Содержание к диссертации
Введение
1. Аналитический обзор литературных источников 12
2. Натяжение и деформация нитей в выпускной зоне шлихтовальной машины 30
2.1. Изменение натяжения и деформации нитей по линии их заправки в выпускной зоне шлихтовальной машины 30
2.1.1. Расчет натяжения 7*2 нитей на участке между рассеивающим валом и роликом-датчиком 32
2.1.2. Расчет натяжения Т\ нитей основы на участке между выпускным валом и ткацким навоем 37
2.1.3. Расчет геометрии заправки, натяжения и деформации нитей.. 39
2.2. Влияние рассеивающего механизма на деформацию нитей в выпускной зоне шлихтовальной машины 46
2.3. Исследование нестационарных режимов деформирования нитей основы при наматывании на ткацкий навой 56
2.3.1. Вывод дифференциальных уравнений деформирования нитей в выпускной зоне шлихтовальной машины 56
2.3.2. Моделирование нестационарных режимов деформирования нитей при наматывании на ткацкий навой 62
2.4. Выводы 79
3. Исследование основных параметров намотки в процессе формирования ткацких навоев 82
3.1. Методика экспериментального исследования 82
3.2. Получение экспериментальнътх математических моделей намотки пряжи на ткацком навое 92
3.2.1. Определение математических моделей намотки пряжи при подготовке основ для ткани марля арт.6472 93
3.2.2. Определение математических моделей намотки пряжи при
подготовке основ для ткани миткаль («Золушка») арт.АЛ-92-33 115
3.3. Экспериментальные исследования обрывности основных нитей
в ткачестве 132
3.4. Выводы 135
4. Определение условий стабилизации натяжения нитей и выравнивания удельной плотности намотки при формировании ткацкого навоя 137
4.1. Вывод формулы для расчета натяжения нитей в установившемся режиме наматывания 137
4.2. Исследование натяжения нитей, наматывающихся на ткацкий навой, и удельной плотности намотки в зависимости от уплотняющего усилия скалки 140
4.3. Выравнивание натяжения наматываемых нитей в выпускной зоне шлихтовальной машины 147
4.4. Условия выравнивания удельной плотности намотки пряжи на ткацком навое в процессе его формирования 155
4.5. Выводы .' 166
5. Новый механизм для послойного выравнивания удельной плотности намотки пряжи на навое и условия получения идентичных ткацких навоев 170
5.1. Механизм для уплотнения намотки на ткацком навое шлихтовальной машины 171
5.2. Кинематический и технологический расчет нового уплотняющего механизма для обеспечения заданной удельной плотности намотки при формировании ткацкого навоя 177
5.3. Условия получения идентичных ткацких навоев :.. 180
5.3.1. Математическая модель намотки пряжи на ткацком навое 181
5.3.2. Определение динамической спирали намотки пряжи на ткацком навое по известному закону изменения в процессе наматывания средней удельной плотности намотки 183
5.4. Получение идентичных ткацких навоев при обычной технологии их формирования и снижение отходов пряжи в ткачестве 189
5.5. Выводы 192
Выводы и рекомендации по работе 195
Список литературных источников
- Расчет натяжения 7*2 нитей на участке между рассеивающим валом и роликом-датчиком
- Получение экспериментальнътх математических моделей намотки пряжи на ткацком навое
- Исследование натяжения нитей, наматывающихся на ткацкий навой, и удельной плотности намотки в зависимости от уплотняющего усилия скалки
- Кинематический и технологический расчет нового уплотняющего механизма для обеспечения заданной удельной плотности намотки при формировании ткацкого навоя
Введение к работе
Экономические реформы, проводимые в нашей стране, требуют от предприятий текстильной промышленности повышения качества выпускаемой продукции и снижения ее себестоимости на базе достижений науки и техники.
Актуальность работы. Ткачество является одной из самых трудоемких операций текстильного производства, где производительность труда, отходы пряжи и качество вырабатываемых тканей во многом определяются качеством подготовки основ и эффективностью проведения отдельных приготовительных операций, центральное место среди которых занимает процесс шлихтования.
Одна шлихтовальная машина может обслужить от 400 до 700 ткацких станков, поэтому сбой в технологии шлихтования даже на одной шлихтовальной машине в течение небольшого промежутка времени отрицательно сказывается на протяжении длительного периода работы ткацкого цеха. Эффективность работы ткацкого производства в значительной мере зависит от условий формирования ткацкого навоя на шлихтовальных машинах, так как некачественная структура намотки может существенно снизить весь эффект шлихтования.
