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

Подождите немного. Документ загружается.

Трасса транспортирования потока волокон включает три

зоны.

1. Зона конфузора, т. е. сужающегося канала круглого или

эллиптического сечения. Если длина конфузора больше длины

волокон, движущихся в конфузоре, то постепенно возрастаю-

щая скорость воздуха (а следовательно, волокон) по длине

конфузора обусловливает относительное смещение этих воло-

кон и утонение дискретного потока. Конфузор представляет со-

бой так называемый аэродинамический вытяжной прибор. Вы-

тяжка ^тр' в конфузоре определяется соотнощением скоростей

воздушного потока на выходе и входе конфузора. При эксплуа-

тации машины она не может меняться.

2. Зона неконтролируемого транспортирования потока воло-

кон от выходного отверстия конфузора до наклонной стенки

(сборной поверхности) прядильной камеры. Дискретный поток

волокон, выходящий из конфузора, может попадать непосред-

. ственно на сборную поверхность камеры или вначале на внеш-

нюю поверхность разделителя 12 (см. рис. 1.43), а затем на

наклонную стенку. На этом участке движений! дискретного

потока волокон, где прямолинейный воздушный поток попадает

во вращающийся поток внутри прядильной камеры, управление

движением волокон является сложной задачей. Вытяжка Е"гр

в этой зоне определяется отношением линейной скорости сече-

ния сборной поверхности камеры к скорости волокон на вы-

ходе конфузора.

3. Зона смещения волокон на наклонной плоскости сборной

поверхности от сечения, в котором произошло осаждение во-

локна, до желоба с наибольшим диаметром сечения прядиль-

ной камеры. Это смещение волокон обусловлено центробежными

силами, которые преодолевают силы трения, возникающие

между волокнами и сборной поверхностью камеры. Величина

этих сил трения зависит от угла наклона сборной поверхности.

Вытяжка в этой зоне Ejp

—

£тр/(-^тр^тр)' При эксплуатации

ее нельзя изменять, так как она определяется конструкцией

прядильной камеры.

Дискретные потоки волокон в конфузоре и в слое, который

укладывается в желобе камеры за каждый ее оборот, отлича-

ются между собой. В первом потоке число волокон в сечении

больше единицы и дискретизация волокон проявляется по се-

чению потока. Во втором потоке (слое) число волокон в сече-

нии меньше единицы и дискретизация волокон проявляется по

его длине. Следовательно, вытяжка при дискретизации и транс-

портировании

£д£тр = ип.к/Уп.ц =/Ил/тз.с>/Пл или

где Отл и Отв. с — число волокон в сечении соответственно питающей ленты

и волокнистого слоя.

Для оценки степени дискретизации волокнистого слоя, укла-

дываемого за один оборот прядильной камеры, определяют ко-

эффициент дискретизации /Сд:

^д = 7'в/Т'в.с = 1/тв.с,

где Тв.с и Тв—линейная плотность соответственно волокнистого слоя и

волокна.

При производстве пряжи средней линейной плотности

/Сд

= 1,1.-.2,4 и тв.с = 0,9...0,4.

Известно, что общая вытяжка на пневмомеханической пря-

дильной машине

Е — TJT„P

== УВ.В/УП.Ц

= Е^ЕТРЕФ = £Д£^РОВ.В/УП.К =

= БдЕтрив.в/Сл^^п.кПп.к) = £д£тр/(яОп.кК).

Отсюда

£д£тр =

ПОП.ККЕ

= пОп.кКТд1Тпр,

где Гп и Гпр — линейная плотность соответственно питающей ленты и пряжи;

Va. в — скорость выпускных (оттяжных) валиков; Еф — вытяжка формирова-

ния; Vn. K, Da.K и fin. к — соответственно скорость, диаметр, частота враще-

ния прядильной камеры; Д — заправочная крутка пряжи.

При выработке пряжи с заданными значениями Тпр, К, 0„.к

необходимо выбирать такое значение Т^, которое бы соответ-

ствовало значению БдЯтр при оптимальной величине /Сд. В ус-

ловиях производства пряжи на пневматической прядильной ма-

шине Гл=3.. 5 ктекс.

ЦИКЛИЧЕСКОЕ СЛОЖЕНИЕ

. • V

Циклическое сложение является одним из способов процесса

сложения. Сущность его заключается в послойной укладке ди-

скретного потока на кольцевую клиновидную волокнистую лен-

точку. При этом различные по толщине и структуре участки

складываемых слоев соединяются в самых разнообразных ком-

бинациях, что обусловливает выравнивание продукта.

