Введение к работе
Актуальность теми. Увеличение выпуска синтетических волокон может быть достигнуто путем создания высокопроизводительного оборудования и оптимальных технологических процессов, которые позволяли бы получать продукцию высокого качества. На различных технологических переходах переработки синтетической ниш часто возникает необходимость соединять концы нитей вследствие обрывов, удаления дефектных мест, при переработке нескольких входных пако-еок на одну товарную. Традационнціі метод решения этого вопроса -узловое соединения концов нитей.
Анализ литературных источников показал, что в настоящее время наметилась тенденция отказа от узлошх соединений и переход к безузловым, которые имеют утолщение .только 20$. К примеру, уто-тг щение ткацкого узла составляет четыре диаметра нити. Утолщение, образованное узловым соединением, монет еызеэть обрыв нити на :ш-тепроводящей гарнитуре технологического оборудования.
Б связи с этим разработка и исследование новых более прогрес сивных способов соединения концов многос(иламентных синтетических нитей и устройств для их осуществления является актуальной и своевременной задачей, представляет большой практический и научный интерес.
Цель и задачи исследований. Целью данной диссертации является разработка методики проектирования устройств для безузлового соединения КМСН.
Исходя из цели исследования, в работе решались следующие задачи:
- анализ методов соединения концов нитевидного материала и
устройств, реализующих эти методы;
-выбор метода безузлоЕого соединения КМСН;
теоретические и экспериментальные исследования процесса соединения КМСН методом перепут^шния;
исследование изменения нат'шения нити при перемотке в зависимости от примененного метода для соединения Д1СН,
' заработка методики проектирования устройств для безузло-еого соединения RICH.
ІЛетодика исследований. Решение поставленных в работе задач ' производилось теоретическими и экспериментальными методами. В настоящее время в технической литературе нет методики расчета и проектирования устройств для безузлового соединения ШСН. Методической основой исследования явились работы А.Ф.Прошкова, В.А.Усенко, Ю.П.Назарова, Г.А.Барабанова, А.Р.Мягп и других советских ученых; основы механики нити и-теоретической механики.
Экспериментальные исследования проведены в условиях опытного производства НПО "Іимтекстильмаш", на кафедре ПМХВ н КОО Московского текстильного института. Обработка результатов экспериментов проведена методами математической статистики.
Научная новизна. В диссертационной работе впервые:
проанализированы способы соединения концов нитевидных материалов и устройств, осуществляющих эти способы;
дана классі"Т'Икация устройств, применяемых для соединения концов нитевидных материалов;
теоретически и экспериментально доказана возможность и целесообразность получения безузлового соединения КЛСН игловым способом и способом перепутывания фаламентов бесконечным замкнутым ремнем;
разработана конструкция иглового устройства, позволяющего получать безузловое соединение ШСН (авторское свидетельство
ffi 1397392, заявка гё 4652072/12 от 20.02.89);
- Разработана конструкция устройства с бесконечным замкну
тым ремнем для безузлового соединения концов текстильных мяого-
филаментных синтетических нитей (авторское свидетельство
№ І4Ї6420);
исследовано влияние.конструктивных и технологических параметров процесса соединения игловым способом на прочность получаемого соединения концов нитей;
разработана методика проектирования устройств для безузлового соединения ШСН.
Практическая ценность. Разработана методика проектирования устройств для безузлового соединения ШСН, применение которых позволит снизить обрывность нити на технологических переходах ее переработки, а также увеличить производительность оборудования и качество продукции.
Результаты диссертационной работы использованы в разработке экспериментальной перемоточной машины для технических нитей Ш-360-КТ. Экономический эффект от внедрения иглового устройства на Ш-360-КТ составит 1,6 тыс. руб. на одну машину в год. Кроме того, материалы диссертации использованы в научно-исследовательской работе "Провести НИР по созданию экспериментального образца перемоточной машины для технических нитей со средствами механиза-ции". Результаты диссертационной работы рекомендуются к внедрении на предприятиях по выпуску химических волокон, а также НИИ, КБ и НПО, работающих над созданием оборудования для переработки синтетических многофилаыентных нитей.
Апробация работы. Основное содержание диссертационной работі получило положительную оценку:
на заседаниях кафедры ІМХВ и К00 Московского текстильного института (1985-1987 г.г.);
на научных конференциях профессорско-преподавательского состава, научных сотрудников и аспирантов (Москва, 1985-1987 г.г
на заседании научно-технического совета НПО "Химтекстиль-маш" (г. Чернигов, ЗІ.0І.І99І г.).
Публикации. По материалам диссертации опубликовано четыре работыf в том числе три авторских свидетельства.
Объем работы: Диссертация состоит из введения, пяти глав, общих выводов, сьіска литературы, включающего 66 наименований,и приложений. Работа изложена на 165 страницах и содержит шесть таблиц, 69 рисунков и 7 страниц приложений.
В первой главе проанализированы источішки инйорлацин по , способам соединения концов шітешдшх материалов и устройствам, реализующим эти способы, дана их классификация, соорлулировапы задачи исследований.
