Совершенствование питающих устройств кольцепрядильных машин тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 05.02.13, кандидат технических наук Соркин, Борис Аркадьевич

• Соркин, Борис Аркадьевич
• кандидат технических наук
• 2005

Оглавление диссертации кандидат технических наук Соркин, Борис Аркадьевич

Содержание.

Введение. у/ Актуальность темы.

Цель и задачи исследования.

Научная новизна.

Практическая ценность работы.

Публикации.

Апробация работы.

Структура и объем работы.

1. Аналитический обзор и постановка задач исследования.

1.1. Питающие устройства прядильных машин.

1.1.1. Питающие устройства для питания ровницей.

1.1.2. Питающие устройства для питания лентой.

1 1.2.Расчет усилий, действующих на ровницу при сматывании ее с катушки в питающем устройстве прядильной машины.

Выводы по главе и постановка цели и задач исследования.

2. Математические модели движения подвески с ровничной катушкой и ровницы в питающей рамке прядильной машины.

2.1.Математическая модель движения подвески.

2.2.Определение рационального положения направляющего прутка питающей рамки прядильной машины.

2.3.Вычисление суммарного момента трения в подшипниковом узле подвески.

Выводы по главе 2.

4 3. Экспериментальные исследования элементов питающей рамки и процесса сматывания ровницы с катушки в ней.

3.1.Устройство для исследования процесса сматывания ровницы с катушки.

3.2.Устройство для измерения силы сцепления между сматываемым с катушки витком и витками, остающимися на катушке.

3.3.Устройство для определения момента трения в подшипниковом узле подвески.

3.4.Приспособление для замера отклонения от формы или волнистости поверхности дорожек упорного подшипника подвески.

3.5.Экспериментальное определение момента трения в подшипниковых узлах подвесок различных типов.

3.6. Исследование влияние типа тормозка подвески на величину натяжения ровницы при сматывании ее с катушки.

Л 3.7. Определение величины силы сцепления между витками ровницы.

3.8. Определение отклонений формы или волнистости поверхности дорожек упорного подшипника подвесок.

3.9. Определение момента трения в подшипниковом узле подвески с опорными кольцами, имеющими известные отклонения формы или волнистости поверхности дорожек.

3.10. Экспериментальное исследование влияния расположения направляющего прутка питающей рамки на натяжение сматываемой с катушки ровницы.

Выводы по главе 3.

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Совершенствование питающих устройств кольцепрядильных машин»

Актуальность темы

Кольцевая система прядения существует уже длительное время. При выработке пряжи средней линейной плотности её успешно заменила пневмомеханическая система прядения, имеющая более высокую производительность. Однако при производстве пряжи малой линейной плотности и при переработке длинных волокон, кольцевая система прядения прочно сохраняет свои позиции. На сегодняшний день во всем мире до 80% всей пряжи вырабатывается кольцевым способом. Это объясняется, отчасти, тем, что пряжа, производимая кольцевым способом имеет на 15 - 18% более высокую прочность, по сравнению с пневмомеханической.

Питающие устройства служат для обеспечения питания вытяжного прибора прядильной машины полуфабрикатом в виде ровницы или ленты. Наибольшее распространение среди питающих устройств кольцепрядильных машин имеют питающие рамки с установкой ровничных катушек на подвесках. Основным требованием к питающим устройствам является обеспечение бесперебойного питания без скрытой вытяжки питающего продукта. Невыполнение этого условия ведет к повышению неровноты вырабатываемой пряжи и обрывности в зоне питания. По данным ряда исследователей обрывность в этой зоне может достигать 43,3% от общего уровня обрывности на прядильной машине. Особо жесткие требования предъявляются к питающим устройствам прядильных машин для хлопка и смеси его с искусственными или синтетическими волокнами, т.к. ровница имеет на значительной свободной длине в зоне питания незначительную прочность. В связи с этим решение вопросов стабилизации натяжения ровницы и снижения его уровня при сматывании с катушек в питающей рамке кольцепрядильной машины является актуальной задачей

Цель и задачи исследования

Целью работы является разработка методик и рекомендаций по проектированию питающих устройств колыдепрядильных машин, обеспечивающих снижение уровня и колебаний натяжения ровницы при сматывании ее с ровничных катушек, для исключения скрытой вытяжки ровницы и повышения за счет этого качества вырабатываемой из неё пряжи и уменьшения обрывности на машине.

