Введение к работе
Во введении обоснована актуальность и дана .
В первой глазе рассматривается состояние вопроса, обосновывается цель и задачи исследования.
Во второй главе рассмотрены основные закономерности механики тела намотки, и наматываемых материалов. Характерным свойством наматываемых паковок текстильных нитей является пористость и податливость з направлении приложения силы. Уплотнение тел намотки .-приводит к изменению их физико-механических свойств. При уплотнении текстильних материалов рассматривается дза диапазона деформаций: интенсивное уплотнение и уменьшение пористости тела намотки; уплотнение тела намотки, сопряжённое с необходимостью создания значительно больших нагрузок,
Вязкоупругне свойства тел намотки в значительной степени определяются свойствами наматываемого материала. Определяющими параметра; здесь являются его упруго-релаксационгаїе характеристики, йактор времени оказывает существенное влияние на напряжённое состояние тел намотки как в процессе наматывания паковки, так и в процессе её вылечивания.
Если рассматривать радиальные деформации тел намотки при давлениях больших структурной прочности сжатия материала, то закономерность сжатия может быть представлена в виде функции"
где Лс~ коэффициент податливости слоя в направлении сжатия; m - параметр упругости, определяемый экспериментально. В условиях физического моделирования исходные физико-механические параметры паковок можно достичь предварительный! нагруженном образца определённым давлением. Как показывает опыт, нагру-ение тела намотки с предварительно заданными исходными параметрами в пределах небольших изменений дааленіш позволяет повысить точность моделирования, приблизив свойства модели к свойства;.! реального объекта и рассматривать чедачу линейно-дспормируемых гел. В этом случае уравнение ( I) примет вид
А Є = ЛСД^ (2
Методом локального моделирования получена функциональная зависимость ыекду коэффициентом податливости тела намотки в радиальном направлении и давлением на его поверхности
где Д 0 - коэффициент податливости при ^ = I;
Де - коэффициент податливости при давлении равном основанию натурального логарифма (ц = е).
На основании полученных соотношений закон уплотнения тела намотки формулируется следующим образом: при небольших изменениях уплотняющих нагрузок изменение деформации прямо пропорционально изменению давления.
При формировании большинства текстильных паковок иагружение нитей носят циклический характер, Непосредственно в паковке нити также подвергаются физическому воздействию вследствие перемещения внутренних слоев и релаксации. Однако эти процессы имеют статический харахтер.
Исследования релаксационных характеристик пряжи и нитей осуществлялось на тензорелаксоыетре с подвижным нижним заяиькш. Скорость нагружения соответствовала скорости нагружения в решшных условиях. Восстановление протекало медленно со скоростью близкой восстановлению деформации пряжи пряхи по мере формирования паковка. Модифицированная релаксационная модель различных видов пряжи из натуральных волокон получена на основе трёхэлементной модели Эйринга, результатов експериментальних исследований и имеет вид
где 0 - длительный модуль кёсткости пряжи;
^,4 с " постоянные коэффициенты, определяемые экспериментально; &и - нормальные напряжения в материале при растяжении от
намоточного натяления; < і j-j,- соответственно текущее BptvH и bi-'jmh релаксации.
Закономерность восстановления нити описывается уравнением
где -а -й -'ъ;
- полная деформация при нагруженші нити;
в " деформация восстановления;
0 - остаточная деформация при восстановлении;
А, а- - коэффициенты, характеризующие упругие свойства пряжи.
Напряяёшо-деформированное состояние паковки и пряжи оказывают существенное влияние не только на показатели тела намотки, но и на последующие технологические процесси ткачества и отделки. Здесь имеет место "эффект памяти", который присущ большинству материалов. Технологические процессы перематывания как правило сопровождаются многоцикловыми воздействиям! на нить. Выявление закономерности накопления остаточних деформаций в процессе шогоцикловых воздействий на нить является важнейшей проблемой комплексного ре-2ения задачи в целом. В постановке и решении этой задачи важная роль принадлежит русским и советским учёным А.Г.Разуваеву, .<5.Бо-5рову, А.Г.Архангельскому, А.П.Феонтистову, Г.Н.Кушшу, А.Н.Соло-зьёву, В.Л/ордееву, К.Е.Перепёлккну, И.И.Мигуиову и др.
