Севостьянов А.Г. и др. Механическая технология текстильных материалов

Подождите немного. Документ загружается.

ние и наматывание на машине осуществляются одновременно

Одн^м крутильно-наматывающим механизмом. Крутильно-на-

матывающий механизм представляет собой быстровращаю-

щееся веретено 9 с надетым на него початком 8, кольцо 7 и

бегунок 2} (рис. 1.35,0). Кольца укреплены на кольцевой

планке 20, которая совершает возвратно-поступательное движе-

ние вдоль конуса початка, раскладывая пряжу. Веретена приво-

дятся во врашение тесьмой II (см. рис. 1.35,а), огибающей при-

врдной барабан 10. Одной тесьмой приводятся во вращение два

веретена на одной сторонке машины и два веретена на другой.

Пряжа заправляется под бегунок и наматывается в початок,

вследствие этого бегунок вращается по кольцу, но с меньшей

скоростью, чем веретено. Разность частот вращения бегунка

«б и веретена и. Является одним из условий наматывания

пряжи.

Пряжа наматывается слоями на коническую часть початка

и раскладывается витками с шагом Лсл при движении кольце-

вой планки снизу вверх (наматывается слой) и к„р при обрат-

ном движении (наматывается прослоек); обычно71сл<Лпр. Диа-

метр початка с?п на 1—2 мм меньше диаметра кольца.

За единицу времени (I мин) на початок наматывается

пряжа, длина которой равна («в —«б)пс?н, где dn — диаметр

намотки.

Эта длина должна соответствовать длине мычки, выходя-

щей из вытяжного прибора за Г мин, т. е. можно написать

где /Су — коэффициент укрутки пряжи.

Тогда

Бегунок отстает от веретена на 1—2%, и эта разность за-

висит от диаметра намо,тки dn- На рис. 1.36, с показан график

частоты вращения бегунка в зависимости от d^.

Рис. 1.36. Графики частоты вращения бегунка и скорости кольцевой

планки

При наматывании слоя и прослойка с разным шагом на-

мотки витки перекрещиваются и пряжа легко сматывается

с початка без заклинивания витков и обрывов (например, при

перематывании в ткацком производстве).

Из первого условия наматывания следует, что число витков

пряжи, наматываемых за 1 мин на початок, Пъ — «б =

== KjVb!{яйи).

Тогда скорость кольцевой планки, м/мин,

где h — шаг витков пряжи на початке.

Из второго условия наматывания следует, что скорость коль-

цевой планки обратно пропорциональна диаметру намотки

(рис. 1.36, б). Изменение скорости кольцевой планки во вре-

мени при наматывании слоя и прослойка показано на рис.

1.36, е. На этом рисунке принято за положительное значение

скорости движение кольцевой планки снизу вверх и за отрица-

тельное— движение сверху вниз.

Средняя скорость движения кольцевой планки при наматы-

вании прослойка больше, чем при наматывании слоя. Поэтому

>^1^2, где

— время наматывания слоя, А А — время на-

матывания прослойка (обычно А^2/0А ='/з. •-'А)-

Враш;ение веретена с частотой Пв обеспечивает скручивание

мычки выходящей из вытяжного прибора со скоростью Ув,

с интенсивностью К=Пв/(ивКу). На прядильных машинах мнчку

скручивают с такой интенсивностью, которая обеспечит задан-

ную прочность пряжи.

Абсолютное значение прочности пряжи характеризуется

разрывной нагрузкой пряжи Р, зависящей от интенсивности

кручения (крутки или коэффициента крутки).

Установим влияние крутки на прочность пряжи.

При параллельном расположении волокон, когда крутка

равна нулю, прочность всех волокон была бы использована

полностью при разрыве продукта и разрывная нагрузка выра-

жалась бы отрезком ОА = Р = Рътл (рис. 1.37, а), где Рв—

разрывная нагрузка волокна, т^ — число волокон.

