Содержание к диссертации
Введение
Глава 1. Анализ технологических операций, выполняемых крутильно-наматывающим устройством на кольцевой прядильной машине 9
1.1 Анализ литературных источников и постановка задач исследования 9
1.2 Форма и натяжение баллонирующей нити 21
1.3 Уравнение кривой нити для несвободного баллона 31
1.4 Влияние массы бегунка на натяжение нити 36
1.5 Форма и натяжение нити в зоне бегунок-паковка 45
1.6 Способность нити выравнивать свое натяжение в точке наматывания при различных диаметрах намотки 55
1.7 Методика и устройство для определения натяжения нити в точке наматывания при вращающейся паковке и баллонирующей нити 60
1.8 Методика экспериментального определения натяжения нити в баллоне 65
1.9 Скоростные возможности крутильного устройства кольцевых прядильных и крутильных машин 70
Выводы по главе 77
Глава 2. Теоретическое и экспериментальное исследование нового крутильно-наматывающего устройства кольцевой прядильной машины 79
2.1 Принцип действия нового крутильно-наматывающего устройства кольцевой прядильной машины 80
2.2 Расчет параметров натяжения нити для нового крутильно-наматывающего устройства 83
2.3 Регулярная прецессия ролика-бегунка в кольцевой камере 92
2.4 Гироскопический момент ролика-бегунка 108
2.5 Расчет технических параметров нового крутильно-наматывающего устройства 115
2.6 Расчет вибрационной устойчивости нового бегунка 118
2.7 Скоростные возможности нового крутильно-наматывающего устройства 123
2.8 Испытания нового крутильно-наматывающего устройства 129
2.9 Перспективы использования нового крутильно-наматывающего устройства 133
Выводы по главе 134
Глава 3. Теоретическое и экспериментальное исследование новой технологической операции раскручивания пряжи на кольцевой прядильной машине 136
3.1 Раскручивание пряжи на ограниченном участке 137
3.2 Крутящий момент идеальной пряжи 151
3.3 Усадка пряжи при кручении 159
3.4 Расчет крутящего момента пряжи 169
3.5 Новый способ и устройства для определения величины крутящего момента пряжи и ниток 173
3.6 Эксперименты по определению крутящего момента пряжи и ниток 179
3.7 Изменение диаметра пряжи при кручении и осевом растяжении 185
3.8 Расчет параметров раскручивания пряжи внутри кольцевой камеры нового крутильного устройства 190
3.9 Практическое применение новой теории крутящего момента пряжи и ниток 202
Выводы по главе 210
Глава 4. Теоретическое и экспериментальное исследование параметров кольцевой хлопчатобумажной пряжи нового вида 212
4.1 Испытание пряжи, полученной на кольцевой машине с новым крутильно-наматывающим устройством 212
4.2 Формула прочности хлопчатобумажной пряжи 220
4.3 Влияние объемной плотности пряжи на равномерность натяжения волокон 230
4.4 Влияние длины зоны временного раскручивания пряжи на равномерность натяжения волокон 238
4.5 Расчет прочности новой пряжи 246
4.6 Модуль упругости хлопкового волокна в пряже 250
4.7 Жесткость новой пряжи на растяжение 259
4.8 Практическое применение новой пряжи и перспективы совершенствования кольцевой прядильной машины 264
Выводы по главе 270
Общие выводы по работе 275
Библиографический список 278
Приложение 288
- Способность нити выравнивать свое натяжение в точке наматывания при различных диаметрах намотки
- Расчет параметров натяжения нити для нового крутильно-наматывающего устройства
- Новый способ и устройства для определения величины крутящего момента пряжи и ниток
- Практическое применение новой пряжи и перспективы совершенствования кольцевой прядильной машины
Введение к работе
Актуальность темы диссертации
Кольцевая прядильная машина имеет ряд неоспоримых преимуществ перед другими видами прядильных машин. Она самая универсальная, простая по конструкции, малоэнергоемкая, с классическим принципом вытягивания и скручивания волокон в пряжу. Кольцевая пряжа обладает более высокими показателями качества, имеет самый широкий диапазон ассортимента, как по линейной плотности, так и по видам перерабатываемых волокон и их смесей.