Учитывая неоднородность механических свойств хлопчатобумажной іряни, полученной в различных условиях из различного исходного зырья, в работе приведены результаты испытаний её шогоцикловых сарактеристик на пульсаторе, при котором в каэдон цикле сохраняюсь действие заданного закона нагруяения и постоянство его- амп-іитуди. -В результате определены вязкоупругие характеристики пря-ш при многократном нагрунеиин с закономерностью близкой к реальнім процессам.
','ногократішо цшяігчески повторяющиеся воздействия на текстиль-ню материалы возникают и в процессе фрикционного контакта тела шмотки с укатывающим элементом. Возникающая при этом величина >статочной радиальной деформации имеет характер степенной функции : показателем степени меньше единицы. Наблюдается явно выраженная енденция к затуханию роста остаточных деформаций с ростом усилия іежду паковкой и валом. Следовательно, уплотнение паковки за счёт 'величения контактного усилия целесообразно до определённой сте-іени. Для дальнейшего уплотнения необходимо включить в работу щг/~
гие факторы воздействия на тело намотки. Важнейшим из них является смещение сечений в тангенциальном направлении.
В результате экспериментальных исследований тел намотки и составляющих -их материалов получены необходимые для дальнейших теоретических исследований соотношения мэвду их основными физико-механическими параштрами.
В третьей главе рассмотрена задача напряз?.енно-дефорі...фованного состояния тел намотки. Б основу теоретических исследований положен метод наблюдения за отдельными слоями тела намотки в сочетании с методом рассмотрения сплоішого поля распределённых по всему объёму слоя намотки сил, обусловленных намоточным натяжением.
Основы каткого из указанных методов, применительно к паковкам текстильных материалов, заложены профессорами В.А.Гордеевым, В.В.Кленовым, В.А.Степановы:.!.
Учитывая структурную неоднородность паковки в радиальном направлении, применены подвижные границы и скользящие постоянные интегрирования соответствующих дифференциальных уравнений.
При отсутствии укатывающего воздействия вала определяющими факторами состояния тел намотки являются намоточные натяжения и физико-механические показатели материала и тела намотки. В результате рассмотрения напряжённо-деформированного состояния элементарного слоя намотки как квазиупругого и квазисплотного тела получено уравнение равновесия этого слоя. Для снятия внутренней статической неопределённости задачи применены дополнительные условия в виде геометрических соотношений Коим. Предпосылкой дальнейших расчётов явилось представление тела намотки предварительно нагруженного давлением с последующим изменением этого давления в узком диапазоне по мере формирования вышележащих слоев. При этом все факторы и выходные параметры паковки представляются в виде непрерывных реализаций. В результате получено выражение, для определения язвления в слое
2,,." І'1 tJl^X-Co^
(V)
С, її Cti - скользящие постоянные интегрирования;
6"„,р - напряжения от намоточного натяжония с учётом релаксации; 2 - текущий радиус паковки; „ - модуль жёсткости материала; эе - коэффициент заполнения слоя; ft - yroji подъёма витка;
jp - коэффициент сопротивления сдвигу слоя в тангенциальной направлении.
при г-^.і л^І-Л^Г*/-.);
где ЛТлС- модуль податливости нижележащего слоя, включая податливость намоточной тары.
Так как натяжение материала з паковке изменяется та мере её формирования, то для удобства анслиза введены понятия активных и пассивных зон. При этом слои намотки а натянутыми витками отнесены к активным зонам; слои без натяжения - к пассивным зонам.
