Добавил:
ivanov666
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Предмет:
Файл:Технологические процессы автоматизированных производств. Учебное пособие
.pdf
минания обеспечивает необходимую задержку от момента измерения толщины
элемента ленты до попадания его в зону вытягивания.
Ровничный переход используется для получения в дальнейшем пряжи вы-
соких номеров (тонкой пряжи). На этом переходе лента дополнительно вытягивается и слегка скручивается для придания ей большей прочности. На этом переходе особое внимание уделяется плавности пуска двигателей и контролю об-
рывов ровницы.
12.2. Прядильное производство
Оно имеет целью получение пряжи из ленты или ровницы. Существуют
два основных видов прядения: веретенное и безверетенное.
При веретенном прядении лента или ровница вытягивается, энергично
скручивается и наматывается на веретено, образуя початок (рис. 62). Початок
имеет гнездо, тело и вершину. Наматывание пряжи на веретено происходит с
большой скоростью (до 30 м/с). Диаметр намотки в процессе наработки початка
меняется. Чем диаметр меньше, тем натяжение пряжи больше, значит, увеличи-
вается опасность ее обрыва, поэтому следует менять скорость вращения веретена при изменении диаметра намотки. Простейшим вариантом является так
называемое базисное управление скоростью (рис. 63)
Рис. 62. Форма прядильного початка
Самым простым вариантом базисного управления является просто пере-
ключение скорости веретена (штриховая линия на рис. 63) использованием
двухдвигательного привода. При этом регулирования скорости попросту не
требуется.
Значительно более сложной задачей является обеспечение послойного ре-
гулирования скорости веретена, которое может потребоваться при получении
пряжи высоких номеров. Здесь приходится учитывать, что при укладке каждого
слоя пряжи на веретено диаметр намотки меняется, а значит, меняется и натя-
жение пряжи. Схемы послойного регулирования весьма сложны и здесь рас-
сматриваться не будут.
51
Рис. 63. Базисное управление скоростью ω вдоль початка L
При безверетенном прядении (рис. 64) лента подается в прядильную камеру, вращающуюся с очень большой скоростью (до 45 000 об/мин). Волокна
ленты центробежной силой раскладываются по стенке камеры, непрерывной
оттяжкой извлекается из камеры скрученный материал (пряжа) и наматывается
в паковку. Таким способом получают пряжу невысоких номеров.
Рис. 63. Схема безверетенного прядения
12.3. Приготовительно-ткацкое производство
Оно включает в себя следующие переходы: мотальный, сновальный,
шлихтовальный.
На мотальном переходе пряжа с прядильных початков перематывается
на бобины крестовой мотки, удобные для последующей операции – сновки. На
этом переходе реализована автоматизация следующих операций:
1. Остановка рабочего места при обрыве пряжи (нити). Обрыв контроли-
руется устройством, показанным на рис. 64. При обрыве нити рычажок повора-
чивается и замыкает электрический контакт, формируя сигнал на останов рабо-
чего места.
52
Рис. 64. Устройство контроля обрыва нити
2. Остановка рабочего места при полной наработке бобины. Достижение
требуемого диаметра бобины контролируется щупом.
3. Управление скоростью намотки.
Задачей сновального перехода является подготовка системы основных
нитей для последующей операции ткачества. Основные нити нарабатываются
на сновальный вал. Число одновременно нарабатываемых нитей может достигать 600.
Бобины крестовой мотки, полученные на мотальном переходе, помещаются на так называемый шпулярник. Он представляет собой раму со штырями,
на которые надеваются бобины. Каждая нить пропускается через керамическое
тормозное устройство, обеспечивающее натяжение нити в процессе сновки, через крючки контроля обрыва нити (рис. 64) и заправляется на сновальный вал.
Последний вращается двигателем постоянного тока с управляемой скоростью
вращения, так как необходимо обеспечить постоянную линейную скорость нитей (для достижения постоянной плотности намотки) в условиях увеличения
диаметра намотки по мере наработки системы нитей.
Для контроля длины наработанных нитей используется мерильный ролик
со счетчиком. При достижении необходимой длины системы нитей привод
останавливается. Остановка происходит и при обрыве любой нити по сигналу
соответствующего датчика (рис. 64), место обрыва показывает светодиод. Схема управления приводом предусматривает плавный пуск двигателя во избежа-
ние обрыва нитей.
