Содержание к диссертации
Введение
ГЛАВА 1. Обзор патентной и научно-технической литературы 11
1. Исследование существующих высокоскоростных механизмов раскладки 11
2. Аналитические исследования процесса наматывания нити и наматывающих устройств для формирования паковок большой массы 35
3. Вывод общих уравнений наматывания при постоянной скорости подачи нити 37
4. Определение кинематических параметров нитеводителя при цилиндрической намотке 44
5. Определение кинематических параметров точки наматывания Мпри реверсе нитеводителя Г. 49
6. Условия равновесного расположения нити па поверхностях тел вращения 59
ГЛАВА 2. Аналитические исследования процесса наматывания базальтового ровинга и наматывающего устройства для формирования паковки большой массы 71
1. Определение кинематических параметров точки наматывания 71
2. Определение кинематических параметров нитеводителя при цилиндрической намотке 72
3. Определение кинематических параметров нитеводителя во время реверса 73
4. Условия равновесного расположения крайних витков на поверхности вращения цилиндрической формы 90
5. Условия устойчивости процесса наматывания нити при формировании паковки цилиндрической формы 102
6. Определение плотности формируемой из нити цилиндрической паковки 116
7. Определение кинематических параметров нитеводителя при навивании крайнего витка по заданной кривой 119
8. Определение времени реверса точки наматывания 127
9. Определение времени формирования крайнего витка (времени реверса точки наматывания) при применении прецизионного наматывающего устройства 130
10. Определение расстояния между траекториями движения точки наматывания и точки раскладки 133
11. Методика проектирования высокоскоростного механизма раскладки базальтовой нити 136
ГЛАВА 3. Экспериментальные исследования высокоскоростного наматывающего устройства 142
1. Условия формирования цилиндрической паковки с плоскими торцами 142
2. Определение минимально возможного значения угла раскладки 30 145
3. Определение коэффициента трения скольжения между базальтовой нитью и нитеиосителем 150
4. Определение критической скорости наматывания 157
5. Проектирование многошагового кулачка раскладки для базальтовых нитей 164
Общие выводы
Список литературы
- Аналитические исследования процесса наматывания нити и наматывающих устройств для формирования паковок большой массы
- Определение кинематических параметров нитеводителя при цилиндрической намотке
- Определение кинематических параметров нитеводителя при навивании крайнего витка по заданной кривой
- Условия формирования цилиндрической паковки с плоскими торцами
Введение к работе
Актуальность работы. Потребность отечественной
промышленности в силикатных, минеральных, каолиновых и других волокнистых материалах ежегодно увеличивается.
В настоящее время особое внимание специалисты
промышленности уделяют производству нового вида неорганических базальтовых нитей, идентичных по многим параметрам стеклянным нитям, а по ряду показателей превосходят их.
Исходным сырьем для производства базальтовых нитей является магматическая горная порода вулканического происхождения.
В связи с появлением базальтовых нитей возникла практическая необходимость в разработке аппаратурного оформления специфического технологического процесса получения этих нитей и, в первую очередь, в разработке нового высокоскоростного наматывающего устройства для формирования из базальтового ровинга (жгута) цилиндрических паковок с плоскими торцами массой 5 кг.
Базальтовый ровинг с таких паковок перерабатывается на текстильных машинах без предварительного перематывания, трощения и кручения.
Существующие наматывающие устройства для стеклянных нитей (в основном механизмы раскладки) не обеспечивают надежную работу. при высоких скоростях наматывания базальтовых нитей.
В связи с этим обстоятельством перед нами была поставлена конкретная актуальная научная и практическая задача: разработать, исследовать и внедрить в производство высокоскоростной механизм раскладки, обеспечивающий формирование из базальтового ровинга цилиндрических паковок с плоскими торцами массой более 5 кг.
Данная диссертационная работа посвящена решению этой актуальной научной и практической задачи.
