高速针刺机的单体主轴箱

摘要

本发明公开了一种高速针刺机的单体主轴箱，包括主轴箱体、主轴箱盖、凸轮轴、连杆、横梁、连杆销、推杆、导向套等零件；主轴箱体和主轴箱盖是由螺钉固连为一体，凸轮轴通过两盘滚柱轴承和主轴端盖将其固定在主轴箱上，两连杆的大头端通过滚柱轴承由卡簧定位后套在两凸轮轴上；两连杆的小头端通过连杆销由两盘轴承将横梁连接为一体，横梁再通过一个连杆销与推杆连接为一体，而推杆上下运动的定位是由固定在主轴箱体的导向套来完成的。这种单体主轴箱与原有技术相比，其体积小、便于安装和维修、完善了原有主轴箱的功能，而且可根据针刺织物的受力情况来确定主轴箱的配置数量，以达到控制成本的目的，使针刺机的性价比更合理。

权利要求

1.一种高速针刺机的单体主轴箱，其特征在于，包括主轴箱体[23]、主轴箱盖[21]、第一凸轮轴[28]、第二凸轮轴[33]、第一连杆[27]、第二连杆[35]、第一连杆销[29]、第二连杆销[36]、第三连杆销[34]、横梁[32]、推杆[30]、导向套[24]、小滑套[25]、主轴端盖[22]、下端盖[31]、第一滚柱轴承[37]、第二滚柱轴承[38]、第三滚柱轴承[39]、第四滚柱轴承[40]；主轴箱盖[21]通过螺钉固连在主轴箱体[23]的上方，第一凸轮轴[28]和第二凸轮轴[33]分别通过滚柱轴承和主轴端盖固定在主轴箱上，第一连杆[27]的大头端的孔内设有第一滚柱轴承[37]，第一滚柱轴承[37]由卡簧定位固定在第一凸轮轴[28]上，而第一连杆[27]的小头端的孔内设有第三滚柱轴承[39]，第一连杆销[29]穿过第三滚柱轴承[39]和横梁[32]一端的孔，将第一连杆[27]和横梁[32]连接起来；第二连杆[35]的大头端的孔内设有第二滚柱轴承[38]，第二滚柱轴承[38]由卡簧定位固定在第二凸轮轴[33]上，而第二连杆[35]的小头端的孔内设有第四滚柱轴承[40]，第二连杆销[36]穿过第四滚柱轴承[40]和横梁[32]另一端的孔，将第二连杆[35]和横梁[32]连接起来；横梁[32]的中部通过第三连杆销[34]与推杆[30]相连接；装有密封圈的下端盖[31]设置在主轴箱体[23]的下方并与主轴箱体[23]相互密封，下端盖[31]的上方设置了阻止润滑油泄露的小滑套[25]，在小滑套[25]的上方设置定位推杆[30]上下运动的导向套[24]，该导向套紧密包裹在推杆[30]的杆体周面。

2.根据权利要求1所述的高速针刺机的单体主轴箱，其特征在于，导向套[24]的内径设置螺旋导油槽。

3.根据权利要求1所述的高速针刺机的单体主轴箱，其特征在于，连杆的大头端和小头端的孔的中心距为350mm。

说明书

高速针刺机的单体主轴箱

技术领域

[0001] 本发明涉及一种针刺机的主轴箱，特别是一种高速针刺机的单体主轴箱。

背景技术

[0002] 针刺法非织造布是非织造材料生产工艺中最普遍、最广泛的一种生产方法。由于针刺非织造布具有通透性好、过滤性能和机械性能优良等特点，广泛用于制造土工材料、过滤材料、建筑防水材料、汽车内饰、合成革基材、造纸毛毯等多种产业用及生活用非织造布材料。目前，针刺法非织造布的产量约占整个非织造材料总量的四分之一。而且，针刺法非织造布具有加工工艺简单、流程短、设备组合灵活方便，适应的产品类型多，运用领域广，设备投资少，建设周期短等诸多优点，所以针刺生产方法仍是现在和将来快速发展、久盛不衰的一种最主要的非织造材料生产工艺。

[0003] 针刺机属于无纺设备，在工作过程中通常分为预刺机和主刺机。预刺机的前面一般需要配置成网机，目的是将纤维铺成一定厚度的连续的网状，之后纤维网经过喂入辊的加持后将其送入针刺机的针刺区域，经过刺针不间断高频率的往复穿刺后，初步成型的针刺织物由一对输出辊拉出机器外。在一条针刺非织造布的生产线中，预刺机后面的所有针刺机都称为主刺机，无论配置多少台，目的就是将预刺后的针刺布进行加固和修面，生产出具有一定强度且能满足市场需求的产品。