В настоящее время мировой парк машин, производящих пряжу, на 80 % состоит из кольцевых прядильных машин. В России основной является пневмомеханическая прядильная машина в силу того, что она имеет более высокую производительность и более низкую себестоимость вырабатываемой пряжи. Однако пневмомеханическая машина предназначена в основном для получения только хлопчатобумажной пряжи и только средних номеров. Выработка пряжи высокой линейной плотности для технических тканей и низкой линейной плотности для тонких дорогих батистовых и сорочечных тканей, а также пряжи для платьевого, костюмного и пальтового ассортимента возможна только на кольцевой машине. Кольцевая пряжа используется в гребенном, трикотажном и ниточном производствах. Сокращение парка кольцевых машин привело к обеднению ассортимента выпускаемой текстильной продукции, снижению конкурентоспособности и постепенной потере рынка отечественными производителями. Кроме того, ситуация осложнена тем, что работающие текстильные машины имеют большой моральный и физический износ.
В связи с этим тема настоящей диссертационной работы, посвященная проблеме совершенствования технологии получения высококачественной пряжи на кольцевой прядильной машине и расширения ассортимента выпускаемой продукции при одновременном повышении производительности машины, является весьма актуальной.
Цель и задачи исследований
Цель диссертационной работы состоит в разработке новой технологии формирования одиночной хлопчатобумажной пряжи кольцевого способа прядения и создании устройства для его осуществления, которое позволит повысить производительность кольцевой машины, сохранить высокое качество пряжи и расширить ее ассортиментные возможности.
Для этого были решены следующие задачи:
проведены теоретические и экспериментальные исследования существующих технологических операций кручения и наматывания пряжи на кольцевой прядильной машине и разработана новая методика расчета натяжения пряжи, позволяющая выявить скоростные возможности кольцевой машины;
разработан новый технологический процесс формирования пряжи на кольцевой прядильной машине с дополнительным раскручиванием натянутой пряжи на ограниченном участке, вытягиванием и последующим восстановлением крутки;
разработано новое крутильно-наматывающее устройство для выполнения вышеуказанных технологических операций с заменой трения скольжения на трение качения;
- предложен и исследован новый вид одиночной хлопчатобумажной
пряжи с улучшенными физико-механическими параметрами и определены при
чины и условия изменения этих параметров.
Научная новизна работы
Автором впервые получены и выносятся на защиту: - новые положения теории баллонирования и наматывания нити на кольцевой машине, включающие: формулу кривой формы баллона нити, условия его существования и необходимой формы, формулу кривой нити в зоне бегунок-паковка, формулу угла наклона нити в этой зоне в точке касания с бегунком, динамическое условие наматывания нити на паковку, формулы для опре-
деления натяжения нити в баллоне и в зоне бегунок-паковка, формулы массы бегунка;
теория построения крутильно-наматывающих устройств со свободно катящимся бегунком, включающая: метод решения задачи высокоскоростного качения торообразного тела по кольцевой траектории, формулы для определения натяжения нити, необходимой массы и момента инерции бегунка, динамические уравнения движения катящегося бегунка с учетом гироскопических сил, формулу для определения частоты малых колебаний бегунка по углу наклона;
теория прохождения натянутой одиночной комплексной пряжи участка раскручивания, включающая: аналитический способ определения крутки пряжи в зоне временного раскручивания, аналитический и экспериментальный способы определения величины крутящего момента пряжи и нитей, формулы для определения диаметра и укрутки пряжи;
методика экспериментального определения натяжения нити в зоне бегунок-паковка в точке наматывания для вращающейся паковки и баллонирую-щей вокруг нее нити;
- методика исследования нового вида хлопчатобумажной пряжи, вклю
чающая: формулу прочности одиночной хлопчатобумажной пряжи, формулу и
способ экспериментального определения модуля упругости волокна хлопка в
пряже, параметр неуравновешенности на кручение пряжи и нитей.
