環(huán)錠紡紗機(jī)器的環(huán)-鋼絲圈系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及環(huán)錠紡紗機(jī)器的環(huán)-鋼絲圈系統(tǒng)，以及確切地指沒(méi)有液體潤(rùn)滑的環(huán)錠 紡紗機(jī)器的環(huán)-鋼絲圈系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002] 已經(jīng)需要來(lái)減小摩擦磨損并且領(lǐng)會(huì)到摩擦磨損會(huì)影響環(huán)錠紡紗機(jī)器的環(huán)-鋼絲 圈系統(tǒng)的性能，同時(shí)需要增加速度并且延長(zhǎng)系統(tǒng)的壽命。為了滿(mǎn)足此需求，已經(jīng)提出了材料 變化、表面處理、形狀變化、潤(rùn)滑液體的使用以及類(lèi)似物。特別地，潤(rùn)滑液體的使用是有效且 相對(duì)便宜的。然而，經(jīng)過(guò)的紗線(xiàn)會(huì)抹上潤(rùn)滑油，而且油的使用引起頻繁的維護(hù)。因此，潤(rùn)滑 液體僅使用于有限的應(yīng)用，例如毛線(xiàn)的紡紗。
[0003] 日本專(zhuān)利公開(kāi)No. 2014-29045和日本專(zhuān)利公開(kāi)No. 2014-29046公開(kāi)了環(huán)錠紡紗 機(jī)器的環(huán)-鋼絲圈系統(tǒng)，其與常規(guī)制品相比較改進(jìn)了摩擦減小效果且保持該摩擦減小效果 更長(zhǎng)，而不使用液體潤(rùn)滑。在日本專(zhuān)利公開(kāi)No. 2014-29045中所描述的環(huán)錠紡紗機(jī)器的 環(huán)-鋼絲圈系統(tǒng)中，具有0.Iym至20ym的深度的凹入部分和具有Iym至250ym的寬度 的平面部分交替地成形在環(huán)的滑動(dòng)表面上，當(dāng)鋼絲圈行進(jìn)時(shí)，鋼絲圈在該滑動(dòng)表面上滑動(dòng)。 在此情形中，"環(huán)錠紡紗機(jī)器"是指環(huán)錠紡紗機(jī)器，環(huán)捻線(xiàn)機(jī)，或者包括由環(huán)軌支撐來(lái)上升和 下降的環(huán)和在環(huán)上滑動(dòng)的鋼絲圈以及經(jīng)由鋼絲圈纏繞紗線(xiàn)的類(lèi)似機(jī)器。"凹入部分"包括 凹槽和由平面圍繞的凹部。根據(jù)此構(gòu)型，當(dāng)鋼絲圈滑動(dòng)時(shí)，圍繞凹入部分的空氣帶來(lái)楔入效 應(yīng)，且達(dá)到摩擦減小效果。此外，因?yàn)殇摻z圈在平面部分上滑動(dòng)，沒(méi)有凹入部分的磨損。
[0004] 此外，日本專(zhuān)利公開(kāi)No. 2014-29045描述了優(yōu)選地凹入部分是圓形凹部，凹部的 直徑是5ym至50ym，凹部的深度是Iym至10ym，且在相鄰凹部之間的距離是IOym至 100ym。此外，該文獻(xiàn)描述了當(dāng)凹入部分是圓形凹部，且凹部的直徑和深度以及相鄰凹部之 間的距離落入上述范圍中時(shí)，除了楔入效應(yīng)，還能得到良好的摩擦減小效果，因?yàn)槟p粉末 和其它外來(lái)物質(zhì)從在環(huán)和鋼絲圈之間的滑動(dòng)界面被排出。
