Что такое прецизионная намотка

Способ наматывания ленты

Владельцы патента RU 2309108:

Во время наматывания непрерывно подаваемой ленты на катушку при вращении катушки и возвратно-поступательном перемещении ленты посредством раскладочного устройства по всей длине катушки под углом (α), каждый раз, когда диаметр катушки увеличивают до заданной величины, соотношение намотки, т.е. соотношение между частотой вращения катушки и возвратно-поступательным перемещением (двойной ход) раскладочного устройства, ступенчато изменяют так, что соотношение намотки изменяется, по существу, целочисленными шагами. 10 з.п. ф-лы, 11 ил., 1 табл.

Изобретение касается способа наматывания непрерывно подаваемой ленты на катушку при вращении катушки и возвратно-поступательном движении посредством раскладочного устройства по всей длине катушки под одним углом намотки, причем каждый раз, когда диаметр катушки увеличивается на определенную величину, ступенчато изменяется соотношение намотки, которое представляет собой соотношение между частотой вращения катушки и возвратно-поступательным движением (двойной ход) раскладочного устройства.

Такой способ наматывания непрерывно подаваемой ленты в среде специалистов называется «ступенчатая прецизионная намотка» и известен, к примеру, из DE 4112768 A, DE 4223271 С1 и EP 0561188, причем в последнем имеется подробный обзор самых разных видов форм катушек.

Наматывание ленты происходит в бобинажно-перемоточных машинах на цилиндрические или конические сердечники катушек, причем скорость подачи ленты на сердечники катушек относительно постоянна, так как задается производящими ленту машинами, расположенными перед бобинажно-перемоточной машиной.

На вид, прочность и качество катушек существенно влияют следующие параметры:

1) угол α намотки, который представляет собой угол между нормалью к оси вращения катушек и продольным направлением подаваемой на катушку ленты;

2) соотношение V намотки, которое представляет собой количество оборотов катушки за двойной ход раскладочного устройства.

По выбранному соотношению V намотки устанавливается угол α намотки.

Отличием случайной намотки является постоянный угол α намотки, и для этого переменное соотношение между частотой вращения катушки и скоростью намотки ( = переменное соотношение V намотки). На диаграмме соотношение намотки/диаметр катушки (фиг.2) нанесено три графика для случайной намотки с углами α = 4°, 5°, 6°. Выгодным в случайной намотке является простая конструкция необходимой для ее осуществления бобинажно-перемоточной машины, которая на фиг.3 представлена на виде сбоку и виде сверху. Она может включать в себя, в простейшем случае, один двигатель 10, который приводит фрикционный валик 11, который в свою очередь воздействует на периферию катушки 12 и приводит ее с постоянной окружной скоростью, так что лента 19 наматывается с постоянной линейной скоростью. Шпиндель 18 катушки 12 может быть выполнен свободно движущимся. Двигатель 10 через передаточный механизм, состоящий из шкивов 15, 16 и пробегающего по обоим шкивам ремня 17, приводит раскладочное устройство 13 таким образом, что лентораскладчик 14, через который проходит лента 19, движется возвратно-поступательно с постоянной скоростью хода (ход раскладки). Таким образом, существует жесткое передаточное соотношение между окружной скоростью катушки 12 и ходом раскладки лентораскладчика 14, из которого следует постоянный угол намотки ленты 19 на катушку 12. Это означает, что угол намотки в начале процесса намотки на пустой сердечник катушки является таким же, как в конце процесса намотки, когда катушка достигла своего наибольшего диаметра.

Вследствие этого с возрастанием диаметра катушки невыгодным образом непрерывно уменьшается количество витков на слой намотки, так что при каждом диаметре катушек получается катушка с разной плотностью упаковки ленточного материала. Следующий неприятный эффект при наматывании, который называется «намотка рисунка», проявляется при определенных соотношениях диаметров катушек и скоростей раскладки, так как при этих соотношениях несколько слоев ленточек почти точно лежат друг на друге, вследствие чего рулон будет нестабилен. Поэтому требуется предпринимать мероприятия для «нарушения рисунка», например качание.

Прецизионная намотка отличается в свою очередь постоянным соотношением намотки по всему увеличивающемуся диаметру катушки, что означает снова, что угол намотки уменьшается с возрастающим диаметром катушек. На диаграмме фиг.2 прецизионная намотка с соотношением V намотки = 35 нанесена в виде прямой. Преимущество прецизионной намотки заключается в получении катушки с постоянной плотностью упаковки ленточного материала на катушке, независимо от ее диаметра. Недостаток прецизионной намотки состоит в том, что, исходя из начального угла намотки в начале намотки ленточного материала на пустой сердечник катушек, угол намотки с увеличением диаметра катушек будет все незначительнее и, наконец, настолько маленьким (он приближается к нулю), что рулон будет нестабилен. Конструкция бобинажно-перемоточной машины для осуществления прецизионной намотки представлена на фиг.4 на виде сбоку и виде сверху. Эта бобинажно-перемоточная машина включает в себя двигатель 20, который вращает веретено 21 катушки. На веретено 21 насажен без возможности проворота сердечник 26 катушки, на который наматывается лента 27 для получения катушки 22. Раскладочное устройство 23 связано через цилиндрическую зубчатую передачу 25 с веретеном 21 катушки. Раскладочное устройство 23 располагает не представленными здесь средствами преобразования вращение/перемещение, чтобы возвратно-поступательно перемещать лентораскладчик 24 в ходе раскладки. Частота вращения двигателя 20 с увеличивающимся диаметром образующейся катушки 22 должна непрерывно уменьшаться непосредственным приводом вращения веретена 21, так как наматываемая лента подводится от производящего ленту устройства с постоянной линейной скоростью.

