高速织机综框的动态特性分析与设计

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1、高速织机综框的动态特性分析与设计作者：邱海飞王益轩林力刘欣.L.编辑。　　论文关键词:织机综框振动特性动态设计有限元方法COSMOS　　论文摘要:综框是开口机构的主要工作部件,其动态性能的好坏会直接影响织机的正常工作。针对不同筘幅的综框,在SolidOS模块对其进行动态分析。获得综框的模态和振型。在此过程中，综框模型完全按照国标(FZ／T94009-1992)规定所建立。保证了综框几何结构的准确性，具有生产实用价值。而COSMOS义是当今世界上最快的有限元分析软件。它与So1idOSOSN。综框材料的主要参数如表1所示。至此，综框的有限元模型

2、已建立完成，接下来就可以在COSMOSOS]{X}+[K]{X}={0}此系统振动方程是一组二阶常系数齐次线性微分方程组，其中质量矩阵[M]为单位阵．刚度矩阵[K]为对称阵，且[M]和[K]均为471144阶方阵。此振动方程可通过线性变换解耦合来求其解，而COSMOSent)求解器。即快速有限元法，一种可以保证结果收敛的快速迭代法。其他两种综框振动方程的建立方法与此相同，但是由于有限元模型自由度的增多，振动方程组的维数也随之增大。3结果与分析运行求解后，获得了综框的固有频率和振型。由于织机的工作转速只与综框前面的部分模态有关．故本文只考虑综框

3、的前20阶模态，去除综框的刚体模态，得到1到20阶固有频率如表3所示。　　　　由表3数据可知。随着筘幅的增大，综框的各阶固有频率显著降低，在工况条件下就容易与织机的工作转速频率发展共振，产生很大的振幅使综框结构受到破坏，影响综框的使用寿命。对于190cm筘幅的综框，当织机工作转速到达1200r/min时，对其影响最大，因为它有2个20Hz左右的频率。极其容易发生共振。它的2、3阶振型如图4(a)与(b)所示。.L.编辑。　　　　由图4可以看出，对于190cm筘幅综框。其2、3阶振型都是横梁和穿综杆在发生不同程度的弯曲振动．而综框的其他部件都未

4、振动。由第2阶振型可以看出。综框的上下横梁及穿综杆都在振动．如图4(a)所示。其中上下横梁发生较大的弯曲振动，而且相位恰好相反，最大振幅出现在横梁中部位置．此时织机转速频率如果停留在19．776Hz。那么综框横梁及穿综杆就极易发生断裂。故织机工作转速尤其要避开综框的第2阶固有频率。而其第3阶振型表现为横梁和穿综杆的横向振动振动幅度没有第2阶振型大。且最大振幅发生在距横梁右端约1／3处，如图4(b)所示。此时如果与织机转速发生共振同样会对综框的结构造成破坏。　　由以上分析可知190cm筘幅织机工作转速应避开第2、3阶固有频率，以免横梁和穿综杆由

5、于共振产生过大振幅而使其断裂。由表3数据可知当转速在600r／min和1800r／min时，对190cm综框没有什么影响；但如果织机要在1200r／min的转速下工作时．就必须改进此综框的动态特性，以消除其第2、3阶振型。此时可以通过改变综框的结构特征，或者在综框上安装吸振装置来消除其共振频率和振型。对于230cm筘幅综框，由表3可知影响其600r／min工作性能的主要是第1阶模态。其振型如图5所示。综框上下横梁和穿综杆发生较大的弯曲振动．横梁的中间部位是最薄弱、最容易断裂的地方。与190cm筘幅综框不同的是，230cm筘幅综框完全可以用在转

6、速为1200r／min的织机上，因为其没有20Hz左右的周有频率；但是当织机转速达到2000r／min左右时．此综框就容易发生破裂，影响其动态特性的主要是第5阶振型。　　由图6可看出。综框的整个边框都出现振动。其中上下横梁及穿综杆发生垂直方向的振动，而侧档则发生左右方向的振动，此综框如果直接用于2000r／min的高速织机。将对综框造成致命性的破坏，即整个综框结构可能发生解体。图6中变形前和变形后的综框形成鲜明对比，准确且明显地预测了此综框在共振频率下的破坏程度和趋势。以此为依据。在进行综框动态设计时就可以有针对性地优化综框结构，使其动态特性

7、适合高速织机的工作要求。280cm筘幅综框的第2阶振型如图7(a)所示，与图5中振型相似，主要都是综框边框及穿综杆的弯曲振动，在此不再分析。而第7阶振型中上下横梁及穿综杆振动都很厉害，由图7(b)可知．当织机开到1800r／min时。此综框的上下横梁将会发生剧烈振动，极有可能从横梁中问部位断裂，而且穿综杆与横梁的振动趋势一致，在织机工作频率接近29．549Hz时也会遭到破坏。从表3可以看出，280cm筘幅综框与230cm筘幅综框一样．也没有靠近20Hz左右的频率，所以完全可以在1200r／min的高速织机上使用此综框。4结语通过对3种不同筘幅

8、综框的几何建模及有限元计算分析，可以看出综框动态特性的好坏对织机的正常运转影响很大，可从以下几个方面对其进行设计和改进：(1)改变综框的结构，比如改变横梁或者侧档的