CC BY
3
Однако в результате моделирования установлено, что фактическое влияние колебаний коэффициента съема несколько отличается от зависимости (10). Существует отрицательная обратная связь колебаний коэффициента съема и загрузки главного барабана, которая заключается в том что при увеличении коэффициента съеив загрузка главного барабана снижается. Взаимосвязь масс отрезков чесальной ленты отражает коэффициент коореляции. С увеличением длины отрезка абсолютное значение коэффициента корреляции увеличивается. Это связано с тем, что участок ленты определенной длины является результатом многократного сложения слоев на главном барабане.
Результаты расчетов по формуле (10) хорошо согласуются с результатами моделирования для отрезков чесальной ленты длиной 1 м при количестве точек на поьерхности главного барабана равном 1. После преобразований формул (9) и (10) получена Формула для расчета выравнивающего эффекта
ракт( " 1 —
э2
-f-
ск (!)
г [1м
В} Е>)
лОгьУвл
(11)
V,
гб
где Э - выравнивающий эффект при идеальном состоянии чесальной машины, рассчитываемый по формулам (4) - (7).
Результаты расчета по полученной формуле отклоняются от результатов моделиоования не более, чем на 5 %. Однако для более полной оценки выравнивающего эсЬфекга необходимо использовать специально разрабоганную компьютерную программу, оеализующую разработанную имитационную модель.
Список использованных источников 1. Рыклин, Д.Б. Моделирование выравнивающего действия шляпочной чесальной машины - Вестник УО «ВГ ГУ» - 2003. - Вып. 5. - С. 29-34
SUMMARY
Carding is one of trie most important processos in spinning industry. Imitation model ot multicomponent fibrous product carding is developed. During simulation of this process new formulas for calculation of mixing variation are obtained. These formulas take into account influences of products parameters, card working parameters and their variation on mixing efficiency. These formulas allow choosing proved parameters of multicomponent mixes processing for yarn quality increasing.
УДК 677.022.484.9:533.6
ИССЛЕДОВАНИЕ И ОПТИМИЗАЦИЯ КОНСТРУКЦИИ АЭРОДИНАМИЧЕСКОГО УСТРОЙСТВА ДЛЯ ПРОИЗВОДСТВА КОМБИНИРОВАННЫХ ПОЛИПРОПИЛЕНОВЫХ НИТЕЙ
И.А. Малютина, Д.В. Рь1клин
Осооое место на современном этапе развития сырьевой базы для текстильной промышленности принадлежит полипропиленовым волокнам и нитям. Они обладают рядом специфических свойств, не присущих другим синтетическим волокнам: их сравнительно легко переработать; они обладают иизкой ооъемной плотностью прекрасной устойчивостью к различным химикатам кислотам.
16
Вес тик УОЬГТУ
щелочам, хорошей стойкостью к истиранию высокой изоляционной спосооностью, гидрофобностью, инертностью к воздействию микроорганизмов и др.
На кафедре «Прядение натуральных и химических волокон» УО «6ГТУ» рззраоотан технологический процесс получения комбинированных нитей с использованием полипропиленовых волокон и нитей аэродинамическим способом формирования.
Схема аэродинамического устройства для производства полипропиленовых комбинированных нитей представлена на рисунке 1. Аэродинамическое устройство содержит пневморьюрксвую камеру 1 и пнермоперепутывающую камеру 2. Через отвеосгие в игле 3 в пневмовьюркоьую камеру подается мычка из полипропиленовых волокон с комплексной полипропиленовой нитью. Через два тангенциально расположенных канала 4 в пневмоперепутырающую камеру подается сжатый воздух образуй закрученный вихревой поток. Возникающее в центральной части камеры разряжение воздуха способствует засасыванию волокнистого материала и комплексной химической нити. Захватываемый вихревым потоком золокнистый продукт получает ложную крутку, которая препятствует продольному смещению волокон относительно комплексной нити. В пневмоперепутывающую камеру через четыре радиалььо расположенных канала Ь поступает сжатый воздух Мощные турбулентные потоки ьоздуха разбивают постугающий материал на отдельные волокна и нити с одновременным их перепутъ'ванием и образованием так называемых «ложных узлов». Вместе с потоками воздуха сформированная комбинированная нить выводится из прядильного устройства. Для уЕ1еличения турбулентности выходное отверстие камеры перекрывается заслонкой 5.
