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

Подождите немного. Документ загружается.

кими платйнами кулирного колеса. Число участвующих в ку-

лировании игл и платин завйсит от глубины кулирования, ко-

торая определяется плотностью вырабатываемого полотна, Рас-

считаем длину нити в петле кулирной глади. В соответствии

с рис. HI.I8, б имеем

1 = Г + +ll+p,

где г — радиус поперечного сечения стержня иглы; ф] и ф2 — текущие углы

«хвата нитью соответственно левой и правой игл; h* и h* — длины прямоли-

нейных участков петли; р — толщина платины.

Проектируя длину нити в петле на ось абсцисс, получим

i = г (sin

фх

-f sin

Фа)

-f

cos

<pi

+ cos

фа

+ p cos 0,

где 0 —угол наклона платины при кулировании.

Проекция левой ветви петли на ось ординат

Лк = г (1-—cos фг) +sin ф14-р sin Э,

проекция правой ветви

йк =(1 —cos фа) + sin ф2.

Примем sin 0 = 0, cos 0=1.

В момент окончания кулирования

ф1

ф2

ф.

Тогда

= 2г (ф—tg ф) + — p)/cos ф + р

/tк = [^-p-2rtg(ф/2)]/(2tgф).

Из формул следует, что длину нити в петле и глубину кули-

рования можно определить, зная игольный шаг и углы охвата

нитью иглы и платины. Эти углы ф находят методом, описан-

ным ранее при решении вопроса об определении глубины кули-

рования по заданной длине нити в петле.

Прессование осуществляется плоским прессом, который по-

следовательно действует на иглы. На машине боковое прессова-

ние, при этом игла деформируется в радиальном направлении

и в направлении касательной к цилиндру. После кулирования

и следующего за ним вынесения новой нити под крючок иглы

при вращении цилиндра на своем пути встречают неподвиж-

ный пресс, имеющий криволинейный профиль. Благодаря спе-

циальной форме пресса острие крючка плавно погружается

в чашу иглы. При этом в прессовании участвует сразу не-

сколько игл, обычно до 12. Одновременно с прессованием пре-

кращается контакт заключающего устройства со старой петлей.

Под действием натяжения полотна и наносящего колеса ста-

рые петли начинают подниматься по стержню игль^. Одновре-

менно прессование выполняется На 11—12 иглах, Что соответ-

ствует углу поворота цилиндра на 13—14°. Установлено, что

Рис. III.

19.

Кулирный трико-

таж футерованных переплете-

ний

полное прессование крючка в чашу

заканчивается на 3—4-й игле. По-

этому вполне возможно уменьше-

ние размеров пресса, при этом со-

кращается протяженность петлеоб-

разующей системы без уменьшения

надежности прессования.

На круглотрикотажных маши-

нах типа КТ вырабатывают начес-

ное полотно, образуемое на базе

футерованного переплетения. К

классу футерованных относятся

такие трикотажные переплетения,

в структуре которых содержатся элементы трех видов: петли,

наброски и протяжки. Наброски и протяжки являются отрез-

ками дополнительных нитей, ввязанных в грунт главных пере-

плетений. Дополнительные нити не образуют петель, а пере-

плетаются с протяжками всех или некоторых петель грунта,

располагаясь на изнаночной стороне трикотажа.

При вязании трикотажа футерованных переплетений допол-

нительные нити прокладываются на все или некоторые иглы,

отводятся к старым петлям и сбрасываются вместе с ними на

новые петли грунта. Футерное колесо 1 (см. рис. П1.18) про-

кладывает дополнительную футерную нить на крючки игл. За-

ключаюш;ее колесо 3 опускает проложенную футерную нить

к старым петлям. Меняя последовательность ввязывания фу-

терных нитей и их количество, можно получать структурные

рисунки с различными эффектами и цветные рисунки при ис-

пользовании нитей разного цвета. При расчесывании футерных

нитей на трикотаже получают рисунки с ворсовой поверхно-

стью. На рис. П1.19 показано строение кулирного трикотажа

футерованных переплетений. Дополнительные нити А ввязаны

в грунт так, что образуют наброски 1, лежащие на протяжках 2

петель 3 глади из нитей Б, и протяжки 4. Длина всех протяжек

4 одинакова и соответствует трем петельным шагам. Наброски 1

расположены со смещением относительно предыдущего ряда на

одну петлю вправо. Элементами рельефного рисунка являются

одинаковые по величине, но разные по расположению про-

тяжки 4 футерных нитей А. При постоянном раппорте прокла-

дывания футерных нитей, меняя лишь расположение протяжек

в рядах, можно получать рельефные рисунки более сложной

формы.

