close

Вход

Забыли?

вход по аккаунту

?

up tehpryadtkach 2013

код для вставкиСкачать
Министерство образования и науки Российской Федерации
ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ
ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ
«САНКТ-ПЕТЕРБУРГСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ
УНИВЕРСИТЕТ ТЕХНОЛОГИИ И ДИЗАЙНА»
А. А. Мороков, Г.П. Смирнов, Н.С. Цыбизова
ТЕХНОЛОГИЯ ПРЯДЕНИЯ, ТКАЧЕСТВА
И НЕТКАНЫХ МАТЕРИАЛОВ
Утверждено Редакционно-издательским советом
университета в качестве учебного пособия
Санкт-Петербург
2013
1
УДК 677.022 (075.8)
ББК 37.230
М80
Р е ц е н з е н т ы:
кандидат технических наук,
заместитель начальника планового отдела
ОАО ПНК им. С, М. Кирова
О. В. Иванова;
кандидат технических наук,
доцент кафедры Т и ПТИ
Санкт-Петербургского государственного университета
технологии и дизайна
М. И. Осипов
М80
Мороков, А. А.
Технология прядения, ткачества и нетканых материалов:
учеб. пособие / А. А. Мороков, Г.П. Смирнов, Н.С. Цыбизова –
СПб.: ФГБОУВПО «СПГУТД», 2013. – 163 с.
ISBN 978-5-7937-0841-3
Пособие включает в себя разделы по технологии прядения,
ткачества и производству нетканых материалов.
Предназначено для бакалавров направления 261100.62 «Технология и проектирование текстильных изделий». Может быть полезно для специалистов текстильных предприятий.
УДК 677.022 (075.8)
ББК 37.230
ISBN 978-5-7937-0841-3
2
© ФГБОУВПО «СПГУТД», 2013
© А.А. Мороков, 2013
© Г.П. Смирнов, 2013
© Н.С. Цыбизова, 2013
ВВЕДЕНИЕ
Техника и технология прядения хлопковых и химических волокон, технология ткачества и нетканых материалов непрерывно совершенствуются,
создаются новые конструкции машин, автоматические системы управления
машинами и технологическими процессами, позволяющие значительно увеличить производительность оборудования и труда. Внедрение новой техники
и технологии требует повышения квалификации инженерно-технических работников хлопчатобумажной промышленности
В основу данного пособия положено изложение теории процессов, технологии и устройства оборудования, используемого в прядении, ткачестве и
производстве нетканых материалов из хлопка и химических волокон.
В учебном пособии обобщены опыт использования новой техники и
технологии в промышленности и результаты исследований научноисследовательских и учебных институтов.
3
РАЗДЕЛ I. ПРЯДЕНИЕ
1. ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ О ТЕКСТИЛЬНЫХ ВОЛОКНАХ
И НИТЯХ
1.1. Общая классификация текстильных материалов
Текстильными называются материалы, состоящие из текстильных волокон. К ним относятся волокна, нити, а также материалы, изготовленные из
них, и полуфабрикаты, то есть промежуточные продукты, получаемые при
производстве каких-либо текстильных материалов, например холст, лента,
ровница - при производстве пряжи.
Для удобства изучения большого количества сходных предметов их
принято классифицировать по тому или иному признаку, например по особенностям строения, способу получения, химическому составу, назначению и
т.д. В основу общей классификации текстильных материалов положен первый из перечисленных признаков, то есть особенности их строения (рис 1.1).
Текстильные волокна представляют собой протяженные, гибкие, прочные тела с малыми поперечными размерами и ограниченной длины, пригодные для изготовления текстильных материалов.
Текстильные волокна бывают элементарными и комплексными. Элементарное волокно - это волокно, не делящееся в продольном направлении
на составляющие без разрушения (хлопок, шерсть, вискозное, ацетатное, капрон и др.). Комплексные волокна состоят из большого числа элементарных
волокон, расположенных параллельно и соединенных склеиванием (лен,
пенька, джут) или силами кристаллизации (асбест).
Все волокна подразделяются на натуральные и химические. Натуральные волокна существуют в природе в готовом виде (хлопок, шерсть, лен,
пенька и др.), химические волокна изготовляются в результате переработки
природных или синтетических высокомолекулярных соединений (вискозное,
ацетатное, капрон, лавсан и др.).
Все химические волокна делятся на две группы: искусственные и синтетические.
Искусственные волокна получаются в результате переработки природных высокомолекулярных соединений, например, целлюлозы, белков. К искусственным волокнам относятся: вискозное, ацетатное, триацетатное, медно-аммиачное, казеиновое, зеиновое и др.
Синтетические волокна вырабатываются из синтетических высокомолекулярных соединений, полученных путем реакций синтеза (полимеризации
или поликонденсации) из низкомолекулярных соединений. К синтетическим
волокнам относятся капрон, лавсан, нитрон, хлорин, винол, полиэтилен, полипропилен и др.
4
Текстильные материалы
Волокна
Исходные нити
Элементар-
Пряжа
Комплексные нити
Мононити
Жгутики
Полоски
Разрезные нити
Крученые нити
Изделия: ткань, трикотаж, нетканые материалы, крученые,
валяльновойлочные, рыхловолокнистые, галантерейные,
дублированные, сетеснастные
Рис. 1.1. Общая классификация текстильных материалов
Текстильная нить принципиально отличается от волокна только неограниченной длиной. Таким образом, элементарная нить - это элементарное
волокно неограниченной длины. Если элементарная нить непосредственно
используется для производства изделий, то она в таком случае называется
мононитью. Чаще применяется комплексная нить, то есть нить, состоящая из
определенного количества элементарных нитей, расположенных параллельно
и соединенных склеиванием (натуральный шелк) или скручиванием (все химические нити). Примером комплексных нитей, полученных скручиванием
элементарных нитей, могут служить вискозная, ацетатная, капроновая, лавсановая и другие комплексные нити. Комплексные нити широко используются в текстильной и трикотажной промышленности. Другим широко известным видом нитей является пряжа. Пряжа - это нить, состоящая из волокон,
расположенных ориентированно вдоль оси и соединенных скручиванием
(хлопчатобумажная, льняная, шерстяная, лавсановая пряжа и т.д.).
Кручеными называются нити, состоящие из двух или более первичных
нитей (пряжи, комплексных нитей), расположенных параллельно и соединенных скручиванием (крученая пряжа, крученая комплексная нить, крученая комбинированная нить, то есть нить из разных составляющих).
1.2. Классификация волокон
Классификация натуральных волокон представлена на рис. 1.2, где указано происхождение химического соединения, из которого состоит волокно
(класс и группа), название полимера (подгруппа), происхождение волокна
(род) и вид волокна.
5
Рис. 1.2. Классификация натуральных волокон
Таким образом, натуральные волокна могут быть растительного, животного или минерального происхождения. В последнем случае по химическому составу асбест представляет собой водные силикаты магния, железа,
кальция и залегает в горных породах в виде жил и прожилок. Его волокна,
прилегая друг к другу, образуют плотную компактную массу, которая после
расщепления превращается в асбестовое волокно.
Искусственные волокна в основном получаются из органических высокомолекулярных соединений, имеющихся в природе в готовом виде. Классификация этих волокон представлена на рис. 1. 3.
6
Рис. 1.3. Классификация искусственных волокон
Особенно большой класс составляют синтетические волокна, то есть
волокна, которые получаются из высокомолекулярных соединений, синтезируемых с помощью реакций полимеризации или поликонденсации из низкомолекулярных органических соединений, сырьем для которых являются продукты переработки нефти и каменного угля. Таких соединений существует
очень много, но широкое промышленное применение получило небольшое
количество волокон (рис. 1.4).
Химическая промышленность выпускает следующие виды продукции:
жгут, волокна, мононити и комплексные нити. Жгут состоит из большого количества элементарных нитей (10 - 15 тыс.) и используется для получения
волокон (для этого жгут разрезают или разрывают на отрезки заданной длины).
1.3. Свойства волокон и нитей
Разнообразные свойства волокон и нитей оценивают с помощью следующих характеристик:
Длина волокна lв (мм) определяется наибольшим расстоянием между
его концами в распрямленном состоянии. Длина между концами выпрямленного волокна с сохраненными извитками называется протяженностью волокна ln (мм)
ln= lв·η ,
где η - коэффициент распрямленности волокна.
От длины волокон зависит система прядения, толщина, прочность и
другие свойства пряжи, ее назначение.
7
Рис. 1.4. Классификация синтетических волокон
Гетероцепные - волокна, у которых в цепи полимера помимо атомов
углерода есть другие элементы, например кислород, азот и др.
Карбоцепные - волокна, у которых цепь полимера состоит только из
атомов углерода.
О толщине волокон и нитей можно судить по размеру поперечного сечения волокон и нитей, но определять эту характеристику весьма сложно.
Чаще о толщине судят косвенным путем - по массе отрезка определенной
длины. Основная характеристика получила название линейной плотности.
Физически она представляет собой массу в граммах одного километра волокна или нити и обозначается буквой Т (текс)
T = m/L,
где m - масса отрезка, г (мг);
L - длина отрезка, км (м).
Кроме основной единицы используют кратные ей миллитекс (мтекс =
мг/км) и килотекс (ктекс = кг/км).
8
До недавнего времени о толщине судили по обратной характеристике,
которая называлась номером N
N = L/m,
где L - длина отрезка, м (мм, км);
m - масса отрезка, г (мг, кг).
Взаимосвязь между линейной плотностью волокна или нити (текс) и ее
номером следующая: T·N= 1000.
Степень скрученности нитей оценивают с помощью следующих характеристик: угол кручения β - угол наклона наружных витков к оси нити
(рис. 1.5); коэффициент крутки αТ - величина, пропорциональная тангенсу угла кручения β, крутка К - число кручений, приходящихся на 1 м нити.
Между круткой К, коэффициентом крутки αТ и линейной плотностью
нитей Т существует следующая взаимосвязь
.
√
Изменение длины нити при скручивании характеризуется укруткой нити U (%)
,
где L2 - длина нити после раскручивания, мм;
L1 - длина нити до раскручивания, мм.
Нить может иметь различное направление крутки, которое обозначается буквами Z и S или словами соответственно правое и левое (рис. 1.6).
При повторном скручивании нитям обычно дают направление крутки,
противоположное первоначальному, и обозначают: ZS, ZZS, ZSZ.
Прочностные свойства волокон и нитей описываются с помощью следующих характеристик:
• разрывная нагрузка Рр (Н, сН, гс, кгс) - наибольшее усилие, выдерживаемое образцом к моменту разрыва;
• относительная разрывная нагрузка Р0 (сН/текс, гс/текс) - отношение
разрывной нагрузки к линейной плотности волокна или нити: Р0 = Рр/ Т;
• разрывное напряжение σр (сН/мм2, гс/мм2) - отношение разрывной
нагрузки к площади поперечного сечения: σр = PP/S;
Рис. 1.5. Угол кручения нити
Рис. 1.6. Направление витков крутки
9
• абсолютное разрывное удлинение lр (мм) - приращение длины образца
к моменту разрыва
lр = L2 – L1 ,
где L2 - длина образца к моменту разрыва, мм;
L1 - начальная (зажимная) длина образца, мм;
• относительное разрывное удлинение εр (%) - отношение абсолютного
разрывного удлинения к первоначальной длине образца
.
При оценке гигроскопических свойств материала используются такие
характеристики, как влажность W, влагосодержание Wa, гигроскопичность
Wmax, влагоотдача Bо и др.
Одной из основных характеристик является влажность W [%], которая
подсчитывается как отношение влаги, удаленной из материала при высушивании, к массе материала после высушивания, выраженное в процентах
,
где m - масса материала до высушивания, г;
mс - масса материала после высушивания, г.
Влажность, которую имеет материал в данный момент при данных
условиях, называется фактической влажностью WФ.
Кроме того, различают нормальную влажность WH и кондиционную
влажность WK.
Кондиционная влажность Wк [%] - условная постоянная влажность,
установленная для каждого материала отдельно соответствующими стандартами.
1.4. Натуральные волокна
Основным веществом, составляющим волокна растительного происхождения, является целлюлоза.
Хлопок и его свойства. Хлопок - волокно, покрывающее семена растения хлопчатника. Волокна вместе с семенами называются хлопкомсырцом, а после отделения их от семян получают хлопок-волокно.
Цвет волокон - белый или слегка кремовый. Однако существуют сорта
хлопчатника, дающие волокна зеленоватого или бежевого цвета. Красящий
пигмент находится в кутикуле, то есть в поверхностном слое волокна.
Длина волокон у средневолокнистого хлопка - 24...35 мм, линейная
плотность - 0,16...0,22 текс. Длина волокон длинноволокнистого хлопка 35...50 мм, линейная плотность - 0,13...0,15 текс.
Хлопковое волокно представляет собой сплюснутую трубочку с тонкими стенками, покрытыми кожицей. Стенки волокна состоят из целлюлозы,
канал заполнен протоплазмой. По мере созревания наружный диаметр волокна не изменяется, а внутренний уменьшается.
10
Прочность (разрывная нагрузка) хлопкового волокна невелика и зависит от степени зрелости. Так, разрывная нагрузка хлопкового волокна нормальной зрелости и влажности составляет 50...60 мН. Относительное удлинение волокон при разрыве колеблется от 4 до 13 %. Извитость хлопковых
волокон зависит от их зрелости. Незрелые волокна не имеют извитости, зрелые волокна имеют наибольшую извитость. Средневолокнистый хлопок имеет 60...75 извитое на 1 см длины, а длинноволокнистый - 90.
Гигроскопичность хлопка высока. При нормальных условиях (t = 20°С,
W = 65%) хлопок содержит 8 - 9% влаги. При относительной влажности воздуха 100% содержание влаги достигает 20%. Хлопок быстро впитывает влагу
и быстро ее отдает, то есть быстро высыхает. В мокром состоянии волокна
набухают, и их прочность возрастает на 15-17%.
Под действием кислот хлопок разрушается, при длительном их воздействии на хлопчатобумажную ткань прочность ее резко снижается.
Под действием едкой щелочи волокна набухают, их извитость исчезает,
поверхность становится гладкой, блестящей, прочность повышается и улучшается способность к окрашиванию. Обработка хлопчатобумажных тканей
18%-ным раствором едкого натра называется мерсеризацией и широко применяется в производстве.
Волокна хлопка имеют хорошую термостойкость. Нагревание до 130оС
вызывает лишь незначительное ухудшение физико-механических свойств.
При нагреве свыше 150-160°С разрушение их идет более интенсивно, и при
250 о С и волокна обугливаются.
Лен и его свойства. Лен относится к лубяным волокнам, то есть волокнам, которые содержатся в стеблях, листьях или плодах растений. Лен травянистое однолетнее растение, из стеблей которых получают волокна.
Длина технических волокон льна зависит от высоты стебля растения и
степени дробления волокон в процессе трепания и чесания. В среднем длина
волокон равна 250 - 1000 мм.
Прочность элементарного волокна, характеризуемая разрывной нагрузкой, равна 10 - 20 сН, а удлинение при разрыве 2 - 3%.
Цвет волокон - от светло-серого до темно-серого.
Физико-химические свойства льна близки к свойствам хлопка. Гигроскопичность его при нормальных условиях равна 12%. Лен быстро впитывает
и отдает влагу. Под действием воды прочность элементарных волокон увеличивается, а технического льна - уменьшается, так как ослабляется связь между отдельными пучками волокон. Особенностью льна является его высокая
теплопроводность, поэтому на ощупь волокна льна всегда прохладны. Эти
свойства делают лен незаменимым для летней одежды. Отрицательным свойством льняных тканей и изделий из них является большая сминаемость.
Шерсть и ее свойства. В текстильной промышленности в основном
перерабатывается овечья шерсть.
В овечьей шерсти встречается волокно четырех видов (рис. 1.7): пух
(а), переходный волос (б), ость (в) и мертвый волос (г).
11
Пух - наиболее тонкое, мягкое, прочное и извитое волокно. Диаметр
пуха - 530 мкм. Он состоит из двух слоев: чешуйчатого и коркового.
Переходный волос имеет поперечник 30-50 мкм. По длине, извитости и
прочности напоминает пух. Кроме чешуйчатого и коркового слоев переходный волос имеет еще один тонкий и прерывистый сердцевинный слой.
Ость - грубое и неизвитое волокно, состоит из трех слоев' чешуйчатого,
коркового и сердцевинного. Чешуйки ости состоят из отдельных пластинок и
напоминают черепицу на крыше. Сердцевинный слой хорошо развит по всей
длине волокна. Поперечник равен 50-120 мкм.
Мертвый волос представляет собой грубое волокно с сильно развитым
сердцевинным слоем, занимающим 90% поперечного сечения. Это непрочное
волокно, бесцветное, тусклое и ломкое. Поперечник более 120 мкм.
Шерсть, состоящая из волокон одного вида, называется однородной, а
из смеси волокон разного вида - неоднородной. В зависимости от тонины и
однородности шерсть делится на тонкую, полутонкую, полугрубую и грубую.
Тонкая шерсть является однородной и состоит из тонких пуховых волокон со средним поперечником 14-25 мкм, ее получают с тонкорунных пород овец и применяют для выработки высококачественных шерстяных камвольных и суконных тканей.
Рис. 1.7. Волокна шерсти разных видов
Полутонкая шерсть также относится к однородной и состоит из более
толстых пуховых волокон и переходного волокна, имеющих поперечник 2531 мкм. Получают ее с полутонкорунных и некоторых помесных пород овец
12
и применяют для выработки различных камвольных костюмных и пальтовых
тканей.
Полугрубая шерсть бывает однородной (поперечник 31-40 мкм) и неоднородной. Полугрубую неоднородную шерсть получают с помесных пород
овец. Шерсть применяется для выработки полугрубых суконных костюмных
и пальтовых тканей.
Грубая шерсть обычно является неоднородной. Ее получают с грубошерстных пород овец. Применяется для выработки грубосуконных тканей.
Длина шерсти имеет большое значение для процесса прядения. Средняя длина тонкой и полутонкой шерсти 50-100 мм, полугрубой и грубой - 50200 мм.
Прочность шерстяных волокон зависит от их толщины и строения.
Можно считать, что тонкая шерсть имеет разрывную нагрузку 6-12 сН и разрывное: удлинение 30-40%, грубая - соответственно 20-35 сН и 25-35%. Износостойкость тонкой шерсти выше, чем грубой.
Шерсть при нормальных условиях поглощает 13-16% влаги от своей
массы, то есть обладает большой гигроскопичностью.
