книги из ГПНТБ / Мизери, А. А. Эксплуатация текстильного оборудования с деталями из пористых спеченных материалов

без последующей механической обработки, что обеспечивает ше­ стой класс чистоты поверхности при размере частиц 0,04—0,05 мм.

Уменьшение степени проскальзывания нити относительно непро­ питанной железографитовой направляющей от —1 до 0 приводит к уменьшению электризации комплексной нити на 10—15% при входном натяжении 10 гс для нити 5 текс и 50 гс для нити 29 текс. С увеличением входного натяжения от 5 до 15 гс электризация нити 5 текс от вращения направляющей уменьшается в 2,5—3 раза. При входном натяжении 20 гс уменьшение степени проскальзывания почти не приводит к уменьшению электризации нитей.

При движении капроновых комплексных нитей по вращающимся железографитовым направляющим, пропитанным оксифосом, элек­ тризация снижается в 9—10 раз по сравнению с электризацией при движении по непропитанной неподвижной направляющей. При этом эффективность снижения электризации практически не зави­ сит от скоростей, а также от пористости материала направляющей. Если направляющая неподвижна, электризация капроновой нити несколько выше при движении на высоких скоростях.

Сравнение двух методов снижения электризации комплексной капроновой нити показало, что при высокой скорости движения (1000 м/мин) радиоактивный нейтрализатор НР-1 обеспечивает сни­ жение входного заряда на нити в 1,7—1,8 раза, железографитовая нитенаправляющая, пропитанная оксифосом, в 4—5 раз. Представ­ ляет большой интерес определение минимального расхода антиста­ тического препарата и материала направляющей, при котором обе­ спечивается значительное снижение электризации волокна. Такой направляющей может быть направляющая, изготовленная из желе­ зографитового порошка с частицами несферической формы разме­ ром 0,04—0,05 мкм с пористостью 10%. При вращении такой на­ правляющей масса расходуемого препарата от массы перерабаты­ ваемых нитей составляет 0,006—0,009 % при скорости движения ни­ тей от 300 До 900 м/мин.

В этом случае расход препарата оксифос при переработке 1 т нитей составляет 0,06—0,09 кг, т. е. в 100—300 раз меньше по срав­ нению с расходом замасливателя при обработке волокна. Электри­ зация нити снижается в 9—10 раз в тех местах, где от электриза­ ции создаются наибольшие трудности в ходе технологического процесса. Это устраняет необходимость применения других мер борьбы с электризацией (применение радиоактивных нейтрализа­ торов, антистатической обработки Др.).

Так, при двухсменной работе сновальной машины с длиной на­ правляющего валика 400 мм расход оксифоса за неделю составляет 0,49—2,12 кг при скорости движения нити 300—900 м/мин.

Увеличение расхода оксифоса выше указанного значения не вы­ зывает дальнейшего снижения электризации. Следовательно, при­ менение направляющих с большей проницаемостью нецелесооб­ разно.

150

Влияние пористых направляющих на качество перерабатываемых нитей

Один из критериев оценки пригодности материала для направ­ ляющих органов текстильного оборудования является влияние их на качество перерабатываемых нитей.

Для исследования влияния пористых направляющих на каче­ ство перерабатываемых нитей была проведена серия испытаний ни­

Нагрузка на нить составляла 25% от разрывной, т. е. для кап­ рона — 60 гс, а для ацетата — 30 гс. При испытании нитей на исти­ рание нагрузку принимали равной 10—70% от разрывной.

Число возвратно-поступательных движений оправки для кап­ роновых нитей составляло 105 в минуту, для ацетатных нитей—72 в минуту при длине хода, равной 40 мм.

Критерием качества нитей приняли число циклов до обрыва. Для капроновых нитей 5 текс х 12, более стойких к истиранию, критерием качества стало падение прочности после 2000 циклов на истирание (рис. 90). Затем определяли разрывную нагрузку нитей

* Экспериментальные исследования влияния направляющих на качество пере­ рабатываемых нитей были выполнены инж. К. В. Молоденской под руководством автора.

151

на разрывной машине фирмы «Schoppen» и подсчитывали падение прочности в процентах.

Результаты исследования показали, что распределение прочно­ сти капроновых нитей 5 текс х 12 до и после истирания подчиняется нормальному закону распределения, поэтому результаты этих экс­ периментов были обработаны методом наименьших квадратов.