Процесс подготовки основных нитей должен обеспечить получение ткацких навоев со стабильными, оптимальными технологическими свойствами и структурой намотки. Однако плотность намотки пряжи на навое по мере его наработки уменьшается. Переуплотнение намотки в начале наматывания приводит к частичной потере физико-механических свойств пряжи. Кроме того, снижение плотности намотки при удалении от ствола навоя уменьшает эффективную емкость паковки, так как снижает массу намотанных нитей в возрастающем слое намотки равной толщины. В этой связи важной и пока не решенной задачей является выравнивание и увеличение плотности намотки пряжи на ткацком навое. Отсутствуют исследования влияния на натяжение и деформацию нитей рассеивающего механизма и распределения натяжения по линии заправки нитей в выпускной зоне шлихтовальной машины. В связи с необходимостью стабилизации процесса тка-
чества и решения проблемы ликвидации остатков пряжи при доработке основ на двухяавойных ткацких станках остро стоит задача получения идентичных по структуре намотки ткацких навоев, условия формирования которых на шлихтовальных машинах до конца не исследованы. Немаловажное значение имеет снижение энергоемкости шлихтовальной машины.
Потребность в решении указанных задач обуславливает актуальность и своевременность избранной нами темы исследования.
Целью настоящего исследования является повышение эффективности работы ткацкого производства путем улучшения качества намотки пряжи за счет совершенствования процесса формирования ткацкого навоя на шлихтовальных машинах.
Для достижения поставленной цели в работе решены следующие основ-
«
ные научные и технические задачи:
Исследовано распределение натяжения и деформации нитей по линии их заправки в выпускной зоне шлихтовальной машины. Изучено влияние рассеивающего механизма на натяжение и деформацию нитей в стационарных и динамических условиях наматывания их на ткацкий навой.
В производственных условиях исследованы основные параметры нараба-тываемых ткацких навоев в процессе их формирования и на базе экспериментальных данных получены математические модели намотки пряжи на ткацком навое.
Определено и проанализировано влияние натяжения нитей и уплотняющего усилия скалки на основные параметры намотки и характер их изменения при формировании ткацкого навоя.
Выявлены условия стабилизации натяжения нитей, выравнивания и увеличения плотности намотки основы на навое в процессе его наматывания.
Предложен новый механизм для уплотнения намотки на ткацком навое с целью улучшения качества намотки за счет повышения точности послойного выравнивания ее плотности. Дана методика расчета технологических и кинематических параметров работы этого механизма.
Выявлены условия получения идентичных ткацких навоев, то есть навоев, имеющих при равном текущем числе оборотов одинаковые радиусы намотки, длину намотанных нитей и другие параметры структуры намотки.
Даны рекомендации по совершенствованию условий формирования ткацких навоев и проведена их производственная проверка на современных отечественных шлихтовальных машинах.
Решение указанных задач соответствует направлению научных исследований Ивановской государственной текстильной академии по совершенствованию техники и технологии ткацкого производства.
Методы исследований. Работа содержит теоретические и экспериментальные исследования, в которых использовались:
шлихтовальные машины барабанной сушки ШБ-11/140 и ШБ-11/180;
основы для выработки хлопчатобумажных тканей действующего ассортимента;
ткацкие станки Р-105-ZB-8 и СТБ-2-330.
Теоретическая часть работы основана на использовании методов дифференциального и интегрального исчисления, аналитической геометрии и моделирования на персональной ЭВМ. Применялись законы теоретической механики, элементы теории механизмов и машин и теоретических основ электротехники. Экспериментальные исследования проведены в условиях ОАО «Зиновьевская Мануфактура» (г. Иваново) с использованием тензометрического измерения натяжения нитей, специально изготовленных приборов и устройств и современных методов планирования и анализа факторного эксперимента. Экспериментальные данные обрабатывались с применением теории вероятностей и математической статистики.
