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

Подождите немного. Документ загружается.

входящего продукта, диаметра и эластичности покрытия на-

жимного валика.

Изменение нагрузки на валик Pi]>P (рис. 1.21, в) вызывает

уплотнение продукта, перемещение нажимного валика ближе

к цилиндру и перемещение крайних точек с и б соприкоснове-

ния валика с продуктом в сторону от центральной плоскости

00. Длина поля сил трения несколько увеличивается, как и

напряжение поля сил трения на всем его протяжении.

С увеличением площади сечения продукта, находящегося

в зажиме вытяжной пары, т. е. чем больше толщина и ширина

его, больше диаметр цилиндра и валика, мягче продукт и эла-

стичнее покрытие, тем при той же нагрузке меньше удельное

давлёние на продукт, меньше напряжение поля сил трения,

больше его протяженность (рдс. 1.21, г) и медленнее его паде-

ние по мере удаления от центральной плоскости 00. При том

же удельном давлении напряжение поля сил трения будет тем

больше, чем выше коэффициент трения волокна об эластичные

покрытия и поверхность цилиндра.

В результате воздействия сил трения, возникающих в пи-

тающей и вытягивающей парах, волокна движутся в поле вы-

тягивания со

скоростью питающей пары Vi и затем мгновенно

меняют ее на скорость вытягивающей пары иг. Для обеспече-

ния движения большинства волокон со скоростью питающей

пары до момента захвата их кончиков вытягивающей парой

необходимо, чтобы напряжение поля сил трения вытяжного

прибора уменьшалось постепенно от питающей пары к вытяги-

вающей и резко увеличивалось в зоне вытягивающей пары (ги-

потетическая эпюра напряжения поля сил трения).

Силы трения, действующие на

волокна в процессе вытягивания,

имеют различное направление.

Вытягивающая пара увлекает

волокна, обеспечивая их переход

на скорость V2, и эпюру напря-

жения поля сил трения этой пары

можно принять за положитель-

ную. Питающая пара удерживает

волокна на скорости Vi, создавая

Рис. 1.22. Эпюры напряжения

поля сил трения

Рис. 1.23. График силы вытя-

гивания

поле сил трения торможения — отрицательное. Складывая ал-

гебраически напряжения полей сил трения питающей и вытя-

гивающей пар, получим единую эпюру напряжения поля сил

трения вытяжного прибора с положительной и отрицательной

частями.

Такой характер изменения поля сил трения обеспечит дви-

жение волокон по первой предельной схеме.

При известных эпюрах напряжения поля сил трения Н\ {х) и

Н2{х) и кривой утонения т^{х) можно определить условия из-

менения скорости волокна с V\ на v^ (рис. 1.22).

Если кривая mi{x) определяет число волокон, движущихся

со скоростью f 1 в сечении х, то вероятность того, что участок dx

рассматриваемого волокна движется с этой скоростью, будет

пропорциональна доле этих волокон:

h {х) = /"1 W/fflB {х).

Если кривая гпг {х) определяет число волокон, движущихся

со скоростью вытягивающей пары Vi в сечении х, то вероят-

ность того, что уча[сток dx рассматриваемого волокна движется

с этой скоростью, будет пропорциональна доле этих волокон:

f^{x) = mz{x)lmB{x).

, Интенсивность воздействия на участок dx одного волокна,

определяющего движение волокон в поле вытягивания со ско-

ростью U2,

Интенсивность торможения участка dx волокна в поле вы-

тягивания

РАх) = Шх)Нг(х),

где ki и — коэффициенты пропорциональности.

Тяговое усилие, обеспечивающее относительное движение

волокон в поле вытягивания, обусловлено воздействием полей

сил трения:

Т,'(х) = Т,,{х)-Т,Лх)= Тр(х)йх= T_[F,(x)^F,{x)]dx.

к -^п. к '

На рис. 1.22 график F{x) =р2(х)—Pi{x) характеризует ре-

зультирующую интенсивность воздействия полей сил трения

Н2{х) и Hi{x).

В вытяжных приборах устанавливают различные дополни-

тельные устройства, обеспечивающие изменение напряжения

поля сил трения, близкое к гипотетическому (идеальному).

К таким устройствам относятся мычкоуплотнители, контроли-

рующие прутки и валики, ремешки.

