CC BY
41
СИСТЕМОТЕХНИКА
УДК 677.054
Брут-Бруляко Альберт Борисович
доктор технических наук, профессор, член-корреспондент РАЕН Костромской государственный технологический университе
info@kstu.edu.ru
Старинец Елена Юрьевна
Костромской государственный технологический университет
info@kstu.edu.ru
НАТЯЖЕНИЕ ХЛОПЧАТОБУМАЖНЫХ ОСНОВНЫХ НИТЕЙ НА БЕСЧЕЛНОЧНЫХ ТКАЦКИХ СТАНКАХ
Произведен анализ изменения натяжения основной нити на различных ткацких станках. Ключевые слова: основная нить, тензограмма, натяжение, зев, станок.
Современное ткацкое оборудование работает с использованием полных зевов [1]. В практике вид зева выбирается с учетом скоростного режима ткацкого станка, строения вырабатываемой ткани и волокнистого материала основы. Одним из разновидностей полного зева является закрытый симметричный зев относительно среднего уровня [1].
Для оценки деформации основных нитей в полном зеве и натяжения их при выработке хлопчатобумажных тканей полотняного переплетения были проведены исследования на ткацких станках СТБ2-175 и АТ11Р-100-2 в лаборатории кафедры ткачества КГТУ
На первом этапе проведен эксперимент на станке СТБ2-175, на котором был установлен полный зев симметричный относительно среднего уровня.
На станке вырабатывается хлопчатобумажная ткань шириной В =164,5 см, основная х/б пряжа То=25 текс, уточная х/б пряжа Т=18,5х2 текс, плотность ткани по основе Р =22 н/см, плотность ткани
о
по утку Ру=15 н/см, число нитей в основе то=3620, частота вращения главного вала ткацкого станка п=224 мин-1; переплетение нитей в ткани - полотняное.
Размеры полного зева и его профильная проекция в плоскости ХОУ и параметры КЗЛ станка представлены на рисунке 1 и в таблице 1.
Используя методику расчета деформации нитей в ветвях зева [2], определяем деформацию нитей в верхней ветви зева по формуле:
. # (/1 +12) А •« «Ч
211 • 12
+ ° , = 3,68мм, (1)
12 2/2 (/, + /2 )
где в - положение основонаблюдателя относительно опушки ткани, мм.
При установке основонаблюдателя на уровне опушки ткани величина «в» равна нулю и в выражении (1) два последних слагаемых равны нулю. Следовательно, формула (1) имеет общеизвестный вид, представленный в учебнике [1].
Деформация нитей в нижнейветви зева определяем по формуле:
в2 • /
= 3,68 мм, (2)
Ан = К (А + 12 ) + VI.
2/1 • /2 /2 ' 2/2 (/1 + /2)
Результаты расчета показали, что деформация основных нитей в обеих ветвях зева равны между собой.
Для проверки уровня натяжения основных нитей в полном закрытом зеве на станке СТБ2-175 проведен эксперимент с использованием аппаратного комплекса ПАК-3, разработанного в КГТУ [3]. В тензодатчик заправляли одну основную нить с четвертой ремизы в середине заправки ткацкого станка, которая имеет наибольшую высоту подъема от среднего уровня.
Таблица 1
№ Параметры Значения, мм
1 Расстояние от опушки ткани до четвертой ремизы, ^ 175
2 Расстояние от четвертой ремизы до центра основонаблюдателя, 12 405
3 Расстояние от опушки ткани до пола 885
4 Расстояние от основных нитей в основонаблюдателя до пола 885
5 Расстояние от основных нитей в заступе (в ремизах) до пола 885
6 Расстояние от нитей основы в верхнем положении ремизы до пола 915
7 Расстояние от нитей основы в нижнем положении релизы до пола 855
8 Высота верхней ветви зева при полном раскрытии зева , ^ 30
9 Высота нижней ветви зева при полном раскрытии зева , h2 30
10 Расстояние от верхней точки скало до пола 905
11 Расстояние от верхней точки скало до опушки ткани по вертикали +20
Fs * i,
Ь -f. (г fJ\ Fs ,_iT7 3 1 --4 krk i A 1и t 1
ч Г Л Я ЦГ^Ч ы 4 ! 4
Fm
5
Рис. 2.
