Лабораторная работа № 2 на тему

«Изучение процесса перематывания пряжи

на мотальной машине М-150-1»

Время на выполнение лабораторной работы – 4 часа.

Основные сведения

Современные мотальные машины классифицируют по следующим признакам:

по строению и форме наматываемых паковок: на машины, формирующие паковки с крестовой намоткой (цилиндрические и конические) и паковки с параллельной намоткой (цилиндрические и бочкообразные).

по приводу паковок: на машины с фрикционным и осевым приводами. На многих отечественных и зарубежных мотальных машинах используется фрикционный привод паковок  за счет сил трения, возникающих между мотальным барабанчиком и бобиной.

по конструкции раскладывающих механизмов: на машины с цилиндрическим барабанчиком с замкнутым червячным желобком и на машины с водковым нитеводителем.

В настоящее время в  производство  внедряются  высокоскоростные мотальные машины М-150-1, М-150-2, ММ-150-1, формирующие бобины с крестовой намоткой, имеющие фрикционный привод паковок. В качестве наматывающего механизма в них применяется цилиндрический барабанчик с червячным желобком. Основные скоростные режимы для этих машин представлены в таблице А.4.

Особенности мотальных машин М-150-1 и М-150-2:

1. Шпуледержатель на пяти початках, расположенных по  окружности. Съём пустого патрона автоматический.

2. Нитепроводник установлен от конца прядильного патрона на  расстоянии 10–35 мм, что исключает установку баллоногасителя.

3. Натяжение нити создается двумя тормозными приспособлениями для демпфирования натяжения.

4. Контрольная щель имеет иногда деления, соответствующие определенным номерам пряжи.

5. Механизм самоостанова измененной конструкции с  гидравлическим демпфером для опускания бобины.

6. Диаметр мотального барабанчика – 90 мм. Винтовая  канавка  имеет переменный шаг 2.5 витка.

Рис. 26. Технологическая схема мотальной машины М-150-2

На рис. 26 представлена технологическая схема машины М-150-2. Нить сматывается с прядильной паковки 1, установленной на магазинном шпуледержателе, и проходит через нитепроводник 2, два натяжных приспособления 3, контрольно-очистительное приспособление 4. Далее нить проходит над прутком механизма самоостанова и через винтовую канавку мотального барабанчика 5 наматывается на бобину 6.

Основными технологическими параметрами процесса перематывания являются:

линейная скорость перематывания;

угол сдвига витков пряжи на бобине;

натяжение нити в процессе перематывания;

масса грузовых шайб в натяжном приборе;

разводка пластин нитеочистителя;

номер узловязателя;

обрывность нитей при перематывании;

производительность мотальной машины;

пороки и отходы пряжи.

1. Линейная скорость перематывания

Линейная скорость (см. Приложение А, табл. А.5) нити при перематывании устанавливается в зависимости от ее сырьевого состава, физико-механических свойств и толщины, а также с учетом применяемого оборудования.

Средняя скорость перематывания может быть вычислена по формуле:

где Vо – средняя окружная скорость бобины;

       Vн – средняя скорость нитеводителя (переносная);

где Dб – диаметр мотального барабанчика, м; nм – частота вращения мотального барабанчика, об/мин;  nдв – частота вращения электродвигателя, об/мин; D1 – диаметр ведущего шкива в передаче от двигателя к валу мотальных барабанчиков, мм (шкив № 3 – 90,5 мм; шкив № 4 – 131,9 мм; шкив № 5 – 156,5 мм; шкив № 6 – 91,5 мм; шкив № 7 – 162,8 мм); D2 – диаметр шкива на валу мотальных барабанчиков, мм (шкив № 1 – 79,1 мм; шкив № 2 – 71,5 мм; шкив № 3 – 91 мм); h – коэффициент скольжения в клиноременной передаче h = 0,97–0,98; h/– коэффициент, характеризующий среднюю величину скольжения между бобиной и мотальным барабанчиком (0,8–0,95); hср – средний шаг винтовой нарезки на мотальном барабанчике для направления нити, м.