Научная новизна работы заключается в том, что впервые:
- предложена методика расчета натяжения и деформации нитей по линии их
заправки в выпускной зоне шлихтовальной машины;
получены дифференциальные уравнения и методика моделирования на ПЭВМ процесса деформирования нитей в выпускной зоне шлихтовальной машины с учетом работы рассеивающего механизма, позволяющие определять изменение относительной деформации нитей при наматывании на ткацкий навой с постоянной скоростью шлихтования при произвольном изменении предварительной деформации;
по результатам производственных экспериментов получены математические модели намотки пряжи на навое в процессе его наматывания, одновременно учитывающие натяжение нитей, давление воздуха в пневмокамере уплотняющего устройства и текущий радиус намотки. Найдены зависимости натяжения нитей и плотности намотки от уплотняющего усилия скалки и других определяющих параметров;
выведена формула для расчета натяжения нитей, наматывающихся на ткацкий навой в установившемся режиме работы шлихтовальной машины, учитывающая ток якоря электродвигателя, магнитный поток возбуждения и окружное усилие сопротивления уплотняющей скалки вращению ткацкого навоя;
предложена методика определения законов изменения в процессе формирования ткацкого навоя давления воздуха в пневмокамере уплотняющего устрой-ства и сигнала коррекции тока якоря в системе управления электродвигателем, обеспечивающих выравнивание и увеличение плотности намотки и стабилизацию натяжения наматываемых нитей;
получена теоретическая математическая модель намотки пряжи на ткацком навое в процессе его формирования, в основу которой, в отличие от известной математической модели ИвНИТИ, положена не динамическая спираль намотки, а экспериментальная зависимость плотности намотки от текущего радиуса наматывания;
разработана методика расчета динамической спирали намотки по известной (экспериментально заданной) в процессе наматывания зависимости средней плотности намотки.
Предложен новый механизм для уплотнения намотки пряжи на ткацком навое (патент РФ № 2188882 от 28.06.2001), позволяющий улучшить качество намотки за счет послойного выравнивания ее плотности.
Практическая значимость и реализация результатов работы. Предло
женное новое устройство для уплотнения намотки пряжи на ткацком навое и вы
явленные в диссертации закономерности изменения давления воздуха в пневмо-
камере уплотняющего устройства, необходимые для выравнивания и увеличения
плотности намотки в процессе формирования ткацкого навоя, могут быть реали
зованы путем модернизации существующего механизма. Введение в систему
управления электроприводом ткацкого навоя сигнала коррекции тока якоря по ус
тановленному закону позволяет (в случае необходимости) изменять или стабили
зировать на заданном уровне натяжение нитей в процессе их наматывания на
ткацкий навой. —Реализация условий, обеспечивающих выравнивание и увеличение плотности намотки, и использование нового устройства дают возможность создавать ткацкую паковку более высокого качества. При этом за счет снижения уровня намоточного натяжения и увеличения уплотняющего усилия скалки уменьшается напряженное состояние нитей в намотке при большей плотности.
Производственная проверка в условиях ОАО «Зиновьевская Мануфактура» (г. Иваново) показала, что выравнивание плотности намотки позволяет наматывать на ткацкий навой основу большей длины без увеличения обрывности основных нитей. Относительное увеличение длины намотанных нитей за счет выравнивания плотности намотки при подготовке основ для ткани марля арт.6472 составило 9%, а при подготовке основ для ткани миткаль арт.АЛ-92-33 - 11,6%. Вследствие этого снижены отходы пряжи в ткачестве и загрузка проборно-узловязального отдела и заправщиков. По расчету базового предприятия ожидаемый экономический эффект от использования новых технологических режимов в расчете на одну шлихтовальную машину в год составляет: 32893,83 рубля при выработке марли арт.6472 и 12200 рублей при выработке в три полотна ткани
миткаль арт.АЛ-92-33. Суммарный годовой экономический эффект равен
45093,83 рубля.
Теоретическая математическая модель и расчетные динамические спирали намотки пряжи позволяют получить условия формирования идентичных ткацких навоев. Реализация этих условий на базовом предприятии дала возможность сформировать ткацкие навои на шлихтовальной машине ШБ-11/180, близкие к идентичным: при одинаковом полном числе оборотов навоев (пк =2360) различие в конечных радиусах намотки составляло не более 1,5 мм. Срабатывание трех пар таких навоев на двухнавойных ткацких станках СТБ-2-330 при выработке ткани миткаль арт.ЛЛ-92-33 известным «жестким» способом (при отключенном дифференциале основного регулятора) показало одновременность схода основ, что подтверждается актом производственной проверки.
Таким образом, реализация условий получения идентичных ткацких навоев позволяет решить проблему снижения и полной ликвидации отходов пряжи при доработке основ на двухнавойных ткацких станках. Отсутствие дополнительных источников энергии (например, сжатого воздуха) для создания уплотняющего усилия скалки на намотку при использовании нового механизма снижает энергоемкость шлихтовальной машины.