[0005] 在日本專(zhuān)利公開(kāi)No. 2014-29046中描述的環(huán)錠紡紗機(jī)器的環(huán)-鋼絲圈系統(tǒng)中，每 厘米400個(gè)或更多個(gè)凹入部分成形在環(huán)的滑動(dòng)表面上，其中當(dāng)鋼絲圈行進(jìn)時(shí)，鋼絲圈在該 滑動(dòng)表面上滑動(dòng)。日本專(zhuān)利公開(kāi)No. 2014-29046描述了由于纖維膜進(jìn)入環(huán)-鋼絲圈系統(tǒng) 的滑動(dòng)表面上的凹入部分來(lái)改善膜的粘附力且來(lái)阻止纖維膜的剝離，由于纖維膜的潤(rùn)滑所 引起的摩擦減小效果保持鋼絲圈的減小的行進(jìn)阻力。
[0006] 日本專(zhuān)利公開(kāi)No. 2014-29045公開(kāi)了在小于9000km的鋼絲圈的行進(jìn)距離與行進(jìn) 阻力之間的關(guān)系，且描述了示例中的行進(jìn)阻力小于市面制品的行進(jìn)阻力，且保持了摩擦減 小效果。然而，在使用此文獻(xiàn)中所公開(kāi)的鋼絲圈的情形中，當(dāng)對(duì)于紡紗的環(huán)錠紡紗機(jī)器的行 進(jìn)距離延長(zhǎng)至17000km時(shí)，行進(jìn)阻力增加且鋼絲圈的更換變成必需的。
[0007] 日本專(zhuān)利公開(kāi)No. 2014-29046公開(kāi)了在堅(jiān)硬的鉻電鍍層的表面上形成的微裂紋 用作凹入部分。然而，微裂紋的形成帶來(lái)了負(fù)面影響堅(jiān)硬的鉻電鍍層的持久性的可能性。此 外，此文獻(xiàn)公開(kāi)了在環(huán)或鋼絲圈的表面上具有的凹槽或凹部用作凹入部分。然而，當(dāng)每厘米 具有400個(gè)或更多個(gè)凹槽或凹部時(shí)，其中沒(méi)有形成凹槽或凹部的平面部分的面積變得非常 小。由于這導(dǎo)致凹槽或凹部的很早的磨損，摩擦減小效果不能夠保持。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008] 本發(fā)明的目的在于提供能夠維持長(zhǎng)的摩擦減小效果而不使用液體潤(rùn)滑的環(huán)錠紡 紗機(jī)器的環(huán)-鋼絲圈系統(tǒng)。
[0009] 為了實(shí)現(xiàn)此目的，本發(fā)明的第一方面提供環(huán)錠紡紗機(jī)器的環(huán)-鋼絲圈系統(tǒng)。圓形 凹部成形在環(huán)的滑動(dòng)表面上，當(dāng)鋼絲圈行進(jìn)時(shí)，鋼絲圈在該滑動(dòng)表面上滑動(dòng)。凹部的深度是 0.5iim至8ym〇凹部的直徑是5ym至30ym〇此外，凹部的面積比是5%至16%〇"圓形" 不限于完美的圓形，且可以是具有0.8或更大的橢圓率的橢圓。"面積比"是一個(gè)值，其代表 鋼絲圈在其上滑動(dòng)的環(huán)的整個(gè)滑動(dòng)表面的面積中，所有凹部的面積的百分比。
【附圖說(shuō)明】
[0010] 圖IA是圖示根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的環(huán)的透視圖； 圖IB是圖示環(huán)的局部透視圖； 圖IC是圖示在紡紗期間鋼絲圈與環(huán)之間的關(guān)系的局部截面圖； 圖2A是圖示凹入部分的局部平面圖； 圖2B是圖不凹入部分的局部截面圖； 圖3A是圖示根據(jù)本發(fā)明的環(huán)的效果的示意圖； 圖3B是圖不常規(guī)制品的環(huán)的效果的不意圖； 圖4是圖示行進(jìn)阻力和行進(jìn)距離之間的關(guān)系的曲線(xiàn)圖； 圖5A是圖示已經(jīng)粘附至環(huán)的表面的沉積狀態(tài)的平面圖； 