CC BY
3
УДК 677
АНАЛИЗ КОНСТРУКЦИИ МЕХАНИЗМОВ ОТВОДА ТКАНИ НА ТКАЦКИХ
МАШИНАХ
Л.Я. Алирзаева1, М.Г. Фарзалиев2
Азербайджанский Государственный Экономический Университет (UNEC),
Баку, Азербайджан, Истиглалият 22, AZ1001.
Для обеспечения потребности населения на изделие текстильной и легкой промышленности, требуется увеличить выпуск тканей различного ассортимента. Качество выпускаемых тканей зависит от конструкции механизмов ткацких станков. Одним из механизмов является механизм отвода ткани.
Ключевые слова: механизм отвода ткани, вальян, товарный регулятор, навивающее устройство, коэффициент трения, храповый механизм, товарный валик.
ANALYSIS OF THE CONSTRUCTION OF FABRIC REMOVAL MECHANISMS ON
WEAVING MACHINES
L.Ya. Alirzaeva, M.G. Farzaliyev
Azerbaijan State University of Economics (UNEC), Baku, Azerbaijan, Istiglaliyat 22, AZ1001.
To meet the needs of the population for the product of the textile and light industry, it is required to increase the production of fabrics of various assortments. The quality of manufactured fabrics depends on the construction of the mechanisms of looms. One mechanism is the fabric removal mechanism.
Key words: fabric removal mechanism, valance, commodity regulator, winding device, coefficient of friction, ratchet mechanism, commodity roller.
Введение
Чтобы выработать ткань нужной структуры и высокого качества, необходимо соответствующим образом подготовить нити основы и утка. Таким образом, данный процесс обработки состоит из подготовительных этапов и собственно ткачества. Выработку ткани проводят в три этапа.
На первом этапе идет подготовка нити основы и утка, которая заключается в перемотке поступивших с прядильного производства нитей в паковки, удобные для заправки в ткацкий станок. Подготовка основы состоит из следующих операций: перематывание, снование, шлихтование и пробирание отдельных нитей в детали ткацкого станка.
На втором этапе осуществляют изготовление ткани на ткацком станке.
Согласно технологической схеме заправки ткацких станков, основные нити подаются с навоя, огибая скало, проходят через ламели основонаблюдателя, галева ремизных рамок и бердо подходят к опушке ткани. Основные нити образуют зев, в который вводятся уточные нити и формируются элементы ткани. Сформированная ткань проходит грудницу, огибает ва-
льян, направляющую пленку и навивается товарный валик. Устройство для отвода ткани состоит из трех механизмов:
- Оттягивающего валика (вальян) с шероховатой поверхностью
- Товарного регулятора
- Навивающего устройства. Разбраковка изготовленных тканей является заключительным этапом процесса производства. На этой стадии измеряют длину суровых (неотделанных) тканей на мерильных машинах, проводят стрижку и чистку тканей, осуществляют контроль качества на браковочных машинах, выявляя пороки ткачества.
2. Цель и задачи исследований
Целью настоящей работы является, анализ кинематической схемы и конструкции това-роприемного механизма с целью автоматизации технологических процессов выполняемых ими, в ткацких машинах. К задаче исследования относится:
- Анализ конструкции устройств отвода ткани;
- Анализ конструкций товарных регуляторов;
1 Алирзаева Ляман Яшар - докторант и преподователь, кафедры «Инженерия и прикладные науки», тел.+9(945) 564-349-86, e-mail: [email protected];
2Фарзалиев Мазахир Гамза - доктор технических наук, профессор, заведующий кафедрой «Технологические машины и отраслевое оборудование», тел.+9 (945)062-698-41, e-mail: [email protected].
- Анализ конструкции механизма навивания ткани.
3.1. Анализ конструкции устройств отвода ткани
Конструкция механизмов отвода ткани на ткацких машинах подробно изложены в работах [1,3,4,5,6]. Здесь мы будем рассматривать общие свойства, относящиеся к конструкции всех механизмов отвода ткани. Принципиальные конструктивные схемы устройства для отвода ткани показаны на рис.1.
