本發明涉及卷繞機技術領域，具體涉及一種帶減振裝置的紗線卷繞機。
背景技術：
以往的紗線卷繞機在框架上配置有一體支撐的紗管架支撐裝置，采用了在切換紗線時，將紗管架支撐裝置從紗管架的前端拆卸下來的結構。但是，因卷繞到紗管架上的卷裝的重量增大，導致紗管架的撓曲變形惡化，并形成紗管架前后的卷繞直徑不一致的不良現象，故以往一直想要找到解決由此造成斷紗的方法。
近年來，在紗線卷繞機上，為了降低運營成本，提出了縮小紙筒直徑的要求，還為了降低初期投資成本，提出了一臺紗線卷繞機同時卷繞多種卷裝的要求，例如，在一根紗管架上實現卷繞16個或更多卷裝，即延長紗管架尺寸的要求。若延長紗管架的尺寸，那么卷繞在紗管架上的卷裝的重量就會增大。與此同時，紗管架的固有頻率則不可避免地位于工作頻率范圍的下方。
進一步地，由于卷裝重量的增加，紗管架軸的疲勞壽命也讓人擔憂，所以，為了應對紗管架軸的疲勞壽命問題，就需要增大其直徑。這樣做的最終結果是，雖然可以解決紗管架軸的疲勞壽命問題，但是，紗管架的固有頻率和運轉中的紗管架的轉速就會接近或形成交叉。在這種狀況下卷繞紗線的過程中，如果紗管架的運轉轉速和該紗管架的固有頻率在長時間接近的狀態下卷繞紗線，期間持續產生的振動就會逐漸變大。最終結果會造成紗管架上卷繞的卷裝表面的紗線層產生中心偏離現象，甚至導致無法卷繞。
技術實現要素：
本發明針對上述問題，提供一種帶減振裝置的紗線卷繞機，能解決因縮小紗管架的直徑和延長紗管架的尺寸所帶來的振動問題。
本發明的目的可以通過下述技術方案來實現：一種帶減振裝置的紗線卷繞機，包括底座、機架、旋轉臺、紗管架、第一軸承、第二軸承、第一環狀彈性體、第二環狀彈性體、紙筒、前端支撐機構、滑動軸、支撐臺、接觸輥、橫動裝置、承壓裝置；所述機架安裝于底座上，所述旋轉臺可旋轉地安裝于機架上，所述紗管架具有紗管架軸，紗管架軸的后端通過前后間隔布置的第一軸承和第二軸承可旋轉地安裝于旋轉臺上，旋轉臺上設有分別支撐第一軸承的外圈和第二軸承的外圈的第一環狀彈性體和第二環狀彈性體，紗管架軸的前端由前端支撐機構支撐，并與前端支撐機構可拆卸連接，紗管架上安裝有紙筒，所述前端支撐機構安裝于底座上；所述滑動軸沿豎向設置的安裝于機架上，所述支撐臺可滑動地安裝于滑動軸上，所述接觸輥可旋轉地安裝于支撐臺上，接觸輥設置于紗管架的上方且與紗管架可接觸設置，所述橫動裝置安裝于機架上且設置于接觸輥的上方，所述承壓裝置安裝于機架上，承壓裝置承載支撐臺、接觸輥和橫動裝置的重量，并在接觸輥和紗管架之間提供適當擠壓力；
當所述紗管架的紗管架軸為懸臂支撐結構時，通過第一環狀彈性體和第二環狀彈性體分別支撐第一軸承的外圈和第二軸承的外圈，紗管架的固有頻率位于工作頻率范圍之下；當所述紗管架的紗管架軸的前端與前端支撐機構結合時，紗管架的固有頻率位于工作頻率范圍之上。
進一步地，所述支撐臺上設有接觸輥框架，所述接觸輥可旋轉地安裝于接觸輥框架上。
進一步地，所述紗管架的數量為兩根以上，其中的位于卷繞位置的紗管架的紗管架軸的前端由前端支撐機構支撐，并與前端支撐機構可拆卸連接。
進一步地，所述紗管架的紗管架軸的后端末通過軸接頭與一馬達的輸出軸連接，馬達安裝于旋轉臺上。