[0004] 上世纪中页针刺机诞生于英国，几十年来随着新技术、新材料的不断应用，现代针刺机的各项技术性能已有很大提高。但其基本原理都是相同的，如图1所示，即通过偏心轮连杆机构带动装有刺针的针板上下运动，来达到刺针对被加工的纤维网实施加固的目的。

[0005] 虽然针刺机的工作原理相同，但是其主传动的机构形式并不相同。由于从低速到高速的技术要求不同，主传动的结构形式也不同。在国内的高频率针刺机的设计中，主要有两种机构形式：一是采用主轴箱式，即把凸轮、连杆、滑块等零件包容在箱体内；二是无箱齿轮摇杆式，即把凸轮、连杆不密封，滑块机构采用齿轮齿条式。两种机构各有优点，平行发展。目前国内频率在1000r/min之上的针刺机多数采用主轴箱式。

[0006] 自上世纪八十年代国内第一台高频针刺机诞生以来，主轴箱机构没有多大改进，虽然针刺设备厂家众多，但是主轴箱内部零件的尺寸却基本类同，国产针刺机原有主轴箱机构主要有三种形式。其中，图2、图3所示的单轴单板式，它的平衡原理不同于其他的方式，是机构对称平衡的一种，其旋转过程中的惯性力偶未被平衡。其运动过程：主轴结合件10带动四个原连杆9，而这四个原连杆9又带动相当于两个平衡块13的重量作上下运动，刺针的穿刺力和原导向套14的摩擦力都相当大，所以这种主轴箱不适合承担更高负载的针刺状态。

[0007] 图4、图5所示的双轴单板式主轴箱的平衡方式也是机构对称配置的一种，但是它平衡掉自身的惯性力偶和大部分惯性力。不过它的体积庞大、原连杆9和原连杆销12用于更高速度时承载不够、箱体20的结构不合理等等，这些阻碍了这种原主轴箱的应用拓展。而且，由于受原有主轴箱外形尺寸和两推杆17的距离的限制，主传动的设计只能采用分段式划分，几乎没有降低成本的空间，也是其不能继续发展的一个原因。

[0008] 以上三种主轴箱机构，由于它们固定同一个针板梁的两个推杆之间的距离是600mm，所以在设计针板的长度时都在1200mm左右，于是主轴箱式针刺机的主传动和针板部分形成了分段式的设计。原有主轴箱存在的主要问题有以下几点：1)主轴箱体积过大，加工、运输、装配等都不方便；2)两个推杆之间的固定距离，没法减少推杆的数量，同样受主轴箱外形尺寸的限制，主轴箱的数量也无法减少，这导致针刺机的成本无法降低；3)主轴箱内参与转动的零件过多，增加了润滑油的温度，不利于润滑油的密封；4)主轴箱体原有的结构存在不合理的地方，不利于润滑油的降温；5)主轴和凸轮的分体式结合存在二次加工的微小误差；6)支撑连杆的轴承支点平均下来是1个，受力相对不均。

发明内容

[0009] 本发明的目的在于提供一种能够承受高载荷且受力分布合理的高速针刺机的单体主轴箱。

[0010] 实现本发明目的的技术解决方案为：一种能够承受高载荷且受力分布更合理的高速针刺机的单体主轴箱部件，包括主轴箱部分和箱外配重轮部分。箱外的配重轮有两个作用：一是平衡针刺部分引起的作用力，让针刺机运行平稳；二是作为储存能量的飞轮，保障主轴运转相对匀速。箱外的配重轮是连接在凸轮轴的两端，与主轴箱部件成为一体。