Цель работы. Разработать, исследовать и внедрить в производство высокоскоростной механизм раскладки, позволяющий формировать цилиндрические паковки с плоскими торцами из базальтового ровинга текстильного назначения, а также разработать методику проектирования этого механизма.
Задачи исследований. Теоретически и экспериментально доказать возможность формирования из базальтового ровинга цилиндрических паковок с плоскими торцами массой более 5 кг.
Разработать и исследовать высокоскоростной механизм раскладки.
Разработать методику проектирования этого механизма.
Разработать и изготовить стенд для проведения экспериментальных исследований процесса высокоскоростного наматывания базальтовой нити и разработанного механизма раскладки.
Научная новизна. Теоретически и экспериментально доказана возможность формирования из базальтового ровинга цилиндрических
паковок с плоскими торцами массой более 5 кг; разработаны математические модели высокоскоростного наматывания базальтовой нити и процесса формирования равновесных и устойчивых цилиндрических паковок, а также математические модели расчета и синтеза нового механизма раскладки с многошаговым кулачком.
Практическая ценность. Применение разработанного нами высокоскоростного механизма раскладки на формовочных машинах (агрегатах) позволит формировать из базальтового ровинга равновесные и устойчивые цилиндрические паковки с плоскими торцами заданной массы и структуры и использовать эти паковки на перерабатывающих текстильных машинах без предварительных операций перемотки, трощения и кручения, что даст существенный экономический эффект.
Результаты аналитических и экспериментальных исследований могут быть использованы при выборе размеров, формы и структуры формируемых паковок, а также при разработке новых механизмов раскладки для нитей всех видов. Кроме того, все результаты аналитических исследований целесообразно использовать в учебном процессе при изучении специальной дисциплины «Расчет и проектирование машин для производства химических нитей и волокон».
По результатам исследований разработаны:
1. Математические модели процесса высокоскоростного
наматывания базальтовых нитей и формирования из этих нитей
равновесных и устойчивых цилиндрических паковок с плоскими
торцами массой более 5 кг.
2. Конструкция высокоскоростного инерционного механизма
раскладки с многошаговым цилиндрическим кулачком.
-
Методика проектирования разработанного механизма раскладки.
-
Стенд высокоскоростного наматывающего устройства с новым механизмом раскладки.
Реализация результатов работы. Результаты диссертационной работы использованы при разработке новой конструкции механизма раскладки и при разработке стенда высокоскоростного наматывающего устройства. Этот стенд изготовлен и установлен в лаборатории динамики кафедры ПМХВ и КОО МТТУ им. А. Н. Косыгина и используется в учебном процессе.
Разработанная схема, чертежи и методика проектирования
высокоскоростного наматывающего устройства переданы для
практического использования в ОАО «Селивановский
машиностроительный завод».
Ожидаемый экономический эффект от использования нового высокоскоростного механизма раскладки на формовочных агрегатах стеклянных и базальтовых нитей составит примерно 25 млн. рублей в
ГД-
Апробация работы. Основные положения диссертационной работы были доложены и обсуждены:
-
На научно - практической конференции «Текстиль-2004», Москва, МГТУ им. А.Н. Косыгина, 2004 г.
-
На научно — практической конференции «Текстиль-2005», Москва, МГГУ им. А.Н. Косыгина, 2005 г.
-
На 4-ой Международной научно-практической конференции «Материалы нового поколения из расплавов базальтов. Применение, оборудование, и технологии производства, развитие отраслевой науки», г. Казань, Республика Татарстан. 27-28 января 2005 г.
4. На расширенном заседании кафедры проектирования машин для
производства химических волокон и красильно-отделочногр
оборудования МГТУ им. А.Н. Косыгина, 2006
Публикации. По материалам диссертации опубликовано 4 работы.
Объем диссертации. Диссертация содержит введение, три главы, общие выводы и список использованной литературы из 26 наименований. Работа изложена на 188 страницах основного текста, содержит 56 рисунков и 17 таблиц.
Основные положения, выносимые на защиту.
