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

Подождите немного. Документ загружается.

Отечественные заводы выпускают столики двух типов для

переработки средневолокнистого хлопка со штапельной длиной

до 34 мм и длинноволокнистого хлопка со штапельной длиной

до 40 мм.

Положение точки Л (точки вхождения зубьев приемного ба-

рабана в бородку) можно изменять, меняя угол наклона сто-

лика или его положение по вертикали.

Интенсивность расчесывания бородки на питающем столике

зависит от глубины проникновения зубьев приемного барабана

в бородку и сил, действуюш,их на зуб его гарнитуры. Форма

зубьев приемного барабана должна быть такой, чтобы они

легко проникали в глубь бородки. Опираясь на теоретические и

экспериментальные работы, проведенные в Московском тек-

стильном институте им. А. Н. Косыгина Н. Т. Павловым,

И. Г. Борзуновым, в ЦНИХБИ Н. И. Золотаревым, С. С. Ива-

новым, в Ивановском текстильном институте им. М. Ф. Фрунзе

В. А. Ворошиловым, Г. И. Карасевым, а также на работы со-

здателя теории процессов прядильного производства Н. А. Ва-

сильева, рассмотрим основные положения теории чесания бо-

родки приемным барабаном.

Установим оптимальный угол р наклона рабочей грани зуба

приемного барабана при взаимодействии его с бородкой воло-

кон на питающем столике.

При воздействии зубьев приемного барабана на волокна

бородки возникает сила Р (рйс. 1.16,а), направленная по па-

раллельной передней грани столика линии. Разложим эту силу

на силу N, перпендикулярную рабочей грани, и S, направлен-

ную по рабочей грани зуба. Сила 5 стремится углубить волокна

расчесываемой бородки в гарнитуру приемного барабана.

Этому препятствует сила трения F =

N[jl,

где

ц,

— коэффициент

трения. Углубление зубьев гарнитуры приемного барабана

Рис. 1.16. Схема взаимодействия зубьев приемного барабана с бородкой

волокон

в бородку с момента начала расчесывания ее возможно, если

выполняется соотношение

S > Р, или S > iV|ii.

Из рис. 1.16, а видно, что 5 = Psin (р—ф) и N=P cos (р—ф).

Тогда

Выражая коэффициент трения через тангенс угла трения

получим

Ф—ф) > arctgjx.

Откуда

p>arctgn + (p.

Принимая коэффициент трения хлопкового волокна по стали

|я = 0,27, найдем р>15°+ф. Угол ф называется углом чесания, он

определяется из AODA. Расстояние AD можно принять равным

длине рабочей грани столика, тогда ф = агс8ш (ЛО/гп.б), где

Гц.

— радиус приемного барабана. Приняв AD = 25 мм и /•„.

= 117 мм, получим ф« 12°.

При принятом значении коэффициента треНия (|х = 0,27) угол

наклона передней грани зуба гарнитуры р должен быть не ме-

нее 27°. Тогда зубья приемного барабана легко проникают во

внутренние слои бородки и расчесывают ее. Если угол р меньше

найденного значения, то при углублении зубьев в бородку по-

следняя будет прижиматься к рабочей грани столика и разде-

ление волокон приемным барабаном будет затруднено.

При чесании бородки приемный барабан за!хватывает от-

дельные волокна, комплексы волокон и приставшие к ним сор-

ные примеси и пороки. При движении приемного барабана от

питающего столика к главному барабану волокна должны удер-

живаться на зубьях гарнитуры, а сорные примеси должны быть

сброшены в камеру для отходов.

Найдем. условия, при которых' сорные примеси сбрасыва-

ются с зуба приемного барабана. На рис. ,1.16, б показаны

силы, действующие на сорные примеси в момент сброса их

с зубьев приемного барабана. На соринку действуют центро-

бежная сила С, сила сопротивления воздуха W, перпендику-

лярная к радиусу вращения вершины зуба и прижимающая

соринку или волокно к рабочей грани зуба; сила трения F, на-

правленная против движения соринки при сбросе, т. е. вдоль

рабочей грани зуба, и сила реакции зуба Л^, перпендикулярная

его рабочей грани. Выберем начало координат в вершине зуба

и ось У направим вдоль рабочей грани зуба. Силой тяжести

соринки пренебрегаем.