進一步地，所述第一環狀彈性體的橡膠硬度為85~95度，所述第二環狀彈性體的橡膠硬度為60~90度，第一環狀彈性體的硬度比第二環狀彈性體的高。
進一步地，所述紗管架的紗管架軸的后端設置于旋轉臺的階梯式通孔中，旋轉臺的階梯式通孔的對應第一軸承外圈處為第一孔，第一孔的側壁上開設有用于安裝第一環狀彈性體的第一環狀溝槽，旋轉臺的階梯式通孔的對應第二軸承外圈處為第二孔，第二孔的側壁上開設有用于安裝第二環狀彈性體的第二環狀溝槽，所述第一環狀彈性體和第二環狀彈性體分別凸出于第一孔的側壁和第二孔的側壁。更進一步地，所述第一軸承的外圈和第一孔之間的單向間隙為0.01~0.1mm，所述第二軸承的外圈和第二孔之間的單向間隙為0.2mm~0.6mm。
進一步地，所述旋轉臺上設有對應第二軸承的外圈后端面的一臺階面，所述第二軸承的外圈后端面和該旋轉臺的臺階面之間設有第三環狀彈性體，第二軸承的外圈在軸向受第三環狀彈性體的擠壓。
進一步地，所述紗管架的紗管架軸的前端末固定有帶錐形內凹孔的凹狀部件；所述前端支撐機構包括框架、前端支撐氣缸、第三軸承、轉子，所述框架安裝于底座上，所述前端支撐氣缸安裝于框架上，前端支撐氣缸的活塞桿水平朝后，并與位于卷繞位置的紗管架同軸，所述轉子通過第三軸承可旋轉地安裝于前端支撐氣缸的活塞桿的后端上，轉子和凹狀部件之間通過前端支撐氣缸的活塞桿前后移動實現可拆卸連接，當轉子和凹狀部件連接時，轉子和凹狀部件所在紗管架軸的轉速同步。更進一步地，所述凹狀部件的錐形內凹孔的側壁上開設有第三環狀溝槽，第三環狀溝槽內卡合有第四環狀彈性體，所述第四環狀彈性體凸出于凹狀部件的錐形內凹孔的側壁；當凹狀部件和前端支撐機構的轉子連接時，第四環狀彈性體與轉子的外側面接觸，實現轉子和凹狀部件所在紗管架軸的轉速同步。
與現有技術相比，本發明的優點在于：紗管架軸在懸臂支撐狀態下通過增大軸徑來提高軸的疲勞壽命，雖然軸徑的增大會使固有頻率變高，但通過彈性支撐（指用環狀彈性體支撐軸承的外圈）來支撐紗管架軸后端的軸承，就可以降低紗管架的固有頻率，并使其位于紗管架的工作頻率范圍之下。在卷繞位置上使紗管架軸的前端和前端支撐機構卡合，形成兩端支撐結構，這樣一來，使得紗管架的固有頻率從懸臂支撐時的工作頻率范圍之下提升至工作頻率范圍之上。采用上述結構，可在保證紗管架軸具有足夠強度的同時，降低卷繞紗線時所產生的振動，從而提升設備的安全性和紗線卷裝的質量。
附圖說明
圖1為本發明的主視圖。
圖2為本發明的側視圖。
圖3為圖1中a-a向截面的紗管架軸的后端和旋轉臺的安裝結構示意圖，裝上紙筒的部分與本發明無關，故不提供該部分截面。
圖4為圖1中a-a向截面的紗管架軸的前端和前端支撐機構的安裝結構示意圖，裝上紙筒的部分與本發明無關，故不提供該部分截面。
圖5為本實施例的紗線卷繞機在卷繞紗線卷裝時，紗管架的轉速和卷裝的直徑、以及卷裝的直徑和紗管架的固有頻率的關系圖。
圖中標注如下：
1底座
2機架
3滑動軸
4支撐臺
5接觸輥框架
6接觸輥
7橫動裝置
8升降氣缸
9紗管架
10紗管架軸
11旋轉臺
12前端支撐機構
13紙筒
14第一軸承
15第二軸承
16軸接頭
17馬達
18階梯式通孔
1801第一孔
1802第二孔
19第一環狀彈性體
20第二環狀彈性體
21軸承壓板