Чтобы смягчать соответствующие недостатки случайной намотки и прецизионной намотки и чтобы комбинировать их преимущества, была предложена «ступенчатая прецизионная намотка». В основе этого способа намотки лежит идея, что соотношение намотки поддерживается постоянным между предварительно определенными граничными диаметрами катушки и изменяется, при достижении соответствующего граничного диаметра, на другую величину, причем величины соотношений намотки выбираются так, что график соотношения намотки от диаметра катушки следует приблизительно за графиком случайной намотки для заданного угла намотки. Преимущество супенчатой прецизионной намотки состоит в том, что, с одной стороны, избегают «намотки рисунка», так как скачкообразное изменение соотношения намотки представляет собой «мероприятие для нарушения рисунка». С другой стороны, угол намотки при увеличивающемся диаметре катушек также станет незначительно меньше, чем начальный угол намотки.

В то время как ступенчатая прецизионная намотка обеспечивает ожидаемый хороший результат для производства катушек пряжи и нити при производстве катушек ленты со ступенчатой прецизионной намоткой, зачастую получаются неожиданно плохие результаты. К неукомплектованности этих катушек ленты добавляется неприглядный, поскольку является нерегулярным, оптический внешний вид катушек с варьирующимся (например, волнистым) диаметром по длине, с нерегулярными торцами катушки вплоть до нестабильного построения намотки.

Так как такие катушки находят применение в большинстве быстроходных машин, например круговых ткацких станках, каждая нерегулярность структуры катушки может иметь фатальные последствия, которые приводят, как самое незначительное проявление, к обрыву ленты при удалении катушки, а в самом плохом случае влекут за собой разрушение части машины. Такие повреждения вызываются дебалансом в нерегулярных катушках, вибрацией лент при удалении, которая постепенно нарастает и т.п. Далее, нерегулярные катушки при быстром снятии лент быстро нагреваются и приводят вследствие этого к усталости и ослаблению ленточного материала, в частности, когда речь идет при этом о вытянутых синтетических ленточках.

По этой причине в промышленности существует большая потребность в улучшенном способе ступенчатой прецизионной намотки.

Данное изобретение предоставляет такой улучшенный способ ступенчатой прецизионной намотки, который отличается тем, что при ступенчатом изменении соотношения намотки оно изменяется, по существу, целочисленными шагами. Именно, изобретатели установили, что причиной неудовлетворительной структуры катушек при ступенчатой прецизионной намотке является возникающее из-за ступенчатого изменения соотношения намотки внезапное изменение рисунка (узора) слоев лент, которое представляет собой точку разрыва для всей структуры катушки. В неблагоприятном случае эти измененные рисунки слоев накапливаются и ведут к упомянутой нерегулярности или неодинаковой плотности упаковки. Однако посредством соответствующих изобретению мероприятий, рисунок слоев остается, по существу, неизменным даже после ступенчатого изменения соотношения намотки, так что получается катушка с превосходной структурой, т.е. регулярным внешним рисунком и высокой плотностью упаковки. Ступенчатое изменение соотношения намотки на, по существу, целочисленные шаги нужно понимать так, что дробная доля соотношения намотки изменяется при каждом изменении, самое большее на 0,1, предпочтительно самое большее на 0,03, еще более предпочтительно самое большее на 0,01.

Согласно предпочтительному варианту осуществления изобретения дробная доля этого соотношения изменяется при каждом изменении соотношения намотки в таком размере, что получается постоянное частичное перекрытие с находящейся под ней дорожкой ленты, как подробнее разъясняется ниже посредством примера. Вследствие этого достигают очень стабильной структуры катушек.

При целочисленном соотношении намотки, т.е. соотношении намотки без дробной доли, на катушке образуется намотка рисунка (узора). Чтобы исключать такую намотку рисунка, делающую нестабильной структуру катушек, согласно изобретению предлагается выбирать соотношения намотки такими, что их дробная доля, по меньшей мере, двузначна. В дальнейшем предпочтительно для катушек с синтетической ленточкой соотношения намотки нужно выбирать близким к 0, или 0,50, или 0,33, или 0,25, вследствие чего точки возврата ленты на торцевой стороне катушки после одного, двух, трех и, соответственно, четырех двойных проходов лентораскладчика вновь располагаются вблизи друг от друга. В зависимости от ширины наматываемых лент соотношение намотки может изменяться соответственно настолько, что получается или, соответственно, сохраняется задняя или передняя намотка ленты.

Далее, можно эмпирически задавать для соответствующей ширины лент и свойств их материала определенные диапазоны углов намотки, которые обеспечивают оптимальную структуру катушки. Чтобы достичь этой оптимальной структуры катушек, предусмотрено, что соотношение намотки изменяется настолько, что результирующий угол намотки остается в пределах этого предварительно заданного диапазона. Для вытянутых синтетических ленточек с шириной между 2 и 10 мм, к примеру, оказался предпочтительным диапазон углов намотки от 4 до 6°.

С высокой точностью можно рассчитывать в дальнейшем мгновенный диаметр катушек из сравнения заданных и фактических значений линейной скорости ленты и частоты вращения катушки.