Под действием указанных сил соринка находится в равнове-

сии и сумма проекций сил на оси X и Y равна нулю.

2X==H7cosP + Csinp^A^ = 0, (1.4)

= F + Ccosp = 0. (1.5)

Сила трения F =

Nix.,

а из уравнения (1.4)

iV = DFcosp + Csinp.

Тогда

/^ = fi(^cosp + Csin§). (1.6)

Подставляя уравнение (1.6) в уравнение (1.5), находим

С (cos р—ji sin

Р)

—W (sin р +

cos р) = 0.

Условием сброса соринки с зуба гарнитуры будет неравен-

ство

01Г (sin р +[icos p)/(cos р—fxsin р).

Следовательно, центробежная сила должна преодолеть все

другие силы, действующие на соринку в противоположном на-

правлении. Расчеты показывают, что с увеличением угла р цен-

тробежная сила, необходимая для сброса, должна быть боль-

шей. Но с увеличением угла р, как было показано ранее, улуч-

шаются условия проникновения зубьев гарнитуры в бородку,

поэтому угол р следует выбирать оптимальным в зависимости

от состояния перерабатываемого волокна.

Для засоренного хлопкового волокна (низких сортов) ис-

пользуют гарнитуру типа 0-4 с углом р = 0, для хлопкового во-

локна первых сортов — гарнитуру типа 0-1 с углом р = 30°,

а для химических волокон, имеющих больший коэффициент

трения,—гарнитуру даже с отрицательным значением угла

р = —15°.

При оптимальном угле наклона гарнитура хорошо удержи-

вает волокна, так как условия сбрасывания их отличны от ус-

ловий сбрасывания соринки вследствие различной силы давле-

ния воздуха, массы, цепкости и друглх факторов.

Для повышения интенсивности расчесывания комплексов во-

локон и вычесывания сорных примесей на чесальных машинах

под приемным барабаном установлена дополнительная расче-

сывающая пара валиков. Эта рабочая пара состоит из рабочего

валика 7 (см. рис. 1.15) и съемного валика 6. В зоне взаимо-

действия рабочего валика 7 и приемного барабана происходит

дополнительное чесание волокон и частичный переход их на ра-

бочий валик. Для этого необходимы определенные условия,

а именно: параллельное расположение гарнитур этих рабочих

органов, малая разводка между ними и значительное превы-

шение частоты вращения приемного барабана по сравнению

с частотой вращения рабочего валика (примерно в 280 раз).

В зоне взаимодействия рабочего валика 7 и съемного ва-

лика 6 осуществляется полный переход всех волокон с рабочего

валика, так как выполняются такие условия: перекрестное рас-

положение гарнитур, малая разводка и частота вращения съем-

ного валика примерно в 60 раз больше частоты вращения ра-

бочего валика. За счет большой разницы в скорости при пере-

ходе волокон комплексы, содержащие соринки, испытывают

удар, что вызывает дополнительное выделение сорных при-

месей. -

При взаимодействии съемного валика с приемным бараба-

ном волокна возвращаются на приемный барабан, при этом

происходит их смешивание с вновь поступающими волокнами.

Условия перехода волокон: перекрестное расположение гарни-

тур, малая разводка и частота вращения приемного барабана

больше частоты вращения съемного валика.

Интенсивность работы приемного барабана, т. е. степень

чесания, оценивается числом воздействий зубьев приемного ба-

рабана на одно волокно.

Обозначим число зубьев на приемном барабане через т и

частоту вращения приемного барабана, мин-',— через «п. б.

Тогда число зубьев, воздействующих на бородку за минуту, бу-

дет равно пп.бгп, а степень чесания

5ч =

Пп.

б/иТв/в/СТхУп.

ц •

1000),

где Тв — линейная плотность волокна, текс; /в — средняя длина волокна, мм;

Гх — линейная плотность холста, текс; Vn. ц — скбрость питающего цилиндра,

м/мин.

