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

Исследование последних зависимостей показывает:

угол ß всегда меньше е; чем меньше R и больше L, тем меньше разница между е и ß; если L > R, то даже при значительном изме­ нении R угол а практически не меняется при прочих равных усло­ виях;

при уменьшении L угол а увеличивается, а ß уменьшается,

ваемого отрезка нити.

Аналитически рассчитать точно величину необходимого кру­ тящего момента практически сложно, так как нельзя установить фактическую форму сечения нити, общую длину скручивания и найти хотя бы усредненные физико-механические параметры скру­ чиваемого отрезка нити. Это особенно трудно осуществить, когда скручиваемый отрезок в результате разогрева имеет в различных сечениях разные физико-механические свойства. Но несмотря на это, крайне необходимо, хотя бы приближенно, установить характер влияния различных факторов на величину крутящего момента.

При искусственном разогреве нити в термофиксационных ка­ мерах уменьшается момент скручивания и нить переходит в пла­ стическое состояние, при котором всякая деформация нити (про­ дольная, поперечная, сдвиговая) является необратимой (остаточ­ ной).

Следовательно, при расчете крутящего момента необходимо учитывать физико-механические свойства участка нити, имеющего наивысшую температуру разогрева. Нужно отметить, что раскру­ чиванию подвергается остывшая нить с зафиксированной дефор-

4 32

мацией. Форму сечения скрученной нити можно принимать за круг постоянного диаметра.

За расчетную длину скручивания можно принимать длину отрезка нити, заключенной между точкой сбегания нити с фрик­ ционного кольца и нижней границей нагревательного элемента. Примерно на этой длине нить подвергается интенсивному скру­ чиванию.

Если нить не подвергается прогреву или прогрев не сквоз­ ной, то скручивание распространяется вплоть до нитенатяжителя.

С увеличением жесткости, толщины и натяжения нити, числа кручений и количества направляющих глазков, величина крутя­ щего момента возрастает.

Ю. В. Додонкин для определения необходимого крутящего момента предлагает формулу, обычно применяемую для металлов,

нити следует подтвердить экспериментально, но очевидно, что для уменьшения крутящего момента при заданной крутке следует уменьшать G и натяжения ветвей нити. Для практических расчетов необходимый крутящий момент следует определить эксперимен­ тально [31 ].

При нити круглого сечения должно соблюдаться условие

Мэ — Fr — N ^ r ss TVpi cos е,

Если действительное суммарное натяжение меньше найден­ ного, то нить не получит заданной крутки; если же оно суще­ ственно больше, то увеличится сплющивание нити и кручение мо­ жет прекратиться.

433

Для заданной схемы заправки нити суммарное натяжение ведущей ветви легко определить по формуле Эйлера:

Т2= 7 \ е ^ ,

где 7 \ — натяжение нити при выходе из нитенатяжителя или из

Следует отметить, что в общем случае р х Ф /л2і так как практи­ чески скрученная нить представляет собой спиральную пружину с витками различного шага и диаметра. При движении нити вдоль себя витки контактируют с фрикционным кольцом наподобие плоской пилы. Коэффициент трения-сцепления р 2 в этом случае может достигать больших значений (1,0—2,0). При перемещении нити в поперечном направлении схема контактирования «пру­ жины» с фрикционным кольцом будет иной, а следовательно, р 2

при приближении к точке сбегания, а коэффициент трения умень­ шается за счет уменьшения силы сцепления. При увеличении силы нормального давления нить сплющивается, что в свою очередь, ведет к увеличению коэффициента трения-качения.

Таким образом, при фрикционном кручении нужно очень точно определять и выдерживать натяжение нити. Равномерность крутки, в основном, зависит от суммарного натяжения нити.

Так как внутренний диаметр фрикционного кольца намного больше толщины нити, то по-видимому, процесс кручения при изменении диаметра кольца даже в 2—3 раза искажается несу­ щественно. Теоретически уменьшение диаметра кольца должно улучшать условия процесса кручения за счет увеличения площади соприкосновения нити с кольцом. Но это увеличение заметно только тогда, когда толщина нити и диаметр кольца соизмеримы.

Наихудшие условия для кручения нити создаются при R = оо, т. е. при использовании бесконечного ремня при прочих равных условиях.