Все петлеобразующие органы машины имеют регулировку

в радиальном и вертикальном направлениях, а также в направ-

лении касательной к игольному цилиндру.

Равномерность петельной структуры определяется во мно-

гом способом подачи нити в вязальную зону. На трикотажных

машинах применяют два способа нитеподачи — пассивный и

активный. При пассивной подаче нить сматываётсй с паковйк

непосредственно петлеобразующими органами. При активной

нитеподаче сматывание нити с паковок и движение ее в области

вязания осуществляются специальным механизмом. Даже об-

щее рассмотрение двух процессов петлеобразования, трикотаж-

ного и вязального, позволяет Считать относительно малую зави-

симость равномерности структурных параметров трикотажа от

натяжения при трикотажном процессе. На этом основании при-

менение активной нитеподачи на круглотрикотажной машине

не является необходимым.

Производительность машины, кг/ч, определяется по формуле,

в основном действительной для всех круглых машин,

Р = т^о/Т-60-Ш-'Кп. в,

где т —число игл на машине;

—число петлеобразующих систем; п —ча-

стота вращения цилиндра, мин-'; / — длина нити в петле, мм;

Т'

—линейная

плотность нити, текс; Кп.

— коэффициент полезного времени.

Производительность машины, м^/ч,

где Яг и Яв — число петель на 10 см трикотажа по горизонтали и вертикали.

Производительность машины, м/ч,

Последняя формула показывает, что есть два пути повыше-

ния производительности машины — увеличение числа систем ^

и частоты вращения цилиндра п.

2. ОДНОФОНТУРНЫЕ КРУГЛОВЯЗАЛЬНЫЕ МАШИНЫ

Однофонтурные кругловязальные машины с язычковыми иглами

имеют относительно простое устройство, и изучение их явля-

ется необходимым условием понимания принципа работы и уст-

ройства как более сложных машин и автоматов, так и всего

трикотажного производства в целом. Кругловязальные машины

характеризуются большим числом петлеобразующих систем. Их

класс может быть доведен до 28. Но наиболее распространен-

ным является 22-й класс. На этих машинах вырабатывают по-

лотно, предназначенное для изготовления бельевых изделий.

В табл. III.2 приведена техническая характеристика этих машин.

Процесс петлеобразования, осуществляемый на машинах,

вязальный. На рис. IH.20 изображена схема петлеобразования.

Игла, сформировав петлю, поднимается. Петельный столбик,

образованный этой иглой, оттягивается перемещающейся ра-

диально платиной. Операция осложняется тем, что возникаю-

щее при относительном движении иглы и старой петли трение

увлекает петлю вверх. При этом старая петля от подъема удер-

, I

Таб

лица П1.2

Модель

машины

Класс

Диаметр

цилиндра,

Число

систем

Число игл

Скорость игл

во вращатель-

ном движе-

мм

нии, м/с

КО (МС-9)

350

40 952

0,9

400

44 1032

0,9

450 50 1224

0,9

500

1356

0,9

750

2046 0,9

МС-8, 14

650 26 1152

0,5—0,6

живается горловиной платины. Рассматриваемое перемещение

старой петли от вершины иглы к ее основанию на величину,

достаточную для нормального протекания петлеобразования,

является операцией заключения (иглы 2 и 5). После заклю-

чения иглы опускаются, при этом новая нить Н располагается

на игле 4 между крючком и концом язычка (операция прокла-

дывания). Иглы продолжают опускаться, вследствие чего нить

приближается к крючкам игл, при этом на игле 5 нить оказы-

вается под крючком — осуществлено вынесение. Дальнейшее

движение иглы по вертикали вниз приводит к закрытию язычка,

которое начинается с момента соприкосновения старой петли

с язычком. Операция закрытия язычка представляет собой прес-

сование. Игла 5 продолжает опускаться. Старая петля переме-

. II

[•i

Рис. III.20. Схема петлеобразования на машине МС

щается по закрытому язычку и попадает на крючок иглы. Это —

операция нанесения. При выполнении нанесения возникают

весьма сложные явления, рассматриваемые при анализе петле-

образования; При последовательном движении иглы вниз ста-

рая петля контактирует с нитйю, расположенной под крючком

иглы 6,— операция соединения — и перемещается с вершины

иглы на новую, в дальнейшем изгибаемую нить,— операция

сбрасывания. Далее следует поперечный изгиб нити, вследствие

которого образуется петля заданной длины; осуществляется ку-

лирование. После сбрасывания старой петли новая петля про-

тягивается сквозь старую на игле 7, в результате происходит

формирование новой петли. По .мере подъема иглы 8 старая

петля оттягивается назад, чтобы в новом цикле процесса снова

не попасть на иглу. Это —операция оттяжка.