Натуральный шелк и его свойства. Шелком называется нить, являющаяся продуктом выделения шелкоотделительных желез гусениц шелкопряда перед превращением их в куколки.
Промышленное значение имеет шелк тутового шелкопряда, гусеницы
которого питаются листьями тутового дерева.
Коконная нить - это две шелковины из белка фиброна, склеенные низкомолекулярным белком серицина. Шелковины неравномерны по поперечному сечению. Конфигурация цепи фиброна шелка - пологая спираль. Размотка коконов ведется в кокономотальных тазах при температуре воды 4055°С. Получаемый продукт носит название шелк-сырец, который соединяют
в несколько сложений и скручивают, получая крученый шелк.
Коконная нить очень неравномерна по длине (700-1200 м). Линейная
плотность коконной нити 0,22-0,33 текс. Крученый шелк может иметь линейную плотность 1,5-4,7 текс, чаще 1,6-2,3 текс. Разрывная нагрузка коконной нити 6-9 сН, а крученого шелка 440-1424 сН. Удлинение к моменту разрыва коконной нити - составляет 14-15%, а крученого шелка - 16-17%. При
нормальных условиях шелк поглощает 10,5% влажности.
2. ПРОИЗВОДСТВО ПРЯЖИ ИЗ ХЛОПКА И ХИМИЧЕСКИХ
ВОЛОКОН
2.1. Влияние физико-механических свойств волокон на свойства
пряжи
Качество пряжи в большой степени зависит от свойств и вида сырья.
Следует иметь в виду, что 60-90 % себестоимости пряжи составляет стоимость сырья. Пряжу каждого вида (определенного назначения, качества и
13
линейной плотности) следует вырабатывать из соответствующего волокна.
Правильный выбор сырья и рациональное его использование влияет на технико-экономические показатели работы предприятия и качество выпускаемой продукции.
Используемое сырье характеризуется прядильной способностью волокна. Прядильная способность волокна определяет, какой минимально возможной линейной плотности Tmin может быть получена пряжа из данного волокна при нормальном состоянии оборудования, соответствующего требованиям современной техники и технологии, причем по качеству вырабатываемая пряжа должна удовлетворять требованиям стандарта, а по обрывности не
превышать допустимые пределы. Минимальная линейная плотность является
качественным показателем прядильной способности волокна.
Прядильная способность волокна оценивается и с количественной стороны. Таким показателем является выход пряжи из волокна, показывающий,
сколько пряжи можно получить из данного волокна в процентах его массы.
Если учесть, что линейная плотность пряжи Tпр выражается в тексах, а выход
пряжи Впр в процентах, то прядильная способность волокна L определяется
максимальной длиной пряжи в километрах, получаемой из 1 кг волокна
L = 10·Bпр/Тпр.
Зависимость свойств пряжи от свойств волокна устанавливают различными методами. Одним из них является пробное прядение, для этого отбирают пробу волокна или смеси волокон массой 100 кг, вырабатывают пряжу
определенной линейной плотности и устанавливают ее качественные показатели, находят выход пряжи.
Прядильную способность волокна можно установить и методом малых
проб, экспрессным способом на лабораторных установках, когда перерабатывается масса волокна до 1 кг.
Широкое распространение получил расчетный метод (по формулам).
Он позволяет определять качество пряжи по данному качеству волокна с
учетом системы прядения и состояния оборудования. Для хлопчатобумажной
пряжи используют формулы А.Н. Соловьева и К.И. Корицкого, льняной пряжи - В.Г. Комарова, пряжи из вискозного штапельного волокна - В.А. Усенко, шерстяной пряжи - А.А. Синицына.
Расчет разрывной нагрузки хлопчатобумажной пряжи
Для того чтобы обеспечить выработку пряжи высокого качества, необходимо соблюдать определенное соотношение между линейной плотностью
пряжи и волокон. Это соотношение определяет число волокон в поперечнике
пряжи, которое должно быть не менее 70-90,
Увеличение числа волокон во всех случаях оказывает положительное
влияние на качество пряжи. Поэтому пряжа, предназначенная для тканей высокого качества, должна вырабатываться из более тонкого волокна.
Проверку правильности выбора сырья проводят с помощью формулы
проф. А.Н. Соловьева, описывающей связь свойств хлопчатобумажной пряжи со свойствами хлопкового волокна, из которого она вырабатывается.
14
Эта формула позволяет определить относительную разрывную нагрузку пряжи кольцевого способа прядения
(
√
)(
)
,
где Pn- относительная разрывная нагрузка пряжи, сН/текс;
РB - разрывная нагрузка волокна, сН;
Тn - линейная плотность пряжи, текс;
Тв - линейная плотность волокна, текс;
Lшт- штапельная длина волокна, мм;
Н0 - удельная неровнота пряжи, характеризующая совершенство технологического процесса (для карданной пряжи Н0 = 4,5-5%, для гребенной
пряжи Н0 = 3,5-4%);
η - коэффициент, характеризующий состояние оборудования (при нормальном состоянии оборудования η =1; при улучшенном состоянии оборудования и работе на прядильных машинах с двумя сложениями ровницы η =1,1;
при неудовлетворительном состоянии оборудования η = 0,85-0,99);
к – коэффициент, определяемый по разности между фактическим коэффициентом крутки αТ и критическим коэффициентом крутки αТкр.
Фактический коэффициент крутки пряжи определяют по таблицам,
имеющимся в «Справочнике по хлопкопрядению», в зависимости от линейной плотности пряжи, назначения пряжи и длины волокна, из которого вырабатывается пряжа.
Критический коэффициент крутки пряжи определяют по экспериментальной формуле проф. А.Н. Соловьева
(
(
)
√
).
Определив оба коэффициента крутки, находят разность между ними, по
которой определяют величину коэффициента К (табл. 1.1).
Т а б л и ц а 1.1. Величина коэффициента К в формуле А.Н. Соловьева
αт.- αткр.
k
αт.- αткр.
k
αт.- αткр. k k αт.- αткр.
k
-15,8
0,7
-7,47
0,96
3,16
0,99
15,8
0,88
-12,6
0,8
-3,16
0,98
4,74
0,98
18,9
0,85
-9,48
0,86
-1,58
0,99
6,32
0,96
22,1
0,82
-7,9
0,91
0
1
9,48
0,94
25,3
0,79
-6,3
0,94
12,6
0,91
Подставив все величины в формулу, определяют относительную разрывную нагрузку пряжи.
Расчет разрывной нагрузки пряжи из однородных химических
волокон
15
Расчетно-экспериментальные формулы для определения разрывной
нагрузки химической пряжи были разработаны проф. В.А. Усенко
(
)
(
)
√
(
)
где Рn - относительная разрывная нагрузка пряжи, сН/текс;
Рв - разрывная нагрузка волокна, сН;
Тв, Тn - линейная плотность соответственно волокна и пряжи, текс;
lшт- штапельная длина волокна, мм;
Нo - удельная неровнота пряжи, характеризующая совершенство технологического процесса (для кардной пряжи – Н0 = 2,5-3,5%);
β - коэффициент, учитывающий влияние равномерности волокон по
длине (определяется в зависимости от базы волокна (табл. 1.2)).
Т а б л и ц а 1.2. Коэффициент β
База, % 50 и выше
45
40
35 30 25
15
10
β
1
0,99 0,97 0,94 0,9 0,85 0,75 0,66
Коэффициент к, учитывающий влияние крутки пряжи, определяется
разностью между фактическим αТ и критическим αТкр коэффициентами крутки. Коэффициент критической крутки определяют по формуле В.А. Усенко
√
√
√
Коэффициент k определяют по табл. 1.3.
Т а б л и ц а 1.3. Величина коэффициента к в формуле В.А. Усенко
αт -αткр
к
αт -αткр
к
-18,18
0,73
+3,16
0,99
-15,8
0,80
+4,74
0,97
-12,6
0,85
+6,32
0,95
-9,48
0,90
+9,48
0,94
-6,32
0,95
+ 15,8
0,87
-3,16
0,98
+22,1
0,78
0
1,00
+28,46
0,68
Показатели физико-механических свойств основных видов химических
волокон приведены в табл. 1.4. Длина и линейная плотность химических волокон выбираются в зависимости от способа прядения и назначения пряжи.
16
Лавсановое
Капоновое
Нитроновое
Хлорин
Поливинилхлоридное
Температура:
размягчения
плавления
или разрушения
Вискозное
высокомодульное
Плотность,
г/см3
Относительная разрывная
нагрузка,
сН/текс
Разрывное
удлинение, %
Потеря разрывной
нагрузки в
мокром состоянии, %
Сохранение
разнывной
нагрузки при
разрыве, %
петлёй
узлом
Износостойкость, тыс.
циклов:
к истиранию
к многократному изгибу
Усадка при
кипячении, %
Белизна, %
Растворимость в 100%ном растворе
целочи
Влажность, %
Полинозное
Показатель
Вискозное
обычное
Табл ица 1.4. Физико-механические свойства химических волокон
1,52
1,52
1,52
1,38
1,14
1,17
1,47
1,34
21-22
34-36
30-36
40-50
32-34
23-25
1617
22-24
19-26
11-14
16-22
35-40
60-70
30-40
5560
35-45
45-50
15-30
30-36
0
10-12
5-7
0
0
31-34
60-67
12-18
24-36
19-26
35-50
80-89
97-100
70-90
93-100
36-42
55-63
4252
6573
43-52
80-92
30-60
1,5-2,5
35-56
1-3
4-17,5
97
109
1000
До100
40,3
7
15,7
0,91,4
10-15
4-83
<8
1-3
2-3
1-2
4
2-3,5
70
40-50
70
71-77
50-70
76-81
70
71
78
75-80
45-55
21-27
28-40
-
-
-
-
-
11-13
11-12
11-12
0,4-0,6
2,4-4,8
1,3
0,4
0,3
-
-
170
215
190220
Не
плавится
60
Не
плавится
70
150-200
Не плавится, при 150-160оС
резко снижается разрывная
нагрузка
235
255
Расчет разрывной нагрузки смешанной пряжи
В настоящее время большое применение получила выработка пряжи из
смесей различных химических волокон, а также из смесей химических и
17
натуральных волокон. Для определения оптимального сочетания смешиваемых компонентов, целесообразно применять расчетные методы прогнозирования свойств смешанной пряжи.
Относительную разрывную нагрузку пряжи, вырабатываемой из нескольких компонентов, можно определить по формуле, предложенной еще
проф А.А. Синицыным,
где Ро.см - относительная разрывная нагрузка смешанной пряжи, сН/текс
Pol, Ро2,…,Pоn - относительная разрывная нагрузка пряжи, выработанной
из отдельных компонентов, сН/текс;
α1, α2,…, αn - доля каждого компонента в смеси.
А.Н. Ванников для определения относительной разрывной нагрузки
пряжи, выработанной из смеси разнородных волокон, предложил довольно
простой, но достаточно точный для практических целей метод расчета.
Относительная разрывная нагрузка смешанной пряжи Ро.см из смеси
двух видов волокон рассчитывается по формуле
Ро см
Ксм
где Ро.в.см = n1PoB1 + n2РоB2 - средневзвешенная относительная разрывная
нагрузка смеси (сН/текс), состоящей из волокон, имеющих относительную
разрывную нагрузку Рo.В1 и Ро.в2 с долевым содержанием волокон по массе n1
и n2;
Кcм - коэффициент использования разрывной нагрузки волокон смеси в
пряже.
Изменение Ксм хорошо описывается уравнением параболы
КСМ=К1-аn2+bn22,
где К1 - коэффициент использования разрывной нагрузки менее растяжимого
1 компонента в пряже;
n2 - долевое содержание более растяжимого компонента в смеси по
массе;
a и b - постоянные коэффициенты, зависящие от вида и свойств применяемых в смеси волокон.
Коэффициент а зависит от разрывных удлинений волокон ε1 и ε2 и
определяется по формуле
√ ,
где ε1 и ε2 - относительное разрывное удлинение менее и более растяжимого
компонента соответственно, %.
Коэффициент b тоже зависит от разрывных удлинений волокон, а также линейных плотностей и структурных свойств волокон смеси, выражаемых
коэффициентом η, и определяется по формуле
(
18
√ )√
где Тв1 и Тв2 - линейные плотности волокон с меньшей и большей растяжимостью, соответственно, текс.
Коэффициент использования разрывной нагрузки менее растяжимого
компонента в пряже К1 можно рассчитать по формуле
К1=Ро.n1/Ро.в1,
где Pon1 - относительная разрывная нагрузка пряжи, полученной из менее
растяжимого компонента, сН/текс;
Pon2 - относительная разрывная нагрузка волокна с меньшим удлинением, сН/текс.
Компонентами с меньшим удлинением могут быть хлопок или вискозное волокно. Если используется хлопок, Pon1 определяется по формуле А.Н.
Соловьева, если применяется вискозное волокно, по формуле В.А. Усенко.
Если расчетная величина относительной разрывной нагрузки пряжи
соответствует требованиям стандарта, то смесь волокон подобрана правильно.
2.2. Системы прядения
Совокупность процессов и машин, обеспечивающих последовательную
переработку текстильных волокон в пряжу с заданными свойствами называется системой прядения. В основу классификации систем прядения положены 2 признака: способ чесания волокон (кардное и гребенное) и способ утонения при выработке ровницы.
В прядильном производстве используются четыре системы прядения:
кардная, гребенная с кардочесанием, аппаратная и гребенная без кардочесания. Перечень систем прядения ранжирован по объему производства пряжи в
промышленности.
По кардной системе прядения вырабатывается, главным образом, хлопчатобумажная пряжа средней линейной плотности, которая слегка пушистая
и ровная по толщине.
По гребенной с кардочесание системе прядения вырабатывается гребенная хлопчатобумажная и шерстяная (камвольная) пряжа меньшей линейной, плотности, которая более равномерная и гладкая, чем кардная пряжа.
В аппаратной также как и в кардной системе прядения используется
процесс кардочесания для чесания волокон и процесс деления ватки-прочеса
на ленточки с целью получения из них ровницы. Пряжа, вырабатываемая по
этой системе прядения из неоднородных и неравномерных по длине волокон,
менее равномерна по линейной плотности, более пушистая и большей линейной плотности, чем кардная пряжа.
Гребенная без кардочесания система прядения используется при прядении очень длинных волокон (лубяные, отходы натурального шелка и пр.),
для производства более тонкой, ровной и гладкой пряжи, чем аппаратная и
кардная пряжа.
19
Для переработки хлопка в пряжу применяют кардную, гребенную и аппаратную системы прядения. Последовательность переработки хлопка в
пряжу по указанным системам прядения показана на рис. 1.8. Каждая система
прядения имеет свою характерную последовательность процессов обработки
хлопка и предназначается для переработки волокон определенной длины и
линейной плотности. Пряжа, вырабатываемая по разным системам прядения,
обладает специфическими свойствами.
Кардную систему прядения применяют для получения из средневолокнистого хлопка пряжи средних линейных плотностей от 15.4 до 83,3 текс.
Хлопок на фабрику поступает в сильно спрессованных кипах. Волокна
его перепутаны, не распрямлены и расположены хаотично, имеют значительное количество сорных примесей и пороки. Поэтому хлопок вначале разрыхляют, очищают от сорных примесей и смешивают для получения разрыхленной и очищенной однородной волокнистой массы. Эти процессы выполняет
ряд машин, которые объединены в один разрыхлительно-трепальный агрегат,
в которой из рыхлой массы хлопка формируется продукт в виде холста, или
по пневмоприводу волокна подаются на чесальную машину. Несмотря на интенсивное разрыхление и очистку хлопка, выходящий из агрегата холст все
еще содержит некоторое количество мелких сорных примесей.
На шляпочной чесальной машине клочки хлопка разделяются на отдельные волокна и очищаются от мелких сорных примесей и пороков. Выходящий из машины тонкий слои ватки, или прочес, формируется в ленту и
укладывается в таз.
Чесальная лента перерабатывается на двух переходах скоростных ленточных машин с числом сложений 6-8 и примерно с такой же вытяжкой. Полученная лента более равномерна, волокна лучше распрямлены и расположены более параллельно в направлении оси продукта.
Лента с ленточных машин подготовлена таким образом, чтобы на
пневмомеханических прядильных машинах (ППМ) непосредственно из нее
можно было получить пряжу с вытяжкой, равной 100-200.
По классической кардной системе прядения сначала из ленты вырабатывают более тонкий продукт - ровницу на одном переходе ровничной машины» а затем уже на кольцевой прядильной машине получают пряжу, утоняя ровницу в 60 раз.
Гребенную систему прядения применяют для выработки из тонковолокнистого хлопка более равномерной, гладкой, тонкой и прочной пряжи линейной плотности от 5 до 15.4 текс.
В отличие от кардной системы прядения в гребенной применяется
двойное чесание волокнистого материала - сначала на шляпочной чесальной
машине, а затем на гребнечесальной, которая обладает более высокой интенсивностью воздействия на волокнистый материал и обеспечивает удаление
самых мелких и цепких сорных примесей и пороков волокон, а также коротких волокон.
20
Аппаратную систему прядения применяют для выработки пряжи от 50
до 200 текс из хлопчатобумажных отходов и хлопка низких сортов. Полученная по этой системе пряжа более рыхлая и пушистая и менее равномерна.
В отличие от других систем прядения при аппаратном прядении из
прочеса с последней чесальной машины аппарата образуется лента или ровница. Из аппаратной ленты на пневмомеханической прядильной машине, а из
ровницы на кольцевой прядильной машине вырабатывают аппаратную пряжу.
Рис. 1.8. Системы прядения
Химические волокна перерабатывают в пряжу в чистом виде, в смеси с
натуральными волокнами или же смеси химических волокон различных видов.
Переработка химических волокон в пряжу в чистом виде производится
по одному из следующих способов прядения:
I - по классическим системам прядения натуральных волокон;
II - по модернизированной кардной системе прядения хлопка;
21
III - по сокращенному способу выработки пряжи из жгутовых элементарных нитей с применением разрывных или разрывных штапелирующих
машин;
IV – по однопереходному способу получения пряжи непосредственно
из жгутов элементарных нитей.
В табл. 1.5 приведены этапы обработки, технологические процессы и
оборудование, применяемые для переработки химических волокон в пряжу
по различным способам прядения.