1. Результаты аналитических исследований процесса
высокоскоростного наматывания базальтовой нити, формирования из
этой нити равновесных и устойчивых цилиндрических паковок с
прямыми торцами.
2. Разработанную схему и конструкцию высокоскоростного
механизма раскладки
3. Разработанную методику проектирования нового механизма
раскладки.
Аналитические исследования процесса наматывания нити и наматывающих устройств для формирования паковок большой массы
В периодической научно-технической литературе практически отсутствует информация о механизмах раскладки, используемых при производстве базальтовых нитей. Специалисты в основном ссылаются па то, что процесс формования базальтовых нитей аналогичен процессу формования стеклянных нитей, следовательно, можно использовать идентичное технологическое оборудование. Поэтому при составлении обзора мы рассматривали механизмы раскладки, работающие при высоких скоростях наматывания, применяемые как при производстве стеклянных, так и синтетических нитей.
Механизмы раскладки предназначены для сообщения нитеводителю заданного закона перемещения или скорости без искажения за время наработки съема (паковки).
В процессе наматывания нить значительной длины, достигающей нескольких десятков и даже сотен километров, навивают на относительно жесткое тело (веретено, шпулю, катушку, патрон, бобину, кружку) или укладывают в тазы и контейнеры. Тела, предназначенные для навивания на них нити, называют исходными телами намотки. В дальнейшем тело, на которое наматывается пить, будем называть нитеносителем, а тело, сформированное из нити, - паковкой.
На машинах, формирующих из наматываемой нити паковки, используют два механизма. Первый механизм обычно сообщает телу намотки только вращательное движение, а второй — раскладывает нить на поверхности этого тела и называется механизмом раскладки. Звено механизма раскладки, перемещающее наматываемую нить вдоль оси вращения нитеносителя, называется нитеводителем (кольцевой планкой, нитеводительной штангой, воронкой, винтовым гребнем или глазком, пластиной), а отверстие в нитеводнтеле, через которое проходит нить, называется глазком, или прорезью.
Все существующие механизмы раскладки можно разделить на две большие группы - инерционные и безынерционные.
Исходя из анализа наиболее распространенных механизмов раскладки нити, по конструктивным признакам их можно разделить на пять групп. 1. Однокулачковые механизмы без дополнительного приспособления для смещения нитеводителя вдоль оси тела намотки, предназначенные для наматывания нити на фланцевые катушки и получения паковок с плоскими торцами. 2. Однокулачковые механизмы с дополнительными приспособлениями для смещения нитеводителя вдоль оси тела намотки с целью получения заданной формы и структуры паковки. 3. Двухкулачковые механизмы без дополнительного приспособления для смещения нитеводителя вдоль оси тела намотки, предназначенные для получения паковок определенной формы и структуры. 4. Двухкулачковые механизмы с дополнительным приспособлением для смещения нитеводителя вдоль оси тела намотки, служащие как для образования конусов на теле намотки, так и для уст ранения жгутовой структуры намотки. 5. Безынерционные механизмы, предназначенные для получения паковок крестовой намотки с плоскими торцами. Сравнивая современные приемно-намоточные устройства, делаем вывод, что, к сожалению, зарубежные аналоги ушли далеко вперед и опережают в развитии наши отечественные разработки. Степень автоматизации иностранных машин значительно выше российских. Прежде всего, это наличие всевозможных датчиков, электронных блоков управления с алгоритмами выполнения различных регулировок. Таких как регулирование скорости наматывания нити и скорости раскладки; расстояния между нитер ас кладчиком и паковкой; положения прижимного валика; частоты вращения вала электродвигателя; определение текущего диаметра тела намотки; частоты вращения прижимного ролика и положения поворотного стола (диска).
В отечественных приемно-намоточных устройствах режим работы полуавтоматический. В них осуществляется регулирование частоты вращения вала бобиподержателя изменением питающего напряжения по программе; существует специальный механизм отвода питераскладчика от паковки в течение цикла наматывания в соответствии с заданной программой. Конструкция наматывающих аппаратов позволяет сохранить постоянную траекторию движения нити в процессе намотки и постоянную линейную скорость нити с точностью до 0,2%. В аппарате НАС-5 осуществляется также автоматическая перезаправка нитей без прекращения процесса вытягивания.
