Гордеев В.А., Волков П.В. Ткачество

Подождите немного. Документ загружается.

Рис. 11. Схема давления витков на-

мотки пряжи

шением угла подъема витков

плотность намотки увеличива-

ется, при сомкнутой намотке

получается наибольшая плот-

•

ность.

С увеличением натяжения

пряжи плотность намотки уве-

личивается. Вследствие упру-

гости пряжи натяжение про-

должает действовать и тогда,

когда нить находится уже на

паковке. Поэтому каждый ви-

ток пряжи, находящийся на

катушке, действует в радиальном направлении на слои, лежа-

ш,ие ниже.

Определим величину удельного давления одиночного витка

пряжи на паковке и суммарного давления витков методом

В. А. Гордеева.

Выделим на поверхности цилиндрической паковки элемен-

тарный участок витка длиной dl=Rd(p (рис. 11). На концы

этого отрезка нити действуют силы натяжения нити t. Под дей-

ствием этих сил возникает нормальное давление витка dQ, на-

правленное к оси паковки.

Из условия равновесия отрезка витка можно написать:

dQ/2 = t sm(dtf/2); dQ = 2tsin{d(p/2).

Полагая, что величина угла ^ф очень мала, можно принять

sin(d9/2) S d(f/2, .

поэтому

dQ = 2t sin(d(p/2) ^

2td(p/2

= ^ф. .

Величину удельного давления одиночного витка можно оп-

ределить следующим образом:

qi = dQ/dl = td^/(Rdq>) = t/R,

Таким образом, уплотняющее нормальное давление витка

на погонную единицу длины прямо пропорционально натяже-

нию пряжи и обратно пропорционально величине радиуса на-

мотки.

В реальных условиях наматывания происходит суммирова-

ние нормальных давлений большого числа витков пряжи. Оп-

ределим нормальное давление слоя намотки прялш небольшой

линейной плотности. Будем считать средний радиус этого слоя

равным R\. Определим величину суммарного натяжения /(всех

нитей, находящихся в сечении данного слоя толщиной AR:

К = и,

где натяжение отдельной нити; i'—число нитей в сечении, площадь ко-

торого Si=HAR.

Объем цилиндрического кольца намотки

Определим массу пряжи (AG) в цилиндрическом кольце:

ДО ==

hvy = 2nHyRihR,

где у — плотность намотки.

Можно принять, что длина каждого витка пряжи

I S 2nR.

Масса каждого витка пряжи

q = гГ/1000 = 2ni?iT/1000,

где Г —линейная плотность пряжи, текс.

Определим число нитей i в сечении (число витков):

i =

AG/q

= 2п Ну Rl(2n Ri

Г/1000)

1000

HyAR/T,

поэтому

K = ti = 1000Ш7А/?/Г.

Общую величину давления слоя намотки толщиной А/? на

поверхность S

—

RiHd(f определяют аналогично определению

давления одиночного витка:

Д(? = Kd(f = lOmHyARd^lT.

Определяем величину' удельного давления слоя намотки

толщиной А/?:

hq = Д(?/5 = \mtHyhRd(fl(TRiHdfi) = m^yARI{TR{).

В любой паковке нормальные давления каждого слоя пере-

даются на слои, лежащие ниже, постепенно суммируются и уве-

личиваются по мере приближения к оси паковки. При этом на-

растание давления происходит не равномерно, а прогрессивно,

так как удельное давление каждого отдельного слоя обратно

пропорционально радиусу намотки.

Определим величину суммарного давления всей толщины

намотки. При расчете принимаем следующие упрощающие ус-

ловия: натяжение витков пряжи во всех слоях намотки одина-

ково, удельная плотность во всех слоях постоянна.

Выделим в толще цилиндрической паковки элементарный

кольцевой слой пряжи толщиной ф (рис. ,12). Радиус слоя р.

Удельное давление dq элементарного слоя выражается сле-

дующим образом:

dq = lOmydpKTp)-

Для определения давления намотки на основание паковки

необходимо просуммировать давления элементарных слоев:

л, R,

q= { imtydpl(Tp) = mOtylT •dp/p=1000i'v/r \n{RJR{).

л, я,

Рнс. 12. Сечение

цилиндрическ о й

паковки с элемен-

тарным кольце-

вым слоем

Следовательно, удельное давление на-

мотки пряжи на основание паковки в усло-

виях принятых допущений пропорционально

натяжению пряжи, натуральному логарифму

отношения радиуса намотки к радиусу осно-

вания и обратно пропорционально линейной

плотности пряжи.