Классическому хлопкопрядильному способу в чистом виде успешно
перерабатывают химические волокна длиной 32-38 мм, линейной плотности
0,12-0,2 текс в пряжу линейной плотности 8,5-50 текс, используемую для
плательных, блузочных, сорочечных, плащевых и других аналогичных тканей. Для выработки пряжи линейной плотности 18,5-25 текс из химических
волокон в чистом виде и в смеси с хлопковым волокном по сокращенному
способу применяются ленточная резально-штапелирующая машина ЛРШ-240 и смешивающая машина СМ-2-40. Жгуты линейной плотности 45-50 текс,
состоящие из лавсановых, нитроновых или вискозных элементарных нитей
линейной плотности 0,13-0,7 текс штапелируются на длину 39, 44, 50, 59, 65
мм. Штапелированные ленты в чистом виде или после соединения их с чесальными лентами из хлопковых волокон на первом переходе ленточных
машин и смешивания на втором переходе ленточных машин перерабатываются в пряжу на пневмомеханических прядильных машинах ППМ.
Химические волокна на заводах производятся обычно в виде жгутов,
представляющих собой совокупность непрерывных элементарных нитей
(филаментов).
Использование жгутовых элементарных нитей и штапелирование их
позволяет исключить трудоемкие процессы разрыхления, трепания и чесания
химических волокон.
Процесс штапелирования жгута осуществляется двумя способами: разрывом или разрезанием элементарных нитей в жгуте. Применяется также сочетание того и другого способов, получившее название комбинированного
легирования или дифференцированного разрезания. При штапелировании
разрывом жгут зажимается между двумя парами валиков разрывного прибора, выпускная пара которого имеет большую скорость, чем питающая. В результате этого элементарные нити, зажатые в обеиx парах, растягиваются и
разрываются. При этом элементарные нити испытывают значительные деформации, а их разрыв может произойти в любом сечении пространства
между разрывными парами. Такой метод получил название неконтролируемого разрыва. По этому способу работает большая часть ленточноразрывных машин и все разрыво-смешивающие машины.
22
Таб л ица 1.5. Переработка химических волокон в пряжу
Способы прядения и этапы обработки
1
I и II. Классические системы и модернизированная кардная система
прядения хлопка:
1. Подготовка волокна к чесанию
2. Кардочесание и формирование
ленты
3. Выравнивание ленты и распрямление волокон, утонение продукта
4. Предпрядение-формирование
ровницы
5. Прядение-формирование одиночной пряжи
6. Получение крученой пряжи
7. Перематывание и упаковка пряжи
Ш. Сокращенный способ прядения:
1. Получение штапелированной
ленты из жгутовых элементарных
нитей
Далее обработка осуществляется по
способам I и II, начиная с 3-го этапа
IV. Однопереходный способ прядения:
1. Штапелирование жгутов элементарных нитей и получение пряжи
Далее обработка осуществляется по
способам I и II, начиная с 6-го этапа
Технологический
процесс
Оборудование
2
3
Разрыхление
Смешивание
Трепание
РОА, Поточная линия «волокно-лента»
Чесание
Чесальные машины
Сложение
Вытягивание
Вытягивание
Кручение
Наматывание
Вытягивание
Кручение
Наматывание
Дискретизация,
транспортирование
циклическое сложение,
кручение наматывание
Трощение
Кручение
Наматывание
Перематывание
Ленточные машины
Ровничные машины
Кольцевая прядильная машина
пневмомеханическая прядильная машина
Тростильные и крутильные машины,
прядильнокрутильные машины
Мотальные машины
Штапелирование
Штапелирующие
машины
Штапелирование
Вытягивание
Кручение
Наматывание
Однопроцессные
прядильные машины
3
В отличие от него, при контролируемом разрыве между разрывными
парами установлен рабочий орган, производящий локализацию напряжения
элементарных нитей. Это достигается путем концентрирования деформаций
с помощью установки между разрывными парами дефлекторов в виде надсекающих валов, фрезы, призмы или валика. Тем самым определяется место
разрыва и снижается, возникающая при этом, деформация нитей.
При контролируемом разрыве волокна в большей степени сохраняют
присущие филаментам свойства, благодаря тому, что до достижения разрыв23
ного удлинения растягивается лишь ограниченный участок филамента,
остальные же участки получают меньшие деформации.
При штапелировании разрезанием поступающий жгут разрезается на
штапели волокон заданной длины с помощью специального режущего
устройства. Режущее устройство состоит из верхнего вала, поверхность которого имеет спиралевидные ножи, и нижнего гладкого опорного вала.
Преимуществом разрезания является возможность получения волокон
необходимой длины. Недостаток - наличие в штапелированной ленте неразработанных штапельков волокон, неровнота штапелированной ленты по
толщине; образование спаек между концами разрезанных волокон, сравнительно небольшая производительность и сложная конструкция машины.
При комбинированном штапелировании (дифференцированное разрезание) основная масса филаментов жгута подвергается разрезанию, после чего полученный продукт поступает в разрывной прибор, где неразрезанные
филаменты штапелируются методом неконтролируемого разрыва.
2.3. Разрыхление, очистка и смешивание волокон
2.3.1 Цель и сущность процессов
Цель процесса разрыхления заключается в том, чтобы обеспечить эффективное перемешивание компонентов и создать благоприятные условия
для удаления сорных примесей.
Сущность процесса разрыхления состоит в разделении волокнистого
материала на мелкие клочки и ослаблении связей между волокнами, а также
между волокнами и сорными примесями внутри клочка.
Рабочие органы, осуществляющие разрыхление - это игольчатые решетки, колковые барабаны, ножевые барабаны, зубчатые барабаны, трепала и
др.
Существуют два вида воздействия на волокно: расщипывание и ударное воздействие в свободном и зажатом состоянии волокон.
Целью процесса трепания является окончательное разрыхление очистка волокна и подготовка его к процессу чесания. Очистка волокнистого материала от сорных примесей происходит за счет ударного воздействия на волокнистый материал рабочих органов трепальной машины (трепал), снабженных ножами, планками, иглами, зубьями.
В результате разрыхления и трепания смеси достигается смешивание
при одновременной очистке от пороков волокон и сорных примесей (от 30 до
60%)
Цель процесса очистки - получение чистой пряжи и обеспечение стабильности технологических процессов, то есть снижение обрывности и неровноты полуфабрикатов.
Сущность очистки заключается в выделении примесей (жестких и мягких) и пороков волокна из волокнистых материалов.
Цель смешивания получение более равномерной по составу и свойствам пряжи, а также получение пряжи заданной стоимости и качества.
24
Сущность смешивания состоит в равномерном распределении волокон
с разными свойствами каждого компонента внутри себя и в равномерном
распределении волокон разных компонентов во всей массе смеси.
При приготовлении смесей клочки волокнистого материала имеют самую разнообразную величину и форму. Они обладают разной цепкостью,
меняют свои размеры и форму в процессе смешивания. В этих условиях
нельзя одновременно перемешивать всю массу волокнистого материала, чтобы обеспечить любому клочку любого компонента равную возможность оказаться в любом месте смешиваемой массы, т.е. добиться такого чисто случайного расположения разных клочков, при котором только и можно получить достаточное равномерное их распределение в общей массе.
Значение процесса смешивания компонентов возрастает еще и потому,
что после этого процесса имеется только один процесс чесания, в котором
достигается интенсивное перемешивание волокнистого материала, но только
в малых частях смеси. Поэтому если части готовой смеси в результате ее
приготовления сильно различаются вследствие неоднородности всей массы
каждого из компонентов, то этот недостаток не может быть устранен на чесальной машине: он пройдет дальше и будет заметен в пряже и в готовом изделии, выработанных из данной партии смеси.
В процессе смешивания чередуется способ организованного распределения всей массы волокнистого материала (настил слоев и отбор настилов по
вертикали), который осуществляется в смесовых машинах со способом чисто
случайного расположения клочков в малых частях волокнистого материала
при транспортировке волокнистого материала по пневмопроводу, при обработке волокон на приготовительном оборудовании. Благодаря такому чередованию создается наиболее однородная масса готовой смеси.
2.3.2. Разрыхлительно-очистительный агрегат
Хлопковое волокно поступает на прядильные фабрики в спрессованном
виде - в кипах. Разрыхление и трепание волокна производится последовательно на машинах, входящих в разрыхлительно-очистительный агрегат:
кипо-разрыхлителях
или
питателях-смесителях,
разрыхлительноочистительных и трепальных машинах.
Схема разрыхлительно-очистительного агрегата для переработки средневолокнистого хлопка представлена на рис. 1.9. При бункерном питании чесальных машин применяются бесхолстовые трепальные машины ТБ-3 или
МТБ, на которых волокно пневматическим распределителем направляется в
резервные питатели ПРЧ-2, а из них системой бункерного питания распределяется по кардочесальным машинам.
25
Рис. 1.9. Схема разрыхлительно-очистительного агрегата для переработки средневолокнистого хлопка: 1 - кипоразрыхлитель РКА-2Х; 2 - дозирующий бункер ДБ-1; 3 - головной питатель П-5; 4 -наклонный очиститель
ОН-6-4М; 5 - осевой чиститель 40: 6 - горизонтальный разрыхлитель ГР-8; 7 пневматический распределитель волокон РВП-2, 8 - трепальная машина Т-16
или МТ
Для кардной системы с кольцевым или пневмомеханическим способом
прядения процессы разрыхления, очистки и смешивания волокон могут проходить на поточной линии «кипа-лента», которая имеет следующий состав
(рис. 1.10). Отбор хлопка от кип производит автоматический питатель АП-36
(1), с ним сагрегирована смесовая машина МСП-8 (2), далее следует наклонный очиститель ОН-6-4М (3), чиститель осевой ЧО (4), второй наклонный
очиститель ОН-6-4М (5), далее поток делится на два, и. с помощью быстроходных конденсоров материал поступает в две трепальные машины ТБ-3 (6).
Если используется трепальная машина МТБ, то с каждой трепальной машины материал поступает в резервный питатель ПРЧ-2 (7), который связан с системой распределения волокон по восьми чесальным машинам ЧМ-50 (8).
Рис. 1.10. Поточная линия для кардной системы с пневмомеханическим
и кольцевым способом прядения
Для гребенной системы прядения может быть рекомендована поточная
линия со следующим составом машин (рис. 1.11): отбор хлопка из кип производит автоматический питатель АП-36 (1), за ним следует смесовая машина
МСП-8 (2), наклонный очиститель ОН-6-4М (3) и горизонтальный разрыхлитель РГ-9 (4). Далее волокнистая масса делится на два потока и проходит две
трепальные машины МТБ (5), резервный питатель ПРЧ-2М (6). Каждый ре26
зервный питатель работает в системе распределения по 10-12 чесальным машинам ЧМ-50 (7), работающих с производительностью 20-50 кг/ч.
Рис. 1.11. Поточная линия для гребенной системы прядения
Основной задачей кипоразрыхлителя является создание непрерывного
равномерного потока разрыхленных волокон. На автоматическом кипоразрыхлителе РКА-2Х происходит разрыхление волокон путем воздействия разрыхляющих барабанов непосредственно на распакованную кипу, очистка от
сорных примесей волокон и частичное их смешивание.
Две распакованные кипы волокна автопогрузчиком загружаются в
контейнер 1 (рис. 1.12). Контейнер движется возвратно-поступательно вдоль
машины со скоростью около 1 м/мин. Кипы опираются на поддерживающие
решетки 2 и 10. Решетки ограничивают провисание нижних слоев кипы в
зоне отбора клочков, тем самым предотвращают отбор крупных клочков из
кипы разрыхляющими колковыми барабанами 3.
Колки на планках барабанов расположены так, что обеспечивается равномерное срабатывание кип по ширине.
Очистка волокон происходит при взаимодействии клочков с колосниковыми решетками 4, состоящими из трехгранных прутков. Под решетками
расположены камеры 5 для сбора отходов. Барабаны вращаются с постоянной скоростью, но в разных направлениях.
Клочки волокон, отобранные колками разрыхляющих барабанов, протаскиваются по колосникам решеток и сбрасываются на конвейер 7, который
выводит разрыхленное волокно к патрубку 6 пневмопровода для подачи на
следующую машину. На конвейере осуществляется частичное смешивание
волокон, отбираемых из двух кип.
Отходы из камер удаляются автоматически. По сигналу системы удаления отходов сдвигаются крышки 9, и отходы падают на конвейер 7, который в этот момент переключается на обратный ход и выводит отходы в патрубок 8. Во время удаления отходов прекращается движение кип.
27
Рис. 1.12. Технологическая схема кипо-разрыхлителя
РКА-2Х
Смешивающая машина МСП-8 состоит из прямоугольной камеры 1
(рис 1.13), вдоль днища которой расположены выбирающие лопастные барабаны 10 (la-Vllla). Между ними, выше линии их центров, расположены подающие рифленые валы 9 (I-VII).
Волокнистый материал, поступающий в смесовую камеру 1, образует
постель. Раскладка волокнистого материала по всей смесовой камере 1 осуществляется за счет поочередной подачи волокон или через патрубок 2 или
патрубок 7. Очередность регулируется клапаном-переключателем 3. Работой
клапана 3 управляют датчики 5 и 8, контролирующие уровень наполнения
смесовой камеры волокнистым материалом. Воздух отводится через сетчатый короб 6 и патрубок 4. Подающие валы 9 перемещают слой волокнистого
материала к лопастям выбирающих барабанов 10, которые, имея окружную
скорость значительно большую, чем скорость подающих валов, выбирают
клочки волокнистого материала из каждого слоя, отбрасывают их на поддон
11 продвигают вдоль него к разрыхлительному барабану 12.
При этом частота вращения как подающих валов, так и выбирающих
барабанов, уменьшается, соответственно, от I к VII и от Ia к VIIIa барабанам,
на выходе из камеры расположен разрыхлительный барабан 12, снимающий
слой волокнистого материала с поддона 11, разрыхляющий и подающий его
во всасывающий патрубок 13 в пневмосистемы. Далее с помощью вентилятора смесь поступает на следующую машину.
В камере установлен также датчик 14, который контролирует технологически необходимый остаток волокнистого материала в камере. Производительность машины - до 600 кг/ч.
28
Рис. 1.13. Технологическая схема смешивающей машины МСП-8
Наклонный очиститель ОН-6-4М (рис. 1.14) предназначен для разрыхления и очистки волокна от сорных примесей в свободном состоянии.
Хлопок в камеру 1 подается быстроходным конденсором 2. Уровень заполнения камеры регулируется балансирной вилкой 3. Слой хлопка из камеры
подается парой выпускных валиков под ударное воздействие ножевого барабана 5, который открывает клочки хлопка, проносит их над колосниковой
решеткой 6 и передает их ножевому барабану 7. Дальнейшее разрыхление и
очистка хлопка происходят в свободном состоянии на поверхности колосниковой решетки, расположенной под шестью ножевыми барабанами и между
барабанами. Сорные примеси проваливаются между колосниками и препятствуют вращению хлопка с ножевыми барабанами.
Рис. 1.14. Наклонный очиститель ОН-6-4М
29
Осевой чиститель ЧО (рис. 1.15) служит для разрыхления, смешивания и очистки хлопка от сорных примесей в свободном состоянии. Хлопок
поступает в машину через торцевой патрубок 7 и подвергается воздействию
колков сначала барабана 1, а затем подхватывается колками барабана 2, при
этом наиболее крупные клочки хлопка направляются отбойной доской 3 к
месту встречи барабанов и подвергаются повторному разрыхлению. В процессе разрыхления клочки ударяются о колосниковую решетку 4, где отделяются сорные примеси и выпадают в камеру для отходов 5. Разрыхленный
хлопок удаляется из машины в потоке воздуха через отверстие 6.
Горизонтальный разрыхлитель РГ-9 предназначен для дальнейшего
рыхления и очистки хлопкового волокна. В отличие от предыдущих машин
разрыхлительно-трепального агрегата, где очистка производится в свободном
состоянии, на машине РГ-9 разрыхление производится с помощью быстровращающегося ножевого барабана, который ударяет с большой силой по зажатому слою волокнистого материала и выщипывает из него отдельные мелкие клочки. При этом происходит сильное встряхивание клочков и выделение из них сорных примесей.
Предварительно разрыхленный волокнистый материал сбрасывается в
бункер 1 (рис. 1.16), наполнение которого контролируется балансирной вилкой 2, связанной с микропереключателем. Из бункера слой захватывается
двумя выпускными валами 3 и подается к паре питающих валов 8, которые
зажимают слой волокнистого материала по всей ширине машины и подводят
его под воздействие ножевого барабана 5. Путем разрыхления зажатой бородки под воздействием ножей и острых граней колосников 6 происходит
эффективное отделение сорных примесей, которые проваливаются через
промежутки между колосниками в камеру для отходов 4. Разрыхленный волокнистый материал выбрасывается ножевым барабаном в выводной патрубок 7, из которого подается в последующую машину агрегата.
Рис. 1.15. Осевой чиститель ЧО
Рис. 1.16. Горизонтальный
разрыхлитель РГ-9
Использование таких разрыхлителей целесообразно в условиях, когда
применяются двухсекционные трепальные машины или когда последние исключаются из состава разрыхлительно-очистительного агрегата.
30
Трепальная машина (рис. 1.17) предназначена для очистки хлопка от
сорных примесей и окончательного его разрыхления, а также для приготовления волокнистой массы или холстов для питания кардочесальных машин.
Трепальная машина МТ состоит из трех секций.
I секция - секция ножевого барабана - включает в себя приемный бункер 1, ножевой барабан 2 и пару перфорированных барабанов 3. Устройство
и принцип работы этой секции такие же, как для горизонтального разрыхлителя. Перфорированные барабаны, из которых отсасывается воздух вентилятором 4, служат для формирования на их поверхности слоя хлопка, который
уллотняется и снимается парой выпускных валиков 5 и направляется к следующей секции.
Во II секции - секции планочного трепала - с помощью питающих цилиндров 6 слой хлопка подается под действие планок трехбильного трепала
7, которые разрыхляют хлопок. При взаимодействии клочкового волокна с
колосниковой решеткой 8, отделяют сорные примеси, выпадающие в камеру
для отходов 9.
В III секции - секции игольчатого трепала - разрыхленные клочки
хлопка быстроходным конденсором 10 подаются в резервную камеру 11, где
обеспечивается равномерная подача волокон за счет регулирования уровня
наполнения камеры с помощью балансирных вилок 12 и 13. С помощью выпускных валиков 14 слой волокон подается в зажим педального регулятора
15, последний обеспечивает равномерное по массе питание игольчатого трепала 16. Игольчатое трепало заканчивает разрыхление хлопка и выбрасывает
клочки в диффузор 17. Сорные примеси через колосниковую решетку 18 выпадают в камеру для отходов 19. Слой хлопка, сформированный на поверхности перфорированных барабанов 20, снимается с них парой выпускных валиков 21 и подается в плющильный прибор 22, где происходит его уплотнение. Образованный холст 23 наматывается на металлическую трубку 24 с помощью скатывающих валов 25. Необходимая плотность намотки холста
обеспечивается механизмом автоматического съема и заправки холста.
