ПРОБЛЕМЫ ДАЛЬНЕЙШЕГО СОВЕРШЕНСТВОВАНИЯ КОНСТРУКЦИИ ОПОР КАЧЕНИЯ ФОРМИРОВОЧНО-КРУТИЛЬНЫХ УСТРОЙСТВ

АННОТАЦИЯ

Для современной текстильной промышленности одной из характерных тенденций остается стремление к повышению производительности технологических машин путем увеличения быстроходности, что ставит задачу снижения затрат электроэнергии в пневмомеханическом прядении, успешное решение которой требует систематизации накопленной информации по новым способам фор­мирования пряжи и конструкций формировочно-крутильных устройств  уточнения ряда проблем развития способа формирования пряжи.

ABSTRACT

For the modern textile industry, one of the characteristic trends is the desire to increase the productivity of technological machines by increasing the speed, which sets the task of reducing the cost of electricity in rotor spinning, the successful solution of which requires systematization of the accumulated information on new methods of forming yarn and designs of forming and twisting refinement devices. a number of problems in the development of the method of forming yarn.

Ключевые слова: пневмомеханический способ прядения, формировочно-крутильное устройство, опоры качения, опоры без демпфирующих элементов, опоры с воздушной смазкой, опоры магнитные и газомагнитные .

Keywords: pneumomechanical spinning method, forming and twisting device, rolling bearings, bearings without damping elements, bearings with air lubrication, magnetic and gas-magnetic bearings.

Введение

В настоящее время в пневмомеханическом прядении применяют 4 основные группы опор формировочно-крутильных устройств (ФКУ) [1, 2, 3, 4]:

1. Опоры качения:

а) без демпфирующих элементов - при частотах вращения ФКУ до 50000 об/мин;

б) с демпфирующими элементами - при частотах вращения ФКУ до 80000 об/мин;

2. Опоры сдвоенного типа при частотах вращения до 120000 об/мин.

3. Опоры скольжения с воздушной смазкой - при частотах вра­щения до 120000 об/мин.

4. Опоры магнитные и прочие - при частотах вращения до 200000 об/мин.

Кратко рассмотрим конструктивные и эксплуатационные особенности выделенных групп опор ФКУ.

Основная часть

Опоры без демпфирующих элементов.  Наиболее характерными представителями опор без демп­фирующих элементов являются высокоскоростные опоры SР 66/40 (Чехия) (рис.1) и фирмы СКФ (ФРГ) (рис.2).

Прядильная камера I и приводной шкив 2 устанавливаются с натягом на валу, на котором выполнены специальные канавки для тел качения 4. Смазка подшипников осуществляется консис­тентными маслами, причем заправка масла производится при сборке опоры на весь период ее работы. Опоры работают при частотахвращения до 5,0-10⁴- об/мин, дальнейшее повышение скорости приво­дит к резкому снижению ресурса опоры вследствие резкого увели­чения динамический нагрузок и тепловыделений, что приводит к разрушении сепараторов и нарушению герметичности опоры и выте­канию разжиженного масла.

Опоры с демпфирующими элементами. Они представляются опорами типа F   и FL    фирмы СКФ (рис. 3 и 4). Демпфирующим элемен­том в них является резинометаллическая втулка. Наличие демпфи­рующих элементов обеспечивает снижение динамических нагрузок в 3-5 раз и повышению рабочих скоростей до 8,0*10 об/мин.

Дальнейшее развитие этих опор идет в направлении повышенной точности изготовления и применения материалов с лучшими характеристиками.

Опоры сдвоенного типа. Опоры сдвоенного типа представляются в основном высоко­скоростной опорой фирмы «Зюссен» (ФРГ) типа «WSТ-Twindich» (рис. 5). Камера I напрессована на вал 2, который зафиксировав и вращается в клиновых пазах, образованных четырьмя спарен­ными дисками 4. Как видим, в имеющихся условиях установок четы­ре спаренных диска лишают трех степеней свободы, четвертая сте­пень свободы лишается за счет прижима приводного ремня 3, с си­лой, регулируемой нажимным ремнем 6, а пятую степень свободы лишает осевой фиксатор 8 с упорным шариком 9, который укреплен в цанговом ремне. Диски покрыты специальным фрикционным покры­тием "Вулколан" и неподвижно установлены попарно на осях 5, вращающихся с опорах качения 6, исполнение которых аналогично исполнению опор с демпфирующими элементами  ФКУ. Упорный шарик 9 смазывается за счет вибрации и подачи смазки через фильтр. Между осями опор 6 образуется небольшой угол, а благодаря чему вал 2 при работе испытывает осевое усилие, прижимающее его к упорному шарику.