 Тогда скорость нити при перематывании, м/мин, можно определить по формуле:

Величина потери скорости мотального барабанчика вычисляется так:

Примечание: nф определяется тахометром на машине; hср определяется замером длины витков на мотальном барабане.

2. Угол сдвига витков пряжи на бобине

Угол сдвига витков без учета скольжения бобины определяют по формуле:

где n – полное число оборотов бобины за цикл движения  нити (цикл движения нити – это движение нитеводителя от нижнего торца бобины до верхнего); n1 – целая часть числа n.

где k – число оборотов барабанчика, сообщающего движение нити за цикл ее движения (для М-150-2 k = 5, мотальный барабанчик совершает 2,5 витка в одну сторону и 2,5 витка в другую сторону);  i – передаточное отношение от нитеводителя к бобине.

где Dб – диаметр мотального барабанчика, мм; Dk – контактный диаметр бобины, мм.

где Dcр – средний диаметр бобины, мм.

3. Натяжение нити в процессе перематывания

Натяжение нити должно быть умеренным, т. к. при чрезмерном натяжении пряжа будет вытягиваться и терять упругие удлинения.

Натяжение, которое необходимо создать на мотальной машине, приближенно можно определить, исходя из прочности пряжи:

где а – процентное отношение от разрывной нагрузки пряжи Р [1]:            для хлопчатобумажной пряжи  3–7 \% от Р; для льна  3–12 \% от Р;            для натурального шелка  1 \% от Р.

При выборе величины а необходимо учитывать строение нити и её удлинение.

Для получения заданной технологической плотности намотки на бобине и в целях получения требуемого натяжения нити при перематывании ее со шпули или початка, а также для его регулирования мотальные машины оборудуют специальными натяжными приборами.

     Требования к натяжным приборам:

1)  прибор должен поддерживать равномерное натяжение;

2)  прибор должен легко регулироваться;

3) в приборе не должны скапливаться пух и сор;

4) износ частей прибора должен быть равномерным.

В натяжных приборах всех существующих конструкций дополнительное натяжение нити возникает за счёт сил трения, действующих на нить.

В зависимости от вида рабочего органа, действующего на нить, натяжные приборы делятся на (рис. 27):

1. Шайбовые (натяжение регулируется массой грузовых шайб).

2. Дисковые (натяжение регулируется силой сжатия пружины).

3. Гребенчатые (натяжение регулируется за счёт изменения суммарного угла обхвата нитью выступа гребёнок, посредством передвижения грузов или пружины).

4. Магнитные (натяжение регулируется изменением силы магнитного поля между дисками).

5. Пневматические (натяжение регулируется изменением силы давления воздуха на диски).

Рис. 27.  Натяжные приборы мотальных машин:

а – шайбовый натяжной прибор; б – дисковый натяжной прибор; в – дисковый натяжной прибор мотальной машины М-150-1; г – двухзонный дисковый прибор, применяемый на мотальных машинах М-150-2; д – гребенчатый натяжной прибор

Натяжение нити в шайбовых и дисковых натяжных приборах можно определить по формуле:

где То – начальное натяжение нити, которое она имеет перед прибором;         f – коэффициент трения нити о направляющую прибора; α – угол обхвата нитью направляющей (40–90°); Q – суммарная сила давления шайб или дисков на нить; А – коэффициент, определяющий условия торможения нити рабочими органами прибора.

Первый член формулы определяет изменение начального натяжения нити вследствие трения её о направляющие прибора. Начальное натяжении нити при отделении от початка в статических условиях зависит от линейной плотности пряжи, увеличиваясь с её повышением.

При большом суммарном угле обхвата нитью направляющих прибора неравномерность начального натяжения резко усиливается.

Второй член формулы определяет увеличение натяжения нити вследствие трения её о шайбы или диски. Величина этой составляющей не зависит от начального натяжения нити. При равномерной пряже эта составляющая сохраняется постоянной, что обеспечивает стабильность общего натяжения.

При прохождении через прибор утолщений пряжи возникают резкие изменения натяжения, т. к. подвижная шайба или диск отклоняются, вызывая тем самым резкое возрастание как прямого сопротивления движению нити, так и силы трения вследствие резкого увеличения давления на нить.