Бесхолстовая трепальная машина включает только две секции: секцию
ножевого барабана и секцию пильчатого трепала. Разрыхленный хлопок
пневматически транспортируется в резервные питатели ПРЧ-2, которые
оснащены педальными регуляторами и игольчатыми трепалами. Далее хлопок по системе бункерного питания распределяется по кардочесальным машинам.
31
32
Рис. 1.17. Трепальная машина МТ
32
2.3.3. Основные расчетные формулы
Масса клочков хлопка, отрывающихся от бородки при каждом ударе
бил трепала
m = vП · Tc/a · nT · 103,
где vп - линейная скорость питающих цилиндров, м/мин;
Тп - линейная скорость питающих цилиндров, м/мин;
Тс - линейная плотность слоя хлопка, подаваемого к трепалу, текс;
а - число бил трепала;
nт - частота вращения трепала, мин-1.
Степень трепания, характеризуемая числом ударов трепала на единицу
массы подаваемого волокна (Sm), определяется по формуле
Sm = nт · a/Tx · vс · 103,
где nт - частота вращения трепала, мин-1;
а - число бил трепала;
Тx - линейная плотность холста, текс;
vc - скорость скатывающих валов, м/мин.
Теоретическая производительность трепальной машины РТ определяется массой холстов, вырабатываемых за час, кг/ч,
где РТ - теоретическая производительность машины, кг/ч;
vc - скорость скатывающих валов, м/мин;
nс - частота вращения скатывающих валов, мин-1;
dc - диаметр скатывающих валов, м;
Тх - линейная плотность холста, ктекс.
Фактическая производительность трепальной машины Рф определяется
с учетом простоев, связанных обслуживанием машин, кг/ч,
Рф = Пт · КПВ,
где Кпв - коэффициент полезного времени работы машины (0,91-0,94).
2.3.4. Новое оборудование разрыхлительно-очистительного агрегата
(РОА)
За последние годы отечественными и зарубежными производителями
предложен целый ряд новшеств в конструктивных и технологических характеристиках оборудования, входящего в состав РОА, а также предлагается новая компоновка оборудования с учетом возросших требований к качеству обработки волокон.
Поточные линии, предназначенные для переработки средневолокнистого и тонковолокнистого хлопка на основе микропроцессорной системы
управления обеспечивают непрерывную подачу волокна по технологической
33
цепочке в зависимости от потребностей чесальных машин при сохранении
эффективности очистки, а также выдачу необходимой информации о процессе.
Для переработки средне- и тонковолокнистого хлопка фирмой
«Трючлер» (Германия) предложена схема разрыхлительно-очистительного
агрегата, представленная на рис. 1.18.
1
2
3
4
5
6
7
8
Рис. 1.18. Cхема разрыхлительно-очистительный агрегат фирмы
«Trutzschler»: 1 - автоматический кипоразрыхлитель BLENDOMAT BDT019;
2,4 - высокопроизводительный конденсер LVSAB; 3 - смешивающая машина
MX-U; 5 - смешивающая машина MX-i; 6- пильчатый разрыхлитель
CLEANOMAT CL-C4; 7 - обеспыливающая машина DUSTEX DX, 8 - чесальные машины
Автоматические кипоразрыхлители BLENDOMAT BDT отличаются высокой степенью разрыхпения волокон при меньшей их повреждаемости.
Blendomat BDT В19 (рис. 1.19) может обрабатывать ставку до 180 кип
длиной до 50 м и обеспечивать волокном одновременно 3 поточных линии.
Причем ставка может быть разбита на отдельные партии (до 8) с разными свойствами волокна. Смешивание партий и подача их на определенные
агрегаты производится автоматически по заданной программе.
Головка кипного питателя 1 (рис. 1.19) содержит опорные валики 2, которые контактируют с поверхностью кип 3, и пару ножевых барабанов 4.
вращающихся навстречу друг другу. При движении в одну сторону в работе
участвует только один (первый) барабан. Под действием дисковых ножей и
разрежения воздуха, создаваемого в патрубке 5, клочки волокна из верхних
слоев отрываются от поверхности кип и транспортируются по пневмопроводу к следующей машине. Высота кип может быть неодинаковая, головка кипоразборщика автоматически при подходе к кипе подстраивается под ее высоту с тем, чтобы глубина погружения дисковых ножей в хлопковую массу
была всегда одинакова. Она регулируется автоматически в зависимости от
длины волокна и плотности кипы. Производительность кипоразрыхлителя до
1500 кг/ч.
Смешивающие машины нового поколения обеспечивают высокое качество получения однородной смеси при переработке нескольких видов
хлопкового волокна, отличающихся либо сортом, либо цветом, а также при
переработке хлопка с химическими волокнами.
34
Рис. 1.19. Автоматический кипоразрыхлитель Blendomat BDT D19
фирмы "Trutzshler"
В настоящее время используется два вида смешивающих машин типа
MX-U и MX-I различных модификаций. Отличие состоит в том, что машины
серии MX-U используются на начальных стадиях технологического процесса, а серии МX-I - на конечной, при этом машины MX-I, как правило, агрегируют с разрыхлителями CLEANOMAT CL-C4.
На рис. 1.20 представлена схема машины MX-U6 с шестью смесовыми
камерами. Смесовые камеры 1 с перфорированными стенками 2 поочередно
заполняются волокном под действием разрежения воздуха, создаваемого в
патрубке 3.
Заслонки 4 обеспечивают попадание волокна в соответствующие камеры и предотвращают его перемещение к последующим камерам. Заполнение
машины волокном начинается с последней камеры. После заполнения каждое
камеры (кроме последней) вначале открывается заслонка следующей камеры,
а затем закрывается заслонка заполненной камеры. Уровень заполнения камер регулируется с помощью фотоэлементов 5. Клочки волокон 1 выбираются из камер выпускными валиками 6, обрабатываются разрыхлительными валиками 7 и смешиваются в пневмопроводе 3. В зависимости от массы смешиваемого волокна и требований к качеству смешивания машины серии MXU могут изготавливаться с 6 или 10 камерами.
Для окончательного разрыхления и очистки волокон используются
разрыхлители типа CLEANOMAT (все виды хлопкового волокна и их смесей
с химическими волокнами) и типа TUFTOMAT для переработки химических
волокон.
35
Рис. 1.20. Схема смесовой машины MX-U6
Фирма Trutzschler предлагает серию машин Cleanomat, отличающихся
количеством разрыхляющих барабанов и зон очистки (рис. 1.21).
Рис. 1.21. Машины серии Cleanomat: а) CL-C1; б) CL-C3; в) CL-C4
Для очистки волокна в зоне действия каждого барабана 1 используются
узлы, состоящие из сороотбойных ножей 2, чешущих сегментов 3 и гладких
дефлекторов (заслонок) 4. На каждом последующем барабане плотность расположения зубьев выше, чем на предыдущем, что обеспечивает повышение
интенсивности воздействия на волокно при его прохождении через машину.
S = F;
μРsinα= Рcosα
тогда
или
.
Следовательно, угол наклона передней грани зуба α зависит от коэффициента трения волокнистого материала, прочесываемого гарнитурой.
При меньшем угле α сила S будет больше силы трения и волокна станет
нанизываться на иглу. Практикой установлено, что для чесания химического
волокна угол наклона передней грани зуба α должен быть равным 90-96° для
приемного и 75° для главного барабанов.
При параллельном расположении поверхностей гарнитур движении их
в одну сторону, со скоростями vA>vB будет происходить процесс чесания по36
тому, что гарнитура А обгоняет гарнитуру В. При vA=vB волокнистый материй будет транспортироваться без обработки. При vA<vB гарнитура В будет
сбрасывать волокнистый материал на поверхность гарнитуры А.
Во втором случае (см. рис. 1.21, б) при перекрестном расположении
гарнитур, движущихся в разные стороны со скоростями vA≠vB, волокнистый
материал сбрасывается с гарнитуры В и захватывается гарнитурой А, которая движется в направлении своих зубьев. Если гарнитуры имеют перекрестное расположение и движутся в одну сторону, то при vA>vB гарнитура А очесывает гарнитуру В и осуществляет съем.
2.3.5. Шляпочная чесальная машина
Современный уровень техники чесального перехода характеризуется
высокой производительностью чесальных машин при отличном качестве
прочеса.
Отечественные чесальные машины подразделяются на:
- малого габарита ЧММ-14 для переработки средневолокнистого хлопка и химических волокон в кардной системе прядения и ЧММ-14Т для переработки тонковолокнистого хлопка и химического волокна в гребенной системе прядения;
- нормального габарита ЧМ-50 и ЧМ-60 для переработки средневолокнистого и тонковолокнистого хлопка и химических волокон в кардной и гребенной системе прядения;
- чесальные агрегаты АЧМ-14У для переработки хлопкового волокна
низких сортов и отходов хлопчатобумажного производства.
Чесальные машины ЧММ-14, ЧММ-14Т, ЧМ-50, ЧМ-60 могут использоваться при холстовом и бесхолотовом способах питания.
Чесальная машина нормального габарита ЧМ-50 представлена на pиc.
1.22.
Холст 21, уложенный между двумя холстовыми стойками, раскатывается и подается вращающимся холстовым валиком 1 по питающему столику
2 к питающему цилиндру 3. Вращаясь, питающий цилиндр постепенно выводит слой волокон из зажима и подает его к приемному барабану 4. Интенсивное расчесывание волокон происходит в зоне взаимодействия приемного барабана 4. Интенсивное расчесывание волокон происходит в зоне взаимодействия приемного барабана 4 с питающим столиком 2. В зоне «питающий столик - сороотбойный нож» 5 происходит выделение пороков из волокнистой
массы. Для улучшения предварительного чесания может использоваться рабочая пара валиков 6, 7.
Волокно с приемного барабана переходит на главный барабан 8 и поступает в зону чесания между главным барабаном и шляпками 19. Между
приемным и главным барабаном может быть установлен рыхлительный валик, контактирующий, с обоими барабанами. Валик дополнительно разрыхляет снятые с приемного барабана неразработанные волокна. В зоне «главный барабан-шляпки» происходит основное чесание, при котором пучки
37
окончательно разъединяются до отдельных волокон, а сорные примеси и
оставшиеся неразработанные комплексны волокон отбрасываются к шляпкам, образуя очес, который удаляется со шляпок с помощью механизма очесывания, состоящего из щеток 20.
Расчесанные волокна с главного барабана частично переходят на поверхность съемного барабана 9. Переходу волокон способствует закладной
нож 18. В зоне взаимодействия главного барабана со съемным происходит
дополнительное расчесывание волокон. Главным в работе съемного барабана
является съем и уплотнение прочесанного слоя волокон для дальнейшего
формирования выходящей ватки-прочеса в ленту. Со съемного барабана 9
прочес снимается съемным валиком 17 и передающим валиком 16, и через
давильные валы 10 поступают к поперечному транспортеру.
Транспортер снимает прочес с давильных валов в направлении от их
краев к середине и подает его к формирующей воронке 11, в которой прочес
формируется в ленту. Лента поступает в вытяжной прибор 15, в котором утоняется в 1,2-1,8 раза. Из вытяжного прибора лента направляется к лентоукладчику. Выпускные валики лентоукладчика направляют ленту в канал
верхней тарелки 14, где происходит ее укладка равномерными кольцами в
таз. Таз 13 установлен на нижней тарелке 12 и вращается вместе с ней в обратном направлении, смещая кольца для равномерного заполнения таза.
Рис. 1.22. Технологическая схема шляпочной чесальной машины
Машина ЧМ-50 имеет высокую производительность (до 50 кг/ч), которая достигается за счет увеличения частоты вращения главного барабана, использования высококачественной цельнометаллической пильчатой ленты,
повышения точности изготовления деталей, применения валичного съемного
устройства, давильных валов и вытяжного прибора системы «2 на 3».
Машина оборудована самоостановами и системой обеспыливания и
удаления отходов.
38
Для чесания химических волокон длиной 38-40 мм применяют те же
чесальные машины, что и для хлопка: ЧММ14, ЧММ-14Т, ЧМ-50 и др.
Для чесания химических волокон длиной до 65 мм используют машины НМ-50.
Процесс чесания химических волокон протекает более стабильно и с
лучшим качеством волокна при повышенной частоте вращения главного барабана и пониженной - приемного. Соотношение скоростей главного и приемного барабанов должно составлять 1,4 - 1,8.
Чесальные машины зарубежных фирм имеют производительность до
140 кг/ч, повышенный скоростной режим главных барабанов, оснащены валичным съемом прочеса, работают преимущественно при бесхолстовом питании и регулировании линейной плотности чесальной ленты. Все машины
оснащены устройствами и системами для удаления отходов и пыли.
Технологическая схема шляпочной чесальной машины С-51 фирмы
«Ритер» (Швейцария) представлена на рис. 1.23.
Бункерный питатель А-70-1 работает по двухшахтному принципу. Волокнистый материал, находящийся в верхней шахте 2 захватывается подающими валиками 3 и поступает к разрыхлительному валику 4. Быстро вращающийся разрыхлительный валик с игольчатой гарнитурой превращает волокнистый материал в мелкие равномерные хлопья, которые сбрасываются в
нижнюю шахту 5. Высота наполнения нижней шахты регулируется специальными датчиками, которые подают сигнал на изменение частоты вращения
подающих валиков 3 при переполнении шахты.
Уплотненный волокнистый материал захватывается питающими валиками 6 и по питающему столику 7 поступает в питающую систему. Волокнистый слой прижимается к питающему цилиндру 8 подпружиненными пластинами 15, которые одновременно измеряют его толщину. При неравномерном питании сигнал от измерительных пластин поступает в систему управления машиной, где преобразуется в необходимую частоту вращения питающего цилиндра и к приемному барабану поступает равномерный поток волокон.
На чесальной машине С-51 используется однонаправленная система
питания. Она обеспечивает более бережную подачу волокна с возможностью
регулировки точки зажима волокнистого слоя в зависимости от штапельной
длины перерабатываемого волокна.
Основным в работе узла приемного барабана является разрыхление
ватки, поступающей от питающего цилиндра и очистка волокон от сора и
пыли. Приемный барабан 9 имеет несколько узлов очистки 10, которые
включают в себя сороотбойный нож и прочесывающие сегменты для дополнительного разъединения пучков волокон. Каждый узел очистки имеет пневматическое удаление сорных примесей. В результате на главный барабан 11
поступает более чистое и лучше разрыхленное волокно, что уменьшает изнашивание гарнитуры главного барабана и шляпок и обеспечивает более
длительный срок службы гарнитуры и лучшее качество чесальной ленты.
39
Рис. 1.23. Технологическая схема чесальной машины С-51 ф. «Ритер»
Между гарнитурой главного барабана 11 и шляпок 12 происходит основное прочесывание волокон (ориентация вдоль движения, очистка и дальнейшее разъединение вплоть до отдельных волокон). Гарнитура шляпок вбирает в себя короткие волокна, сорные примеси и пороки волокон в виде шляпочного очеса, который удаляется со шляпок с помощью устройства очистки
шляпок 24. Шляпки имеют обратный ход. Перед шляпочным полотном и после него установлены неподвижные чешущие сегменты 13 и 14 с ножами для
удаления сора.
Чесальная машина С-51 характеризуется одной из самых длинных зон
чесания. На машине установлено 104 шляпки, из них 40 находятся в рабочей
зоне. До одиннадцати зон очистки вокруг главного барабана обеспечивают
хорошее удаление сорных примесей, пыли и коротких волокон. Заточка гарнитуры осуществляется в процессе работы машины с помощью устройств заточки 17 и 18. В результате срок службы гарнитуры увеличивается на 20%.
Прочесанные волокна частично переходят на съемный барабана 19, где
поток волокон уплотняется и снимается с помощью съемного валика 21. Ватка-прочес выводится по направляющему профилю 20 к плющильным валикам 22. Волокна, оставшиеся в гарнитуре съемного валика 21, снимаются чистительным валиком 23 и удаляются с помощью системы пневмоочистки.
Плющильные валики 22 раздавливают оставшиеся в ватке-прочесе
сорные примеси и подают ее к лентоформирующей воронке 25 и выпускным
валикам 26.
Точное поддержание линейной плотности чесальной ленты обеспечивается с помощью специальной системы контроля. Линейная плотность ленты контролируется в зоне выпускных валиков 26 и все отклонения от заданной величины преобразуются в изменяющуюся частоту вращения питающего
валика 8.
40
Сформированная чесальная лента поступает в выпускные валики ленто-укладчика 27, где с помощью верхней 28 и нижней 29 тарелок осуществляется упорядоченная укладка ленты в таз 30. Скорость выпуска ленты составляет 100-330 м/мин.
На чесальной машине удаляется примерно 70% сорных примесей и пороков, а остальные 30% переходят в чесальную ленту и сохраняются (при отсутствии гребнечесания) до пряжи.
2.3.6. Основные расчетные формулы
Утонение холста на чесальной машине рассчитывают по формуле
V = Тх / Тл,
где Тх , Тл - линейная плотность холста и ленты, ктекс.
Вытяжку на чесальной машине определяют, как отношение скоростей
выпускного и питающего органа
Е = Vn / Vx,
где Vn , Vx - скорость валиков лентоукладчика и холстового, м/мин.
Между утонением и натяжкой существует зависимость
U = Е / Кв,
где Кв - коэффициент выхода волокна:
Кв = (100-У)/100,
здесь У - процент отходов на чесальной машине.
Степень чесания характеризуется линейной плотностью слоя волокон
на поверхности главного барабана
где vГ.Б. - скорость главного барабана, м/мин;
vП.Ц. - скорость питающего цилиндра, м/мин;
Тх - линейная плотность холста, текс.
Фактическую производительность чесальной машины (кг/ч) определяют и соотношения
где VЛ - скорость валиков лентоукладчика, м/мин;
Тл - линейная плотность чесальной ленты, текс.
Кпв - коэффициент полезного времени работы машины (0,96-0,97).
2.4. Выравнивание лент и распрямление волокон
2.4.1. Неровнота в прядении
Неровнота в прядении проявляется в том, что вдоль продукта (холста,
ленты, ровницы или пряжи) изменяются его линейная плотность, крутка,
прочность, волокнистый состав и структура. Неодинаковы и показатели
Свойств волокон, составляющих продукт (длина, прочность, тонина, рас41
прямленность), а также взаимное расположение волокон разного вида, длины
и тонины.
