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

в жгуте отдельных моноволокон, а также от взаимной связи этих волокон, их влажности и степени электризации. Установить ана­ литическую зависимость жесткости от перечисленных факторов очень трудно, поэтому на практике жесткость следует определять экспериментально, используя положение теории упругости тон­ ких стержней: гибкий стержень теряет устойчивость при про­

дольном сжатии критической силой.

Медленно выдвигая жгут вверх из жала ци­ линдров до тех пор, пока он не потеряет верти­ кального устойчивого положения, замеряем длину выдвинутого конца. Собственный вес выдвину­ того отрезка жгута и является критической си­ лой. Согласно теории упругости получим

D _ (<?0кР^2

7,87 '

D __ (P + 0,5ql)KPl2

~40

где Р — критический вес верхнего зажима с учетом веса части жгута, находящегося между зажимами.

Определение усилия прижима цилиндров питающей пары

Усилие N прижима цилиндров должно удовлетворять условию

В практических расчетах для сухого вискозного, полиэфир­ ного и полиакрилнитрильного волокна при цилиндрах из стали можно брать ц = 0,19-^0,21. При повышении влажности ц уве­ личивают соответственно до 0,45; 0,26; 0,30.

Следует отметить, что более высокое качество гофрирования достигается при максимальной плотности жгута в зажиме валов. Следовательно, усилие прижима должно быть доведено до такого

442

значения, выше которого толщина жгута практически не меняется. В этом случае жгут в жале цилиндров имеет максимальную плот­ ность и всякое смещение одного волокна относительно другого практически исключено. Продольный изгиб такого монолитного жгута происходит более организованно. Усилие прижима N

вэтом случае зависит от свойств волокна, массы единицы длины

иширины ленты жгута. Обычно минимальное значение усилия N прижима определяют экспериментально.

Толщина ленты жгута должна быть одинаковой на всей рабочей

длине цилиндра.

Ширина камеры и ширина ленты должны быть одинаковыми для получения равномерной извитости волокна.

Определение ширины камеры гофрирования

Жгут состоит из определенного числа волокон с заданными раз­ мерами и свойствами. Масса 1 м жгута колеблется от 0,010 до 0,120 кг. В общем виде плотность ленты прямоугольного сечения

где тж— масса 1 м жгута; В —■ширина ленты;

h — толщина ленты.

При максимальной плотности жгута волокна плотно прижаты один к другому и плотность жгута в этом случае мало отличается от плотности волокна рЕ. При шахматном расположении волокон в сжатом жгуте его плотность

Рж ^ 0 . 9 р в-

При заданной толщине h ленты жгута ее ширина

О _

0,9Арв '

При расположении волокон в жгуте по сторонам квадрата (что более вероятно при высокой влажности волокна)

рж = 0,785рв,

а

Г)

D0,785/фв ‘

Вреальном жгуте часть волокон располагается в шахматном

0,5 мм при длине одного извитка 1,85—5,00 мм. При большей толщине жгута уменьшается пространство в зоне образования извитка, что увеличивает жесткость жгута и ухудшает условия образования гофр.

Если ширина камеры больше ширины ленты жгута, то гофры сильно укрупняются на краях ленты; в противном случае на краях ленты образуются утолщения, ведущие к неравномерной изви­ тости волокон.

Пример. Определить ширину камеры прессования для нитронового волокна,

І і М 0 = 0; - R 1 - L - F i ^ + Qa = 0,

444

р— коэффициент трения волокна по материалу стенок камеры;

с — толщина плиты.

Совместное решение уравнений позволяет найти искомую ве­

Глубина L камеры зависит от времени предварительной фик­ сации извитости, массы единицы длины жгута и его скорости. Продолжительность предварительной фиксации подбирают экс­ периментально.

Время заполнения волокном всего объема камеры должно быть равно или больше времени предварительной фиксации изви­ тости.

В этом случае теоретическую глубину камеры можно найти по формуле

_ тжѵіф

BhKpM,к

hK = h + Ä — высота камеры (А — разность между высотой Як камеры и толщиной h жгута в жале валов);

ГЛАВА VIII

КОНСТРУКЦИИ, РАСЧЕТ И ПРОЕКТИРОВАНИЕ БОБИН И БОБИНОДЕРЖАТЕЛЕЙ ф о рм о в о ч н ы х И КРУТИЛЬНЫХ МАШИН

Бобинодержатель служит для центрирования и удержания бо­ бины или шпули в заданном положений.

Бобина представляет собой полый тонкостенный цилиндр из металла, прессованного картонД или пластмассы, на наружную

445

поверхность которого наматывается нить. Размеры бобины за­ висят от общей высоты намотки, массы намотанной нити, способа обработки ее на бобинах и физико-механических свойств нити.