Далее изобретение поясняется подробнее при помощи примеров исполнения со ссылками на чертежи, на которых показано:

Бобинажно-перемоточная машина для реализации соответствующего изобретению способа, которая упрощенно представлена на фиг.1, имеет, по меньшей мере, одно, но как правило, множество приводных веретен 1 во вращательной опоре. На веретено 1 без возможности проворота насаживается не представленный здесь сердечник катушки, на который наматывается ленточный материал 5. Ленточный материал 5 подводится с, по существу, постоянной линейной скоростью от производящего ленту устройства. Такие производящие ленту устройства известны и не являются предметом изобретения, так что более подробно не описываются. Каждое веретено 1 или, соответственно, катушка 2 ленты, создаваемая на сердечнике катушки, вращается посредством вращающегося вокруг собственной оси и находящегося в окружном контакте с катушкой 2 контактного ролика 3, который приводится от двигателя M1. Далее, предусмотрено возвратно-поступательно перемещаемое вдоль длины веретена раскладочное устройство 4, которое имеет петлеобразный лентораскладчик 6, через который проходит лента 5 и который подводит ленту 5 под углом α намотки к катушке 2. При этом угол α намотки определен как угол между подведенной лентой 5 и нормалью S к оси A катушки. Длина L намотки представляет собой осевую длину, на которой веретено 1 обматывается лентой 5. Другими словами, длина L намотки соответствует длине катушки, и две длины намотки представляют длину двойного хода раскладочного устройства 4.

Бобинажно-перемоточная машина приводится в действие способом ступенчатой прецизионной намотки. Это означает, что, исходя из стартового угла намотки, при наматывании ленты на сердечник катушки сохраняется первоначально определенное соотношение намотки (вследствие чего изменяется угол намотки). Когда диаметр катушки достигает предварительно заданной величины, соотношение намотки ступенчато устанавливается на новую величину, и оно снова сохраняется до тех пор, пока диаметр катушки не увеличится до следующей предварительно заданной величины, после чего соотношение намотки снова ступенчато устанавливается на новую величину.

Настройка соотношения намотки происходит посредством «электронной передачи», т.е. электронного регулирования отношения скоростей приводящего катушку 2 двигателя M1 и возвратно-поступательно перемещающего раскладочное устройство 4 двигателя M2. Виртуальное «передаточное отношение» обоих двигателей снова и снова ступенчато изменяется электронным образом при достижении заданного диаметра, так что раскладочному приводу M2 придается измененная скорость. Приводы M1, M2 являются преимущественно приводами трехфазного тока с преобразователем частоты, или приводами постоянного тока.

Мгновенный диаметр катушек рассчитывается, например, из сравнения заданных и фактических величин линейной скорости ленты и частоты вращения катушки.

Чтобы исключать «намотки рисунков», дробная доля всех соотношений намотки выбирается такой, что соответственно предусмотрены, по меньшей мере, два разряда после запятой; на самом деле соотношения намотки, за исключением диаметра катушек 125 мм, имеют даже три разряда после запятой. Дробная доля находится вблизи 0,5 (на самом деле между 0,557 и 0,514), так что после двух двойных ходов раскладочного устройства точка возврата ленты снова располагается вблизи предыдущей точки возврата. Следующие предпочтительные диапазоны значений для дробной доли соотношения намотки находятся вблизи 0, или 0,33, или 0,25. Разумеется, никакая из этих величин сама не должна использоваться, так как иначе возникли бы намотки рисунка при каждом двойном ходе и, соответственно, после трех или четырех двойных ходов раскладочного устройства. Для лучшего понимания связи между дробной долей соотношения намотки и углом сдвига на фиг.5 схематически представлена катушка 2 с торцевой стороны, которая состоит из ленточного материала, который намотан на сердечник 8 катушки с соотношением намотки, которое имеет дробную долю несколько больше, чем 0,25, например 0,26. Из этого может быть рассчитан угол сдвига несколько больший, чем 90°. Исходя из точки 30, которая представляет точку возврата витка ленты, ленточный материал при каждом двойном ходе раскладочного устройства укладывается на катушке таким образом, что точка возврата сдвигается примерно на 90° на периметре катушки, вследствие чего получается последовательность точек возврата 30→31→32→33→34, как представлено штриховыми стрелками. Можно видеть, что точка возврата 34 лежит вблизи точки возврата 30, т.е. что после четырех двойных ходов раскладочного устройства слои ленты приходят к расположению рядом друг с другом.

В предпочтительном варианте осуществления соответствующего изобретению способа наматывания, при каждом изменении соотношения намотки дробная доля этого соотношения изменяется настолько, что получается постоянное частичное перекрытие с находящейся внизу дорожкой ленты. Соотношение между осевым сдвигом d и соотношением V намотки можно определять из следующей формулы:

V = соотношение намотки (например, округленно до четвертого разряда после запятой);

Vz = значение соотношения намотки (целочисленное, т.е. выбранная целая часть соотношения V намотки);

na = число перевязок (целочисленное; количество двойных ходов, при котором должен образоваться определенный сдвиг d);

L = длина намотки катушки в мм (2L → двойной ход);

d = сдвиг в мм (вдоль оси намотки).

С вышеупомянутой формулой специалист из желаемого сдвига d может определить необходимое для этого соотношение V намотки. На практике, для формирования катушки с прекрасной устойчивостью оказалось пригодным выбирать сдвиг d так, что перекрытие ленточек устанавливается примерно на 1/2 ширины b ленточки (см. фиг.8 и 9). Отрицательный знак сдвига означает «переднюю» прокладку.

При «передней» прокладке ленточного материала набегающая на катушку 2 лента 5 укладывается перед находящимся на вращающейся в направлении стрелки 9 катушки 2 ленточным материалом 5a, как представлено на фиг.10. При «задней» прокладке ленточного материала набегающая на катушку 2 лента 5 укладывается позади находящегося на вращающейся в направлении стрелки 9 катушки 2 ленточного материала 5a, как представлено на фиг.11. Передняя и задняя прокладки ленточного материала касаются не только соседних слоев. Согласно изобретению является также предпочтительным изменять соотношение намотки, при достижении границы диаметра, всегда настолько, что при этом ступенчатом изменении также имеется или сохраняется передняя или задняя прокладка ленты. Это означает также, что изменение угла намотки происходит так, что угол сдвига будет либо все больше, либо как приведено в таблице, все меньше, что способствует особенно регулярной структуре катушки.