Практическая значимость работы
Работа, начатая автором в 1985 году как инициативная, в дальнейшем выполнялась в рамках научно-исследовательской работы ИГТА и доведена до практической реализации нового способа формирования пряжи на кольцевой прядильной машине при использовании нового крутильно-наматывающего устройства (патент РФ № 2202013). Это позволяет на 30 + 40 % повысить прочность одиночной хлопчатобумажной пряжи и улучшить другие параметры качества, а также расширить ассортиментные возможности машины за счет выработки нового вида пряжи с названием «раскатанная пряжа».
Использование нового крутильно-наматывающего устройства позволяет значительно повысить скоростной режим кольцевой машины с сохранением размеров паковок (патент РФ № 2202013). Исследованы скоростные возможности различных марок кольцевых прядильных машин с этими устройствами. Эксперименты показали, что частота вращения веретен, например, прядильной машины П-76-5М может быть увеличена с 11 + 12 тыс. об/мин до 19 * 20 тыс. об/мин. Новое крутильное устройство может быть использовано при создании скоростной кольцевой машины с линейной скоростью движения бегунка по кольцу до 80 *- 90 м/с. Кроме того, оно может применяться как при производстве одиночной, так и крученой пряжи (на прядильных и крутильных машинах), для выработки пряжи из хлопка, льна, шерсти, шелка, искусственных и синтетических волокон.
Предложены новая методика и устройство для измерения натяжения нити в точке наматывания на вращающуюся паковку и баллонирующей вокруг нее нити (патент РФ № 2202662). Данная методика позволяет определять степень и характер плотности намотки пряжи и оптимизировать размеры паковки.
Предложены новые критерии оценки качества хлопчатобумажной пряжи, позволяющие определять величину неуравновешенности пряжи и нитей на кручение (патент РФ № 2225466), проектируемую прочность, диаметр пряжи и ее укрутку.
Результаты диссертационной работы внедрены в учебный процесс ИГТА и использованы в дипломных и магистерских проектах.
Способность нити выравнивать свое натяжение в точке наматывания при различных диаметрах намотки
Из теоретических исследований, приведенных в предыдущем параграфе, становится очевидным, что нить в зоне бегунок-паковка не имеет прямолинейной формы, а представляет собой спираль, причем ее геометрия меняется в зависимости от ее натяжения (1.52) и (1.54). Анализ условия динамического равновесия бегунка (1.37) показывает, что основным фактором, влияющим на изменение натяжения нити, является угол наклона вектора силы натяжения нити в зоне бегунок-паковка в точке касания с бегунком (1.39). Если считать, что нить в зоне бегунок-паковка имеет прямолинейную форму, то ее натяжение на всей длине участка будет одинаковое и равное усилию в точке наматывания. Причем, угол а отклонения вектора силы от оси, проходящей через центр вращения паковки и через бегунок (как точку) (рис. 1.7), определяется по формуле (1.38). Однако, как показано в п. 1.5, нить на участке бегунок-паковка будет иметь спиралевидную форму и угол наклона вектора Т, к касательной Р будет меньше, чем угол рп при условии прямолинейности нити на этом участке (рис. 1.14). Поэтому натяжение нити при вращении паковки и ее изгибе на этом участке будет меньше.
Новый подход к оценке динамики нити на участке бегунок-паковка выявляет эффект саморегуляции натяжения нити. Так с ростом натяжения нити Ті (например, вследствие роста силы трения бегунка о кольцо F ) увеличивается длина нити в зоне бегунок-паковка (угол р , формула (1.54) и (1.51)), а угол наклона Р уменьшается (1.52), а это в свою очередь уменьшает натяжение нити в зоне бегунок-паковка в точке касания с бегунком Ті (1.53). Таким образом, любое внешнее влияние на натяжение нити изменяет геометрию нити в зоне бегунок-паковка и натяжение выравнивается. Изменение диаметра намотки нити также изменяет геометрию нити в этой зоне, что в свою очередь вносит коррективы в характер изменения натяжения нити.