Циклическое сложение осуществляется в формирующе-кру-

тильном устройстве — прядильной камере. Цель этого про-

цесса формирование равномерной волокнистой ленточки и

эффективное смешивание волокон. Рассмотрим, подробнее этот

процесс. За один оборот прядильной камеры в ее желоб укла-

дывается слой 1 (рис. 1.44, а) в виде кольца, затем слой 2 и,

наконец, слой d. В результате из одного дискретного потока

АС, развертка которого изображена на рис. 1.44, б, образуется

в желобе из d слоев' кольцевая волокнистая ленточка ABCD,

развертка которой изображена на рис. 1.44, в. Сечения 1,2,...,

d дискретного потока волокон, расположенные на расстоянии

T=nDn. к, складываются, образуя сечение волокнистой ленто'^ки

CD (рис. 1.44, г) из d слоев, т. е.

+ (1.18)

где дл к о'п —толщина соответственно волокнистой ленты и дискретного по-

тока волокон.

•Формируемая ленточка ABMN в процессе циклического сло-

жения непрерывно снимается с желоба прядильной камеры и

при установившейся работе, т. е. при стабильном формирова-

ний и съеме ленточки, в желобе камеры образуется клиновид-

ная волокнистая ленточка ABD, которая удерживается в же-

лобе центробежными силами и в любом пункте съема, отстоя-

щем от сечения АВ на величину пЛ(/г = 0, 1, 2, ...) всегда

имеет наибольшее число слоев d. За время одного оборота пря-

дильной камеры с поверхности желоба снимается ленточка

длиной A =

Vb.

в/ {КуПп. к), где Ку — коэффициент укрутки пряжи.

После съема ленточки длиной пО^.к в желобе находится кли-

новидная ленточка DCF длиной nDn. к. Такая же длина клино-

видной ленточки остается в желобе при съеме волокнистой

ленточки любой длины.

Согласно рис. 1.44, г число' слоев в пункте съема ленточки

определяется по формуле

d = П Оп.к/ Д = JtDn.K Пп.кД'у/иВ.В =

= nDn.K ККу

—

Ку/Еф.

Вытяжка формирования /

Пункт съема волокнистой ленточки движется в направле-

нии вращения прядильной камеры с относительной угловой

скоростью пункта съема

соо. п.

с, равной угловой скорости во-

локнистой

ленточки (Ос. в. Л)

определяемой по формуле

«с.в.л = Ус.в.л/^?п.к = 2 yB.B/(^yjDn.K) <

<(йп.к = л:пп.к/30.

Линейная плотность волокнистой ленточки, снимаемой с же-

лоба, Гв.

7'в.

с^=Гл^/(£'д£тр) =£о^пр и среднее число волокон

в ее сечении Шв. л==тв. cd=m„d/{EnErp) =Кутпр, где Шв. с,

trinp — среднее число волокон в сечении волокнистого слоя

(дискретного потока волокон, укладываемого в желоб камеры),

питающей ленты и пряжи.

Наилучшие условия формирования волокнистой ленточки

в желобе и съема ее получаются при гпв. Очевидно, в этом

случае ^^тв. л = ^у«пр и вытяжка при дискретизации и транс-

портировании ЕуЕтр'^Ша.

Таким образом, при стабильном формировании и съеме во-

локнистой ленточки в любом сечении ее в пункте съема про-

исходит сложение d слоев дискретного потока и действительно

уравнение (1.18), характеризующее преобразование потока

в ленточку во временной области, так как величина A/nDn. к

мала (<0,015). Анализ параметров заправки пневмомеханиче-

ской прядильной машины показал, что число слоев d=200...

400.

Эффект выравнивания дискретного потока в процессе цик-

лического сложения приближенно можно определить по фор-

муле, которая применяется и при определении--эффекта про-

дольного сложения продуктов, т. е.

8в = Св.с/Св.л = Сд.п/Сд.л « V^ = V^Dn.^KKy,

(1.19)

где Св. с или Сд. д и Св. л — квадратическая неровнота соответственно во-

локнистого слоя или дискретного потока, укладываемого в желобе прядиль-

ной камеры, и волокнистой ленточки.

При выводе формулы (1.19) предполагалось отсутствие кор-

реляции по числу 1ВОлокон в сечениях ленточки, отстоящих на

расстоянии большем, чем максимальная длина волокон, т. е.