Вышеупомянутую формулу можно переформулировать также так, что при известном соотношении намотки может рассчитываться сдвиг d:

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что при каждом изменении соотношения намотки дробная доля этого соотношения изменяется так, что получается постоянное частичное перекрытие с находящейся внизу дорожкой ленты, причем осевой сдвиг d выбирают в зависимости от размера желаемого постоянного частичного перекрытия, а соотношение намотки рассчитывают из следующей формулы

3. Способ по п.1 или 2, отличающийся тем, что дробная доля соотношения намотки, по меньшей мере, двузначна и лежит, преимущественно, вблизи либо 0, или 0,50, или 0,33, или 0,25.

4. Способ по п.1 или 2, отличающийся тем, что соотношение намотки изменяют так, что получают переднюю и заднюю прокладки ленты.

5. Способ по п.3, отличающийся тем, что соотношение намотки изменяют так, что получают переднюю и заднюю прокладки ленты.

6. Способ по любому из пп.1, 2 или 5, отличающийся тем, что соотношение намотки изменяют так, что результирующий угол (α) намотки остается в пределах предварительно заданного диапазона.

7. Способ по п.3, отличающийся тем, что соотношение намотки изменяют так, что результирующий угол (α) намотки остается в пределах предварительно заданного диапазона.

8. Способ по п.4, отличающийся тем, что соотношение намотки изменяют так, что результирующий угол (α) намотки остается в пределах предварительно заданного диапазона.

9. Способ по п.1, отличающийся тем, что двигатели (M1, M2) являются приводами трехфазного тока с преобразователем частоты или приводами постоянного тока.

10. Способ по п.1 или 2, отличающийся тем, что мгновенный диаметр катушек рассчитывают из сравнения заданных и фактических значений линейной скорости ленты и частоты вращения катушки.

11. Способ по п.2, отличающийся тем, что сдвиг d выбирают в зависимости от угла (α) намотки, так, что устанавливают перекрытие лент, примерно, на 1/2 ширины b ленточки.

Источник

Лабораторный практикум по технологии подготовки нитей к ткачеству (стр. 1 )

Из за большого объема этот материал размещен на нескольких страницах: 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17

по технологии подготовки нитей к ткачеству

ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ

ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ

ВОЛГОГРАДСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ

КАМЫШИНСКИЙ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ ИНСТИТУТ (ФИЛИАЛ)

ВОЛГОГРАДСКОГО ГОСУДАРСТВЕННОГО ТЕХНИЧЕСКОГО УНИВЕРСИТЕТА

по технологии подготовки нитей к ткачеству

Допущено учебно-методическим объединением по образованию в области технологии и проектирования текстильных изделий в качестве учебного пособия для студентов высших учебных заведений по направлению 260700«Технология текстильных изделий»

Волгоград

, Романов практикум по технологии подготовки нитей к ткачеству. Часть I: Учеб. пособие / ВолгГТУ, Волгоград, 2006. – 92 с.

Состоит из двух частей. В первой части представлена информация по расчёту основных технологических параметров процессов подготовки нитей к ткачеству: перематывание основных нитей, партионное и ленточное снование. Предлагается необходимая справочная информация. Дается общий список использованной литературы.

Предназначено для студентов высшего образования по направлению подготовки дипломированных специалистов 260700.62 «Технология и проектирование текстильных изделий».

Ил. 37. Табл. 31. Библиогр.: 9 назв.

Печатается по решению редакционно-издательского совета

Волгоградского государственного технического университета

Маргарита Владимировна Назарова

Владимир Юрьевич Романов

по технологии подготовки нитей к ткачеству

Темплан 2006 г., поз. № 6.

Подписано в печать г. Формат 60×84 1/16.

Бумага потребительская. Гарнитура ”Times“.

Усл. печ. л. 5,75. Усл. авт. л. 5,56.

Тираж 100 экз. Заказ

Волгоградский государственный технический университет

Волгоградского государственного технического университета

400131 Волгоград, ул. Советская, 35.

Подготовка нитей к ткачеству является связующим технологическим звеном между производством нитей и ткани.

Технологический процесс ткацкого производства главным образом определяют: вырабатываемый ассортимент тканей, сырьё, строение ткани.

Снижение себестоимости продукции при сохранении ее физикомеха-нических свойств является основной задачей текстильщиков. Именно поэтому большое внимание уделяется вопросам применения нитей и пряжи различных структур. Заметны большие темпы роста использования химических волокон, которые не только не уступают по физико-механическим свойствам натуральным, но и по некоторым показателям превосходят их. Кроме того, немаловажную роль играют такие факторы, как доступность и дешевизна исходного сырья, снижение материальных и трудовых затрат на их производство.

Физико-механические свойства основных и уточных нитей должны быть такими, чтобы обеспечить соответствие требованиям, предъявляемым к ткани, высокопроизводительную работу машин и станков ткацкого производства и непрерывность производственного процесса. Для того чтобы выполнить эти требования, необходимо нити, предназначенные для основы и утка, подготовить для переработки на ткацком станке.

Нити основы в процессе ткачества претерпевают действие многократно повторяющихся переменных по величине растягивающих нагрузок, деформации изгиба при зевообразовании, сил трения, возникающих при прохождении нитей основы через детали станка и при взаимодействии нитей основы и утка во время прибоя уточной нити к опушке ткани. Поэтому нити основы изнашиваются, связи между волокнами ослабевают, их физико-механические свойства ухудшаются и, как следствие этого, повышается обрывность нитей и снижается производительность оборудования.