Таблица 2
45
30
А 25
20
10
2
3
Наименование параметров Первый оборот главного вала Второй оборот главного вала
Среднее натяжение прибоя Еп, сН 28,6 24,8
Коэффициент вариации, % 2,3 1,6
Среднее натяжение при зевообразовании, Езев, сН 34,05 30,0
Коэффициент вариации, % 1,1 1,56
Максимальное значение натяжения, сН 34,5 30,75
Мининмальное значение натяжения, сН 18,75 20,25
Размах 15,75 10,5
Относительная ошибка, % 0,95 0,7
Тензограмма натяжения нити представлена на рисунке 2.
На тензограммме по оси абсцисс обозначены обороты главного вала, а по оси ординат обозначено натяжение основной нити: F - натяжение
п
нитей при прибое; F -максимальное натяжение
А А 7 зев
нити при зевообразовании; F - минимальное натяжение нити.
В таблице 2 приведены результаты обработки тензограммы для двух оборотов ткацкого станка СТБ-175. Поскольку раппорт переплетения в ткани по утку равен двум, то натяжение основной нити анализируем за два оборота главного вала.
Анализируя результаты натяжения нити при расположении ее в верхней ветви зева и в нижнем
положении, можно отметить, что при установке симметричного зева на станке натяжение нити оказалось различным.
Данное обстоятельство объясняется тем, что скало установлено несколько выше уровня опушки ткани.
Поскольку скало на станке выше уровня опушки ткани и основонаблюдателя, то натяжение в нижней ветви зева больше, оно составляет 34,5 сН при зевообразовании или 12,3% от разрывной нагрузки, а в верхней ветви натяжение при зевообразовании составило 30 сН или 10,7%. Соотношение максимальных натяжений вветвях зева составляет 1:0,87. Разрывная нагрузка хлопчатобумажной пряжи 25 текс составляет 280 сН.
52
Вестник КГУ им. Н.А. Некрасова № 3, 2014
Натяжение хлопчатобумажных основных нитей на бесчелночных ткацких станках
Таблица 3
№ Параметры Значения, мм
1 Расстояние от опушки ткани до четвертой ремизы, lj 110
2 Расстояние от четвертой ремизы до центра основонаблюдателя, l2 435
3 Расстояние от опушки ткани до пола 910
4 Расстояние от основных нитей в основонаблюдателя до пола 910
5 Расстояние от основных нитей в заступе до пола 910
6 Расстояние от нитей основы в верхнем положении ремизы до пола 935
7 Расстояние от нитей основы в нижнем положении релизы до пола 885
8 Высота верхней ветви зева при полном раскрытии зева , hj 25
9 Высота нижней ветви зева при полном раскрытии зева , h2 25
10 Расстояние от верхней точки скало до пола 910
11 Расстояние от верхней точки скало до опушки ткани по вертикали 0
Рис. 3.
Таблица 4
' Обороты ткацкого станка Наименование параметров Первый оборот главного вала Второй оборот главного вала
Среднее натяжение прибоя Епр, сН 49,8 49,8
Коэффициент вариации, % 1,58 1,58
Среднее натяжение при зевообразовании, Езев, сН 55,3 55,3
Коэффициент вариации, % 1,05 1,05
Максимальное значение натяжения, сН 55,8 55,8
Мининмальное значение натяжения, сН 23,9 23,9
Размах 31,9 31,9
Относительная ошибка, % 0,9 0,9
При аналитическом расчете равенство деформаций в ветвях зева объясняется тем, что при расчете сделано допущение о закреплении основных нитей в точке В (рис. 1), хотя в действительности основные нити деформируются в процессе работы станка от опушки ткани до ткацкого навоя.
Разнонатянутость основных нитей при работе станка свидетельствует о необходимости установки скало на одном уровне с опушкой ткани для создания симметричного зева [4].
На втором этапе исследования был использован станок АТПР-100-2, на котором был установлен полный симметричный зев относительно среднего уровня. На станке вырабатывается хлопчатобумажная ткань шириной В =88,5 см, основная х/б пряжа
То=18,5х2 текс, уточная х/б пряжа Т=18,5х2 текс, плотность основных нитей Р =20н/см, плотность уточных нитей Ру=10 н/см, число нитей в основе т=1770, частота вращения главного вала станка п=320 мин-1, переплетение нитей в ткани полотняное.
Параметры конструктивно-заправочной линии ткацкого станка АТПР-100-2 приведены в таблице 3 и на рисунке 1.
По формулам (1) и (2) проведен расчет деформации основных нитей в верхней и нижней ветвях зева.