Установлено, что самый распространенный способ соединения концов нитевидного материала - узловой, но в мировой практике наметилась устойчивая тенденция: отказ от узлового соединения концов нитевидного материала и переход на их безузлоное соединение. Такая тенденция обусловлена тем, что безузловое соединение имеет минимальное поперечное сечеиио, прочность участка соединения порядка 80...90 от прочности целой нити, быстродействие устройств для соединения концов нитевидного материала.
Все устройства, соединяющие концы нитевидного материала кла-ссисшцироЕаны по двум большим группам: группа, устройства которой соединяют концы нитевидного материала без разбивки на йиламенты и группа, устройства которой дла соединения концов используют шогойшаментность нити. Перспективными следует считать устройства, относящиеся ко Еторой группе, это - иглоЕое устройство и устройство с бесконечны,! замкнутым ремкем.
Во второй главе исследовалось влияние конструктивных параметров иглового устройства и устройства с бесконечным замкнутым ремнем на возможность получения безузлового соединения КМСН. Установлено, что игловое устройство содержит иглопрокалыЕагащую каретку, узлы крепления КМСН, установленные на основшши. На каретке смонтирована игла- с зазубринами,имеющая привод. Привод позволяет игле совершать вертикальные Еозвратно-поступательные движения (проколы) и поперечные (рассеивание), Каретка может от привода перемещаться по основанию. Концы двух нитей, уложенные внахлест, зэеодятся в устройстЕо через два узла крепления и каретку. При включении устройства игла, с вершея одновременно проколы и рассеивание, перепутывает филаменты, т.е. образует первую зону скрепления. Концы нитей должны ле:;сать на основании каретки, а в карет:.е длг входа иглы предусмотрено технологическое отверстие. Далее каретка перемещается вдоль нитей на определенную величину У , включается привод иглы и образуется вторая зона
скрепления. Участок соединения состоит из нескольких зон скре- . пления.
Исследования показали, что значительное влияние на процесс соединения оказывает диаметр и обработка технологического отверстия, расположение КШС, рассеивание, глубина и плотность прокалывания, пришли силамєнтов в узле крепления.
Установлено, что устройство с бесконечным замкнутым ремнем содержит две рамы- одну неподвижную, а другую - подЕїшіую. На каядой раме смонтированы свободно вращающиеся направляющиеся ролики, а таксе приводной ролик. Направляющие ролики установлены двумя параллельными рядами и охЕачены зигзагообразно бесконечным замкнутым ремнем. На неподвижной раме установлены узлы крепления И.5СН. Направляющие ролики на неподвижной раме смещены на половину шага относительно направляющих роликов.подешшой рамы. D промежутке мкзду рядами направляющих роликов еєтеи ремней пересекаются торцоЕыми поверхностями под углом, образуя, несколько последовательно расположенных друг за другом зон перепу-тывания.
Перед началом работы устройство настраиваюv, т.е. устанавливают необходимый: зазор Д У медцу ремнями для свободного ееодз нити в устройство и рабочий зазор д 2 (в зависимости от линейной плотности нитей). Это достигается путем смещения ПОДВЕЯНОІІ рамы относительно неподвижной. Далее концы нитей проводят через зазор д У п закрепляют в узлах крепления. Затем устанавливают рабочий зазор д 2. . При этом нити оказываются залаткми между торцевыми поверхностями ремней в нескольких зонах А , где ремни пересекаются. Сообщая движение приводному ролику, а с ним и ремням попеременно, то в одну, то в другую сторону, осуществляется процесс перепутывания филзшнтов одного конца с $ила-ментами другого конца нитей. Таган/ образом, в нескольких зонах А концы нитей оказываются скрепленными.
Б результате исследований выяснилось, что на процесс соединения КЛСН при помощи устройства с бесконечно замкнутым ремнем оказывает существенное влияние величина крутки, зазор меаду ремнями, угол скрещивания' ремней, скорость обработки участка соеди-кошш, продолжительность цикла обработки, количество циклов, на- ' тсленио К.ЇСН, матерная и поперечное сечение ремней.
Целесообразно для безузлового соединения концов текстильной :'!.огоГ:;лачелтной синтетической нити применять устройство с беско-
нечно замкнутым ремнем, а для соединения концов технической мно-гофнламентной синтетической нити - игловое устройство.
В третьей главе освещены теоретические исследования процесса соединения КМСН иглопрокалыБанием.
В первом подразделе выведена формула для определения количества зон скрепления Н.ІСН, которая имеет вид:
Y О 1
Л= Te2fiJTju + ' '
где Т - натяяеяие свободных концов нитей;
JU - коэффициент трения сколънения меаду нитями; Q - прочность нити при разрыве. Во втором подразделе выведена формула теоретической плотности прокалывания зоны скрепления ШСН, которая имеет вид:
/7т =
2.(4
зн(ц.аабо+вн+ну(^+,).^ >
где Л/ - общее количество фпламентов в соединяемых концах
нитей; Н - высота теоретического равностороннего треуголь ика
иглы; J) И - диаметр конца комплексной нити; cl - длина лезвия зазубрины иглы; сіф - диаметр филамента нити.