Конструкция опоры позволяет работать при частотах вращения ФКУ до 12,0-10⁴ об/мин с точностью  1%,  при этом оси опор 3 вращаются с частотой менее 1,5*10⁴ об/мин, благодаря наличию передаточного числа между ними и валом ФКУ порядка 8. Срок служ­бы опоры - 5 лет. Имеется ряд разработок по частичным усовер­шенствованиям, не имеющим принципиального характера.

Следует отметить существенные недостатки этих опор - значительная конструктивная сложность и энергоемкость, которые препятствуют их широкому применению.

Рисунок 5. Опора ФКУ типа «WST-Twindick»

Опоры с воздушной смазкой. Применяются как аэростатические, так и аэродинамические подшипники и подпятники.

Опора, конструкция которой приведена на рис.6, относит­ся к аэростатическим и предназначается для применения в устрой­ствах с индивидуальным электроприводом. На втулку 1 устанавли­вается прядильная камера 2 и втулка вращается вокруг неподвиж­ного шпинделя 3, укрепленного в основании 4. Цилиндрическая поверхность 5 втулки I служит подшипником, а диск 6 - подпят­ником. Воздух в подшипник, в подпятник подводится под давлени­ем через штуцер 7 и систему микроотверстий.

Рисунок 6. Опора ФКУ аэростатического типа

Опоры магнитные и газомагнитные. Имеются сведения о применении магнитных подшипников в конструкциях опор. Однако сложности эксплуатационного характера, заключающиеся прежде всего в трудности поддержания параметров магнитного поля в зазоре между шипом и подшипником, а также меж­ду пятой и подпятником в динамических условиях, позволяют сде­лать вывод, что в ближайшие годы опоры с магнитными подшипникам не найдут практического применения.

Более перспективными являются газомагнитные подшипники, совмещающие признаки подшипников с воздушной смазкой и магнитных подшипников [1]. На рис. 7 изображена конструктивная схема газомагнитного подлинника. На валу 1 установлена втулка 2 с об­моткой, взаимодействующей с электромагнитом 3, получающим ток через токосъемники 4 на валу.

Рисунок 7. Опора ФКУ газомагнитного типа

Вывод

В заключение можем отметить, что дальнейшее повышение час­тот вращения ФКУ нецелесообразно из-за отсутствия таких опор, в подшипниках в которых бы сочетались конструктивная и эксплуатационная простота с малой энергоемкостью, с минимальными отно­сительными скоростями движения подвижных деталей подшипников для уменьшения тепловыделений.

Проведенный обзор и анализ специальной литературы показали, что дальнейшее развитие прядильного производства происходит в направлении создания новых и совершенствования существующих способов формирования пряжи как без дискретизации, так и с дискретизацией волокнистого продукта. К настоящему времени на­иболее отработанным и одним из наиболее перспективных в отноше­нии технико-экономических показателей и качественных возможнос­тей является пневмомеханический способ. Дальнейшее развитие пневмомеханического прядения происходит в двух основных направлениях:

• дальнейшее увеличение скоростей формирования пряжи;
• улучшение качественных и экономических показателей пневмомеханической пряжи.