Для реализации этой цели необходимо решить следующие задачи:

• Создать математическую модель движения подвески с ровничной катушкой.

• Разработать теоретические основы выбора рационального, с точки зрения обеспечения минимальности уровня и колебаний натяжения ровницы при сматывании с катушки, положения направляющего.прутка в питающей рамке прядильной машины.

• Разработать методики и экспериментальные установки для исследования влияния различных конструктивных параметров элементов питающих устройств на натяжение сматываемой с катушки ровницы и момент трения в опорном узле подвески катушки.

• Провести экспериментальную проверку эффективности рекомендуемых конструктивных мероприятий по совершенствованию элементов питающих устройств.

Научная новизна

1. Разработана математическая модель движения подвески с ровничной катушкой в питающей рамке прядильной машины, позволяющая рассчитать значение силы, необходимой для сматывания ровницы с катушки и положение точки сматывания на поверхности катушки, с учетом момента трения в подшипниковом узле, трения ровницы о направляющий пруток, сил сцепления между сматываемым и остающимися на катушке витками, а также положения подвески в пространстве.

2. Разработана и реализована в виде программы для ЭВМ методика расчета положения направляющего прутка в пространстве относительно катушки с ровницей, обеспечивающего минимальные уровни среднего значения натяжения ровницы и его колебаний при сматывании.

3. Предложена методика расчета суммарного момента трения в подшипниковом узле подвески с учетом отклонения формы или волнистости поверхности дорожки подшипника.

4. Предложены методики и устройства для исследования: процесса сматывания ровницы с катушки, моделирующие сматывание ровницы в любых вариантах питающих устройств; момента трения в опорном узле подвески; силы сцепления между сматываемым с катушки витком и витками, остающимися на катушке; отклонения от формы или волнистости поверхности дорожек колец упорного подшипника подвески.

Практическая ценность работы

Разработанные модели и алгоритмы могут быть положены в основу проектирования рациональных конструкций питающих рамок кольцепрядильных машин.

Предложенные в работе математические модели для расчета рациональной конструкции питающей рамки кольцепрядильной машины, реализованные в разработанном программном обеспечении, а также рекомендации по совершенствованию конструкции подвесок ровничных катушек приняты к использованию в ООО «Союз-4» при ОАО «Костроматекстильмаш» для проектирования новых кольцепрядильных машин и модернизации существующих.

Публикации

Основные положения данной работы изложены в четырех статьях, трех тезисах докладов международных и одном всероссийской научно-технических конференций, одном патенте РФ на изобретение и одном патенте РФ на полезную модель.

Апробация работы

Основные положения работы докладывались и получили положительную оценку:

• на международной научно-технической конференции «Актуальные проблемы переработки льна в современных условиях» (Лен-98, Лен-2002), Костромской государственный технологический университет, 1998, 2002 г.;

• на Всероссийской научно-технической конференции «Современные технологии и оборудование текстильной промышленности (Текстиль-2004): Московский государственный текстильный университет им. А.Н. Косыгина, 2004г.

Структура и объем работы

Диссертация состоит из введения, трех глав с выводами, списка литературных источников и приложений. Работа изложена на 123 страницах, имеет 44 рисунка и 11 таблиц.

Заключение диссертации по теме «Машины, агрегаты и процессы (по отраслям)», Соркин, Борис Аркадьевич

ОБЩИЕ ВЫВОДЫ

1. Анализ конструкций питающих устройств прядильных машин и работ по их исследованию показал, что питающие рамки, оснащенные подвесками катушек имеют ряд преимуществ по сравнению с рамками других типов. Это удобство обслуживания, меньшая запушаемость, обеспечение эффективной работы пухообдувателей, хорошая совместимость с устройствами для автоматической смены катушек

2. По результатам анализа установлено, что стабильность и уровень натяжения ровницы при сматывании с катушек в питающих рамках оказывает существенное влияние на качество вырабатываемой пряжи и уровень обрывности на кольцепрядильной машине.