Неровнота продукта является важнейшей характеристикой его качества
и эффективности технологических процессов, поэтому выявление причин
возникновения неровноты и разработка методов ее снижения - актуальная задача теории и практики технологии прядения.
В зависимости от свойств продукта и его структуры различают следующие виды неровноты:
- периодическая неровнота - колебание по толщине на всем протяжении продукта;
- непериодическая неровнота (случайная) - колебания по толщине с образованием волн различной длины;
- неровнота с односторонне нарастающим отклонением;
- местная неровнота проявляется на участке продукта малой длины и
дает большие отклонения от номинального значения линейной плотности,
- комбинированная неровнота проявляется в результате сложения двух
или нескольких неровнот, каждая из которых может иметь независимую причину. Такая неровнота чаще всего и встречается на практике.
Наиболее простой характеристикой неровноты, получаемой по результатам взвешивания отрезков продукта одинаковой длины, является квадратическая неровнота по линейной плотности или коэффициент вариации СТ (%),
который определяется по формуле
,
̅
√∑
Т̅
(
∑
Т̅ )
,
где δТ - среднеквадратическое отклонение по линейной плотности, текс;
Ti - линейная плотность i-ro отрезка, текс;
Т̅ - средняя линейная плотность, текс;
n - число опытов.
Градиент неровноты показывает изменение квадратической неровноты
свойств продукта от длины отрезка L, на котором она определена.
Градиент внешней неровноты Св(L) характеризует изменение междуотрезковой квадратической неровноты продукта от длины отрезка L. Градиент
внутренней неровноты CV(L) соответственно показывает изменение средней
внутриотрезковой неровноты продукта от длины отрезка L.
Между квадратами градиентов внешней и внутренней неровнот существует взаимосвязь
( )
( ),
где С - общая неровнота продукта, %.
42
Неровнота текстильных продуктов по числу волокон в поперечном сечении при условии, что волокна полностью распрямлены, а число волокон в
поперечном сечении имеет распределение Пуассона, может быть найдена из
соотношения
√̅ ,
где ̅ – среднее число волокон в поперечном сечении продукта.
Индексом неровноты I называется отношение фактической неровноты
Сф к неровноте идеального продукта Сlim с тем же средним число волокон в
поперечном сечении
I = Сф/Сlim .
По индексу неровноты оценивают эффективность процессов получения
ленты, ровницы и пряжи.
Полученная на кардочесальной, гребнечесальной или штапелирующей
машине лента имеет неодинаковую толщину, что не позволяет без дополнительного выравнивания получить из нее равномерную пряжу. Волокна в ленте имеют значительную степень извитости, низкую ориентацию вдоль оси;
ленты, что, в свою очередь, способствует возникновению еще большей неровноты при последующем вытягивании и снижает прочность пряжи. При
недостаточной распрямленное и малой степени ориентации волокон между
ними происходит лишь точечный контакт, что вызывает уменьшение прочности пряжи, а сама пряжа при этом приобретает более рыхлую структуру.
Кроме того, извитость волокон является причиной групповых сдвигов волокон при вытягивании продукта, что способствует появлению в нем дополнительной неровноты по толщине и изменяет другие физические свойства продукта.
Для устранения отмеченных недостатков ленты применяют процессы
сложения и вытягивания, которые реализуются на ленточных машинах.
2.4.2. Сложение
Цель процесса сложения состоит в выравнивании продукта по толщине, структуре, составу и в смешивании волокон, а сущность - в случайном
продольном соединении нескольких продуктов в единый продукт. При сложении утолщения и утонения складываемых продуктов, как правило, не совпадают по длине, в результате чего полученный продукт оказывается более
равномерным, чем каждый из складываемых.
Предположим, что складываются два продукта одинаковой длины,
имеющие одинаковую среднюю толщину и одну и ту же квадратическую неровноту по толщине С0. Коэффициент вариации после сложения будет равен
√
√
где r - коэффициент корреляции, определяющий степень тесноты линейной
статистической связи между случайными величинами (в нашем случае между толщиной обоих продуктов).
43
Если рассматривать процесс случайного сложения (r = 0) произвольного количества продуктов, то формула принимает вид
√
где m - число сложений.
Таким образом, неровнота продукта после сложения уменьшается по
сравнению с неровнотой продукта до сложения в m раз.
Недостатком сложения как метода выравнивания является увеличение
толщины продукта, что вызывает необходимость последующего вытягивания
при котором обычно возникает дополнительная неровнота в продукте.
Наибольший эффект выравнивания достигается при сложении продуктов с
большой неровнотой. Если неровнота складываемых продуктов незначительна, то неровнота, возникающая при последующем вытягивании, может даже
превысить выравнивающий эффект сложения.
Сложение продуктов осуществляется на ленточных машинах, где на
каждом переходе складываются 6 или 8 лент, и на прядильных машинах при
выработке пряжи малой линейной плотности, где ровница складывается в два
сложения.
2.4.3. Вытягивание
Цель вытягивания - распрямление и ориентация волокон, утонение
продукта.
Сущность вытягивания заключается в относительном смещении волокон вытягиваемого продукта и в распределении их на большей длине. На рис.
1.24 показана схема однозонного двухцилиндрового вытяжного прибора. Вытяжной прибор состоит из вытяжных пар. Со стороны входа продукта расположена питающая пара, на выходе - выпускная пара. Каждая пара представляет собой цилиндр и нажимной валик. Нажимные валики имеют эластичное
покрытие и прижимаются к цилиндру с силой Р.
Рис. 1.24. Схема однозонного вытяжного прибора
Цилиндры получают вращение через кинематические передачи,
нажимные валики вращаются, благодаря возникающим силам трения между
цилиндром, валиком и продуктом, зажатым между ними. Для увеличения сил
44
трения и сцепления с волокнами и нажимным валиком цилиндры имеют
рифленую поверхность.
Вытяжные пары, вращаясь, заставляют все волокна, находящиеся под
контролем этой пары, двигаться с той же скоростью. Если скорость вытягивающей пары v2 больше скорости питающей пары v1, то волокна, находящиеся между этими парами, будут смещаться относительно друг друга, и расстояние между волокнами вдоль продукта увеличивается (а2 > а1). В результате
этого длина продукта после вытягивания увеличится, а линейная плотность
его уменьшится.
Интенсивность вытягивания характеризуется вытяжкой, которую можно определить из соотношения
где v1 и Т1 - скорость и линейная плотность продукта до вытягивания,
v2 и Т2 - скорость и линейная плотность продукта после вытягивания.
В результате действия сил Р1 и Р2 на нажимные валики волокна прижимаются друг к другу, и на поверхности их соприкосновения возникают силы трения, простирающиеся на некоторое расстояние от линии зажима вытяжной пары. Пространства продукта, где действуют силы трения между волокнами называют полями сил трения. Сила трения, приходящаяся на 1 мм
одного волокна в направлении вытягивания, характеризует напряжение поля
сил трения (для питающей пары Н1 и вытягивающей Н2). Для относительного
смещения волокон в процессе вытягивания и перехода их со скорости V 1 на
скорость V2 необходимо,, чтобы напряжения полей сил трения имели соотношение Н2 > H1.
Сдвигом волокон при вытягивании называется расстояние между характерными точками волокон (передними, задними концами или их серединами).
Вытягивание, когда нет сдвига волокон (Е<1,3), называют вытягиванием первого рода. Вытягивание, при котором волокна сдвигаются относительно друг друга по всей длине (Е>1,3), называют вытягиванием второго рода.
Расстояние между линиями зажима питающей пары и вытягивающей
называют разводкой R. Волокна, протяженность которых больше или равна
разводке, называют контролируемыми волокнами, а волокна, протяженность
которых меньше разводки - неконтролируемыми.
При относительном смещении волокон в процессе вытягивания в результате действия сил трения происходит распрямление волокон и их ориентация вдоль оси продукта.
При вытягивании происходит эффективное распрямление не только
задних концов быстро движущихся волокон, но и передних концов медленно
движущихся волокон. При этом волокна, расположенные под некоторым углом к оси продукта, натягиваются и ориентируются в направлении движения
продукта. Таким образом, за счет сил трения между волокнами при их относительных сдвигах происходит распрямление и параллелизация волокон.
45
При анализе движения волокон в вытяжном приборе мы допускали, что
зажим волокон в питающей и выпускной парах происходит в плоскости, проходящей через оси цилиндра и валика (О1 и О2). На самом деле зажим волокон распространяется от этой плоскости в обе стороны. Если в горизонтальном направлении от точки зажима (линия OA) (рис. 1.25) будем откладывать
в вертикальном направлении величину напряжения поля, то получим некоторую кривую, которая характеризует изменение поля сил трения рассматриваемой вытяжной пары. Кривая поля сил трения α зависит от величины нагрузки, толщины продукта, а также от диаметров цилиндра и валика. С увеличением нагрузки нормальные давления увеличиваются, а, следовательно,
напряжение поля и его протяженность (длина), то есть расстояния по обе
стороны от линии АО тоже увеличиваются. В этом случае кривая поля сил
трения будет иметь вид б. Увеличение диаметра цилиндра или валика несколько уменьшает напряжение поля и увеличивает его протяженность. Кривая будет иметь вид в.
Кривая г, изображающая изменение поля сил трения по ширине продукта, может быть различна в зависимости от конструкции валика, нагрузки,
а также от толщины продукта.
Рис. 1.25. Поле сил трения
вытяжной пары
Рис. 1.26. Эпюра напряжения поля
сил трения по длине поля
вытягивания
Эпюра (рис. 1.26) напряжения поля сил трения по длине поля вытягивания, которая позволяла бы наиболее закономерно осуществлять процесс
вытягивания должна быть постепенно падающей для питающей пары и резко
возрастающей для выпускной. Чем больше отклонение от теоретической
эпюры, тем менее закономерно движение волокон и ожидается наибольшая
неровнота по линейной плотности выходящего продукта.
В вытяжных приборах устанавливают различные дополнительные
устройства, обеспечивающие изменение напряжения поля сил трения, близкое к идеальному. К таким устройствам относятся мычкоуплотнители, контролирующие прутки и валики, ремешки.
46
Одним из главных вопросов теории вытягивания является движение
контролируемых и неконтролируемых волокон в вытяжном приборе и влияние характера движения на неравномерность выходящего продукта по линейной плотности.
Если в вытяжной прибор поступает равномерный по толщине продукт,
состоящий из полностью распрямленных волокон, длина которых одинакова
и равна разводке R между зажимами вытяжных пар, то для волокон, имеющих относительный сдвиг а1 в питающем продукте, сдвиг после вытягивания
равен
.
При идеальных условиях величина сдвига между волокнами в продукте
после вытягивания увеличивается в число раз, равное вытяжке, неровнота
выходящего продукта при этом не изменится.
При движении неконтролируемых волокон в вытяжном приборе сдвиг
между волокнами после вытягивания
,
то есть для неконтролируемых волокон к нормальному сдвигу а1Е добавляется отклонение.
Таким образом, сдвиг волокон а2 после вытягивания или увеличивается, если ∆ > 0, или уменьшается, если ∆ < 0. При ∆ > 0 в выходящем продукте
образуются утоненные участки, а при ∆ < 0 - утолщенные участки. Эти отклонения от нормального сдвига волокон называют в выходящем из вытяжного прибора продукте дополнительную неровноту по линейной плотности.
При ∆ = 0 дополнительной неровноты нет и, если в вытяжной прибор
поступает равномерный по линейной плотности продукт, то эта равномерность не изменится в процессе вытягивания.
Дополнительное отклонение от нормального сдвига волокон возрастает
с увеличением вытяжки и неровнота продукта после вытягивания увеличивается. Для уменьшения влияния вытяжки используют вытяжные приборы с
несколькими зонами вытягивания для постепенного утонения продукта в
каждой зоне. Тогда общая вытяжка
,
где Е1, Е2, ... Еn - частные вытяжки в каждой зоне.
По мере вытягивания продукта в многозонных вытяжных приборах
число волокон в сечении продукта уменьшается, повышается четкость их
движения, а также улучшается распрямленность волокон. Поэтому частные
вытяжки, как правило, постепенно увеличивают: Е1<E2<E3...<En.
На дополнительное отклонение влияют также разводка в вытяжном
приборе и распрямленность волокон. С повышением коэффициента расперямленности отклонение ∆ также становится меньше. С увеличением разводки неровнота выходящего продута увеличивается. Но и при очень малой разводке нарушается закономерность движения волокон. Следовательно, всегда
устанавливается оптимальная разводка, зависящая от линейной плотности
продукта, длины и распрямленности волокон, вытяжки и других факторов.
47
Положение точки поля вытягивания, где волокна переходят со скорости v1 на скорость v2, также влияет на отклонение ∆. Если зона перехода волокон на скорость v2 ближе к вытягивающей паре, то доля пути, на протяжении которого волокна движутся со скоростью питающей пары v1, больше и
отклонение от нормального сдвига меньше, а, следовательно, и меньше дополнительная неровнота продукта от вытягивания.
Таким образом, в вытяжных приборах для достижения наименьшей
ровноты выходящего продукта по линейной плотности при наибольшей вытяжке необходимо организовать такое движение волокон различной длины,
чтобы все они переходили на скорость вытягивающей пары в одной и той же
зоне, расположенной как можно ближе к линии зажима вытягивающей пары.
Движением волокон в вытяжных приборах можно управлять, изменяя
поля сил трения питающей и вытягивающей пар.
2.4.4. Автоматическое регулирование вытяжки
Процесс выравнивания, который происходит при сложении, осуществляется случайно, поэтому его эффект недостаточно высок. Для выравнивания
продукта на современной ленточной машине используют автоматическое регулирование вытяжки. Сущность процесса автоматического регулирования
вытяжки состоит в изменении вытяжки пропорционально толщине питающего продукта.
В основу регулирования вытяжки положено уравнение материального
баланса массы волокон на входе и выходе вытяжного прибора
V2T2=V1T1.
Вытяжку можно изменять, изменяя скорость питающей или выпускной
пары. Если изменять скорость питающей пары при скорости выпускной
V2=const, то для получения выходящего продукта с постоянной линейной
плотностью Т2 должно соблюдаться равенство
V1 = V2T2/T1 = const/T1.
Это уравнение есть уравнение гиперболы. Следовательно, скорость питающей пары должна изменяться обратно пропорционально линейной плотности входящего продута.
Если вытяжка регулируется путем изменения скорости выпускной пары при скорости питающей V1 = const и Т2 = const, то
V2 = V1Т1 / Т2 = constТ1,
то есть скорость выпускной пары должна изменяться прямопропорционально
линейной плотности входящего продукта.
Наибольшее распространение регуляторы вытяжки получили на ленточных машинах, как наиболее производительных.
2.4.5. Ленточные машины
Ленточные машины предназначены для распрямления и ориентации
волокон в вытяжном приборе, сложения нескольких лент с целью выравнивания продукта по линейной плотности и составу, а также для формирования
48
паковки — таза с лентой. В хлопкопрядильном производстве используют
ленточные машины различных марок. К высокоскоростным ленточным машинам относятся машины Л2-50-1 и Л2-50-220У.
На рис. 1.27 показана технологическая схема ленточной машины типа
Л2-50-1. Питание машины осуществляется лентами из тазов 7, установленных у питающего столика 5. Машина имеет два выпуска, на каждом выпуске
в питающей рамке размещаются 6-8 тазов с лентой в зависимости от принятого числа сложений. Лента извлекается из тазов выбирающим валом 2 с самогрузными валиками 3. Выбирающий вал имеет принудительное вращение,
это обеспечивает извлечение ленты из таза с меньшим натяжением. Кроме
того, уменьшаются растяжение ленты и возможные ее обрывы. Для расправки и устранения завитков ленты при извлечении ее из таза перед самогрузным валиком установлен лентонаправитель 4. Для ограничения ширины и
направления потока лент установлены ограничители 6.
Все ленты, находящиеся на питающем столике, питающей парой валиков 7 подаются по направляющему лотку к вытяжному прибору. Поступающие в вытяжной прибор ленты располагаются рядом друг с другом без
накладок и вытягивается каждая лента самостоятельно.
Ленты утоняются в вытяжном приборе системы «3 на 3» с контролирующим валиком. Вытяжной прибор имеет три цилиндра и три нажимных
валика. Общая вытяжка равна 5,5-11,5, она устанавливается в зависимости от
числа сложений лент и требуемой линейной плотности выходящей ленты.
Вытягивание проходит последовательно в двух зонах, при этом, как правило,
первая частная вытяжка между питающей парой 8 и промежуточной 9 меньше, чем во второй зоне — между промежуточной парой 9 и вытягивающей
парой 11. Для лучшего контроля за движением волокон во второй зоне вблизи промежуточного цилиндра расположен контролирующий пруток 10, который создает дополнительное поле сил трения, уплотняет продукт и обеспечивает движение волокон со скоростью промежуточной пары на большей длине
поля вытягивания. В процессе вытягивания длинные волокна легко переходят на скорость вытягивающей пары 11 и извлекаются из этого зажима без
обрыва, а движение коротких волокон хорошо контролируется. На ленточных машинах последних конструкций используется вращающийся контролирующий валик.
Из вытяжного прибора выходит тонкий слой волокон, имеющий четко
выраженную ручьистую структуру по ширине. Его часто называют мычкой.
Мычка проходит по сужающемуся лотку 12, где и происходит сложение вытянутых ленточек и превращение их в ленту. Сложение на ленточных машинах осуществляется после вытягивания лент е вытяжном приборе.
Лента, сформированная из мычки и уплотненная валиками 13, по каналу 14 поступает в лентоукладчик. В лентоукладчике происходит дополнительное уплотнение ленты воронкой 15 и укладка ее в таз 18.
49
Рис. 1.27. Технологическая схема ленточной машины для хлопкового
волокна
Выпускные валики 16 лентоукладчика протаскивают через воронку 15
ленту и направляют ее в наклонный канал верхней тарелки 17. Нижняя тарелка 19 и верхняя тарелка вращаются с разными скоростями и центры их
вращения не совпадают. Верхняя и нижняя тарелки могут вращаться в одну
сторону или противоположные. В результате витки укладываемой ленты
смещаются относительно друг друга, и таз заполняется равномерно.
Масса ленты в тазу зависит от его диаметра и высоты, при диаметре
350 мм в таз вмещается 10-11 кг ленты, при диаметре 500 мм — 16-18 кг.
Современные ленточные машины снабжены механизмом автоматической смены наработанных тазов, самоостановами при нарушении в работе,
световой сигнализацией и системой пневматического удаления пуха и пыли
от рабочих органов машины.