Если учесть неравномерность волокон по свойствам коэф-

фициентом k, то разрывная нагрузка пряжи будет выражаться

отрезком OAx = P = P^m^k.

Если бы использование прочности волокон в прочности

пряжи с увеличением крутки не изменялось, то при любой

крутке, как и при отсутствии ее, разрывная нагрузка характери-

зовалась бы прямой А\Вх. Однако с увеличением крутки уве-

личивается наклон волокон к оси продукта, увеличивается

угол р (рис. 1.37,6) и прочность волокна не в полной мере ис-

пользуется в прочности пряжи. Принимая разрывную нагрузку

волокна Рв как равнодействующую двух сил Рв' и Рв", видно,

что сила PB'=PBGosp. С увеличением угла кручения уменьша-

Ps'

Рис. 1.37. Зависимость разрывной нагрузки пряжи от

крутки

ется cos р, а следовательно, уменьшается разрывная нагрузка

пряжи. Кривая разрывной нагрузки пряжи при увеличении

крутки отклоняется от линии А^Вх и изменяется по линии AiD.

Приведенные рассуждения справедливы тогда, когда при

разрыве пряжи в каком-либо сечении разрываются все волокна.

В реальных условиях при разрыве пряжи внешняя растяги? •

вающая сила Р преодолевает, во-первых, сопротивление разры-

вающихся волокон, затрачивая усилие Pi и, во-вторых, сопро-

тивление скользящих волокон, пересекающих линию разрыва

пряжи, затрачивая на это усилие Р2. Следовательно, разрыв-

ная нагрузка пряжи P = Pi + P2.

Соотношение скользящих и разрывающихся волокон изме-

няется с увеличением крутки. При нулевом значении крутки

разрывная нагрузка продукта обусловлена только силами цеп-

кости волокон и имеет небольшую величину (Оа). При скру-

чивании продукта между волокнами возникают силы трения

и разрывная нагрузка пряжи возрастает.

До некоторого значения крутки Ко силы трения между во-

локнами еще недостаточно велики, и при разрыве пряжи внеш-

няя растягивающая сила преодолевает сопротивление скользя-

щих волокон. Разрывающихся волокон еще' нет.

При дальнейшем увеличении крутки К>Ко силы трения

между волокнами возрастают, и при разрыве пряжи уже появ-

ляются разрывающиеся волокна, затрачивается усилие Р].

Кривая Pi с увеличением крутки вначале быстро возрастает,

а затем замедляется и асимптотически приближается к есте-

ственному пределу— линии Л iD.

С повышением крутки, начиная с Ко, доля скользящих

волокон при разрыве пряжи быстро уменьшается, поэтому^

уменьшается и другая составляющая разрывной нагрузки

пряжи — Pi.

Сумма ординат кривых Р, и Рг показывает характер изме-

нения ра[зрывной нагрузки пряжи с увеличением крутки. При

некотором значении крутки разрывная нагрузка пряжи дости-

гаем максимальной величины. Это значение крутки называют

критической круткой /Скр. Обычно пряже сообщают крутку, ко-

торая ниже критической.

Минимальное значение крутки, при которой пряжа по раз-

рывной нагрузке будет отвечать требованиям государственного

стандарта, определяют по формуле

Коэффициент крутки выбирают по таблице справочника

согласно штапельной длине используемого волокна в смеси,

линейной плотности пряжи, системе прядения и области исполь-

зования пряжи (основа, уток, для трикотажа, технических тка-

ней и т. д.).

При скручивании мычки в пряжу волокна принимают вин-

тообразную форму и расстояние между их концами сокраща-

ется— происходит усадка продукта от крутки.

Усадка продукта от крутки, %,

t/= [(?„-/)//„] 100,

где /о —длина выходящей из вытяжного прибора мычки; / — длина пряжи.

На практике удобнее использовать коэффициент укрутки

Ку, который. находится в пределах 0,91—0,99 и зависит от ли-

нейной плотности пряжи и интенсивности кручения:

/Cy = l-f//100.

