СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ КОНСТРУКЦИИ УПЛОТНИТЕЛЯ РОВНИЦЫ В ПРЯДИЛЬНЫХ МАШИНАХ

АННОТАЦИЯ

В статье приводится анализ процесса и элементов уплотнения ровницы в вытяжных приборах прядильных машин. Предложена эффективная схема уплотнителя ровницы. Представлены результаты теоретических исследований процесса уплотнения ровницы по существующей и предлагаемой схеме. Обоснованы параметры уплотнителя. Результатами экспериментов определены сравнительные показатели ровницы при использовании рекомендуемой технологии уплотнения ровницы.

ABSTRACT

The article provides an analysis of the process and elements of the roving in the drafting devices of spinning machines. An effective scheme for roving compactor is proposed. The results of theoretical studies of the process of roving according to the existing and proposed scheme are presented. The parameters of the seal are justified. The results of the experiments determined the comparative indicators of roving using the recommended roving compaction technology.

Ключевые слова: ровница, уплотнение, воронка, канавка, трение, сила, волокно, давление, коэффициент качества.

Keywords: roving, seals, funnel, groove, friction, force, fiber, pressure, quality factor.

Введение. Анализ состаяния процесса уплотнения ровницы и разработка эффективной конструкции. Уплотнитель предназначен для  улучшениния процесса вытягивания и ровноты ровницы. Назначение уплотнителей-сузить, уплотнить мычку, выходяшую из заданей зоны, не нарушая при этом параллельности волокон. При этом волокна сближаются, уменьшается количество “плавающих” волокон.

Уплотнители устанавливаются непосредственно перед парами вытяжных приборов.

В поле предварительной вытяжки уплотнители устанавливаются, поле основной вытяжки является стандартными для трехцилиндовных двухремешковых и четерехцилиндровых двухремешковых ступенчатых вытяжных приборах, поэтому уплотнители в поле основной вытяжки не применяются. Вместо этого устанавливается более короткое поле вытяжки. Применение уплотнителей дает следующие преимущества: уменьшается образование пуха и загрязнение, уменьшается ворсистость ровницы, снижается количество обрывов ровницы [1].

В вытяжных приборах при вытягивании ровницы волокна развертываются, процесс осложнятся. Поэтому основной задачей использования уплотнителя является взаимное уплотнение волокон, при котором увеличивается трение между ними. Это приводит и к равномерности при вытягивании ровницы [2].

В известных конструкциях уплотнитель имеет форму воронки.  Отверстие уплотнителя во входной части имеет форму окружности, а в выходной части имеет овальную форму [2]. Основным недостатком существующей конструкции уплотнителя является недостаточная равномерность уплотнения волокон ровницы. При этом нарушается параллельность волокон, что отрицательно будет влиять на процесс вытягивания ровницы, и не позволяет получение более тонких нитей.

В конструкции уплотнителя для ровницы изготовленный из стойкого к трению материала и имеющий внутри воронкообразную полость, с целью повышения равномерности ровницы, он имеет форму фасонного клина с вогнутой нижней стенкой, соответствующей радиусу цилиндра, на который он опирается в процессе работы, а выходное отверстие полости, через которое приходит ровница имеет овальную форму и соответствует номеру последней [3]. Недостатком данной конструкции также является неравномерное уплотнение волокон ровницы из-за смешивания волокон между собой, отрицательно влияющие на качество получения нити при вытягивании.

Для повышения качественных показателей ровницы в известной конструкции уплотнителя используется сдвоенный уплотнитель дополнительно перед последней парой вытяжной пары прибора [4]. Это позволяет увеличить качественные показатели ровницы. Недостатком данной конструкции является сложность получения тонких нитей. Хотя, прочность ровницы увеличивается, но осложняется процесс вытягивания ровницы.

Результаты исследований. Нами совершенствована конструкция сдвоенного уплотнителя для ровницы, обеспечивающая параллельность волокон при их уплотнении, особенно в нижней части ровницы, где плотность волокон большая.

Уплотнитель для ровницы изготовлен из стойкого к трению материала пластмассы, имеет две параллельные отверстия в виде воронкообразной полости 1, входная часть в виде окружности 2, а выходная часть 3 овальной формы (рис.1). В нижней части уплотнителя имеется лапка 4 с отверстием 5 для его крепления в корпусе машины. На криволинейной поверхности воронки 1 выполнены канавки 6, высота которых во входной части будет наибольшим равной h_1, к выходной части высота этих канавок 6 уменьшается до нуля, в переходной части, высота равна h₂, расстояния между осями воронок 1 выбраны l=10 мм. Шаг между канавками 6 выполнен уменьшающимся от верхней части к нижней части отверстия, причем шаг t₁ между канавками в верхней части два раза больше, чем шаг t₂ между канавками 6 в нижней части отверстия.