Основные требования, предъявляемые к бобинам, на которых нить подвергается промывке горячей водой, отделке химическими растворами и сушке;

высокая коррозионная стойкость по отношению к химическим реагентам;

высокая механическая прочность, так как большинство хими­ ческих волокон, склонно к усадке, развивая при этом большие сжимающие усилия;

стойкость к высокой температуре (до 373 К); небольшая масса; правильно выполненная перфорация;

постоянство цилиндрической формы; отсутствие биения.

На формовочных машинах при намотке искусственных нитей применяют бобины, штампованные из алюминия, с толщиной стенки от 2 до 3 мм и с завальцованными краями. Диаметр отвер­ стий перфорации 3—4 мм. Бобины покрывают бакелитовым лаком для защиты алюминия от коррозии.

При наматывании хлоринового волокна используют стальные бобины с толщиной стенки 2—2,5 мм. Бобины перфорированы и покрыты бакелитовым лаком.

На машинах для формования полиамидных волокон применяют бобины из прессованного картона без перфорации. Для уменьше­ ния повреждений отдельных волокон поверхность бобин покры­ вают лаком.

На крутильно-этажных машинах для капрона в настоящее время в основном применяют алюминиевые перфорированные бо­ бины, покрытые эпоксидным лаком.

Основные требования, предъявляемые к бобинодержателям: обеспечение точного центрирования бобин; удержание бобин в центрированном положении при рабочей скорости вращения без осевого смещения бобин во время наматывания нити; быстрота и легкость установки и съема бобин;

простота конструкции и изготовления, надежность в работе; хорошая балансировка и отсутствие биения звеньев, враща­

ющихся вместе с бобиной.

На рис. 274-^277 показаны бобинодержатели формовочных машин, а на рис. 278—279 — бобинодержатели крутильных машин.

На формовочных машинах искусственных волокон применяют в основном бобинодержатели кулачкового типа (рис. 274) и бобино­ держатели с подвижным резиновым кольцом (рис. 275).

Кулачковый бобинодержатель (см. рис. 274) состоит из кор­ пуса 1, шести кулачков 2, двух резиновых колец 3 и винтов для крепления корпуса на валу (на рисунке показано отверстие а под винт).

446

При надевании бобины с завальцованными краями кулачки уплотняются, сжимая при этом резиновые кольца 3. Бобина цен­ трируется на корпусе концами, а от осевого смещения удержи­ вается кулачками 2. Корпус и кулачки изготовлены из эбонита или пластмассы, а кольца 3 — из резины.

Бобинодержатель, показанный на рис. 275, состоит из кор­ пуса /, втулки 2, резинового кольца 3 и винта. Корпус — прес­ сованный, из эбонита или пластмассы, а втулка 2 — из металла.

При надевании бобины с завальцованными краями резиновое кольцо за счет сил трения-сцепления увлекается бобиной из ле-

вого положения в правое, при этом бобина своими концами цен­ трируется на корпусе 1, а от осевого смещения удерживается ре­ зиновым кольцом 3, западающим в канавку б. При вращении под действием центробежных сил резиновое кольцо еще сильнее прижимается к бобине, надежно удерживая ее в заданном поло­ жении.

Недостаток этой конструкции: крепление корпуса 1 со втул­ кой 2 на приводном валу с помощью винта, подвержено влиянию агрессивных сред.

На крутильных этажных машинах широко распространены бобинодержатели с раздвижными дисками (см. рис. 278). Кон­ струкция проста и легка в изготовлении, но надежна в работе только при невысоких скоростях вращения. Каждый диск имеет по одной опоре в виде однорядного радиального шарикоподшип­ ника, допускающего некоторый поворот диска вокруг своего диаметра. При износе шарикоподшипника этот поворот увели­ чивается, в результате правильность центрирования бобины на­ рушается, что вызывает биение бобины. В этом случае при боль­ ших скоростях вращения возникают значительные центробежные силы, которые раздвигают диски, и бобина выпадает. Это — один из самых существенных недостатков бобинодержателей данной конструкции.

447

При надевании и съеме бобины один из дисков отводят от дру­ гого на такое расстояние, чтобы бобина свободно проходила между раздвинутыми дисками. Сила зажима бобины дисками зависит от силы пружины растяжения. Отсутствие общего вала или оси дисков не позволяет обеспечить их соосность, что недопустимо при больших скоростях вращения.

Определение силы зажима бобины

На рис. 280 приведена расчетная схема для определения реакций между дисками и бобиной.

Если центр тяжести s вращающейся бобины смещен относи­ тельно оси вращения ох на величину е, то возникает центробеж­ ная сила С, которая совместно с силой при­ жима УѴ0 раздвигает диски.

Для определения ре­ зультирующей силы со­ ставим уравнение рав­ новесия бобины:

ЪРу = 0;

С 4- N 0 = 2N cos а +

+ 2F sin а = 2 N (cos oc-f-

+ |х sin а).

Отсюда найдем силу нормальногодавления N и силу трения F:

451