Для того чтобы противостоять разрушающим силам, основные нити должны обладать значительной выносливостью, упругостью и быть стойкими к истирающим воздействиям, достаточно эластичными и ровными, не иметь резко выраженных местных утолщений, узлов и шишек. Поэтому для получения ткацких паковок (ткацких навоев, сновальных валов, бобин, шпуль) и для придания пряже дополнительных свойств (ровноты, прочности и др.) нити проходят соответствующую подготовку.

Нити для основы поступают на ткацкую фабрику на различных паковках: на шпулях, бобинах, катушках, в мотках. Нити со шпуль и мотков перематывают на бобины. Нить на бобине должна иметь длину, достаточную для последующей операции – снования. Нити из химических волокон, как правило, поступают на бобинах.

Подготовка нитей для утка заключается в том, что нити наматывают на паковку, удобную для переработки в ткань на ткацком станке. Для челночных ткацких станков уток наматывают на шпули (цевки) или подготавливают в виде початка, копса. Для бесчелночных ткацких станков уток наматывают на бобину. Уточные нити, намотанные на шпули и початки, увлажняют, эмульсируют. Такая обработка улучшает условия сматывания уточной нити при прокладывании ее в зев.

Многие технологические процессы подготовки нитей к ткачеству относятся к категории сложных, так как характеризуются большим числом взаимосвязанных факторов.

Теоретические расчёты и опыт работы ткацких фабрик показывают, что от правильно выбранных технологических параметров зависит производительность оборудования и труда, а также и качество выпускаемой продукции. Аналитические расчёты параметров позволяют нормализовать технологические процессы и применить комплексную механизацию и автоматизацию.

В связи с этим основной целью лабораторных занятий, приведённых в данном учебном пособии, является закрепление и углубление теоретических знаний, полученных студентами на лекциях, а также получение практических навыков расчета и измерения технологических параметров процессов подготовки пряжи и изготовления тканей на современном оборудовании ткацкого производства.

Организация проведения лабораторных занятий

Перед лабораторными занятиями студенты должны:

1) повторить теоретический материал по конспекту лекций;

2) подробно ознакомиться с методическими указаниями к лабораторной работе;

3) ознакомиться с оборудованием и средствами исследования, необходимыми для определения различных параметров;

4) ознакомиться с техническими характеристиками и назначением оборудования, используемого в лабораторной работе;

5) ознакомиться с инструкциями по технике безопасности.

Результаты измерений, исследований и расчетов служат основным материалом при составлении отчета по лабораторным работам.

Основные правила техники безопасности

Во избежание случаев травматизма при выполнении лабораторных работ студенты обязаны хорошо знать и соблюдать следующие правила техники безопасности:

а) изучать механизмы машин и измерять параметры нужно при остановленных и обесточенных машинах;

б) пуск машин возможен лишь с разрешения руководителя занятий или учебного мастера;

в) перед проведением лабораторных занятий необходимо пройти инструктаж с подписью в журнале по технике безопасности;

г) в лабораториях кафедры студенты должны работать в халатах и косынках.

Лабораторная работа № 1 на тему

«Изучение формы и строения паковок,

поступающих в мотальный отдел и выходящих из него»

Время на выполнение лабораторной работы – 4 часа.

Основные сведения

Цели технологического процесса перематывания:

1. Создание паковки, обеспечивающей проведение последующей технологической операции с наибольшей производительностью.

2. Контроль толщины нити с частичным удалением мелких пороков пряжи (сор, шишки, узелки).

Сущность процесса перематывания заключается в последовательном наматывании на мотальную паковку под определенным натяжением пряжи с прядильных початков или мотков, соединяемой узлами.

Требования к процессу перематывания:

— не должны ухудшаться физико-механические свойства пряжи (упругое удлинение, прочность и крутка);

— строение намотки должно обеспечивать мягкость схода пряжи при сновании;

— длина нити на паковке должна быть максимальной;

— натяжение пряжи должно быть равномерным на всех точках паковки;

— соединение концов пряжи при ликвидации обрывов и сходе ее с паковки должно осуществляться прочным узлом, легко проходящим через устройства машин и станков и не ухудшающим вид ткани;

— производительность процесса перематывания должна быть максимальной,

— отходы должны быть минимальными.

Форма и структура паковок, применяемых при перематывании

Для обеспечения рационального производственного процесса при переработке нитей намотка должна отвечать следующим требованиям:

— максимально возможная удельная плотность намотки;

— возможность хорошего сматывания нити;

— по возможности постоянная плотность по ширине намотки.

Вышеназванным требованиям отвечают следующие формы паковок.

1. Фланцевая катушка

Она чаще всего представляет собой цилиндрическую прецизионную параллельную намотку на патронах с фланцами. Среднее расстояние между соседними нитями соответствует диаметру нити и по всему диаметру намотки постоянно, таким образом, получается катушка с максимальной удельной плотностью намотки нити. Боковые фланцы создают необходимую стабильность намотки. Угол подъема витков (α) при этом сравнительно мал, причем при увеличении диаметра намотки он уменьшается. На рис. 1 представлена фланцевая катушка.

Рис. 1. Фланцевая катушка:

dо – диаметр патрона;

lб – длина бобины (высота намотки);

α – угол подъёма витка

Намотка нити на фланцевую катушку совершается со скоростью 800–1200 м/мин. Ход нитеводителя при этой намотке постоянный и величина его ограничивается расстоянием между фланцами. Максимальным диаметром фланцев определяется и максимальный диаметр намотки. Обычно фланцевые катушки используются при переработке нитей из натурального шелка.

Фланцевые катушки используются также в лентоткачестве, производстве швейных ниток, в лубяной и текстильно-галантерейной промышленности.