Становится очевидным, нить в зоне бегунок-паковка обладает свойством частичного самовыравнивания своего натяжения. Но, поскольку натяжение нити в баллоне и в зоне бегунок-паковка взаимосвязаны, следовательно, весь механизм кручения нити на кольцевой машине обладает этим важным технологическим свойством. Нить имеет другой, чем в [34] с. 580, характер изменения натяжения. Следует заметить, что эффект самовыравнивания натяжения нити на кольцевой прядильной машине открыт нами впервые благодаря тому, что мы отказались от догмы прямолинейности нити в зоне бегунок-паковка.
Оценить выравнивающую способность нити при изменении диаметра намотки паковки можно, анализируя формулы для определения натяжения нити в зоне бегунок-паковка (1.39) и формулы (1.51), (1.53), а также формулы для определения вертикальной составляющей натяжения нити в баллоне (1.40). Сравнительные величины натяжения можно определить на примере расчета для хлопчатобумажной пряжи № 40 (25 текс) при со = 1256 с-1 (n = 12000 об/мин.);
Расчеты показывают, что натяжение нити в точке наматывания Тн при условии спиралевидности участка бегунок-паковка за период изменения диаметра намотки паковки практически постоянно, а характер изменения натяжения нити в других участках существенно сглажен. Выявление этого эффекта позволяет по-новому оценить технологический процесс кручения на кольцевой машине, а также условия формирования намотки нити на паковку и более точно рассчитать ее плотность. Это позволяет по-новому подойти к вопросам ликвидации таких технологических браков намотки початков на кольцевых машинах, как, «слабый мысок», «слабое гнездо» и др. Если принимать во внимание условие прямолинейности нити в зоне бегунок-паковка и соответствующий характер изменения натяжения нити в этой зоне, то тогда вообще невозможно теоретически объяснить слабое натяжение нити в «мыске», т.е. при минимальном радиусе намотки пряжи на паковке. Кроме того, необходима коррекция в технологическом приеме стабилизации натяжения нити за счет регулировки частоты вращения веретен, основой которого является расчет натяжения нити по мере наработки паковки. Условие ограниченности объема данной работы, а также другие цели не позволяют подробно рассмотреть эти проблемы.
Итак, спиралевидность формы кривой нити в зоне бегунок-паковка вносит коррективы в формулу (1.39) в виде (1.51) и (1.53) и, соответственно, в формулу для определения массы бегунка (1.42) и (1.43). В этом случае формулы (1.42) и (1.43) будут иметь сложный вид и решение их возможно только методом последовательных приближений, что не составляет особых трудностей при использовании современной вычислительной техники, но неудобно для практического использования в условиях производства представлены расчетные кривые изменения вертикальной составляющей натяжения нити в баллоне по мере изменения диаметра намотки пряжи при прямолинейной форме нити на участке бегунок-паковка (кривая 1) и спиралевидной форме нити на этом участке (кривая 2). Из графика очевидно, что величины натяжения нити Тг при гтах близки в обоих вариантах расчета (разница менее 10 %). А, поскольку, в формулах расчета массы бегунка (1.42) и (1.43) заложено натяжение нити в нижней точке при максимальном радиусе полного «гнезда», то ошибка при использовании этих формул по расчетам не превышает 8 %, причем в сторону уменьшения массы бегунка. Таким образом, расчет минимально необходимой массы бегунка по формулам (1.42) и (1.43) обеспечивает 8 % запас устойчивости работы баллона в опасный период при наработке низшей точки полного «гнезда» и предложенные нами формулы с успехом могут использоваться для практических расчетов.
Расчет параметров натяжения нити для нового крутильно-наматывающего устройства
Анализ особенностей конструкции нового крутильного устройства, а также его практические испытания показали, что свои уникальные возможности по повышению производительности кольцевой машины новое устройство может выполнять только при следующих условиях: если бегунок будет катиться; если касание бегунка и кольца будет осуществляться в одной точке ка чения, т.е. качение бегунка будет свободным.
Поэтому разработке теории движения ролика-бегунка в кольцевой камере и посвящена вторая глава работы.