4. Масса грузовых шайб

На машине М-150-1 натяжение создается с помощью шайбового натяжного прибора. Вес грузовых шайб устанавливается в зависимости от структуры нити и скорости перематывания.

Изменение скорости нити при перематывании различной пряжи вызывает необходимость менять величину массы шайб в натяжном приборе (см. табл. А.6).

5. Разводка пластин нитеочистителя

Операции по улучшению качества нити, очистке от сора и пуха, удалению дефектных участков производятся на мотальных машинах нитеочистителями. По принципу действия нитеочистители делятся на следующие виды:

1) механические;

2) фотоэлектрические;

3) емкостные.

М е х а н и ч е с к и е   н  и т е о ч и с т и т е л и. В них нить  проходит  через  узкую щель, образуемую пластинами. Большие утолщения и шишки  на  пряже не проходят через щель и нить обрывается.

Достоинства: прочны, недороги, не требуют сложной наладки и обслуживания. На их эксплуатационные  качества не влияют влажность и температура воздуха, но их эффективность составляет 10–60 \%.

Недостатки: значительная часть прохода утолщений, не имеющих круглого поперечного сечения, пропуски утоненных мест, отсутствие контроля за длиной дефекта. При несвоевременном удалении пыли и пуха с этих нитеочистителей нити уносят пух на мотальную паковку.

Ф о т о э л е к т р и ч е с к и е   н и т е о ч и с т и т е л и. Тень от нити проецируется на специальную поверхность, и тем самым контролируется диаметр нити. При изменении его за счет утолщения или утонения изменяется сила тока, проходящего через фотоэлектрический прибор. В результате включаются ножницы, которые перерезают нить.

Достоинства: появляется возможность удаления не только утолщений, но и утонений, нет непосредственного  контакта  с  нитью; контролируется диаметр проходящей нити.

Недостатки: проход плоских утолщенных участков нити, сложность настройки.

Е м к о с т н ы е   н и т е о ч и с т и т е л и работают по принципу измерения массы единицы длины нити с помощью емкостного моста (фирмы  "Цельвегер Устер", "Квалитекс"). Нить движется между конденсаторными пластинами. Если проходит утолщённый участок пряжи, то ёмкость конденсатора изменяется и сигнал подаётся на режущий инструмент.

Достоинства: безынерционность, применение бесконтактного метода взаимодействия с нитью, широкий  диапазон степени  очистки,  надежность  в  работе.

Недостатки: сложность прибора, из-за чего увеличивается его стоимость.

На машине М-150-1 установлен механический нитеочиститель. Разводка пластин нитеочистителя устанавливается в зависимости от толщины перематываемой нити и её строения и определяется по формуле:

где k – коэффициент, зависящий от вида пряжи (см. Приложение А, табл. А.7);  dн – диаметр перематываемой нити, мм.  Он вычисляется по формуле:

где С – структурный коэффициент, зависящий от вида волокна (см. Приложение А, табл. А.8).

Для хлопчатобумажной пряжи разводка пластин нитеочистителя представлена в табл. А.9 (см. Приложение А).

6. Выбор номера узловязателя

Для соединения нитей узловым методом применяются узловязатели различных конструкций, но наибольшее распространение получили узловязатели, разработанные Башкировым М. В.

Применяя их, получают прочные узлы с короткими кончиками. Узловязатели имеют разные размеры вязальных головок и различаются по номерам (от 0 до 4), в зависимости от линейной плотности пряжи (см.  Приложение А, табл. А.10 и А.11).

Для трощёной и крученой пряжи узловязатели подбирают в зависимости от её номинальной линейной плотности.

7. Обрывность нитей при перематывании

Обрывность нитей при перематывании зависит от вида и качества волокна, толщины и качества нитей, линейной скорости перематывания, технического состояния и конструктивно-заправочной линии мотальной машины или автомата, от строения прядильного початка, технологических параметров перематывания и т. д. Опытные данные свидетельствуют, что происходит явное ухудшение условий перематывания при увеличении линейной плотности  пряжи и размеров початка. Наибольшее количество обрывов получается вследствие неровноты пряжи по толщине и её засорённости, причём 60 \% всех обрывов происходит в контрольно-очистительном приборе.