Коэффициент укрутки учитывают при расчетах технологиче-

ских параметров заправки прядильных машин, например при

определении фактической скорости выпуска пряжи Кф.,

Оф

ОвАГу,

где Ив—лйнейная скорость выпуска пряжи, рассчитанная по кинематической

схеме машины.

СТРОеНИЕ ПОЧАТКА и РАБОТА МОТАЛЬНОГО МЕХАНИЗМА

Пряжа с прядильных машин обычно при дальнейшей перера-

ботке перематывается в паковки другой структуры. Поэтому

к структуре початка предъявляют определенные требования:

легкость сматывания пряжи при большой скорости с неподвиж-

ного початка; возможно ббльшая длина пряжи в початке;

прочная структура початка, пригодная для транспортировки по-

чатков без повреждений. ,

АР

Лр'А:}-

Рис. 1.38. Строение початка с пря-

жей и диаграмма изменения его

С параметров

Этим требованиям отвечает початок, состоящий из основа-

ния сферической формы — гнезда початка (рис. 1.38, с) и тела

початка цилиндрической формы с конусом в верхней части.

Гнездо початка занимает объем, ограниченный точками б, 7,

8, 3, 4, 5. Тело початка ограничено на рйсунке точками 1, 2, 3,

8,7,6,9,10:

Тело и гнездо початка состоят из слоев пряжи высотой от

Но до Н. Каждый слой этой высоты намотан за один полный

ход кольцевой планки снизу вверх и обратно. Каждый после-

дующий слой пряжи на початке располагается выше предыду-

щего. На рис. 1.38, а смещение вершин слоев обозначено через

Ар, а смещение оснований слоев — через Aq.

На рис. 1.38,6 показана диаграмма изменения параметров

строения початка за время наматывания гнезда початка'—

0/i и тела початка —

Для образования сферйческой поверхности гнезда початка

высота слоев постепенно увеличивается от Но до Я, а сме-

щение оснований Aq уменьшается. Длина пряжи в каждом слое

початка одинакова, каждый слой пряжи в гнезде початка

толще внизу, чем наверху, что и обеспечивает образование

сферической поверхности. Толщина слоев в теле початка оди-

накова.

Початок на кольцевой прядильной машине формируется мо-

тальным механизмом, который сообщает движение кольцевой

планке по определенному закону. Схема мотального механизма

показана на рис. 1.39. Мотальный кулачок 7, профиль которого

спроектирован в соответствии с законом изменения скорости

кольцевой планки при наматывании слоя и прослойка пряжи,

взаимодействует с мотальным рычагом 6. На мотальном

' тг>

<41

S 2

CJ ^

•-< я

у f- m

а о pa

Q. S я

рычаге установлен блок 8, который может поворачиваться хра-

повиком 13, передающим движение червяку 9 и червячной ше-

стерне 10. Блок 8 цепью 14 соединен с двойным блоком 16,

который цепью 17 связан с рычагом 5. На рычаг 4 опираются

колонки кольцевой планки 2. Для уменьшения усилий, возни-

кающих в цепи при подъеме кольцевой планки, на рычаге 5

установлен противовес 3, уравновешивающий массу кольцевой

планки.

При вращении мотального кулачка и изменении его радиуса

от минимального значения of до максимального ое мотальный

рычаг б опускается, а кольцевая планка поднимается ввэрх

вдоль конуса початка и наматывается слой пряжи. При изме-

нении радиуса кулачка от максимального значения до мини-

мального мотальный рычаг поднимается вверх, а кольцевая

планка опускается вниз и наматывается прослоек пряжи на

коническую часть початка.

Угол поворота кулачка при наматывании прослойка пряжи

примерно в 3—4 раза меньше, чем при наматывании слоя

пряжи, поэтому средняя скорость кольцевой планки в этом

случае выше и шаг между- витками -^ряжи в прослойке

больше.