Основные научные результаты диссертационной работы могут быть использованы инженерно-техническими работниками ткацких фабрик, конструкторами при создании новых шлихтовальных машин, учеными и аспирантами, а также студентами текстильных вузов для дальнейшего изучения и совершенствования технологии ткачества.
Апробация работы. Материалы по теме диссертации докладывались и получили одобрение на следующих конференциях и семинарах: межвузовских научно-технических конференциях аспирантов, магистрантов и студентов «Молодые ученые - развитию текстильной и легкой промышленности» (Иваново, 2000, 2002, 2003); международных научно-технических конференциях «Современные наукоемкие технологии и перспективные материалы текстильной и легкой про-
мышленности» (Иваново, 2001, 2002); международной научно-технической конференции «Актуальные проблемы переработки льна в современных условиях» (Кострома, 2000); межвузовской научно-технической конференции молодых ученых и студентов «Студенты и молодые ученые КГТУ - производству» (Кострома, 2003); юбилейной научно-технической межвузовской конференции (Санкт-Петербург, 2000); научно-методических семинарах кафедры ткачества ИГТА (Иваново, 2000, 2002, 2003).
Содержание представленных докладов отражено в тезисах и материалах вышеуказанных конференций.
Публикации. Основные результаты выполненных исследований представлены статьями в журнале «Изв. вузов. Технология текстильной промышленности», тезисами докладов и материалами научно-технических конференций, патентом на изобретение № 2188882 «Механизм для уплотнения намотки на ткацком навое шлихтовальной машины» от 28.06.2001 года.
Структура и объем диссертационной работы. Диссертация изложена на 156 страницах машинописного текста и состоит из введения, 5 разделов с выводами после каждого и общих выводов и рекомендаций. Список литературы содержит 127 наименований. Работа включает 38 рисунков, 40 таблиц и 6 приложений. Общий объем работы составляет 260 страниц.
Расчет натяжения 7*2 нитей на участке между рассеивающим валом и роликом-датчиком
Для расчета по этим формулам необходимо знать конструктивно-постоянный угол осі и изменяющийся с увеличением радиуса р намотки навоя угол а. Переменной в процессе наматывания будет и длина / участка АВ (рис.2.1). Для определения указанных и других геометрических параметров применим метод координат. Обозначим координаты центров ткацкого навоя, рассеивающего вала, ролика-датчика и выпускного вала соответственно через Оп (0,0),O(a,b), Cb( a2- l) и О] [-(#2 +r2 +r\)rb\]- Спроектировав на оси координат замкнутую ломаную линию ОиАВОО„ (рис.2.1), будем иметь :
Амплитуда возвратно-поступательного осевого перемещения рассеивающего вала в зависимости от настройки реглажного механизма составляет 4,3--17,3 мм [103], что является пренебрежимо малой величиной по сравнению с длиной /нитей на участке АВ. Поэтому переменную в процессе наматывания длину /основы определяем из прямоугольного треугольника ЮнОМ 1 = л1а2+Ь2-(р-г)2. (2.31) На современных отечественных шлихтовальных машинах принято п — г .Поэтому конструктивно-постоянные угол а2 и длину l2 - CD = 002 участка «рассеивающий вал - ролик-датчик» (рис.2.1) можно найти из соотношений: bcosa -b2 b, 12ъта2=а + а2. (2.32) Откуда а2 = arctg[{a + a2)l{b2 -b)], (2.33) h = a + a2)2 +{b2-b)2. (2.34) Углы охвата нитями рассеивающего вата, ролика-датчика и выпускного вала (рис.2.1) соответственно будут : а\ =а2 -а, а-$ = ZD02E = x-a2, а4 = ZFH GQ = 3/r/2, (2.35) а свободная длина l3 = EF = b2-bv (2.36) Таким образом, по мере увеличения радиуса р ткацкого навоя в процессе его наматывания будут изменяться величины углов аия при соответствующем уменьшении длин участков огибания нитями рассеивающего вала и расстояния АВ.
Расчеты по вышеизложенной методике для определения натяжений Т2 и Т\ проведены при подготовке основы для ткани марля арт.6472 (с числом нитей 1089 и линейной плотностью 18,5 текс) на шлихтовальной машине ІПБ-11/140 в условиях ОАО «Зиновьевская Мануфактура» (г. Иваново). На основании экспе ЧИСТЕХА риментальных измерений в расчетах принято: а = 60. b = 505, Ъ\ - 470, а 2 - 77, А 2 =570 мм; г2=г=65, г, =125 мм; гцр=25, гцд=22.5 мм; 0 =351,2, ,)=295 Н; коэффициент трения скольжения // р= 0,12. Из справочной литературы flf()= 0,02 [104], /=0,16 и /«=0,61. По формулам (2.30), (2.33). (2.34) и (2.36) конструктивно-постоянные парамегры линии заправки составили: CIQ=0,\18 рад (6,8 ), = 1,128 рад (64,6): /2 = 152 и /з = 100 мм. Нити наматывались на навой пневматического ткацкого станка, поэтому 75 р 350 мм. Расчеты проводились при заданных значениях натяжений TQ и Т.