Под действием давления наружных слоев

намотки внутренние слои уплотняются и не-

сколько смещаются к центру паковки. В ре-

зультате этого натяжение витков во внутрен-

них слоях уменьшается, что приводит к умень-

шению общего результирующего давления

всей намотки на основание паковки. В мо-

тальной паковке натяжение витков сохраня-

ется в полной мере лишь в наружных слоях намотки и во внут-

ренних слоях, непосредственно прилегающих к основанию па-

ковки. Поэтому можно достичь увеличения плотности намотки

за счет натяжения нити лишь в ограниченных пределах. Уплот-

нение в большей мере достигается при более упругой и растя-

жимой нити и в меньшей мере — при малоупругой и менее рас-

тяжимой.

Плотность параллельной намотки хлопчатобумажной пряжи

составляет 0,5—0,6 г/см® (в зависимости от линейной плотности

пряжи и натяжения), а льняной — 0,6—0,7 г/см®.

Применение в ткацком производстве параллельной намотки

пряжи на двухфланцевые катушки имеет целый ряд существен-

ных недостатков. Сматывание нити при сновании возможно

только с вращающейся катушки, при этом катушка вращается

силой натяжения нити. Большая масса катушки, к тому же не-

достаточно хорошо центрированной, сильно ограничивает ско-

рость снования. Для постепенного разгона катушки необхо-

дим плавный пуск сновальной машины. При вращении катушка

сильно вибрирует, вызывая резкие колебания натяжения

нити.

Большая масса порожней катушки ограничивает полезный

объем намотки и вызывает дополнительные расходы на транс-

портирование пряжи.

Большая масса начинков пряжи, оставшейся на катушках

после снования, увеличивает запас пряжи в незавершенном

технологическом процессе.

Мотальные машины параллельной намотки работают на

очень низкой скорости.

В современном ткацком производстве мотальные машины

параллельной намотки имеют применение для снования лишь

в ткачестве натурального шелка. В- остальных отраслях ткац-

кого производства параллельную намотку для снования не

применяют.

2 Заказ № 1489

Мотальные машины для параллельной намотки

Машины для параллельной намотки по располо-

жению оси мотальной паковки разделяются на машины с вер-

тикальным и с горизонтальным расположением веретен.

Мотальные машины для параллельной намотки с горизон-

тальным расположением оси паковки бывают двух типов: ве-

ретенные и безверетенные. В машинах первого типа катушка

надевается на веретено и получает движение от веретена или

от специального движущегося органа. В безверетенных маши-

нах катушка зажимается со стороны фланцев шпинделями,

один из которых приводит ее во вращательное движение. Ма-

шины этих типов предназначены главным образом для перема-

тывания нитей с мотков и применяются в шелкоткацком произ-

водстве.

При подготовке к ткачеству шелка-сырца й крашеного

шелка с большой неровнотой нити очень часто сначала нити

перематывают с мотков на мотальные катушки, а затем уже-

на сновальные катушки. Повторное перематывание называется

перегонкой.

Обычно нити с мотков перематывают с меньшим натяже-

нием, а перегонку производят при повышенном натяжении. Пов-

торное перематывание дает возможность более тщательно про-

контролировать нить и улучшить качество намотки ее на ка-

тушку.

Из веретенных мотальных машин в промышленности приме-

няют машины МШ-1-2 и МШ-3. Машина МШ-1-2 комбиниро-

ванная и служит для перематывания нити с мотка на катушку

и перегонки с катушки на катушку. Машина МШ-3 предназна-

чена для перематывания нити с мотков на катушки. Обе ма-

шины имеют двухъярусное расположение мотовил и в основ-

ном одинаковое устройство, но отличаются устройством при-

вода.

КРЕСТОВАЯ НАМОТКА

Общие сведения

Если при наматывании пряжи витки ложатся на

паковку с большим углом а подъема винтовой линии, намотку

называют крестовой. Угол 2а, образуемый двумя перекре-

щивающимися витками, называется углом скрещивания.

Вследствие большого угла скрещивания вышележащие витки

пряжи прижимают нижние и удерживают их от смещения.

Крестовая намотка прочная и удерживается на паковке без

фланцев. Мотальная паковка крестовой намотки называется

бобиной.

Рис. 13. Элементы строения кре-

стовой намотки

На- рис. 13 показана бобина

1 в процессе наматывания. На-

чальные слои пряжи наматыва-

ются на патрон 2. Бобина вра-

щается с угловой скоростью ю и

окружной скоростью

cor.