Как видно из формулы, степень чесания

увеличивается

с уменьшением линейной плотности холста и скорости подачи

его и увеличением частоты вращения приемного барабана.

С увеличением частоты вращения приемного барабана снижа-

ется и засоренность прочеса, но частота вращения приемного

барабана ограничена частотой вращения главного бара-

бана 8.

Основными условиями перехода волокон с приемного бара-

бана на главный барабан являются перекрестное расположение

гарнитур этих рабочих органов, малая разводка между ними

(0,15—0,18 мм) и, кроме того, главный барабан должен иметь

большую линейную .скорость, чем приемный, так как в месте

сближения поверхности этих рабочих органов движутся в од-

ном направлении. Переход волокон возможен при соотноше-

нии линейных скоростей барабанов

Уг.

б/^п. б= 1,4.. .2 в зависи-

мости от длины дуги сближения этих рабочих органов.

ЗОНА ОСНОВНОГО ЧЕСАНИЯ

В зоне основного чесания происходит взаимодействие главного

барабана 8 (см. рис. 1.15) и шляпок 19 и главного барабана со

съемным барабаном 9. В этой зоне окончательно разъединя-

ются пучки до отдельных волокон, а сорные примеси и остав-

шиеся неразработанные комплексы волокон центробежной си-

лой отбрасываются к шляпкам, образуя на шляпках очес.

Шляпки представляют собой чугунные пластины таврового

сечения, покрытые на плоскости, обращенной к барабану, эла-

стичной или полужесткой гарнитурой.

Всего на чесальной машине ПО шляпок, а в рабочей

зоне 44. На малогабаритндй чесальной машине количество шля-

пок уменьшено до 76, а в рабочей зоне до 24. Шляпки соеди-

нены двумя бесконечными цепями в бесконечное полотно.

Концы шляпок с обеих сторон скользят по гибким дугам, уста-

новка которых определяет величину разводки.

В процессе работы гарнитура шляпок засоряется, образу-

ется шляпочный очес. Шляпкам сообщается медленное движе-

ние. На машине с прямым ходом шляпок они движутся в ра-

бочей зоне в одну сторону с главным барабаном, а на машине

с обратным ходом шляпок — в противоположную. Для снятия

шляпочного очеса на ходу машины установлен механизм оче-

сывания шляпок с пневматической системой удаления очеса 20.

Зубья гарнитуры главного барабана и иглы шляпок в рабо-

чей зоне расположены параллельно друг другу, и разводка

между-ними 0,13—0,2 мм. В рабочей зоне происходит расчесы-

вание волокон.

Изучению чесания на шляпочной чесальной машине посвя-

щены работы многих советских ученых. Наиболее полный ана-

лиз процесса чесания на шляпочной чесальной машине дал

В. А. Ворошилов. Большие экспериментальные исследования

по изучению поведения пучков волокон в зоне основного чеса-

ния проведены в ЦНИХБИ С. С. Ивановым.

Главный барабан, снимая с приемного барабана пучки и

отдельные волокна, подносит их к шляпкам, которые, действуя

на эти пучки, создают сопротивление растаскиванию, и это со-

противление передается через волокна зубу гарнитуры бара-

бана.

На пучок волокон, находящийся на зубе гарнитуры главного

барабана, действует несколько сил (рис. 1.17): сила сопротив-

ления пучка растаскиванию Я, центробежная сила С, сила тре-

ния пучка F, которая может быть направлена либо вдоль ра-

бочей грани зуба, либо в противоположную сторону в зависи-

мости от направления движения пучка, сила сопротивления

воздуха W, упругие силы Qr. б, Qm волокон, находящихся соот-

ветственно в гарнитуре главного барабана и шляпочном очесе,

сила тяжести пучка G и реакция зуба гарнитуры на пучок R.

в результате действия указанных сил

возникает равнодействующая сила, кото-

рая по мере расчесывания пучка изменя-

ется как по величине, так и по направле-

нию; наблюдается пульсация волокон

между главным барабаном и шляпками.

В процессе чесания пучки хлопкового во-

локна растаскиваются. На место расчесан-

ных пучков и волокон наносятся новые, и

такой обмен происходит непрерывно.