Под воздействием вновь формируемых слоев и радиального смещения витни приобретают окрукісую деформацию восстановления
где э- остаточная деформация витка после снятия нагрузки;
н- деформация витка в момент укладки на паковку. Поскольку при "р ? О виток" растянут (активная зона ) , а при
зтся деляющее натяжение витка в j- ом слое
При и) >^ теряется устойчивость формы витка. Выражение опре-
і j =4^ {є„ -е0- u>f*jf- (.и)
В отличие от паковок крестовой намотай формирование паковок рулонного типа сопровождается не только деформационными процесса-
ии, но и перекомпановкок кнтей. Возникающие при этом возмущения трудно поддаются прогнозированию и контролю. Наличие информации с длине наматываемого материала и изменении радиуса в процессе наматывания паковки, например на сновальных и шлихтовальных машинах в значительной степени упрощает решение 'задачи. Анализ паковок рулонного типа на основе кинематических параметров наматывания с учётом аффекта укатки выполнен на основе приведенной еышэ методики с использованием полученных уравнений для определения межслой-ных давлений и натяжения материала в паковке. Плотность намотки в рассматриваемом внутреннем j-ом слое изменяется под воздействием формируемого і-го наружного слоя и вышележащих слоев и определяется из условия сохранения массы материала в слое:
КН[(%с-,-%і)*-(^-г.і:-^-,;с)
4 п» , (12)
где 2j.i-i ~ наружный радиус j -го слоя до формирования г'-го ело ujj.і - перемещение наружных витков J -го слоя под воздействием і-го слоя; ?j.(. 1-і - внутренний радиус j -го слоя до формирования і -го слоя; uJj.,- і - перемещение слоев на внутреннем радиусе j -го слоя под воздействием і-го слоя; И - длина паковки; &1 - длина материала в слое; Л - число нитей в заправке. Анализ результатов расчёта сновальных паковок и навоев показывает, что давление в слоях распределяется неравномерно. Максимальное давление имеет место у основания паковки, затем уменьшается, приобретая более равномерный характер распределения по радиусу паковки. При наматывании с постоянным натяжением возможно образование пассивных зон внутри тела намотки.
Распределение плотности намотки носит волновой характер с тенденцией уменьшения от внутренних слоев к наружным. По мере роста диаметра намотки во внутренних слоях стабилизируется, что ранее было теоретически обосновано и экспериментально доказано проф. В.А.Степановым при анализе паковок бобинной структур^.
Наиболее напряжённое состояние испытывают те слои пряжи, которые находятся непосредственно на померхші ги намоточной тары. Это
п[л'?>,т1іт к моханичоаг.т поврездешям пряяи, ухудшению є (і <{>;гаш:о->",.'лгл!:;т;сд;::;:;і параметров, неудовлетворительной сматываемости с па-кесон, а ;: драго п:::і - к точечному непронрасу.
Ксматетанио па:-:овок с более равномерной структурой воз можно путём пх "'огг.-.їфогппия из. основз оптамлзации параметров наматштшш по onp2A-:v:e;n;o« программе, а также применения намоточной тари с по-дг.глі'.і'ііч основанием. Оба решзния могут бить применена в комплексе. Нри..моке:та податливого основания способствует болео равномерному распределен!'.» давления, плотности намотки и натлжєшш э паковках.
Получений паковок с заданными свойствами на осново оптимизации параметров наматизашіл позволяет не только улучгить качественные показатели паковок, ко, что очень зеглш, самой пряяи.
Задача получения паковок с задакиїм распределением иатятэпля в слоях реализуется изменением намоточного иагяяения:
- для пакогок рулонной структури
IJ?)-- f^f /V), +fa)ds * /^//&+/>б№гJ (із)
- для паковок бобнняой структурі
Постоянная интегрирования Аг определяется в зависимости от податливости основания паковки кз условия совместности перемещения основания п слоя намотки, лежащем на основании.
Получение паковок с заданным распределением давления между слоями представляется в виде Функции намоточного натягнення
m=iC„*9m'(<-P)
Но менее важной проблемой ярдяется разматывание паковок иа по-іледупщих операциях. Кинематика и динамика процесса схода нпти с іеподгигашх и вращающихся пэчопок достаточно глубоко изучены \.П.№шаковнч, Я.З.Я!:уоовским, Н.1!,Исаковым, Л.й.Бородиіпч,
Е.Д.Ефремовым, К.И.Мигушовш, Р.Д.Ефремовым и другими. Однако исследования напрякенно-дефорідарованного состояния паковок при их разматывании практически отсутствуют.
Важным фактором нормального протекания процесса, особенно при осевом сматывании, является натяжение материала на поверхности паковки. Отсюда определённей практический интерес представляет рассмотрение теоретических аспектов состояния паковки при разматывании.
Используя ранее принятые понятия, определения и методу-' анализа, получаем уравнение, определяющее межслойные давления в паковке в процессе её разматывания
кв"
коэффициент восстановления слоя в радиальном направле-
НИИ J
и,,г = 1'1±\1Ем^<'Со^ {18)
Постоянные интегрирования В, и Ь& определяем из граничных условий на поверхности разматываемой паковки и поверхности намоточной та-рч.