3. Предложена математическая модель движения подвески с ровничной катушкой в питающей рамке прядильной машины, позволяющая рассчитать значение силы, необходимой для сматывания ровницы с катушки и положение точки сматывания на поверхности катушки, с учетом момента трения в подшипниковом узле, трения ровницы о направляющий пруток, сил сцепления между сматываемым и остающимися на катушке витками, а также положения подвески в пространстве.

4. Разработана и реализована в виде программы для ЭВМ методика расчета положения направляющего прутка в пространстве относительно катушки с ровницей, обеспечивающего минимальные уровни среднего значения натяжения ровницы и его колебаний при сматывании.

5. Предложена методика расчета суммарного момента трения в подшипниковом узле подвески с учетом отклонения формы или волнистости поверхности дорожки подшипника.

6. Разработаны методики и устройства для исследования:

• процесса сматывания ровницы с катушки, моделирующие сматывание ровницы в любых вариантах питающих устройств с регистрацией натяжения ровницы в зоне между вытяжным прибором и питающим устройством, амплитуды колебании катушки с ровницей на подвеске и изменения угловой скорости ее вращения;

• силы сцепления между сматываемым с катушки витком и витками, остающимися на катушке;

• момента трения в подшипниковом узле подвески:

• отклонения от формы или волнистости поверхности дорожек колец упорного подшипника подвески.

7. Экспериментально определена взаимосвязь силы натяжения ровницы при сматывании с катушки, установленной на подвеске, с угловой скоростью вращения и колебанием катушки. Установлено, что тормозок подвески с торможением на постоянном диаметре обеспечивает более стабильное вращение катушки и меньшие изменения силы натяжения ровницы в процессе ее сматывания, чем тормозок опирающийся на ровницу (торможение на переменном диаметре), в связи с чем такая конструкция тормозка является предпочтительней и может быть рекомендована для использования производителям подвесок.

8. Экспериментально подтверждена правомерность предложенной методики теоретического расчета момента трения в опорном узле подвески с учетом отклонения от формы или волнистости поверхности дорожки опорного кольца, которые могут быть, с достаточной для практических расчетов точностью, представлены в виде периодической функции - трехчленным рядом Фурье.

9. Показана существенность влияния отклонения от формы или волнистости поверхности дорожки опорных колец на величину момента трения в опорном узле подвески и его коэффициент вариации. С уменьшением величины отклонения от формы или волнистости поверхности дорожек коэффициент вариации момента трения снижается. Для снижения коэффициента вариации момента трения в подшипниковом узле подвески целесообразно в качестве материала для его опорных поверхностей использовать пластмассу.

10. Экспериментальные исследования подтвердили правильность выбора параметров направляющего прутка с определенно ориентированной пространственной формой, рассчитанных по предложенной математической модели. Использование в питающей рамке прядильной машины типа П-66-5М6 направляющего прутка предлагаемой конструкции позволяет:

• снизить примерно в 1,3 раза силу натяжения ровницы в зоне направляющий пруток - вытяжной прибор;

• практически исключить изменение силы натяжения при перемещении точки схода ровницы по высоте катушки во всем диапазоне диаметров разматывания (для существующего прутка натяжение ровницы при этом меняется примерно в 1,5 раза)

• снизить динамические нагрузки на ровницу в питающем устройстве кольцепрядильной машины.

11. Предложенная по результатам исследования конструкция питающей рамки прядильной машины, защищена патентом РФ № 42533 на полезную модель.

Список литературы диссертационного исследования кандидат технических наук Соркин, Борис Аркадьевич, 2005 год

1. Анбидер С.У. Исследование растяжения хлопковой ленты. // Изв. вузов. Технология текстильной промышленности. - 1970. №1, с.31 - 35.

2. Аппель П. Теоретическая механика: В 2-х т. -М.: Физматгиз, 1960.

3. Р.Д. Бейзельман, Б.В. Цыпкин, Л.Я. Перель. Подшипники качения. (Справочник) -М.: Машиностроение. 1967, 563 с.

4. Бородин Н.А. Ложные вытяжки в прядении. // Текстильные новости. -1928. №7.