Производство полипропиленовых комбинированных нитей имеет ряд особенностей которые влияют на протекание процесса формирования. Известно, что ма качество комбинированных нитей аэродинамического способа формирования оказывают влияние конструктивные параметры аэродинамического устройства и давление сжатого воздуха. Был проведен ряд экспериментов в результате которых были определены оптимальные размеры аэродинамического устройства, такие как диаметр радиальных и тангенциальных каналов, диаметр пневмовьюрковой и пневмоперепутывающей камер и иглы, при которых достигается наилучшее сЬоомироьание комбинированной полипропиленовой нити
Ранее было установлено, что вращающаяся в камерах аэродинамическое устройства нить баллонирует, образуя стоячую волну Качество получаемой пряжи зависит от формы стоячей волны и соотношения размеров аэродинамического устройства. Образование «ложного узла» более вероятно в случае, когда в зону действия радиальных струй попадает пучность стоячей волны. Это объясняется тем, что в центре перепутывающей камеры действие радиальной струи ослабевает из-за взаимодействия с другими струями. Гаким образом, для получения математической модели процессов протекающих в аэродинамическом устройстве, необходимо теоретически определить зависимость формы баллона от параметров аэродинамического устройства.
Исследование формы баллона является одной из основных задач механики гибкой нити. Это задача достаточно подробно рассмотрена в работах А.П. Минакова, Н.И. Алексеева и других ученых. Для определения формы стоячей ьолны, возникающей при баллонироеании нити, рассмотрена задача о форме баллона, возникающего ппи вращении гибкой нерастяжимой нити, закрепленной концами на оси воащения. При решении задачи установлено, что длины полуволн в пневмовьюрковой и пневмоперепутывающей камерах могут быть рассчитаны по следующим формулам
РФпвк -¿н> 1,00
4 V Н
(1)
Вестник УО ВГТУ
17
р(Ашк-^н) Доо
п _ Г ПИК " Il J --- 1
m,K ~ 4 Гн ' (2)
где Опвк, ^ппк - диаметры пневмовьюоковой и пневмоперепутывающей камер, мм:
Щ - диаметр нити в камерах устройства, мм;
H - величина опережения или нагон, %.
Так как волокнистая мычка и комплексная нить в камерах аэродинамического устоойстра скручены между сооой, расчет диаметра нити может производиться по известной формуле для комбинированных нитей
d,, ~ 0,0357
11 7
i
т т
1 вп , 1 кн
- вп гкн
(3)
где Твп, ТКи - линейные плотности волокнистого покрытия и комплексной химической нити, текс (г/км);
Увп, Укн - плотности составляющих комбинированной нити, г/см Величина нагона рассчитывается по следующей формуле
V -V 1 - 100% к
(4)
где \Л - скорость подачи компонентов в аэродинамическое устройство, м/мин; \/2 - скорость оттяжки сформированной нити из устройства, м/мин При определении оптимального расстояния от конца иглы до плоскости радиальных каналов пневмоперепутывающей камеры необходимо учитывать также расстояние от точки пересечения нитью оси иглы до коица иглы Х0. Это расстояние рассчитывается по формуле
X ' У-агсвт (5,
4
где с/и - внутренний диамыр иглы, мм.
Окончательно формула для расчета расстояния от конца иглы до плоскости радиальных каналов выглядят следующим образом [1]
' ПвК Ь -ЛПК ~
'^твк ¿н
V °пвк - ¿н 8
100 1 (6)
V H
В связи с осооенностями процесса формирования полипропиленовых комбинированных нитей был проведен эксперимент, целью которого являлось определение оптимального расстояния от конца иглы до плоскости радиальных каналов ПИК При проведении эксперимента использовалось аэродинамическое устройство со следующими параметрами: диаметр пневмовьюркопой камеоы - 4,5 мм; диаметр пневмоперепутывающей камеры - 5 мм внутренний диаметр иглы - 2,5 мм.