Температура расплава в питателе 1 поддерживается на уровне 1420"С. Расплав, вытекая из отверстий фильерной пластины питателя 1 в виде струй, охлаждается и превращается в непрерывные нити. Эти элементарные нити (филаменты) собираются оператором в один пучок и подаются на замасливающее устройство 2 и нитесборник 3. Сформованную нить оператор наматывает на конец нитеносителя и одновременно включает наматывающий механизм. Через 2-3 с после достижения бобинодержателем 5 заданной окружной скорости, оператор заводит быстродвижущуюся нить в щель (паз) кулачка раскладки 4. Скорость наматывания охлажденных мононитей значительно больше скорости истечения формовочного расплава из капилляров (отверстий) фильеры. В результате струи расплава подвергаются продольному вытягиванию (удлинению) в несколько раз; толщина (диаметр) струек при вытягивании уменьшается до заданного размера.
Привод бобинодержателя 15 содержит электродвигатель 2, соосно связанного с валом 16, па котором жестко закреплен бобиподержатель 15. Кулачок раскладки 12 получает вращение от двигателя 3. Продольное смещение кулачка раскладки 12 вместе с электродвигателем 3 осуществляется от двигателя 8 с помощью кулака 7 и ролика 6, палец 5 которого жестко связан с рамой 4. При вращении кулака 7, подпружиненная рама 4, связанная с раскладчиком, совершает возвратно поступательное движение по направляющим 9,10.
Бобинодержатель 15 выполнен в виде дюралевого стакана. Для крепления нитеносителя 13 на бобинодержателе 15 используются резиновые кольца 21, под действием которых зажимные кулачки 14 фиксируют нитеноситсль на бобинодержателе. Для обеспечения устойчивой работы бобинодержателя при высоких скоростях наматывания применяется механизм фиксации бобины, похожий на заднюю бабку токарного станка. Центрирующий конус 17 с помощью винта 19 и маховичка 20 обеспечивает фиксирование вала в радиальном направлении.
Определение кинематических параметров нитеводителя при цилиндрической намотке
Базальтовый ровинг поступает в зону наматывания с постоянной продольной скоростью V, достигающей 50 м/с и выше. При определении кинематических параметров точки наматывания М используем общее уравнение наматывания (10) (см. гл. I) Теоретически при формировании цилиндрических паковок точка наматывания М должна перемещаться вдоль оси вращения тела намотки с постоянной скоростью на всей длине раскладки Но0щ. Практически при применении многошагового кулачка раскладки, сообщающего нитеводителю реверсивное движение, невозможно осуществить движение точки наматывания с постоянной скоростью на всей длине тела намотки из-за возвратно-поступательного движения ните водителя. Кинематические параметры точки наматывания М во время реверса нитеводителя зависят от геометрии паза кулачка раскладки на участках реверса.
Рассмотрим несколько применяемых видов сопряжения средних винтовых линий паза кулачка раскладки и выберем оптимальный.
Результаты расчета кинематических параметров нитеводителя во время его реверса при радиусном сопряжении средних винтовых линий паза кулачка раскладки приведены в табл. 2 и на графике. Таблица 2. Значении кинематических нарамсгрои нитеводитслн но врсмн его реверса при радиусном сопряжении средних винтовых липни паза кулачка раскладки.
Угол поворота кулачка,рад, P plma =0,667 Угловая скорость кулачка раскладки, рад/с, при р - 40 мм,а = 30 и }\, - З0.ш Кинематические параметры пнтсводитсля при радиусном сопряжении винтовых линий паза кулачка раскладки с радиусным сопряжением винтовых линий замкнутого паза. В точках А, С, Е, В сопряжений винтовых линий АС и ЕВ с дугами окружностей радиуса р (см.рис.27,а и рис.28) ускорение нитеводителя изменяется мгновенно. В результате при реверсе нитеводителя дважды происходит соударение ролика с кулачком раскладки, что крайне вредно отражается на динамике механизма раскладки и на качестве формируемой паковки.