Рис. 1.17. Силы дейст- Экспериментальные исследования

вующие на пучок во- В. А. Ворошилова показали, что масса

локон, находящийся очеса на шляпках по мере продвижения

на главном барабане » -

его в зоне взаимодеиствия с главным ба-

рабаном к съемному барабану постепенно

увеличивается. Шляпки забиваются очесом, и их следует очи-

щать. Амплитуда колебаний массы шляпочного очеса уменьша-

ется по ходу движения шляпок, так как размер пучков и сила

растаскивания их уменьшаются.

При обратном ходе шляпок масса шляпочного очеса также

увеличивается по ходу движения шляпок, но ближе к прием-

ному барабану эта тенденция проявляется сильнее и количе-

ство шляпочного очеса на машинах с обратным ходом больше.

Однако при этом движении шляпок интенсивность чесания

выше и качество прочеса лучше, так как в конце зоны чесания

(ближе к съемному барабану) шляпки имеют малую загрузку.

Обратное движение шляпок используют на малогабаритных че-

сальных машинах с меньшим числом шляпок.

Количество шляпочного очеса на машине увеличивается

с увеличением скорости главного барабана и шляпок. На ко-

личество шляпочного очеса влияет положение переднего ножа

18 (см. рис. 1.15), который является продолжением крышки,

закрывающей барабан. Чем ближе стоит нож к главному бара-

бану, тем количество шляпочного очеса меньше. Это справед-

ливо для машин с прямым ходом шляпок.

Волокна, находящиеся на гарнитуре главного барабана, не-

прерывно поступают к съемному барабану 9. В зоне вз-аимо-

действия главного барабана со съемным происходит дополни-

тельное расчесывание и частичный переход волокон на поверх-

ность съемного барабана. Основным условием чесания волокон

в этой зоне является параллельное расположение зубьев гар-

нитур, малая разводка и разность скоростей двух кардных по-

верхностей, движущихся в зоне взаимодействия в одном на-

правлении. Скорость главного барабана примерно в 25—50 раз

больше скорости съемного барабана.

Пространство, на котором происходит расчесывающее воз-

действие гарнитур обоих барабанов на волокно, очень мало по

сравнению с пространством, занимаемым шляпочным полотном.

Главным в работе съемного барабана является съем и уплот-

нение прочесанного слоя волокон для дальнейшего формиро-

вания выходящей ватки-прочеса в ленту.

Переходу волокон на съемный барабан способствуют цен-

тробежные силы, большая плотность гарнитуры съемного ба-

рабана и отсутствие волокон на ней, а также меньший угол на-

клона рабочей грани зуба гарнитуры к основанию.

Вследствие параллельного расположения зубьев гарнитур

в зоне взаимодействия главного и съемного барабанов на по-

следний переходят не все волокна, часть их остается на глав-

ном барабане, образуя остаточную загрузку главного барабана.

Используя принцип материального баланса, установим долю

волокон, переходящих на съемный барабан в единицу времени.

Перед съемным барабаном главный барабан имеет на по-

верхности Об волокон, г/м2. При взаимодействии со съемным ба-

рабаном с каждого квадратного метра поверхности главного

барабана перейдет на съемный барабан а'б волокон, г/м^, и

останется на его поверхности Оо волокон, г/м^. Это количество

волокон называют остаточной загрузкой.

На поверхности съемного барабана образуется слой воло-

кон массой Ос, г/м^. Можно записать уравнение материального

баланса:

a'tbvr.

= a^bvc. б,

где

—рабочая ширина машины, м; Сг. б и t)с. б—линейные скорости соот-

ветственно главного и съемного барабанов, м/мин.

Тогда

ас= «бУг. б/fc. б.

Так как скорость главного барабана значительно больше

скорости съемного барабана, на его поверхности происходит

сгущение волокон, непрерывно набрасываемых главным бара-

баном. Это явление приводит к смешиванию волокон на съем-

ном барабане, выравниванию потока волокон с главного бара-

бана по линейной плотности и структуре.

