книги из ГПНТБ / Кулагина, М. И. Новые способы прядения шерстяных и химических волокон

О С О Б Е Н Н О С Т И Т Е Х Н О Л О ГИ И П Р О И З В О Д С Т В А С А М О К Р У Ч Е Н О Й ПРЯЖ И

Первым необходимым условием получения самокрученой пря­ жи является наличие знакопеременной крутки каждой из стренг.

Вторым условием — обеспечение такого сдваивания стренг, при котором на соседних участках, подвергающихся самоскручнванию, крутка стренг была бы одинаковой по направлению, но раз­ личной по величине [32—34].

Если стренги соединить так, что во всех точках они будут иметь равную, но противоположно направленную крутку (противо­ фаза), самопроизвольного кручения не произойдет. Обе стренги раскрутятся, а готовая ST-пряжа не получит действительной крут­ ки и произойдет лишь сложение.

Наличие сил сцепления волокон, возникающих при сложении, абсолютно недостаточно для обеспечения прочности пряжи.

Из первых двух условий вытекает требование к работе кру­ тильного механизма: формируемый крутящий момент в попереч­ ных сечениях двух соседних стренг должен быть направлен в одну сторону, а относительно длины стренг может быть циклически реверсивным, пульсирующим [32]. Закон изменения крутящего момента можно принять синусоидальным, тогда распределение крутки в пряже будет также примерно синусоидальным.

Смещение крутящего момента по величине обеспечивается вы­ бором конструкции и местом установки механизма сдваивания стренг.

Если обе стренги соединяются так, что места с круткой одина­ кового направления и величины совпадают полностью, то полу­ чаемая самокрученая пряжа находится в фазе, т. е. участки с мак­ симальной и нулевой круткой стренг также совпадают с макси­ мальной и нулевой круткой готовой ST-пряжи, и образуются резко ослабленные места (см. рис. 38, о).

При соединении стренг в противофазе, как сказано выше, не образуется практически скрученной пряжи.

Зоны с нулевой круткой самокрученой пряжи располагаются в точках, где стренги имеют равную крутку, но противоположное ее направление, т. е. стренги имеют крутку, а ST-пряжа на дан­ ном участке не скручена (см. рис. 38, б).

Максимальная прочность самокрученой пряжи будет обеспече­ на при таком сдвиге фаз, когда при самопроизвольном скручива­ нии места с нулевой круткой стренг не совпадут с нулевой круткой готовой ST-пряжи.

Следовательно, на ST-машинах необходимо предусмотреть возможность регулирования размеров сдвига по фазе, чтобы для пряжи любой линейной плотности и сырьевого состава подобрать оптимальные условия работы.

По данным D. Henshaw [32], максимальная прочность была до­ стигнута при сдвиге по фазе около 100° при выработке ST-пряжи из мериносовой шерсти 60/64к. Прочность пряжи была на 50% выше, чем при выработке такой же пряжи в фазе.

90

Третьим условием формирования ST-пряжи является обеспече­ ние достаточной длины для самопроизвольного кручения, чтобы суммарный крутящий момент мог полностью распределиться на готовой нити.

Готовую ST-пряжу, имеющую переменную периодическую крут­ ку, характеризовать только числом кручений недостаточно. Вво­ дится понятие цикла, или периода, крутки, представляющего со­ бой длины двух последовательных зон S и Z-крутки.

Длина периода определяется конструктивными размерами кру­ тильного механизма и заданным скоростным режимом. Практи­

91

ческого колебания крутильного устройства длины полупернодов и число кручений ST-пряжи должны быть также постоянны. Поэтому при производстве самокрученой пряжи все заправочные параметры кручения рассчитывают на полуперпод, а именно: число кручений составляющих стренг, число кручений ST-пряжи. Крутку готовой самокрученой пряжи при длине периода 22 см определяют на уча­ стке 11 см.

где К — число кручений за полуперпод на 1 см; Т — линейная плотность пряжи, текс;

L — длина периода, см.