Из анализа напряжонно-дефоршіровашого состояния материала паковки в окружном напразлений получено уравнение
Так как процесс разматывания паковок сопровождается восстановлением тела намотки в радиальном направлении, то следует ожидать, что витки, расположенные на периферии разматываемой паковки, из пассивной осны перейдут в активную и будут натянут;ми. Это состояние твм пегное, чем вше плотность hovotkh и упругие характери-
стіш, тела намотки в радиальном направлении, і,1ягкие паковки со значительными паееивиыш зонами зачастую но обладают достаточной величиной восстанавливающих сил и не претерпевают значительных изменений своих свойств, что создаёт определённые трудности при их разматывании и приводит к необходимости применения специальных, например, пружинных патроног.
В четвёртой главе изложены теоретические осноец работы контактной пары паковка - жёсткий вал. Рассмотрзно влияние эффекта укатки на процесс формирования текстильных паковок. Напряжённо-деформированное состояние паковок в зоне контакта рассматривается при статическом и динамическом воздействии укатывающего вала.
На основе представления модели паковки в виде внешней оболочки, лежащей-на упругом основании, и рассмотрения плоской картины распределения контактных сил при статическом взаимодействии паковки с катком получены уравнения, определяющие основные силовые и деформационные параметры в зоне контакта и сменных с ней областях тела намотки. Окружные перемещения в прилегащих к зоно контакта областях и непосредственно в зоне контакта
U^RZCLe^ {20)
где R J RB - соответственно радиусы паковки и вала?
О і V - соответственно текущие углы контакта по паковке и валу; 00 - максимальный, угол контакта паковки с валом (угол
контакта) ; С^ - постоянные шїтегрировашія, определяете из граничных условий; L =R + Re
?до й w CL&- безразмерные комплекс: Q^ -К&/? jHt', <2е= KeR /М>
fij - интенсивность натадкзиия материала в слое;
Кг - модуль сжатия тела надатки в радиальном направлении; Кй - модуль тангенциального смещения тела ншдогки. Радиальные перемещения в ооне, прилегающей к контакту, и в зоне контакта
СО *-.; fit в (23)
Приращение растягивающего усилия в наружной оболочке пакоыси
л = л/о g Сф (jsL н-аг)е (25)
Давление в зоне контакта
При расчёте на ЭМ контактной пары паковка рулонного типа -каток получены результаты, имеющие практическое значение для проектирования укатывагацих устройств и выбора технологических параметров наматшания.
Уменьшение диаметра укатывающего вала приводит к росту прогиба тела наїюгки в центре контакта и увеличению растягивающего усилия в зоне контакта. Существенное влияние на структурные показатели паковки и состояние т остального материала, особенно при больших контактных усилиях, оказывают деформации относительного сдвига слоев.
На основе анализа контакта паковки с катком ь статических условиях рассмотрена имитационная динамическая модель процесса укатки. В реальных условиях работы контактирующих пар имеет место различие упругих характеристик тела намотки при нагруженші и восстановлении. Набегающий участок контакта пр;' перекатывании относительно фрикционного вала испытывает сжатие, сбогапций участок -
осссаковлеш'.е, циклически повторявшийся под воздействием внечлни ил it сил упругости.
При равномерном вршкзшш' паковки н% холостом холу сумла монон-оо сил сопротивления елатив набегакг'ой з зоне контакта зотв:і и юсетанавлив&'ацих сіп упругости сбегакцей взтвн уравьовегиившотся юмектоц сил сопротивлени: пэрекптывгнию. Пренебр-зггя трепке» в юдшигшиках и сопротивление?.! ср-зды, с учётом соотнояенкЯ, полученное при решении статической задачи, получаем уравнение для определения плеча трения:
,< = -^ ', Ч / ^)^-^- * 'J < ^28)
'дэ ^*„ - динамическая составляющая перемещения оболочки паковки з зоне'контакта; Q - интенсивность прижима укатывающего вала я паковке; 6і/ - угловая скорость зало; (ajq - прогиб тела намотан в зонз контакта; 2т - модуль вязкости тела намотки.
В случае принудительной подачи материала непосредствегао в зо-:iy контакта его продольная деформация может быть определена из уравнения проф. В.Н,Аносова
Є = %*~ , (29)
где V - скорость подачи материала;
V - скорость приёма материала контактной парой.