5. Белов С.С. Влияние рамки экскаватора на ровноту пряжи. //Опыт текстильщика- 1936. №9.

6. Виноградов Ю.С. Математическая статистика и ее применение к исследованиям в текстильной промышленности. М.: Легкая индустрия. 1964, 320 с.

7. Гжиров Р.И. Краткий справочник конструктора: Справочник.-Л: Машиностроение. 1984, 464 с.

8. Я.Б. Зельдович, А.Д. Мышкис. Элементы прикладной математики. М.: Наука. 1972.-648 с.

9. Козлов В.Г. О выравнивании натяжения ровницы при ее сматывании с катушки. // Изв. вузов. Технология текстильной промышленности. — 1978. — №5.- С.49-51.

10. Кольцевая прядильная машина. Spinnmaschine. Заявка 4122463 ФРГ, МКИ5 D 01 Н 13/04, D 01 Н 5/28 /Stahlecker Gerd; Stahlecker Fritz, Stahleckeer Hans :—№ 4122463.9 ;3аявл. 06.07.91 ; Опубл. 07.01.93

11. Кольцевая прядильная машина. Spinnmaschine :3аявка 4110449 ФРГ, МКИ5 D 01 Н 13/04 /Braxmeier Hans ; Spindelfabrik Siifien, Schurr, Stahlecker & Grill GmbH, 7334 Stifien, DE.—№ 4110449.8; Заявл. 29.03.91; Опубл. 01.10.92

12. Кольцевая прядильная машина. Spinnmaschine mit jeweils ein Streckwerk enthaltenden Spinnstellen :3аявка 4201575 ФРГ, МКИ5 D 01 H 13/18 /Stahlecker Fritz, Stahlecker Hans .—№ 4201575.8; Заявл. 22.01.92; Опубл. 29.07.93

13. Кольцевая прядильная машина. Spinnmaschine :3аявка 4123823 ФРГ, МКИ D 01 Н 13/04, D 01 Н 1/18 /Stahlecker, Fritz, Stahlecker, Hans .—№ 4123823.0 ;3аявл. 18.07.91 ,-Опубл. 21.01.93

14. Кольцевая прядильная машина. Spinnmaschine. Заявка 4123451 ФРГ, МКИ5 D 01 Н 13/30 /Stahlecker Gerd ; Stahlecker, Eritz, Stahlecker, Hans ; Stahlecker Fritz, Stahlecker Hans .—№ 4123451.Q; Заявл. 16.07.91 ;Опубл. 21.01.93

15. Кольцевая прядильная машина. Spinnmaschine: Заявка 4140669 ФРГ ,МКИ5 D 01 Н 13/18 /Stahlecker Fritz, Stahlecker Gerd ;Stah!ecker Fritz, Stahlecker Hans.—№4140669.9 ;3аявл. 10.12.91 ;Опубл. 17.06.93

16. Кольцевая прядильная машина. Spinnmaschine .-Заявка 4118379 ФРГ ,МКИ5 D 01 Н 13/04 /Stahlecker Fritz, Stahlecker Hans .—№ 4118379.7 ;3аявл. 05.06.91 ;Опубл. 10.12.92

17. Кориковский П.К., Моисеенко М.М., Острогожский О.Г. Прядильно-крутильные машины. М. Легкая индустрия, 1969, 192 с.

18. Маркеев А.П. Теоретическая механика. М.: Наука, 1990.—416 с.

19. Машины для прядения хлопка и химических волокон из подкрученной ленты. М. «Легкая индустрия», 1972, 280 с. Авт.: Л.М. Журавский, В.В. Жоховский, Л.Г. Беккер и др.

20. Методика расчета минимального допустимого времени пуска высокоскоростной прядильной машины с питанием ровницей / Выскварко В. Г., Филатова Н. И., Кузнецов Г. К., Телицын А. А. // Изв. вузов. Технол. текстил. пром-сти.— 1997.— № 6.— С. 95-98.— Рус.

21. Минаков А.П. Основы механики нити. В сб. Научно-исследовательские труды МТИ. -М., 1941, т. IX, вып.1, с. 1-88.