Следовательно, при проектировании внутренний диаметр фрикционного кольца следует выбирать из конструктивных и экономических соображений, т. е. брать максимально возможным при заданном шаге между соседними рабочими местами.

Материал фрикционного кольца должен быть износостойким с большим коэффициентом трения-сцепления. В настоящее время фрикционные кольца изготовляют из полиуретана, резины В 14 и резины 4990.

Определение соотношения между скоростью ѵя движения нити и окружной скоростью Уф фрикционного кольца« Характер и по­ ложение кривой расположения нити на поверхности движущегося

434

фрикционного тела (кольца) при заданной схеме заправки нити почти не изменяются во время работы механизма. Наилучшие условия для скручивания нити создаются в случае, если относи­ тельная скорость всех точек нити на дуге обхвата перпендику­ лярна направлению движения нити. В этом случае сила трения между нитью и фрикционным кольцом перпендикулярна оси вра­

при существующей схеме заправки и при использовании фрик­ ционного кольца нельзя. Поэтому следует установить, для какого участка кривой (входного или

ѴН = Ѵф Sin 8.

При коэфициенте трения-сцепле­ ния капроновой нити pt2= 1,48 (по резине 4990)

Следовательно, оптимальное соотношение скоростей

.is - = 0,78.

Ѵф

Если на работающей машине соотношение этих скоростей иное,, то крутка будет меньше, а качество нити хуже, особенно, при увеличении скорости нити. При увеличении ѵн вектор силы тре­ ния Fm, приближается к направлению скорости нити, в резуль­ тате чего скручивающий момент уменьшается, натяжение веду-’ щей ветви нити возрастает, нить сильно ворсится или обрывается.

При использовании в качестве фрикционного тела бесконечного профильного ремня и наклонном расположении нити_ можно подобрать угол наклона сбегающей ветви нити к направлению

435-

■окружной скорости ремня таким образом, что почти на всей длине кривой расположения нити будут обеспечены наилучшие ѵслпния для ее скручивания.

Определение числа кручений нити

ГЛАВА VI

РАСЧЕТ НАТЯЖНЫХ УСТРОЙСТВ МАШИН ДЛЯ ТЕКСТУРИРОВАНИЯ НИТИ

На машинах для текстурирования нити в настоящее время применяют в основном гребенчатые и дисковые нитенатяжители (см. рис. 105, 106), предназначенные для обеспечения заданного и постоянного по величине натяжения нити в зонах термофикса­ ции и текстурирования.

При использовании гребенчатого нитенатяжителя в общем

436

При перерабатывании тонкой, гладкой и ровной капроновой нити фактор сцепляемости проявляется слабо и в практических расчетах можно полагать р, = рп = . . . = рхш — Р. а

II и XIII, и равно примерно - у л рад.

При сматывании нити с неподвижной паковки натяжение Т х изменяется в значительных пределах из-за изменения высоты баллона, радиуса сматывания и угла обхвата нитью глазка нитенаправителя.

Если 7 \ находится в прямой зависимости от радиуса сматы­ вания, то

437

где М ! — тормозной момент, создаваемый постоянным магнитом;

Рассматривая равновесие нити в зеве, образованном выступами дисков 8 и 9, устанавливаем, что нить затягивается в зев, если угол зева меньше двойного угла трения нити о диск, т. е. а <• 2е. При а > 2е нить свободно лежит на дисках.

Магнитный нитенатяжитель позволяет поддерживать Т 2 в за­ данных пределах при постоянной скорости нити и при Т 2> Т 1тах, когда можно пренебречь слагаемым Т г:

MltК M'2 = const.

ГЛАВА VII

КОНСТРУКЦИИ, РАСЧЕТ И ПРОЕКТИРОВАНИЕ МЕХАНИЗМОВ ДЛЯ ГОФРИРОВАНИЯ ЖГУТА

Определение усилия гофрирования

В начале процесса образования гофра, когда камера а (рис. 268) еще свободна от волокна, конец жгута 2 под действием окружного усилия питающих цилиндров 1 и 3 перемещается к вершине ка­ меры а, преодолевая сопротивление со стороны сил трения во­ локна о стенки камеры.

При горизонтальном расположении жгута сила трения зависит от массы и коэффициента трения жгута о стенки камеры. При вертикальном движении жгута он может и не прикасаться к стен­ кам камеры.