Диапазон линейных плотностей нитей, наматываемых на фланцевые катушки, составляет от 10 до 500 текс. Размеры катушек различны и зависят от цели применения. Обычно диаметр катушки не более180 мм, а длина – 220 мм. При этом может достигаться объем намотки, превышающий 4000 см3. Несмотря на большой объем и высокую удельную плотность намотки, применение этих катушек ограничено вследствие некоторых недостатков. Самый значительный из них заключается в том, что осевое сматывание возможно в большинстве случаев с применением вспомогательного средства в виде вращающегося нитеводителя.

2. Однофланцевая катушка

Данная катушка (рис. 2) обеспечивает прецизионную намотку на патроны, имеющие такое строение, что внутренняя торцевая поверхность намотки опирается на его коническую насадку. Внешняя торцевая поверхность однофланцевых катушек имеет форму конуса и проходит параллельно внутренней конусной торцевой поверхности патрона.

У однофланцевых катушек величина хода нитеводителя соответствует длине цилиндрической части намотки.

Рис. 2. Однофланцевая катушка

После каждого двойного хода нитеводителя происходит сдвиг хода в направлении к основанию. Плотность намотки на однофланцевых катушках примерно такая же, как и на конических бобинах. Однофланцевая катушка имеет особое значение для намотки синтетических швейных ниток.

3. Бобины крестовой намотки

Рис. 3. Цилиндрическая бобина крестовой намотки

Вследствие значительного перекрещивания слоев нити внутри намотки образуются сравнительно большие пустоты, поэтому объем паковки с крестовой намоткой составляет 65 % объема катушек с цилиндрической параллельной намоткой.

Цилиндрические бобины крестовой намотки могут наматываться со скоростью нити до 1800 м/мин. В настоящее время скорость нити ограничивается лишь раскладкой нити вдоль бобины, верхний предел скорости, с точки зрения технологии, еще не определен.

Подобные бобины имеют почти универсальное применение. Они используются главным образом в кручении, где нить сматывается как тангенциально, так и вдоль оси. Цилиндрические бобины крестовой намотки с довольно постоянной плотностью намотки особенно пригодны для крашения, но для этого необходимы специальные перфорированные патроны (для циркуляции раствора).

Линейная плотность наматываемых нитей лежит обычно в диапазоне 6–60 текс для хлопка, вискозы и их смесей. Бобина средних размеров имеет диаметр не более 300 мм при длине около 145 мм, объем составляет около 5500 см3.

Плоская (солнечная) бобина. Плоская бобина в принципе представляет собой цилиндрическую бобину крестовой намотки, которая имеет очень небольшую высоту намотки при сравнительно большом диаметре (рис. 4).

Рис. 4. Плоская (солнечная) бобина крестовой намотки

Высота намотки составляет около 80 мм при диаметре примерно 220 мм. Скорость наматывания может составлять до 1200 м/мин.

Плоские бобины применяются преимущественно в прядении. Кроме того, их используют в производстве рыболовных сетей в качестве уточных нитей.

Рис. 5. Коническая бобина крестовой намотки

Нити двух следующих друг за другом слоев сильно перекрещиваются. В соответствии с видом привода бобины угол подъема (α) в слоях нити либо постоянный, либо переменный. Угол наклона (половина угла конусности) стандартный и составляет 3°30′; 4°20′ или 5°57′.

Конические бобины крестовой намотки обычно нарабатываются при скорости около 1200 м/мин, однако возможны также скорости до 1800 м/мин. Предельные скорости при такой форме бобины определяются принципом раскладки нити. Конические бобины применяют в крутильном, ткацком и трикотажном производстве. Как и в случае цилиндрических бобин крестовой намотки, здесь также требуются специальные патроны.

При высоте бобины около 150 мм диаметр намотки обычно не превышает 350 мм. Диапазон линейных плотностей наматываемых нитей из хлопковых, вискозных, шерстяных и химических волокон колеблется от 6 до 100 текс.

Рис. 6. Биконическая бобина

Намотка на таких бобинах сама по себе стабильна, поэтому она применяется преимущественно для синтетических нитей. Наработка этих бобин требует особой конструкции механизма нитеводителя, обеспечивающего постоянное сокращение хода. Осевой привод бобины образует прецизионную намотку нити. Угол наклона образующей линии составляет 3°30′.

Двухконусные бобины крестовой намотки наматываются со скоростью до 1200 м/мин, при этом максимальный диаметр составляет 220 мм при высоте бобины 150 мм. Масса бобины – 1,5 кг, линейная плотность нитей от 2,2 до 22 текс.

Бобины такого вида применяются в основном при производстве химических нитей на круглотрикотажных машинах.

Рис.7. Вариоконическая бобина

В результате вся намотка состоит из конусных слоев, которые образуются благодаря тому, что у основания конуса нити наматываются с большей удельной плотностью, нежели у его вершины.

Продолжения образующих линий всех конусных слоев сходятся в точке О. При сматывании нити в этом месте должен находиться ограничитель баллона. Таким способом обеспечиваются хорошие условия сматывания – лучшие, чем у обычных конических бобин.

Эти бобины, называемые еще суперконусными, применяются в трикотажном производстве и в ткачестве. Их максимальный диаметр составляет 280 мм при высоте 150 мм. Масса бобины около 2,5 кг. Линейная плотность хлопчатобумажных, шерстяных, вискозных нитей и нитей из их смесей колеблется от 5 до 100 текс. Благодаря особому конусному строению и обусловленному этим более равномерному сматыванию, суперконусные бобины находят применение в основном на кругловязальных машинах, устанавливают их в шпулярниках.