Наработанные сновальные валы подаются на шлихтовальную машину
(рис. 65), где основные нити пропитываются крахмальным раствором (шлих-
той) для увеличения их прочности и гладкости, что важно на этапе ткачества.
Рис. 65. Схема шлихтовальной машины
53
Нити со сновального вала поступают в шлихтовальное корыто, где пропитываются шлихтой, затем отжимаются и подаются в сушильную камеру, на
выходе из которой установлен кондуктометрический датчик влажности нитей,
подключенный к регулятору влажности (РВ). Последний управляет скоростью
работы машины (ее приводом М). Если влажность превышена – скорость
уменьшается (нити дольше оказываются в сушильной камере), и наоборот.
Кроме того, регулируется усилие отжима основы и температура в сушильной
камере.
Система автоматизации обеспечивает также стабилизацию уровня шлих-
ты в корыте, постоянство усилия отжима, и необходимую температуру шлихты.
Нагрев осуществляется «глухим» паром, подаваемым в змеевик (во избежание
его конденсации в шлихте и изменения ее вязкости). На выходе машины высу-
шенные нити наматываются в ткацкий навой.
12.4. Ткацкое производство
В процессе ткачества происходит переплетение системы основных нитей,
подаваемых с навоя, с уточными, прокладываемыми тем или иным способом. В
зависимости от способа прокладки уточных нитей ткацкие станки бывают чел-
ночные, бесчелночные и пневморапирные.
В челночных станках уточная нить на прядильном початке помещается в
челнок. Основные нити ремизоподъемным механизмом образуют «зев» (одна
часть нитей поднимается, а другая опускается). Челнок боевым механизмом
пробрасывается в этот зев, прокладывая уточную нить, которая прибивается батанным механизмом к проложенной ранее. Затем положение основных нитей
меняется, и челнок прокладывает уточную нить в обратном направлении. Так
формируется ткань. На самом деле устройство ткацкого станка намного сложнее, но для понимания задач автоматизации это не столь важно. Необходимо
контролировать обрыв любой основной нити и обрыв уточной нити в процессе
ее прокладки. Для этого используются ламельные основонаблюдатели и уточные вилочки. На каждой основной нити висит ламель (пластинка), которая при
обрыве нити опускается и замыкает электроконтакт, останавливая станок.
Уточная вилочка совершает возвратно-поступательные движения, «прощупывая» проложенный уток. Если при очередном пробросе челнока уток не обнаруживается, вилочка подает сигнал остановки станка.
В бесчелночных станках уточную нить прокладывают микрочелноки (их
много). Нить с бобины крестовой мотки захватывается очередным микрочелноком, который пробрасывается в зев. Затем в месте старта нить отрезается, захватывается очередным микрочелноком и пробрасывается в новый зев. Про-
54
брошенные микрочелноки транспортером возвращаются в место старта. Эле-
менты автоматизации те же, что и в челночных станках.
В пневморапирных станках прокладка утка происходит импульсом сжатого воздуха в канале, образованном двумя полыми рапирами, сходящимися в
образованном зеве, и затем расходящимися для возможности образования ново-
го зева.
После ткацкого станка получаем так называемую суровую ткань, которая
подлежит дальнейшим обработкам. К ним относится опаливание – сжигание
торчащих ворсинок ткани, например газовым пламенем при большой скорости
движения ткани. При любой остановке ткани подача газа должна быть мгно-
венно прекращена, что является задачей автоматизации. Еще одной операцией
является отварка суровой ткани в растворе химиката, обеспечивающая рас-
шлихтовку ткани (растворение шлихты, которой были пропитаны основные ни-
ти). Это необходимо для улучшения условий обработки тканей в красильноотделочном производстве.
12.5. Красильно-отделочное производство
Оно является завершающей стадией получения готовых тканей. В него
входят операции беления, крашения, печатания, аппретирования.
Беление, как правило, осуществляется непрерывным способом (характеристика непрерывных способов обработки ткани приведена ниже). Его целью в
соответствии с названием является ликвидация небольшой естественной окрашенности волокон и придание ткани белизны, требуемой определенным кругом
изделий (например, белое постельное белье) или необходимой для последую-
щего качественного крашения. Одним из вариантов процесса является обработ-
ка ткани растворами натриевой щелочи и перекиси водорода при комнатной
температуре (щелочно-перекисное беление). Задачи автоматизации процесса
аналогичны возникающим в процессе непрерывного крашения, рассмотренного
ниже.
