Исследование и совершенствование скальных систем ткацких машин тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 05.02.13, кандидат технических наук Алимова, Елена Вячеславовна

• Алимова, Елена Вячеславовна
• кандидат технических наук
• 2004

Оглавление диссертации кандидат технических наук Алимова, Елена Вячеславовна

ВВЕДЕНИЕ.

1. Анализ технико-технологических характеристик современных ткацких машин и исследований их скальных систем.

1.1. Обзор научно-технической литературы в области исследования систем скал как важнейшего элемента в структуре механизмов отпуска и натяжения основы.

1.2. Сравнительный анализ ткацких машин с различными способами прокладки уточных нитей.

1.2.1. Сравнительный анализ ткацких машин по их производительности

1.2.2. Анализ универсальности ткацких машин.

1.2.3. Анализ затрат на оборудование и производственную площадь.

1.2.4. Сравнительный анализ ткацких машин.

1.3. Скальные системы современных ткацких машин.

Выводы к главе 1.

2. Классификация и анализ скальных систем.

2.1. Классификация скальных систем.

2.2. Исследование натяжения основы в зоне скала.

2.3. Исследование фрикционного взаимодействия скала и нитей основы.

2.4. Анализ системы навой - скало как системы автоматического регулирования.

Выводы к главе 2.

3. Определение оптимального положения скала в схеме заправки ткацкой машины.

3.1. Методика расчета оптимальной установки легкого качающегося скала.

3.2. Методика определения зависимости натяжения основы от угла охвата и угла качания скала и положения оси качания подскального рычага.

3.3. Разработка и описание программы по определению оптимальных координат оси подскального рычага ткацкой машины СТБУ1-180.

Выводы к главе 3.

4. Разработка методики расчета динамических параметров скальной системы скоростной ткацкой машины.

4.1. Методика аналитического расчета динамических параметров скальной системы.

4.2. Разработка и описание программы по определению оптимальных параметров скальной системы ткацкой машины СТБУ1-180.

4.3. Экспериментальное исследование скальной системы и системы заправки ткацкой машины СТБУ1-180.

4.3.1. Методика проведения экспериментальных исследований.

4.3.2. Обработка результатов экспериментальных исследований.

4.3.3. Экспериментальное определение суммарного коэффициента вязкого сопротивления.

4.3.4. Проверка результатов эксперимента с помощью методов математической статистики.

Выводы к главе 4.

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Исследование и совершенствование скальных систем ткацких машин»

Развитие конструкции ткацких машин определяется высокими запросами текстильного рынка, среди которых решающую роль играют разнообразие ассортимента, максимально возможное качество, а иногда соответствие продукции узкоспецефическим требованиями.

Основным производителем оборудования для ткацкого производства в РФ является ОАО «Текстильмаш» (г. Чебоксары) - ткацкие машины СТБ с малогабаритными прокладчиками утка (МТМ).

Как показали последние международные выставки ИТМА 99 в Париже и ИТМА 2003 в Бирмингеме, серьезную конкуренцию МТМ составляют ра-пирные (РТМ), пневматические (111М) и многозевные (ТММ) ткацкие машины.

Однако благодаря технологической гибкости МТМ, возможности и способности вырабатывать несколько полотен шириной от 40 до 540 см, их доля в общем парке ткацких машин РФ увеличивается, о чем свидетельствует анализ деятельности текстильной промышленности РФ за 2003 г. В 2003 г. по сравнению с 2002 г. производство хлопчатобумажных и льняных тканей выросло соответственно на 5,7 и 12% [51].

Прогноз темпов роста производства тканей в 2003 - 2005 гг.

Ткани 2003 г. в % к 2004 г. в % к 2005 г. в % к

2002 г. (оценка) 2003 г. (прогноз) 2004 г. (прогноз)

Всего 107,0 109,0 111,5

В том числе:

Хлопчатобумажные 105,7 107,5 108,0

Льняные 112,0 113,0 114,5

Шерстяные 91,3 92,0 93,0

Шелковые 98,3 99,5 100,0

Машиностроительные предприятия нашей страны должны производить ткацкие машины на уровне мировых стандартов, т.е. имеющие высокие производительность, надежность в эксплуатации, а также вырабатывающие требуемое количество тканей, что позволит повысить конкурентоспособность текстильного производства РФ на международном рынке, увеличить объем экспорта ткацких машин и валютный бюджет страны [40].

Актуальность темы. Современные бесчелночные ткацкие машины типа СТБ (аналог фирмы «Зульцер») имеют частоту вращения главного вала 400 мин"1, а иногда и выше в зависимости от напряженности ткачества (поверхностной плотности ткани):

400 - 420 г/м2 — 300 мин*1 420 - 450 г/м2 — 280 мин*1 450-460 г/м2-260 мин*1 более 460 г/м2 - 220 мин*1.