Ни-

теводитель 3 совершает возврат-

но-поступательное движение от

одного торца бобины к другому

со скоростью Vn- Величина угла

а подъема винтовой линии витка

в любой точке поверхности бо-

бины определяется соотношением

tga = valvo.

Это же соотношение определяет и величину угла скреш,ива-

ния витков:

2а = 2arctg {vjvo).

Для правильного строения намотки необходимо, чтобы витки

пряжи были равномерно распределены по поверхности паковки.

Каждый последующий виток должен накладываться на поверх-

ность паковки со смещением по отношению к предыдущему, ко-

торое определяется углом гр сдвига. Углом сдвига витков на-

зывается величина угла поворота бобины, на который смеща-

ется последующий виток относительно предыдущего.

Угол сдвига if витков (в радианах) может быть выражен

следующей формулой В. А. Гордеева:

•ф

2я (п —

ni),

где п — полное число оборотов бобины за время цикла движения иитево-

дителя; ni—целая часть числа п.

Например, если бобина делает за время цикла движения ни-

теводителя

3^U

оборота, угол сдвига витков составит:

•ф

= 2я

(SVi — 3)

= я/2 рад;

Смещение витков по поверхности паковки будет:

где г — радиус намотки бобины.

В крестомотальных машинах большинства конструкций ча-

стота вращения бобины за время полного цикла движения ни-

теводителя при изменении диаметра намотки непрерывно изме-

няется, а в связи с этим изменяется и угол сдвига витков. При

некоторых значениях среднего диаметра намотки на бобину

угол сдвига витков равен нулю:

<|)

= 2я(/г

— ni)

= 0; я = rti

В эти моменты происходит наложение витков пряжи один

на другой, вследствие чего нарушается правильная структура

2* 36

намотки, получается намотка лентой или намотка жгутом

в резко выраженной форме.

Совпадения витков (но в менее опасной форме) получаются

также через один или несколько циклов движения нитеводителя

при условии, когда угол" сдвига витков if соответственно равен

я, 0.5я и т. д. ,

Жгутовая намотка является большим пороком. Из-за неров-

ностей поверхности бобина в момент жгутообразования сильно

сотрясается, что вызывает ее осевые смещения. В -результате

этого получаются одиночные слеты пряжи на горец и смещение

на торец целых групп витков. При сматывании нити с бобины

жгуты вызывают, массовую обрывность. Для уменьшения жгу-

тообразования мотальные машины имеют специальные устрой-

ства. Принцип действия их различней. В некоторых машинах

бобинам сообщается переменная частота вращения, в других

бобины получают качательное движение, возвратное движение

в осевом направлении и т. д.

Частным видом крестовой намотки является сомкнутая

намотка. Сомкнутая крестовая намотка получается тогда, когда

при любом размере бобины угол ij) сдвига витков имеет зна-

чение

= d/(r sina),

где d —диаметр нити; /- — радиус намотки; а —половина угла скрещивания

витков.

При сомкнутой намотке витки пряжи укладываются один

возле другого. Заменим значение диаметра нити:

й^С-у/т,

где Г —линейная плотность пряжи; С—постоянная для пряжи.

Поэтому

•ф

= С^/тЦг sina).

В ткацком производстве применяют цилиндрические и кони-

ческие бобины и бобины-ракеты.

В цилиндрические бобины перематывают пряжу, иду-

щую в крашение, трощеную и одиночную пряжу, идущую в кру-

чение. В отдельных случаях с цилиндрических бобин произво-

дят также и снование.

В конические бобины и бобины-ракеты перематывают

пряжу, идущую в снование, а также уточную пряжу для бесчел-

ночных ткацких станков.

Форма бобины обусловливается формой патрона и конструк-

цией держателя бобины (приклона). При цилиндрическом пат-

роне и равномерном возрастании толщины намотки получается

цилиндрическая бобина. Коническую бобину наматывают на

конический патрон. Начало бобины-ракеты наматывается на

коническое основание. Цилиндрическое тело бобины-ракеты об-

разуется путем постепенного смещения конических слоев на-

мотки.

Конические бобины бывают с постоянным и изменяющимся

в процессе наматывания углом конуса при вершине. По форме

торцовой поверхности бобины бывают с коническим торцом, со

сферическим торцом и с торцом в виде поверхностей тел вра-

щелия различных контуров.