При фрикционном нсматыванин возможно положительное и отрицательное скольжение паковки относительно приводного вала. В результате аналитического и експеримзнтачьного исследования установлено, что при огчнаковом намоточном натяяении можно регулировать величину проскальзования давлением в контактной паре и при необходимости предотвращать отрицательное скольяенио. Увеличение намоточного натяжениг за счёт прогиба тела намотки в зоне конаакта является одним из косвенных проявлений эффекта укатки, Важным аспектом является поведедао наматываемого материала и тела намотки после прохождения контактной зоны.
Циклически повторяющиеся реформации наружных слоев приводя? и
определённым структурным изменениям тела намотки. В результате гиотерезисного характера шогоцикловых характеристик нагружения за зоной контакта появляются остаточные, главн"м образом, эласт ческие деформации в тангенциальном и радиальном направлениях. Э' приводит с одной стороны к уплотнению паковки, с другой - к осл, блекпэ натяжения материала в наружных слоях паковки. Проф.Б.Д.3; лясов показал, что существенной особенностью деформации сжатия хлопкового волокна во времени является быстрый переход их к состоянию технического равновесия. Экспериментальные исследования многоцикловых характеристик сжатия пряжи и ткани указывают на справедливость этого вывода применительно к указанным материала! Вязкоупруг..з свойства при сжатии приводят к неполному восстановлению деформации наружного слоя после каадои цикла нагружені Возникающие при этом остаточные деформации с учётов скорости наї ружения находим из уравнения
где о$0- составляющая статической радиальной деформации, сос"-ветсгвуюцая угловой координате ^0; Кц - коэффициент цикличности, учитывающий циклический хараи тер нагружения. Уменьшение округами деформации наружного слоя вследствие радиальной деформации будет
*„ в &/* (si!
и соответственно величина погонной растягивающей нагрузки этого слоя
К = /V- в^ае8с/(ЯИ), (32)
где Е-е - модуль жёсткости слоя;
Fc - площадь сечения рассматриваемого слоя. Давление на поверхности тела намотки на основе уравнения А.П.Минакова
с-
9Й 4^*^^!* ЯН)С<**$ <33)
Подстановкой полученных значений давления в нарузкном слое в граничные условия { 8 ), а уточнённые значения натяяения в качест-зе наїлоточішх, получаем расчётные параметри формирована паковок з учётом этих элементов укатывающего воздействия катка на тело намотки.
При формировании паковок за счёт их контакта с жёстким валом и от усилия намоточного натяжения возникают сдвигапцие силы, действующие в локальной области на поверхности паковки. В етом случае решение задачи определения напряжений и деформацій в сечениях точными аналитическими методами связано с большими трудностями получения и .решения уравнений. Поэтому решение осуществлено приближённым методом, в основу которого полокен принцип начала возможных перемещений и метод рааделенш переменных ( метод Фурье).
Представляя форму граничного поперечного сечения в результате тангенциального сдвига близкой к параболе, а радиальные деформации при воздействии внешней нагрузки затухающими по направлению к центру паковки, получаем уравнения, определяющие эти сдвиги. В тангенциальном направлении
" = Чх»,.
JL
(Hfe)-e:m (34>
где UQ mQX- сдвиг в центре контакта; ГП,П~ постоянные коэффициенты;
н>к - радиус, на котором полностью затухает поперечине и продольные деформации. В радиальном направлении
~ m
х(Є + ПХ - і), (35)
п _ Ґс/ I _ Л 1 к - р.
izH I
P0 - сдвигающая сила в центре контакта. Величина сдвигающей силы затухает по тому же закону, что и прод низ деформаций
Tc;asM образом, в результате анализ pcdori: гонтаїстнап па-,:» v. лучены соотношения, оирздоляк^ю c::.icl-,i;j, деформационные я к;::<:; ыатические параметры взаимодействия паковки с укатыз&оцим ьо;/..".
В пятой главе разработаны теоретические и экспер'.шенталышз основы метода анализа структуры паковок текстильных материалов рентгеновыми излучениям.
Определены массовые и линейкиз коэффициенты поглощения для п ковок пряли с учётом её химического состава, плотности намотки влазности. Экспериментальная проверка и уточнение результатов а литических исследований бшолєї22 ії& промышленной рентгеновской ; тановке о применением специальных: приспособлений.