В табл. А.12 (см. Приложение А) приведены ориентировочные данные обрывности пряжи и нитей некоторых видов.

8. Производительность мотальных машин

Различают теоретическую, плановую и фактическую производительность мотальных машин.

Под теоретической производительностью понимают выпуск продукции в кг за единицу времени работы оборудования без учета его простоев, кг/ч:

где V – скорость нити при перематывании, м/мин; t – расчетное время работы оборудования (60 мин); Т – линейная плотность пряжи, текс; m – чи-сло мотальных головок.

При определении плановой производительности учитывают  время организационных простоев оборудования  через Кпв (коэффициент полезного времени) оборудования:

Кпв учитывает простои мотальных головок  по  технологическим причинам: время, необходимое на устранение различных мелких разладок оборудования, время технических простоев машин (смазка, обмашка, сдача отходов и т. д.). Кпв мотальных машин 0.75–0.85.

Фактическая производительность отличается от  плановой  тем, что учитывает действительные простои оборудования:

где Кро – коэффициент работающего оборудования (0.97–0.98), который учитывает плановые простои из-за среднего и капитального ремонтов.

Повышение эффективности работы мотального оборудования  возможно при переходе на большие размеры входных и выходных паковок, при снижении обрывности за счет повышения  качества  перематываемых нитей, при сокращении простоев  оборудования  из-за  технического совершенствования,  а также путем внедрения рациональных технологических параметров процесса перематывания.

9. Пороки и отходы пряжи

В процессе перематывания пряжи может возникнуть ряд пороков, которые отрицательно влияют на работу в последующих переходах. К ним относятся:

слабо завязанные узлы, а также узлы с большими концами (слабые узлы развязываются, а большие концы вызывают обрыв соседних нитей в ткачестве и плохо проходят через ремиз и бердо);

защип (мотальщица, не разыскав конец нити, привязывает нить со шпули к одному из надорванных витков пряжи на мотальной паковке);

работа внахлёстку (мотальщица не привязывает конец нити, а заматывает его на мотальной паковке без узла);

намотка в два конца (мотальщица захватывает конец соседней нити, и на одну паковку в результате наматываются две нити);

замотка пуха, сора и концов нити из-за небрежной работы мотальщицы и засорённости нитеочистителя;

смешивание пряжи различных номеров или сортов.

Большинство пороков пряжи, возникающих при перематывании, зависит от работы мотальщицы и технического состояния оборудования.

Отходами в процессе перематывания являются концы, теряемые при связывании нитей, слёты пряжи, остатки нитей на початке и некоторая длина нити, теряемая при заправке.

Количество отходов при перематывании определяется в процентах и зависит от длины нити на перематываемой паковке.

где a – длина нити, идущая в угары при связывании концов, м (0,5–1 м);         b – средняя длина нити, остающаяся на перематываемой паковке, м (2–6 м);  c – средняя длина нити, необходимая для оправки перематываемой паковки, м (0,5–1 м); Lп – длина нити на перематываемой паковке, м; l – длина нити, на которую приходится один обрыв; зависит от обрывности, приходящейся на определённую длину.

Например, если принять число обрывов чо = 5 на длине L = 105 м, то

Количество отходов зависит от величины прядильной паковки и обрывности пряжи: с увеличением паковки и уменьшением обрывности отходы уменьшаются. В среднем количество отходов составляет 0,1–0,5 \% от количества перематываемой пряжи.

Порядок выполнения работы:

Составить технологическую схему процесса перематывания на мотальной машине М-150-1 и дать её краткое описание.

Определить основные технологические параметры процесса перематывания.

Составить технологическую карту процесса перематывания (пример представлен в табл. А.13, см. Приложение А)

Ознакомиться с видами пороков и отходов, указать причины их появления и меры предупреждения.

Приборы и оборудование: основомотальная машина М-150-1, макет мотальной головки с М-150-1, набор узловязателей и шаблон, мотальный барабанчик, веретено с приклоном, денсиметр, тахометр, линейка, калькулятор.