圖5B是圖示已經(jīng)粘附至不具有凹部的環(huán)表面的沉積狀態(tài)的平面圖； 圖6A是圖示已經(jīng)粘附至環(huán)的表面的沉積狀態(tài)的截面圖； 圖6B是圖示已經(jīng)粘附至不具有凹部的環(huán)表面的沉積狀態(tài)的截面圖； 圖7是圖示面積比與磨損水平之間的關(guān)系的視圖； 圖8A是圖示當(dāng)使用根據(jù)本發(fā)明的環(huán)時(shí)的鋼絲圈的磨損狀態(tài)的示意圖；以及 圖8B是圖示當(dāng)使用對(duì)比示例中的環(huán)時(shí)的鋼絲圈的磨損狀態(tài)的示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0011] 參照?qǐng)D1至圖8,現(xiàn)在將描述根據(jù)本發(fā)明的環(huán)錠紡紗機(jī)器的環(huán)-鋼絲圈系統(tǒng)的實(shí)施 例。
[0012] 如圖IA至圖IC所示，構(gòu)成環(huán)-鋼絲圈系統(tǒng)的環(huán)11包括具有T形橫截面的凸緣 11a，且鋼絲圈12成形為具有C形橫截面。環(huán)11由軸承鋼成形。如在圖IB和圖IC中所 示，電鍍層13成形在凸緣Ila的表面上。電鍍層13通過(guò)電鍍鉻來(lái)成形。電鍍層13具有約 10 y m H 20 y m白勺。
[0013] 電鍍層13是環(huán)11的滑動(dòng)表面，當(dāng)鋼絲圈12行進(jìn)時(shí)鋼絲圈12在其上滑動(dòng)。在此 實(shí)施例中，如圖IC所示，具有周期性結(jié)構(gòu)14的表面紋理在凸緣Ila的內(nèi)周面上的電鍍層13 上成形。如圖2A和圖2B中所圖示的，周期性結(jié)構(gòu)14通過(guò)以預(yù)定間隔布置圓形凹部15構(gòu) 造。每個(gè)凹部15的深度是0? 5Iim至8Iim，優(yōu)選地IIim至5Iim，更優(yōu)選地2Iim至4Iim。 凹部15的直徑是5ym至30ym，優(yōu)選地8ym至25ym，更優(yōu)選地10ym至20ym。凹部15 的面積比是5%至16%。面積比是指通過(guò)在環(huán)11的整個(gè)滑動(dòng)表面的面積中所有凹部15的面 積的百分比表示的數(shù)值，其中鋼絲圈12在該滑動(dòng)表面上滑動(dòng)。例如凹部15通過(guò)用飛秒脈 沖激光或者大功耗納米脈沖激光照射環(huán)11的待形成凹部15的位置來(lái)成形。
[0014] 接下來(lái)，將參照?qǐng)D1C、圖3A和圖3B說(shuō)明上述的環(huán)-鋼絲圈系統(tǒng)的效果。
[0015] 如圖IC所示的，從未示出的牽引部件送出紗線(xiàn)Y，且然后通過(guò)鋼絲圈12纏繞在未 示出的高速旋轉(zhuǎn)的線(xiàn)軸周?chē)Ｔ诃h(huán)錠紡紗機(jī)器的正常紡紗操作中錠子的最大旋轉(zhuǎn)速度約為 25000rpm(轉(zhuǎn)/分)。鋼絲圈12在凸緣Ila上由于紗線(xiàn)Y的卷繞張力而行進(jìn)。鋼絲圈12的 行進(jìn)姿勢(shì)根據(jù)旋轉(zhuǎn)速度略微變化。當(dāng)鄰接凸緣Ila的內(nèi)部下部時(shí)，鋼絲圈12在環(huán)11上行 進(jìn)。