Т - к!>

Im&x-

При выработке хлопчатобумажной пряжи средней линейной

плотности достигается высокий эффект выравнивания (8в =

= 14. ..20), что обеспечивает получение равномерной пряжи и

хорошую степень смешивания волокон. Детальный анализ эф-

фективности выравнивания дискретного потока в процессе цик-

лического сложения показал, что почти все волны колебания

линейной плотности дискретного потока, укладываемого в же-

лобе с длинами меньше dnD^.K, хорошо выравниваются. Волны

с длинами больше ЫпОп. к практически не выравниваются.

Неровнота волокнистой ленточки уменьшается с уменьше-

нием неровноты дискретного потока Сд.п и увеличением диа-

метра прядильной камеры £)п. к и крутки пряжи К-

КРУЧЕНИЕ - ФОРМИРОВАНИЕ ПРЯЖИ

Сущность кручения заключается в том, что волокна пряжи,

располагаясь примерно по винтовым линиям, растягиваются и

под действием сил упругости волокон продукт уплотняется,

увеличиваются давление и силы трения между волокнами,

вследствие чего разрывная нагрузка крученого продукта

(пряжи) повышается.

Цель кручения — образование из сравнительно коротких во-

локон пряжи, обладающей округлой формой поперечного сече-

ния и соответствующей прочностью, растяжимостью и упруго-

стью.

в настоящее время известно несколько способов кручения —

формирования пряжи.

1. Оцнозонное кручение, совмещенное с наматыванием. Этот

способ Используется на кольцевых и центрифугальных прядиль-

ных машинах.

2. Однозонное кручение, не совмещенное с наматыванием.

Этот способ используется во всех безверетенных способах пря-

дения и осуществляется на пневмомеханических (камерных, ро-

торных, одно- и двухконденсорных дрэф-машинах), воздушко-

вихревых, аэродинамических, воздушно-вихремеханических

(аэромеханических), электропневмомеханических и других пря-

дильных машинах.

Кручение ла пневмомеханических машинах осуществляется

в формирующе-крутильном устройстве — прядильной камере.

Вращение камеры баллонирующего участка пряжи ВС (см.

рис. 1.43) в камере обусловливает кручение участка пряжи OA

между выпускной парой 13 и воронкой 10 нитеотводящей

трубки 16 и возникнрвение упругого крутящего момента Мпр.

Под влиянием этого момента крутка с наружного участка OA

проникает на баллонирующий участок ВС, огибая поверхность

АВ воронки 10. Кручение распространяется до пункта съема С

и дальше в зависимости от величины Мдр на некоторую длину

CD волокнистого клина. Факт этого проникновения крутки до-

казан экспериментально путем фотографирования зоны форми-

рования пряжи.

Общее число кручений, которое получает пряжа, слагается,

во-первых, из числа кручений, сообщаемых непосредственно

вращающейся прядильной камерой, т. е. = во-вторых, из

числа кручений «2, возникающих при съеме волокнистой лен-

точки с желоба, так как за время обегания пунктом съема по

периметру камеры ленточка получает одно кручение, т. е. «2=

Ув.

д/(я£)п.к); в-третьих, из числа кручений Пз, возникающих

от укрутки волокнистой ленточки, за счет чего происходит до-

полнительный ее съем с желоба:

Следовательно,

VnpK

Vb.

вК = ni +n^-j-Пз =

Пп. к

+ fe.

(2—/Су)/

(jxDn. к). Так как «в. л = г'в. в/Ку, то заправочная крутка пряжи

К = {п„.нЬв.в) + {2'—К.у)/{КупО„,к). Второй член в этой формуле

составляет примерно 1% первого, и поэтому на практике за-

правочную крутку определяют по формуле

«п.к/Ув.в-

При выводе из прядильной камеры пряжи она, огибая во-

ронку, совершает два движения — обегание на поверхности

воронки вокруг ее оси под определенным натяжением и про-

дольное. При этом наблюдается некоторая потеря крутящего

момента Мп на участке ВС (см. рис. 1.43), которая обусловлена

потерей энергии на изгиб пряжи и трение.

Взаимодействию пряжи с воронкой 10 нитеотводящей

трубки 16 сопутствует появление в зоне изгиба пряжи АВ кру-

тящего момента Мл, который обусловливает вращение участка

ВС в направлении действия М„р и участка Л О —в обратном

направлении. Следовательно,' осуществляется ложное кручение,

в котором воронка играет роль вьюрка и обусловливает кру-

тящий момент Мл. На баллонирующем участке ВС действует

момент Мвс=М„р — Мп+Мд и соответственно на наружном

участке-АО — момент = — Мл. Расчеты показывают,

что Мпр<сМл и потому Мвс>Мао. Такое соотношение момен-

тов кручения обеспечивает преодоление момента сопротивления

Mcd вращению участка CD волокнистого клина в желобе пря-

дильной камеры и распространение крутки на этом участке.