На ткацких машинах бердо постоянно перемещается до одного и того же крайнего положения (кроме машин для выработки махровых тканей). Поэтому после прокладывания каждой уточной нити ткань должна регулярно отводиться от рабочей зоны [1].
Величина продвижения в ткани за один цикл (рис. 1. а) может быть определена из следующего выражения:
Ь=10Ю=^ (1)
0=5Я и/^ (2)
где ф - угол поворота вальяна 2;
Я - радиус вальяна 2;
Я - число зубьев храповика;
и - передаточное число;
г - число зубьев, подаваемых собачкой.
Ткань, продвигаясь к наматывающему устройству, огибает грудницу 1 и ее продвижение вызывает вальян 2 , которым управляет товарный регулятор. Затем ткань навивается на товарный валик [2].
На основе анализа работы устройств отвода ткани можно сформулировать следующие основные условия отвода ткани [3].
1. Для обеспечения не повреждения ткани,
на поверхности вальяна должно быть соответствующее покрытие. В настоящее время для тканей, вырабатываемых из пряжи, применяют шероховатую (в виде терки) жесть. Для химических волокон вальяны обтягивают резиной с выступающим рельефом или специальным покрытием с канавками, покрытием из пробки, пластмассами или другими фрикционными материалами.
2. Ткань не должна скользить по вальяну, чтобы сохранить заданную плотность по утку. По формуле Эйлера [4] сила трения Т должна зависеть только от коэффициента трения / и угла обхвата а:
Г=Б1- 82=82 (е / а - 1) (3)
Но эта формула полностью справедлива только для трения волокон. При трении ткани на полной ее ширине существенное значение имеет также диаметр валика. Коэффициент трения зависит не только от материала покрытия валика, но также от вида волокна и переплетения ткани. Наряду с указанными коэффициентами трения между поверхностями вальяна и ткани, коэффициент трения зависит также от условия соприкосновения этих поверхностей, которые определяются статическими и динамическими параметрами вальяна и процесса прибоя уточной нити к опушке ткани бердом, т. е. от деформации и частоты собственных колебаний вальяна и частоты прибоя уточной нити к опушке ткани
[5].
3. Для обеспечения обслуживания и ограничения затрат времени, а также для автоматизации процесса съема поковки, товарных валиков должна быть обеспечена возможность снятия товарного валика на ходу машины. Ткань не должна совершать возвратного движения после отрезания и снятия готового валика [6].
а)
б) в) г)
Рисунок 1 - Устройства для отвода ткани
д)
Раньше устройства оттягивания ткани имели вид подобный тому, который показан на рис.1 а., с той лишь разницей, что направляющий валик 3 вращался в подшипниках и не касался вальяна 2. При сжатии ткани с навивающего устройства, величина оттягивающей силы равняется нулю (82=0). Сила трения также обращалось в нуль (Т=0). Поэтому при отрезании ткани, машину необходимо было остановить.
44
Теперь эта конструкция устройства улучшена. Оси направляющего валика 3 помещены в наклонно-расположенную кулису 4, закрепленной на раме машины. Равнодействующая сила натяжения ткани и сила тяжести направляющего валика имеют компоненты - радиальную и нормальную. После отрезания ткани на наматывающем устройстве натяжения ее равно нулю и действует только сила тяжести валика О. При этом
сила давления Но оказывается достаточной для сохранения необходимого силы трения на вальяне, ткань не проскальзывает и товарный валик может быть снят по ходу машины [7-9].
В этой конструкции направляющий валик 3 изготовляют из прудка сплошного сечения с целью увеличить его вес до требуемого значения О или валик протягивают пружинами. Таким образом, в этой конструкции оттягивающего устройства обеспечиваются условия снятия товарного валика на ходу машины [10].