при вытягивании продукта в вытяжном приборе преодоле-

вается сопротивление. Силу этого сопротивления называют си-

лой вытягивания. Она преодолевает трение и цепкость волокон,

а также сопротивление их распрямлению. Величина силы вытя-

гивания зависит от структуры продукта и свойств волокон,

составляющих его. Она определяется также технологическими

параметрами заправки вытяжного прибора (вытяжкой, развод-

кой, характером изменения напряжения полей сил трения).

На основании теоретических и экспериментальных работ,

проведенных С. С. Ковнером, А. Г. Севостьяновым и другими

учеными, установлено, что сила вытягивания в вытяжном при-

боре при изменении вытяжки и постоянной линейной плотности

входящего продукта имеет сложный характер (рис. 1.23).

Кривая силы вытягивания включает две ветви: восходя-

щую — при малых вытяжках и нисходящую — при больших вы-

тяжках. Это объясняется различным характером протекания

вытягивания при очень малых и больших вытяжках. При ма-

лых вытяжках, близких к 1, эффект вытягивания выражается

в распрямлении волокон без сдвига их по всей длине — вытяги-

вание первого рода. Чем больше вытяжка, тем больше удлине-

ние продукта за счет распрямления волокон, поэтому сила вы-

тягивания растет до тех пор, пока сохраняется цельность про-

дукта и нет сдвига волокон (примерно до вытяжки 1,3).

Вторая, нисходящая, ветвь кривой силы вытягивания соот-

ветствует другому характеру протекания вытягивания — вытя-

гиванию второго рода — со сдвигом волокон. Продукт подается

питающей парой в зону вытягивания, и как только какие-либо

волокна входят своими передними концами в зону действия вы-

тягивающей пары, они извлекаются этой парой из общей массы

волокон, преодолевая силы трения и сцепления между волок-

нами. Суммарное действие этих сил между волокнами опреде-

ляет величину силы вытягивания. Чем больше вытяжка при не-

изменной линейной плотности входящего продукта, тем меньше

волокон извлекается одновременно из поступающего продукта

и меньше сила вытягивания.

Абсолютное значение силы вытягивания при вытягивании

второго рода увеличивается с увеличением напряжения поля

сил трения, цепкости, коэффициента трения между волокнами и

длины волокон. Сила вытягивания увеличивается также при

применении мычкоуплотнителей перед вытягивающей парой,

изогнутых полей вытягивания.

Существенно влияет на силу вытягивания распрямленность

волокон во входящем продукте. Чем меньше распрямленность и

разъединенность волокон во входящем продукте, тем больше

сила вытягивания. Характер зависимости силы вытягивания от

вытяжки и ее величина имеют большое практическое значение,

так как они позволяют правильно выбрать частные вытяжки и

определить оптимальные нагрузки на валики.

ЛЕНТОЧНЫЕ МАШИНЫ

Ленточные машины предназначены для утонения продукта

в вытяжном приборе, сложения нескольких лент с целью вы-

равнивания продукта по линейной плотности и составу, а также

для формирования паковки — таза с лентой. В хлопкопрядиль-

ном производстве используют ленточные машины различных

марок. К высокоскоростным ленточным машинам относятся ма-

шины Л2-50-1 и Л2-50-220У. В кардной системе прядения

хлопка при производстве пряжи на кольцевых прядильных ма-

шинах из ровницы в качестве первого и второго переходов при-

меняют машину Л2-50-1. При выработке пряжи на пневмоме-

ханических прядильных машинах в качестве второго перехода

применяют ленточную машину Л2-50-220У с уплотненной уклад-

кой ленты в тазы малого диаметра.

На рис. 1.24 показана технологическая схема ленточной ма-

шины типа Л2-50. Питание машины осуществляется лентами из

тазов 1, установленных у питающего столика 5. Машина имеет

два выпуска и два питающих столика. У каждого столика раз-

мещаются б—8 тазов в зависимости от принятого числа сложе-

ний. Лента извлекается из таза выбирающим валом 2 и само-

грузным валиком 3. Выбирающий вал имеет принудительное

вращение, это обеспечивает извлечение ленты из таза с мень-

шим натяжением. Кроме того, уменьшаются растяжение ленты

и возможные ее обрывы. Для расправки и устранения завитков

ленты при извлечении ее из таза перед самогрузным валиком

установлен лентонаправитель 4.

Все ленты, находящиеся на питающем столике, питающей

парой валиков 7 подаются к вытяжному прибору. Для ограни-

чения ширины и направления потока лент по средней части ва-

ликов вытяжного прибора установлены ограничители 6.

