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细纱机主轴热胀问题

2019-06-05

　　热胀冷缩是物质的基本性质，物质（物体）的体积和线性尺寸随着温度的起伏而发生微小的变化，是一种基本的自然现象。

　　机械工业中对这一性质有很多巧妙的应用，例如，滚动轴承和轴之间的过盈配合，采取电磁加热轴承内圈使其孔径变大利于安装、一些热机上轴承外圈（或者轴瓦）过盈配合安装在侧壁孔上，需要液氮冷冻外圈以短时间减小其尺寸等，大多数成份固定的机械用途材料，其线胀系数已经测定，并做为标准参数用以设计计算和理论校核。

图1 一些材料的线胀系数

　　纺纱车间的温度在一天（24h）内波动可达10℃以上，这对纺纱设备的正常运转，是一个不利因素。细纱机随着锭数的增加，长度一直在延伸，当到达一定程度，热胀冷缩带来的负面影响，将不再是一个可以忽略的问题。

　　在细纱机长车和超长车领域，此现象在近几年引起了一些不良结果。例如，集落系统中不锈钢带在温度变化时张紧程度（本质上是总长度）随着变化引起管栓位置变化，线膨胀积累到一定值，抓管器和管栓的同轴度严重下降，造成无法正常插拔纱管。

图2 线膨胀累积引起配合件错位

　　不良效果如图2所示，因此，必须从机械设计上改进结构，以便解决问题，例如，分段定位，把膨胀量分段释放，不在全长度上累加，本文将以主轴为例，浅析这种思想的应用。

　　细纱机主轴是分段通过联轴器联在一起的，图3是一种比较传统的联接方法。

图3 轴端联接图

　　在轴端开键槽，通过键，柱状哈夫式联轴器把两根轴联为一体，依次串联所有主轴，主轴的作用是传递周向扭矩，不传递轴向载荷，这使得分段释放线胀量成为可能。

　　当联轴器被紧固螺钉锁紧后，尽管两轴端之间设计有缝隙，但是锁紧产生的压力，进而产生的Z大静摩擦力是巨大的，两根轴之间相当于被串在一起成为一根轴，温升带来的长度伸长，一直会累加，可以考虑分段释放轴的伸长量。

　　这种联接方法，两根轴的同轴度是靠轴承座通过假轴工装保证，联轴器不应该是同轴的保证，联轴器的作用是保护键和传递周向扭矩，基于此，可以考虑把联轴器的内孔加工成台阶状，较小的内孔和轴端紧固，较大的内孔和轴之间有较小的径向间隙，利于释放线性膨胀量。

图5 台阶联轴器（示意，未标键）

　　d＜D，两轴端有间隙T，分段释放主轴长向的热胀量，是一种非常实用的想法，其形式有很多种，可以更换联轴器的类型，如挠性联轴器等，扭矩的传递不是需要担心的问题，关键在于如何控制成本。

（来源：文艺纺机）