При взаимодействии главного и приемного барабанов к ос-

таточной загрузке Оо присоединяются волокна со стороны пита-

ния, образуя дополнительный слой на поверхности главного ба-

рабана массой Оп на 1 м^. В этой зоне также происходит сме-

шивание волокон. Загрузка поверхности главного барабана,

г/м2, в зоне его взаимодействия со шляпками составляет аб =

= ао + ап.

Загрузку поверхности главного барабана со стороны питаю-

щих органов можно рассчитать по формуле

au = Vn.uT^J(Vr.6b-\000),

где Ип. ц — скорость питающего цилиндра, м/мин; Тх — линейная плотность

холста, текс;

КШ

— коэффициент выхода волокна, учитывающий массу выде-

ляемых отходов под приемным барабаном (/Св<1); fr. 6 —скорость главного

барабана, м/мин; b — рабочая ширина главного барабана, м.

Обычно загрузка поверхности главного барабана со стороны

питания оп значительно меньше остаточной загрузки ао. По-

этому неравномерность входящего слоя волокон в машину вы-

зывает сравнительно небольшие колебания суммарной за-

грузки волокном поверхности главного барабана.

При неравномерном питании (колебании линейной плотно-

сти холста), когда в чесальную машину входит "утолщенный

участок холста, упругое давление волокнистой массы в зоне че-

сания увеличивается, некоторая^ часть избыточного волокна

углубляется в гарнитуру главного барабана и шляпок, а дру-

гая часть переходит на съемный барабан и превращается

в ленту. При недостаточном питании, когда входит тонкий уча-

сток холста, давление в зоне чесания уменьшается и некоторое

количество волокна выходит из гарнитуры. Гарнитура главного

барабана и шляпок является аккумулятором волокна, по-

этому чесальная машина обладает выравнивающей способно-

стью. Выравнивание происходит на небольших длинах и осо-

бенно проявляется при резких колебаниях линейной плотности

холста.

Интенсивность чесания в зоне главный барабан — шляпки

•можно характеризовать количеством волокон, находящихся на

поверхности главного барабана. Чем тоньше слой волокон на

поверхности, тем меньше волокон приходится на один зуб гар-

нитуры и выше степень чесания.

Из ух:ловия материального баланса имеем

ТуРп.

= ТслРг.

б>

где Тол

•

бана.

•

линейная плотность слоя волокон на поверхности главного бара-

Степень чесания

5,= 1/Тсл = иг.б/(Уп.цТх).

Такое выражение степени чесания не учитывает многих фак-

торов, оказывающих влияние на качество прочеса: количества

производящих чесание зубьев гарнитуры главного барабана,

количества зубьев гарнитуры приемного барабана, его скоро-

сти, конструктивных изменений в зоне приемного барабана,

рабочей ширины машины, числа шляпок в работе. В формуле

степени чесания не учитывается также состояние гарни-

туры рабочих органов машины и разводки между ними,

значительно влияющие на качество прочеса. Поэтому нельзя

считать, что качество прочеса во всех случаях пропорционально

степени чесания и обратно пропорционально производительно-

сти машины.

ЗОНА ФОРМИРОВАНИЯ ЛЕНТЫ И ВЫХОДНОЙ ПАКОВКИ

Со съемного барабана 9 (см. рис. 1.15) прочес снимается съем-

ным валиком 17, покрытым зубчатой гарнитурой. Со съемного

валика волокна снимаются передающим валиком 16 и ватка-

прочес направляется в давильные валы 10. Давильные валы

предназначены для разрушения сорных примесей, оставшихся

после чесания. Наиболее полное раздавливание сорных приме-

сей происходит при равномерном распределении нагрузки по

всей длине соприкосновения давильных валов. Для этого ось

нижнего давильного вала в горизонтальной плоскости перекре-

щивается с осью верхнего вала. Угол перекрещивания осей да-

вильных валов около 2°.

Нагрузку на верхний давильный вал можно регулировать,

перемещая груз по кронштейну. При переработке хлопкового

волокна с засоренностью до 3 % рекомендуется нагрузка на

каждый конец вала 1200 Н. С увеличением засоренности смеси

до 5 % нагрузку следует увеличить до 1300 Н.