22第一擋圈
23第三環狀彈性體
24凹狀部件
25第四環狀彈性體
26框架
27前端支撐氣缸
2701活塞桿
2702活塞
2703第一o型圈
2704第二o型圈
2705前腔室
2706前腔室進氣口
2707后腔室
2708后腔室進氣口
28轉子
29第三軸承
30第二擋圈
31第三擋圈。
具體實施方式
以下結合附圖詳細說明本發明的具體實施方式，使本領域的技術人員更清楚地理解如何實踐本發明。盡管結合其優選的具體實施方案描述了本發明，但這些實施方案只是闡述，而不是限制本發明的范圍。
參見圖1和圖2，一種帶減振裝置的紗線卷繞機，包括底座1，所述底座1上的后端處設有一體固定的機架2，機架2上設有兩條豎向設置的滑動軸3，兩條滑動軸3上設有可沿滑動軸3上下移動的支撐臺4。
所述支撐臺4上設有接觸輥框架5，接觸輥框架5由支撐臺4一體式支撐，接觸輥6通過軸承（不提供圖示）可旋轉地安裝于接觸輥框架5上。
進一步地，所述支撐臺4上設有使紗線y橫動的橫動裝置7，橫動裝置7由支撐臺4一體式支撐，并與接觸輥6保持平行。這里省略了有關橫動裝置7的詳細說明，但通常是采用已知的由凸輪和滑塊組成的橫動裝置7，也可以是轉動多個導向件，從一方的導向件向另一方的導向件交替送紗的橫動裝置7。
所述支撐臺4、接觸輥框架5、接觸輥6、橫動裝置7的重量由安裝在機架2上的承壓裝置支撐，在本實施例中，承壓裝置為升降氣缸8。
所述接觸輥6的下方設有兩根紗管架9，兩根紗管架9呈上下布置且均與接觸輥6保持平行，位于上側的紗管架9與接觸輥6接觸且兩者之間施加有規定的承載壓力，該壓力由承壓裝置提供。
每根紗管架9內設有一體支撐的紗管架軸10。兩根紗管架軸10的后端共同安裝于一旋轉臺11上（具體結構請見后文），旋轉臺11可轉動地安裝于機架2，旋轉臺11支撐兩根紗管架軸10可旋轉。位于上側的紗管架軸10的前端由一前端支撐機構12支撐（具體結構請見后文），前端支撐機構12固定于底座1上的前端處。
兩根紗管架9上均裝有可拆卸的紙筒13，隨著紗管架9帶著紙筒13旋轉，紗線在紙筒13上被卷繞成卷裝（不提供圖示）。當卷繞在位于上側的紗管架9上的卷裝達到指定的卷繞量時，先拆下前端支撐機構12，然后旋轉臺11旋轉180°，將紗線切換到另一根紗管架9的紙筒13上，再裝上前端支撐機構12，紗線卷繞機就可以繼續工作。
以下，對紗管架軸10的后端與旋轉臺11之間的安裝結構作說明。
參見圖3，每根所述紗管架軸10的后端通過前后間隔布置的第一軸承14和第二軸承15可旋轉地設置于旋轉臺11的階梯式通孔18中，紗管架軸10的后端末通過軸接頭16與一馬達17的輸出軸連接，馬達17通過螺栓固定于旋轉臺11上。
所述旋轉臺11的階梯式通孔18的對應第一軸承14外圈處為第一孔1801，階梯式通孔18的對應第二軸承15外圈處為第二孔1802。第一孔1801的側壁上開設有與第一軸承14外圈相對應的第一環狀溝槽，第二孔1802的側壁上開設有與第二軸承15外圈相對應的第二環狀溝槽，第一環狀溝槽和第二環狀溝槽內分別卡合有第一環狀彈性體19和第二環狀彈性體20，第一環狀彈性體19和第二環狀彈性體20均具有圓形截面，并分別按規定尺寸凸出于第一孔1801的側壁和第二孔1802的側壁，第一環狀彈性體19和第二環狀彈性體20分別支撐第一軸承14的外圈和第二軸承15的外圈，從而降低紗管架軸10的支撐剛性，兼顧降低固有頻率。當紗管架軸10從懸臂支撐狀態轉移到兩端支撐狀態時，第一環狀彈性體19和第二環狀彈性體20能夠修正前端支撐機構12和紗管架9之間出現的輕微偏心，在實現簡單地調整同軸度的同時，還能延長第一軸承14和第二軸承15的使用壽命。