Во избежание групповых слетов последних витков при сма-

тывании с бобины поверхность конического патрона должна

быть шероховатой.

Как уже отмечалось выше, величина угла а подъема вин-

товой линии и величина угла скрещивания витков (2а) опреде-

ляются из уравнения

tga = он/fo

Он/(яОл),

где Он — скорость нитеводителя для соответствующей точки наматывания;

с о=яОп —окружная скорость наматывания; D — диаметр намотки бобины

для заданной точки наматывания; п —частота вращения бобины.

При наматываний цилиндрической бобины, когда скорость

нитеводителя постоянна, угол подъема винтовой линии и угол

скрещивания витков на различных участках одного слоя на-

мотки сохраняются постоянными. При наматывании конической

бобины окружная скорость бобины изменяется пропорцио-

нально диаметру намотки. При постоянной скорости нитеводи-

теля угол подъема винтовой линии в одном слое конической бо-

бины уменьшается по мере приближения к большому торцу бо-

бины. Если скорость нитеводителя переменная, изменение угла

подъема в одном слое конической бобины является функцией

изменения диаметра намотки и закономерности изменения ско-

рости нитеводителя.

В большинстве конструкций крестомотальных машин по

мере увеличения диаметра намотки частота вращения бобины

уменьшается пропорцио'нально изменению диаметра, а окруж-

ная скорость наматывания сохраняется постоянной. Поэтому

при изменении диаметра бобины угол подъема винтовой линии

в различных слоях одного сечения намотки имеет примерно по-

стоянную величину.

Величина, h шага витка на некотором участке намотки может

быть определена по формуле

h = nD tga = nDvJ(nDn) = t*„/n,

где

Ин

—скорость нитеводителя на данном! участке; га —частота вращения

бобины.

Следовательно, при постоянной скорости нитеводителя шаг

витков в одном слое бобины сохраняется постоянным. При пе-

ременной скорости нитеводителя шаг витков на отдельных уча-

стках одного слоя изменяется пропорционально скорости ните-

водителя. Приближенная величина шага витков на отдельных

участках бобины в этом случае может быть определена по сред-

нему значению скорости нитеводителя. При увеличении диа-

метра намотки бобины величина шага витков на отдельных

участках слоев возрастает обратно пропорционально частоте

вращения бобины.

Число витков i в одном слое бобины равно числу оборотов

ее за время одного хода нитеводителя и может быть в общем

виде выражено уравнением

i = пТ,

где i — частота вращения бобины; Т — время одного хода нитеводителя.

В большинстве конструкций машин для крестовой мотки ве-'

личина J при наматывании бобины остается постоянной. По-

этому ври увеличении диаметра намотки бобины частота вра-

щения ее уменьшается и соответственно уменьшается число

витков в одном слое.

Важным фактором в процессе наматывания бобин кресто-

вой намотки является расстояние С (рис. 14) от линии движе-

ния нитеводителя до условной линии точек наматывания нити

на поверхности бобины. Нитеводитель совершает возвратное

движение между точками N я Ni (рис. 14, а), общая величина

размаха составляет Я. Когда нитеводитель достигнет крайнего

левого положения Ni, виток будет накладываться на поверх-

ность бобины в точке М\ на расстоянии а от торца бобины. При

движении нитеводителя вправо (точка N2) виток будет накла-

дываться па бобину в левом направлении с постепенно умень-

шающимся углом подъема а. Когда нитеводитель достигнет

точки Nz, виток будет наматываться на бобину в крайней левой

торцовой'точке бобины. Угол подъема витка в этой точке будет

равен нулю. При дальнейшем движении нитеводителя вправо

(точка Ni) виток будет накладываться на бобину вправо, и

угол подъема витка будет постепенно возрастать. Аналогичное

явление происходит и у правого торца бобины.

Наличие свободного участка нити между нитеводителем и

точкой касания бобины вызы-

вает уменьшение высоты /г бо-

бины по сравнению с разма-

хом Я нитеводителя. При

этом витки накладываются на

бобину в областях, прилегаю-

щих к торцам, с уменьшаю-

щимся углом подъема.

Г. К. Моисеев аналитиче-

ским путем определил уравне-

ние переходного участка витка

цилиндрической бобины, раз-

вернутого на плоскость. На

рис. 14, б показана развертка

крайнего участка витка нити.