Крашение тканей реализуется двумя способами: периодическим и непрерывным. Периодический способ осуществляется в жгутовых барках, где партия
ткани, сшитая в кольцо, многократно протаскивается транспортирующе-
отжимными валами через красильный раствор, находящийся в барке. Скорость
вращения валов регулируется. Процесс протекает при заданной регулируемой
температуре раствора в течение длительного времени, определенного регламентом крашения конкретной ткани. Таким способом ткани обычно окраши-
ваются в темные тона. Производительность такой технологии невелика.
Высокой производительностью характеризуются способы непрерывного
крашения, реализуемые на проходных красильных машинах. Пример такой
машины показан на рис. 66.
55
Рис. 66. Схема машины для непрерывного крашения тканей
Ткань, сматываясь с рулона 1, поступает в плюсовку 2, где пропитывается
красильным раствором. На выходе из плюсовки ткань отжимается валами 3 и
подается в запарную камеру 4, где происходит диффузия красителя в волокно.
Затем ткань промывается горячей и холодной водой в ваннах 5 и 6, после чего
поступает в сушильную камеру 7 и наматывается в рулон 8. Потребности в ав-
томатизации этой машины весьма обширны: регулируется температура, уровень и концентрация красильного раствора в плюсовке 2, усилие отжима ткани
валами 3, температура и влажность среды в запарной камере 4, температура горячей воды в ванне 5, температура валов в сушильной камере 7 и влажность
ткани на выходе из нее (регулирующим воздействием при стабилизации влаж-
ности является изменение скорости движения ткани в машине). Синхронизируется работа электропривода отдельных участков машины (ткань не должна
провисать, но не должна и излишне натягиваться).
Производительность такого крашения значительно выше, чем периодиче-
ского, но при нем ткань окрашивается в светлые тона.
Крашению может подвергаться и пряжа, но в настоящее время она окра-
шивается только периодическим способом (непрерывный способ опробован
только в диссертационном варианте, внедрение в производство не обнаружено).
Пряжа в бобинах окрашивается под давлением в аппаратах периодического
действия (например, фирм Хисака и Тисс). Повышенное давление позволяет
увеличить температуру крашения выше 100
0
. При этом прочность крашения
оказывается более высокой. Для лучшего прокрашивания внутренних слоев
пряжи осуществляется прокачивание насосами красильного раствора сквозь
бобины поочередно изнутри-наружу и снаружи-внутрь. Стабилизируется дав-
ление в аппарате подачей сжатого воздуха. Температура раствора регулируется
в функции времени по заданной программе.
Окрашенная (и не окрашенная) ткань может подвергаться печатанию ри-
сунка. Печать может быть трафаретная или валичная. Рисунок обычно много-
цветный.
При трафаретной печати ткань, перемещаясь вдоль машины, периоди-
чески останавливается в фиксированных позициях. На нее опускаются трафареты с мелкой перфорацией, соответствующей части рисунка определенного цвета. На трафаретах находится загущенная краска, которая подвижной пластиной
56
(раклей) продавливается на ткань. Трафареты поднимаются, и ткань перемеща-
ется в положение, соответствующее нанесению части рисунка следующего цве-
та. Далее ткань поступает в камеру термофиксации. Средства автоматизации
должны обеспечить точную остановку ткани в нужных положениях, подачу
краски по мере ее расходования, необходимую температуру в камере термо-
фиксации.
При валичной печати ткань движется непрерывно, касаясь вращающихся
валиков с гравированной частью рисунка определенного цвета. Краска на валики наносится быстровращающимися щетками, частично погруженными в ванночки с загущенной краской определенного цвета. Излишки краски снимаются
с валиков стальными пластинками – раклями. После нанесения многоцветного
рисунка ткань поступает на термофиксацию, как и при трафаретной печати.
Средства автоматизации должны обеспечить четкое согласование скорости
вращения валиков со скоростью движения ткани, пополнение краски в ванноч-
ках, регулирование температуры термофиксации.