Вытяжка на ленточной машине определяется по формуле
Е = Т1m/T2,
где Т1, Т2 - линейная плотность входящей и выходящей ленты, текс;
m - число складываемых лент.
Фактическая производительность ленточной машины, кг/ч
где vВЫП - скорость выпускных валиков лентоукладчика, м/мин;
Т - линейная плотность выходящей ленты, текс;
N - число выпусков;
Кпв - коэффициент полезного времени (0,91-0,94).
50
2.5. Гребнечесание
Технологический процесс гребнечесания применяется при выработке
тонкой пряжи повышенного качества и является дополнительным к процессу
кардочесания. При гребнечесании примерно вдвое повышается прядильная
способность волокна, что позволяет из одного и того же сырья вырабатываться в два раза более тонкую пряжу, чем кардная. Гребенная пряжа отличается повышенной прочностью и равномерностью по линейной плотности,
чистотой и гладкостью.
Цель гребнечесания - производство более равномерной, плотной и
гладкой пряжи малой линейной плотности.
Сущность гребнечесания заключается в разъединении, распрямлении и
ориентации волокон, их рассортировке по длине, а также в вычесывании
мелких и цепких примесей.
Гребнечесание осуществляется в два этапа. Вначале прочесываются
передние концы волокон, а затем задние. При этом чесание средней части
волокон повторяется.
Процесс гребнечесания применяется, главным образом, для натуральных волокон - хлопка, шерсти, льна, шелка, однако он может использовать и
при переработке смесей натуральных волокон с химическими.
При гребнечесании часть волокон удаляется в гребенной очес. От количества очеса зависит, с одной стороны, качество пряжи, а с другой - ее
стоимость. Выход очеса в зависимости от требований к качеству продукции
свойств сырья составляет 3 - 25%.
2.5.1. Подготовка продукта к гребнечесанию
Сырьем для гребенной пряжи в хлопкопрядении служит, как правило,
тонковолокнистый хлопок 1, 2, 3-го типов, но для выработки гребенной пряжи средней линейной плотности используют средневолокнистый хлопок 4-го
и 5-го типов первых сортов с небольшой примесью второго сорта. Выработку
гребенной пряжи из смесей хлопкового и химических штапельных волокон
экономичнее, когда хлопковое волокно, прошедшее гребнечесание, смешивают лентами с компонентом из химических волокон, прошедшим процесс
кардочесания и предварительную ленточную машину.
Лента с чесальных машин имеет волокна с малой степенью распрямленности η = 0,5 ... 0,6 и недостаточно ориентированные вдоль нее. При
гребнечесании такого продукта в очес попадут не только короткие волокна,
но и длинные. Поэтому перед гребнечесанием чесальные ленты проходят дополнительную обработку.
Целью подготовки продукта к гребнечесанию является получение равномерного продукта со структурой, обеспечивающей нормальное протекание
гребнечесания, увеличение выхода гребенной ленты и пряжи из чесальной
ленты.
51
Сущность подготовки продукта к гребнечесанию заключается том, что
волокна распрямляются, параллелизуются в результате вытягивания продукта в вытяжных приборах и продукт становится равномернее по толщине и составу волокон в результате сложения, и получает форму холстика.
Для этой цели применяют предварительные ленточные машины (один
переход с числом сложений 6-8 лент) и лентосоединительные машины с числом сложений 16-24 ленты. Параллельно расположенные ленты наматываются на одну катушку, образуя холстик. Предварительное вытягивание обеспечивает распрямление волокон - коэффициент распрямленности волокон повышается до 0,75, что обеспечивает меньший разрыв волокон в процессе
гребнечесания и снижает процент гребенного очеса.
2.5.2. Гребнечесальные машины
Гребнечесальные машины, применяемые в хлопкопрядении, являются
машинами периодического действия. В большинстве случаев гребнечесальные машины для хлопка бывают односторонними на несколько выпусков.
Гребнечесальная машина имеет 8 выпусков 2 (рис. 1.28), работающих от одного привода 3. На каждом выпуске установлен холстик 1 и выходящие ленты 4, огибая направляющие выступы 5, поступают на питающий столик б,
где они укладываются параллельно, образуя два потока по 4 ленты. Каждый
поток лент поступает в вытяжной прибор 7, состоящий из двух вытяжных
пар и работающий с вытяжкой 6-13.
Каждая лента, вытянутая в вытяжном приборе, соединяется с другими
лентами своего потока в воронке 8, уплотняется плющильными валиками и
укладывается лентоукладчиком 9 в таз. Таким образом, на гребнечесальной
машине с 8 выпусками вырабатываются две гребенные ленты.
Гребенные очесы 11 с каждого выпуска направляются на конвейер 12 и
поступают в пневмопровод 10, идущий в цех по переработке отходов.
Все гребнечесальные машины периодического действия не имеют
принципиального различия в осуществлении гребнечесания, они различаются конструктивным исполнением рабочих органов, скоростным режимом и
несколько разной последовательностью взаимодействия рабочих органов при
гребнечесании и формировании ватки-прочеса.
Рис. 1.28. Гребнечесальная машина (вид сверху)
52
Для анализа общих моментов гребнечесания рассмотрим 4 периода работы гребнечесальной машине для хлопка.
Первый период — чесание гребенным барабанчиком передних кончиков волокон. Конец холстика 13 (рис. 1.29, а), который разматывают валики 1
и зажимают губки 3 и 4, свешивается с тисков в виде бородки 12. Иглы 6
вращающегося барабанчика 5, напаяные на его планки, входят в бородку и
прочесывают ее, при этом незажатые в тисках короткие волокна бородки вычесываются из нее и остаются на иглах. Длинные волокна, зажатые между
губками 3 и 4, распрямляются и ориентируются вдоль бородки. Также удаляются сорные примеси и пороки.
Рис. 1.29. Положения главных рабочих органов гребнечесальной
машины модели 1532 фирмы «Текстима» в разные периоды одного цикла
Второй период — спайка волокон. После окончания чесания бородки
последним рядом игл отделительный прибор, состоящий из цилиндров 8 (рис
1.29, б) и прижатых к ним валиков 9, подает обратно часть прочесанной и отделенной в предыдущем цикле порции волокон для того, чтобы соединить ее
с только что прочесанными волокнами. Тиски, раскрываясь и перемещаясь
53
вперед, подводят бородку к отделительному зажиму. Отделительные цилиндры и валики вращаются назад, подавая прочес к тискам. Передние кончики
волокон бородки накладываются на волокна, находящиеся в отделительном
зажиме происходит («спайка») волокон.
Третий период — отделение волокон из бородки и чесание задних кончиков. Отделительные цилиндры и валики начинают вращение вперед, захватывают длинные прочесанные волокна и отделяют (вытягивают) их из бородки. После захвата волокон бородки отделительным прибором вступает в
работу верхний гребень 7 и прочесывает задние концы волокон (рис. 1.29, в).
Питающие цилиндры 2, начав свое вращение еще во втором периоде, продвигают бородку вперед до момента прихода тисков и верхнего гребня в
крайнее переднее положение. Короткие волокна, сорные примеси и пороки
задерживаются верхним гребнем в бородке и вычесываются гребенным барабанчиком в следующем цикле. Очистка гребенного барабанчика и удаление
очеса происходят в третьем периоде, когда иглы входят в контакт со щетиной
быстро вращающихся щеток 11.
Четвертый период — подготовка к чесанию передних концов волокон.
Тиски из крайнего переднего положения начинают двигаться назад и закрываются (рис. 1.29, г). Отделительный прибор продолжает медленного выводить волокна прочеса вперед. Происходит разрыв продукта и формирование
двух бородок из прочеса и холстика. Выступающие из тисков волокна холстика в виде свешивающейся бородки подвергаются затем прочесыванию
гребенным барабанчиком.
Из описания процесса гребнечесания видно, что основные органы
гребнечесальной машины должны работать в четком взаимодействии друг с
другом и выполнять все операции в определенной последовательности.
Степень чесания гребенным барабанчикам определяется числом воздействий на одно волокно
где mи- число игл на барабанчике;
В - ширина холстика, см;
Тв - линейная плотность волокна, текс;
Тх - линейная плотность холстика, текс;
К - кратность чесания бородки.
Кв - коэффициент выхода для гребенной ленты:
Кв =1-У/100,
где У - выход гребенного очеса, %.
Интенсивность чесания верхним гребнем
где mг - плотность игл верхнего гребня (игл на 1 см);
Тл - линейная плотность ленты, текс.
Фактическая производительность гребнечесальной машины, кг/ч,
54
,
где F - длина питания за цикл, мм;
nб - частота вращения гребенного барабанчика (число циклов), мин-1;
Тх - линейная плотность холстика, ктекс;
m - число выпусков на машине (m=8);
Кв - коэффициент выхода гребенной ленты;
Кпв - коэффициент полезного времени (0,92-0,93).
Современные гребнечесальные машины работают с производительностью 25-60 кг/ч.
Основным направлением повышения производительности гребнечесальных машин является увеличение частоты вращения гребенного барабанчика до 450 мин-1.
2.6. Предпрядение - формирование ровницы
2.6.1. Ровничная машина
Целью предпрядения является получение из ленты более тонкого продукта, называемого ровницей.
Сущность процессов предпрядения, заключается в том, что лента в вытяжном приборе ровничной машины утоняется до требуемой линейной плотности. По выходе из вытяжного прибора тонкая и слабая мычка несколько
упрочняется с помощью крутки с тем, чтобы обеспечить возможность разматывания ее на последующей (прядильной) машине, и наматывается в паковки, удобные для транспортировки без повреждений.
Таким образом, задачей ровничной машины является формирование из
ленты более тонкого продукта - ровницы и формирование паковки, На машине осуществляются три процесса - вытягивание, кручение и наматывание.
Технологическая схема ровничной машины изображена на рис. 1.30.
Тазы 1 с лентой с последнего перехода ленточной машины помещают в питающую рамку ровничной машины. Для уменьшения натяжения ленты, извлекаемой из таза, и уменьшения скрытой вытяжки на машине установлен
медленно вращающийся выбирающий вал 2. Ленты, обогнув его, поступают
в вытяжной прибор. Каждая лента направляется в вытяжной прибор водилкой 3, совершающей возвратно-поступательное движение вдоль нажимного
валика и цилиндра питающей пары вытяжного прибора. Четырехцилиндровый двухзонный вытяжной прибор состоит как бы из двух последовательно
установленных однозонных вытяжных приборов, между которыми расположен мычкоуплотнитель 4. В зоне, где размещен мычкоуплотнитель 4, вытяжка очень небольшая (E2=v3/v2, Е2=1.05...1.07), т.е. только для натяжения продукта. Частная вытяжка в первой зоне вытягивания (E 1=v2/v1, E1=1,6...3)
меньше, чем во второй (E3=v4/v3, E3=3...10). Вытяжка в вытяжном приборе,
равная произведению частных (Eв=E1E2E3), до 30. Для контроля за сохранением оптимальной ширины мычки, увеличения числа контактов между во55
локнами и обеспечения в последующей зоне вытягивания закономерного
движения неконтролируемых волокон устанавливают мычкоуловители 4 и 5.
Рис. 1.30. Технологическая схема ровничной машины с четырехцилиндровым вытяжным прибором
На выходе из вытяжного прибора вытянутая ленточка скручивается и
превращается в ровницу 6. Крутка ленточке сообщается вследствие вращения
веретена 8 с рогулькой 7. Ровница поступает в отверстие верхней части рогульки, надетой на быстровращающееся веретено, проходит внутри полой
ветви 10 рогульки, выходит из нее, огибает лапку 18 рогульки и наматывается на вращающуюся катушку 11. Сплошная ветвь 9 рогульки используется
для уравновешивания. Ровница на катушку наматывается вследствие разности скоростей катушки 11 и веретена 8 с рогулькой 7. Раскладывание витков
ровницы по высоте катушки цилиндрическими слоями происходит в результате движения катушек вверх и вниз вместе с подвижной верхней кареткой
13, соединенной с рейкой 16, которая находится в зацеплении с шестерней,
ycтановленной на подъемном валу 17. Подъемный вал периодически изменяет направление вращения. В верхней каретке находятся катушечный вал и 12
шестерни, передающие движение катушкам. В нижней неподвижной каретке
14 расположен веретенный вал 15 и шестерни, передающие движение веретенам с рогульками.
Чтобы на ровничной машине разместить большее число веретен, их
устанавливают в два ряда, при этом веретена одного ряда располагают между
веретенами другого ряда.
Основными направлениями совершенствования ровничных машин являются работы по повышению их производительности, увеличению вытяжки
оснащению средствами автоматизации обслуживания, изменению привода
рабочих органов и применению микропроцессорной техники для управления
ими.
56
На современных ровничных машинах зарубежных фирм применяются
автоматические устройства для плавного регулирования скорости катушек,
для останова при обрыве ровницы, автоматическая централизованная смазка
и автоматическая смена наработанных катушек.
Привод веретен осуществляется зубчатыми ремнями или геликоидальными колесами, благодаря чему снижаются затраты на обслуживание машины и достигаются большие скорости веретен (до 1800 мин-1). Рогульки на
ровничных машинах изготовлены из прочных легких сплавов.
2.6.2. Процесс вытягивания на ровничной машине
В вытяжных приборах ровничных машин происходит утонение перерабатываемой ленты с помощью процесса вытягивания. Вытяжные пары состоят из трех-четырех пар цилиндров и валиков, вращающихся с последовательно увеличивающимися скоростями.
На ровничных машинах устанавливаются вытяжные приборы различных типов. Наибольшее распространение получил трехцилиндровый двухремешковый вытяжной прибор (рис. 1.31). В процессе утонения ленты в этом
приборе она подвергается вытягиванию в двух зонах.
В первой по ходу продукта зоне вытягивания, между первой и второй
парой, вытяжка небольшая, в пределах 1,6-3, что намного меньше вытяжки
во второй зоне - между второй и третьей парой, где она составляет 3-10,0.
Для лучшего контроля за движением волокон во второй зоне вытягивания
установлены два ремешка.
Важное значение для получения равномерной ровницы имеет разводка.
В первой зоне вытягивания разводка, определяемая в зависимости от штапельной длины волокна lшт,
R1=lшт + (8÷10) мм,
наибольшая и может составлять от 35 до 56 мм, что обусловлено большим
количеством волокон в поперечном сечении проходящего продукта. Во второй зоне разводка определяется по формуле
R2=lшт + (1÷2) мм,
и составляет от 32 до 50 мм.
Уменьшение разводки по мере продвижения продукта в вытяжном
приборе связано с усилением контроля над «плавающими» волокнами, чему
способствует применение в различных зонах вытяжного прибора уплотнителей, ремешков, создающих дополнительное поле сил трения.
57
Рис. 1.31. Трехцилиндровый двухремешковый вытяжной прибор ровничной машины
2.6.3. Кручение и наматывание ровницы
Мычка, выходящая из вытяжного прибора, имеет малое число волокон
в поперечном сечении и прочность ее недостаточна, чтобы намотать на катушку. Для придания мычке определенной прочности ее подвергают кручению.
Кручение осуществляется с целью образования из сравнительно коротких волокон продукта, обладающего почти крутой формой поперечного сечения и соответствующими прочностью, растяжимость и упругостью.
Сущность кручения заключается в том, что волокна продукта, располагаясь примерно по винтовым линиям (рис. 1.32, а), растягиваются, и под действием сил упругости волокон продукт уплотняется, увеличиваются давление
и силы трения между волокнами, вследствие чего прочность крученого продукта повышается.
На ровничных машинах применяется однозонный способ кручения
совмещенный с наматыванием.
Мерой интенсивности кручения является крутка, это число кручений на
единицу длины продукта, обычно на 1 метр. Крутка - абсолютная мера интенсивности кручения.
Для продуктов разной линейной плотности (разного диаметра) при
одинаковом числе кручений на единицу длины (рис. 1.32, б) угол наклона
наружных волокон β к оси продукта будет разным и эффект от кручения
(степень уплотнения, упрочнения), который оценивается коэффициентом
крутки, также различен.
Установим зависимость между круткой, коэффициентом крутки и линейной плотностью скручиваемого продукта.
Представим скрученный продукт диаметром d. Высоту одного витка
крутки обозначим h, угол между винтовой линией на поверхности продукта и
осью - углом кручения β. Развернем поверхность цилиндра в плоскость, тогда
волокно должно расположиться по диагонали прямоугольника (рис. 1.32, б).
Из прямоугольного треугольника имеем tg = πd / h
58
Число кручений на 1 метр продукта есть крутка К, а так как один виток
имеет протяженность h (мм), то h = 1000/К
Рис. 1.32. Схема кручения продукта
Откуда получим К = tgβ1000/πd .
(2.1)
Диаметр скручиваемого продукта определяется по формуле
,
(2.2)
√ √
здесь Т - линейная плотность продукта, текс;
γ - плотность продукта, г/см3.
Подставляя уравнение (2.1) в уравнение (2.2), получим
K = /√ ,
где α - коэффициент крутки, пропорциональный tgβ.
Эту формулу крутки называют технологической формулой и по ней
устанавливают необходимую для продуктов разной линейной плотности
крутку. Значение коэффициента крутки выбирают из таблиц «Справочника
по хлопкопрядению» в зависимости от длины волокна и линейной плотности
продукта. В целях сокращения записи в таблицах приведены значения коэффициента крутки αт, уменьшенные в 100 раз.
Поэтому крутка
,
√
где αТ - табличное значение коэффициента крутки.
На ровничной машине мычка, выходящая из вытяжного прибора представляет собой плоскую тонкую ленточку, которая воспринимая крутящий
момент от веретена, закручивается, превращается в ровницу.
Крутка ровницы на машине, кр/м,
,
где nв - частота вращения веретена, мин-1;
vB - скорость выпуска ровницы, м/мин.
Наматывание ровницы на катушку происходит вследствие различия частот вращения катушки nк и веретена nB (nк>nB).
На катушке витки ровницы раскладываются слоями, расположенными
параллельно друг другу вдоль катушки. Каждый последующий слой ровницы
уменьшается по высоте на постоянную величину. Благодаря этому катушки
59
ровницей получают форму цилиндра, ограниченного сверху и снизу конусами.
Чтобы получить на ровничной машине катушку с ровницей заданной
структуры, необходимо выполнить четыре основных условия наматывания.
Первое условие. При формировании паковки должна соблюдаться зависимость
Vн = Vв,
где Vн - скорость наматывания ровницы на катушку, м/мин;
Vв - скорость выпуска ровницы вытяжным прибором, м/мин.