Для определения крутки на 1 см D. Henshaw [34] предлагает формулу

где х — длина цикла;

и— разводка между вытяжной парой и крутильными цилинд­ рами;

(рис. 41), частная вытяжка между вытяжной парой и крутильным зажимом (рис. 42), расстояние между крутильным зажимом и точ­ кой сдваивания стренг.

Следовательно, на ST-машине необходимо обеспечить возмож­ ность регулирования этих величин.

92

Четвертое условие получения самокрученой пряжи относится к формированию прядильных мычек — стренг: при получении STпряжи заданной линейной плотности необходимо выработать мыч-

ки вдвое меньшей линейной плотности, так как процесс самопроиз­ вольного кручения осуществляется при сдваивании нитей. Напри­ мер, для ST-пряжи 50 текс прядильная мычка должна быть вы­ тянута до 25 текс, а для пряжи 20 текс мычка должна иметь ли­ нейную плотность 10 текс. Получение чистошерстяной мычки 10 текс сопровождается резким увеличением ее неравномерности, что может привести к возрастанию обрывности.

Поэтому хотя для ST-машины не требуется изменять конструк­ цию вытяжного прибора, качество его изготовления должно быть исключительно высоким, а контролирующие приспособления в зоне вытягивания (ремешки, уплотнители) должны иметь сменные де­ тали для обеспечения надежного контроля мычки значительно меньшей линейной плотности, чем принято вырабатывать в кам­ вольном производстве.

Производство самокрученой пряжи имеет некоторые особен­ ности, в результате которых перед конструкторами возникают кон­ кретные задачи. Рассмотрим основные из них.

1. Скорость распространения крутки пряжи высокая. Она со­ ставляет около 100 000 кручений в минуту при скорости выпуска пряжи 220 м/мин, что обеспечивает крутку около 500 кр/м. Разви­ вающиеся при вращении нити центробежные силы способствуют скручиванию, силы трения нити о глазки механизма сдваивания нитей и силы сопротивления воздуха препятствуют этому. По­ скольку крутка сообщается контактным способом, крутильный ме­ ханизм имеет сложную динамику работы — сочетание высокоско­ ростного вращательного движения с периодическим колебатель­

93

ным в направлении, перпендикулярном движению нити. Выбор материала для поверхностей, формирующих крутящий момент, вы­

лонировать в местах изменения крутки. При увеличении натяже­ ния до 0,10—0,15 Н снижается баллоиирование и создаются удов­ летворительные условия для наматывания пряжи на паковку.

Однако при натяжении 0,15 Н возникают значительные растя­ гивающие усилия, возможна нежелательная вытяжка на участке между механизмами сдваивания и наматывания, ослабление пря­ жи, увеличение неровноты и, как следствие, возрастание обрыв­ ности.

4. Скорость выпуска пряжи влияет на величину периода изме­ нения крутки. Длина периода увеличивается при увеличении ско­ рости выпуска. Крутка за полупериод уменьшается. Это затрудня­ ет получение пряжи высокого качества.

ST-пряжа будет тем равномернее и технологичнее, чем меньше длина периодического колебания крутки. Следовательно, на STмашинах увеличение производительности за счет повышения ско­ рости выпуска пряжи всегда будет сопровождаться ухудшением качества пряжи. При неизменной амплитуде качания крутильных цилиндров максимальная скорость ограничена и при ее увеличе­ нии нельзя получить требуемой крутки, т. е. каждая скорость со­

5.Разводка R между механизмами сдваивания и наматывания нитей влияет на величину самопроизвольной крутки (рис. 45). Причины этого явления пока не выяснены.

6.Фактическая крутка при образовании самокрученой пряжи

94

кого строения пряжи, приведенный в гл. I (случай II), показыва­ ет, что фактическая крутка зависит не только от эффективности работы крутильного устройства, но и от фактического диаметра скручиваемой пряди. D. Henshaw в формулу (51) для определения крутки вводит периметр пряди (что аналогично фактическому диа­ метру при округлом сечении пряди), но предлагает определять его при заданном, коэффициенте заполнения 0,9, что, видимо, не со­ ответствует фактическому коэффициенту заполнения в реальной пряди.