В этих условиях особенно актуальны уменьшение обрывности основных и уточных нитей, повышение качества вырабатываемой ткани.

Качество вырабатываемой ткани находится в существенной зависимости от физико-механических параметров упругой системы заправки в процессе тканеформирования. Важнейшим параметром, характеризующим состояние упругой заправки, является натяжение основных нитей. На ткацких машинах исключительно важно стабилизировать натяжение нитей основы в течение всего времени срабатывания навоя по ширине заправки, а также в пределах каждого цикла зевообразования и прибоя утка к опушке ткани.

Характерной особенностью ткацких машин СТБ является то, что основа поступает в зону тканеформирования через систему скала, имеющую натяжное подпружиненное скало большой инерционной массы (60 - 100 кг и более в зависимости от ширины заправки). В процессе ткачества скало с такой массой в результате внешних воздействий при зевообразовании и прибое утка колеблется со смещением по фазе колебания в пределах одного оборота главного вала. Прибой утка бердом и колебание натяжного скала происходят несинхронно.

В результате после очередного останова ткацкой машины скало осуществляет некоторый запоздалый поворот в направлении перемещения основных нитей, тем самым создавая дополнительное условие для некоторого смещения опушки ткани в сторону вальяна.

При очередном пуске ткацкой машины на ткани появляется пусковая полоса, что приводит к выработке несортной ткани. Большая масса натяжного скало в колебательном процессе вызывает дополнительные силы инерции, действующие на нити основы, и значительно увеличивая при этом амплитуду колебания натяжения нитей основы, способствует повышению обрывности нитей основы.

В настоящее время отечественные ткацкие машины в основном снабжены механическими регуляторами отпуска нитей основы периодического действия. Указанные регуляторы не обеспечивают равномерный отпуск нитей основы в течение полного срабатывания навоя.

К концу срабатывания навоя заправочное натяжение нитей основы увеличивается на 30 - 38 % от первоначально заданного значения. При частоте вращения главного вала ткацкой машины свыше 250 мин"1 от перегрева рабочих поверхностей фрикционных полумуфт и последующего попадания смазочного материала на поверхность фрикционного материала происходит неравномерный отпуск нитей основы с навоя, что приводит к появлению на ткани забоин и недосек. При этом нарушаются физико-механические характеристики вырабатываемой ткани.

На физико-механические характеристики тканей при выработке их на ткацких машинах с секционными навоями дополнительно влияет неравномерный сход нитей основы в конце срабатывания секций навоя.

Влияние системы скала на характер изменения натяжения нитей основы, а также на устранение пусковых полос на ткани и на уменьшение угаров при сходе основы с секционного навоя изучены недостаточно или вовсе не затрагивались, исследователями.

В данной диссертационной работе поставлена задача исследования и совершенствования скальных систем отечественных ткацких машин СТБ с малогабаритными прокладчиками утка производства ОАО «Текстильмаш» г. Чебоксары), с учетом того, что фирма «Зульцер» (Швейцария) - производитель аналогичных ткацких машин в электромеханических механизмах отпуска и натяжения основы использует малоинерционную скальную систему. Она обеспечивает более равномерный отпуск основных нитей, снижение обрывности, устраняет мшение, повышает качество структуры ткани, частично устраняет условия возникновения пусковых полос.

Научная новизна работы. Разработана методика исследования, расчета и проектирования скальной системы на примере ткацкой машины СТБ с малогабаритными прокладчиками утка.

Задачи и цель исследования. Задачей исследования является стабилизация и минимизация натяжения нитей основы в процессе ткачества вследствие улучшения характеристик скальной системы, определяемых ее динамическими параметрами.

Конкретной целью исследования является разработка методики проектирования и совершенствования скальной системы, которая позволяет определить ее массу, геометрические параметры скала, жесткость упругих элементов, координаты установки относительно конструктивно-заправочной линии. Разработанная методика проектирования скальной системы позволяет сократить время проектирования скоростной ткацкой машины СТБ и повысить эффективность ее работы.