Если учесть, что наматывание ровницы происходит за счет превышения частоты вращения катушки над частотой вращения веретена, то первое
условие наматывания можно представить уравнением
nк =nв + Vв/πdH,
где nк - частота вращения катушки, мин;
Vв - скорость выпуска, м/мин;
dH - переменный диаметр намотки ровницы, увеличивающийся с каждым новым слоем наматывания, м.
При увеличении диаметра намотки частота вращения катушки уменьшается по гиперболическому закону, асимптомически приближаясь к частоте
вращения веретена.
Второе условие. - Для обеспечения постоянства натяжения ровницы и
требуемой плотности намотки, чтобы каждый виток укладывался рядом с
предыдущим, необходимо выполнить следующее условие
Vкар =hnH =hVB/πdH,
где Vкар - скорость перемещения верхней каретки, м/мин;
h - шаг витков, м;
nН - число наматываемых в минуту витков (nн = nк – nв = Vв/πdH).
При раскладывании витков намотки по высоте катушки скорость верхней каретки должна уменьшаться с увеличением диаметра намотки.
Ровница на катушку укладывается слоями при движении верхней каретки, поэтому третьим условием наматывания является необходимость
возвратно-поступательного движения каретки с определенной скоростью для
каждого наматываемого слоя.
Четвертым условием наматывания является уменьшение размаха
верхней каретки при наматывании каждого последующего слоя ровницы:
Нк<...<Нi<... Н1, где H1 и Нк - высота первого и последнего слоев.
Для выполнения условий наматывания в системе передач движений к
рабочим органам ровничной машины предусмотрены специальные устройства - механизм управления наматыванием и дифференциальный механизм.
Фактическую производительность (кг/ч) ровничной машины можно
определить по формуле
,
где Vв - скорость выпуска ровницы, м/мин;
60
nв - частота вращения веретена, мин-1;
К - крутка ровницы, кр/м;
Тр - линейная плотность ровницы, текс;
N - количество веретен на машине;
Кпв - коэффициент полезного времени ровничной машины (0,68-0,92).
2.7. Прядение - формирование пряжи
Целью прядения является получение из ровницы или ленты пряжи,
удовлетворяющей определенным требованиям в отношении линейной плотности, разрывной нагрузки, равномерности, разрывного удлинения, чистоты,
гладкости и других свойств.
2.7.1. Кольцевой способ прядения
Кольцевой способ позволяет получить наиболее прочную пряжу любой
толщины.
Сущность процессов, осуществляемых на кольцевой прядильной машине, состоит в том, что поступающий в машину полуфабрикат утоняется до
заданной линейной плотности путем вытягивания, приобретает определенную структуру и необходимую прочность посредством кручения, а затем
продукт наматывается на патрон, образуя паковку, удобную для транспортировки и дальнейшей переработки.
Процесс прядения на машине осуществляется следующим образом. Катушки с ровницей 1 (рис. 1.33) надевают на шпильки и устанавливают в рамку машины. Разматывание ровницы происходит за счет ее натяжения при захвате питающей парой вытяжного прибора 2. Установленная перед вытяжным прибором водилка 3 сообщает ровнице возвратно-поступательное движение вдоль линии зажима питающей пары, что обеспечивает равномерный
износ эластичных покрытий валиков вытяжного прибора. В задней зоне вытяжного прибора ровнице сообщается небольшая вытяжка в пределах 1,3 - 2
с целью разрушения крутки и подготовки продукта к основному вытягиванию.
В основной зоне вытягивания установлены ремешки, которые осуществляют контроль за движением волокон, обеспечивая получение пряжи с
минимальной неровнотой по линейной плотности. Выходящая из вытяжного
прибора мычка скручивается в пряжу 4, которая проходит в нитепроводник 5
и под бегунок 6, сидящий на кольце 7, закрепленном на кольцевой планке 10,
и наматывается на патрон 8, надетый на веретено 9.
Бегунки, обычно прямоугольного сечения, изготавливаются из стальной проволоки. Они имеют эллиптическую или С-образную форму и различаются номером, который показывает массу 1000 бегунков в граммах. Номер
бегунка выбирают в зависимости от линейной плотности пряжи. При вращении веретена с патроном бегунок приводится в движение по кольцу нитью,
которая наматывается на патрон. За каждый оборот веретена пряжа получает
61
Рис. 1.33. Технологическая схема
кольцевой прядильной машины
одно кручение, при этом она вращается
вокруг веретена, образуя баллон. Для
предупреждения захлестывания пряжи с
соседних веретен между ними устанавливают баллоноограничители. Минимальное значение крутки, при которой
пряжа по разрывной нагрузке будет отвечать требованиям государственного
стандарта, определяют по технологической формуле
.
√
Коэффициент крутки αт выбирают
по таблице справочника согласно штапельной длине используемого волокна,
линейной плотности пряжи Т, системы
прядения и области использования пряжи (основа, уток, для трикотажа, техни-
ческих тканей и т.д.).
При скручивании мычки в пряжу волокна принимают винтообразную
форму и расстояние между их концами сокращается - происходит усадка
продукта от крутки. Усадку можно определить по формуле, %,
⟦(
) ⟧
,
где lо - длина выходящей из вытяжного прибора мычки, мм;
l - длина пряжи, мм.
На практике удобнее использовать коэффициент укрутки К у, который
находится в пределах 0,91-0,99 и зависит от линейной плотности пряжи и интенсивности кручения
Ky=1-U/100.
На машине применяется однозонный способ кручения совмещенный с
наматыванием. Крутка пряжи на машине, кр/м, определяется по формуле
,
где nв - частота вращения веретен, мин-1
Vв - скорость выпуска пряжи, м/мин.
Частота вращения бегунка n6 меньше, чем веретена nв, в результате чего и происходит наматывание пряжи на патрон.
Прядильный початок состоит из основания сферической формы - гнезда початка (рис. 1.34, а) и тела початка цилиндрической формы с конусом в
верхней части. Гнездо початка занимает объем, ограниченный точками 6, 7,
8, 3. 4, 5. Тело початка ограничено на рисунке точками 1, 2, 3, 8, 7, 6, 9, 10.
Гнездо и тело початка состоят из слоев пряжи высотой от Н 0 до Н.
Каждый слой этой высоты намотан за один полный ход кольцевой планки
снизу вверх и обратно. Каждый последующий слой пряжи на початке располагается выше предыдущего. При этом происходит смещение вершин слоев
на ∆р и смещение оснований слоев - на ∆q.
62
Рис. 1.34. Строение початка с пряжей и диаграмма изменения его
параметров
На рис. 1.34, б показана диаграмма изменения параметров строения початка за время наматывания гнезда початка - Ot1 и тела початка - t1t2.
Для образования сферической поверхности гнезда початка высота слоев постепенно увеличивается от Н0 до Н, а смещение оснований ∆q уменьшается. Длина пряжи в каждом слое початка одинакова. Каждый слой пряжи в
гнезде початка толще внизу, чем наверху, что и обеспечивает образование
сферической поверхности. Высота и толщина слоев в теле початка одинакова, что позволяет сформировать цилиндрическую поверхность.
Пряжа наматывается слоями на коническую часть початка и раскладывается витками с шагом hcл при движении кольцевой планки снизу вверх
(наматывается слой) и hпp при обратном движении (наматывается прослоек);
обычно hсл < hпp. При наматывании слоя и прослойка с разным шагом намотки витки перекрещиваются и пряжа легко сматывается с початка без заклинивания витков и обрывов. Диаметр початка на 1-2 мм меньше диаметра
кольца.
За единицу времени (1 мин) на початок наматывается пряжа, длина которой равна
(nв - nб) πdн,
где dн - диаметр намотки, м;
nв - частота вращения веретена, мин-1;
nб - частота вращения бегунка, мин-1.
Эта длина должна соответствовать длине мычки, выходящей из вытяжного прибора за 1 мин, то есть можно написать
(nв - nб) πdн = vвКу,
где vв - скорость выпуска пряжи, м/мин;
Ку - коэффициент укрутки пряжи.
Тогда первое условие наматывания имеет следующий вид
63
nб = nв - (vвКу/πdн).
Бегунок отстает от веретена на 1-2%, и эта разность зависит от диаметра намотки dн.
Раскладывание витков намотки вдоль конуса початка осуществляется
за счет возвратно-поступательного движения кольцевой планки в вертикальной плоскости с шагом витка п. Тогда скорость кольцевой планки, м/мин,
vк.п.=Куvвh/(πdH).
Из второго условия наматывания следует, что скорость кольцевой
планки обратно пропорциональна диаметру намотки.
Средняя скорость движения кольцевой планки при наматывании прослойка больше, чем при наматывании слоя.
На современных кольцевых прядильных машинах рабочая частота
вращения веретен может достигать 18000 мин-1 и скорость бегунка относительно кольца составляет около 35м/с. При большой скорости бегунка создается большая центробежная сила, вызывающая силу трения, которую и преодолевает пряжа. При вращении бегунка по кольцу вращается и участок пряжи между нитепроводником и бегунком, образуя тело вращения, называемое
баллоном, который вызывает дополнительное натяжение пряжи.
Ни нить в баллоне действуют различные силы: центробежная, Кориолиса, сопротивление воздуха, тяжести нити. Однако баллон выполняет и положительную функцию - он является амортизатором случайных резких колебаний натяжения пряжи, которые могут возникнуть при прохождении соринок, узелков и других пороков пряжи под бегунком, вызывающих заклинивание бегунка и резко повышающих натяжение.
При большом натяжении пряжи увеличиваются плотность намотки и
длина пряжи в початке, что является положительным фактором, но при этом
повышается и вероятность обрыва пряжи, что приводит к снижению производительности труда и оборудования.
В процессе наматывания наибольшее натяжение пряжа испытывает в
зоне между бегунком и початком.
Натяжение пряжи тем выше, чем больше масса бегунка, частота вращения его и радиус кольца.
На натяжение влияет также и радиус намотки. При постоянной частоте
вращения веретен натяжение пряжи периодически изменяется от максимального значения при положении кольцевой планки вверху конуса початка (малый радиус намотки) до минимального при положении кольцевой планки у
основания конуса (большой радиус намотки).
На натяжение пряжи влияет также и радиус баллона. С увеличением
радиуса баллона растет и натяжение пряжи. Для уменьшения натяжения
пряжи от этого фактора между веретенами устанавливают пластинчатые баллоноограничители.
На натяжение пряжи влияет также и коэффициент трения между бегунком и кольцом. Для уменьшения силы трения кольца полируют и смазывают.
При постоянной частоте вращения веретен натяжение пряжи неравномерное и вследствие этого распределение обрывности в течение наработки
64
всего початка (съема) неравномерное. Наибольшая обрывность наблюдается
при наработке гнезда, а также при положении кольцевой планки у вершины
конуса початка. Повышается обрывность и в конце съема, когда уменьшается
расстояние между кольцевой планкой и нитепроводником - уменьшается высота баллона, снижается амортизация натяжения баллоном.
Для выравнивания натяжения пряжи применяют регуляторы частоты
вращения веретен.
Переменная частота вращения веретен может быть достигнута:
- Послойным регулированием, когда частота вращения веретен изменяется в пределах одного размаха кольцевой планки в соответствии с изменением диаметра конуса початка. Когда натяжение пряжи увеличивается при
наматывании на малый диаметр початка, частота вращения веретен уменьшается, и наоборот.
- Базисным регулированием, когда частота вращения веретен изменяется при наматывании гнезда и тела початка.
При использовании регулятора снижается обрывность пряжи, увеличивается производительность труда прядильщицы и зона ее обслуживания, поскольку обрывность не только снижается, но и более равномерно распределяется по времени. Натяжение пряжи при оптимальном уровне обрывности
на машине обеспечивает необходимую плотность намотки для получения паковки максимально возможной массы.
Производительность кольцевой прядильной машины выражается количеством выработанной пряжи в килограммах или километрах 1000 веретенам
за 1 час.
Фактическая производительность прядильной машины, кг/ч,
P=Vв·60·Т·Ку·N·Кпв/106
или
Р=nв·60·Т·Ку·N·Кпв/(К·106),
где nв - частота вращения веретен, мин-1;
Vв - скорость выпуска пряжи, м/мин;
Т - линейная плотность пряжи, текс;
N - количество веретен на машине;
Ку - коэффициент укрутки пряжи;
К - крутка пряжи, кр/м;
Кпв - коэффициент полезного времени (0,947-0,984).
Для сравнения производительности прядильных машин, вырабатывающих пряжу разной линейной плотности, ее определяют в км/ч,
Р’ =Vв60КуNКпв/103,
Р’=nв60КуNКпв/(К·103).
Очень часто для сравнения производительности прядильных машин,
имеющих разное количество веретен, ее определяют в кг/ч и км/ч на 1000 веретен.
Производительность машины тем больше, чем выше частота вращения
веретен и меньше крутка пряжи. С увеличением частоты вращения веретен
65
не только повышается скорость выпуска пряжи, но и увеличивается натяжение пряжи, что в свою очередь приводит к повышению обрывности и снижению производительности труда и оборудования.
Современные кольцевые прядильные машины работают уже при такой
частоте вращения веретен, при которой остается очень малый резерв повышения производительности машины за счет дальнейшего увеличения скорости. Скорость выпуска пряжи в настоящее время составляет 10-20 м/мин.
Дальнейшее повышение производительности труда на кольцевых прядильных машинах возможно за счет автоматизации процессов присучивания пряжи, съема початков с веретен и пуска машины. В настоящее время машины
оснащают мычкоуловителями, пухообдувателями, пухосборниками и автоматами съема початков.
2.7.2. Пневмомеханический способ прядения
Сущность новых способов прядения заключается в формировании
пряжи из дискретного потока разъединенных волокон, отделяемых от непрерывного продукта и присоединяемых к вращающемуся концу пряжи, которая
скручивается и непрерывно выводится из зоны формирования. Крутильное
устройство осуществляет не только кручение продукта, но и формирование
волокнистой ленточки из дискретного потока в результате осуществления
процесса циклического сложения.
Пневмомеханический способ прядения часто называют прядением со
свободным концом, разрывным прядением, элементарным прядением и др.
Наиболее полным и правильно отражающим сущность этого прядения является следующее название - прядение с разделенным кручением и наматыванием,
Процесс на пневмомеханической прядильной машине ППМ-120 или
БД-200 осуществляется следующим образом. Лента 1 (рис. 1.35), поступающая из таза, подается питающим валиком 2 по столику 3 к дискретизирующему валику 4, который своими зубьями прочесывает и разделяет ленту на
отдельные волокна 5. В процессе дискретизации питающая лента утоняется в
3000-9000 раз, и в сечении дискретного потока 6 при идеальном разъединении находится от 2 до 6 неконтактирующих волокон. Эти волокна снимаются
с зубьев дискретизирующего валика воздушным потоком и транспортируются по конфузору 8 в прядильную камеру 7. На участке между питающим валиком и конфузором имеется сороудаляющий канал 11, в который под воздействием центробежной силы выпадают сорные примеси и пороки. Эффективность очистки в этой зоне повышается с увеличением частоты вращения
дискретизирующего валика и уменьшением степени разрежения воздуха в
прядильной камере. Для предупреждения снижения распрямленности волокон рекомендуется, чтобы скорость воздушного потока в конфузоре в зоне
съема волокон была в 1,2 - 1.5 раза выше скорости дискретизирующего валика. В силу уменьшения сечения конфузора скорость воздуха в нем и соответственно скорость движения волокон возрастает, что способствует их даль66
нейшему относительному смещению. Дискретный поток волокон, выходящий из конфузора, попадает первоначально на внешнюю поверхность разделителя 9, а затем на наклонную стенку сборной поверхности прядильной камеры. Далее под действием центробежной силы волокна попадают в желоб
10 вращающейся прядильной камеры, образуя в нем волокнистую ленточку
за счет наложения слоев друг на друга. Скручивание волокнистой ленточки
происходит в результате вращения прядильной камеры 7. Сформированная
пряжа 13 выводится из прядильной камеры через нитевыводящую трубочку
12 выпускной парой 15 и наматывается в бобину 17.
Рис. 1.35. Технологическая схема пневмомеханической прядильной
машины
Кручение пряжи и ее наматывание в бобину осуществляются разными
рабочими органами (прядильной камерой 7 и мотальным барабанчиком 16),
то есть наматывание отделено от кручения, и эти процессы можно вести при
больших скоростях.
Таким образом, при пневмомеханическом способе прядения осуществляются следующие технологические процессы:
- дискретизация входящего продукта с целью образования дискретного
потока из разъединенных волокон:
- транспортирование дискретного потока волокон в зону формирования
свободного конца пряжи;
- циклическое сложение дискретного потока волокон для формирования волокнистой ленточки;
- кручение ленточки с целью формирования пряжи и сообщение ей
прочности;
- наматывание готовой пряжи для получения цилиндрической бобины.
Целью дискретизации является получение равномерного дискретного
потока из отдельных распрямленных и ориентированных волокон, который
не может воспринимать и передавать крутящий момент от скручиваемого
конца пряжи.
67
Сущность дискретизации заключается в разъединении питающего продукта на отдельные волокна, в их относительном смещении и распределении
на большой длине.
Интенсивность дискретизации характеризуется следующими показателями:
♦
вытяжкой между дискретизирующим валиком и питающим цилиндром
,
эту вытяжку выбирают в зависимости от линейной плотности вырабатываемой пряжи и питающей ленты (Eд = 3000...9000);
♦
числом воздействий гарнитуры дискретизирующего валика на
одно волокно
̅
,
где nд.в - частота вращения дискретизирующего валика, мин-1;
М - число зубьев на поверхности дискретизирующего валика;
Тв и Тл - линейная плотность волокна и ленты, текс;
̅ - средняя длина волокна, мм;
Vп.ц - скорость питающего цилиндра, м/мин.
Сущность процесса транспортирования заключается в перемещении
дискретного потока волокон воздушным потоком от дискретизирующего валика до сборной поверхности прядильной камеры и далее в ее желоб силами
инерции.
Так как скорость прядильной камеры больше скорости дискретизирующего валика (vп.к> vд.в), то при транспортировании волокна также получают
относительное смещение. Вытяжка при транспортировании
Етр = Vп.к / Vд.в.
Следовательно, вытяжка при дискретизации и транспортировании
ЕдЕтр =Vп.к/Vп.ц=mл/mв.с>mл или mв.с<1,
где mл и mв.с - число волокон в сечении соответственно питающей ленты и волокнистого слоя.