在本實施例中，第一環狀溝槽和第二環狀溝槽的數量均為兩個。第一環狀彈性體19的橡膠硬度為95度，第二環狀彈性體20的橡膠硬度為70度，由于橡膠硬度根據紗管架9的結構而不同，故第一環狀彈性體19的橡膠硬度也可以是85~95度，第二環狀彈性體20的橡膠硬度也可以是60~90度，但是，第一環狀彈性體19和第二環狀彈性體20的橡膠硬度優選為60~95度之間的最佳值。之所以第一環狀彈性體19的硬度比第二環狀彈性體20的高，是因為懸臂支撐狀態下的紗管架軸10作用在第一環狀彈性體19上的力矩負載比作用在第二環狀彈性體20的大，故按此設置以減緩紗管架9前端的下垂。
所述第一孔1801和第一軸承14的外圈之間、第二孔1802和第二軸承15的外圈之間分別留有微小的間隙。
在本實施例中，第一孔1801和第一軸承14的外圈之間的單向間隙為0.01~0.1mm，第二孔1802和第二軸承15的外圈之間的單向間隙為0.2mm~0.6mm。根據紗管架9的結構，所有的間隙優選0.01~0.06mm之間的最佳值。
所述第一軸承14的外圈的前端面被軸承壓板21壓緊，第一軸承14的外圈的后端面抵于階梯式通孔18的一臺階面上，實現對第一軸承14的外圈的軸向定位，軸承壓板21通過螺栓固定于旋轉臺11上。第一軸承14的內圈的前端面抵于的紗管架軸10后端的一軸肩上，第一軸承14的內圈后端面被卡套于紗管架軸10后端上的第一擋圈22擋住，實現對第一軸承14的內圈的軸向定位。安裝第一軸承14時，在第一軸承14上施加預載荷。
所述第二軸承15的外圈的后端面和階梯式通孔18的另一臺階面之間墊有第三環狀彈性體23，第三環狀彈性體23的截面具有圓形截面，第二軸承15的內圈的前端面抵于紗管架軸10后端的另一軸肩上，實現對第二軸承15的軸向定位。安裝第二軸承15時，使第二軸承15的外圈在軸向受第三環狀彈性體23的擠壓。
以下，對紗管架軸10的前端、前端支撐機構12、以及兩者之間的安裝結構作說明。
參見圖4，每根紗管架軸10的前端末固定有帶錐形內凹孔的凹狀部件24，凹狀部件24的錐形內凹孔的側壁上開設有第三環狀溝槽，第三環狀溝槽內卡合有第四環狀彈性體25，第四環狀溝槽具有圓形截面，并且按規定尺寸凸出于錐形內凹孔的側壁。
每根紗管架軸10的前端處還設有夾持裝置（不提供圖示），夾持裝置由配置在紗管架軸10外周的已知裝置組成，夾持裝置與紙筒13可拆卸連接，夾持裝置用于夾持或松開紙筒13。