Для достижения поставленной цели в работе решаются следующие основные задачи:

1) выявление на основе анализа существующих конструкций систем скал и патентных материалов основных критериев, которые позволяют разработать классификацию скальных систем. Классификация дает возможность обоснованного выбора скальной системы для различных видов ткацких машин с учетом линейной плотности вырабатываемых тканей по основе и утку;

2) разработка методик экспериментальных исследований натяжения нитей основы, динамических и кинематических параметров скальной системы, анализ результатов исследований;

3) разработка методики расчета динамических и кинематических параметров скальной системы с учетом влияния конструктивно-заправочной линии;

4) разработка методики исследования фрикционного взаимодействия между нитями основы и поверхностью скала, по определению величины длины дуги циклического скольжения для ткацких машин типа СТБ различных модификаций с учетом того, что циклическое скольжение может являться одной из причин разомшенности основы, изменения разрывной прочности основы и обрывности в зоне скало — ламели.

Для уменьшения длины дуги циклического скольжения необходимо определить оптимальный радиус скала и снизить отношение динамической составляющей натяжения нитей основы к статическому натяжению;

5) разработка пакета прикладных программ автоматизированного расчета и проектирования скальных систем современных ткацких машин;

6) реализация указанных методик с использованием пакета автоматизированного расчета и проектирования на примере определения параметров малоинерционной скальной системы для ткацкой машины СТБУ1-180.

Практическая ценность работы. Разработанные методики исследований, расчета и проектирования скальных систем с использованием пакета прикладных программ позволяют определять динамические и кинематические параметры скальных систем в зависимости от характеристики вырабатываемой ткани, параметров конструктивно-заправочной линии и скоростного режима ткацкой машины.

Разработанная классификация позволяет обоснованно определить конструктору тип скальной системы при проектировании ткацкой машины с учетом ассортимента вырабатываемых тканей в условиях КБ машиностроительного завода.

Заключение диссертации по теме «Машины, агрегаты и процессы (по отраслям)», Алимова, Елена Вячеславовна

Общие выводы и рекомендации.

1. Проведенный обзор научно-технической литературы показал, что в выполненных работах не сформулированы критерии исследования и проектирования скальных систем современных высокопроизводительных ткацких машин.

2. На основе анализа научно-технической литературы и реальных конструкций современных ткацких машин разработана классификация скальных систем с учетом их назначения, технологических и конструктивных особенностей.

3. Выполнены аналитические исследования натяжения основы в зоне подвижного и неподвижного относительно оси подскального рычага скала. Исследование показало, что в процессе ткачества происходит относительное движение нитей основы и поверхности скала, что приводит к их фрикционному взаимодействию. На основе этого разработана методика исследования фрикционного взаимодействия скала и нитей основы. Для конкретных значений, соответствующих условиям работы серийной ткацкой машины СТБУ1-180, определена длина дуги циклического скольжения при набегании основы на поверхность скала: Д/ = 68,9 мм. Для СТБУ1-180 с легким качающимся скалом Д/ = 21,7 мм, что позволяет рекомендовать его по данному критерию к широкому внедрению.

4. Разработана методика расчета оптимальной установки легкого качающегося скала. Данная методика позволяет определить значение угла а настройки подскального рычага относительно вертикали. Для современных скоростных ткацких машин СТБУ1-180 а = 45°.

5. Разработана методика определения зависимости натяжения основы от угла охвата и угла качания скала и положения оси качания подскального рычага. Сделан вывод, что при угле охвата нитями основы скала ср < 90° скальная система незначительно влияет на изменение натяжения основы (не более 1% от номинального значения).

6. Разработана методика аналитического расчета динамических параметров скальной системы скоростной ткацкой машины с учетом геометрических и динамических характеристик системы заправки. Для ткацкой машины СТБУ1-180: т = 4,4 - 9,0 кг, к2 = 23- 103 - 33 • 103 Н/м, «глв = 360 - 400 об/мин.

7. Разработаны программы автоматизированного расчета и оптимизации координат (угла наклона), определяющих положение оси подскального рычага легкого качающегося скала, и оптимизации динамических параметров скальной системы.

8. Разработана методика экспериментальных исследований скальной системы и системы заправки скоростной ткацкой машины на примере машины СТБУ1-180. Проанализированы результаты экспериментальных исследований ткацкой машины СТБУ1-180 с тремя вариантами скальной системы (серийной; модернизированной; вновь спроектированной). Сравнение результатов теоретических и экспериментальных исследований, полученное в результате анализа соответствующих графиков и осциллограмм изменения натяжения основы в процессе ткачества, показало их адекватность.

155

Список литературы диссертационного исследования кандидат технических наук Алимова, Елена Вячеславовна, 2004 год

1. А. С. №1440976 (СССР) ДОЗД 49/12. Устройство для регулирования натяжения основы на ткацком станке (Рыбаков В. А. и пр.).

2. Башметов B.C. Исследование механизма отпуска основы непрерывного действия на станках АТПР: Дис. канд. техн. наук. М., 1978.