Первоначально перед нами встал вопрос - как решать задачу с катящимся бегунком. Общей универсальной теории качения тел не существует. Разработаны только частные вопросы: качение катков, шаров, автомобильных и авиационных колес. Но все они не подходят для нашего случая. Следует заметить, что с точки зрения механического движения новое крутильное устройство является очень сложной задачей. Так по степеням свободы торообразный бегунок с одной точкой касания имеет пять степеней свободы, и, соответственно, столько же возможных движений (причем два из них имеют ограниченную устойчивость), в то время как для выполнения условий работы необходимо только три закона движения. Поэтому обшую задачу динамики движения бегунка внутри кольцевой камеры в новом крутильном устройстве мы решали поэтапно.
В первой главе доказано, что для существования баллона на кольцевой машине необходима определенная величина натяжения нити (1.22), создаваемого подвижным телом - бегунком. Для того чтобы теоретически определить параметры нового крутильного устройства необходимо получить аналитические зависимости натяжения нити, создаваемые этим устройством, от его геометрических и динамических параметров.
На первоначальном этапе для расчета натяжения нити в первом приближении рассмотрим три движения - движение центра масс бегунка по двум координатам и вращательное движение вокруг собственной оси. Таким образом, на первом этапе исследуем плоское движение бегунка, т. е. движение бегунка в плоскости кольцевой камеры [71].
Бегунок в кольцевой камере приводится в движение за счет взаимодействия с нитью и поверхностью беговой дорожки. Причем бегунок может катиться по поверхности, а может скользить. Определим условие, при котором бегунок будет катиться.
Анализ формул (2.16) и (2.17) позволяет косвенно оценит возможность раскручивания нити при взаимодействии с бегунком. Действительно, если предположить, что нить, огибая бегунок, не раскручивается, а коэффициент трения нити о бегунок поперек нити принять равным коэффициенту трения о бегунок вдоль нити, т. е. JJ. н_р = ц н.рп., тогда Ті = оо. Такое предположение не подтверждается практическими наблюдениями. Следовательно, можно предположить, что, при взаимодействии бегунка с нитью, она раскручивается, и сила трения FT снижается практически до нуля. Кроме того, расчеты показывают, что величинами Tfcos а и Т5 sin 3 в формуле (2.17) можно пренебречь. Ошибка при этом не превысит 5 %. Тогда, с учетом этого, формулу (2.16) можно представить в следующем виде:
Анализ расчетных формул (2.18) и (2.19) показывает, что теоретически натяжение нити, создаваемое новым крутильным устройством по своим параметрам будет отличаться от натяжения, создаваемого классическим устройством бегунок-кольцо. Покажем это на примере. Определим натяжение Ті и Т2 для хлопчатобумажной пряжи № 40 (25 текс) при п=12000 об/мин (со=1256 с-1); тр= 0,55-Ю"3 кг; d = 310"3м; b = 10 3 м; fk = 510"5 м; R = 0,02 м; ц„.р = 0,3; цн-боР = 0,3; гтах = 0,018 м; rmin = 0,009 м. Для определения параметров Тн и Ті при условии спиралевидности участка нити в зоне бегунок-паковка, как и в п. 1.6, ис п — а Полученные пользуем формулы (1.51) и (1.52) с учетом выражения \р\ = результаты расчетов по формулам (2.18) и (2.19) сравним с аналогичными расчетными данными классического устройства, которые приведены в п. 1.6 табл. 1.1. Сравнительные результаты расчетов приведены в табл. 2.1.
Новый способ и устройства для определения величины крутящего момента пряжи и ниток
В предыдущих параграфах предложен аналитический метод определения упругого крутящего момента пряжи. Расчеты, проведенные по формуле (3.21), показали, что величина упругого момента зависит от точности определения диаметра пряжи. Однако определение реального диаметра пряжи, нагруженной осевой растягивающей силой, является технически сложной задачей. Поэтому, с учетом этого, а также для оценки степени достоверности формул расчетного метода, нами предлагается новый способ и устройства для измерения величины упругого крутящего момента пряжи. Предложенный способ является универ сальным и его можно использовать для любого вида пряжи и крученых нитей. Данный способ является изобретением, на что получен Патент РФ № 2225466 [103].