Между съемным барабаном и давильными валами на ма-

шине происходит вытягивание ватки-прочеса (вытяжка до 1,41),

что способствует некоторой ориентации волокон вдоль оси про-

дукта. Благодаря этому больше сорных примесей раздавлива-

ется давильными валами, в результате чего уменьшается сцеп-

ляемость сорных примесей с волокном и они легко могут быть

выделены при переработке ленты на-машинах последующих

переходов.

Далее ватка-прочес проходит через воронку 11, где и фор-

мируется лента. Лента поступает в вытяжной прибор 15, в ко-

тором утоняется в 1,2—1,8 раза.

На чесальной машине с вытяжным прибором можно увели-

чить линейную плотность выходящей ватки-прочеса и тем са-

мым повысить производительность машины при максимальной

скорости съемного барабана, а затем в вытяжном приборе

ленту можно утонить до заданной линейной плотности.

Из вытяжного прибора .лента поступает в лентоукладчик,

который имеет выпускные валики, направляющие ленту в ка-

нал верхней тарелки 14. Таз 13 установлен на нижней тарелке

12 и вместе с ней вращается.

Окружность раскладки ленты верхней тарелкой имеет мень-

ший диаметр, чем диаметр таза, и центр этой окружности

смещен относительно центра таза. Частота вращения верхней

тарелки лентоукладчика примерно в 50 раз выше частоты вра-

щения таза, поэтому каждый последующий виток ленты смеща-

ется относительно предыдущего. При таком способе укладки

ленты полнее используется вместимость таза, лента не путается

и легко извлекается на последующих переходах.

Особенностью современных чесальных машин является

наличие пневматической системы удаления отходов из-под

k :

машины и обеспыливания воздуха, отсасываемого от рабочих

зон с повышенным пуховыделением.

На предприятиях нашей страны наибольшее распростране-

ние получили высокопроизводительные малогабаритные чесаль-

ные машины ЧММ-14 для средневолокнистого и ЧММ-14Т для

тонковолокнистого хлопка. При подготовке продукта к пневмо-

прядению применяются двухбарабанные чесальные машины

ЧМД-4 и ЧМД-5. Выпущена партия чесальных машин нормаль-

ного габарита ЧМ.-50 и ЧМ.-60.

Повышение производительности на современных чесальных

машинах достигнуто благодаря следующему:

; : повышению скорости главного барабана и использованию

f I более совершенной гарнитуры для обтягивания шляпочного по-

лотна, главного и съемного барабанов;

повышению эффективности работы узла приемного бара-

I бана, увеличению .его скорости и применению дополнительной

f il расчесывающей пары валиков;

i t использованию валичного съема и давильных валов, вытяж-

Г I ного прибора, обеспыливаюш,его устройства и пневматической

i системы удаления отходов из камер, больших паковок чесаль-

ной ленты и бункерного питания.

На современных чесальных машинах ЧМД-5, ЧМ-50-1 и др.

i ! установлен автоматический регулятор вытяжки, позволяющий

уменьшить неровноту ленты. Линейную плотность ленты, вы-

ходящей из чесальной машины, регулируют, изменяя скорость

выпуска ленты из вытяжного прибора при постоянной скорости

подачи ленты в вытяжной прибор. При регулировании вытяжки

в вытяжном приборе снижается коротковолновая неровнота че-

сальной ленты. Для выравнивания линейной плотности ленты

на длинных отрезках устанавливают регуляторы, изменяющие

скорость подачи слоя волокон в машину, что приводит к изме-

нению общей вытяжки на машине.

На чесальной машине происходит изменение поперечного

сечения и длины входящего продукта: холст превращается

1 в ленту.

Общая вытяжка на машине

Я = /л//х = Ув/ип,

где 1л и U'—длина соответственно ленты и холста; УВ И

— скорость соот-

ветственно выпуска и питания.

Утонение продукта

где Гх, Гл—линейная плотность соответственно холста и ленты.

Если бы не было на машине отходов, то утонение и вытяжка

, были равны между собой. Наличие отходов несколько умень-

i: шает линейную плотность выходящей ленты, в результате чего

утонение немного больше вытяжки.