Расчетный диаметр нити в камерах аэродинамического устройства составил 0,288 мм. Формирование комбинированной нити осуществлялось при величине нагона 6 %. В соответствии с формулами (1) - (5) рассчитаны следующие параметры баллона нити
длина полуволны баллона нити в пневмовьюркопой камере 13,12 мм - длина полуволны баллона нити в пневмоперепутывающей камере 14 66 мм;
расстояние от точки пересечения нитью оси иглы до конца иглы 2.308 мм.
Расчетное расстояние от конца иглы до плоскости радиьлоных каналов пневмоперепут ывающей камеры по формуле (6) составило 18,13 мм
18
Вестник УПВПУ
На основаьии результатов предварительных экспериментов были выбраны входные фактооы эксперимента и их диапазоны изменения:
Хт - расстояние от конца иглы до плоскости радиальных каналов, которое изменялось в диапазоне от 21 до 25 мм;
Х2 - давление в пневмоперепутызаюшей камере, которое изменялось в диапазоне от 0,4 до 0,5 МГ 1а.
При проведении исследований изучалось влияние параметров процесса формирования на относительную разрывную нагрузку комбинированной полипропиленовой нити, коэффициент вариации по ее линейной плотности, количество пневмоперепутанных мест на 1 м длины нити.
В результате эксперимента были получены следующие регрессионные модели зависимости свойств комбинированных нитей, которые в кодированных значенияж входных факторов имеют следующий вид- для количества пневмоперепутанных мест на 1 м длины нити
Ку = 88,301+7,980 Хг5 135 Х21-3,7483 Х^+2,598: Х22 для относительной разрывной нагрузки комбинированной полипропиленовой нити
ОРН = 41,43+0,7633 Х--0 4375 X Г2-0,988 Х22 - для коэффициента вариации по линейной плотности комбинированной полипропиленовой нити
С\/т = 5,141-0,981 / Х+0,511 Х2-0,9Ь17 Х22 Анализируя полученные результаты эксперимента, установлено, что наилучшее качество комбинированной полипропиленовой пряжи достигается при величине расстояния от коица иглы до плоскости радиальных каналов пневмоперепутывающой камеры равной 25 мм и давлении в пневмоперепутывающей камере равном 0,45 МГ 1а.
Такое существенное отличие расчетного и фактического оптимальных значений расстояния от конца иглы до плоскости радиальных каналов может быть объяснено следующими особенностями процесса получения полипропиленовых комбинированных нитей аэродинамическим сиосооом Во-первых, из-за малой объемьой плотности диаметр полипропиленовой комбинированной нити значительно больше диаметра нитей из других химических волокон и нитей при той же линейной плотности нити, а ее сечение занимает большую долю площади пневмоперепутыяающей камеры.
Во-втооых ооычно содержание комплексной химической нити в комбинированной нити не превышает 30 %, при этом волокно равномерно покрывает химическую нить, улучшая внешний вид изделий. Однако при использовании полииропилечовых комплексных химических нитей линейной плотности 34 текс ее процентное содержание в комбинированной нити линейной плотности 60 текс составляет 57 %, то есть в два раза больше, чем при получении обычных комбинированных нитей.