Если на участке реверса кривая сопряжения средних винтовых линий паза кулачка раскладки представляет собой синусоиду.
Результаты расчета максимальных значений ускорений нитеводителя во время его реверса при радиусном и синусоидальном сопряжении средних винтовых линий паза кулачка раскладки приведены в табл.4.
Из полученных выше зависимостей следует, что при синусоидальном сопряжении винтовых линий ускорение питеводителя во время реверса изменяется плавно, что является положительным фактором в динамике механизма раскладки.
При высокоскоростном наматывании базальтовой нити рекомендуется применять наматывающее устройство с цилиндрическим многошаговым кулачком раскладки (рис. 32-34)
При цилиндрической намотке, когда нитеноситель и паковка имеют форму круглого цилиндра, при формировании любой прослойки имеем: г =г"=0; р0 -const; (3 0-0, т.е. нить в этом случае располагается по винтовой спирали, у которой радиус кривизны и радиус нормального сечения тела намотки
Так как при формировании паковки нитеводитель совершает возвратно-поступательные движения, расположить нить на всей длине раскладки по геодезической линии не представляется возможным.
Выше было показано, что угол раскладки Р во время реверса ните водителя изменяется по модулю и знаку, Во время выстаивания иитеводнтеля угол раскладки изменяется по закону (22) (рис. 18) «"І -ї- а угол геодезического отклонения в рассматриваемой точке крайнего витка &= , /!gP: (75) 0 , ._ При ( = 0, т.е. в точке сопряжения крайнего витка с винтовой спиралью, угол 0 имеет максимальное значение
Когда точка наматывания приближается к своему крайнему положению угол 0 уменьшается и при ґ=ш 0 = 0.
Во втором случае, когда нитеводитель выстаивает некоторое время в крайнем положении, крайний виток укладывается ближе к геодезической линии, чем при мгновенном реверсе.
Большое влияние на закон перемещения нитеводителя во время реверса оказывают конструктивные параметры механизма раскладки. Это конструкция привода кулачка раскладки, вид замыкания ролика с кулачком и вид рабочего профиля последнего на участках реверса.
В нашем случае, при использовании цилиндрических кулачков с геометрическим замыканием и радиусным сопряжением паза на участках реверса нитеводитель во время реверса перемещается по закону.
Интегрируя уравнение (77), найдем формулу для определения перемещения у точки наматывания и угол раскладки fl крайнего витка.
Необходимым условием при наматывании нити на тело любой формы является условие устойчивого и равновесного расположения навиваемых витков на поверхности этого тела.
Под устойчивостью следует понимать способность паковки сохранять заданную форму и структуру не только в процессе ее формирования, но и при дальнейших операциях отделки, переработки и транспортировке. Параметрами, обеспечивающими получение равновесных и устойчивых паковок требуемой формы и структуры являются: V - скорость наматывания; [cj - допускаемое напряжение в нити на растяжение; (30 - угол раскладки нити; пг - масса намотанной нити и "max " максимальный радиус паковки.
Устойчивость нарушается: при чрезмерном уменьшении угла раскладки (ї0, увеличении расстояния Ь и давления на паковку со стороны фрикционного цилиндра или укатывающего ролика; при большой податливости нитсноситсля (бобины, шпули или патрона); при нарушении соотношения между намоточным натяжением нити и величиной центробежной силы, действующей на единицу длины наматываемой нити; при несоответствии массы и прочности паковки. Первое основное условие устойчивости процесса наматывания заключается в следующем: наматываемая нить должна всегда оказывать силовое воздействие на поверхность тела намотки. 103 При наматывании на цилиндрическое тело витки нити укладываются почти на веси длине раскладки по винтовой линии с постоянным углом подъема (ї0. При вращении тела намотки с угловой скоростью со на отрезок намотанной нити единичной длины действует центробежная сила.