При движении мотального рычага 6 вверх храповик 13

также поднимается и собачка 12, подвешенная на гибкой связи,

соскальзывает на^1—2 зуба. При опускании мотального рычага,

когда кольцевая планка движется вверх, собачка 12 поворачи-

вает храповик 13, который в свою очередь поворачивает блок

8, и цепь 14 немного наматывается на него, что вызывает по-

ворот двойного блока 16 против часовой стрелки, отклонение

рычага 1 и смещение кольцевой планки вверх на величину

Ар. Следующий слой будет наматываться на коническую часть

початка выше предыдущего на Др.

Величина смещения слоев оказывает влияние на диаметр

початка: чем больше Ар, тем меньше диаметр початка. Он

об'ычно на 1,5—2 мм меньше диаметра кольца. Устанавливая

определенный угол поворота храповика 13 с помощью ви«та

11, регулируют диаметр початка. ^

Высоту конуса початка Я, или размах кольцевой планки,

регулируют, изменяя длину U составного рычага 5, плечо ры-

чага 1 которого вместе с блоком можно перемещать.

При наматывании гнезда початка для образования сфери-

ческой поверхности его необходимо размах кольцевой планки

изменять от самого малого Hq до максимального Я.

При формировании гнезда початка прилив 15 двойного

блока 16 отклоняет цепь 14 и тем самым уменьшает амплитуду

колебания мотального рычага и кольцевой планки. Самый

большой изгиб цепи 14 при наматывании первого слоя

пряжи в гнезде (положение /). При наматывании следую-

щего слоя блок 8 наматывает цепь 14, поворачивает двойной

4 Заказ № 174 97

блок 16 против часовой стрелки и отводит прилив 15 от

цепи 14.

С каждым последующим слоем пряжи в гнезде початка от-

клонение цепи 14 от вертикали будет все меньше и меньше

(положения II и III), поэтому размах кольцевой планки увели-

чивается до Я и остается постоянным при наработке тела по-

чатка.

По мере формирования початка цепь 14 постепенно наматы-

вается на блок 8, а цепь 17 наматывается на блок 16, рычаг 5

перемещается против часовой стрелки и поднимает кольцевую

планку. При наматывании всего початка подъе!^ кольцевой

планки составит величину А (см. рис. 1.38, а).

После наработки початков и съема их с машины мотальный

механизм возвращается в исходное положение.

НАТЯЖЕНИЕ ПРЯЖИ ПРИ НАМАТЫВАНИИ

^1ряжа, наматываемая в початок, приводит в движение бегу-

,нок. При этом пряжа натягивается, так как преодолевает силу

трения бегунка о кольцо и другие силы сопротивления, кото-

рые возникают на пути движения пряжи от выпускной пары

до бегунка.

На современных кольцевых прядильных машинах рабочая

частота вращения веретен может достигать 18000 мин-' и ско-

рость бегунка относительно кольца составляет около 37 м/с.

При большой скорости бегунка создается большая центробеж-

ная сила, вызывающая силу трения, которую и преодолевает

пряжа. При вращении бегунка по кольцу вращается и участок

пряжи между нитепроводником 13 (см. рис. 1.35, а) и бегун-

ком, образуя тело вращения 12, называемое баллоном, который

вызывает дополнительное натяжение пряжи.

^ На нить в баллоне действуют различные силы: центробеж-

ная, Кориолиса, сопротивление воздуха, тяжести нити. Однако

баллон выполняет и положительную функцию — он является

амортизатором случайных резких колебаний натяжения пряжи,

которые могут возникнуть при прохождении соринок, узелков

и других пороков пряжи под бегунком, вызывающих заклини-

вание бегунка и резко повышающих натяжение.

При большом натяжении пряжи увеличиваются плотность

намотки и длина пряжи в початке, что является положитель-

ным фактором, но при этом повышается и вероятность об-

рыва пряжи, что приводит к снижению производительности

труда и оборудования.