Имеются другие конструкции оттягивающих устройств, которые показаны на рис. 1 б. В этой конструкции направляющий валик 3 установлен в подшипниках, закрепленных на раме машины на расстоянии 8-10 мм от вальяна. Зазор 'а' предусмотрен для обеспечения прохождения узлов, которые соединяют основу с вспомогательным полотном при заправке станка. Прижимной валик 5 опирается своими осями на качающейся плечи 6, притянутый пружиной 7. Вальян 2 на 7/8 окружности охватывается тканью. При размещении прижимного валика 5 по схеме на рис. 1 в. на машинах, имеющую большую рабочую ширину 'в' (от 2 до 3 м), он под действием натяжения ткани может прогнуться и утратить контакты с поверхностью вальяна, на некоторой части длины контактной линии. Уменьшается сила давления в средней части валика, приводит к увеличению поперечного натяжения ткани, поэтому при непрямом наматывании на ткани могут образоваться складки [11].
Для устранения указанного недостатка было сконструировано двухваличное отжимное устройство (рис. 1 в). Обе валика 8 и 9 огибаются тканью. В этой конструкции расположены равнодействующие V1 и У2 натяжения ткани, приближенно параллельные и образуют с общей касательной цилиндра достаточно большие углы. Из этого следует что, при прогибе валиков средняя часть ткани будет зажата с достаточной силой и не потеряет натяжения. В этой конструкции также обеспечиваются условия снятия товарного валика на ходу машины [12].
Микрочелночные ткацкие станки модели ОК оснащены трехвальным оттяжным устройством (рис. 1 г). Особенностью этой конструкции является, размещение опор верхнего валика 3 на скользящих камнях 10. Это увеличивает силу давления верхнего оттягивающего валика на главный наматывающий валик. Величина этого усилия прижима прямо пропорциональна натяжению ткани. Валик 2 приводится в движение товарным регулятором [13]. В этой конструкции также удовлетворяется условие снятия товарного регулятора на ходу машины.
Анализ конструкций устройств отвода показывает что, они в основном обеспечивают одни условия снятия товарных валиков на ходу
машины. Вопреки влиянию диаметра вальяна, величина прогиба вальяна и колебание вальяна не изучена.
3.2. Анализ конструкций товарных
регуляторов
Современные ткацкие машины оснащены позитивными основными регуляторами, которые рассчитаны на уточные нити определенной линейной плотности. В позитивных регуляторах ткань оттягивается периодически через постоянные интервалы. Уточные нити располагаются на одинаковых расстояниях одна от другой.
При неравномерном утке используют негативный регулятор, который оттягивает ткань в соответствии с размером проложенной уточной нити. Сначала рассмотрим позитивные регуляторы. Устройства, образующие товарный регулятор делят на две функциональные группы: привод и передаточные механизмы[14].
Привод товарного регулятора может создавать прерывные и непрерывные движения. Прерывное движение обеспечивается в основном с помощью храповых механизмов. В храповых механизмах подающая собачка, получает движение от качающейся лопасти с помощью тяги. Величина хода собачки регулируется перемещением соединительного пальца. Если привод механизма не является самотормозящими, может быть использована третья недосечная собачка, которая при остановке станка от уточного останова автоматически возвращает ткань на заранее заданную длину.
Достоинством системы с храповым механизмом с одной собачкой является точность подачи, не зависящая от натяжения ткани и основы. Существует привод товарных регуляторов, в которой храповой механизм имеет несколько собачек. На станках для выработки тканей из химических волокон необходима точная регулировка частоты вращения товарного валика, отвечающая продвижению ткани при прокладывании тонких нитей. Для получения очень малого шага, т. е. почти бесступенчатого деления окружности маховика, используют систему с большим числом собачек. На ободе храповика по всей его окружности размещаются от 8 до 24 собачек, которые качаются на своих осях. Число собачек п и число зубьев храповика г выбирают так, чтобы эти числа были взаимно несократимыми. Например, при п=24 , г=71 окружность храповика делится на т частей [15].
т=п г=24* 71=1704 (4)
Такое деление можно считать бесступенчатым.
Анализ показывает, что упругость всех звеньев передачи, в особенности рычагов, приводит к изменению плотности ткани по утку.
Для изучения влияния параметров храпового механизма с большим числом собачек на плотность ткани по утку следует провести исследование по динамике привода храпового механизма с большим числом собачек. Быстрая и удобная установка плотности по утку является достоинством системы, имеющий храповик с несколькими собачками.
На некоторых ткацких машинах вальяну передается непрерывное движение от нижнего вала машины. Однако здесь имеется единственная возможность установки плотности по утку -это смена зубчатых колес.