3. Быков М.Ю., Ерохин Ю.Ф. Усовершенствование механизма отпуска и натяжения основы // Изв. вузов. Технология текстильной промышленности. -1995. -№3.- с. 42-44.

4. Воронин С.Ю., Быкадоров В.Р. Корректировка натяжения основы на ткацком станке СТБ. // Изв. вузов. Технология текстильной промышленности. 2001. - №1. — с. 34—38.

5. Выгодский М.Я. Справочник по высшей математике. М.: Наука, 1977.-872 с.

6. Гайдай А.И. Исследование и проектирование регуляторов отпуска и натяжения основы с навоев больших диаметров широких ткацких станков: Дис. канд. техн. наук. М.: 1988.

7. Гецонок Б.И. Статистический контроль процесса ткачества. — М.: Легкая и пищевая промышленность, 1983. 88 с.

8. Глотова Т.М. Моделирование работы основного регулятора // Изв. вузов. Технология текстильной промышленности. 1989. - №5. - с. 50-52.

9. Гмурман В.Е. Теория вероятностей и математическая статистика. -М.: Высшая школа, 1997. 479 с.

10. Гордеев В.А. Анализ параметров натяжения основы на станках СТБ // Изв. вузов. Технология текстильной промышленности. 1971. - №6. - с. 4751.

11. И. Гордеев В.А., Волков П.В. Ткачество. -М.: Легкая индустрия, 1984. -488 с.

12. Гордеев В.А. Динамика механизмов отпуска и натяжения основы ткацких станков. М.: Легкая индустрия, 1965. - 228 с.

13. Гордеев В.А. Исследование работы механизмов отпуска и натяжения основы ткацких станков: Дис. докт. техн. наук. М.: 1953. — 317 с.

14. Горошко О.А., Савин Г.Н. Введение в механику деформируемых тел переменной длины. Киев: Наукова думка, 1971.

15. Диев О.Г. Исследование динамики и разработка методики расчета регуляторов отпуска и натяжения нитей основы ткацкого станка: Дис. канд. техн. наук. Курск: 1997.

16. Дицкий А. В. Основы проектирования машин ткацкого производства. — М.: Машиностроение, 1983. — 320 с.

17. Дицкий А.В. Расчет и проектирование механизмов отпуска основы автоматических ткацких станков: Дис. докт. техн. наук. М.: 1974. - 235 с.

18. Егоров О.Д. Анализ работы, системы автоматического регулирования натяжения основы для ткацкого станка типа A l l LP: Дис. канд. техн. наук. -М.: 1975.

19. Ефремов Д.Е., Сперанский С.Н. Геометрические характеристики заправочной линии основы при поступательном перемещении скала по кронштейнам // Изв. вузов. Технология текстильной промышленности. -1997. -№1,- с. 42-44.

20. Ефремов Д. Е., Федорченко Е. Н. Основный регулятор с возвратно-поступательно движущимся скалом // Изв. вузов. Технология текстильной промышленности. -1992. №6. - с. 38—42.

21. Забелин В.И., Забелина JI.M. Исследование подвижной системы скала ткацкого станка с двумя степенями свободы // Изв. вузов. Технология текстильной промышленности. 1984. - №1. — с. 101-105.

22. Информационный вестник ОАО «Текстильмаш». — 2002. №9.

23. Коллеров Ю.К., Ерохин Ю.Ф. Исследование натяжения нитей основы на станках с модернизированным основным регулятором непрерывного действия // Изв. вузов. Технология текстильной промышленности. 1998. -№6.-с. 40-42.

24. Мамцев Е.Н. Исследование механизма натяжения и подачи основы ткацкого станка СТД: Дис. канд. техн. наук. М.: 1966.

25. Методические указания. Номограммы наладок механизмов отпуска и натяжения основы ткацких станков. М.: МТИ, 1988.

26. Неборако А.И. Исследование и усовершенствование уравнительного механизма регуляторов отпуска и натяжения основных нитей современных широких ткацких станков: Дис. канд. техн. наук. М.: 1985.

27. Оников Э.А., Основы проектирования ткацких фабрик. — М.: РЗИТЛП, 1999. 173 с.

28. Оников Э.А. Технология, оборудование и рентабельность ткацкого производства. Практическое пособие-справочник. М.: Текстильная промышленность, 2003. - 320 с.

29. Попов Э.А., Караев Р.Б., Квартин JI.M. Упругие накопители энергии в текстильных машинах. М.: РИО МТИ, 1986. - 24 с.

30. Проспекты ОАО «Текстильмаш». 2003 - 2004 гг.

31. Проспекты фирмы «Зульцер». 2002 - 2003 гг.