В результате теоретических и экспериментальных исследований : лучены расчётные значения плотности наыоткн для паковок хлопчат-бумажной прлжм толщиной слоя 0,04 и.
н толщиной 0,15 м.
Тр = We + -iw1K > (за)
где S -' Є* > i' я t i' . '> CLfl^f > & - коэффициенты, определяемые експериментально; t/t^ - линейный коэффициент ослабления для пряжи; jU ' - линейный коэффициент ослабления для воздуха;
W - влажность пряжи. Полученные уравнения позволяют определять плотность намотки исследуемых участков паковки по изменению интенсивности иэлучет после прохождении слон. Для облегчения применения метода раэраб< таны исмограімд. В качестве примера реализации метода приведены
результаты структурного анализа бобин на рентгеновской установка. Получены распределения плотности намотки по радиусу и высоте цилиндрических бобин с машин типа ММ-2 и мотальных автоматов "Ауто-сук". Исследования показали хорошее совпадение с результатами, полученными другими экспериментальными методами и расчётным путей. Из анализа результатов исследований следует, что мотальные автоматы "Аугосук" формируют паковки с более равномерной структурой по сравнению с машинами типа f№2 и 11-2. Разработаннь'и экспериментальный метод структурного анализа тел намотки позволил оценить достоверность результатов теоретических исследований. Получено достаточно хорошее совпадение расчётных и экспериментальных значений плотности намотки бобин.
В шестой главе на основе теоретических исследований формирования паковок и их .разматывания расмотренн вопросы сбережения сырьевых и энергетических ресурсов за счёт оптимизации технологических процессов подготовки пряжи к тгачеству и кр'асильно-отделочным операциям.
Одним из ответственных этапов подготовки прязи является её терможидкостная обработка. Влияние структуры намотки на качество крашения и беление пряжи общеизвестно. Анализ параметров бобин, предназначенных для крашения, показат, что структурная неоднородность бобин по плотности намотки в среднем составляет 20 процентов, а по диаметру порядка 9 процентов. Для определения допустимой неоднородности бобин одной партии по плотности намотки и геометрическим размерам исследовано влияние этих факторов на равномерность циркуляции рабочего агента через- тело намотки. Для ранее приведенной неравномерности плотности намотки одной пар-тин бобин неравномерность циркуляции красильного раствора через них в прякенрасильном аппарате типа АКД составляет 96 процентов.
Таким образом, уже на стадии подготовки пряжи к крашению возникают предпосылки разнооттеночности краденной пряжи и увеличение длительности её крашения.
Установлена существенная корреляционная связь между параметрами бобі,я, гидравлическими условиям! крашения и качеством краиения, выраженном через ровноту крашения. Значительная неоднородность плотности намс ;'кн бобин по высоте носителя красильного аппарата приводит к увеличению как межбобин"ой, тел и внугрибовинной не-ровноты.
Анализ результатов исследований указывает на необходимость подбора одной партии бобин перед крашением по массе и диаметру Установлено, что допустимое отклонение массы бобин от среднего значения в одной партии не долкно превышать 2-х процентов, а д метр 1-го процента от среднего значеная этого размера.
На качество термокидкостных обработок и физико-механические параметры пряяи в результате этих обработок существенное влиян оказывает напрякённо-дефораированное состояние тела намотки в зудьтато набухания волокон и релаксационных процессов. Происхо щие процессы во время терможидкостных обработок сами по себе о сложные и трудно поддаются математическому описанию. Поэтому т рия напряжённого состояния паковки в результате набухания и ре лаксации волокон и пряхи построена на основе упрощающих гипоте в основу которых положены линейные модели и принципы перехода дискретных растягивающий усилий в намотке к сплошноцу полю нат кений с определённой интенсивностью.