Рис. 14. Схема про-

цесса наматывания

бобины (а) и раз-

вертка переходного

участка витка на

плоскость (б)

Ось Ox проведена параллельно оси бобины через точку Mi ка-

сания нити поверхности бобины при крайнем левом положении

Ni нитеводителя. Ось Оу проведена перпендикулярно оси Ох че-

рез точку N\. Если принять, что нитеводитель движется с посто-

янной скоростью ив крайних точках мгновенно изменяет на-

правление движения, то уравнение переходной части витка

имеет следующий вид:

где Vh — скорость нитеводителя; Vo — окружная скорость бобины; е — осно-

вание натуральных логарифмов.

Наименьшее значение ординаты х в этом уравнении опреде-

ляет величину уменьшения высоты бобины относительно раз-

маха нитеводителя:

6 = «tnin = 0.69 Син/^о,

поэтому

h=H — 2b = H-\,Z8CvJvo.

Отметим, что

VulVo

= iga. Поэтому уменьшение высоты бо-

бины по сравнению с размахом' нитеводителя пропорционально

тангенсу половины угла скрещивания витков и величине С.

В мотальных механизмах большинства конструкций с увели-

чением диаметра намотки бобины изменяется в некоторых пре-

делах и величина С, вследствие чего изменяется и высота бо-

бины. По этой причине может видоизменяться и форма торцов

бобины.

Для уменьшения вероятности сброса отдельных витков на

торцы бобины целесообразно, чтобы при увеличении диаметра

намотки бобины величина С несколько возрастала. Однако при

этом неизбежно некоторое уменьшение объема бобины.

Длину бобины, на которой располагается участок витка

с постепенно уменьшающимся углом подъема при подходе

к торцу бобины, определяют из уравнения

а = 0,31Со„/Уо.

После изменения направления витка у торца бобины угол

подъема винтовой линии постепенно увеличивается. Однако

форма витка несимметрична относительно образующей бобины,

проведенной через крайнюю торцовую точку витка. Длина бо-

бины, на которой располагается участок витка с возрастаю-

щим углом подъема винтовой линии, получается значительно

больше величины а. Теоретический расчет показывает, что угол

подъема витка при удалении от торца может лишь асимптоти-

чески приближаться к заданной величине а.

В мотальных механизмах крестомотальных машин сущест-

вующих конструкций нитеводитель у торцов бобины сообщает

нити в большинстве случаев замедленно-ускоренное движение.

При этом получается другая форма переходных участков витков

и другое сокращение высоты бобины. Однако и. в этом случае

сохраняются общие закономерности влияния свободного отрезка

нити между нитеводителем и бобиной на условия наматы-

вания.

Плотность крестовой намотки зависит от вида пряжи, вели-

чины угла скрещивания витков, давления бобины на моталь-

ный валик и натяжения нити в процессе наматывания. С увели-

чением плотности пряжи, уменьшением ее линейной плотности,

гладкости, натяжения нити и давления бобины на мотальный

валик плотность намотки увеличивается.

С увеличением натяжения пряжи плотность крестовой на-

мотки увеличивается, так как при этом возрастает уплотняю-

щее намотку нормальное давление отдельных витков. Нормаль-

ное давление одиночного витка крестовой намотки можно опре-

делять по формуле

= <cos«a/y?,

где / — натяжение пряжи при перематывании; а —половина угла скрещива-

ния витков; R — радиус намотки бобины.

Аналогично описанному выше методу определения удель-

ного давления элементарного слоя параллельной намотки полу-

чают уравнение для определения удельного давления элемен-

тарного слоя крестовой намотки:

Aq=imtycos^aAR/{TR), '

где V —плотность намотки; AR — толщина элементарного слоя намотки; Т —

линейная плотность пряжи.

Удельное давление большого слоя 'намотки при условии со-

хранения в различных витках нити постоянного натяжения оп-

ределяется уравнением

q = (1000/Y cos»a/r) In (RJRi),

где Ri и — соответственно начальный и конечный радиусы намотки.

Определим приближенно влияние на удельную плотность

намотки величины угла скрещивания витков. Крестовую на-

мотку можно рассматривать как совокупность большого числа

перекрещиваний нитей. ВыдеЛим один элемент из таких двух

перекрещивающихся отрезков нитей элементарной длины

(рис. 15). Эти перекрещивающиеся отрезки занимают некото-

рый объем V параллелепипеда с размерами а, b я 6 (б — неко-

торая средняя высота параллелепипеда):

v = ab6; а = I sina; b = I cosa;

6/2

в = sina cosa = — sin2a,

где 2a —угол скрещивания витков.

Масса обоих отрезков пряжи

q = 2/r/lOOO = iTim,