Но, в отличие от однофланцевых катушек, величина хода нитеводителя соответствует высоте усеченного конуса на патроне, причем при каждом двойном ходе нитеводитель продвигается вверх на величину, которая приблизительно равна толщине нити. Благодаря этому получают такую же плотность паковки, что и при цилиндрической параллельной намотке.

Рис. 8. Бутылочная бобина

Бобины бутылочной формы находят применение на ручных трикотажных машинах.

5. Двухконусная цилиндрическая паковка. Такие бобины (рис. 9) производятся с различными видами намотки: копсовая, параллельная и намотка ромбом. Во всех трех случаях намотка сама по себе стабильна, поэтому никаких дополнительных опорных элементов не требуется.

Рис. 9. Двухконусная цилиндрическая паковка

В частности, при параллельной намотке её стабильность гарантируется выбором угла конуса торцевых сторон. В зависимости от волокнистого материала угол конуса составляет от 140 до 150°. Гладкие нити требуют меньшего угла конуса в сравнении с шероховатыми. Благодаря конусным торцевым поверхностям, достигается смещение точек поворота нити, в результате чего получают относительно равномерную плотность намотки у краев катушки и в ее середине.

Двухконусная цилиндрическая катушка позволяет производить прецизионную намотку, причем ход нитеводителя с увеличением диаметра катушки уменьшается.

6. Катушка в форме бочонка. Катушка, изображенная на рис. 10, имеет форму бочонка и прецизионную намотку.

В отличие от катушек с прецизионной намоткой с коническими торцевыми поверхностями, бочкообразная поверхность получается вследствие увеличения хода нитеводителя. Диаметр катушек сравнительно мал, нить наматывается на бумажные патроны. Из-за небольшой длины нити такие катушки применяются в основном для наматывания швейных шелковых ниток. При длине намотки 45 мм катушки имеют диаметр 15 мм.

Рис. 10. Катушка в форме бочонка

Рис. 11. Моток

8. Клубок. Для получения клубков применяются клубочные машины. Речь идет о паковках с бечевкой и пряжей массой от 0,5 до 3,5 кг, имеющих диаметр 240 мм и высоту 215 мм в зависимости от типа машин. Однозонная намотка клубка образуется благодаря вращению нитеводителя, ось которого наклоняется относительно оси клубка под постоянным углом (рис. 12). Клубок не имеет патрона и применяется для ручного вязания.

Рис. 12. Клубок

9. Пасма. Это паковка, на которую нить наматывается на мотовиле или мотальной машине. Пасма часто называется также мотком, стренгой (рис. 13). Этот вид паковки выбирают только в тех случаях, когда нити должны подвергаться мокрой обработке. Частично нити в виде пасм поступают в торговлю, они предназначены для ручного вязания.

Рис. 13. Пасма

10. Моток на картоне – это особая форма параллельной намотки. Он нарабатывается при сравнительно небольших скоростях движения нити на специальных машинах. Для наматывания в качестве патрона используется картон с расширениями на обоих концах, исключающими соскальзывание витков у краев (рис. 14). Такая небольшая паковка пригодна только для наматывания нити небольшой длины, как это при­нято для штопальных ниток.

Рис. 14. Моток на картоне

11. Моток на картоне, имеющем форму звезды. Такая форма намотки применяется исключительно для наработки небольших паковок с длиной нити не более 20 м. При этом производится наматывание на картон, имеющий форму звезды, преимущественно льняных крученых нитей (рис. 15). Скорость наматывания сравнительно мала.

Рис. 15. Моток на картоне, имеющем форму звезды

12. Трубчатый початок. Этот початок наматывается без патрона непосредственно на вращающееся веретено (рис. 16). Его наработка производится на центрифугальной прядильной или мотальной машине для трубчатых початков. При дальнейшей переработке нить при такой намотке сматывается изнутри.

Рис. 16. Трубчатый початок

Виды намотки нитей на бобину

Намотка нити на бобину бывает крестовая, параллельная и сомкнутая (частный вид крестовой намотки).

Расположение нити на паковке характеризуется углом подъёма винтовой линии (α), углом скрещивания (β), углом сдвига витков (φ), шагом (hср) и числом витков (i) нитей (рис. 17, 18).

Рис. 17. Элементы строения намотки

Рис. 18. Схема расположения витков при цилиндрической намотке

Крестовая намотка. При перематывании нить раскладывается по поверхности мотальной паковки по винтовой линии, совершая сложное движение:

1) поступательное, вследствие вращения мотальной паковки;

2) переносное, вследствие перемещения нити вдоль паковки.

На рис. 19 показан простейший вид цилиндрической намотки.

Рис. 19. Пример заправочного рисунка крепового переплетения:

а – схема наматывания; б – план скоростей; 1 – бобина; 2 – патрон; 3 – нитеводитель; 4 – нить

Бобине 1 сообщается частота вращения nб, так что нить 4 вследствие раскладывающего движения нитеводителя 3 наматывается. При этом ход нитеводителя составляет lб. При увеличении диаметра бобины d ход нитеводителя может уменьшаться или оставаться постоянным. Векторы результирующей скорости нити v и окружной скорости vб образуют угол подъема a. Нитеводителю сообщается скорость vн. Следовательно, можно определить скорость движения нити:

В формуле (3) предполагается, что ход нитеводителя соответствует длине бобины lб, а соотношение приводной скорости нитеводителя nн и самого нитеводителя составляет 1:1, т. е. одному обороту привода соответствует двойной ход нитеводителя.

Согласно рис. 19, имеем:

Угол подъема α при увеличении диаметра бобины может уменьшаться или оставаться без изменения. Решающее значе­ние здесь имеет соотношение vн/vб; его величина определяет также получение параллельной или крестовой намотки.

Крестовая намотка образуется при угле скрещивания β > 10–15°.

