АНАЛИЗ ДЕФОРМАЦИИ ВОЛОКНИСТОЙ ЛЕНТЫ ДИСКРЕДИТИРУЮЩЕГО БАРАБАНЧИКА В ЗОНЕ ПИТАНИЯ ПНЕВМОМЕХАНИЧЕСКОЙ ПРЯДИЛЬНОЙ МАШИНЫ

АННОТAЦИЯ

В статье рассматривается характер деформирования сырьевой ленты волокна в зоне между питающим цилиндром и столиком, ее подача к дискретизирующему барабанчику. Показано, что столик получает движения от конической пружины. Приведено движение ленты в зависимости от ее трения и деформaции, получаемой от столика с упругими основами. Получены зависимости величин деформaции при различных значениях коэффициента трения и угла контакта, а также изменения деформaции вдоль дуги контакта ленты с питающим сталиком при различных значениях начальной деформaции и отношения с контактируемым материалом.

ABSTRACT

The article discusses the reduction to the required standards for the payment of raw fiber tape in the area between the feed cylinders, the stalkers and its supply to the sampling drum. The movement of the proposed feed table with the elasticity of the bases in pneumatic spinning machines is analyzed. It is shown that the table receives from the conical spring. Given the movement of the tape, depending on its friction and deformation obtained from the table with elastic bases. The dependences of the strain values are obtained for various values of the friction coefficient and contact angle, as well as changes in the distortion distance of the arc of the tape contact with the feed stalk for different values of the initial deflection and the ratio of the material being contacted.

Ключевые слово. Дискретизaция волокон, питающий столик, цилиндр, пружина, барабанчик, равномерность, качество, утонение, узелки, технологические непсы.

Keywords. Discretization of fibers, feeding table, cylinder, spring, drum, uniformity, quality, thinning, nodules, technological naps.

Плотность волокон увеличивается при прохождении через воронку, так как сечение воронки уменьшается. Возникающие поперечные деформaции создают поперечные напряжения, которые вызывают силу трения на стенках уплотняющей воронки, предотвращающие их воздействия на крайние слои волокон в ленте. Однако силы трения могут создавать скрытую вытяжку, для предотврашения которой необходимо выходное отверствие уплотняющей воронки, установленной как можно ближе к зажиму питающего цилиндра со столиком [1].

С целью увеличения равномерности подачи ленты, снижения повреждаемости волокон, обеспечения необходимой плотности ленты в конце её подачи рекомендуется эффективная конструкция столика [2]. При этом в питающем столике прядильного устройства, выполненном в виде рычага с плоской рабочей поверхностью, один конец которого шарнирно соединен с корпусом устройства, на другом конце между столиком и корпусом установлена амортизирующая пружина, шарнир между рычагом и корпусом выполнен составным в виде оси, жестко соединенной с корпусом, и надетой на ней резиновой втулкой, а амортизирующая пружина выполнена конической (рис.1).

Конструкция питающего столика прядильного устройства включает рычаг 2, установленный в корпусе 1 прядильного устройства посредством шарнира. Шарнир выполнен составным и включает ось 3, жестко соединенную с корпусом 1. На ось 3 надета упругая (резиновая) втулка 4, на которой установлен один конец рычага 2. На другом конце между рычагом 2 и корпусом 1 установлена коническая пружина 5 (рис.1). Над криволинейной частью рычага 2 установлен питающий цилиндр 6, а в конце зоны питания дискретизирующий барабанчик 7. В процессе работы волокнистая масса в виде ленты (хлопковые волокна) поступает к зоне подачи между питающим столиком - рычагом 2 и питающим цилиндром 6. В то же время по мере перемещения ленты по поверхности питающего столика - рычага 2 размеры ленты уменьшаются, т.е. она зажимается и принимает форму пространства между цилиндром 6 и рычагом 2. При этом происходит некоторая деформация пружины 5, то есть питающий столик поворачивается на некоторый угол, освобождая путь для перемещения ленты. С изменением количества волокон как по длине, так и по ширине ленты, увеличивается деформaция пружины 5 с меньшим значением за счет конусности пружины 5. При этом соответственно деформируется и упругая втулка 3 шарнира рычага 2. За счет соответствующих деформаций пружины 5 и упругой втулки 3 шарнира рычага 2 фактически питающий столик копирует форму изменения ленты за счет изменения её плотности в процессе подачи в зону дискретизaции. В то же время установленные жесткости пружины 5 и упругой втулки 3 обеспечивают необходимые размеры сечения ленты в процессе её равномерной подачи. Это приводит в конечном итоге к повышению качественных показателей пряжи [3].