[0016] 在此實(shí)施例的環(huán)-鋼絲圈系統(tǒng)中，具有周期性結(jié)構(gòu)14的表面紋理在環(huán)11的滑動(dòng) 表面上成形，其中當(dāng)鋼絲圈12行進(jìn)時(shí)，鋼絲圈12在該滑動(dòng)表面上滑動(dòng)。周期性結(jié)構(gòu)14成形 使得凹部15滿(mǎn)足預(yù)定的條件。這減小了鋼絲圈12的行進(jìn)阻力，因?yàn)楫?dāng)鋼絲圈12滑動(dòng)時(shí)， 紗線(xiàn)組分沉積在凹部15中形成。
[0017] 此外，凹部15滿(mǎn)足了面積比是5%至16%的要求。因此，如圖3A所示的，當(dāng)鋼絲圈 12滑動(dòng)時(shí)，環(huán)11的表面紋理引起碳衍生紗線(xiàn)組分來(lái)在整個(gè)滑動(dòng)表面上形成為薄沉積16。薄 沉積16在整個(gè)滑動(dòng)表面上形成，且然后用作潤(rùn)滑膜。由于這阻止環(huán)11和鋼絲圈12之間的 金屬至金屬的接觸，鋼絲圈12的磨損減小。結(jié)果，由于摩擦減小效果持續(xù)很久，因此鋼絲圈 12變得很難磨損。圖3A和圖3B放大地圖示了鋼絲圈12在其上滑動(dòng)的環(huán)11的滑動(dòng)表面的 不規(guī)則性。
[0018] 在另一方面，當(dāng)凹部15的深度是0.5ym至8ym，凹部的直徑是5ym至30ym以 及凹部的面積比是5%至16%無(wú)法滿(mǎn)足時(shí)，如圖3B所示，沉積16僅在滑動(dòng)表面的一部分上 形成，且沉積16變厚。在此情況下，在環(huán)11與鋼絲圈12之間的金屬至金屬的接觸在沒(méi)有 形成沉積的部分上發(fā)生。結(jié)果，摩擦增加且鋼絲圈12的磨損增長(zhǎng)。由此，與其中在整個(gè)滑 動(dòng)表面上碳衍生紗線(xiàn)組分形成為薄沉積的情況相比，摩擦減小效果沒(méi)有持續(xù)更長(zhǎng)。
[0019] (示例 1) 使用通過(guò)給凸緣Ila的表面鍍Cr來(lái)使軸承鋼環(huán)11成形。此外，具有周期性結(jié)構(gòu)14的 表面紋理在環(huán)11的滑動(dòng)表面上成形，其中鋼絲圈12在該滑動(dòng)表面上滑動(dòng)。
[0020] 表面紋理通過(guò)使用大功耗納米脈沖激光（由Spectra-PhysicsKK.制造的HIPPO 355-5W，帶有具有335nm的波長(zhǎng)的激光）在環(huán)11上成形。關(guān)于激光照射條件，脈沖能量能 夠設(shè)定成86uJ，且脈沖時(shí)間設(shè)定成12ns。此外，環(huán)在空氣中固定至夾具，旋轉(zhuǎn)速度設(shè)定至 50° /秒，且環(huán)被旋轉(zhuǎn)25次。由激光照射成形的表面紋理的每個(gè)孔的直徑和深度分別是 20ym和2ym。此外，表面紋理沿著環(huán)圓周的方向以70ym的間隔以及沿著軸向方向以 60ym的間隔成形。每個(gè)環(huán)的處理時(shí)間約為160秒。各個(gè)紋理通過(guò)改變不同于上述的其他 激光照射條件來(lái)成形。條件的示例在表1中示出。每厘米的孔數(shù)量是111至125。
[0021] (表 1)

在表1中，樣本1是在日本專(zhuān)利公開(kāi)No. 2014-29045中所公開(kāi)的常規(guī)制品。樣本2至 樣本4是根據(jù)本發(fā)明的制品。
[0022] 使用在其上成形有表面紋理的環(huán)11的環(huán)-鋼絲圈系統(tǒng)(在此后也可稱(chēng)作表面紋理 制品)和使用在其上沒(méi)有表面紋理成形的商售環(huán)的環(huán)-鋼絲圈系統(tǒng)被構(gòu)造。然后，實(shí)施紡紗 測(cè)試直至行進(jìn)距離