В табл.2.1 приведены результаты расчетов натяжений 74 и Т\ для рассеивающего вала и ролика-датчика по формулам (2.14), (2.23), но предварительно определив входящие в них величины по выражениям соответственно (2.10)...(2.12) и (2.19)...(2.21). Угол а находили по формуле (2.29).
После определения натяжений 74 и Т\ углы упругого проскальзывания нитей на рассеивающем валу, ролике-датчике и выпускном валу (рис.2.1...2.3)
Теперь, зная коэффициент с жесткости нитей, можно определить частные вытяжки нитей в выпускной зоне шлихтовальной машины. Например, по данным четвертого варианта табл.2.2 на участках FE и EDCBA (рис.2.1) они соответственно будут: В\={Т[-Г0)- 100/с= (36,6-30,0)-100/3366 = 0,196% , В2={Т -Т{)Л00/с= (40,0 - 36,6)-100 / 3366 = 0,101 %, где Т{= 36,6 сН/нить - среднее из четырех значений натяжения табл.2.2.
Коэффициент жесткости нитей можно считать не зависящим от приложенного натяжения ввиду малых относительных деформаций нитей в зоне формирования ткацкого навоя (около 1%) и малого времени их деформирования. При этом все данные по натяжению в табл.2.2 можно пересчитать в соответствующие относительные деформации, отсчитываемые от свободного (ненагруженного) состояния нити. Так, для четвертого варианта табл.2.2 на участке АВ (рис.2.1) наматывания нитей на ткацкий навой получаем: : = 100- Т /с= 100-40 / 3366 =1,19 %. (2.39)
В табл.2.2 для всех вариантов приведены, рассчитанные аналогичным способом, значения относительных деформаций EQ и є нитей соответственно на входе выпускной зоны и в зоне наматывания ткацкого навоя (участок АВ, рис.2.1).
Из приведенной методики расчета следует, что при поддержании на постоянном уровне натяжения Т (рис.2.1) наматывания нитей на ткацкий навой с помощью задатчика натяжения на пульте шлихтовальной машины, распределение натяжений на участке FEDCBA остается неизменным при разных входных натяжениях 7. Изменение величины S за счет изменения уровня натяжения Го на входе в рассматриваемую зону приводит лишь к изменению угла ав (рис.2.1) скольжения нитей на обрезиненном выпускном валу.
Получение экспериментальнътх математических моделей намотки пряжи на ткацком навое
В задачу исследования входит экспериментально получить математическую модель намотки пряжи на навое, включающую в себя зависимости плотности намотки, угла поворота паковки и длины намотанных нитей от текущего радиуса, степени уплотнения намотки и натяжения наматываемых нитей.
С этой целью нами проведен эксперимент в условиях ОЛО «Зиновьевская Мануфактура» (г. Иваново) при подготовке основ для тканей марля арт.6472 и миткаль арт.АЛ-92-33 («Золушка»), вырабатываемых на пневматических ткацких станках P-105-ZB-8.
Согласно предложенной нами ранее методике [109] эксперимент заключался в проведении серии полных факторных экспериментов, каждая из которых соответствовала наработке на шлихтовальной машине ШБ-11/140 ткацких навоев до определенного (заданного) радиуса намотки.
В качестве исследуемых факторов выбраны: Х\ - давление Р воздуха в пневмокамере уплотняющего устройства, 10э Па; А% — натяжение Г основы на участке между рассеивающим валом и ткацким навоем, сЫ/нить. Выходными параметрами процесса приняты: плотность у намотки пряжи, текущее число п„ оборотов ткацкого навоя и длина L„ намотанных нитей. Контролю подвергался также текущий радиус р намотки.
Измерение указанных параметров и поддержание факторов на запланированных уровнях осуществлялось с помощью приборов и устройств, изложенных в предыдущем параграфе (подраздел 3.1).