Угол, образуемый двумя перекрещивающимися витками, называется углом скрещивания (β = 2α). Вследствие большого угла скрещивания, вышележащие витки нити прижимают нижние и удерживают их от смещения.

Углом сдвига витков (φ) называется величина угла поворота бобины, на который в процессе ее наматывания сдвигается каждый последующий виток по отношению к предыдущему.

В зависимости от угла сдвига витков крестовая намотка может быть сомкнутая (φ ≈ 1 – 2°) и разомкнутая (φ >> 2°).

Бобины сомкнутой намотки могут быть образованы лишь на мотальных машинах с раздельным действием механизмов намотки и раскладки нити. Это обстоятельство объясняется тем, что при формировании бобин сомкнутой намотки необходимо поддерживать строго определенный и постоянный за все время образования паковки угол сдвига между витками некоторых пар слоев намотки, разность порядковых номеров которых равна степени ее замыкания.

Сомкнутые намотки различаются в зависимости от того, витки какой пары слоев ложатся рядом с витками первой пары слоев, и могут быть односомкнутыми, двуxсомкнутыми и p-сомкнутыми.

Удельная плотность намотки бобин сомкнутой структуры в 1,5 раза больше плотности бобин несомкнутой структуры при всех прочих равных условиях.

При сматывании нити с бобин сомкнутой структуры неравномерность натяжения нити уменьшается на 20 %, а обрывность – на 13 %, что создает благоприятные условия для повышения производительности труда и экономии сырья в ткачестве.

Такую намотку можно получить на прецизионных мотальных машинах типа «Бандомат», «Макромат», «Поликоп».

Мотальная паковка крестовой намотки называется бобиной. Она может быть цилиндрической или конической.

При наматывании цилиндрической бобины, когда скорость нитеводителя постоянна, углы подъема винтовой линии и скрещивания витков на различных участках одного слоя намотки остаются постоянными.

На конической бобине при постоянной скорости нитеводителя угол подъема винтовой линии в одном слое конической бобины уменьшается по мере приближения к большому торцу бобины. Если скорость нитеводителя переменна, то изменение угла подъема винтовой линии является функцией изменения диаметра намотки и скорости нитеводителя.

На большинстве мотальных машин и автоматах крестовой намотки (М-150-1, «Аутосук») по мере увеличения диаметра бобины число оборотов ее уменьшается пропорционально изменению диаметра, при этом скорость наматывания сохраняется постоянной. Поэтому при изменении диаметра бобины угол подъема винтовой линии в различных слоях одного сечения намотки имеет приблизительно постоянную величину.

Недостатки крестовой несомкнутой намотки:

1) она не позволяет получать большую массу и объем;

2) велика неравномерность удельной плотности наматывания;

3) процесс сматывания xарактеризуется неравномерностью и значительной величиной натяжения нити, а также образованием слетов витков пряжи при доработке бобин.

Достоинства сомкнутой намотки:

1) более высокое качество намотки;

2) бобины обладают наибольшей плотностью;

3) распределение удельной плотности намотки в осевом и радиальном направлениях паковки значительно равномернее;

4) способствует лучшему сxоду пряжи при разматывании;

5) использование в производстве более плотныx паковок позволит снизить количество отxодов пряжи при иx переработке, увеличить производительность труда, улучшить качество вырабатываемыx тканей.

Недостаток сомкнутой намотки: бобины могут быть образованы лишь на мотальныx машинаx с раздельным действием меxанизмов намотки и раскладки нити.

Параллельная намотка. Если угол скрещивания витков меньше 10 градусов, то намотка называется параллельной. Шаг витка приблизительно равен диаметру нити. Параллельная намотка также может быть сомкнутой и разомкнутой.

При разомкнутой намотке смежные витки пряжи укладываются на паковке с некоторыми промежутками.

При сомкнутой намотке шаг винтовой линии витков пряжи приблизительно равен диаметру нити.

Плотность параллельной намотки, определяемая отношением массы намотки к ее объему, зависит от плотности нити, характера поверхности, линейной плотности нитей, угла подъема витков и величины натяжения нити при перематывании.

Гладкая нить с большой плотностью имеет большую плотность намотки, чем шероховатая и рыхлая. С уменьшением линейной плотности нити и с увеличением гладкости ее поверхности плотность намотки увеличивается. С уменьшением угла подъема винтовой линии плотность намотки увеличивается. При сомкнутой намотке – самая большая плотность.

Недостатки параллельной намотки:

1. Снование со вращающихся катушек снижает производительность сновальных машин из-за низкой скорости сматывания, необходимости создания плавного пуска для разгона катушек в начальный момент размотки и высокой обрывности нити.

2. Резкие колебания в натяжении при сновании влияют на качество основ.

3. Значительная масса пустой катушки ограничивает полезный объем намотки и вызывает дополнительные расходы на транспортирование пряжи.

4. Большая масса остатков (начинок) на катушках после снования увеличивает количество отходов.

5. Мотальные машины с параллельной намоткой имеют низкую скорость (шелк-сырец 140–180 м/мин).

6. Высокая стоимость катушек и их быстрый износ влияют на себестоимость продукции, поэтому совершенствование технологии перематывания нитей идет по пути модернизации крестовой намотки.

Основные параметры намотки нити на паковку

1. Линейная плотность нити характеризует толщину нитей и определяется отношением их массы к длине, г/км (текс):

,

где m – масса нити, г; L – длина нити, км.

Различают фактическую, номинальную и кондиционную линейную плотность нитей.

Фактической (Тф) называют линейную плотность нити, определенную опытным путем и рассчитываемую по формуле, текс:

,

где Σ m – общая масса пасм, г; L – длина нити в пасме, м; n – число пасм.

Источник