Павлов Ю.В. Лабораторный практикум по прядению хлопка и химических волокон

Подождите немного. Документ загружается.

6,31

= ,

где А - эмпирический коэффициент.

С изменением линейной плотности ровницы от 588 до 100 текс

коэффициент А изменяется от 13,8 до 10,2.

При постоянной толщине слоев текущий диаметр намотки

кdd

2+= ,

где к - число слоев;

- толщина ровницы.

Но на текущий диаметр намотки d влияют изменение натяжения в процессе

наматывания, крутка ровницы и ее упругие свойства, сплющивание ровницы и др.

Сплющивание ровницы в каждом новом слое уменьшается из-за уменьшения

давления лапки рогульки на ровницу и уменьшения нормального давления,

создаваемого натяжением ровницы, которое с увеличением радиуса намотки

уменьшается. Кроме того, внутренние слои ровницы испытывают большое сум-

марное давление последующих слоев.

Ровница наматывается на катушку благодаря разности между частотой

вращения катушки

n и рогульки

n .

Первое условие наматывания. Число витков, наматываемых на катушку в

минуту, составляет

вк

nnn −=

Длину одного витка определяют по формуле

)( hdl +=

где d

- диаметр намотки, мм;

h - шаг намотки, мм.

Длина ровницы, наматываемой на катушку в минуту, т. е. скорость

наматывания, составляет

)(

вк

nnl −=

Длина ровницы, выпускаемой в минуту передним цилиндром, т. е. скорость

выпуска

ццвып

= ,

где d

- диаметр переднего цилиндра, мм;

- частота вращения переднего цилиндра, мин

-1

Пренебрегая вытяжкой между передним цилиндром и катушкой (е = 1,03 -

1,05), получим, что

вып

= , или

ццвк

ndhdnn

ππ

=+−

)()( .

Так как h весьма малая величина по сравнению с

, ею можно пренебречь.

Тогда

ццвк

nddnn =− )( и

цц

вк

+= .

Это и есть первое условие наматывания, которое показывает, что с

увеличением диаметра намотки при постоянных

n и

n частота вращения катушки

должна уменьшаться.

Второе условие наматывания. Скорость перемещения верхней каретки

к 0

Учитывая, что

, получим

= .

Величиной h пренебрегаем.

Тогда

= .

Это и есть второе условие наматывания, показывающее, что с увеличением d

скорость каретки уменьшается.

Третье условие наматывания. Это условие состоит в том, что для образования

верхнего и нижнего конусов катушки необходимо уменьшать размах верхней

каретки на определенную величину. Уменьшение размаха верхней каретки

пропорционально изменению диаметра намотки, поэтому

−

−=

где Н - высота слоя намотки при диаметре намотки d, мм;

- высота полной намотки, мм;

- диаметр катушки, мм.

Следовательно, третье условие наматывания показывает, что высота намотки

Н зависит от диаметра намотки d, так как угол

и диаметр пустой катушки d

—

величины постоянные.

Из условий намотки видно, что между скоростью каретки и частотой

вращения катушки существует пропорциональная зависимость. Это позволяет

осуществить передачу к катушкам и каретке от одного и того же вариатора, которым

на ровничной машине являются конические барабанчики. В передачу к катушкам

включен дифференциальный механизм.

Дифференциальные механизмы

Назначение дифференциального механизма состоит в сложении двух

скоростей — постоянной от главного вала машины и переменной от коноидов

(вариатора) и передачи суммированной скорости катушкам. При этом вариатор

передает катушкам только часть мощности, которая соответствует изменению

скорости, связанному с изменением диаметра намотки. Следовательно,

дифференциальный механизм значительно разгружает ремень на коноидах и

облегчает его работу, так как большая часть мощности, необходимой для вращения

катушек, передается главным валом.

На ровничных машинах применяют дифференциальные механизмы двух

типов: с водилом, передающим движение катушкам; с водилом, получающим

движение от главного вала.

Каждый дифференциальный механизм состоит из основных звеньев

(центральные колеса и водило) и сателлитов, оси которых перемещаются в

пространстве.