Длина участка CD определяет стабильность процесса фор-

мирования пряжи, структуру и свойства пряжи. При очень ма-

лой длине зоны формирования (участок CD) большая вероят-

ность обрыва пряжи вследствие меньшей прочности участка

при съеме его с желоба. Если длина зоны формирования боль-

шая, то для преодоления момента сопротивления Mcd необхо-

димо иметь большой момент Мвс, при котором пряжа может

перекручиваться. Длина зоны формирования увеличивается

с увеличением заправочной крутки, частоты вращения камеры

(так как при этом Мл>Мсо) и ее диаметра. Длина зоны фор-

мирования зависит от вида и формы воронки и профиля же-

лоба камеры.

СТРУКТУРА ПЙЕВМОМЕХАНИЧЕСКОЙ ПРЯЖИ

Ранее было показано, что волокна дискретного потока, посту-

пающего на коническую поверхность прядильной камеры, рас-

полагаются по всему периметру желоба, образуя волокнистый

клин. Часть волокон неизбежно попадает в пункт съема С

(рис. 1.45), Концы этих волокон, попавшие в желоб за пунктом

съема, захватываются и увлекаются пряжей. Любой участок та-

,к * 1

й'

Е , В

Г^

Рис. 1.45. Схема формирования обвивочных волокон и их расположение

в пряже

кого волокна, попадающий на скручиваемый участок пряжи

в пункте ее съема, раньше снимается с желоба, чем остальные

участки волокна. Указанные волокна навиваются в разных на-

правлениях на баллонирующий участок пряжи, образуя так

называемые обвивочные U-образные волокна или обвивочные

крючковые волокна с разной длиной крючков, направленных

вперед по ходу движения пряжи. При этом в зоне СЕ съема ве-

домых концов обвивочных волокон они образуют мостик CEG.

Сформированная б желобе камеры волокнистая ленточка

имеет в сечении /Пв. л волокон. Можно допустить, что' в лен-

точке при большом числе сложений средние точки волокон сме-

щены в продольном направлении друг относительно друга на

одинаковую величину, т. е. а=1м/тв.л (где /м — модальная

длина волокон), и волокна одинаковой длины /м образуют па-

раллелограмм. Если линия, проходящая через пункт съема и

противоположные в.ершины параллелограмма, перпендикулярна

волокнам, то с каждой стороны этой линии будут находиться

части волокон длиной от О до /м- Поэтому средняя длина во-

локон с каждой стороны пункта съема равна /м/2. Отношение

полученной величины к отрезку ленточки, равному периметру

камеры, которое называют коэффициентом захвата кз.о, опре-

деляют долю обвивочных волокон:

Очевидно, вероятность попадания волокна i-й длины

в пункт съема пряжи рг=и1{пВа.к).

Волокна, поступающие из дискретного потока в зону форми-

рования— кручения, ложатся на частично скрученную волокни-

стую ленточку и образуют слой с неупорядоченной структурой

и большим углом кручения, чем в крученой ленточке. В тех

случаях, когда окружная скорость поверхности вращающейся

волокнистой ленточки Ув.

= сол«^п/2 превышает скорость дви-

жения волокон к желобу по внутренней конической поверхно-

сти камеры, возможно даже обвивание скручиваемой волокни-

стой ленточки участками этих волокон, т. е. появление обви-

вочных волокон в зоне формирования. Доля этих волокон

Таким образом, фактически в желобе прядильной камеры

формируется не один волокнистый клин, а два. Основной

(длинный) клин лее, образующий стержневую часть пряжи,

формируется на длине, равной яО^.к — Ьк, где Lk — длина ма-

лого клина. Максимальное число волокон в сечении СС этого

клина (стержня)

в пункте съема = л(1- — fea.o — ^з. ф)>

где /Пв.

/Ипр

— максимальное число волокон в сечении во-

локнистой ленточки, из которой получается пряжа. Часть во-

локнистой ленточки, образуемая из волокон основного клина,

нормально скручивается, создавая внутреннюю стержневую

часть пряжи, в которую волокна зарабатываются в таком вза-

имном расположении, в каком они располагались в волокнистой

ленточке. Стержневая часть пряжи по структуре представляет

собой скрученную ленточку. По форме она напоминает спи-

ральную металлическую стружку, образующуюся при точении

валика на токарном станке.

Волокна, расположенные в стержневой части пряжи, оказы-

вая наибольшее сопротивление при разрыве, в основном опре-

деляют прочность пряжи.