В этом неравенстве Ш - Г- масса отрезка нити единичной длины (Т = 110 кг/м- линейная плотность наматываемой базальтовой нити). Из последнего неравенства найдем намоточное натяжение Практически намоточное натяжение выбирают в зависимости от прочностных характеристик нити и необходимой плотности формируемой паковки.
Следовательно, действительная продольная скорость нити при высокоскоростном наматывании не должна превышать критической скорости
Так как действительная скорость наматывания базальтовой нити на формовочном агрегате пока не превышает 50 м/с, то при v-25м{с растягивающее усилие Qx, возникающее от центробежной силы Q.
Действительное намоточное натяжение Q, обеспечивающее фильерную вытяжку струек расплава и преодоление всех сопротивлений движению нити не превышает 0,2 Н. Следовательно, в практических расчетах нормального давления наматываемой нити на поверхность тела намотки можно пренебрегать центробежной силой С{.
На прядильном агрегате при формовании базальтовой нити скорость наматывания v подбирается такой, которая обеспечивает заданную фильерную вытяжку и в дальнейшем сохраняется постоянной.
Определение кинематических параметров нитеводителя при навивании крайнего витка по заданной кривой
Проектировщикам наматывающих устройств необходимо знать кинематические параметры нитеводптеля на всех участках его движения, включая и участки реверса. Известно, что кинематические параметры нитеводптеля зависят от аналогичных параметров точки наматывания.
При навивании крайнего витка необходимо соблюдать два условия: виток должен иметь минимальную длину и все его точки должны находиться в устойчивом равновесии.
Эти условия выполняются, если крайний виток располагается на круглом цилиндре но цилиндрической цепной линии (предельной кривой), уравнение которой имеет вид (рис. 44) Так как расстояние b между траекториями движения точек М и Г всегда больше нуля, то во время навивания крайнего витка по цилиндрической цепной линии угол раскладки должен изменяться по закону. В точке сопряжении М0 цилиндрической цепной линии с винтовой спиралью скорость у иитеводнтеля должна мгновенно уменьшится на Q и составить. Практически при применении кулачковых механизмов раскладки дважды во время реверса мгновенно и существенно изменить скорость иитеводнтеля весьма трудно, а зачастую невозможно. Таким же недостатком обладают многие кривые второго порядка, в том числе парабола и дуга окружности. В связи с этим обстоятельством целесообразно располагать крайний виток по цилиндрической синусоидальной кривой (см. рис. 17), обеспечивающей плавное изменение скорости и ускорения во время реверса как точки наматывания, так и иитеводнтеля.
В этом случае перемещение точки наматывания вдоль оси вращения тела намотки откуда находим искомые зависимости для определения кинематических параметров нитеводителя, обеспечивающих укладку крайнего витка по синусоидальной кривой:
(Зависимость (105) в дальнейшем используется нами при профилировании участков реверса цилиндрического многошагового кулачка раскладки).
Участок реверса на кулачке раскладки расположится на его дуге окружности длиной
Из зависимости (113) следует, что время реверса точки наматывания, при прочих равных условиях, зависит от радиуса г тела намотки. Теоретически и практически изменить время реверса точки наматывания при указанных условиях невозможно. Поэтому при проектировании наматывающего устройства в формуле (113) вместо г следует брать г (средний радиус паковки) В прецизионном наматывающем устройстве имеет место жесткая кинематическая или электрическая связь между валами тела намотки и кулачка раскладки. В этом случае (см. рис. 11, гл. I) за один двойной ход (д.х) нитеводителя на тело намотки навивается / витков, причем в нашем наматывающем устройстве. Если в механизме раскладки установлен одношаговый кулачок, то пдх равно частоте пк этого кулачка. При укладке крайнего витка на круглом цилиндре радиуса г - const по цилиндрической синусоидальной кривой угол раскладки у этого витка изменяется по законуwig Следовательно, при применении прецизионного наматывающего устройства угол раскладки при увеличении радиуса тела намотки уменьшается, угол геодезического отклонения так же уменьшается, а крайние витки укладываются ближе к геодезической линии. Практически обеспечить в наматывающем устройстве Ь = 0 невозможно. Поэтому при проектировании этих устройств необходимо стремиться к уменьшению расстояния Ь до минимально возможного значения, которое находим из условия Так как параметр Ъ входит во взаимозависимые функции (111), (112) и (118), то при определении t0 в формулу (111) следует подставлять минимальное значение Ь, которое возможно обеспечить в проектируемом наматывающем устройстве.