На однофонтурной кругловязальной машине вязальное уст-

ройство включает вертикальный цилиндр с иглами, горизон-

тальное кольцо с платинами, игольные и платинные клинья,

образующие вязальные системы, а также расположенные на

кольце нитеводители, имеющие по два отверстия, что позволяет-

в каждой петлеобразующей системе одновременно проклады-

вать по две нити для образования рисунчатого платированного

трикотажа. Игольный цилиндр представляет собой кольцо опре-

деленных высоты и диаметра, на наружной поверхности кото-

рого сделаны вертикальные направляющие для игл. Игольные

замки устанавливаются вокруг цилиндра машины. Замки со-

стоят из отдельных клиньев, монтирующихся на специальных

блоках. Платины перемещаются в пазах платинного кольца,

прикрепленного к циЛиндру машины. Пазы в кольце должны

располагаться точно посередине между пазами для игл, сделан-

ными в цилиндрах. Кольцо платинных замков устанавливается

неподвижно над цилиндром.

В теории вязания используются понятия технологического и

механического углов кулирования. Рассмотрим два связанных

между собой вопроса, которые являются основными в теории

петлеобразования: движение иглы в пазу игольницы и натяже-

ние нити в вязальной зоне.

На иглу, движущуюся вниз в пазу игольницы, действуют

внешние силы: движущие, полезного сопротивления, веса, инер-

ции и вредного сопротивления. Движущей силой для иглы явля-

ется давление поверхности кулирного клина R (рис. П1.21,^[)

на пятку иглы. Направление силы известно, следует определить

ее величину. Усилием полезного сопротивления является сила

сопротивления провязыванию Р, которая преодолевается иглой

при кулировании. По сравнению с другими действующими на

иглу силами вес иглы G незначителен, и в дальнейшем им

можно пренебречь. Игла участвует в двух движениях — пере-

носном и относительном. Отсюда могут возникать переносная

сила инерции, Д и относительная /г.

.Рис. III.21. Положение иглы

в пазу цилиндра (а) и нити на

поверхности (б)

Расс,мотрим случай движения иглы в цилиндре, вращаю-

щемся с постоянной угловой скоростью 0) при постоянной скоро-

сти относительного Двйжения иглы. На иглу действуют силы:

реакция R поверхности клина на пятку иглы, полная реак-

ция R складывается геометрически из нормальной реакции N

и силы трения образуемый реакцией R с нормалью угол ф

является углом трения, точка приложения — точка контакта

пятки иглы с поверхностью клина;

сила Р сопротивления нити провязыванию, расположена

в плоскости изгиба нити в петлю, точка приложения — верхняя

точка внутреннего контура крючка;

центробежная сила инерции /, направлена по радиусу ци-

линдра, точка приложения — центр тяжести иглы;

нормальная реакция Q направляющего паза на иглу;

сила трения Fn между иглой и пазом, направлена верти-

кально вверх;

реакция 5 пружинного пояска, охватывающего игольный

цилиндр и препятствующего отклонению иглы в радиальной

плоскости, точка приложения — точка контакта пояска со

стержнем иглы.

Если присоединить к действующим на движущуюся иглу

активным силам и реакциям связей силы инерции, то можно

составить уравнения движения в форме равновесия, используя

для этого соответствующие уравнения статики. Учитывая, что

силы Q ш Рп распределенные, размеры иглы в плоскости хОу

малы, для упрощения задачи рассмотрим одно из условий рав-

новесия системы сил, а именно 2Л = 0. В проекциях на оси ко-

ординат условия равновесия имеют вид

= F^costtK + iV'sinaK —Q = 0;

Sfi/ = 0; S-J = 0;

где a„ — угол кулирования.