Эффективность реализации крутки следует повышать, увеличи­ вая не скорость крутильного механизма, которая и без того вели­ ка, а плотность каждой стренги, приближая ее диаметр к пре­ дельному. Этого можно добиться за счет регулирования разводок.

Walls [35] отмечает, что величина крутки зависит от люфта в крутильном зажиме и практически ее можно изменить в преде­ лах ±10%.

Второй путь — увеличение нагрузки в крутильном зажиме. В работе L. Allen и D. Henshaw [36] приводится кривая изменения крутки ST-пряжи за полуцикл при увеличении нагрузки от 2,8 до

14 Н (рис. 44, б).

Из рисунка видно, что до определенных пределов крутка с увеличением нагрузки возрастает, затем остается почти неизмен-

95

ной. Следовательно, для пряжи различных линейных плотностей необходимо подбирать оптимальное давление в крутильном за­ жиме.

Из приведенного анализа можно сделать выводы, что произ­ водство самокрученой пряжи в настоящее время реально и пер­ спективно, но конструктивное изготовление машин сопряжено со следующими техническими трудностями:

1)обеспечение долговечности работы конструкции крутильного механизма при сравнительно высоких скоростях и сложной дина­ мике движения — вращательное ('скорость около 200 м/мин) и колебательное (скорость до 1000 об/мин);

2)выбор для крутильного механизма достаточно долговечного материала, обладающего высокими фрикционными свойствами;

3)обеспечение надежных, долговечных опор для быстровращающегося крутильного механизма.

КОНСТРУКТИВНЫЕ ОСОБЕННОСТИ ST-МАШИНЫ

Основным узлом машины для производства самокрученой пря­ жи является крутильный механизм, обеспечивающий ложную че­ редующуюся крутку. По принципу действия это обыкновенный механизм кручения методом уплотнения, т. е. сучильный механизм. Механизм должен обеспечить высокую интенсивность сучения, в результате чего необходима разработка специальных конструкций, надежно работающих при высоких скоростях.

Вьюрки, сучильные рукава, обработка прядильной мычки воз­ душной струей не дали удовлетворительных результатов. Наибо­ лее приемлемыми оказались крутильные цилиндры диаметром 20—40 мм, обтянутые синтетической резиной с твердостью по Шо­ ру 60—70° [36].

линдров был кривошипно-цепной [35]. Конструкция имела ряд ме­ ханических недостатков: подшипники быстро изнашивались, силу зажима между крутильными цилиндрами было трудно регулиро­ вать, динамическая балансировка не удавалась. Этот механизм был модернизирован Lavery и Knothe [35], применившими эпициклоидный привод.

Преимущество эпициклоидного привода состоит в том, что ис­ пользуются аэростатические подшипники и установлены противо­ весы для динамической балансировки массы соединительного рычага. Скорость увеличилась. Воздушные подшипники располо­ жены внутри цилиндров, что сократило вдвое их длину, уменьши­

вращение цилиндров, если давление воздуха меньше 31—42 Н/см2. Крутильные цилиндры должны быть хорошо отшлифованы, что­

96

бы обеспечить надежный зажим мычки по всей длине и предотвра­ тить ее проскальзывание.

В работах [35, 36] изучалось влияние различных конструктив­ ных и заправочных параметров работы крутильного механизма на величину крутки самокрученоп пряжи.

Основные практические рекомендации сводятся к следующему. Максимальная крутка, обеспечивающая удовлетворительное каче­ ство пряжи, достигается при длинах периода от 200 до 300 мм.

Величина крутки не зависит от разводки между вытяжной па­ рой и крутильным цилиндром, если разводка больше 40 мм. Прак­ тически установлена разводка 50 мм. При больших разводках наб­ людается значительное пуховыделение.

Величина крутки не зависит от разводки между крутильным зажимом и механизмом сдваивания нитей, если эта разводка нахо­ дится в пределах 8,5—25 мм. При дальнейшем увеличении этой разводки крутка быстро снижается.