Анализ показывает, что для плотности от 35 до 755 уточин на 1 дм достаточно 12 сменных колес. Для увеличения плотности до 906 на 1 дм необходимо еще два колеса. Величина общего передаточного отношения от храповика к вальяну зависит, прежде всего, от диаметра вальяна и от плотности по утку. При переработке тонких уточных нитей требуются высокие значения передаточных чисел. С этой целью целесообразно используется червячная передача. В
Рисунок 2
В устройстве прямого действия (рис. 2 а) товарный валик 3 приводится в движение непосредственно вальяном 2. В этом случае навивающее устройство является составной частью устройства отвода ткани. Товарный валик опирается на ползуне 1 и протянута к вальяну пружиной или с помощью груза, установленной на рычажной передаче. Достоинством системы прямого действия является достаточно жесткое и высокое качество намотки ткани. Недостатком этой системы является постоянное давление вальяна на ткань, в результате которого ткань может быть повреждена. Поэтому систему не применяют при выработке тканей из химических волокон. В этом устройстве не возможно снятие товарного валика на ходу ткацкой машины. Кроме указанных выше, в этих устройствах автоматизация процесса съема готовых товарных валиков очень затруднена. Практически автоматизация съема готовых товарных валиков становится невозможным [18].
товарных регуляторах используется также планетарная передача, передаточное число, которого может быть очень высоким [16].
Анализ показывает, что упругости элементов привода товарного регулятора могут привести к неравномерному вращению вальяна и непостоянству плотности по утку. Поэтому для обеспечения вращения вальяна с постоянной скоростью и постоянной плотности ткани по утку необходимо провести исследование движения вальяна с учетом упругости элементов привода и вальяна.
3.3. Анализ конструкции механизма навивания ткани
Навивающие устройства ткацких машин разделяются на следующие три группы [17]:
- Прямые
- Непрямые
- Роликовые
Конструктивная схема устройств для навивания ткани показана на рис. 2.
з
Устройство системы непрерывного действия является отдельной функциональной единицей, который имеет непрерывный привод с помощью ремня 5 (рис. 2 б) или зубчатых колес от другого главного вала. Привод устройства системы непрерывного действия бывает также прерывистой с помощью храповика и собачки. Передача движения на товарный валик показан на рис. 2 б. Здесь на валу вальяна 2 помещается верхняя звездочка 4. Движение передается роликовой цепью 5 на малую звездочку 6, закрепленного на валу товарного валика 3. Поскольку скорость отвода ткани постоянна, при увеличении радиуса намотки, угловая скорость товарного валика должна гиперболически снижаться. Для изменения угловой скорости целесообразно использовать предохранительную фрикционную муфту, установленную между звездочкой 6 и валом вальяна 3. Системы непрерывного действия в основном применяют для выработки тонких тканей. Натяжение ткани по мере возрастания
радиуса намотки, гиперболически снижается. При этом уменьшается натяжение ткани и является причиной мягкой намотки. В этом устройстве обеспечивается возможность снятия товарного валика на ходу машины. Однако закрепленные концы товарных валиков затрудняют автоматизацию процесса съема готовых товарных валиков на ходу ткацкой машины [19].
Схема навивания с помощью фрикционных роликов показана на рис. 2 в. Здесь поковка установлена на двух роликах 7 и 8, из которых одна из них получает движение с постоянной скоростью от вальяна 2 через цепную передачу 10. Оси товарного валика направляются прорез кулисы 9 или удерживаются рычагами, которые закреплены на станине машины и имеют возможность вращаться относительно оси закрепления. С увеличением радиуса намотки увеличивается масса поковки, поэтому при большом диаметре, намотка является достаточно жесткой. Навивающая система такого типа используется как отдельная функциональная единица для образования поковок больших диаметров до 1 м. На ткацких машинах типа ТММ и на рапирных ткацких станках фирмы Draper ролики наматываются системой построенной на машине. Увеличение рабочей ширины машины и диаметра намотки приводит к трудностям с транспортировкой готовой ткани. Расположение товарного валика в передней части машины требует широкого рабочего прохода.