426

в полученной системе три неизвестных: М, Q и 5. Величины

Q и S не представляют существенного интереса, а нормальная

реакция с учетом F» = kN [k — коэффициент трения иглы по

клину)

Р/[(1

^ cos «к —

2yfe

sin «к].

При aK=arctg {\—k^)l{2k) знаменатель полученного соотно-

шения обращается в нуль, величина нормальной реакции N

устремляется в бесконечность. Наступает заклинивание иглы

в пазу игольницы. При заклинивании невозможно сдвинуть иглу,

что практически приводит к массовой поломке пяток игл. Если

^ = 0,17, то критический угол кулирования ак=70,7°. Критиче-

ский угол ок соответствует заклиниванию иглы в пазу цилиндра,

что совершенно недопустимо. Чтобы давление на пятку иглы не

превышало опасных значений, необходимо принимать ак<70°.

От угла кулирования в большой мере зависит число игл,

платин, которые непосредственно участвуют в кулировании.

Для расчета натяжения нити Т, взаимодействующей с петлеоб-

разующими органами и старыми петлями, используем при про-

ектировании на оси, связанные с поверхностью (рис. П1.21,б),

векторное уравнение

+ F = (П1.10)

Для этого построим орты касательной х° и главной нор-

мали v" к кривой равновесия нити аЬ. Затем построим нормаль

к поверхности п, а также плоскость, проходящую через нор-

маль п и касательную т к кривой равновесия нити. Эта пло-

скость пересечет поверхность по линии cd, являющейся кривой

нормального сечения поверхности.

Радиус кривизн1£ нормального сечения i? = pcos0, где 6 —

угол между ортами v" и п°, называемый углом геодезического

отклонения. Построим орт 6° так, чтобы векторы т°, п®, Ъ° об-

разовали правый ортогональный триэдр, связанный с поверх-

ностью.

Спроектируем векторное уравнение (П1.10) на оси х, п я Ь.

Сила трения F* между поверхностью и нитью расположена в ка-

сательной плоскости и проектируется на оси т и й. Обозначим

угол между касательной т и силой трения f* через а, получим

cLT/dS = F cos а =

0-,

(П1.11)

iV = T/pcos0; (HI.12)

r/psin0 + F,^sina = O. (П1.13)

Неизвестными являются нормальная реакция N, натяжение

Т, модуль и направление силы трения (f*, а). Присоединим

к уравнениям (П1.11) — (П1.13) условие, которому должна

- к

г .:г

(

• 4

(

удовлетвсгрять сила трения: Здесь знак равенства соот-

ветствует предельному равновесию. Тогда из уравнений (III.И)

и (III.J3) равновесия получим

df/dS >kTJpcos 0 cos а; (111.14)

sma> —tge/^. (111.15)

Из неравенства (111.15) с учетом cos^a=l—sin^a следует

^cos Vl — tg' e/^ = V^' cos^ 6—sin® Q/{kcos 6). (111.16)

Нфавенство (111.14) усилится, если cos a заменить правой

ёт8>х{8)Т, (III.17)

где X (S) = Vfe^ cos2 0 _ sin^ е/р .

Проинтегрируем неравенство (III.17) и получим первое ус-

ловие равновесия нити на поверхности с трением

Г>Тоехр

•у

X (S) ds

где Го —натяжение нити в точке 5=0.

Для плоской кривой кривизна l/p=d<f/dS, где ф — угол

между касательной и какой-нибудь неподвижной прямой. Тогда

X = Vfe'cos^e —sin^e _ X* (ф)

dcp

~ dS/d(p ~ dS '

r=roexp(Jx=^ (Ф) с/ф).

Для кругового цилиндра в предельном случае имеем хорошо

известную формулу Эйлера:

Если нить расположена по винтовой линии, радиус кри-

визны p=i?/sin2a (где а — угол между касательной к винтовой

линии и образующей цилиндра) и натяжение

kUs/p _ _____ /ГТш2"сГ

Приведенный результат позволяет правильно ориентиро-

ваться в применении как традиционной формулы Эйлера, так

и других частных случаев равновесия нити йа шероховатой

поверхности. Кроме того, для равновесия нити необходимо

еще одно условие, следующее из соотношения .

fe4os® 0>sin'> 6.

Вводя угол трения

i|3

= arctg имеем

A!=tgi|)>tge, i|)>e.

Это неравенство является вторым условием равновесия: при

отсутствии активных сил для равновесия нити, расположенной

на поверхности, нгеобходимо, чтобы в каждой точке нити угол

трения •ф был не меньше угла геодезического отклонения 0.