Волокна второго (короткого) клина ВСС"{СС"=тв.лкз.с),

попадающие во внешние слои пряжи навиваются на стержне-

вую часть пряжи или на обвивочные волокна, образуя внешний

обвивочный слой. Эти волокна оказывают малое сопротивле-

ние при ра[зрыве пряжи и являются как бы дополнительными, до-

водящими толщину пряжи до номинала. Обвивочные волокна

придают пряже пневмомеханического способа прядения объем-

ность, пушистость и повышают ее стойкость к истиранию.

Вышеописанная структура пряжи обусловливает большую

неравномерность участия волокон, образующих пряжу, в сопро-

тивлении разрыву ее и является одной из причин пониженной

прочности пряжи получаемой на пневмомеханических прядиль-

ных машинах.

При производстве пряжи на этих машинах стержневая

часть пряжи должна иметь более высокую заправочную крутку

по сравнению с номинальной круткой пряжи той же толщины,

но выработанной на кольцевой прядильной машине. Например,

при выработке на пневмомеханической прядильной машине

пряжи 25 текс из хлопкового волокна длиной 31/33 мм отбор-

ного и первого сортов коэффициент крутки = V^np/100 =

= 48 и на кольцевой прядильной машине — 38.

Доля обВИВОЧНЫХ волокон Кз = кз.с + кз.ф=(1и[2 +

1ф)[

(itDn. к) уменьшается с уменьшением длины волокон и

зоны формирования пряжи и увеличением диаметра прядиль-

ной камеры. Факторы, определяющие длину зоны формирова-

ния, были указаны ранее.

НАТЯЖЕНИЕ ПРЯЖИ

кручение стержневой части пряжи в зоне формирования CD

(см. рис. 1.43) происходит при меньшем натяжении, чем на

кольцевой прядильной машине. Этим объясняется меньшая

плотность пневмомеханической пряжи по сравнению с плотно-

стью пряжи с кольцевой прядильной машины.

Натяжение пряжи Qc в пункте съема С обусловлено силами

трения между стенками желоба камеры и скручиваемым CD и

нескручиваемым СЕ участками волокнистой ленточки при сме-

щении их сечений вдоль желоба. Это смещение обусловлено

укруткой ленточки и воздействием силы Q баллонирующего

участка пряжи при ее съеме. Для приближенной оценки натя-

жения пряжи в любом сечении этого участка будем учитывать

только центрббежную силу, пренебрегая сопротивлением воз-

духа и другими силами, действующими на элемент пряжи. Учи-

тывая это, условие равновесия элемента пряжи dR, отстоящего

от оси вращения камеры на расстоянии R, определяется урав-

нением

Q + dQ = Q + TnpC06W/? или

Отсюда

dQ^T„p(06RdR.

Q =

: r„p«)i J RdR = Тпр<о| - R')I2,

где (Об — угловая скорость баллона пряжи в камере.

где Ьс— скорость движения пункта С съема пряжи с желоба, которую можно

принять равной линейной скорости выпускных валиков (vc = Vb.b).

Угловая скорость прядильной камеры

соп. к

яПп.

к/30.

Натяжение пряжи в сечении В баллона перед входом в пря-

жевыводную воронку радиусом Rs

Натяжение пряжи у выпускной пары валиков пневмомеха-

нической прядильной машины определяется по приближенной

формуле

Qb.b = (Qc +

QB)

exp S «г (1-20)

где Qc —Натяжение пряжи в пункте съема ее с желоба прядильной камеры;

Oi — угол, соответствующий дуге, на которой пряжа контактируБт с поверх-

ностью f-ro рабочего органа (пряжевыводная воронка, глазок на выходе нн-

тенаправляющей трубки, датчик обрыва пряжи или направляющий валик);

Hi — коэффициент трения на дуге контакта t-ro рабочего органа.

В формуле (1.20) не учтено дополнительное натяжение

пряжи, обусловленное баллоном, образующимся при вращении

пряжи между точкой входа в глазок 17 (см. рис. 1.43) и ок-

ружностью пряжевыводной воронки, по которой движется

пряжа на выходе из воронки.

Экспериментальные исследования показали, что при произ-

водстве хлопчатобумажной пряжи 20 текс на кольцевой пря-

дильной машине (диаметр кольца 50 мм) при частоте враще-

ния веретена 14-10® мин-' и скорости выпуска пряжи 18 м/мин

натяжение пряжи 48 сН, на пневмомеханической прядильной

машине (^?п.к=40 мм) при «п.к = 70'10® мин-' и Ов.в = 70 м/мин

натяжение пряжи 40 сН.