При навивании с помощью фрикционных роликов обеспечивается условие снятия готовой поковки после отрезания на ходу машины. В этом устройстве улучшены условия для снятия готовой поковки автоматически. Поэтому для создания автоматизированных ткацких фабрик в конструкциях ткацких машин целесообразно обеспечивать навивание ткани с помощью фрикционных роликов [20].
Результаты исследования
Результатом анализа конструкций устройств отвода является то что, они в основном обеспечивают одни условия снятия товарных валиков на ходу машины. Анализом установлено, что на процесс притягивания ткани из рабочей зоны влияют параметры вальяна и его динамические свойства. Также установлено:
- Для предотвращения повреждения ткани, на поверхности вальяна должно быть соответствующее покрытие.
- Для сохранения заданной плотности по утку ткань не должна скользить по поверхности вальяна.
- После отрезания и снятия готового валика ткань не должна совершать возвратного движения.
Во время анализа конструкций товарных
регуляторов было выявлено, что упругости элементов привода товарного регулятора могут привести к неравномерному вращению вальяна и непостоянству плотности по утку. Поэтому для обеспечения вращения вальяна с постоянной скоростью и постоянной плотности ткани по утку необходимо провести исследование движения вальяна с учетом упругости элементов привода и вальяна.
В результате анализа также установлено, что для создания автоматизированных ткацких фабрик, конструкции ткацких машин, в том числе конструкции механизма навивания ткани, должны быть усовершенствованы. Сравнительный анализ показывает, что в конструкции механизма навивания товарного валика с помощью фрикционных роликов, обеспечивается наилучшее условие для автоматического снятия готовой поковки после отрезания концов ткани на ходу машины.
Обсуждение исследования
Таким образом, навивание ткани на товарный валик происходит следующим образом. Ткань сначала к наматывающему устройству (огибая грудницу), ее продвижение вызывает вальян и в результате ткань навивается на товарный валик.
В результате анализа работы устройств отвода ткани, установлено, что:
- Для предотвращения повреждения таки, поверхность вальяна должна быть покрыта соответствующим покрытием;
- Для сохранения заданной плотности по утку, ткань не должна скользить по вальяну;
- Для обеспечения автоматизации процесса съема готовки товарных валиков, нужно обеспечить снятие товарного валика на ходу машины.
Выводы
1. На основе проведенных исследований анализа конструкций механизмов отвода ткани установлено, что устройство отвода ткани состоит из трех механизмов:
- Оттягивающий валик (вальян) с шероховатой поверхностью
- Товарный регулятор
- Навивающее устройство
2. Поставили следующие основные условия отвода ткани
- Ткань не должна повреждаться, поэтому на вальяне должно быть соответствующее покрытие.
- Ткань не должна скользить по вальяну, чтобы сохранить заданную плотность по утку. При трении ткани на полной ее ширине единственное значение также имеет диаметр валика. Коэффициент трения зависит не только от материала покрытия вала, но также от вида волокна,
переплетения ткани, от условия соприкосновения этих поверхностей, которые определяются статическими и динамическими параметрами вальяна и процесса прибоя уточной нити к опушке ткани бердом, т. е. от деформации и частоты собственных колебаний вальяна и частоты прибоя уточной нити к опушке ткани.
3. Для обеспечения обслуживания и ограничения затрат времени, а также для автоматизации процесса съема готовых товарных валиков, должны быть обеспечены условия снятия товарного валика на ходу машины. Ткань не должна совершать возвратного движения после отрезания и снятия готового валика.
4. Установлено, что упругость всех звеньев привода храповых механизмов товарных регуляторов приводит к изменению плотности ткани по утку. Для изучения влияния параметров привода храпового механизма с большим числом собачек на плотность ткани по утку, требуется исследовать динамику привода храпового механизма.
5. Анализом установлено, что упругость элементов привода товарного регулятора могут привести к неравномерному вращению вальяна и, следовательно, к не постоянству плотности ткани по утку. Для обеспечения вращения вальяна с постоянной скоростью и постоянной плотностью ткани по утку необходимо провести исследование движения вальяна с учетом упругости элементов привода и вальяна.