При кулировании нить нагружается силами трения между

нитью и иглой, платиной, а также трением между нитями изги-

баемой и старой петель. Если нить движется по поверхности

с трением, то действительно предельное состояние, описывае-

мое обобщенной формулой Эйлера (знак равенства). Макси-

мальное натяжение возникает в сбегающей ветви 'петли на по-

следней кулирующей игле:

sin® а

Гшах = Гоё^Р + th^ sy

где kx и ki — коэффициент трения соответственно нити о платины, иглы и

нити старых петель; S(p — сумма углов охвата нитью платин и игл; s —

дуга контакта новой нити со старыми петлями.

Угол охвата нитью иглы или платин легко найти, если изве-

стен угол наклона и прямолинейного участка нити к плоскости

отбоя. Спроектируем среднюю линию полупетли на плоскость

отбоя:

« = arctg^.

Угол охвата возрастает с увеличением глубины кулирова-

ния. Суммарный угол охвата определяется числом игл, изги-

бающих нить при выполнении операции кулирования. В свою

очередь число игл, участвующих в кулировании, вполне опре-

делено глубиной кулирования, игольным шагом и углом кули-

рования. Глубину кулирования можно считать заданной, так

как решение Ак=/?«(/) не встречает затруднений, Тогда число

кулирующих игл обусловливается исключительно величиной

угла кулирования.

Обобщенная формула Эйлера и ее частные случаи представ-

ляют собой экспоненциальную функцию, в которой даже не-

большие увеличения аргумента (угла охвата) приводят к рез-

кому возрастанию функции (натяжения). Для уменьшения на-

тяжения нити следует стремиться к уменьшению дуги контакта

новой нити с петлеобразующими органами и старыми петлями.

Наиболее эффективным является уменьшение числа игл, изги-

бающих нить. В технологии трикотажа существует специаль-

ный термин «защемление нити», отражающий влияние числа

кулирующих игл на натяжение нити. Кулирование без защемле-

ния одной иглой (лучший вариант выполнения -операции) воз-

Пттшь

\ отбоя

Рис. III.22. Закон движения иглы (а) и кулирный клин нели-

нейного профиля (б)

можно при большом угле кулирования ок- Натяжение нити

в этом случае минимально. Но в соответствии с условиями дви-

жения иглы значительно растет давление кулирного клина на

пятку иглы, приводящее в предельном случае к заклиниванию

иглы в пазу цилиндра.

Таким образом, изменение угла кулирования противопо-

ложно влияет на натяжение нити и напряженно-деформирован-

ное состояние иглы. При компромиссном решении этого вопроса

ак»60° для прямолинейного профиля кулирного клина.

Чтобы обеспечить наилучшее протекание процесса петлеоб-

разования, можно выполнить клинья, спроектированные по со-

ставным законам движения (рис. III.22,a). Подъем иглы осу-

ществляется на двух участках 0,1,2, где законы движения иглы

приняты в виде приближенной косинусоиды и обычного сину-

соидального. Опускание иглы происходит на участках 2, 3, 4,

где игла перемещается сначала по синусоидальному закону,

а затем перемещается с постоянной скоростью. Угол кулирова-

ния при этом растет. После прихода в нижнее положение игла

некоторое время движется горизонтально. Выбор законов дви-

жения на отдельных участках траектории иглы обусловлен тех-

нологическими требованиями петлеобразования. Приближен-

ный косинусоидальный закон, принятый в начале подъема игл,

обеспечивает быстрое движение вверх при заключении. Прямо-

линейный участок в конце опускания создает наилучшие усло-

вия кулирования нити. Синусоидальный закон, имеющий место

при изменении направления движения, характеризуется плав-

ными изменениями возникающих ускорений.

Профиль кулирного клина с переменными углами Oki (угол

в месте встречи пяток игл с клином) и ак2 (угол в области, со-

ответствующей провязыванию петель) показан на рис. П1.22, б.

Движение платин полностью определено движением игл.

Плоскость платин перпендикулярна игольному цилиндру. Чтобы

построить траекторию движения платин, иглы и платины рас-

полагают в одной плоскости. В исходном положении горловина

платины совпадает с линией спинки иглы. Чтобы петли не под-

нимались при движении игл вверх в состоянии заключения и

удерживались платинами, движение платин от игл должно на-