Табличные значения [106] критериев (3.5) соответственно равны Wm {Рд = 0,95: т = 5} = 0,762; Gm {Рд = 0,95; / = т -1 = 4, N = 4) = 0,6287. Так как расчетные значения IVjy в табл.3.6 и 3.7 превышают табличное значение Wm для выбранной доверительной вероятности, то гипотеза о нормальном распределении случайных величин у и пн не отвергается. Поскольку при всех радиусах намотки для ее плотности и для числа оборотов навоя G Gm, считаем процесс воспроизводимым.
В общем виде математическая модель ПФЭ 22 [106] при каждом фиксированном значении радиуса/9/ намотки запишется следующим образом: - для плотности у намотки: Г і = b0i + Ь\іХ\ + hix2 +Ь\2і \хг (3.8) - для числа оборотов пи ткацкого навоя : пні = dQi + d\ix\ + d2ix2 + d\2ix\x2 » (3-9) где і =1, 2,..., 8; х\, х2 - кодированные значения факторов. По указанной методике [106] были найдены числовые значения коэффициентов математических моделей (3.8) и (3.9), представленные в табл.3.8. Там же указаны другие статистические характеристики.
Поскольку уравнения (3.8) и (3.9) записаны в кодированном виде размерности коэффициентов ЬОІ, ЬЦ, b2j, ЬПІ в табл.3.8 совпадают с размерностью плотности у намотки, то есть выражены в г/см3, а коэффициенты уравнения
Сравнивая (табл.3.8) абсолютные значения коэффициентов математических моделей с найденными при помощи критерия Стьюдента ihn = 1т {Р() 0,95:к" = N (m -1) = 16} = 2,12)соответствующими значениями доверительных интервалов Abi и Ad; замечаем, что незначимыми являются коэффи циент b\2i при р = 9.0: 30.0 и 33.5 см. а также коэффициенты Ьи и d\2i при р = 33.5 см.
Если сохранить все значимые коэффициенты взаимодействий факторов и отбросить незначимые, то проверить многие из математических моделей (3.8) и (3.9) на адекватность по критерию Фишера не представляется возможным. С целью упрощения дальнейшего математического описания, сохранения единообразия математических моделей, и учитывая, что все коэффициенты при взаимодействии факторов (табл.3.8) намного меньше остальных коэффициентов, записываем полученные уравнения в табл.3.9 с тремя первыми членами, где факторы имеют кодированные значения. Степень соответствия математических моделей экспериментальным данным будем оценивать относительной погрешностью между расчетными и экспериментальными значениями выходных параметров в опытах матрицы планирования. Эти погрешности будут рассчитаны нами ниже по итоговому обобщенному математическому описанию процесса формирования намотки пряжи на ткацком навое.
Анализ уравнений табл.3.9 по величине и знакам коэффициентов при факторах х\ и дг2 показывает, что с увеличением давления воздуха в пневмокамере уплотняющего устройства (факторал:]) и натяжения наматываемых нитей (фактора .Y2) плотность намотки, а следовательно, и число оборотов ткацкого навоя при наматывании его до заданного радиуса возрастают. Натяжение нитей при этом оказывает значительно большее влияние по сравнению с уплотняющим усилием. Сказанное не противоречит известным представлениям [109] об изучаемом процессе.
С целью обобщения уравнений табл.3.9 для определения зависимости плотности у намотки пряжи и числа оборотов пп ткацкого навоя не только от исследуемых факторов, но и от радиуса паковки, найдем математические модели для коэффициентов by ,Ь\ ,1)2 и do ,d\,di как функции радиуса/?.
Исследование натяжения нитей, наматывающихся на ткацкий навой, и удельной плотности намотки в зависимости от уплотняющего усилия скалки
При неизменной настройке электропривода навоя линейный характер уменьшения натяжения нитей с возрастанием давления Р воздуха в пневмокамере уплотняющего устройства (рис.4.2-г, 4.3-г) зависит от текущего радиуса намотки. В диапазоне изменения Р от 1.5 10? до 2,5-10" Па натяжение Г при ратиусе намотки р- 0,09 м снижается для ткани марля - с 32,75 до 27,09 сН/нить, а для ткани миткаль - с 31.50 до 28,41 сН/нить, а при радиусе р= 0,335 м соответственно для марли - с 30,95 до 24,13 сН/нить, а для миткаля - с 30,52 до 26.80 сН/нить (см. табл.4.1). Или в относительных единицах в первом случае для марли и миткаля -соответственно на 17,3% и 9,8%, а во втором случае - на 22,0% и 12,2%. При условном отсутствии уплотняющей скатки (JV= 0) для ткани марля согласно (4.17) натяжение Т = 41,11-103/1089 = 37,75 сН/нить, а для миткаїя согласно (4.18) -Т = 68,44-103/2000 = 34,22 сН/нить. При наличии скачки с увеличением давления Р воздуха в пневмокамере уплотняющего устройства до 2,5-103 Па относительное снижение натяжения при радиусе намотки р = 0,09 и 0,335 м соответственно будет: для ткани марля - (37,75 - 27,09) -100 / 37,75 = 28,2% и (37,75 - 24,13) 100/37,75 = 36,1%, а для миткаля - (34,22-28,41)-100/34,22=17,0% и (34,22-26,80)-100/34,22 = 21,7%.