Характер распределения многоцикловых характеристик ацетат­ ных нитей и капроновых нитей низкой крутки на истирание не соот­ ветствует нормальному закону распределения Гаусса. Поэтому обычно используемые статистические характеристики плохо отра­ жают результаты испытаний.

гоо чоо 600 800 т о т о т о woo woo ш а ггоо2чоо

Числа циклов на истирание

Рис. 90. Распределение результатов испытания нитей на истирание:

/ — истирание нити при контакте с непропитанной втулкой; 2 — ис­ тирание нити при контакте с втулкой, пропитанной нафтефатом-2

Более простым и удобным методом оценки результатов много­

мых нитей, относятся оловянистая бронза и никель; к материалам, сильно влияющим на качество нитей,— нержавеющая сталь. Так, например, капроновая нить 5 текс х 12 (194 кр/м)в паре с нержаве­ ющей сталью выдерживает 2000 циклов истирания до обрыва, в то время как та же нить в паре с бронзой или никелем выдерживает более 10000 циклов истирания до обрыва. Это объясняется тем, что после прессования и спекания направляющие из бронзы и никеля

152

имеют поверхности более высокого качества. Более высокое каче­ ство поверхностей обусловлено, по-видимому, формой частиц этих порошков (округлой у бронзы и никеля по сравнению с сильно раз­ витой у нержавеющей стали).

3. Присутствие антистатического препарата нафтефат-2 в месте контакта нити с направляющей в большинстве случаев повышает стойкость нитей к истиранию (по сравнению со стойкостью к исти­ ранию при контакте с сухой пористой направляющей).

Так, при контакте ацетатной нити 11,1 текс с никелем стойкость ее к истиранию в присутствии антистатика увеличивается почти в два раза, а при контакте с оловянистой бронзой — более чем в три раза.

Стойкость к истиранию капроновых нитей 5 текс низкой крутки при контакте с оловянистой бронзой в присутствии антистатиче­ ского препарата также увеличивается в два раза.

Падение прочности капроновых нитей 5 тексХ12 (194 кр/м) со­ ставляет 34,4% после 2000 циклов на истирание при контакте с су­ хой бронзой и 19,%. при наличии антистатика.

Исключение составляет случай истирания капроновых нитей о нержавеющую сталь. Здесь происходит резкое падение износостой­ кости нитей (почти в 10 раз) при наличии антистатического препа­ рата в месте контакта. По-видимому, это происходит потому, что оправка из нержавеющей стали имеет довольно грубо шероховатую поверхность (Ra= 4 —8 мк, V4) с острыми кромками пор, а кон­ тактная площадь нити увеличивается в результате пропитки ее антистатическим препаратом. В результате отдельные комплексы нити перетираются острыми кромками пор скорее, чем скрученная комплексная нить.

Определение коэффициента трения пары нить — направляющая из пористого спеченного материала

Экспериментальные работы по определению коэффициента тре­ ния проводились на стенде в лаборатории электрофизических испы­ таний ВНИИПХВ. Коэффициент трения измеряли с помощью при­ бора «F-метр» швейцарской фирмы Ротшильд (рис. 91).

Результаты экспериментов позволяют сделать следующие вы­ воды:

1. Зависимость коэффициента трения от начального натяжения нити для капроновой нити 5 текс х 12 (194 кр/м) при контакте ее с направляющими из разных спеченных материалов показана на рис. 92. Из рисунка видно, что коэффициент трения падает с увели­ чением натяжения нити, причем при малых натяжениях эта зависи­ мость проявляется сильнее. Полученная закономерность согласуется с результатами работ ряда исследователей и объясняется характе­ ром изменения контактной поверхности нити под действием нагру­ зки. Для пластичных тел площадь контакта прямо пропорциональна давлению. Площадь контакта упругих тел изменяется по параболе. Поэтому, если для пластичных тел выполняется закон Амонтона о прямой пропорциональности между давлением и силой трения, то для упругих тел сила трения возрастает медленнее, чем давление,

153

и коэффициент трения соответственно падает. Из рисунка также видно, что материал направляющей, не изменяя характера кривой, влияет на коэффициент трения.

Однако, как показали дальнейшие исследования, основным фак­ тором, влияющим на коэффициент трения, является чистота поверх­ ности детали, контактирующей с нитью.

j ___________ I___________ I___________ і___________ I___________ I___________ L

Рис. 92. Зависимость коэффициента трения от начального натяжения капроновой нити 5 тексХ12 при контакте ее с направляющими из разных пористых материалов:

/ — никель; 2 — оловянистая бронза; 3 — железографит: 4 — нержавеющая сталь

2. На рис. 93 показана зависимость коэффициента трения от на­ тяжения при контакте капроновой нити 5 текс х 12 (194 кр/м) с же­ лезографитовой направляющей в случае сухого трения и при нали­ чии антистатических препаратов.