Деформация верхней ветви зева составляет 3,56 мм, а деформация нижней ветви зева составляет 3,56 мм. Как и в первом варианте деформации, в обеих ветвях зева равны между собой.
Вестник КГУ им. H.A. Некрасова Lfé- № 3, 2014
53
Для контроля уровня натяжения основных нитей проведена запись натяжения их при работе станка АТПР-100-2. Аналогично, в тензодатчик заправляем одну основную нить с четвертой ремизы в середине заправки ткацкого станка.
Тензограмма натяжения нити представлена на рисунке 3.
На тензограмме (рис. 3) натяжение прибоя обозначено -F , натяжение при зевообразовании - F , касание нити рапирой отмечено - F^, минимальное натяжение нити обозначено - F .
мин
В таблице 4 приведены результаты обработки тензограммы натяжения нити на ткацком станке АТПР-100-2.
Результаты, приведенные на рисунке 3 и таблице 4, свидетельствуют о том, что натяжение основной нити в полном симметричном зеве уже циклически повторяется за каждый оборот главного вала при выработке полотняного переплетения. Данное обстоятельство объясняется установкой скало на уровне опушки ткани и основонаблюдателя.
Натяжение нити при прибое составило 49,8 сН или 10,5 % от разрывной нагрузки. Разрывная нагрузка хлопчатобумажной пряжи 18,5х2 текс составляет 475 сН. Максимальное натяжение нити при зевообразовании составляет 55,3 сН или 11,7% от разрывной нагрузки. На тензограмме имеется всплеск натяжения нити от действия рапиры на нить Fp, которое составляет 46,5 сН или 9,8% от разрывной нагрузки. Своеобразием тензограммы на рис. 3 является фиксация пики натяжения от движения рапиры. Отношение максимальных натяжений в ветвях зева составляет 1:1.
Полученная тензограмма натяжения нити (рис. 3) в полном симметричном зеве относительно средней линии свидетельствует о том, что при установке опуши ткани, основонаблюдателя и скало на одном уровне можно получить натяжение основных нитей в ветвях зева равными. Данные эксперименты показали, что установка конструктивно-заправочной линии ткацких станков влияет на уровень натяжения основных нитей [5].
Можно отметить, что на двух станках СТБ и АТПР при выработке тканей полотняного переплетения максимальное натяжение при зевообра-
зовании и составляет 12,3-11,7%. Натяжение основных нитей при прибое на станках составило 10,2-9,8% от разрывной нагрузки. Данные цифры свидетельствуют об уровне натяжения хлопчатобумажных нитей при выработке средних тканей на этих станках. Проведенные расчеты и реальная оценканатяжения в зевах позволяют сделать следующие выводы.
Выводы
1. Максимальный уровень натяжения хлопчатобумажных нитей в цикле работы ткацких станков не превышает 12,3% от разрывной нагрузки.
2. Допущение, при расчете деформации в полном зеве, о возможности закрепления нитей основы в ламельном аппарате имеет чисто теоретический смысл для оперативной оценки деформации.
3. Расчеты деформаций основных нитей целесообразно вести с учетом конструктивно-заправочной линииткацкого станка.
4. Для получения реальных уровней натяжения основных нитей целесообразно использовать тен-зометрическую аппаратуру типа ПАК-3.
Библиографический список
1. Николаев С.Д., Власов П.В., Сумарукова Р.И., Юхин С.С. Теория процессов, технология и оборудование ткацкого производства. - М.: Легпромбы-тиздат, 1995. - 256 с.
2. Черняева О.Е., Карева Т.Ю. Сравнительное исследование напряженности конструктивно-заправочной линии нитей основы в процессе выработки баллистической ткани на станках СТБ и Domier // Известия вузов. Технология текстильной промышленности. - 2010. - № 1. - С. 50-54.
3. Лапшин В.В. Экспериментальные методы определения показателей качества материалов для изделий текстильной и легкой промышленности: монография. - Кострома: КГТУ, 2010. - 97 с.
4. Брут-Бруляко А.Б., Ерохова М.Н. Влияние положения скало на натяжение основных нитей // Вестник Костромского государственного технологического университета. - 2012. - №28.
5. Власов П.В. Нормализация процесса ткачества. - М.: Легкая и пищевая промышленность, 1982. - 296 с.
Вестник КГУ им. H.A. Некрасова Jä- № 3, 2014
54