Частоту вращения звеньев дифференциального механизма любого типа

подсчитывают по универсальной формуле Виллиса

аm

аn

±=

−

где п - частота вращения последней шестерни дифференциального ме-

ханизма, мин

-1

;

а - частота вращения водила, мин

-1

;

m - частота вращения первой шестерни, мин

-1

;

i - передаточное число между первой и последней шестернями

дифференциального механизма.

Рис. 116. Дифференциальный механизм с водилом, передающим движение

катушкам

При вращении первой и последней шестерен в одном направлении при

передаточном числе i берут знак плюс, при вращении в противоположных

направлениях — знак минус.

На рис.116 представлен дифференциальный механизм с водилом, передающим

движение катушкам.

Шестерня z

= 32 зуб. — первая шестерня дифференциального механизма -

жестко посажена на втулку 1, получающую движение через звездочку z

= 24 зуб. от

конических барабанчиков. Шестерня z

= 96 зуб. с внутренним зацеплением — пос-

ледняя шестерня в дифференциальном механизме - жестко укреплена на главном

валу. Водило 2 представляет собой звездочку (z = 24 зуб.), свободно вращающуюся

на втулке 1. Оно получает суммарное движение от двух симметрично располо-

женных шестерен z

= 32 зуб., находящихся в зацеплении с первой z

и последней Z

шестернями.

Передаточное число дифференциального механизма

9632

32132

−=

⋅

−=i .

Решая уравнение Виллиса относительно а, получим

−=− nmi )( ;

−=− nimi ;

mini −=−

)1( ;

min

−

Подставляя значение

−=i в вышеприведенное равенство, имеем

На рис.117 представлен дифференциальный механизм с водилом, получающим

движение от главного вала. Первая шестерня механизма z

= 30 зуб. жестко

закреплена на втулке 3, свободно сидящей на главном валу машины и получающей

движение от коноидов. Водило 2 жестко закреплено на главном валу и является

одновременно кожухом дифференциального механизма. Водило имеет два свободно

вращающихся шпинделя. На одном шпинделе жестко закреплены две шестерни по z

= 25 зуб., на другом также две шестерни: z = 25 зуб. и z = 15 зуб.

Последняя шестерня z

= 90 зуб. с внутренним зацеплением получает

суммарное движение от шестерни z = 15 зуб. Шестерня

сидит на втулке 1, на

которой имеется звездочка z = 34 зуб., передающая движение катушкам.

Рис. 117. Дифференциальный механизм с водилом, получающим

движение от главного вала

Передаточное число дифференциального механизма

902525

152530

⋅⋅

=i .

Решая уравнение Виллиса относительно п, получим

miin +−=

Подставив значение i, получим

)

+−=

или mn

Анализ работы рассмотренных дифференциальных механизмов показывает,

что в их конструкции имеется много общего, следовательно, формулу для

определения частоты вращения последней шестерни дифференциального

механизма можно написать в общем виде.

Для дифференциального механизма с водилом, получающим движение от

главного вала:

man

+= ,

где

- коэффициенты, характеризующие конструкцию механиз-

ма;

i−=1

; i=

; 1=+

;

- постоянная частота вращения, получаемая от главного вала

и передаваемая катушкам;

- дополнительная переменная частота вращения, получаемая

от конических барабанчиков и передаваемая катушкам.

Все дифференциальные механизмы должны удовлетворять условию

где

i - передаточное число от главного вала к веретену;

i - передаточное число от последней шестерни дифференциального

механизма к катушкам.

Разберем условие наматывания для дифференциального механизма,

приведенного на рис.116:

вк

+= .

Запишем это условие в общем виде:

вк

ima

nni )(

βα

+=+= .

Разделив обе части уравнения на i

, получим

ккк

βα

+=+ .

Так как

- частота вращения катушки, получаемая от конических

барабанчиков и идущая на наматывание, то

кк

= и

a =

, откуда

аi

, но

= .

Следовательно,

аi

Для дифференциального механизма, изображенного на рис.117, формула

для определения частоты вращения водила

в общем виде запишется так:

mna

+= ,

где

i−

−

, 1=+

Формула

вк

+= будет иметь вид

вк

imn

ni )(

βα

+=+= .