154

Из рисунка видно, что наличие антистатических препаратов сни­ жает коэффициент трения. Это влияние наиболее заметно при ма­ лых натяжениях, что, видимо, объясняется изменением толщины пленки или даже ее прорезанием при больших натяжениях. При применении железографитовых направляющих лучший результат дает оксифос.

Испытания, проведенные с бронзовыми направляющими, пока­ зали, что наибольшее снижение коэффициента трения наблюдается при применении нафтефата и оксифоса, что, вероятно, вызвано свой­ ствами этих препаратов и в первую очередь прочностью пленки, об­ разующейся на поверхности направляющей.

Рис. 93. Зависимость коэффициента трения от натяжения капро­ новой нити 5 тексХІ2 при ее контакте с железографитовой направ­ ляющей в случае сухого трения и в присутствии антистатических препаратов (при і>н=425 м/мин):

/ — пропитка оксифосом; 2 — пропитка нафтефатом; 3 — пропитка ВО; 4 — про* питка темансом; 5 — непропитанный железографит

3. Экспериментальные исследования также показали, что коэф­ фициент трения для капроновой нити 5 тексХІ2 (194 кр/м) увели­ чивается при повышении скорости относительного скольжения до 500—600 м/мин. После этого коэффициент трения практически не меняется. Такой характер изменения коэффициента трения объяс­ няется особенностями деформации текстильных материалов.

ваться, и волокна деформируются упруго. В этих условиях нить работает как более жесткое тело, требующее большего усилия для его деформации, что вызывает увеличение силы трения. Этот про­ цесс развивается быстро, а затем затухает. Применение антистати­ ческих препаратов приводит к снижению коэффициента трения. Больший эффект наблюдается при использовании оксифоса.

Рассмотренные выше результаты экспериментов по определе­ нию коэффициента трения пары нить — направляющая получены

155

при неподвижных направляющих. Однако на практике большой интерес представляют также вращающиеся направляющие.

На рис. 94 показано изменение коэффициента трения в усло­

виях неподвижной и вращающейся направляющих для пары тре-

f

Рис. 94. Зависимость коэффициента трения от на­ тяжения капроновой нити при движении по не­ подвижной и свободно вращающейся железогра­ фитовой направляющей:

1 — вращающаяся направляющая; 2 — неподвижная направляющая

у

Рис. 95. Зависимость коэффициента трения от степени проскальзывания:

J — желеэографит, пропитанный оксифосом; 2 — непропитанный желеэографит

ния капроновая нить 5 тексХІ2 (194 кр /м )— желеэографит. Из графика видно, что коэффициент трения при вращающейся напра­ вляющей значительно меньше, чем при неподвижной.

Влияние степени проскальзывания на коэффициент трения для сухой и пропитанной оксифосом железографитовой направляющей показано на рис. 95.

156

Известно, что шероховатость поверхности является важным фактором, влияющим как на эксплуатационные свойства направ­ ляющих деталей, так и на качество перерабатываемых нитей. На рис. 96 представлена зависимость коэффициента трения от шеро­ ховатости поверхности направляющих деталей из разных материа­ лов (ст. 3, ситалл, железографит и оловянистая бронза) при дви­ жении по ним капроновой нити 5 тексХ 12 (194 кр/м).

Из рисунка видно, что при уменьшении шероховатости поверх­ ности, т. е. повышении класса чистоты направляющих с пятого по

і

Рис. 96. Зависимость коэффициента трения от шероховатости поверхности направляющей детали из разных материалов при движении капроновой нити.

/ — ст, 3; 2 — железографит; 3 — ситалл; 4 — оловянистая бронза

девятый, происходит увеличение коэффициента трения, что объяс­ няется увеличением площади контакта нити с направляющей деталью.

При увеличении шероховатости поверхности с пятого по чет­ вертый класс происходит рост коэффициента трения в результате механического зацепления нитей о неровности поверхности направ­ ляющих. При ухудшении класса чистоты поверхности бронзовых направляющих происходит дальнейшее снижение коэффициента трения. Это объясняется разным характером микрорельефа этих направляющих.