В разработанном нами наматывающем устройстве для базальтовой нити возможно довести расстояние b до 25 мм.
Теоретический ход нитеводителя (когда длина крайнего витка равна нулю)
Чтобы получить Ш целым числом, можно при расчете и проектировании кулачка раскладки варьировать параметрами dK и а0
Проектирование механизма раскладки ведется с учетом исходных параметров, содержащихся в техническом задании (табл. 10).
Таблица 10. Значения исходных и искомых параметров высокоскоростного наматывающего устройства № п/п Исходные параметры наматывающего устройства Значение 1. Скорость наматывания (продольная скорость пити в точке наматывания), .и/с 35 2. Технологический угол раскладки, град. 7,5 3. Объемная плотность рп базальтовой нити, кг/м3 2600 4. Коэффициент трения скольжения между базальтовой нитью и питеноситслем 0,375 5. Длина Я цилиндрической паковки, .ш 250 6. Наружный диаметр dG нитеноситсля,дш 160 7. Масса тп паковки, кг 5 8. Допускаемое напряжение \а\ базальтовой нити па растяжение, МПа 750 Искомые параметры наматывающего 1 устройства I. Радиус гп цилиндрической паковки, .ш( 96,4 2. Средний радиус Гс паковки, .uw 88,2 3. Минимальное расстояние Ьт-]П , мм 11 4. Ход питеводителя вдоль оси вращения кулачка раскладки Ек,лш 251,2 5. Число шагов в замкнутом пазу кулачка раскладки, Ш 5 6. Критический диаметр d цилиндрическогосплошного стального многошагового кулачка раскладки, .им 14,5 7. Расстояние / между концевыми опорами вала кулачка раскладки, мм Используя исходные данные на проектирование наматывающего устройства для базальтовой нити, последовательно находим ход иитеводителя вдоль оси вращения кулачка раскладки. При проектировании кулачка раскладки его действительный диаметр берем значительно больше расчетного, руководствуясь тем, что чем больше диаметр кулачка, тем ниже его частота вращения, тем спокойнее работает механизм раскладки, тем меньше расходуется энергии на привод этого механизма, В разработанном механизме раскладки =60 лш, а расстояние между концевыми опорами вала кулачка раскладки примерно равно
Условия формирования цилиндрической паковки с плоскимиторцами
Результаты аналитических исследований процесса наматывания нити и существующих высокоскоростных наматывающих устройств (см. гл. I-II), показали, что при формировании цилиндрических паковок с плоскими торцами (см. рис.6) необходимо выполнять следующие условия: 1. Наматываемая нить на длине раскладки Н = const должна располагаться на поверхности тела намотки по винтовой спирали 2. Технологический угол раскладки /?0 должен быть постоянным, но меньше. Зошах 3. Точка наматывания М должна на длине // перемещаться вдоль оси вращения тела намотки с постоянной скоростью 4. Точка раскладки Г (центр глазка иитеводителя), удаленная от траектории движения точки наматывания М на расстояние Ь, должна всегда двигаться впереди точки М с постоянной скоростью 5. Намоточное натяжение Q нити при формировании любой прослойки должно сохраняться постоянным, а по модулю превышать значение 6. Продольная скорость о нити при наматывании не должна превышать критического значения о : 7. Расстояние Ъ между траекториями движения точек МиГ должно сохраняться постоянными во время формирования паковки (b = const \ т.е. эти траектории должны быть параллельными прямыми л тінями. 8. Масса ні намотанной нити, сосредоточенной в паковке, не должна превышать критического значения m : 9. Наружный радиус rn паковки не должен превышать критического значения гп : 10. Все навитые витки, включая и крайние, должны находиться в устойчивом равновесии на цилиндрической поверхности тела намотки, т.е. должны выполняться оба условия равновесия рассматриваемого витка: Крайние витки следует навивать по цилиндрической синусоиде. 11. При формировании паковки заданной структуры следует применять прецизионное наматывающее устройство, в котором передаточное число между валами тела намотки и кулачка раскладки сохраняется постоянным во время наматывания. 12. Тело намотки и кулачок раскладки не должны во время формирования паковки произвольно смещаться вдоль своих осей вращения. 14. Наружная поверхность концевых участков нитеносителя, на которых укладываются крайние витки начальных прослоек формируемой паковки, должна иметь значительную шероховатость или насечку, достаточную для удержания этих витков от стягивания к средине паковки.