所述前端支撐機構12包括框架26、前端支撐氣缸27、第三軸承29、轉子28。框架26固定于底座1的前端處。前端支撐氣缸27的缸體通過螺栓固定于框架26上，前端支撐氣缸27的活塞桿2701水平朝后，并與位于上側的紗管架軸10同軸，前端支撐氣缸27的活塞桿2701的后端通過第三軸承29可旋轉地支撐轉子28，轉子28呈與凹狀部件24的錐形內凹孔相配合的錐狀，轉子28和位于上側的紗管架軸10前端末的凹狀部件24之間通過前端支撐氣缸27的活塞桿2701前后移動實現可拆卸連接，并且當轉子28和該凹狀部件24連接時，轉子28和該凹狀部件24所在紗管架軸10的轉速同步。另外，第三軸承29被前側的第二擋圈30和后側的第三擋圈31擋柱，實現軸向定位。
在本實施例中，轉子28采用金屬制的部件，但也可以采用高硬度樹脂等制成的部件。
所述前端支撐氣缸27的缸體的與活塞桿2701側壁的接觸處開設有第四環狀溝槽，第四環狀溝槽內卡合有第一o型圈2703，前端支撐氣缸27的活塞桿2701和活塞2702為一體式結構，活塞2702的側壁上開設有第五環狀溝槽，第五環狀溝槽內卡合有第二o型圈2704。
當從前端支撐氣缸27的前腔室進氣口2706往前腔室2705供給壓縮氣體時，活塞2702和活塞桿2701向后移動。當從前端支撐氣缸27的后腔室進氣口2708往后腔室2707供給壓縮氣體時，活塞2702和活塞桿2701向前移動。通過活塞桿2701的前后移動，實現轉子28和凹狀部件24之間的可拆卸連接。
以下，對本發明的動作進行說明。
圖5為在紗管架9上卷繞紗線卷裝時，其卷裝直徑（x軸）、紗管架9轉速（y軸）和固有頻率的示例。
其中，曲線②~⑦是紗管架9在懸臂支撐狀態時的一次固有頻率。
曲線④~⑤是紗管架9在兩端支撐狀態的一次固有頻率，此時凹狀部件24和前端支撐機構12的轉子28卡合。
曲線③~⑥表示的是紗管架9上的紙筒13的紗線卷裝以700m/min的速度從85mm紙筒13外徑卷繞到滿卷250mm卷裝直徑時，所變化的紗管架9的轉速和卷裝外徑的關系。
曲線⑨~⑩表示的是紗管架9上的紙筒13的紗線卷裝以1400m/min的速度從85mm紙筒13外徑卷繞到滿卷250mm卷裝直徑時，所變化的紗管架9的轉速和卷裝外徑的關系。
以700m/min的卷繞速度說明。
前端支撐氣缸27的活塞桿2701向后動作時，帶動轉子28往后擠壓，轉子28與位于上側的紗管架軸10前端末的凹狀部件24的錐形內凹孔卡合，在此狀態下，安裝到位于上側的紗管架9上的紙筒13上的紗線卷裝會被壓接到接觸輥6上，并完成卷繞。此時，紗管架9的固有頻率（本實施例中為一次固有頻率）以足夠的余量位于曲線④~⑤上，從而避免因其運轉帶來振動。
當卷繞在位于上側的紗管架9上的卷裝達到規定的卷繞量（指滿卷）時，位于下側的紗管架9由其紗管架軸10對應的馬達17啟動，其轉速會上升，從轉速①（0rpm）經過懸臂支撐狀態時的一次固有頻率②后，上升到運轉轉速③。
接著，前端支撐氣缸27的活塞桿2701向前動作，帶動轉子28與位于上側的紗管架軸10前端末的凹狀部件24分離。分離時，位于上側的紗管架9的轉速會從兩端支撐狀態時的一次固有頻率⑤瞬間下降超過運轉轉速⑥，掉到懸臂支撐狀態時的一次固有頻率⑦。
當位于上側的紗管架軸10前端末的凹狀部件24和轉子28分離完成后，支撐兩根紗管架9的旋轉臺11逆時針旋轉180°，調換位于下側的紗管架9和位于上側（卷繞位置）的紗管架9的位置。
接著，前端支撐氣缸27的活塞桿2701再次向后動作，帶動轉子28與此時位于上側（原位于下側）的紗管架軸10前端末的凹狀部件24的錐形內凹孔卡合，該紗管架9的轉速會上升，從懸臂支撐狀態時的一次固有頻率②瞬間上升超過運轉轉速③，升到兩端支撐狀態時的一次固有頻率④。