Исследования натяжения пряжи имеют большое практиче-

ское значение. Известны работы по изучению натяжения пряжи

многих ученых. Еще в 1878 г. Н. Е. Жуковский начал разраба-

тывать вопрос о равновесии гибкой нити. П. Ф. Ерченко первый

из русских ученых составил уравнение кривой баллона.

Н. А. Васильев применил аналитический метод решения усло-

tt^—

Рис. 1.40. Силы, действующие на

бегунок

ВИЙ равновесия бегунка и нити, образующей баллон. А. П. Ми-

наков составил уравнение кривой баллона с учетом всех сил,

действующих на него.

В процессе наматывания наибольшее натяжение пряжа ис-

пытывает в зоне между бегунком и початком. Чтобы опреде-

лить натяжение пряжи, следует рассмотреть, какие силы дей-

ствуют на бегунок. Представим бегунок материальной точкой,

находящейся в равновесии в результате действия сил, вызван-

ных вращением бегунка и натяжением пряжи, и поместим на-

чало осей координат в эту точку. На рис. 1.40 обозначены:

Як — радиус кольца,

Гн

— радиус намотки, который изменяется

от do/2 до С?п/2;

На бегунок действуют следующие силы.

1. Центробежная сила, направленная по радиусу кольца

вдолд» оси X.

где т — масса бегунка; ю — угловая скорость бегунка.

2. Натяжение пряжи между бегунком и початком Р, дей-

ствующее в плоскости YOX. Вектор этой силы образует с осью

X угол р. Сила Р раскладывается на радиальную Pi и танген-

циальную Pi составляющие.

Pi = Pcosp; Ра =Р sin р.

3. Натяжение пряжи в нижней точке баллона у бегунка Тъ,

направленное по касательной к баллону в месте входа нити под

бегунок. Принимаем, что сила Tq действует в плоскости ZOX и

4* 99

вектор ее образует угол а с осью Z. Сила Гб раскладывается

на составляющие, направленные вдоль осей: Z—Гб cos а и

Х—Т^ sin а.

4. Сила реакции кольца R на б'егунок. Принимаем, что она

действует в вёртикальной плоскости ZOX, проходящей через

ось веретена. Еслй-бегунок касается кольца в одной точке (по-

ложение / на рис. 1.40), то направление этой силы в вертикаль-

ной плоскости неопределенно, но, разложив ее на вертикальную

/?z и горизонтальную составляющие, можно написать:

= д/RI+RI. Если бегунок касается кольца в двух точках, то

в этих двух точках возникают две силы реакции, которые с не-

которым приближением можно принять за вертикальную Rz и

горизонтальную (положение Я).

5. Сила трения ^тр. Эту силу между бегунком и кольцом

вызывает реакция кольца. Принимаем, что сила Fip действует

в горизонтальной плоскости УОХ и направлена в сторону, про-

тивоположную движению бегунка. -

При касании бегунком кольца в одной точке

где ц — коэффициент трения между бегунком и кольцом.

При касании бегунком кольца в двух точках

Для последнего случая сила трения будет больше, т. е. и

натяжение пряжи будет больше (условия работы более тя-

желые). А. П. Минаков установил, что вращающийся бегунок

должен касаться кольца в одной точке. Однако в процессе ра-

. боты он совершает колебания и может коснуться кольца и

\р другой точке, тогда сила трения возрастает. В дальнейших

^счетах принят именно этот случай.

6. Сила тяжести G и сопротивление воздуха W. Эти силы

при расчете натяжения не учитываются.

Под действием указанных сил бегунок находится в равнове-

сии и сумма проекции этих сил на оси X, Z п Y равна нулю;

X Х = Р cos рС—Tgsina^O;

= —Psinp = 0;

SZ = T6Cosa—=

Пряжа, огибая бегунок, испытывает дополнительное натя-

жение за счет трения о бегунок. Если принять f — коэффициент

трения пряжи о бегунок, а у — угол огибания пряжей дужки

бегунка, то на основании формулы Эйлера можно написать

Р = Гбехр/у.