Стальная и железографитовая направляющие с поверхностью четвертого класса чистоты были получены точением. Кроме высоты неровностей 26-=-30 мк, профиль такой поверхности характери­ зуется острыми неровностями с радиусом закругления вершин 6— 8 мк и с шагом 30 мк.

Направляющие из оловянистой бронзы были получены прессо­ ванием порошка из частиц сферической формы. Высота неровно-

157

стен поверхности направляющей из оловянистой бронзы состав­ ляет 50—80 мкм, что по ГОСТ 2789—59 соответствует третьему классу чистоты, т. е. поверхность более грубая, чем поверхность стальной и железографитовой направляющих.

Однако микрорельеф направляющей из оловянистой бронзысостоит из пологих неровностей с радиусом закругления вершин 150 мкм, с шагом 300—350 мк. Такой микрорельеф поверхности обеспечивает снижение коэффициента трения в результате отсутст­ вия механического зацепления нити о неровности поверхности на­ правляющей, обусловленного формой этих неровностей.

В табл. 22 приведены коэффициенты трения капроновой нити

Так, направляющая из бронзы, имеющая по ГОСТ 2789—59 третий класс чистоты, обеспечивает коэффициент трения в два раза мень­ ший, чем направляющие из стали, железографита и нержавеющей стали, имеющие четвертый класс чистоты, что объясняется разным микрорельефом поверхности направляющих.

Таким образом, результаты проведенных исследований показы­ вают, что высокие требования по чистоте поверхности направляю­ щих не оправданы с точки зрения повышения коэффициента тре­ ния. Поэтому наиболее благоприятной является шероховатая по­ верхность с большим радиусом закругления вершин неровностей, большим шагом неровностей и малыми углами наклона образую­ щих неровностей профиля.

Применительно к направляющим пористых материалов эта по­ верхность может быть образована порошком с частицами сфери­ ческой формы. Такой вывод согласуется с выводом Клингера, кото­ рый указывает, что лучшим видом поверхности с точки зрения минимального трения и износа является поверхность, подобная ко­ журе апельсина, т. е. шероховатая поверхность со сглаженными во всех направлениях неровностями.

158

Экспериментальные исследования,-проведенные с разными ни­ тями при движении их по железографитовой направляющей, пока­ зали, что коэффициент трения зависит от природы нити, крутки и числа комплексов, что согласуется с результатами эксперимен­ тов, проведенных с нитями при движении их по монолитным на­ правляющим.

Обобщая приведенные данные, можно сделать следующие вы­ воды:

1. Характер зависимости коэффициента трения нитей от натя­ жения и скорости при движении по непропитанным и пропитанным антистатическими препаратами пористым спеченным направляю­ щим одинаков.

2.Наличие антистатических препаратов на поверхности порис­ той направляющей снижает коэффициент трения на 6—35%. Наи­ больший эффект достигается при применении оксифоса.

3.Уменьшение степени проскальзывания нити относительно на­ правляющей до нуля снижает коэффициент трения до 0,02 (или на

90—95%).

4.Микрорельеф поверхности направляющей является важным фактором, влияющим на коэффициент-трения. Оценка микрорель­

ефа поверхности направляющей детали только по параметру Ra и R2 и л и п о принадлежности к классу чистоты по ГОСТ 2789—59 недостаточна. Микрорельеф направляющей детали необходимо ха­ рактеризовать такими параметрами, как радиус закругления вер­ шин неровностей, шаг неровностей, угол профиля неровности. Ми­ нимальный коэффициент трения (0,214) обеспечивается поверхно­ стью направляющей, образованной порошком из частиц сфериче­ ской формы.

Производственные испытания пористых материалов в качестве нитенаправляющих деталей

на тростильно-крутильной машине ТК-ЗИ

Производственные испытания пористых спеченных материалов в качестве нитенаправляющих деталей были проведены кафедрой технологии текстильного машиностроения МТИ на Калининской шелкоткацкой фабрике.

Были изготовлены выпускные цилиндры для тростильно-кру­

20—25%, из карбонильного порошка с несферической формой ча­ стиц, чистота поверхности V6—Ѵ7;

железографит того же состава, пропитанный антистатическим препаратом оксифос;

оловянистая бронза (Си—94%, и Sn—6 % ),пористость 30—35% из распыленного порошка со сферической формой частиц, чистота поверхности ѴЗ—Ѵ4;

оловянистая бронза того же состава, пропитанная антистати­ ческим препаратом оксифос;

159