Давление в слое с учётом релаксации напряжений с? терможидк стных обработок, набухания волокон и перемещения, вызванного э фактом Пуассона
я, = с,У'* с2іг*г+ **ъ«>**ч) ,дз9]
где « ж - коэффициент релаксации напряжений при терможидкостно обработке пряжи; Ыг - 'модуль поперечного сжатия волокна при набухании; с - исходное напряжение в слое от растягивающей нагрузки
тарможидкостной обработки; ve е - коэффициент Пуассона; Pi і» а і ** 080ЛЬЗЯ1Чиа постоянные интегрирования, определяемые и ' ' подвижных границах;
z<,*= тг-* * WC^^^yW^J но)
Изменение ыегхслойных давлений в результате терможидкостшх работок приводит к перераспредьлению плотности наметки в отдел ных слоях паковки. На перераспределение плотности намотки тага
азывает существенное влияние податливость основания. Используе-8 в промышленности жёсткие металлические перфорированные патро-
способствуют повышенному уплотнении внутренних слоев паковки к в процессе наматывания, так и при тердаяидкостных обработках яжи. В этом случае целесообразно применение пружинных патронов сочетании с эластичной гофрированной оболочкой на торцах или в ороченном варианте исполнения {а.с. 1323507, решение о выдаче С. 4479754 ).
В процесса подготовки пряли к терможидкостнш операциям бобины двергают механическим воздействиям, которые оказывают определён-е влияние на их структуру, Рентгеноструктурный анализ позеолнл явить эти изменения и оценить эффективность подготовительных ерацлй. К механическим воздействиям относятся обжим торцов и езая деформация паковки в результате напрессовки на перфориро-шый стержень носителя пряхекрасильного аппарата. При определение деформациях происходит выравнивание плотности по высоте паков-I. При осевом сжатии бобин хлопчатобумажной и шерстяной пряжи на-іучшие результаты выравнивания плотности намотки получены при дз-ірмациях 0,015 - 0,018 м. Дальнейшее возрастание деформации не фективно. В результате остаточных деформаций выравнивание плот->сти достигает 5-Ю процентов.
Особое внимание при намотке бобин мягкой намотки следует уде-іть натяжению пряжи в паковке, так как оно оказывает существен->е влияние на сорбцию красителя волокном. Исследования, проведеи-іе на хлопчатобумажной и шерстяной пряже, показали, что небольшие стяжения обуславливают низкую величину сорбции красителя волокном.' )и натяжении порядка 15 сН хлопчатобумажной пряжи и 21 сН шерстя->й пряжи сорбция красителя волокном в нашей случае достигала махі-мального значения. Это хорош подтверждается практикой крашения: пассивных зонах бобин наблюдается снижение интенсивности окраски мии, но имеет место более ровное крашение.
Таким образом, задача оптимизации параметров наматывания пако->к для крашения сводится главным образом к взаимосвязи плотности імотки и натяжения пряжи в бобине.
Существенным недостатком паковок является переуплотнение слоя, гжащего на основании намоточной тары и трудности получения мягких їковок на повышенных скоростях наматывания. Снижение намоточного ітжгения затрудняет процесс наматывания и ограничено возможным
нарушением технологического режима. Эффективным способом наматывания бобин под крашение на повышенных скоростях является подтор-маживаниэ бобины в процессе её наматывания, что, кроме того, способствует ликвидации жгутов (решение о выдаче а.с. 47II832).
Не менее важным вопросом создания малоотходной технологии является сбалансированность длины нити между отдельными технологическими операциями. Неудоатетворительная сопряжённость приводит к образованию до 15 процентов недомотов в сновании, в среднем до 3-х тонн угаров в год на одной шихтовальной малине из-за неодновременного схода нитей со сновальных паковок и до 1-го процента в ткачестве из-за неодновременного схода нитей основы с навоев на двухнавойннх станках типа СГБ.
Эффективный решением проблемы по созданию малоотходной техно-логин является формирование паковок однородных по структуре и одинаковой длины пряжи в них. Широкое внедрение в прядении машин типа ПШ.Ї создаёт хорошие предпосылки решения этой задачи за счёт наматывания равнодлинных паковок.