22. Направитель ровницы. Luntenfuhrer :Пат. 680595 Швейцария, МКИ5 D 01 Н 13/04 /Wetter Kurt /Maschinenfabrik Rieter AG .—№4158/89; Заявл. 20.11.89 ; Опубл. 30.09.92

23. Никитин Н.Н. Курс теоретической механики. М.: Высш. шк., 1990. -607с.

24. Питающая рамка прядильной машины. Machine de retordage ou cablage en continu: Заявка 2794136 Франция, МПК7 D 01 H 1/18. ICBT Yarn SA, Matas Gabalda Carlos (Cabinet Laurent et Charras). № 9907027; Заявл. 31.05.1999; Опубл. 01.12.2000. Фр.

25. Питающее устройство прядильной машины. Spinnmaschine. Заявка 4123453 ФРГ ,МКИ5 D 01 Н 13/04, D 01 Н 1/18 /Stahlecker, Fritz, Stahlecker, Hans .— №4123453.7 ;3аявл. 16.07.91 ;Опубл. 21.01.93

26. Питающее устройство кольцевой прядильной машины. Spinnmaschine : Заявка 4124313 ФРГ ,МКИ5 D 01 H 13/04, D 01 Н 1/18 /Stahlecker Fritz, Zott Werner ;Stahlecker Fritz, Stahlecker Hans .—№ 4124313.7 ;3аявл. 23.07.91 ;Опубл. 28.01.93

27. Питающее устройство кольцевой прядильной машины. Spinnmaschine .'Заявка 4124314 ФРГ ,МКИ5 D 01 Н 13/04, D 01 Н 1/18 /Stahlecker Fritz, Stahlecker Hans .—№ 4124314.5 ;3аявл. 23.07.91 ;Опубл. 28.01.93

28. Питающее устройство прядильной машины.

29. Verfahren und Vorrichtung zum Ansetzen eines Faserbandes .Заявка4121980 ФРГ ,МКИ5 D 01 H 15/00, D 01 H 13/04 /Stahlecker Fritz, Stahlecker Hans .—№ 4121980.5; Заявл. 03.07.91; Опубл. 07.01.93

30. Питающее устройство кольцевой прядильной машины. Spinnmaschine :3аявка 4124312 ФРГ ,МКИ5 D 01 Н 13/04, D 01 Н 13/18 /Stahlecker Fritz, Stahlecker Hans .—№ 4124312.9 ;3аявл. 23.07.91 ;Опубл. 04.02.93

31. Подвеска для ровничных катушек. Bobbin holder: Пат. 5439185 США, МКИ6 В 65 Н 49/02 / Tsukumo Zenzaburo, Tsukumo Shinsuke; Zen Giken Co., Ltd.—№ 266316; Заявл. 27.6.94; Опубл. 8.8.95; Приор. 21.5.91, № 3-145353 (Япония); НКИ 242/130.2

32. Подвеска для ровничных катушек. Porte-bobine universel chez Sampre // Ind. Text.(Fr)- 1999 №1305/ -С.32.-Фр.

33. Подвеска для ровничных катушек. Coupling and support device for a tube: Пат. 5472149 США, МКИ6 D 03 J 5/08 / Bosch Luis В.; Texplast Acessorios Texteis LTDA.—№ 160658; Заявл. 2.12.93; Опубл. 5.12.95; НКИ 242/130.2

34. Подвеска для катушек текстильной машины А.с. СССР № 759440 МКИ 3 D . 01 Н1/18 опубл. 30.08.80 Бюл. №32 , М.М. Бутовский, М.П. Владимирцев идр.

35. Проспект фирмы Xowa (Япония) на выставке ИТМА -89.

36. Прядение хлопка и химических волокон (изготовление ровницы, суровой и меланжевой пряжи, крученых нитей и ниточных изделий) /И.Г. Борзунов, К.И. Бадалов, В.Г. Гончаров и др. М.: Легпромбытиздат, 1986. 392 с.