На практике при формировании цилиндрических паковок с плоскими торцами из нитей всех видов многие из приведенных выше условий не выполняются, что ведет к искажению заданной (цилиндрической) формы и структуры формируемой паковки.
В связи с этим возникла практическая необходимость установления экспериментальным путем степени (существенности) влияния отклонений действительных технологических, кинематических и динамических параметров высокоскоростного наматывающего устройства от идеальных (теоретических) одноименных параметров.
В первую очередь необходимо экспериментально определить оптимальное (минимальное) значение технологического угла раскладки Ра mm базальтовой нити, обеспечивающее получение устойчивой цилиндрической паковки с плоскими торцами и с заданными размерами
ObW и ЯЭ-Выше было теоретически доказано, что значение технологического угла раскладки /ї0пііп зависит от наружного радиуса г0 нитеносителя, расстояния 6, коэффициента трения сцепления /и между базальтовой нитью и шероховатой поверхностью нитеносителя, коэффициента трения сцепления //( между смежными витками наматываемой нити, от закона перемещения у\ и времени реверса t„cg нитеводителя. Следовательно, для определения Рот\п необходимо в экспериментальном наматывающем механизме иметь дополнительные устройства, с помощью которых возможно изменять не только значения о & /и рсв У] в заданных пределах, но и скорость v наматывания и намоточное натяжение Q. ис, 47. Принципиальная схема наматывающего устройства, формирующего цилиндрические паковки с плоскими торцами из базальтовой лити Стенд состоит из бобинодержателя 1, вал 2 которого получает вращение от электродвигателя 12 посредством клиноремешюй передачи 14; механизма раскладки 3, многошаговый кулачок раскладки 4 которого получает вращение через пиноль 6 от электродвигателя 9 посредством зубчатоременной передачи 7 и цепной передачи 5; и дополнительных устройств, включая устройство для изменения частоты вращения вала бобинодержателя (частотный преобразователь 13) с целью сохранения постоянства скорости наматывания v.
Гарантированный зазор Д между телом намотки и корпусом механизма раскладки обеспечивается устройством, состоящим из кронштейна 8, болта 10 и упора 11. Данное устройство отодвигает механизм раскладки 3 от тела намотки при увеличении радиуса г последнего, сохраняя тем самым, зазор А постоянным. Заданный закон перемещения v, и время реверса t.,cS иитеводителя обеспечиваются применением сменных многошаговых кулачков раскладки с радиусным и синусоидальным сопряжением средних винтовых линий замкнутого паза на участках реверса. Для изменения намоточного натяжения Q нити используется натяжное устройство гребенчатого типа. Наружная поверхность нитеносителя на участках укладки крайних витков покрывалась бакелитовым лаком, резиной и сукном. Скорость наматывания о изменяли с помощью частотного преобразователя электродвигателя.