[0011] 主轴箱部分包括主轴箱体、主轴箱盖、第一凸轮轴、第二凸轮轴、第一连杆、第二连杆、第一连杆销、第二连杆销、第三连杆销、横梁、推杆、导向套、小滑套、主轴端盖、下端盖、主轴端盖、第一滚柱轴承、第二滚柱轴承、第三滚柱轴承、第四滚柱轴承；主轴箱盖固连在主轴箱体的上方，第一凸轮轴和第二凸轮轴分别通过滚柱轴承和主轴端盖固定在主轴箱上；第一连杆的大头端的孔内设有第一滚柱轴承，第一滚柱轴承由卡簧定位固定在第一凸轮轴上，而第一连杆的小头端的孔内设有第三滚柱轴承，第一连杆销穿过第三滚柱轴承和横梁一端的孔，将第一连杆和横梁连接起来；第二连杆的大头端的孔内设有第二滚柱轴承，第二滚柱轴承由卡簧定位固定在第二凸轮轴上，而第二连杆的小头端的孔内设有第四滚柱轴承，第二连杆销穿过第四滚柱轴承和横梁另一端的孔，将第二连杆和横梁连接起来；横梁的中部通过第三连杆销与推杆相连接；这样第一凸轮轴和第二凸轮轴在同步反向转动时，就会带动连杆、连杆销、横梁和推杆一起作往复运动；装有密封圈的下端盖设置在主轴箱体的下方并与主轴箱体相互密封，下端盖的上方设置了阻止润滑油泄露的小滑套，在小滑套的上方设置了定位推杆上下运动的导向套，该导向套紧密包裹在推杆的杆体周面。

[0012] 本发明与原有技术相比，其显著优点：1)体积小，便于安装和维修；2)改进了原有主轴箱的不合理结构，完善了主轴箱的功能；3)它的模块化设计在配置针刺机时，可以根据针刺织物的受力情况来确定主轴箱的配置数量，这即满足了高速针刺机的设计和使用要求，又使针刺机的性价比更合理。

[0013] 下面结合附图对本发明作进一步详细描述。

附图说明

[0014] 图1是针刺机工作原理图的结构示意图。

[0015] 图2是原单轴单板式主轴箱的主视图。

[0016] 图3是原单轴单板式主轴箱的右视图。

[0017] 图4是原双轴单板式主轴箱的主视图。

[0018] 图5是原双轴单板式主轴箱的右视图。

[0019] 图6是本发明的单体双轴单板主轴箱的主视图。

[0020] 图7是本发明的单体双轴单板主轴箱的右视图。

[0021] 图中附图标记所对应的零件名称如下：

[0022] 1.偏心轮 2.连杆 3.针板梁 4.输出辊 5.针板与刺针 6.托、剥网板7.输入辊 8.箱盖 9.原连杆 10.主轴结合件 11.端盖 12.原连杆销 13.平衡块 14.原导向套 15.油封盖 16.导杆 17.原推杆 18.箱盖二 19.飞轮轴结合件 20.箱体二 21.主轴箱盖 22.主轴端盖 23.主轴箱体 24.导向套 25.小滑套
26.透气塞 27.第一连杆 28.第一凸轮轴 29.第一连杆销 30.推杆 31.下端盖
32.横梁 33.第二凸轮轴 34.第三连杆销 35.第二连杆 36.第二连杆销 37.第一滚柱轴承 38.第二滚柱轴承 39.第三滚柱轴承 40.第四滚柱轴承

具体实施方式

[0023] 结合图6、图7，本发明的一种单体双轴单板主轴箱，包括主轴箱体23、主轴箱盖21、第一凸轮轴28、第二凸轮轴33、第一连杆27、第二连杆35、第一连杆销29、第二连杆销
36、第三连杆销34、横梁32、推杆30、导向套24、小滑套25、主轴端盖22、下端盖31、主轴端盖、第一滚柱轴承37、第二滚柱轴承38、第三滚柱轴承39、第四滚柱轴承40；主轴箱盖21固连在主轴箱体23的上方，主轴箱盖21上设置有透气塞26，第一凸轮轴28和第二凸轮轴33分别通过滚柱轴承和主轴端盖固定在主轴箱上；第一连杆27的大头端的孔内设有第一滚柱轴承37，第一滚柱轴承37由卡簧定位固定在第一凸轮轴28上，而第一连杆27的小头端的孔内设有第三滚柱轴承39，第一连杆销29穿过第三滚柱轴承39和横梁32一端的孔，将第一连杆27和横梁32连接起来；第二连杆35的大头端的孔内设有第二滚柱轴承38，第二滚柱轴承38由卡簧定位固定在第二凸轮轴33上，而第二连杆35的小头端的孔内设有第四滚柱轴承40，第二连杆销36穿过第四滚柱轴承40和横梁32另一端的孔，将第二连杆35和横梁32连接起来；横梁32的中部通过第三连杆销34与推杆30相连接；装有密封圈的下端盖31设置在主轴箱体23的下方并与主轴箱体23相互密封，下端盖31的上方设置了阻止润滑油泄露的小滑套25，在小滑套25的上方设置定位推杆30上下运动的导向套24，该导向套紧密包裹在推杆30的杆体周面。