12.6. Нетканые материалы
Представим себе, что после чесания волокна на чесальной машине, выходящий из машины холст (волокнистый слой определенной толщины), прошивается, а точнее, провязывается пряжей так, чтобы волокна оказались зафиксированы в довольно прочной конструкции. Получается нетканый прошивной мате-
риал. Производительность его получения в 5 – 6 раз выше, чему ткани. Еще более производительны машины, выпускающие клеевой нетканый материал. В
этом случае волокна прочеса скрепляются не пряжей, а клеем. Есть и так называемый иглопробивной способ, при котором скрепление волокнистого холста
происходит волокнами самого холста, перепутываемыми при его пробивании
специальными зазубренными иглами. Область применения нетканых материалов весьма широка: ватин, изделия одноразового пользования (белье в больни-
цах, скатерти в столовых и т. п.), декоративные ковры, отдельные виды одежды
(халаты, купальные костюмы, спортивный инвентарь и пр.), укрепляющая ос-
нова при дорожных работах. Автоматизация обеспечивает четкое согласование
работы холстообразующей и прошивной (или провязывающей) машины, кон-
троль за обрывами нити, температурный режим сушки клееного материала.
12.7. Производство химических волокон
Химические волокна – это волокна, созданные искусственным путем с
помощью физико-химических процессов. Химические волокна подразделяются
на две большие группы: синтетические волокна и искусственные волокна. Искусственные волокна вырабатывают из древесной, хлопковой целлюлозы. К
ним относят вискозное волокно, ацетатное волокно, штапельное волокно. Синтетические волокна производят из расплавов полимеров, таких как полиамид,
57
полиэфир, полиолефина. К синтетическим волокнам относят: капрон, лавсан,
нитрон, хлорин, винол.
К устоявшемуся понятию химические волокна следует относиться с пониманием того, что волокна в данном случае являются заключительным продуктом получения химических нитей. А нити на специальном оборудовании рубятся на отрезки, превращаясь в волокна наподобие волокон хлопковых, льняных, шерстяных и др. Полученные химические волокна обычно используются в
смесях с натуральными при производстве текстильных изделий.
В данном разделе мы будем говорить о производстве химических нитей и
задачах автоматизации этого производства.
Химические целлюлозные нити обычно получаются формованием «мок-
рым» способом. Раствор целлюлозы дозирующим насосом продавливается через фильеру (пластину с большим количеством отверстий очень малого диаметра) и попадает в так называемую осадительную ванну, где под действием
растворенных химикатов происходит затвердевание струек, превращающихся в
«комплексные» нити, состоящие из множества «мононитей». На выходе из ван-
ны полученный продукт наматывается на бобины. Средства автоматизации
должны обеспечить необходимую производительность дозирующего насоса,
определяемую скоростью вращения его электропривода, стабилизировать уровень осадительной ванны, поскольку ее раствор постоянно уносится сформованными нитями, управлять скоростью наматывания комплексной нити на бо-
бины, обеспечивать смену бобины при наработке полного съема.
Синтетические нити, как правило, получают из расплава соответствующего полимера. Гранулы полимера подаются в плавильную головку с электро-
нагревом, откуда расплав дозирующим насосом направляется в фильерный
комплект (фильера предваряется фильтром, предотвращающим попадание к
фильере не полностью расплавленных частиц полимера). Образовавшиеся
струйки расплава попадают в сопроводительную шахту, где поток подогретого
воздуха обеспечивает превращение струек в затвердевшие комплексные нити.
Они поступают в приемно-намоточный механизм, формирующий бобины.
Еще одним способом формования синтетических нитей является исполь-
зование экструдера – своеобразной «мясорубки» с нагревом. В приемное
устройство подается гранулят, который шнеком перемещается вдоль нагретого
до определенной температуры экструдера. Полимер плавится и поступает в го-
ловку экструдера, где размещен фильерный комплект. Дальнейшие операции
аналогичны описанным выше.
Важной процедурой дальнейшей обработки полученной комплексной
синтетической нити является термовытягивание (вытягивание при определенной температуре нити). При этой операции происходит ориентация макромоле-
кул полимера вдоль нитей, что существенно повышает их физико-механические
свойства (в частности, прочность). Вытягивание производится парой вытяжных
цилиндров (нить охватывает их определенным числом витков), из которых
58
принимающий вращается быстрее подающего. Нагрев нити происходит либо на
электрообогреваемом подающем цилиндре, либо на так называемом термопла-
стификаторе (утюжке), расположенном между цилиндрами.