37. Прядильная машина. Spinnmaschine mit mehreren Spinnstellen /Stahlecker Fritz, Stahlecker Hans—№ 4117418.6; Заявл. 28.05.91 ;Опубл. 03.12.92

38. Прядильная машина. Spinnmaschine Заявка 4118957 ФРГ ,МКИ5 D 01 Н 1/02 /Stahlecker Fritz, Stahfecker Hans .—№4118957.4 ;3аявл. 08.06.91 ;Опубл. 10.12.92

39. Севостьянов А.Г. Методы и средства исследования механико-технологических процессов текстильной промышленности. М.: Легкая индустрия, 1980.-392с.

40. Соловьев А.Н. Измерение и оценка свойств текстильных материалов. М. : Легкая индустрия, 1966, 211 с.

41. Соркин Б.А., Бутовский М.М. Оптимизация положения направляющего прутка питающей рамки прядильной машины. Вестник КГТУ. 1999, №1, с. 61-64.

42. Соркин Б.А., Бутовский М.М. Математическая модель подвески с ровничной катушкой. Вестник КГТУ. 2001, №3, с. 60-63.

43. Соркин Б.А., Бутовский М.М. Экспериментальные исследования натяжения ровницы при сматывании ее с катушки в питающей рамке прядильной машины. Вестник КГТУ. 2002, №5, с.65-68.

44. Соркин Б.А., Бутовский М.М. Влияние типа тормозка подвески на величину натяжения ровницы при сматывании ее с катушки в питающей рамке прядильной машины. Вестник КГТУ. 2003, №7, с.21-23.

45. Соркин Б.А., Иезуитова Г.Я., Хавкин В.П. и др. Автоматизированнаяразрывная машина для текстильных материалов Патент РФ № 93025234 на изобретение опубл. 20.02.96

46. Соркин Б.А., Палочкин С.В. и др. Питающее устройство прядильной машины. Патент РФ № 42533 на полезную модель опубл. 10.12.04 Бюл. №34

47. Справочник по математике (для научных работников и инженеров) Г. Корн, Т. Корн М.: Наука, 1977, - 832с.

48. Справочник по хлопкопрядению. М.: Легкая и пищевая промышленность, 1985,-472 с.

49. Теоретические и экспериментальные исследования по созданию и совершенствованию питающей системы ряда прядильных самокруточных машин ПСК-225-ШГ2 ПСК-225-ШГ - КТИ, отчет по НИР, рук. темы Кузнецов Г.К., отв. исп. Румянцев М.А., Кострома, 1986, 80 с.

50. Техническая информация фирмы Suessen S07/1013 RU 02.92

51. Техническая информация фирмы Suessen SGT/1015 DA 10.93

52. Устройство для смены ровничных катушек в питающей рамке. Кавасаки Иосно, Харибэ Тацутакэ, Ямада Кадзуо; Хова коге к.к.,Ниссан босэкки к.к. Заявка 62-53425.Япония. заявл. 31.08.85 №0-190908, опубл.09.03.87.МКИ5 D 01 Н 9/00, В 65 Н 67/04

53. Устройство для смены ровничных катушек/ Roving США МКИ6 D 01 Н9/60 Asao bobbin method and apparition for spinning machine Пат. 5586928 Isao и др. к.к. Toyoda № 277894 заявл.2.07.94, опубл. 26.12.96

54. Устройство для замены катушек в ровничной рамке кольцевой прядильной ManiHHbi.Verfahren zur Wechseln von vorgan spulen . заявка 19518091, Германия МКИ Д01 H 9/10, заяв. 17.05.95, опубл.21.11.96

55. Хлебникова В.Н. Исследование и разработка путей снижения скрытой вытяжки ленты и ровницы в зоне питания машин прядильного производства. Дис. . канд. техн. наук. — Иваново, 1973. — 246 с.

56. James R. Wright. Yarn Tension and Its problems //Textile Bulletin, 1957.vol.83, №12, p59-61.

57. Gunther D. Der Abzug von Vorgarn bei Aufhangung der Vorgarnspule. // Dtsh. Textile-Texn., 1965, № 10,526-530.

58. Gunther D. Iesetzmasigkeit des Vorgarnablaufes ouf der Ringspinnmaschine// Dtsh. Textile-Texn., 1966, № 8

59. Walther E.N. Verhatten der auf zugbeauspruchten Faserbander und Vorgan.-Textilbetrieb, № 1,2, 1982 p. 26-32.