Наматывая контрольную паковку на пневмомеханической прядильной машине с заданными отрезками длины нити, равными длине пряжи в сновании, можно сформировать равнодлинныо сновальные паковки без применения каких-либо контрольных технических средств на самой сновальной машине. Формирование на прядильной машине остальных паковок по таймеру с отметкой отстающих бобин позволяет формировать равнодлинные паковки для одной ставки в сновании. Способ получения равнодлинных паковок и устройство для его осуществления защищены а.с. I5I6449 и I5I6443. Равнодлинные паковки с машин типа ППМ позволяют получать равнодлинные бобины под крашение, что обеспечивает более равномерную проницащую для красильного раствора способность и снимает проблему контроля и разбраковки бобин пород крашением. Производственные испытания автоматической системы контроля дгикы нити на пневмомеханических прядильных машинах показали возможность ликвидации ьэдонотов в сігвании и получения равно-длинных сновальных паковок. Однако равнодлинные сновальные паковки сами по себе ещё на решают проолеш ликвидации угаров в шлихтовании из-за неравномерности схода основ со сновальных валиков. Релейном этой проблемы і,іО-,ет служить сновальная стойка с раскаты-вам;№.ш вадпмл (решение о ізндаче а.с. 4443346,), конструкция которое, но требует тормозных систем. Датчики контроля натяжения нитей в мої' стеке обеспечивает заданную в'.тяхку.
2?
На основе теории контактного взаимодействия паковки с укатывающим валом разработано уплотняющее устройство с подтормаживавши уплотняющим роликом, которое может быть эффективно использовано в сновальных и шлихтовальных машинах (решение о выдаче а.с.4649690). Скольжение ролика относительно тела намотки позволяет получать паковки с достаточной плотностью намотки при относительно небольших усилиях прижима.
В седьмой главе рассматривается проблема формирования наковок чистошерстяной пряжи для крашения и беления. Современная технология производства шерстяной пряжи предусматривает крашение и беление волокна на начальной стадии производства в масса или ленте, что приводит к ухудшению его физико-механических свойств и создаёт технические и организационные трудности в чесании и прядении. Изменение свойств .волокна в результате крашения и беления, как показывает практика, приводит к повышению на 1,5 - 3 процента-потерь сырья, на 10 - 15 процентов повышает трудозатраты и на 8 - 10 процентов увеличивает потребность в технологическом оборудовании.
Полученная крашенная пряжа снова подвергается тепловой и надкостной обработке - запариванию и эмульсированию. Экономические и технологические преимущества процесса- крашения и беления шерстяной пряжи в паковках заключаются в следующем;
возможность автоматизации и сокращения доли ручного труда;
исключение образования отходов окрашенной пряжи;
сокращение цикла обработки и исключение отдельных процессов предварительной обработки, используя существующие операции по формированию паковок;
улучшение физико-механических параметров перерабатываемого волокна, что снижает затраты сырьевых и трудовых ресурсов, а также расход пара, электроэнергии и воды;
возможность совмещения процессов крашения, запаривания и эмульсирования пряжи.
С целью формирования исходных требований к параметрам на_аты-ваеігіх паковок шерстяной пряжи для крашения и беления проведеш, исследования её упруго-релаксационных свойств и качества крашения в зависимости от намоточного нг.тяжения и плотности намотки бобин. Разработаны основные технические требования и заправочные параметры при формировании бобин чистошерстяной пряжи для крашения и
беления на мотальных автоматах "Аутосук".
Исследования влияния натяжения пряжи на сорбцию красителя волокном к ровноту крашения осуществлялось на специальных тензомет-рическмх рамках. Установлено, что натяжение пряжи оказывает существенное влияние на её диффузионные, сорбционные и физико-механические свойства.
Исследование влияния плотности намотки на ровноту крашения производилось в лабораторных и производственных условиях в аппаратах типа АКД и ПК-І. Результаты исследований показали, что наиболее ровное крашение достигается при плотности намотки бобин чистошерстяной пряжи 360 - 370 кг/і.г. При этом наиболее высокую сорбцию красителя волокном имели паковки плотностью намотки 400 кгЛг. Определённое влияние на равномерность крашения пряжи в паковках оказывает размеры внутреннего и внешнего диаметров. Внутренний диаметр регламентирован диаметром стандартного патрона Наилучшие результаты ровкоты крашения получены для паковок с наружным диаметром в пределах 0,18 - 0,182 м. При отклонении размера диаметра от указанных коэффициент неравноты крашения увеличива ся и достигал 4-4,5 процентов.
Результаты крашения и беления чистошерстяной пряжи ЗІ текс е производственных условиях Донецкой КІК и переработки окрашенной пряжи в трикотажное полотно показали целесообразность внедрения этой технологии в производство.
Ожидаемый экономический эффект от внедрения крашения л беления чистошерстяной пряки в паковках составляет в среднем 250 руб.на одну тонну пряги.