На величину крутки существенного влияния не оказывают сле­ дующие факторы:

отделка резинового покрытия (от полированной до грубой); толщина стенок резинового покрытия в пределах 1—3 мм; натяг резинового покрытия (допускаются отклонения ± 10%); температура резинового покрытия (в пределах 20—30° С); сдвиг одного цилиндра относительно другого; жесткость резинового покрытия в пределах 60—75° по Шору

(при других значениях эффективность крутки снижается).

При нагрузках 1—6 Н износ резинового покрытия цилиндров практически не обнаруживается. За 500 ч работы толщина по­ крытия уменьшилась па 0,025 цкмм.

ПРЯДИЛЬНАЯ МАШИНА ФИРМЫ REPCO-PLATT ДЛЯ ПРОИЗВОДСТВА САМОКРУЧЕНОЙ ПРЯЖИ

Промышленный образец машины Repco, представленный на Международной выставке в 1971 г. в Париже, изготовлен на че­ тыре выпуска; питание осуществляется либо восемью бобинами слабокрученой ровницы, либо четырьмя бобинами сученой ров­ ницы.

Машина предназначена для переработки ровиицы с низкой круткой из длинных волокон (чистой шерсти от 58 до 70к, смесей ее с химическими волокнами или чисто химических волокон) в гребенную пряжу в два сложения. ST-машина имеет одно стан­ дартное исполнение для выработки пряжи любой линейной плотности.

Машина фирмы Repco-Platt представлена на рис. 46, ее техно­ логическая схема — на рис. 47.

Направление продукта в зонах питания, вытягивания и нама­ тывания взаимноперпендикулярное. Машина имеет следующие ос­ новные устройства и механизмы: ровничную рамку; подвесные при­ способления (два) для поддерживания ровницы; стержневые ни­

цы при останове машины. Подвесные приспособления и два на­ правляющих прутка предупреждают падение ровницы на моталь­ ные барабанчики или вытяжной прибор. Сматываясь с катушки, ровница проходит между полковыми иитепроводиикамн и направ­ ляющими валиками, приводимыми в движение гибкой связью (пле­ теными тросиками), затем поступает в вытяжной прибор.

Перед основной зоной вытягивания ровница проходит через два направителя, причем передний из них перемещается с целью равномерного износа поверхности ремешков.

Половина поверхности переднего цилиндра закрыта кожухом, на котором укреплены воронкообразные уплотнители туннельного типа; они расположены между ремешками и передней вытяжной парой.

Вытяжной прибор — трехцилиндровый двухремешковый с от­ кидным рычагом маятникового типа. Верхний промежуточный ва­ лик имеет канавку для создания эластичного зажима волокон и обеспечения равномерного контроля толстых и тонких мест в вы­ тягиваемой мычке. Диапазон вытяжек — от 18 до 45. Разводка в вытяжном приборе — от 216 до 273 мм, регулируется ступенчато через 19 мм с помощью коробки Нортона. Нагрузка на верхние ва­ лики пружинная.

В вытяжном приборе одновременно вытягивается восемь мычек. Перед передней парой можно устанавливать уплотнители мычки для сокращения выпадания волокон.

Вытяжку изменяют с помощью шестеренной передачи, распо­ ложенной на столике машины. Питающий и вытяжной цилиндры имеют спиральное рифление, что способствует равномерности про­ текания процесса вытягивания и повышает износостойкость ци­ линдров.

Между передней вытяжной парой и сучильными цилиндрами установлены разделительные нитепроводники, закрепленные на кожухе.

Вытянутые мычкн поступают в крутильный механизм. Крутильный механизм состоит из двух пар (нижних и верхних)

полых сучильных валиков со специальным покрытием, повышаю­ щим коэффициент трения. Сучильные валики, вращающиеся на внешних воздушных опорах, совершают возвратно-поступательное движение, обеспечивая вытянутой мычке контактным способом ложную крутку разного направления, что создает эффект само-

ку. Изменяя величину давления, регулируют уплотненность мычки, а следовательно, интенсивность сучения мычки. Привод вра­ щательного и возвратно-поступательного движения сучильных валиков осуществляется от двух синхронизированных планетарных механизмов.

Электромагнит соленоидного типа автоматически регулирует величину давления (силу сжатия цилиндров) при снижении их