Однако для того, чтобы понять, зачем потребовалось изобретать новый способ и устройство, кратко проанализируем некоторые известные способы и устройства. Самый первый и простой способ - это определение упругого крутящего момента одиночной пряжи по ускорению вращения симметричного груза, прикрепленного к свободному концу висящей пряжи [94]. Несмотря на очевидную простоту, этот способ имеет ряд недостатков. При определении крутящего момента неминуемо вносится ошибка, т. к., при измерении ускорения вращающегося груза, пряжа теряет часть витков крутки и, следовательно, изменяет свои параметры. Кроме того, измерение упругого момента пряжи происходит при одной определенной величине осевой растягивающей силы, равной весу подвешенного груза. Поэтому построить зависимость Мкр= f (Р) (рис. 3.9) крайне трудно.
Известны универсальные динамометры - релаксометры УДР [104] и КДР-1 [105], разработанные группой литовских ученых в ЛитНИИТП в 1970 1972 г.г. Суть их заключается в том, что упругий крутящий момент от исследуемого отрезка пряжи передается тонкой стальной проволоке с определенными жесткостными параметрами. Величину крутящего момента пряжи в них оценивают методом пересчета параметра жесткости проволоки по углу поворота стрелки, прикрепленной к этой проволоке. Однако построить диаграмму Мкр= f (Р) также крайне сложно, потому что прибор и плавающая в жидкости стрелка каждый раз настраивается на строго определенное усилие натяжения проволоки, а, следовательно, и пряжи.
Известен прибор В. Френцеля - К. Банке [106], [107] и аналогичный, но усовершенствованный также в ЛитНИИТП [108]. Они предназначены для определения упругого крутящего момента движущейся пряжи. Однако, первый очень неудобен для работы, а усовершенствованный имеет конструктивные погрешности, создаваемые моментом трения в обойме с тензопреобразователями, особенно при больших усилиях натяжения пряжи. Для определения величин крутящего момента необходимо вводить поправочный коэффициент, полученный, либо расчетным путем, либо экспериментальным. Причем, методик расчета этого коэффициента авторами не приводится.
Наш способ и устройство определения упругого крутящего момента лишены указанных недостатков. Суть нового способа заключается в том, что испытуемый образец пряжи или любой другой крученой нити располагают горизонтально. Один конец образца пряжи закрепляют неподвижно, либо с возможностью осевого поворота, а второй конец соединяют со вспомогательным образцом длинномерного нитевидного материала без кручения близкого по толщине к испытуемому образцу, но более прочному на разрыв. Свободный конец вспомогательного образца нагружают осевой растягивающей силой постоянной, либо переменной величины. При этом испытуемый и вспомогательный образцы соединяют между собой посредством чувствительного элемента, по которому определяют величину крутящего момента.
Общая схема устройства этого способа представлена на рис. 3. 10, где: 1 - испытуемый образец пряжи, 2 - вспомогательный образец, 3 - чувствительный элемент, 4 - блок, 5 - груз, 6 - крепежный винт, 7 - приспособление для поворота конца испытуемого образца, 8 - опора.
Устройство работает следующим образом. Берется отрезок определенных размеров, например, один метр, нераскрученной крученой нити или пряжи 1, и располагается в горизонтальном положении. Один конец отрезка 1 закрепляется в опоре 8 винтом 6, а ко второму концу отрезка 1 через чувствительный элемент 3 прикрепляется отрезок вспомогательного длинномерного материала 2 без кручения, например, капроновую леску, близкую по параметрам толщины и жесткости, но превышающую по прочности испытываемую пряжу. Свободный конец вспомогательного отрезка лески 2 перекидывается через блок 4 и прикрепляется к нему груз 5, нагружая тем самым осевой растягивающей силой одинаковой по величине и леску 2, и испытуемый отрезок пряжи 1.