В третьем подразделе показано, что условие прижима филаментов в узлах крепления должно соответствовать равенствам:
Те* г ТЄ
{,*{г ' Гг~{3*1<
- ' «г . г»
где F, - усилие прижима филаментс з зеєном скользящей Гчксации узла крепления; F2 - усилие прижима филаментов звеном неподвижной фиксации узла крепления;
ТчД*<Ґ- усилие противодействия тянущему усилию, развиваемому иглой,
Та. < Тф {Tf - прочность на разрыв одного филамента) Tfs^To ; То - тянущее усилие; f, ...^4 - коэффициенты трения скольжения.
Для определения длины заправочного конца выведена следующая формула
где L і - длина отрезка нити, находящегося между узлами крепления; L2 - длина отрезка нити, находящегося в зоне
неподвижной фиксации; Ls - длина отрезка нити, находящегося в зоне
скользящей фиксации; X - количество зон скрепления; 3) - диаметр технологического отверстия; & - глубина прокалывания; С - расстояние между зазубринами иглы.
Четвертая глава посвящена исследованию процесса соединения МСН. В первом подразделе определялось усилив прокалывания КМСН.' С этой целью игла крепилась к металлической пластине, на которую с двух сторон были наклеены два тензорезистора. Усилие прокалывания определялось для капроновой нити линейной плотности 187 текс, иглой 50 номера с тремя зазубринами на одном ребре. По результатам исследований были построены графики зависимости усилия прокалывания от глубины прокола и от плотности прокалывания. Максимальное усилие составило 3,2 Н.
Во втором подразделе била найдена эмпирическая формула прочности участка соединения КМСН с натуральными значениями коэффициентов регрессии
и = -47,5 +гх, + \tz% * 95
-II-
где X, - глубина прокалывания; 1Га - плотность прокалывания; 1ц - количество зон скрепления КМСН.
Для проведешш эксперимента была составлена матрица планирования с тремя варьируемыми факторами и двумя факторами, поддерживаемыми на постоянном уровне.
Біло установлено, что максимальная прочность для участка соединения КМСН 187 текс при % , равном 6,8 мм, "Х^ - 66 мы , Х3 - 5 составила 80$ от прочности целой нити.
Третий подраздел посвящен исследованию натяжения нити в зоне активного натяжения. Эксперимент проводился на экспериментальной перемоточной машине KI-360-KT. Нить, на которой были образованы ткацкие, рыбацкие узлы, безузловие соединения, перематывалась с одной пакоЕки на другую. На гребенчатом натяжителе бил установлен датчик виброметра. Было определено, что при прохождении ткацкого и рыбацкого узлов через гребенчатый натяжитель колебания натяжения нити составили от 80 до 300 СН. Прохождение безузлового соединения через гарнитуру вызывает колебания датчика, не отличающиеся от фоновых.
В пятой главе предложена методика проектирования иглопрока-лывающих устройств для соединения KUCH. Б подразделах главы заострено внимание на шборе схемы устройства, расчету основных конструктивных параметров устройства и расчету основных технологических параметров процесса соединения КМСН иглопрокаливанием.
-
Разработана классификация устройств для соединения концов нитей по признаку филаментности.
-
Предложено для соединения концов технических многофила-ментішх синтетических нитей иглоьое уст; ойсте"1 (авторское свидетельство Я 1397392), для соединения текстильных шюгофиламонтяшс синтетических нитей - устройство с бесконечным замкнутым ремнем (авторское свидетельство к 14164)).
-
Разработаны конструкции иглового устройства ц устройства с бесконечным зпшшутш рекноі.1, обесначишалие пыш.ыте ироизво-
дитєльности оборудования и качества продукции.
4. Определены конструктивніш и технологические параметры
процесса соединения КМСН, обеспечивающие прочность участка сое
динения:
схема заправки должна предусматривать фиксацию концов нитей;
игла должна иметь зазубрины;
игла должна совершать сложные движения: вертикальное возвратно-поступательное и поперечное (движение рассеивания);
усилие прокалывания зависит от глубины прокола, участка рассеивания, плотности прокалывания;
бесконечный замкнутый ремень устройства должен иметь линейную скорость, равную 0,4 м/с;
предельный угол кручения должен составлять 45.
-
Предложены формулы для определения: количества зон скрепления; минимального расстояния между зонами скрепления; плотности прокалывания, усилия прижима концов нитей; длины заправочного конца нити; предельного угла кручения, прочности участка соединения концов нитей.
-
Предложена методика премирования устройств для безузлового соединения ШСН, в основу которой положены выявленныезакономерности , разработанные теорєгичесіше и эмпирические формулы. Использование методики позволит начно обосновано разрабатывать конструкции игловых устройств и устройств с бесконечным замкнутым ремнем для каждой конкретной нити и повысить достоверность результатов.
Основные результаты работы использованы в промышленности с экономическим эффектом 1,6 тыс. руб. на одну перемоточную машину в год.