13 п

Рис. 1.24. Технологическая схема ленточной машины для хлопко-

вого волокна

Ленты вытягиваЮтсй в ватяЯсйом приборе системы «3 на 3»

с контролирующим валиком 10. Вытяжной прибор имеет три

цилиндра и три нажимных валика. Общая вытяжка равна 5,5—

8,5, она устанавливается в зависимости от чисЛа сложений лент

и требуемой линейной плотности продукта. Вытягивание про-

исходит последовательно в двух зонах, при этом, как правило,

первая частная вытяжка между питающей парой 8 и проме-

жуточной 9 меньше, чем во второй зоне — между промежуточ-

ной парой 9 и вытягивающей парой 11.

Вторую частную вытяжку берут больше, чем первую (вслед-

ствие лучшего контроля движения волокон в этой зоне). Кон-

тролирующий валик 10, расположенный вблизи промежуточ-

ного цилиндра, создает дополнительное поле сил трения, уплот-

няет продукт и обеспечивает движение волокон со скоростью

промежуточной пары на большей длине поля вытягивания. За-

зор между цилиндром и контролирующим валиком 10 можно

изменять от О до 2 мм в зависимости от линейной плотности

продукта, поступающего во вторую зону вытягивания. В про-

цессе вытягивания длинные волокна легко переходят на ско-

рость вытягивающей пары 11 и извлекаются из этого зажима

без обрыва, а движение коротких волокон хорошо контроли-

руется.

На ленточных машинах последних конструкций используется

вращающийся контролирующий валик. Концы его вставлены

в хомутики, сидящие на концах нажимного валика промежу-

точной пары 9. Этим обеспечивается определенное расстояние

между центрами контролирующего и нажимного валиков. На

контролирующий валик надеты резиновые втулочки, которыми

он прижимается к цилиндру промежуточной пары 9 и враща-

ется им. Изменив диаметр резиновых втулок, можно изменить

расстояние между контролирующим валиком и цилиндром.

Расстояние между резиновыми втулками по ширине обеспечи-

вает свободное движение продукта в зоне вытягивания.

Поступающие в вытяжной прибор ленты располагаются ря-

дом друг с другом без накладок и вытягивается каждая лента

самостоятельно. Из вытяжного прибора выходит тонкий слой

волокон, имеющий четко выраженную ручьистую структуру по

ширине. Его часто называют мычкой.

Мычка проходит по сужающемуся лотку 12, где и происхо-

дит сложение вытянутых ленточек и превращение их в ленту.

Сложение на ленточных машинах осуществляется после вытя-

гивания лент в вытяжном приборе.

Лента, сформированная из мычки и уплотненная валиками

13, по каналу 14 поступает в лентоукладчик. В лентоукладчике

происходит дополнительное уплотнение ленты воронкой 15 и

укладка ее в таз 18.

Выпускные валики 16 лентоукладчика протаскивают через

воронку 15 ленту и направляют ее в наклонный канал верхней

3 Заказ

№

174 65

тарелки Нижняя тарелка 19 (пъдтазйик) и верхняя тарелка

вращаются с разными скоростями и центры их вращения не

совпадают. Верхняя и нижняя тарелки могут вращаться в одну

сторону или противоположные. Укладка ленты в таз может

|5ыть доцентровая или зацентровал. При доцентровой укладке

витки ленты не доходят до центра таза, при зацентровой — за-

ходят за центр таза.

Масса ленты в тазу зависит от его диаметра и высоты, при

диаметре 350 мм в таз вмещается 10—11 кг ленты, при диа-

метре 500 мм — 16—^18 кг. Тазы изготовляют на роликовых опо-

рах и их не поднимают, а только перекатывают. Увеличение

массы ленты в тазу имеет большое экономическое значение.

При увеличении ее снижаются простои машины на заправку,

уменьшается число присучиваний ленты, повышаются ее равно-

мерность и коэффициент полезного времени машины.

На ленточных машинах Л2-50-220У с тазом диаметром

220 мм для пневмомеханических прядильных машин применена

уплотненная укладка ленты, что позволило увеличить массу

ленты в тазу с 3 до 6 кг. Уплотненная укладка ленты обеспечи-

вается за счет уплотнения" самой ленты путем пропуска ее че-

рез двойную воронку 15 (причем диаметр второй воронки

меньше диаметра первой) и опускания подвижного дна таза 18

С определенной скоростью специальным устройством.

Ленточные машины Л2-50-1 оснащены механизмом автома-

тического выталкивания наработанного таза с нижней тарелки

19 лентоукладчика. Машина Л2-50-220У имеет механизм авто-

матической замены полного таза с лентой пустым. Смена таза

или выталкивание его происходит на остановленной машине

после наработки ленты определенной длины.