Рисунок 1. Уплотнитель для ровницы

Поэтому шаг между канавками 6 выполнен уменьшающимся от верхний части к нижней части отверстия 1, причем шаг между канавками 6 в верхней части t₁ в два раза больше, чем шаг t₂ между канавками 6 в нижней части отверстия 1. При этом за счет увеличенного количества канавок 6 в нижней части отверстия 1 большое количество волокон входя в эти канавки 6 остаются параллельными, не переплетаются. Это приводит получению качественной пряжи.

 Из двух параллельных воронкообразных отверстий 1 с канавками 6 выходящие ровницы легко переплетаются в зоне их вытяжки и кручения. Это позволяет получить пряжу высокого качество.

Методика и результаты изучения трения в уплотнителе волокон ровницы. В процессе уплотнения волокон ровницы основным параметром является сила трения между волокнами и влияние на неё геометрических параметров уплотнителя. На рис. 2 представлена расчетная схема уплотнителя ровницы. В процессе уплотнения ровницы по длине уплотнения давление N между волокнами увеличивается и соответственно возрастает сила трения F_тр между волокнами. Общее значение силы трения между волокнами зависит от следующих параметров: размеров воронки, материала волокон (коэффициента трения), количества волокон, одновременно находящихся в воронке, параметров канавок.

Учитывая, что сечение выходного отверстия в 2-3,3 раза меньше, чем сечение входного отверстия воронки, с учетом угла наклона α образующий воронки, а также коэффициента трения между волокнами обобщенная сила трения будет:

                                 (1)

где n- количество волокон в воронке уплотнителя, f-коэффициент трения между волокнами, N-давление между волокнами, α-угол наклона образующей воронки.

Следует отметить, что на силу трения между волокнами также влияет размеры и количество канавок уплотнителя, а также количество переплетений волокон между собой. Эти параметры учитывали введением коэффициентов в (1). Тогда имеем:

                          (2)

где: К₁ - коэффициент, учитывающий влияние канавок на силу трения между волокнами.

Согласно [5, 6], принимаем  Наличие канавок значительно препятствуют появление переплетений волокон, сохраняя их параллельность, поэтому принимаем К₂=0,75÷0,80

Численное решение (2) осуществляли при следующих исходных значениях параметров уплотнителя: соотношение площадей сечений входного и выходного отверстия,

Рисунок 2. Расчетная схема

 (хлопковое, капроновое, лавсановое волокна); ( (с учетом массы волокна).

В процессе уплотнения ровницы в прядильных машинах в одной воронке (отверстии) находится различное количество параллельных волокон. В среднем в существующих уплотнителях находится 680¸700 волокон [6]. Чем больше количество волокон, тем высокая плотность, увеличивается трение между волокнами. При этом также может происходит переплетения волокон и тем самым снижение качества получаемой пряжи. На рис.3 представлены графические зависимости изменения суммарной силы трения от изменения количества волокон ровницы.

1-при f=0,22 - 0,3 (хлопковое волокно); 2-при f=0,3 - 0,4 (капроновое волокно); 1-при f=0,35 - 0,48 (лавсановое волокно).

Рисунок 3. Графические зависимости изменения силы трения волокон в воронке уплотнителя от изменения количества волокон

Анализ полученных графиков показывает, что с увеличением количества хлопковых волокон ровницы до 840 приводит к возрастанию суммарной силы трения волокон в уплотнителе от 0,084·10^-4 Н до 0,31·10^-4 Н (рис. 3, кривая 1) по линейной закономерности. При уплотнении для капроновых волокон значение F_тр доходит до 0,423·10^-4 Н, а для лавсановых волокон достигают до 0,59·10^-4 Н. Поэтому для уменьшения силы суммарного трения волокон в уплотнителе, тем самым проведение процессов вытягивания и кручения ровницы становится более благоприятным, позволяющие получать качественную пряжу.

Важными являются исследования по определению обобщенной силы трения между волокнами ровницы в процессе уплотнения от изменения площадей сечений отверстий воронки. Полученные графические зависимости изменения обобщенной силы трения между волокнами при уплотнении ровницы от изменения площади сечений отверстий воронки представлены на рис.4. Из них видно, что чем больше разница площадей отверстий, там значительна сила трения между волокнами.