[0024] 主轴箱体23和主轴箱盖21将其他所有零件密闭在箱体的空间内，形成独立的单元；主轴箱体23和主轴箱盖21是由螺钉连接为一体的，再通过两盘滚柱轴承和主轴端盖22将凸轮轴固定在主轴箱上，而连杆的大头端通过滚柱轴承由卡簧定位后套在凸轮轴上，这就完成了凸轮轴带动连杆旋转的目的，连杆的小头端通过连杆销与横梁32连接为一体，在横梁32的中间又通过一个连杆销将推杆30连接起来，而推杆30上下运动的定位是由固定在主轴箱体23的导向套24来完成的，因轴承和推杆需要润滑，所以必须由装有密封圈的下端盖31将润滑油密封好，为了让润滑油自流回主轴箱体23内，以保障推杆30处不漏油，在下端盖31的上面增加了小滑套25，目的是将润滑油预先阻挡，并迫使润滑油流回主轴箱体23内。这样每个主轴箱仅接一个回油管便将润滑油排放到油站的油箱内，使针刺机的整体外观更加漂亮。

[0025] 上述第一凸轮轴28带动第一连杆27、第一连杆销29做往复运动，第二凸轮轴33带动第二连杆35、第二连杆销36也做往复运动，由于第一凸轮轴28和第二凸轮轴33是同步反向转动，使得推杆30和横梁32在第一连杆销29、第二连杆销36的作用下随着第一连杆27和第二连杆35做往复运动。

[0026] 所述导向套24的内径设置螺旋导油槽。该导向套的内径加工有类似梯形螺纹的油槽，这样用来润滑推杆30的润滑油就可以顺着这个油槽自上而下的流动，最后流回主轴箱体的空腔内，再供油泵循环利用，而在润滑油的流动过程中将推杆30与导向套24因摩擦产生的热量带走，就达到推杆30与导向套24的降温目的，同时也延长了下端盖31内的油封的寿命，减少了推杆处漏油的可能，以保障针刺机高频运转。

[0027] 第一凸轮轴和第二凸轮轴分别采用一体化设计，材料为优质碳素结构钢(如40Gr#或45)；该碳素结构钢经锻打后，再经过精车和磨床的镜面细磨，最终得到凸轮轴。凸轮轴的长度为400mm，约是原有主轴结合件长度的1/3，给加工和装配带来方便。

[0028] 连杆27的设计参照了汽车发动机连杆的结构，它的大头端采用了承受力更大的滚柱轴承，连杆的大头端和小头端的孔的中心距为350mm，是原来连杆中心距的1.4倍，减小了对推杆的冲击力，以更好地满足不同针刺织物的受力需求。

[0029] 主轴箱体23在连杆的两边通过凸轮轴和两盘轴承将连杆支撑起来，而原来的主轴箱体仅在连杆的一边由一盘轴承通过主轴作为支点，相比而言，现在的主轴箱体23的结构比原来给连杆多一个支撑点，这种对称式分布使受力更加合理。

[0030] 本发明是将单体主轴箱应用到高速针刺机上，所以要求其能有高载荷的承受力。为了更好的支持凸轮轴带动连杆等零件引起的载荷，故将支撑凸轮轴的受力点设计为对称分布，即连杆的两侧各有一个支撑点，共同承担起巨大的交变载荷。

[0031] 主轴箱箱体的下部在导向套孔的一边的空腔，其底面接近箱体的最低位，故这个空腔能留出积蓄润滑油的空间，目的是让导向套内的润滑油能流回到这个空间，即起到降低推杆的摩擦温度的作用，也保证了箱体内的油位低于油封的上平面。

[0032] 由主轴箱体23和主轴箱盖21组成的主轴箱，其外形体积变小，不但加工和安装维修方便，还能降低成本；这种主轴箱便于组合设计，可以按不同的要求配置主轴箱的数量；本发明的主轴箱的两轴中心距可采用400mm，比原主轴箱的设计缩短1/9左右，使双轴针刺机结构更紧凑合理。

[0033] 主轴箱外还有配重轮，它有两个作用：一是平衡针刺部分引起的作用力，让针刺机运行平稳；二是作为储存能量的飞轮，保障主轴运转相对匀速。箱外的配重轮是连接在主轴箱的凸轮轴的两端，与主轴箱连接为一体的，飞轮的切边尺寸需要根据实际准确计算。

[0034] 针刺机根据针刺运动的形式基本可分为：单针板下刺、上刺；双针板下刺、上刺；异位对刺；同位对刺；同位交叉刺；组合针刺等等。根据工艺要求，一条生产线可由一台或多台针刺机组成。本发明适用于上述各种形式的相应针刺机。