книги из ГПНТБ / Прошков А.Ф. Машины для производства химических волокон. Конструкции, расчет и проектирование учеб. пособие

Таким образом, по заданному закону перемещения веретен­ ного бруса находим профиль копира.

При цилиндрической намотке, когда скорость веретенного бруса или кольцевой планки постоянная при подъеме или опуска­ нии, при постоянном передаточном числе мотального механизма площадь сечения f проходного отверстия дросселя не должна изме­ няться при подъеме или опускании нитеводителя. В момент смены направления движения нитеводителя площадь f меняется скачко­ образно, если QJi =f=Qn. В этом случае поворот дросселя произ­ водят только в момент смены направления движения нитеводителя.

Если скорость нитеводителя изменяется при движении в одном направлении, то и площадь сечения f изменяется на соответствую­ щую величину.

ГЛАВА III

КОНСТРУКЦИИ, РАСЧЕТ И ПРОЕКТИРОВАНИЕ ВЕРЕТЕН И ЭЛЕКТРОЦЕНТРИФУГ

Веретена и электроцентрифуги формовочных и крутильных машин предназначены в общем случае для кручения и наматывания нити. На бескольцевых крутильных машинах веретена служат только для кручения нити.

Любое веретено состоит из корпуса (гнезда), шпинделя, блочка, (зубчатого колеса, фрикционного диска), опор и деталей для креп­ ления веретена на машине (рис. 237).

Шпиндель веретена служит для размещения, центрирования и закрепления насадок, шпули, катушки или бобины без нити либо с нитью. Угловая скорость вращения шпинделя достигает 1500—1600 рад/с. Блочек (колесо или диск) напрессован на шпин­ дель и предназначен для передачи вращения шпинделю.

Веретено — это ответственное устройство и массовое изделие. От его характеристик зависят качество вырабатываемой продук­ ции, производительность труда, расход электроэнергии и сма­ зочного материала. В связи с этим к веретенам предъявляют исключительно высокие требования:

малый вес и незначительная стоимость изготовления; незначительный дебаланс шпинделя со всеми закрепленными

на нем деталями, включая и паковку; долговечность и надежность шпинделя веретена и' его опор;

спокойное и равномерное вращение шпинделя при рабочей

392

малый расход энергии на вращение веретена; безопасное, простое и удобное обслуживание веретен;

незначительное шумовое воздействие на организм человека. В производстве химических волокон применяют разнообраз­ ные конструктивные схемы веретен и центрифуг (электроверетен). Конструкция веретена зависит, в основном, от следующих

факторов:

область применения веретена; метод крепления веретена на ма­

шине (неподвижное или подвижное крепление);

вид привода веретена (передача гибким элементом, зубчатая пере­ дача, фрикционная передача, инди­ видуальный электродвигатель;

подвижность шпинделя (вращаю­ щийся или невращающийся);

конструктивные размеры и масса шпули (катушки, бобины, кружки) вместе с нитью;

рабочая скорость; система смазки (консистентная,

жидкостная); вид опор (раздельный, полураз-

дельный, нераздельный).

Веретена с вращающимся шпин­ делем выгоднее применять при ма­ лых начальных диаметрах намотки (менее 15 мм), малой массе паковки (менее 0,100 кг) и высоких частотах вращения (более 500 рад/с). В про­ тивных случаях выгоднее применять веретена с неподвижным шпинделем (рис. 238), когда в качестве опор используют надежные подшипники качения.

При неподвижном методе крепле­ ния ось веретена не должна менять своего положения. В этом случае корпус веретена жестко крепится к веретенному брусу с применением

7 — крючок

393

ние, перемещаясь обычно по дуге окружности. В этом случае кор­ пус веретена жестко крепится на поворотном кронштейне (рис. 239).

А-А Б - Б

Рис. 238. Веретена с неподвижным шпинделем:

а — ВН-38-2Н; б — ВН-38-2НВ; в — ОРЖ-20

Наибольшее распространение получил привод веретен с гиб­ кой передачей. На кольцекрутильных машинах в качестве гиб­ кого элемента применяют тесьму в виде бесконечной (замкнутой) ленты, передающей вращение одному, двум или четырем веретенам. Коэффициент проскальзывания тесьмы при правильной настройке составляет 2—3%. Тесьма хорошо работает при частоте вращения веретен не выше 1000 рад/с.

394

На бескольцевых крутильных машинах в качестве гибкого элемента применяют бесконечный ремень, приводящий во враще­ ние все веретена одной или двух сторонок машины. Ременный привод удовлетворительно работает даже при скоростях ремня

20—25 м/с.

Жесткий привод (зубчатая передача) к веретенам применяют для достижения одинаковой скорости вращения всех веретен. В качестве привода используют винтовую передачу, хорошо ра­ ботающую при малых мощностях и при обильной смазке b h h t o j вых колес (рис. 240). Винтовую передачу размещают в секцион­ ных картерах, содержащих масло для смазки веретен и колес..