Разделив обе части вышеприведенного выражения на i

, получим

ккк

βα

+=+ .

Так как

кк

= , то

n =

или

, но

Следовательно,

Методические указания

Перед изучением деталей крутильного механизма выясняют необходимость

скручивания мычки, выходящей из передней пары вытяжного прибора,

рассматривают факторы, влияющие на крутку, затем изучают органы,

участвующие в кручении (веретено, рогульку, распространители крутки).

Подробно изучают устройство веретена, посадку его в подпятнике,

закрепленном на нижней каретке, и вторую опору веретена – втулку, закрепленную

на верхней каретке.

Рассматривают обе ветви рогульки, изучают назначение и конструкцию

лапки, ее вертикальное и горизонтальное плечи. Обращают внимание на различные

виды насадок. Выясняют требования, предъявляемые государственным

стандартом к конструкции веретен, рогулек (уравновешивание веретена и ро-

гульки, качество изготовления рогулек, совпадение осей веретена, втулки и

подпятника, обеспечение минимального износа трущихся поверхностей,

равномерность вращения веретен). Затем снимают необходимые размеры с

веретен, устанавливаемых на машинах различных марок, и составляют таблицу по

форме табл.75.

Таблица 75

Размеры веретена, мм Типоразмер

веретена

Марка

машины

Подъем

ретки

L D 1 i

Для определения влияния распространителей крутки на массу паковки

одновременно на одной ровничной машине нарабатывают 10 катушек ровницы любой

линейной плотности с насадкой в рогульках и 10 катушек без насадок. Взвешивают

катушки, определяют среднюю массу в каждом случае и кратко объясняют

полученные результаты.

Для исследования влияния крутки на прочность ровницы получают на ровничной

машине по две катушки (несколько слоев) с минимальной и максимальной круткой,

выбранной по табл.76, и определяют прочность ровницы.

Для определения прочности ровницы используют динамометр с зажимной

длиной, примерно равной разводке в заднем поле вытягивания вытяжного прибора

прядильной машины, где разрушается крутка ровницы. Проводят по 10-15 испытаний

для каждого варианта, определяют среднюю прочность ровницы и объясняют

полученные результаты.

Для анализа результатов кручения путем сравнения расчетного и фактического

коэффициентов крутки проводят работу по следующему плану:

1) определяют линейную плотность ровницы Т

по массе пяти 10-метровых

отрезков;

2) определяют счетчиком (или по кинематической схеме) частоту вращения

переднего цилиндра n

, мин

-1

;

3) определяют тахометром (или по кинематической схеме) частоту вращения

веретен n

, мин

-1

;

4) рассчитывают крутку ровницы К

(кр/м) по формуле

цц

= ;

Таблица 76

Коэффициенты крутки ровницы

при длине волокна, мм

Линейная плотность

ровницы, текс

37/39 35/37 33/34 32/33 31/32

Толстая ровница

До 1125

1110—1020 1000—

878

870—782

770—695

690 и менее

6,13

6,26

6,42

6,54

6,66

6,79

6,82

6,96

7,12

7,24

7,40

7,53

8,42 8,50

8,60 8,69

8,78

8,88

8,50

8,60

8,69

8,78

8,88

8,97

8,60

8,69

8,78

8,88

8,97

9,06

Перегонная ровница

До 502

500—479

476—436

7,24 7,33

7,43

7,90

8,00

8,09

9,76 9,86

9,86

9,95

10,05

435—402

400—372

370—346

7,53 7,62

7,71

8,19

8,27

8,37

9,95 9,95

9,95

10,05 10,05

10,05

10,15

Тонкая ровница

До 167

166—132

131—118

117—95

94 и менее

8,78

8,92

9,04

9,20

9,35

9,55

9,67

9,80

9,92

10,05

10,81

10,90

11,0

11,10

11,19

10,90

11,0

11,10

11,19

11,28

11,0

11,10

11,19

11,28

11,38

5) рассчитывают фактический коэффициент крутки а

Т.ф

по формуле

рффТ

ТК=

;

6) по кинематической схеме определяют константу крутки (constК) как

передаточное число от переднего цилиндра к веретену, деленное на окружность

цилиндра в метрах;

7) подсчитывают число зубьев крутильной шестерни z

кр

, установленной на

машине;

8) определяют расчетную крутку К

по формуле

кр

сonstK

К =

;

9) определяют расчетный коэффициент крутки

рТ .