Таким образом, наличие уплотняющей скалки позволяет формировать паковку с достаточно высокой плотностью намотки при меньшем натяжении наматываемых нитей, что благоприятно сказывается на технологических свойствах пряжи, хранимой в паковке.
В рассматриваемом режиме процесса уплотнения намотки плотность ее не остается величиной постоянной. По мере наработки навоя для обоих артикулов тканей она уменьшается при любом фиксированном давлении Р воздуха в пнев мокамере уплотняющего устройства (рис.4.2-б, 4.3-6). Причем для марли с увеличением давления Р воздуха плотность у намотки при радиусе р= 0.09 м возрастает, при 0,195 р 0,265 м - остается практически неизменной, а при р = 0,335 м - уменьшается (рис.4.2-6, д). Последнее можно объяснить тем, что повышение давления Р воздуха в данном случае недостаточно для компенсации влияния на плотность снижающегося натяжения Т нитей, что влечет за собой уменьшение плотности намотки (рис.4.2-в, д).
Для миткаля плотность у намотки при любом радиусе намотки с увеличением давления Р воздуха возрастает (рис.4.3-б, д). Чем больше давление Р, тем более неравномерна плотность намотки по радиусу паковки (рис.4.2-6, 4.3-6). Большему давлению Р воздуха в пневмокамере уплотняющего устройства соответствует большая сила N уплотнения намотки (рис.4.2-в, 4.3-в) и меньшее натяжение Г наматываемых нитей (рис.4.2-а, 4.3-а).
С целью определения условий стабилизации натяжения нитей и выравнивания плотности намотки при формировании ткацкого навоя рассмотрим другие возможные режимы наматывания нитей.
Рассмотрим два возможных варианта условий выравнивания натяжения (Т = = const) в процессе наматывания навоя. Вариант 1 Рассмотрим технологический режим процесса наматывания, когда при выполнении условия (4.15) сила давления скалки на намотку поддерживается величиной постоянной: N = NQn -const. При этом согласно (4.16) натяжение нитей также будет величиной постоянной Т = Т0п = const, а давление воздуха в пневмо-камере уплотняющего устройства должно изменяться по закону P{p)=[N0n+bb(p)]fa o(p), (4.19) вытекающему из формулы (4.12). Коэффициент с настройки электропривода ткацкого навоя определяется исходя из заданного натяжения Т= TQn нитей и формулы (4.16): C = TQ + 0A\NQ. (4.20) Расчеты по полученным формулам проводились при подготовке основ для тканей марля арт.6472 и миткаль арт.ЛЛ-92-33 при трех значениях натяжения наматываемых нитей: V- 25, 30 и 35 сН/нить, чему соответствовало суммарное натяжение 7 о„ для марли - 27,22; 32,67; 38,11 даН и для миткаля - 50, 60 и 70 даН. Силу давления скалки на намотку для обоих артикулов тканей при любых заданных значениях натяжения Тп принимаем из табл.4.1 (р = 0,075м, Р = = 2,0-105 Па) равной NQn = 76,74 даН.
Кинематический и технологический расчет нового уплотняющего механизма для обеспечения заданной удельной плотности намотки при формировании ткацкого навоя
На современных отечественных шлихтовальных машинах механизм [89] для уплотнения намотки на ткацком навое содержит контактирующую с наматываемыми нитями скалку, установленную на каретке, связанной посредством рычага с мембраной пневмокамеры. соединенной с редуктором давления, имеющим регулировочный винт. Сила давления скалки на намотку в этом механизме устанавливается шлихтовальщиком вручную путем изменения давления воздуха в пневмокамере.