1-при. α=25º; 2-при α=35º; 3-при α=45º.

Рисунок 4. Зависимости изменения обобщенной силы трения между волокнами при уплотнении ровницы от изменения площадей сечений отверстий воронки

Это объяснятся тем, что при этом увеличивается площадь контакта между волокнами, возникают дополнительно силы давления между волокнами. Поэтому для уменьшения суммарной силы трения межу волокнами в процессе уплотнения целесообразным считается уменьшение разницы между площадями сечений отверстий воронки. Для обеспечения F_тр в пределах менее (2.2-2.5)·10^-4 Н рекомендуются S_bx/S_bt=(2.5-3.5) и α≤(30º-35º).

Изменение F_тр в процесее уплотнения волокон ровницы во многом зависит и от количество канавок и переплетений волокон. На рис.5 представлены зависимости изменения силы трения от изменения коэффицента трения между волокнами. При получении нитки из волокон с высоким коэффициентом трения приводит к значительному увеличению суммарной силы трения. Но, при этом использование канавок и тем самым снижение переплетений волокон в достаточной степени приводит к снижению интенсификации возрастания F_тр при повыщенини f (см. рис.5, кривые 2 и 3). Для обеспечения F_тр≤(2,2-2,5)·10^-4 Н при f≤(0,4-0,45) рекомендумыми значениями являются: К₁=0,9-0,95; К₂=0,75-0,80.

1-при К₁=0,85; К₂=0,70; 2-при К₁=0,90; К₂=0,75; 3-при К₁=0,95; К₂=0,80;

Рисунок 5. Зависимости изменения силы трения от изменения коэффицента трения между волокнами

1-хлопковое волокно; 2-копроновое волокно; 3-лавсановое волокно,

Рисунок 6. Графики изменения силы трения от увеличения угла наклона образуюшей воронки уплотнителя

Следует отметить, что основными геометрическими параметрами воронки уплотнителя ровницы считаются: длина воронки, размеры отверстий, а также угол наклона образующей конусности воронки. На рис.6. приведены зависимости изменения F_тр от вариации угла α при уплотнении ровницы из различных волокон с различными коэффициентами трения. Как отмечено выше, для обоснечения F_тр ≤(2,2-2,5)·10^-4 Н рекомендуемыми значениями являются α≤40º.

Анализ результатов сравнительных эксперементов уплотнителей ровницы. Для изучения эффективности рекомендуемого уплотнителя ровницы с канавками вытяжных приборов ровничных, прядильных машин были изготовлены несколько вариантов разработанного уплотнителя.

Таблица 1

Физико-механические свойства пряжи

Были приведены сравнительные эксперименты на машинах Zinser-351 в производственных условиях. 

Измерения параметров производили в условиях прядильного производства, а результаты обработаны в специльной лаборатории. Результаты сравнительных эксперементов представлены в таблице 1. Анализ показателей представленных в таблице 1 показывает, что фактически все численные показатели параметров получаемой нити улучшаются при использовании рекомендуемого уплотнителя ровницы. Так, при использовании уплотнителя с канавками количество крученей нити получается 685, против 860 в существующем варианте.

Удельная разрывная нагрузке повышается на 0,5 сН/текс. Удлинение снижается на 0,27 % по сравнению с существующим вариантам.

Выводы. Анализа существующих конструкций уплонителя ровницы была разработана эффективная схема уплотнителя с канавками. На основе теоритических исследований получено выражнение для определния суммарной силы трения между волокнами. Построены графические зависимости и обоснованы параметры уплотнителя, сравнительными экспериментами подверждена эффектиность использования уплотнителя с канавками для ровниицы.

Список литературы:

1. Handbuch Manual. Zinser351 / Saurer Spinning machine, Germanya 2005 years, 254 p.
2. Х. Ибрагимов и др. «Прядильные машины», Т., “Учитель” 1985 г., с.182
3. Л.Г. Беккер и И.А. Ткаченко «Уплотнитель, например для ровницы» авт.свид. № 136652, № 5, 1961 г.
4. Патент США №: US 7,913,483 B2 Mar. 29, 2011
5. К.Жуманиёзов, С.Л.Матисаилов и др. “Технология и оборудование текстильной промышленности” Г.Ғулом. Т. 2012
6. А.А.Пирматов, С.Л.Матисмаилов “Технология прядения” Т. 2018