6. Анализом конструкций механизмов навивания ткани установлено, что в конструкции механизма навивания с помощью фрикционных роликов обеспечиваются условия снятия готовой поковки после отрезания на ходу машины. В этой конструкции улучшены условия для снятия готовой поковки автоматически. Для изучения автоматизированных ткацких фабрик в конструкциях ткацких машин целесообразно установить механизм навивания ткани с помощью фрикционных роликов.
Литература
1. Малышев А. П., Воробьев И. А. Механика и конструктивные расчеты ткацких станков. М. Машгиз, 1960.
2. Гордеев В. А. Динамика механизмов натяжения и отпуска основы. М. Легкая индустрия, 1965.
3. Гордеев В.А., Арефьев Г.И., Волков П. В. Ткачество. М. Легкая индустрия, 1970.
4. Талавашек О., Сватый В. Бесчелночные ткацкие станки. М. Легпромбытиздат, 1985, 335 с.
5. Сидоров Ю. П. Пневморапирные ткацкие станки. М. Легкая индустрия, 1974.
6. Туваева А. А., Смирнов И. А. Расчет и проектирование товарных механизмов ткацких станков. М. МТИ, 1978, 32с.
7. Гречухин А. П. Новый способ исследования натяжения ткани в зоне вальян-грудница с использованием сервопривода. Журнал известия Вузов , 2015, № 5, 74-77 с.
8. Макаров В. А., Сурков Б. А., Хозина Е. М. Сила прибоя как часть вектора суммарного натяжения ветвей зева основы, переделы ее ограничения. Известия Вузов, 2013, № 4, 120-125 с.
9. Макаров В. А., Сурков Б. А., Хозина Е. М. Влияние угла зева и перетяжки его ветвей на величину и направление суммарного вектора натяжения ткани. Известия Вузов, 2012, № 6, 119-124 с.
10. Краснов А. А., Алоян Д, М., Федосеев Е. Н., Хо-сровян Г. А. К вопросу о трении текстильных полотен на шероховатом цилиндре. Известия Вузов, 2017, № 4, 203-205 с.
11. Краснов А.А., Алоян Р.М., Федосеев В.Н., Хосро-вян Г.А. «К вопросу о трении текстильных полотен на шероховатом цилиндре». Известия высших учебных заведений. Технология текстильной промышленности, 2017. № 4. С.203-205.
12. Кузина Т.А.. «Напряженно-деформированное состояние нитей при взаимодействии с механизмами нерегулярного нагружения». Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук. Кострома 2012
13. «Определение натяжения основы в процессе прибоя утка на ткацкой машине» А. Н. Сергеева, П. А. Королев, В. И. Терентьев. Известия вузов. Технология текстильной промышленности, 2017. № 5.С. 178 -180.
14. Ferranto J. S. Finite Element Modeling of Plain Weave Fabric from an UnWoven Initial Yarn Configuration/ J. S. Ferranto //Strength of Materials. - November 2015, Volume 47, Issue 6, pp. 903-911
15. Lorenz R. R. C. Yarn-twisting/ R. R. C. Lorenz //The Journal of The Textile Institute. - Published online: 29 Nov 2010. - Pages 1-89
16. Slater K. Yarn evenness/ K. Slater //The Journal of The Textile Institute . - Published online: 25 Oct 2011. -Pages 1-90
17. Martindale J. G. A review of the causes of yarnirreg-ularity/ J. G. Martindale///The Journal of The Textile Institute . - Published online: 07 Jan 2009. - Pages 340-356
18. Фефелова, Т.Л. «Технологическая обработка текстильных изделий»: учеб. Пособие .3 части / С.Ю. Бойко, Т.Л. Фефелова, В.Ю. Романов. - Волгоград: ВолгГТУ, 2015. 140с.
19. Хозина Е. Н., Макаров В. А., Журавлева О. С. «Методика расчета положения опушки ткани и ее дрейфа в вертикальной плоскости при зевообразова-нии» Известия высших учебных заведений. Технология текстильной промышленности. 2017. № 6. С. 244249.
20. Gubin V. V. Device for measuring the length of a bolt of cloth woven on a loom/ V. V. Gubin //Fibr