При дальнейшем движении конец жгута упирается в шарнир­ ную плиту или другую деталь 4, выполняющую роль дна пресскамеры, и начинает выпучиваться в направлении наименьшей жесткости до тех пор, пока его выпуклая часть не дойдет до одной из плит (на рисунке не показаны) камеры. После этого жгут на­ чинает выпучиваться в обратном направлении. Такая схема обра­ зования гофр происходит до тех пор, пока собственный вес от­ резка жгута от зажима цилиндров до опоры в камере превышает силу, необходимую для продольного изгиба.

По мере заполнения камеры волокном длина отрезка жгута от зажима до опоры уменьшается и в конце концов достигает та­ кой величины, при которой собственный вес его не в состоянии вызвать продольную деформацию. С этого момента начинает дей­ ствовать окружное усилие питающей пары цилиндров совместно с собственным весом жгута.

438

При заполнении камеры волокном (рис. 269) окружное усилие на питающих цилиндрах 4, 14 возрастает в результате увеличе­ ния давления на цилиндры со стороны волокна, непрерывно по­ даваемого в камеру. По этой же причине увеличивается давление волокна на стенки камеры. Изменение объема камеры не проис­

ходит до тех пор, пока давление волокна на подвижную плиту 9 не в состоянии прео­ долеть момент, создаваемый нагрузочным

устройством. При достижении определенного давления волокна на подвижную плиту 9 равновесие нарушается, подвижная плита отодвигается от неподвижной плиты 7 и размеры камеры (щели) увеличиваются; в результате гофрированный жгут выходит из камеры.

На рис. 270 приведена схема нагружения жгута в момент гоф­ рирования. Жгут в виде плоской ленты непрерывно подается цилиндрами в камеру, встречая уплотненный слой материала. Если ширина щели камеры больше толщины плоского жгута, то последний может отклониться на угол а от линии действия окруж­

439

ной силы. Обычно отклонение жгута от линии действия окружной силы происходит по трем причинам:

один из питающих цилиндров имеет больший коэффициент трения сцепления со жгутом или большую скорость, чем второй цилиндр;

нижний конец жгута уже имеет изгиб с периодически меняю­ щейся выпуклостью;

направление окружной силы не совпадает с вертикалью. Если отклонения жгута не происходит, то он располагается

Рг = Р cos а;

Р2 = Р sin а.

Если ширина щели несущественно отличается от толщины полоски жгута, то а 0. В этом случае Р г = Р, а Р 2 = 0, т. е.

При вертикальной камере и большой длине недеформированного отрезка жгута, последний сжимается под действием собствен­ ного веса, причем сжимающая сила вдоль жгута — величина пе­ ременная. В начальной стадии гофрирования нижний конец жгута сжимается силой, равной весу всего деформируемого отрезка. Этот период кратковременный и не является основным. Наиболее важным и основным периодом является гофрирование жгута в уже заполненной волокном камере. В этот период длина и вес деформированного отрезка жгута малы, а сила, сжимающая жгут,

440

Длина I деформируемого участка в начале процесса гофриро­ вания примерно равна длине гофрировочной камеры, а при уста­ новившемся процессе зависит от момента, создаваемого плитой

игрузом на волокно, жесткости жгута и других факторов.

Вжале цилиндров жгут можно считать защемленным, а ниж­ ний конец жгута — шарнирно закрепленным, так как он может поворачиваться в плоскости искривления. В этом случае для рас­

четной схемы (рис. 271) критическая сила [21 ]

В начальной стадии гофрирования Р = О, а

откуда легко определить для заданной величины q критическую длину отрезка

-кр

тивоположном направлении, переходя через нейтральное поло­ жение, совпадающее с направлением окружной сжимающей силы. Для нахождения максимально возможной сжимающей силы, следует принимать расчетную схему с защемленными концами (рис. 272), для которой

(Р + 0,5<?ОкР==

Отсюда следует вывод, что мощность, расходуемая в процессе гофрирования, максимальна, когда ширина щели равна толщине жгута, т. е. койда жгут располагается точно по направлению окружной силы Р.

Основным параметром, определяющим величину критической силы, является жесткость жгута. Жесткость жгута зависит от физико-механических свойств, числа и характера расположения