32. Проспекты фирм «Пиканоль», «Дорнье», «Цудакома».

33. Радзиевский В.А., Бондарь В.М. Автоматическое регулирование и контроль нитеподачи на быстроходных основовязальных машинах. М.: Легкая индустрия, 1971. - 232 с.

34. Саввин. О.А. Влияние движения скала на деформацию и геометрические характеристики заправочной линии станка СТБ // Изв. вузов. Технология текстильной промышленности. 1989. - №1. - с. 50-53.

35. Смирнов И.А. Исследование и совершенствование механизмов отвода и накопления шелковой ткани на станках СТБ2-330: Дис. канд. техн. наук.-М., 1975.-139 с.

36. Справочник. Хлопкоткачество: под ред. П.Т. Букаева. — М.: Легпромбытиздат, 1987. 576 с.

37. Талавашек О., Сватый В. Бесчелночные ткацкие станки // Пер. с чеш. М.: Легпромбытиздат, 1985. - 335 с.

38. Терентьев В.И., Алимова Е.В. Выбор скальной системы ткацкой машины // Вестник ДИТУД. 2003. - №3(17). - с. 63-67.

39. Терентьев В.И., Алимова Е.В., Лазарева Г.Е. Анализ скальных систем ткацких станков // Изв. вузов. Технология текстильной промышленности. -2003.-№6.-с. 37-40.

40. Терентьев В.И., Алимова Е.В. СТБ конкурирует с Sultex // Текстильная промышленность. 2003. - №6. - с. 57.

41. Терентьев В.И., Алимова Е.В. Фрикционное взаимодействие в системах основа скало и ткань — вальян // Сборник научных трудов аспирантов МГТУ им. А.Н. Косыгина. - 2003. - №7. - с. 97-103.

42. Терентьев В.И., Галстян Г.Э. Классификация и анализ скальных систем // Изв. вузов. Технология текстильной промышленности. 1998. - №3. -с. 90-93.

43. Терентьев В.И. Развитие теории зевообразования и разработка универсального метода проектирования зевообразовательных механизмов скоростных ткацких станков: Дис. докт. техн. наук. М.: 1989. — 474 с.

44. Тимофеев Г.П. Анализ и синтез электромеханического основного регулятора ткацкого станка СТБ: Дис. канд. техн. наук. М.: 1989.

45. Туваева А.А., Неборако А.И. Исследование работы червячной передачи регулятора отпуска и натяжения основы на ткацких станках с двумя соосно расположенными навоями // Изв. вузов. Технология текстильной промышленности. 1983. - №6. - с. 79-84.

46. У-И-Синь. Исследование механизма отпуска и натяжения основы на ткацком станке Зульцер: Дис. канд. техн. наук. М.: 1960. - 187 с.

47. Успасских С.М. Исследования процесса формирования ткани на двухполотенном ткацком станке СТБ: Дис. канд. техн. наук. Л.: 1973.

48. Успасских С.М. Некоторые причины неодновременного схода основ на станках СТБ-2-330 // Изв. вузов. Технология текстильной промышленности. 1972. - №4. - с. 83-87.

49. Федотов Н.Г. Исследование основного регулятора ткацких станков А11 IF и СТБ: Дис. канд. техн. наук. М.: 1974.

50. Хавкин В. П. Регуляторы натяжения основы на ткацких станках (обзор).-М.: 1970.

51. Цветкова JI.A. Особенности развития рынка товаров текстильной и легкой промышленности в 2003 г. и прогноз темпов роста их производства до 2005 г // Текстильная промышленность. 2004. - №3. - с. 54-57.

52. Чайкин В. А. Прикладные задачи теории нити. СПб.: 2001.

53. Юхин С.С. Негативный основный регулятор измененной конструкции // Изв. вузов. Технология текстильной промышленности. 1991. - №6. - с. 45—46.

54. Beckmann J.A. Состояние и развитие текстильной промышленности накануне вступления Китая в ВТО // Melliand Textilberichte. 2002. - №11-12. -с. 817-820.

55. Dolecki S.K. The causes of warp breaks in the weaving of spun yarns // J. Text. Jnst., Trans. 1974. - № 2. - p. 68-74.

56. Ormerod А. Системы прокладки утка что дальше? // International Textile Bulletin, ITB. - 2002. - №5. - с. 49-56.

57. Rupp J. Ожидания европейской текстильной промышленности на выставке ITMA в Европе // International Textile Bulletin, ITB. 2003. - №2. - с. 12-22.

58. Thick and Thin Places in Fabrics during Weaving // Journal of The Textile Machinery Society of Japan. 1970. - №5. - c. 193-203.