395

Винтовая передача позволяет создать малозвенную схему привода к веретенам: общий вал с винтовыми колесами с помощью муфты соединяется с валом электродвигателя. К. п. д. такой пе-

і — втулка с червячной нарезкой; 2 — шпиндель; 3 — на­ садка; 4 — центробежная муфта; 5 — пружина; 6 — втулка приводная; 7 , 8 — колеса зубчатые

роко применяют на формовочных и крутильных машинах в производстве химических волокон, когда веретена имеют высо­ кую скорость, а паковки — значительную массу (2—3 кг).

396

В зависимости от массы паковки, вращающейся вместе со шпинделем веретена, все веретена делят [11] на три группы: легкую, среднюю и тяжелую (табл. 5).

Для закрепления и центрирования шпуль, катушек, бобин на шпинделе веретена часто применяют дополнительные устрой-

ства. При работе с уточными шпулями, катушками используют гладкий шпиндель.

При работе с патронами, шпулями применяют шпиндель с на­ садками наверху или и наверху, и внизу (рис. 241).

При работе с бобинами используют шпиндель с коническим диском внизу и съемной крышкой наверху (рис. 242) или шпин­ дель с несъемным диском и фиксаторами. Конусные поверхности насадок, дисков обеспечивают центрирование бобины и патрона.

397

Т а б л и ц а 5

Группы веретен в зависимости от массы поковки

Все вращающиеся детали веретена должны быть точно изготов­ лены и сбалансированы.

Обычный шпиндель веретена имеет две опоры: нижнюю и верх­ нюю, причем под опорой следует понимать совокупность звеньев, воспринимающих нагрузку со стороны шпинделя и передающих ее неподвижной части машины. Опоры веретена состоят из под­ шипников качения и скольжения, непосредственно воспринимаю­ щих нагрузки, упругих элементов, допускающих некоторую под­ вижность подшипников относительно гнезда и создающих восста­ навливающие силы и моменты, демпфирующих устройств для гашения вынужденных и собственных колебаний шпинделя,

По конструктивному признаку опоры делят на три типа: раздельные, полураздельные и нераздельные. У раздельных опор один из подшипников может перемещаться относительно другого в плоскости, перпендикулярной оси вращения шпинделя (каждый подшипник монтируют в отдельной втулке). У полураздельных опор одна из опор может перемещаться относительно другой, но обе опоры монтируются в одной демпфируемой втулке. У нераз­ дельных опор — обе опоры неподвижно и соосно закреплены в одной жесткой втулке. Последний тип опор получил наиболь­ шее распространение.

У большей части веретен верхняя опора роликовая, а ниж­ няя — скользящая (подпятник), воспринимающая радиальную и осевую нагрузки.

По форме поверхности соприкосновения втулки бывают цилин­ дрическими, сферическими и коническими. Цилиндрическую втулку вставляют в корпус веретена (гнездо) с некоторым зазо­ ром и фиксируют от поворота плоской пружиной, входящей одно­ временно в пазы втулки и корпуса. Благодаря зазору втулка имеет некоторую подвижность.

Коническая втулка жестко крепится в корпусе веретена. Веретена с коническими втулками применяют на крутильных машинах с ременным приводом.

398

Сферическая втулка (рис. 243) в верхней части имеет шаро­ вую поверхность, которой она опирается в такую же поверхность корпуса. От осевого вращения втулку предохраняет специальный

иметь поверхности опор качения и скольжения (HRC60—62), твер­ дость остальных участков не должна быть меньше HRC 52— 54.

399

Нижний подшипник скольжения (подпятник) при диаметре отверстия верхнего подшипника менее 9 мм изготовляют из стали ШХ9, закаленной до HRC 62—65, а при диаметре отверстия бо­

свалом ротора и служащая для передачи вращения от вала ротора

квалу кружки. Второй опорой (подвижной) вала 5 является верх­

ний радиальный шарикоподшипник.

Основными проблемами при разработке новых конструкций крутильных электроверетен является обеспечение полной синхро­ низации пуска и выбега электроверетена с пуском и выбегом ма­ шины, а также создание надежно работающих при высоких ско­ ростях (более 2000 рад/с) подшипников качения или скольжения.

400

Очень заманчивой является попытка создания работоспособ­ ных электроверетен с подшипниками скольжения, работающими без смазки, и электроверетен на воздушных опорах. Последние исключительно трудоемки в изготовлении и пока ненадежны в ра­ боте. При создании электроверетен, работающих в агрессивных

опора

средах, особое внимание следует уделять их антикоррозийной защите.

При расчете существующих конструкций веретен обычно опре­ деляют давления на опоры шпинделя веретена, критическую ско­ рость вращения (частоту собственных колебаний шпинделя с на­ садками и полной паковкой, а также без паковки), деформацию шпинделя, потребляемую мощность и т. д.

Следует заметить, что чисто теоретические расчеты обычно являются приближенными из-за сложности динамики веретена,

401