рррТ

ТК=

;

10) сравнивают фактический и расчетный коэффициенты крутки и при

расхождении объясняют причину.

Чтобы подтвердить правильность расчета скоростного режима и заправки

машины, проводят работу на заправленной машине по следующему плану:

1) определяют счетчиком частоту вращения переднего цилиндра и вычисляют

скорость выпуска мычки

(м/мин);

2) определяют линейную плотность ровницы Т

по массе пяти 10-метровых

отрезков;

3) определяют производительность одного веретена за 10 мин П

(г) по

формуле

1000

рм

⋅

;

4) делают карандашом отметку на трех катушках, пускают машину на 10 мин.

Затем останавливают машину, снимают катушки, отматывают ровницу с каждой

катушки до отметки, взвешивают и определяют среднюю массу ровницы G (г), на-

работанной веретеном за 10 мин;

5) сравнивают полученные величины производительности одного веретена за

10 мин П

и средней массы ровницы G, наработанной веретеном за 10 мин, и при

расхождении в результатах объясняют причину.

В начале изучения структуры намотки рассматривают катушки с намотанным

первым слоем ровницы и полную катушку, посадку катушки на втулку, выясняют

назначение конусов намотки и как они образуются. Замеряют высоту первого и

последнего слоев намотки ровницы, длину витка (среднее из пяти замеров) в первом

и последнем слоях. Приложив линейку к катушке, подсчитывают число витков S

ровницы на 1 см высоты намотки в первом и последнем слоях. Затем подсчитывают

число витков S

ровницы на 1 см радиуса намотки. Для этого замеряют длину

окружности намотки на катушке, определяют радиус намотки, сматывают 15-20

слоев, снова определяют длину и радиус намотки. Число витков находят по

формулам, полученные результаты сравнивают и делают выводы.

После изучения структуры намотки катушки проверяют расхождение в

величине диаметров катушки при п слоях — фактическом и определенном по

приведенной ранее формуле.

Прежде чем приступить к изучению дифференциальных механизмов,

необходимо твердо усвоить, почему катушки не должны получать движение только

от главного вала или только от конических барабанчиков. Затем последовательно по

чертежам и на действующих моделях дифференциальных механизмов изучают

конструкцию и отдельные детали механизма.

Сначала рассматривают главный вал машины и все смонтированные на нем

детали. Затем для определения окончательной частоты вращения последней

шестерни дифференциального механизма, полученной путем сложения постоянной

части частоты вращения от главного вала и переменной от конических

барабанчиков, раскладывают сложное движение на ряд простых.

1. Определяют частоту вращения последней шестерни дифференциального

механизма в предположении, что она получает движение только от главного вала.

Для этого сначала удаляют втулку с шестерней

и звездочкой, получающей

движение от конических барабанчиков. В этом случае последняя шестерня z

будет

иметь частоту вращения п

, равную частоте вращения главного вала

, т. е. п

= а.

2. Определяют частоту вращения последней шестерни дифференциального

механизма

. При остановленных втулке и конических барабанчиках, когда т = 0,

частота вращения конечной шестерни

будет равна п

= а—ai = (1—i)a, где i -

передаточное число дифференциального механизма, имеющее знак минус, так как

первая и последняя шестерни вращаются в противоположных направлениях.

3. Определяют частоту вращения последней шестерни

дифференциального

механизма в предположении, что она получает движение только от конических

барабанчиков. Для этого останавливают главный вал и вращают втулку,

получающую движение от конических барабанчиков. В этом случае последняя

шестерня

будет иметь частоту вращения

= mi.

Полная частота вращения шестерни z

будет равна