Круг задач, требующих автоматизации производства синтетических нитей, весьма широк. Прежде всего, есть множество узлов, требующих точного
регулирования температуры (плавильная головка, экструдер, сопроводительная
шахта и др.). Необходимо поддерживать уровень гранулята в приемном устройстве формовочного агрегата, управлять производительностью дозирующего
насоса, стабилизировать давление расплава в головке экструдера, управляя
оборотами электропривода, вращающего шнек, регулировать расход воздуха в
сопроводительной шахте и скорость работы приемно-намоточного механизма.
Требуется точно выдерживать соотношение скоростей вытяжных цилиндров.
Уже этого перечня достаточно для характеристики потребности в автоматизации производства химических нитей. Операция превращения их в волокна ока-
зывается намного более простой.
12.8. Трикотажное производство
Оно выпускает изделия, состоящие из петель, образованных из одной или
множества нитей, переплетенных между собой в продольном и поперечном
направлениях. Трикотажные машины подразделяются на две основные группы:
кругловязальные (выпускающие трубчатое полотно) и плосковязальные (для
изготовления обычного полотна). Есть и специальные машины, выпускающие
чулки, носки, перчатки, шарфы и другие изделия.
Вязание осуществляется путем взаимодействия игл (крючков) с так называемыми платинами и нитеводителями, в результате чего происходит образование того или иного переплетения нитей. Для получения необходимого характера переплетения нитей (типа вязки) требуется обеспечить определенную программу отбора игл, выполняющих процесс вязки. Раньше это программа реали-
зовывалась определенным образом расположенными толкателями, поэтому
смена рисунка вязки была весьма обременительной. В настоящее время средствами автоматизации реализуется компьютерное управление независимым
электромеханическим отбором игл, что позволяет программным способом
обеспечивать необходимый вариант вязки.
Трикотажное полотно может подвергаться крашению теми же способами,
как и ткань. Рисунчатый трикотаж получается не печатанием, а многоцветной
вязкой.
Существуют полуавтоматы для формования, крашения и сушки чулочноносочных изделий.
59
12.9. Швейное производство
Оно занимается изготовлением изделий из тканей или полотен трикотажа.
Основными переходами являются раскрой материала, непосредственно швей-
ные операции и влажно-тепловая обработка изделий.
На раскройном переходе важными задачами автоматизации производства
является получение настила материала для последующего его раскроя дисковыми или ленточными ножами и оптимальная раскладка лекал, обеспечивающая минимизацию отходов материала. В настоящее время существуют компьютерные программы, решающие задачу оптимальной раскладки лекал. Решаются задачи и масштабирования лекал для получения деталей одежды разного
размера.
Автоматизация швейных машин решает следующие задачи: останов иглы
в заданном верхнем или нижнем положении, подъем лапки, останов машины
при обрыве нити, пришивание пуговиц, прорезку и обметывание петель, вы-
шивку многоцветных рисунков и др.
Влажно-тепловая обработка изделий выполняется утюгами, гладильными
прессами, паровыми манекенами. При этих операциях необходимо регулиро-
вать температуру объектов, давление пара, усилие прижима гладильных прессов.
12.10. Кожевенное производство
Оно обеспечивает получение натуральных кож. Основными технологиче-
скими процессами обувного производства являются: отмока, сгонка шерсти,
двоение, преддубильные и дубильные процессы, сушка, покрывное крашение и
прессование.
Наибольшие потребности в автоматизации возникают при реализации
преддубильных и дубильных процессов, сушки, покрывного крашения и прессования кож.
В первых двух необходимо обеспечить приготовление и дозирование рас-
творов агрессивных химикатов, выдерживание временных режимов технологи-
ческих переходов. Реверсивное вращение барабанов, в которых реализуется об-
работка кож.
Сушка требует реализации требуемых температурных режимов и расхода
горячего воздуха в течение заданного времени.
При покрывном крашении, выполняемом распылением краски в камере
над поверхностью кожи, имеющей сложные контуры, необходимо включать
распыление только тогда, когда форсунка, совершающая возвратно-
поступательное движение поперек движения транспортера с кожами, находится
над поверхностью кожи. Это требует использования специальной системы контроля с фоточувствительными датчиками. Кроме того, требуется обеспечить
необходимый температурный режим в камере окраски и согласование скорости
движения транспортера со скоростью движения красочной форсунки.
60
Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]