Все это свидетельствует о том, что при формировании комбинированных полипропиленовых читей в аэродинамическом устройстве преобладает процесс пневмотекстурирования комплексной полипропиленовой нити, с элементарными нитями которой перепутываются полипропиленовые волокна. В этом случае оптимальным является центральное положение волокнистого материала в зоне действия радиальных струй воздуха (рис. 3) Тогда оптимальное расстояние от конца иглы до плоскости радиальных каналов должно рассчитываться по измененной формуле:
^пвк + ^ППК X :
''нвк ¿н
«г
л - агсът и
' ''пвк ан у
4 гс^ппк <*н)
100 ,(7)
\ II
Вестник УОВ/ТУ
19
Рисунок 1 - Схема аэродинамического устройства для производства
комбинированных нитей
11С. 106" 2 ЮС"
95 90 85 80
■Р2 = 0.5 МПа Р2 = 0 45 МПа ■Р2 = 0,4 МПа
21 21,8 22,6 23,4 24,2 25 I-, мм
а)
о X 0)
X
о
X а. О
42,5 42 41,5 41 40,5 40 39.5 39
21 21.8
22 6 23 4 I., мм
б)
24,2 25
Рисунок 2 - Зависимость свойств полипропиленовых комбинированных нитеи от расстояния и. а - количество пневмоперепутанных мест на 1 м длины нити б - относительная разрывная нагрузка нити сН/текс.
Рисунок 3
20
Вестник У О ВГТУ
Расстояние от конца иглы до плоскости радиальных каналов пневмоперепутывающей камеры, рассчитанное по формуле (7) составило 25.46 мм что соответствует результатам экспеоимента.
Таким образом в результате проведенных теоретических и экспериментальных исследований опоеделены оптимальные параметры аэродинамического устройства с учетом особенностей процесса формирования полипропиленовых комбинированных нитей.
Список использованных источников 1. Рыклин Д.Б., Коган А.г Производство многокомпонентных пряж и комбинированных нитей. - Витеоск: УО «ВГГУ», 2002 -210 с
SUMMARY
Mal.utsha I.A., Ryklin D.B. The research and optimization of air-jet nozzle construction tor combined polypropylene yarn.
In the article air-jet nozzle construction for combined polypropylene yarn is described. Mathematical models of process combined polypropylene yarn forming are obtained. Balloon shape of yarn in the nozzle chambers is defined theoretically. Optimum parameters of the air-jet nozzle are established.
УДК 677.022.6
ИССЛЕДОВАНИЯ ПРОЦЕССА БАЛЛОНИРОВАНИЯ НИТИ НА ПОЛОМ ВЕРЕТЕНЕ H.H. Боаяао, В.И. Ольшанский, А Г. Коган
При формировании комоинированной крученой пряжи или нити на прндильно-крутильной машине большое внимание следует уделять правильному выбору натяжения скручиваемых стренг, которое оказывает значительное влияние на стабильность процесса получения нити и на ее свойства.
Натяжение выпрядаемой стренги достаточно равномерно и может регулироваться с целью сближения натяжения двух стрснг в определенных пределах за счет изменения вытяжки между передним цилиндром и выпускной парой. Натяжение же прикручиваемой стренги, сматываемой с вращающегося початка и образующей баллон| менее стабильно и меняется с изменением размеров початка и формы баллона, который зависит от скорости врамдения веретен, линейьой плотности нити высоты и формы питающей паковки [1].
Наиболее полно механика гибкой нити изложена в работах А.П. Минаковэ, И.И. Мигушова, Ю.В. Якубовского и др. В технологических процессах протекающих на различных машинах текстильной промышленности, широко оаспространено движение баллонирующей нити. Вопросами теории npoueena баллонирования на текстильном оборудовании занимались П.Ф. Е:рченко А.Н. Васильев. И.Г. Ьорзунов, А.Г. Коган и др.
Специфика процесса формирования крученой комбинированной нити для швейных ниток на прядильно-крутильной машине, разработанного на кафедре ПНХВ [2], вызвала необходимость изучения процесса баллоьиоования и разработки нового аналитического метода определения натяжения нити на полом веретене.
Натяжение комбинированной нити на полом веретене состоит из натяжения нити в баллоне при сматывании с катушки, натяжения в канале веретена и натяжения в стабилизаторе крутки, установленном в нижней части полого веретена.
ha участке от бооины до шпинделя веретена комбинированная нить в результате вращения получаст Форму баллона. Для определения натяжения нити в баллоне необходимо описать форму баллонирующей нити математической моделью Для
Вестник УО В Г ГУ
21