Чувствительный элемент 3 может быть выполнен в двух различных по функциональным назначениям вариантах: для визуального и для электротензо-метрического фиксирования результатов измерений. Но в обоих вариантах чувствительный элемент 3 не мешает (не влияет) распределению осевого усилия растяжения от груза, через леску к пряже. Незакрепленный конец отрезка пряжи (в точке соединения с чувствительным элементом) под действием упругого крутящего момента со стороны пряжи передает крутящее усилие чувстви тельному элементу 3. Прикрепление груза 5 различного по весу позволяет изменять осевое растягивающее усилие в испытуемом образце нити (пряжи), а наличие приспособления 7 позволяет при ослабленном винте 6 изменять крутку испытуемого образца нити. Таким образом, легко определяется зависимости Простота нашего способа сочетается с целым рядом преимуществ. Например, если взять вместо одного образца испытуемой нити несколько (например, 10 штук) одинаковой длины и их концы соединить при одинаковом начальном натяжении, то полученный результат упругого крутящего момента будет равен сумме моментов каждого отрезка нити (это известный факт). Поэтому истинная величина крутящего момента одной нити определится делением полученного результата на количество одновременно испытуемых отрезков нити. Это позволяет ускорить проведение испытаний и повысить их точность при статистической обработке полученных данных.
Практическое применение новой пряжи и перспективы совершенствования кольцевой прядильной машины
В последнем параграфе диссертационной работы, в качестве подведения итогов, рассмотрим главный для производственников вопрос. Какой положительный эффект дает использование нового крутильно-наматывающего устройства? А также каковы перспективы совершенствования кольцевой машины и практического применения новой технологии получения пряжи?
Прежде всего, уточним область применения нового крутильно-наматывающего устройства. Испытания показали, что это устройство можно использовать для любого вида волокна, в диапазоне линейных плотностей пряжи, получаемых на кольцевой машине. Причем, при переработке хлопка, шерсти и льна наше устройство улучшает параметры качества кольцевой пряжи (прочность ее возрастает в среднем на 20 - - 40 %). Исследований на прядильных машинах, вырабатывающих шелковые, искусственные и синтетические пряжи нами не проводилось, но принципиальных условий, не позволяющих это выполнить, не существует. Кроме того, наше устройство можно использовать на кольцевых крутильных машинах. Предварительные испытания показали некоторое небольшое увеличение прочности хлопчатобумажной крученой пряжи. Таким образом, применять новое устройство можно на любой кольцевой прядильной и крутильной машине, не ограничивая ассортимент вырабатываемой пряжи, как по волокну, так и по линейной плотности. Это, как известно, больше половины всей вырабатываемой в мире пряжи и огромный парк машин у нас в стране и за рубежом. По данным ЦНИХБИ в настоящее время в странах бывшего СССР работают примерно 8,7 млн. кольцевых веретен [17]. Причем, в последние годы замечен рост производства кольцевых машин в мире. Так в 1987 году общемировые поставки кольцевых машин увеличились на 34 %, а в 1999 году - еще на 50 %. В настоящее время во всем мире ежегодно вводится в действие примерно 2,5 - - 3 млн. веретен новых кольцевых машин.
Основной упор в диссертационной работе был сделан на совершенствование технологии получения хлопчатобумажной пряжи на кольцевой прядильной машине. Это позволило выявить два основных направления использования нового крутильно-наматывающего устройства в данной области: повышение скоростного режима веретена и увеличение производительности кольцевой прядильной машины; использование на кольцевой прядильной машине новой технологии для получения нового вида хлопчатобумажной пряжи с улучшенными показателями качества и расширение ассортимента пряжи.