Для повышения качества намотки данный механизм усовершенствован в изобретении [114], где ось поворота рычага с кареткой кинематически связана с регулировочным винтом редуктора давления, например, посредством зубчатой передачи. Этот механизм автоматически увеличивает по мере возрастания диаметра намотки уплотняющее усилие скалки по определенному закону. Однако полного послойного выравнивания плотности намотки не происходит [84], так как механизм не обеспечивает необходимого для этого [ 19] отвода уплотняющей скалки за каждый оборот навоя на постоянігую величину, равную толщине наматываемого слоя нитей, определяющего плотность намотки. Другим недостатком данного механизма является использование для своего функционирования сжатого воздуха, что помимо повышенного потребления энергии приводит к необходимости иметь компрессорную установку.
С целью улучшения качества намотки за счет повышения точности послойного выравнивания ее плотности, а также снижения энергоемкости устройства нами предложен новый механизм для уплотнения намотки пряжи на ткацком навое, защищенный патентом РФ № 2188882 (Приложение 5).
Рассмотрим принцип действия этого механизма. Механизм для уплотнения намотки на ткацком навое изображен на рис.5.1: а) - вид сверху; б) - вид по стрелке А: в) - муфта сцепления. Электродвигатель Д, редуктор 1, спаренные зубчатые звездочки 2, 3. 4 и 5. соединенные цепями на рис.5.1-а представляют собой привод ткацкого навоя 6 на шлихтовальной машине типа ШБ-11/140 [89].
Механизм для уплотнения намотки на ткацком навое шлихтовальной машины содержит закрепленные на соответствующих валах зубчатые звездочки 7 и 8, соединенные цепью, и шестерню 9, входящую в зацепление с шестерней 10. закрепленной на оси червяка 11, входящего в зацепление с червячным колесом 12. На оси червячного колеса 12 с возможностью совместного вращения закреплена шестерня 13, установленная с возможностью зацепления шестерни 14. Последняя с помощью шлицевого соединения установлена с возможностью горизонтального перемещения на оси червяка 15 и может вращаться вместе с ним. Червяк 15 находится в зацеплении с червячным колесом 16, закрепленным на оси 17. На этой же оси закреплен одноплечий рычаг 18, другой конец которого жестко соединен с кареткой 19, несущей скалку 20, контактирующую с наматываемыми на навой нитями 21. Ось 17 установлена в подшипниках с возможностью вращения вместе с червячным колесом 16 и одноплечим рычагом 18. Длина этого рычага \8 и расположение его оси вращения относительно ткацкого навоя 6 обеспечивают (как это сделано, например, на современных шлихтовальных машинах [83]) линейную зависимость угла рс (рис.5.1-6) поворота рычага 18 от текущего радиуса р намотки пряжи: Рс =к(р-г0), рад., (5.1) где г0- радиус ствола ткацкого навоя, см ; к- постоянный коэффициент. Для подъема и опускания уплотняющей скалки 20. каретки 19 и рычага 18 при смене наработанных ткацких навоев в данном механизме предусмотрено специальное средство.
Оно содержит реверсивный электродвигатель Д1 с закрепленной на его оси зубчатой звездочкой 22, соединенной цепью 23 с другой зубчатой звездочкой 24 муфты сцепления 25.
Муфта сцепления (рис.5.1-в) состоит из двух частей (полумуфт). Правая ее часть представляет собой выполненные как единое целое шестерню 26. звездочку 24 и втулку 27, имеющую профильную горку 28 с выступом. Все они посажены на ось 29 с возможностью свободного вращения и упираются в стопорное кольцо 30, закрепленное на этой оси. Левая часть муфты содержит втулку 31, изготовленную совместно с упорным кольцом 32. и имеет на правом конце профильную горку 33 со впадиной. Втулка 31 с упорным кольцом и горкой закреплена с помощью шлицевого соединения 34 на оси 29 муфты с возможностью горизонтального перемещения и вращения вместе с осью, установленной в подшипниках 35. В целом муфта сцепления является упругим звеном, так как ее левая часть прижимается к правой с помощью пружины 36. одетой на ось 29 и упирающейся одним концом в кольцо 32, а другим - в гайку 37, навернутую на ось 29 и определяющую ее сжатие. При этом выступ профильной горки 28 входит во впадину другой профильной горки 33. При разъединении муфты 25 во время работы устройства упорное кольцо 32 имеет возможность контакта с конечным выключателем 38 электродвигателя Д1. Другой конечный выключатель 39 этого электродвигателя установлен (рис.5.1-6) с возможностью контакта с рычагом 18 при его нижнем положении.
Похожие диссертации на Исследование и совершенствование процесса формирования ткацкого навоя на шлихтовальных машинах