在所述旋轉臺11完成180°旋轉時，紗線通過已知的切換方式從原位于上側的紗管架9切換到此時位于上側（原位于下側）的紗管架9上。接著，控制此時位于下側（原位于上側）的紗管架9的轉速，使其轉速從懸臂支撐狀態時的一次固有頻率⑦停止，即轉速⑧（0rpm）。接著，從此時位于下側（原位于上側）的紗管架9上取出紙筒13上滿卷的紗線卷裝，再裝入新的紙筒13。
之后重復上述動作即可。
以本發明的最高運轉速度1400m/min卷繞時，其運轉狀態為將上述說明中的符號③替換為⑨、符號⑥替換為⑩。
以下，將詳細說明有關轉子28和凹狀部件24接觸時的情況。
當從前端支撐氣缸27的前腔室進氣口2706往前腔室2705供給壓縮氣體時，轉子28隨活塞2702和活塞桿2701向后移動，轉子28進入到凹狀部件24的錐形內凹槽孔內，轉子28的外側面與第四環狀彈性體25接觸，實現與紗管架軸10的轉速同步。
進一步地，通過前端支撐氣缸27將轉子28向后擠壓，第四環狀彈性體25與被擠壓的轉子28的外側面和凹狀部件24的錐形內凹孔的側壁接觸，形成一種金屬間互相接觸的狀態，從而顯著提升紗管架軸10的支持剛性。
當從前端支撐氣缸27的后腔室進氣口2708往后腔室2707供給壓縮氣體時，轉子28隨活塞2702和活塞桿2701向前移動，轉子28的外側面先和凹狀部件24的錐形內凹孔的側壁分開，再和第四環狀彈性體25分開，最后從凹狀部件24的錐形內凹槽孔分開。通過這種分離方式，可預防金屬部件磨損，當第四環狀彈性體25出現磨損時，能實現及時更換。
假設使用不帶本發明的減振裝置的紗線卷繞機來卷繞紗線卷裝，從卷繞中途到滿卷這一期間，見圖5中的雙點劃線畫圈處，會因卷繞中位于上側的紗管架9的固有頻率和運轉轉速接近，導致位于上側的紗管架9出現振動。
根據本發明，從卷繞中途到滿卷這一期間，紗管架9的運轉轉速和固有頻率不會出現長時間的接近，從而能夠預防振動的發生并提升設備的安全性。此外，還不會出現紗線因振動而偏離卷裝中心，或因振動而跳動的情況，從而提升了卷裝的質量。
在本實施例中，紗管架軸10的前端末是帶錐形內凹孔的凹狀部件24，轉子28是凸出來的錐形部件，但也可以是紗管架軸10的前端末是凸出的錐形部件，轉子28是內凹的部件。
在本實施例中，第一環狀彈性體19和第二環狀彈性體20分別卡合在第一環狀溝槽和第二環狀溝槽上，但是根據紗管架9的結構，將第一環狀彈性體19和第二環狀彈性體20分別卡合在第一軸承14的外圈和第二軸承15的外圈上，或第一環狀彈性體19和第二環狀彈性體20的位置互換，都也可以獲得同樣的效果。
在本實施例中，第一環狀彈性體19、第二環狀彈性體20、第三環狀彈性體23、第四環狀彈性體25的截面采用了圓形，也但可以是矩形、橢圓或其他形狀。
應當指出，對于經充分說明的本發明來說，還可具有多種變換及改型的實施方案，并不局限于上述實施方式的具體實施例。上述實施例僅僅作為本發明的說明，而不是對本發明的限制。總之，本發明的保護范圍應包括那些對于本領域普通技術人員來說顯而易見的變換或替代以及改型，且以所附權利要求為準。