Современные ленточные машины оборудованы системой

пневмоочцстки, предназначенной для удаления пыли и пуха от

вытяжного прибора и -зоаы плющильных валов. Пневмоотсос

осуществляется центробежным вентилятором.

Система пневмоочистки состоит из нижней и верхней коро-

бок, расположенных над нажимными валиками и под цилинд-

рами вытяжного прибора. В коробки встроены механические

чистители, которые соприкасаются с поверхностью валиков и

цилиндров. Верхняя и нижняя коробКи соверЩают периодиче-

ские колебания, отрывая чистители с накопившимся пухом от

валиков и цилиндров, создавая при этом порывистые потоки

воздуха. Пыльный воздух поступает в пухосборник. Пыль и

волокна оседают на сетчатом фильтре, а очищенный воздух

выходит в помещение.

сложение

На ленточной машине после однойременного вытягивания не-

скольких лент осуществляется соединение этих лент, т. е. про-

цесс сложения. Сущность сложения заключается в том, что раз-

J, it.

\ р^

Pi Рп

Зг

...

Д'

Рл*

JL IL JL

L •

сс/.е,)

-1 -0,3 о 0,5 /г

Рис. 1.25. Схема процесса сложения

лйчные по толщине, структуре и другим свойствам участки

складываемых продуктов или потоков волокон соединйются

в самых разнообразных комбинациях, в результате чего полу-

чаемый продукт сложения или поток волокон в известной сте-

пени выравнивается.

Сложение осуществляется с целью выравнивания продукта

по толщине, составу и структуре. В процессе сложения проис-

ходит смешивание волокон.

На ленточных машинах, формируется продукт при продоль-

ном соединении нескольких вытянутых ленточек. В результате

сложения линейная плотность продукта увеличивается. Если

складываются ленты линейной плотности Ти Т2, ..7'г, ..T'd,

то получится продукт линейной плотности T=Ti + T2 + ... + Ti-i-

+ ... + Td. Обычно на ленточной машине соединяют ленты оди-

наковой линейной плотности Ti = Гг = •.

•

Т»

=... = Td, линейная

плотность полученного в результате сложения продукта T=T{d,

где d — число складываемых лент.

Установим, как изменяется неровнота продукта в результате

сложения лент. Пусть имеем две ленты одинаковой длины L

(рис. 1.25). Разделим каждую ленту на п отрезков равной

длины I, причем п достаточно большое число. Тогда массу от-

резков длиной t первой ленты обозначим через рь р2 pi,

Рп, другой ленты — через gu gi, ..gn-

Средняя масса отрезков

первой ленты

второй ленты

i = tgifn.

(=11

Среднее квадратическое отклонение по массе отрезков дли-

ной I

3* 67

для первой ленты

для второй ленты

s{g}=^Jtigi-sУKn-l).

Квадратическая неровнота соответственно для первой и вто-

рой лент,,

Ci = S{p}.100/p;

C, = S{g}.100/g.

В результате сложения получим новый продукт, масса каж-

дого участка этого продукта будет равна сумме масс соответ-

ствующих отрезков складываемых лент:

= Pi+gi.

Из математической статистики известно, что математическое

ожидание суммарного ряда случайных величин равно сумме

математических ожиданий складываемых рядов, т. е,

г = р+1

Дисперсия суммарного ряда случайных величин

S'{z} = S'{p} + S'{g} + 2rS{p}S{g}, (1.7)

где г — коэффициент корреляции между величинами pi и gi, показывающий

степень линейной связи между ними и принимающий значение —

Тогда квадратическая неровнота суммарного продукта, %,

C = S{0}-1OO/ZT

Среднее квадратическое отклонение по линейной плотности

S{z} = Cz/lOO. (1.8)

Соответственно

S{p} = Cip/100;

S{g} = C^im.

(1.9)

(I.IO)

Пoдctaвляя значения среднего квадратического отклонения

(1.^, (J.9), (1.10) в выражение (1.7), деля все члены на

= {p+g)^ и ^юкращая на 100^, получим общую формулу квад-

ратической неровноты при сложении двух лент:

С=c!p'/(p+gy + c!p/ip+gy+2rc^c;pg/ip+gy. (1.11)

Рассмотрим самый распространенный случай, когда соеди-

няю2ся_ ленты одинаковой средней линейной плотности, т. е.

p=zg=zzl2. Тогда уравнение (1.11) примет вид

С' = (С? + С| + 2гСаС2)/4.