Материал (лента) моделируем в виде сплошной среды и рассматриваем процесс растяжения ленты в зоне вытяжки, реализуемый цилиндром. Обозначим через  натяжение ленты (s-длина дуги) (рис.1). Вытяжка ленты происходит вдоль дуг цилиндра, за начало отcчета дуги принимаем точку . Стaционарное движение в произвольной дуге контакта ленты на поверхности цилиндра записываем в виде [4].

Рисунок 1. Схема взаимодействия питающего столика с цилиндром

                                                          (1)

                                                          (2)

где  деформaция ленты при растяжении, удельные касательное и нормальное усилия (действующие на единицу длины дуги цилиндра) и на поверхность столика  линейная плотность ленты,  линейная скорость цилиндра,  радиус питающего цилиндра, - угловая скорость цилиндра;  площадь поперечного сечения ленты,  модуль Юнга материала ленты [5,6]. На поверхности контакта выполняется закон сухого трения Кулона, т.е. полагаем

,                                                          (3)

где коэффициент трения. Вводя переменную  с учетом (3) из (1) и (2) получим  одно уравнение для определения натяжения .

В стaционарном режиме движения ленты выполняются условия  где  и линейная плотность и скорость ленты в зоне подачи, тогда уравнение (2) запишется в виде

,                                                      (4)

где , учитывая зависимость (3) и (4) уравнения (1) приведем к виду:

                                       (5)

Из равенства  cледует

площадь поперечного сечения ленты в зоне подачи. Здесь отношения плотностей  выражаются через деформaцию  по формуле

                                                     (6)

Тогда имеем

                                          (7)

Полагая ( ширина отверстия зоны подачи, L-длина цилиндра, и  - соответственно толщина слоев зоны подачи и сжатия), получаем

                                           (8)

Рассмотрим равенство  и полагая  получаем

перепишем последнее уравнение относительно

где ,

последнее уравнение при ε² =0 представим в виде

                                      (9)

При интегрировании уравнения (9) считаем, что деформaция продукта при поступлении в зону зажима известна, т.е. полагаем при  

Решение уравнения (9) при этом условии имеет вид

                          (10)

Здесь                                   

Из формулы (10) видно, что при  деформaция продукта в зоне зажима с ростом угла  увеличивается, что может привести к неравномерному распределению волокон в указанной выше зоне и сильному расхождению волокон друг от друга [7,8]. В дальнейшем рассмотрим случай уменьшения деформaции по углу , где выполняется неравенство . Кроме того, деформaция продукта при выходе из зоны зажима  должна быть положительной, чтобы соблюдалось условие отсутствия накопления волокон при выходе из указанной зоны. Таким образом, требуется выполнение условия [9].

()                                      (11)

Пользуясь зависимостью (11), установим зависимость (12)

                        (12)

Равенство (10) установливает выбор расстояния между питаюшим столиком и цилиндром при известных значениях скорости подачи , угловой скорости цилиндра , а также геометрических параметров , ,  и .

Плотность продукта и его толщина определяются по формулам

а)                                                                      б)

Рисунок 2. Зависимости величины h_k от отношения n=v₀ /a при различных значениях коэффициента трения f и угла φ_k (град): , , ,  

а)                                                                      б)

Рисунок 3. Изменения деформaции вдоль дуги контакта продукта с питающим столиком при различных значениях начальной деформaции ε₁ и отношения n: а - при начальной деформaции  б - при начальной деформaции

Для обеспечения движения потока продукта через зону зажима без нарушения равномерности ленты на практике используются вращающие питающие столики с упругими элементами [10,11,12].

На рис. 2 представлены графические зависимости величины  и отношения  при различных значениях коэффициента трения и угла .

В расчетах принято:  ,    

,                                  (12)

На рис. 3 представлены графические зависимости деформaции , плотности  и толщины слоя в зоне зажима от угла охвата ее питающим цилиндром при различных отношениях . В расчетах принято , , , , , , , ,

Таким образом, проанализировано движение потока волокнистой ленты через зону зажима без нарушения равномерности ленты вращающимися питающими столиками с упругими элементами. Определены графические закономерности изменения деформaции вдоль дуги контакта ленты с питающим столиком при различных значениях начальной деформaции  и отношения n.