Возможность повышения скоростного режима кольцевой машины рассмотрена во второй главе настоящей диссертации. Здесь лишь стоит отметить следующее. Если стоит задача увеличения частоты вращения веретен, работающих в настоящее время отечественных кольцевых прядильных машин, то это можно сделать, заменив существующую пару кольцо-бегунок на наше устройство и несколько изменив конструкцию кольцевой планки. Таким образом, по сравнению с существующими скоростями вращения веретен в 11 + 12 тыс. об/мин, кольцевая хлопкопрядильная машина может работать при 16 - 18 тыс. об/мин и, что важно, с сохранением существующих размеров паковки. Дальнейшее повышение скоростного режима кольцевой прядильной машины также возможно при использовании нашего крутильного устройства, но для этого необходимо конструктивно улучшить систему привода веретен (заменить тесемчатый привод тангенциальным ремнем), повысить точность изготовления бы-стровращающихся деталей, улучшить шумо и виброизоляцию всей машины, а также усовершенствовать конструкцию вытяжного прибора. Тогда, после конструктивной доработки, отечественные кольцевые машины с нашими крутиль-но-наматывающими устройствами смогут надежно работать при скоростях вращения веретен 25 30 тыс. об/мин. Следует еще раз заметить, что таких скоростей не достигает ни на одна из зарубежных моделей кольцевых прядильных машин без уменьшения диаметра и высоты паковки. Напомним, что в но вой японской прядильной машине RX 100 фирмы TOYOTA максимальная частота вращения веретен (согласно проспекту фирмы) в 25 тыс.об/мин (линейная скорость бегунка и = 39 м/с) достигается только при выработке гребенной пряжи № 40, диаметре паковки 30 мм и высоте намотки 155 мм [68]. Наши размеры паковки: диаметр 40 мм, высота 230 мм, линейная скорость бегунка v = 65 м/с.
Однако, по нашему мнению, наиболее интересное и перспективное направление - это выработка с помощью нашего крутильно-наматывающего устройства нового вида одиночной хлопчатобумажной пряжи на кольцевой машине, так называемой раскатанной пряжи. Такую пряжу можно использовать: везде, где необходима прочная хлопчатобумажная пряжа; для выработки тонких плотных дорогих тканей; для выработки джинсовых и им подобных тканей.
Очевидно, что там, где требуется высокая прочность, раскатанная пряжа найдет свое применение. Спектр использования такой пряжи очень широк - это корд, стропы, швейные и другие специальные и технические нити и ткани. Причем, в некоторых случаях возможна замена гребенной на нашу раскатанную пряжу, но, выработанную по более дешевой кардной системе прядения.
Перспективы использования нового крутильного устройства по выработке пряжи для тонких плотных дорогих тканей типа батиста также очевидны. Повышенная прочность раскатанной пряжи позволяет на кольцевой машине повысить прядомый номер, т.е. вырабатывать более тонкую хлопчатобумажную пряжу (от № 170 до № 200), а из такой пряжи ткать тончайшие батисты и перкали. Такую пряжу можно скручивать и получать крученую нить для выработки высококачественных тканей типа маркизет, тафта, шифон и других натуральных элитных тканей платьевого и бельевого ассортимента.
Если с перспективами выработки тонких дорогих хлопчатобумажных тканей все понятно и очевидно, то на использовании раскатанной пряжи для получения плотных джинсовых тканей остановимся подробнее. Известно, что одежда из джинсовой ткани вот уже более 100 лет пользуется стабильным спросом у определенной категории потребителей. Причем, к наиболее важным показателям качества такой ткани, наряду с натуральным красителем индиго, относится плотность ткани по основе и по утку при одновременном уменьшении удельного веса ткани. Теоретически это можно достичь, если использовать более тонкую основу и более плотно прибивать уточную нить. Однако при выработке таких плотных тканей существует реальное ограничение количества уточин на единицу длины ткани. На любом ткацком станке в момент прибоя основные нити деформируются для создания определенной силы прибоя. В результате образуется прибойная полоска, причем, чем выше плотность ткани по утку (больше сила прибоя), тем больше ширина прибойной полоски. Известно, что если ширина прибойной полоски начинает превышать определенную величину (4- -5 см) то резко возрастает обрывность основных нитей и процесс ткачества становится невозможным. Особенно важен параметр прибойной полоски при выработке плотных технических и джинсовых тканей. Проблема повышения плотности джинсовой ткани по утку стоит давно и для ее решения предложены различные технические разработки и модернизации для ткацкого станка. Это тройной прибой, неподвижность скала в момент прибоя, сплошные шпарутки, подвижная грудница и другие. Такие усовершенствования ткацкого станка позволяют несколько снизить ширину прибойной полоски, однако существенного увеличения плотности ткани по утку достичь не удается, а любые дополнительные устройства значительно усложняют работу механизмов прибоя и системы заправки станка.