Если квадратическая неровнота складываемых продуктов

тоже одинакова, т. е. Ci = C2 = Co, то С^ = Со^{1+г)/2.

Откуда

C = C„V(l+'-)/2.

(1.12)

Эта формула определяет квадратическую неровноту ленты,

полученной при сложении двух лент одинаковой средней ли-

нейной плотности с одинаковой неровнотой.

Из формулы (1.12)' вытекает, что наименее благойриятным

будет случай, когда г=1, т. е. каждому утолщению и утонению

одного продукта соответствуют пропорциональные утолщение

и утонение другого продукта, в этом случае С=Со. Неровнота

продукта в результате сложения не увеличивается даже при

полном совпадении всех толстых и тонких участков лент, что

маловероятно на практике.

Обычно колебания свойств складываемых продуктов практи-

чески независимы друг от друга и коэффициент корреляции

невелик. Принимая г=0, получим здесь 2 —число

складываемых лент. Для любого числа сложений d имеем

C^C^i^jd.

Если предположить другой крайний случай (г=—1), кото-

рый также практически маловероятен, то в соответствии с фор-

мулой (1.12) С = 0, т. е. происходит полное выравнивание про-

дукта по линейной плотности. Это означает, что все толстые

или тонкие участки одной ленты совпадают с тонкими или тол-

стыми участками другой ленты.

Из формулы (1.12) вытекает, что для получения наиболь-

шего эффекта от сложения следует стремиться к тому, чтобы

г<0.

На рис. 1.25,6 показана зависимость C=f(r) для случая

d=2 и Ci = C2 = Co. Видим, что выравнивающий эффект повы-

шается при г-^—1.

Сложение как метод выравнивания имеет недостатки. При

сложении линейная плотность продукта увеличивается, поэтому

на последующих переходах необходимо увеличивать вытяжку,

что связано с появлением дополнительной неровноты продукта.

С увеличением числа складываемых лент каждое последую-

щее прибавление одной или нескольких лент дает все меньший

выравнивающий эффект. Изменение квадратической неровноты

продукта в зависимости от числа сложений при г=0 показано

на рис. 1.25, в.

автоматическое регулирование вытяжки

В настоящее время наряду с рассмотренным Методом вырав-

нивания (сложением) применяется и автоматическое регули-

рование вытяжк¥ вытяжного прибора. Сущность выравнива-

ния лент с помо1цью автоматического регулирования вытяжки

заключается в том, что вытяжка 'изменяется в соответствии

с изменением линейной плотности продукта.

Рассмотрим принцип работы автоматического регулятора

вытяжки. По условию работы вытяжного прибора можно на-

писать

= (1.13)

где —скорость выпуска; yi—скорость питания; Ti—линейная плотность

входящего в вытяжной прибор продукта; Гг —линейная плотность продукта

после вытягивания.

Из формулы (1.13) следует, что ViT2 = v\Ti. Это уравнение

является уравнением материального баланса: масса волокон,

входящих в единицу времени в вытяжной прибор, равна массе

волокон, выходящих из вытяжного прибора за то же время,

при отсутствии потерь волокна в процессе вытягивания.

Вытяжку можно изменять, изменяя скорость питающей или

выпускной пары. Если изменяется скорость питающей пары при

U2=consti то для получения выходящего продукта с постоян-

ной линейной плотностью Гг должно соблюдаться равенство

fi=t»2r2/7'i = const/ri.

Это уравнение есть уравнение гиперболы. Следовательно,

скорость питающей пары должна изменяться обратно пропор-

ционально линейной плотности входящего продукта.

Если вытяжка регулируется путем изменения скорости вы-

пуска при Pi—const и Tg=const, то

Это уравнение есть уравнение прямой лийии. Следовательно,

скорость выпуска должна меняться прямо пропорционально

линейной плотности входящего продукта.

На ленточных машинах чаще встречаются регуляторы, реа-

лизующие обратно пропорциональную зависимость скорости

питания от линейной плотности входящего продукта.

; Автоматические регуляторы вытяжки ленточных машин

могут иметь замкнутые и разомкнутые системы регулирования

в зависимости от места измерения линейной плотности ленты.

При замкнутой системе регулирования линейная плотность

продукта измеряется после вытяжного прибора, При разомк-

нутой, системе регулирования линейная плотность продукта из-

меряется до вытягивания, перед поступлением его в вытяжной

прибор.