：曰+2 e． 制動(dòng)后 = 0 ， 則￡ =一 面／ 2．若知系統(tǒng)轉(zhuǎn)動(dòng)慣量 ， 則可求 出所需制動(dòng)力矩 ：M = ． ， ≯ ． E ． 已知 可 【 ] =7 3 ． 3 ／ s ． 若 =1 8 0 。 _．則 ￡ =一0 ． 5 × 7 3 ． 3／ 3 ． 1 4 =一 8 5 5 ／ s．故制動(dòng)力矩 ： M = - ／ 2 · e =2

17、． 5 4 2 × ( 一8 5 5 ) =- 21 7 4． C ／ T ／ 一 2 1 3N ·．5 結(jié)束 語(yǔ) 噴氣織機(jī)隨著 電子技術(shù)和控制技術(shù) 的發(fā)展 ， 其整 體性能 、 織物質(zhì)量 、 生產(chǎn)效率 、 品種適應(yīng)性等方面在近 幾年中取得了長(zhǎng)足的進(jìn)步 ； 今后 ， 噴氣織機(jī)的綜合性能 還會(huì)得到進(jìn)一步的發(fā)展 。參考文獻(xiàn) 【 1 】 陳人 哲， 陳 明． 紡 織機(jī) 械設(shè) 計(jì)原理[ M ] ． 北京 ： 中國(guó)紡織 出版

18、社 ， 1 9 9 6 ．【 2 ] 嚴(yán)鶴群， 戴繼光． 噴氣織機(jī)原理與使用[ M ] ． 北京： 中 國(guó)紡織 版社 出版， 1 9 9 8 ．S t a r t i n ga n dBr a k i n gTo r q u eCa l c u l a t i o nHELi - l i ． GUo J i n - y a n( J i n g w e iT e x t i l eMa c h i n e r yC o ． ， l t

19、 d ， Y u c iB r a n c h ， J i n z h o n g0 3 0 6 0 1 ， C h i n a )Ab s t r a c t ： b ya n a l y z i n gt h ep o w e ro fG17 51a i r - j e tl o o mt r a n s mi s s i o ns y s t e m， g e n e r a t ea p p r o x i ma t ec a

20、l c u l a t i o nm e t h o df o rt h ec l u t c ht o r q u ea n db r a k i n gt o r q u e ， a n dd i dt h es p e c i f i cc a l c u l a t i o n ．Ke yw o r d s ： A i r - j e tl o o ms ， d r i v et o r q u e ， b r a k i n

21、gt o r q u e ， a n a l y s i s ， c a l c u l a t i o n( 上接 第2 5 頁(yè))2 ． 5 軸類零件維修 中的注意事項(xiàng)對(duì)煤礦機(jī)械設(shè)備軸類零件維修時(shí) ， 除了綜合考慮 上述 因素 之外 ， 還要注意 以下事項(xiàng) l ： 1 ) 軸類零件的 材料 因素 。例如 ， 絕大多數(shù)的軸類零件采用 中碳鋼或 合金鋼制作 ， 使其在維修或更換時(shí)不再發(fā)生突變 。2 )安裝齒輪 、 聯(lián)軸器 、 皮帶輪等零部

22、件時(shí) ， 須要避免降低 軸類零件強(qiáng)度。例如， 如果零件過盈太大 ， 采用直接熱 裝 ， 軸類零件 的強(qiáng)度會(huì)降低 3 0 ％～ 6 0 ％。3 ) 軸類零件 的 日常 的維修 中 ， 維修技術(shù)對(duì)維修質(zhì)量 的影響較大 。因此 ， 安裝 、 拆卸 、 維修人員技術(shù)水平的高低 ， 對(duì)于煤礦 機(jī)械設(shè)備軸類零件的維修和保養(yǎng)有著重要影響。3 結(jié)束語(yǔ) 綜上所述 ， 軸類零件在煤礦開采過程 中起著重要 苧 ． 芏作用。從煤礦開采的實(shí)際情況來(lái)講 ， 整套機(jī)

23、械設(shè)備運(yùn) 轉(zhuǎn)的狀況如何 ， 很大程度上取決于軸類零件的質(zhì)量。因此 ， 為了降低企業(yè) 的運(yùn)營(yíng)成本 、 實(shí)現(xiàn)安全生產(chǎn) ， 必須 做好軸類零件 的檢查 、 維修 、 日常維護(hù)工作 ， 合理地使 用機(jī)械設(shè)備 ， 降低軸類零件的損耗 ， 延長(zhǎng)軸類零件的使 用壽命。參考 文獻(xiàn) [ 1 1 陳彩 梅． 煤礦常用軸類 零件的修理和裝配 『 J 1 _ 科技情報(bào) 開發(fā) 與經(jīng)濟(jì)， 2 0 0 6 ， 1 6 ( 1 5 ) ： 2 6 8 — 2 6 9

24、．[ 2 1 王立 忠． 推進(jìn)礦 山機(jī) 械 的現(xiàn)場(chǎng) 維修【 J 1 ． 中 國(guó)科 技博 覽， 2 0 1 1( 1 9 ) ： 1 8 - 1 8 ．[ 3 】 羅成 元． 齒輪修理在煤 礦機(jī)械設(shè)備 中的應(yīng)用 I J I ． 機(jī)械管 理開 發(fā) ． 2 0 0 8 ． 2 3 ( 6 ) ： 11 7 — 11 8 ．M a i n t e n a n c eAn a l y s i so fS h a f t Pa r ti nCo

25、a lM i n eM a c h i n e r yEq u i p m e n tLI ANG Li - m i n( C o l l e g eo f M e c h a n i c a lE n g i n e e r i n g ， T a i y u a nU n i v e r s i t yo f T e c h n o l o g y ， T a i y u a n0 3 0 0 2 4 ， C h i n a )A

26、b s t r a c t ： I n t r o d u c e dt h eo v e r v i e wo fs h a f tp a r t si nc o a lmi n ema c h i n e r ye q u i p me n ta n di t sma i n t e n a n c ef e a t u r ewe r ea n a l y z e d ， me a n wh i l e ， t h ed i s

27、a s s e mb l y ， c h e c k i n ga n dr e p a i r me n to ft h ep a r ts t u d i e d ， w h i c hc o u l do f f e rar e f e r e n c ef o rma i n t e n a n c eo fma c h i n e r y e q u i p me n ti nc o a lmi n ee n t e r p