Список литературы:

1. Morikawa T., Horiuchi T. Quality of yarns produced by Open-end BD-440 Spinninng Machines and of final produkts // Journal of the Textile Machinery of Japan, 2014. Vol.20. P.58-66.
2. Патент UZ № FAP 0047. Питающий столик прядильного устройства. Джураев А.Дж., Жуманиязов К., Матисмоилоа С., Мирзаев О., Довган А. Расмий ахборотнома, 2014. № 8.
3. Джураев, А. Д., Муродов, Т. Б., Матисмаилов, С.Л., Мирзаев, О.А., & Ураков Н.А. (2020). Дискретизирующий барабанчик для пневмомеханических прядильных машин. Патент на изобретение, № IAP06301, 30.
4. Патент UZ № IAP 06730. Дискретизирующий барабанчик пневмомеханической прядильной машины / Джураев А.Дж. Ураков Н.А., Мирзаев О.А, Ахмедов К.И. // Расмий ахборотнома. -2022. -№ 6.
5. Джураев А.Дж., Ураков Н.А., Мирзаев О.А., Алмардонов О.М., Усманов Х.С. Анализ нагруженности питающего цилиндра в узле питания прядильных машин // Москва. Universum: Технические науки журнал №3 2021, бет /49-53
6. Juraev, A., and N. Urakov. "DEVELOPMENT OF DESIGNS AND JUSTIFICATION OF THE PARAMETERS OF A SCRETTING DRUM WITH A DAMPER OF A SPINNING MACHINE." Science and innovation 1.A4 (2022): 231-239.
7. Мирзаев O.A., Ураков H. Подачи ленты в пневмомеханических прядильных машинах // Молодежь и наука: шаг к успеху Сборник научных статей Всероссийской научной конференции перспективных разработок молодых ученых том 3 -Курск 2017. -С. 378-382.
8. Джураев А., Мирзаев О., Ахмедов К., Ураков Н. Разработка высокоэффективных конструкций и создание методов расчета параметров рабочих органов зоны дискретизaции прядильных машин. -Т.: «Fan va temobgiya», 2019,164 стр.
9. Патент № IAP 05854. IAP 2016 0153 29.04.2016. Питающий цилиндр прядильного устройства / А.Джураев, О.А.Мирзаев, Н.А.Ураков, Р.И.Умаров.
10. Джураев А., Мирзаев О. Питающий столик дискретизирующе секции // Современные наукоёмкие технологии и перспективные материалы текстильное и легкой промышленности Иванова -2013 г. -С. 132-134.
11. Juraevich, Juraev Anvar, and Urakov Nuriddin Abramatovich. "DEVELOPMENT OF DESIGNS AND JUSTIFICATION OF THE PARAMETERS OF A SCRETTING DRUM WITH A DAMPER OF A SPINNING MACHINE." Galaxy International Interdisciplinary Research Journal 10.5 (2022): 1093-1101.
12. Джураев, А. Д., Ураков, Н.А., Мирзаев, О.А., Алмардонов, О.М., & Усманов, Х.С. (2021). АНАЛИЗ НАГРУЖЕННОСТИ ПИТАЮЩЕГО ЦИЛИНДРА В УЗЛЕ ПИТАНИЯ ПРЯДИЛЬНЫХ МАШИН. Universum: технические науки, (12-3 (93)), 48-53.
13. Ураков Нуриддин Абраматович, Янгибоев Рузибой Мукумович, Мирзаев Отабек Абдукаримович ВЫНУЖДЕННЫЕ КОЛЕБАНИЯ ПИТАЮЩЕГО ЦИЛИНДРА, ИМЕЮЩЕГО УПРУГУЮ ОБОЛОЧКУ, ПНЕВМОМЕХАНИЧЕСКИХ ПРЯДИЛЬНЫХ МАШИН // Universum: технические науки. 2023. №11-4 (116). URL: https://cyberleninka.ru/article/n/vynuzhdennye-kolebaniya-pitayuschego-tsilindra-imeyuschego-upruguyu-obolochku-pnevmomehanicheskih-pryadilnyh-mashin (дата обращения: 03.05.2024).