Основной проблемой и ограничивающим фактором в дальнейшем увеличении скоростей формирования пряжи, в пневмомеханическом прядении, достигаемого за счет повышения частоты вращения ФКУ, является быстрое увеличение потребляемой мощности при этом, а также и снижение ресурса работы опор ФКУ, а основной проблемой в улучшении качественных и технологических показателей пневмо­механической пряжи - пониженная ее прочность и повышенный коэффициент крутки по сравнению с кольцевой пряжей. Причем значение фактора энергоемкости в последние годы сильно возросло из - за имеющейся стойкой тенденции к удорожанию всех энергоносителей за исключением некоторых возобновляемых их форм. Примечательным является то обстоятельство, что повышенный коэффициент крутки пневмомеханической пряжи является одним из факторов энергоем­кости. Таким образом, уменьшение коэффициента крутки пневмоме­ханической пряжи с повышением ее прочности позволило бы решить комплексно проблемы как дальнейшего увеличения скоростей фор­мирования пряжи, так и улучшения качественных и технологичес­ких, ее свойств. На самом деле, формирование пневмомеханической пряжи с уменьшенным коэффициентом крутки имеет следующие преи­мущества:

• достижение значительного увеличения скорости формиро­вания пряжи без повышения частота вращения ФКУ;
• отсутствие повышения частоты вращения ФКУ при увеличе­нии скорости формирования пряжи обеспечивает снижение удельных энергозатрат в пневмомеханическом прядении;
• увеличение скорости формирования пряжи не будет сопровождаться нежелательным уменьшением диаметра прядильных камер;
• увеличение скорости формирования пряжи не потребует мероприятий по усовершенствованию опор ФКУ;
• преодоление двух основных недостатков пневмомеханической пря­жи – ее пониженной прочности и повышенного коэффициента крутки;
• расширение ассортимента вырабатываемой продукции, в частности в трикотажном производстве.

Практическое решение проблемы формирования пневмомехани­ческой пряжи с уменьшенным коэффициентом крутки возможно на основе исследования вопросов теории пневмомеханического пряде­ния и изучения вопросов динамики ФКУ при кручении пряжи и вы­работки на их основе соответствующего конструктивного решения.

Исходя из вышеизложенного, целью настоящей работы явля­лось следующее:

1. Исследование вопросов теории технологических процессов формирования пряжи, определяющих ее структуру, в новых спосо­бах формирования пряжи, и выявление возможностей уменьшения коэффициента крутки пряжи в пневмомеханическом прядении.
2. Исследование динамики ФКУ при кручении продукта в новых способах формирования пряжи, в том числе в пневмомехани­ческом способе в неустановившемся режиме работы.
3. Выработка соответствующих конструктивных решений ФКУ и их реализация.
4. Исследование работы реализованного конструктивного ре­шения опытного стенда с оптимизацией конструктивных параметров ФКУ и крутильного органа.
5. Разработка предложений по созданию конструкций пневмо­механических машин, позволяющих существенно увеличить скорости формирования пряжи с снижением коэффициента ее крутки без по­вышения частоты вращения ФКУ и в конечном счете обеспечить существенно снизить расход электроэнергии.

Список литературы:

1. Павлов Г.Г. Аэродинамические основы безверетенных спо­собов прядения. - М.: Легкая и пищевая промышленность, 1982. 168 с.
2. Spinnen von drehungsrreduzierten Rotorgarnen unter-Einsatz eines Falschdrahtaggregats - Textil Praxis, 1975, 5. - c.532-533.
3. Muradov A.A., Sayidmuradov M.M. On some issues of tangential drive dynamics for turning body of pneumatic mechanical spinning device. Textile journal of Uzbekistan. Scientific – technical journal. 2020/2, c. 65-71   
4. Абдувахидов М., Сайидмуродов М.М., Бобоев У. Анализ проблем пневмомеханического способа прядения и направления дальнейшего его развития. Журнал «Universum: технические науки», - Москва, 2021. - № 3 (84). – С. 46-49. http://7universum.com/ru/tech/archive/item/11379
5. Аbduvaxidov M., Muradov A., Sayidmurodov M. Study of dynamiks of the twisting process in pneumomechanical spinning in the presence of. The American journal of enjineering and technology. № 2 (07): 58-64, 2020.
6. Сайидмуродов М.М., Абдувахидов М., Мурадов А. Пневмомеханик йигиришда иккита сохта эшимли ип эшиш жараёни динамикаси тадқиқи. Acta of Turin Polytechnic University in Tashkent. 2020, Vol.10: Iss.3, Article7. Available at: https://uzjournals.edu.uz/actattpu/vol10/iss3/7