Для оценки степени дискретизации волокнистого слоя, укладываемого
за один оборот прядильной камеры, определяют коэффициент дискретизации
Кд
Кд=Тв/Тв.с=1/mв.с.,
где Тв.с. и Тв - линейная плотность соответственно волокнистого слоя и волокна, текс.
Целью циклического сложения являются формирование равномерной
волокнистой ленточки и интенсивное смешивание волокон. Сущность его
заключается в послойной укладке дискретного потока на кольцевую клиновидную волокнистую ленточку. При этом различные по толщине и структуре
участки складываемых слоев соединяются в самых разнообразных комбинациях, что обусловливает выравнивание продукта. Процесс циклического
сложения происходит в желобе прядильной камеры.
68
Процесс сгущения или циклического сложения дискретного потока волокон в прядильной камере существенно отличается от известного случая
продольного сложения нескольких продуктов. Если при параллельном сложении складываются отдельные участки различных продуктов, то при циклическом сложении складываются отдельные участки одного и того же продукта, иными словами продукт как бы складывается сам с собой и сложение
это происходит циклически, то есть за один оборот прядильной камеры
(один цикл) на ее сборную поверхность укладывается один слой дискретного
волокнистого потока, причем конец каждого предыдущего слоя будет одновременно являться началом следующего.
При стабильном формировании и съеме волокнистой ленточки в любом
сечении ее в пункте съема происходит сложение d слоев дискретного потока.
Эффект выравнивания дискретного потока в процессе циклического сложения приближенно можно определить по формуле, которая применяется и при
определении эффекта продольного сложения продуктов,
Св.л=Св.с/√ ,
где Св.с и Св.л - квадратическая неровнота волокнистого слоя (или дискретного
потока) и волокнистой ленточки, %.
Установлено, что неровнота волокнистой ленточки уменьшается с
уменьшением неровноты дискретного потока и с увеличением диаметра прядильной камеры и крутки пряжи.
Число слоев в пункте съема ленточки
d=1/Еф,
где Еф - вытяжка формирования.
,
где vв.в - скорость выпускных валиков, м/мин;
vп.к - скорость прядильной камеры, м/мин.
Эта вытяжка меньше единицы, так как в процессе циклического сложения происходит сгущение волокнистого потока.
Общая вытяжка на пневмомеханической прядильной машине
Е=Тл/Тпр=ЕдЕтрЕф=Vв.в/Vп.ц,
где Тл и Тпр - линейная плотность соответственно ленты и пряжи, текс;
Vв.в - скорость выпускных (оттяжных) валиков, м/мин;
Vп.ц - скорость питающих цилиндров, м/мин.
Цель и сущность кручения пряжи те же, что и на кольцевой прядильной машине. Крутка пряже сообщается прядильной камерой и распространяется на участок пряжи от точки ее съема с поверхности прядильной камеры
до выпускной пары машины.
Величина крутки (кр/м) определяется по формуле
,
где nп.к - частота вращения прядильной камеры, мин-1,
vв.в - скорость выпускных валиков, м/мин.
69
Стержневая часть пряжи по структуре представляет собой скрученную
ленточку. Волокна, поступающие из дискретного потока в зону формирования - кручения, ложатся на частично скрученную волокнистую ленточку и
образуют слой с неупорядоченной структурой. Эти волокна оказывают малое
сопротивление при разрыве пряжи и являются как бы дополнительными, доводящими толщину пряжи до номинала. Обвивочные волокна придают пряже объемность, пушистость и повышают ее стойкость к истиранию.
Вышеописанная структура пряжи является одной из причин пониженной прочности пряжи пневмомеханического способа прядения.
Наматывание пряжи на пневмомеханической прядильной машине
осуществляется раздельно от кручения и другими рабочими органами. Цилиндрическая или коническая бобина крестовой намотки получает вращение
от мотального барабанчика. Возвратно-поступательное движение пряже сообщается винтовой канавкой мотального барабанчика или нитераскладчиком.
Фактическая производительность пневмомеханической прядильной
машины, кг/ч,
Кпв,
.
Фактическая производительность пневмомеханических прядильных
машин, км/ч,
Р'
Кпв,
Р'
где vв.в - скорость выпускных валиков, м/мин;
nп.к -частота вращения прядильной камеры, мин-1;
Т - линейная плотность пряжи, текс;
N - количество прядильных камер на машине;
Кпв - коэффициент полезного времени (0,88-0,95).
Для увеличения КПВ и повышения качества пряжи на современных
пневмомеханических прядильных машинах используются автоматические
системы для заправки при пуске прядильной камеры, для чистки камер,
устранения обрывов пряжи и смены бобин.
Получение пряжи пневмомеханическим способом позволяет сократить
число технологических переходов, увеличить скорость прядения, массу нити
на выходной паковке, автоматизировать ликвидацию обрывов и съем нарабатываемых паковок, что дает большую экономию трудовых и материальных
ресурсов.
70
2.8. Новые способы прядения
2.8.1. Роторная прядильная машина ПР-150-1
Машина ПР-150-1 предназначена для выработки пряжи линейной
плотности 84-222 текс из ленты. На этой машине осуществляются те же процессы, что и на камерной пневмомеханической прядильной машине типа
ППМ или БД.
На роторной пневмомеханической прядильной машине в отличие от
камерной используется вращающийся ротор для формирования на его поверхности волокнистого диска и превращения его в пряжу при кручении.
От зубчатого барабанчика 1 (рис. 1.36) дискретизирующего устройства
волокна транспортируются воздушным потоком в конфузоре 2 к сборной поверхности ротора 3 и прижимаются к ней набегающей струей воздуха. Удерживаются волокна на поверхности ротора штырьками, расположенными по
его окружности. В трубку 5 ротора вводится конец пряжи 6, он прижимается
к сборной поверхности и вращается вместе с ней. К концу пряжи прикручиваются волокна из волокнистого слоя диска и формируется пряжа, крутка которой сообщается за счет прижима пряжи шариком 4 в гнезде входного отверстия трубки ротора.
Рис. 1.36. Технологическая схема
роторной прядильной машины
ПР-150-1
Рис. 1.37. Технологическая
схема аэромеханической
машины ПАМ-150
71
Воздух из камеры крутильного органа отсасывается пневмосистемой 7,
унося с собой пух, сор и незаработанные волокна, что обеспечивает выработку более чистой пряжи по сравнению с пряжей кольцевого прядения из того
же сырья.
Частота вращения ротора 12 500-20 000 мин-1, скорость выпуска пряжи
до 65 м/мин, длина перерабатываемого волокна до 40 мм.
Аэромеханическая прядильная машина ПАМ-150 предназначена для
выработки пряжи 111,1 - 333 текс из хлопкового волокна низких сортов и отходов хлопкопрядильного производства. Конструкция машины максимально
унифицирована с конструкцией пневмомеханической прядильной машины.
На машине ПАМ-150 пряжа формируется в неподвижной аэродинамической
прядильной камере с помощью воздушного вихря, создаваемого отсасывающим вентилятором.
От дискретизирующего устройства 1 (рис. 1.37) волокна поступают в
аэродинамическую прядильную камеру 2. Волокна под действием воздушного вихря и центробежных сил прижимаются к внутренней поверхности камеры и перемещаются вниз по траектории, близкой к винтовой линии.
2.8.2. Аэромеханическая прядильная машина ПАМ-150
В начальный момент работы в камеру вводят заправочный конец нити,
который засасывается и приводится во вращение воздушным вихрем. Вращаясь в воздушном вихре вокруг оси камеры, открытый конец пряжи прикручивает к себе волокна, поступающие от дискретизирующего устройства. Сформированная пряжа на выходе из прядильной камеры поступает в канал механического крутильного устройства 3 (вьюрка), который сообщает ей дополнительную крутку. На машине ПАМ-150 пряже сообщается крутка воздушным вихрем и крутильным органом при ее эластичном зажиме. Соотношение
долей крутки, сообщаемой пряже воздушным вихрем и крутильным органом,
оказывает влияние на разрывную нагрузку пряжи.
Готовая пряжа выводится выпускными валиками 4 и наматывается в
цилиндрическую бобину 5 массой до 1,5 кг. Скорость выпуска пряжи до 35
м/мин, частота вращения крутильных устройств 8000-16 000 мин-1.
Опыт эксплуатации машин ПР-150-1 и ПАМ-150 показывает, что повышается производительность труда и оборудования, улучшаются санитарно-гигиенические условия труда и качество вырабатываемой пряжи.
2.8.3. Бескамерные пневматические способы прядения
Двухконденсерный способ
Известно, что одноконденсерный способ (способ Т.П. Трыкова) предназначен для прядения коротких льняных волокон, а двухконденсерный способ прядения (способ Е. Ферера, Австрия) с подачей дискретного потока волокон в зону формирования под прямым углом предназначен для прядения
шерстяных, лубяных, химических волокон и смесей этих волокон различной
линейной плотности и длины от 30 до 150 мм при скорости выпуска пряжи
72
до 300 м/мин. По последнему способу пряжа 30-300 текс вырабатывается из
чесальной ленты 15-40 ктекс при малом натяжении пряжи и частоте вращения прядильных барабанов 2800-6000 мин-1.
Для производства пряжи от 15 до 60 текс при скорости выпуска до
300 м/мин из хлопковых, химических волокон и их смесей (максимальная
длина волокна 40 мм и линейная плотность 0,33 текс) используется также
двухконденсерный способ прядения с подачей дискретного потока волокон в
зону формирования под углом 30-40° (способ ПСЛ, Англия). На рис. 1.38
приведена технологическая схема прядильной машины двухконденсерного
(фрикционного) способа прядения. Чесальная лента 1 с помощью питающего
цилиндра 3 извлекается из таза и проходит через уплотнитель 2. Дискретизирующее устройство, так же как и на камерной пневмомеханической прядильной машине, включает питающий цилиндр 3, столик, дискретизирующий валик 4 (nд/в = 4500 ... 10 000 мин-1), сороудаляющее устройство и кожух валика. Дискретный поток волокон 6 снимается с гарнитуры дискретизирующего
валика 4 воздушным потоком и направляется в зону формирования конфузором 5. Дискретный поток волокон транспортируется с постепенно возрастающей скоростью, что обеспечивает дополнительное утонение потока за счет
относительного смещения волокон, а также сохранение распрямленности волокон, достигнутой при подготовке ленты.
Зона формирования пряжи образуется очень узкой щелью между конденсерными перфорированными прядильными барабанами 8 у выходного отверстия плоского сечения конфузора 5 и у щелевых отсасывающих патрубков 13, расположенных внутри барабанов 8.
В зоне формирования при стабильной работе прядильного устройства
все время находится вращающийся вокруг своей оси волокнистый конус 7
(конец пряжи), который непрерывно смещается вдоль оси со скоростью выпуска пряжи (vп.p=vв.в= 150 ... 300 м/мин) выпускными валиками 9. Волокнистый конус 7 (см. рис. 1.38) в зоне формирования прижимается воздушной
струей к поверхности прядильных барабанов силой N, и силы трения μN создают крутящий момент, который обусловливает кручение пряжи.
Волокна в зоне формирования пряжи наматываются на боковую поверхность волокнистого конуса по винтовой линии с углом подъема α без
деформации растяжения, так как почти не испытывают натяжения. Нормальный компонент скорости волокна Vв.н обусловливает удар переднего конца
волокна о боковую поверхность конуса и смятие волокна или комплекса волокон, то есть потерю распрямленности волокон и ненаматывание заднего
конца волокна.
73
Рис. 1.38. Технологическая схема прядильной машины
двухконденсорного (фрикционного) способа прядения
Пряжа имеет рыхлую структуру, большую пушистость и меньшую разрывную нагрузку, чем пряжа с кольцевой и пневмомеханической прядильной
машины.
Наматывание пряжи на машине осуществляется теми же рабочими органами (нитераскладчик 10, мотальный барабанчик 11), что и на камерной
пневмомеханической прядильной машине. Получается бобина 12, имеющая
массу 4,2 кг.
Двухвьюрковый способ
Технологическая схема прядильной машины двухвьюркового способа
прядения, приведена на рис. 1.39 (способ Мурата, Япония) Из таза 1 лента 2,
огибая направитель 3, через уплотнитель 4 направляется в трехцилиндровый
двухремешковый вытяжной прибор 5 с общей вытяжкой Е = 50 ... 250. Волокнистая ленточка 6, выходящая из вытяжного прибора, контактирует с
вращающимся концом пряжи 7, который выступает из входного отверстия
первого пневматического вьюрка 8, расположенного на расстоянии 10-12 мм
от линии зажима выпускной пары вытяжного прибора.
74
Рис. 1.39. Технологическая схема прядильной машины двухвьюркового
способа
Выступающий конец 7 пряжи, имеет крутку S и при вращении образует
баллон. Передние концы волокон ленточки, выходящей из вытяжного прибора, формируют веер, и краевые волокна его при контакте с баллонирующим
конусом наматываются на него, образуя обвивочный слой. Доля этих волокон зависит от ширины ленточки, выходящей из вытяжного прибора. На выходе первого вьюрка продукт имеет крутку Z. Затем крученый продукт проходит через второй пневматический вьюрок 9, сообщающий крутящий момент противоположного направления, чем в первом вьюрке. Следовательно,
между вьюрками продукт имеет крутку Z двойной интенсивности. На выходе
второго вьюрка 9 сформированная пряжа также имеет крутку Z.
Выходящая со скоростью 120-180 м/мин из выпускной пары 10 пряжа
проходит через датчик 11, сигнализирующий об обрыве пряжи, через электронный нитеочиститель и узловязатель 12. Затем с помощью нитераскладчика 13 и мотального барабанчика 14 пряжа наматывается в бобину 15 массой 4кг.
На машине вырабатывается пряжа линейной плотности 10-25 текс из
ленты 2,5-3,2 ктекс, состоящей из синтетических волокон или из смеси их с
хлопком длиной до 38 мм.
При использовании пневмомеханического двухвьюркового способа
прядения исключаются ровничные, кольцевые прядильные машины и мотальные автоматы. При подготовке ленты применяют три перехода ленточных машин вместо двух, в результате чего неровнота пряжи снижается.
75
76
2.8.4. Новые способы прядения
Таблица 1.6. Новые способы прядения
Способ
прядения
Механизм
придания
крутки
Фрикционный
способ
прядения
Получение крученой пряжи на
кольцепрядильной машине
Самокруточный
способ
прядения
Dref 2
SiroDuospun
Repco
Веретено кольцепрядильной
машины
Ложное
кручение
на 2 вьюрках
2 перфорированных барабанчика
Пряжи
больших
линейных
плотностей
Гребенное прядение
Гребенное
прядение
Сырье
Шерсть,
химические волокна,
лубяные
волокна
Шерсть, химические волокна
(возможно в будущем хлопковое волокно)
Шерсть,
химические волокна
Линейная
плотность
100-4000
8х2-55х2
13х2-65х2
Способ производства
армированной пряжи
Coverspun
6-120
Метод свойлачивания
Dref 3
Muratajet
Spinning
Tvilo
Periloc
Ложное
кручение
на перфорированных барабанчиках
С помощью воздушного
вихря в 2-х
соплах
Без крутки
-
Пряжи
больших и
средних
линейных
плотностей
3цилиндровый вытяжной
прибор
3цилиндровый
вытяжной
прибор
Пряжи
больших линейных
плотностей
(шерстопрядение)
Штапельные волокна и дополнительно комплексная
нить
Хлопок и
химические волокна
Химические волокна и
смески химических
волокон с
хлопковым
волокном
Хлопковое
волокно и
химические
волокна
Шерсть и
смески с
шерстью
25-500
33-165
8-40
20-60
500-6000
Parafil 2000
Кручение комплексной
нити, волокна сердечника крутки не получают
Гребенное прядение, 3цилиндровый
вытяжной
прибор
Штапельные волокна и
дополнительно
комплексная
нить
Метод ложного кручения
Способ получения пряжи
склеиванием
волокон
Пряжи
больших
линейных
плотностей
76
2.9. Пути развития техники и технологии прядильного
производства
Анализ современной техники и технологии хлопкопрядильного производства показывает следующие пути развития,
1. Повышение эффективности очистки хлопкового волокна на 10-15%;
обеспечение стабильности смеси; снижение содержания прядомого волокна в
отходах и неровноты холстов на 15-20% при холстовом питании чесальных
машин. Широкое применение получают поточные пинии кипа-лента, включающие кипные разрыхлители и автоматические питатели, оснащенные микропроцессорной техникой для управления отбором волокон из ставки кип по
программе многокамерные смесовые машины, наклонные и многобарабанные очистители с пылеудаляющими устройствами, осевые и аэродинамические очистители, пильчатые разрыхлители, обеспыливающие устройства и
машины-дозаторы, а также системы автоматического распределения хлопкового волокна по чесальным машинам с двухкамерными бункерами, элементами регулирования линейной плотности слоя на входе чесальной машины.
2. Использование шляпочных чесальных машин, оснащенных регуляторами линейной плотности, автоматами для замены тазов с лентой, пневматическими устройствами для удаления отходов и пыли и микропроцессорной
техникой для управления и контроля процесса с целью обеспечения высокого
качества ватки-прочеса, снижения неровноты чесальной ленты по линейной
плотности на 25-30% и повышения производительности до 120-200 кг/ч.
3. Использование гребнечесальных машин с частотой вращения гребенных барабанчиков до 400 мин-1, оснащенных устройствами для удаления
отходов, автоматической замены тазов и микропроцессорной техникой для
контроля и управления процессом на машине.
4. Применение ленточных машин со скоростью выпуска 500-1000
м/мин, оснащенных регуляторами линейной плотности ленты, автоматами
для замены тазов с лентой, устройствами для удаления пыли и микропроцессорной техникой с целью получения равномерной ленты по линейной плотности и повышения производитепьности труда на 20-30%.
5. Оснащение ровничных машин подвесными рогульками (частота
вращения до 1900 мин-1), автоматами для снятия наработанных паковок и
установки катушек, микропроцессорной техникой для управления процессами на машине и их контроля.
6. Внедрение кольцевых прядильных машин с частотой вращения веретен до 18000 мин-1, оснащенных автоматами для съема початков, ликвидации
обрывов пряжи и выключения питания вытяжного прибора при обрыве, удаления отходов и пыли с целью повышения производительности труда на
25%.
7. Использование пневмомеханических прядильных машин с частотой
вращения прядильных камер до 150 000-200 000 мин-1, оснащенных автоматами для смены бобин, очистки прядильных камер, запрядки и ликвидации
77
обрывов, микропроцессорной техникой для управления процессами, контроля и регистрации режима машины с целью повышения производительности труда на 20%, производительности оборудования в 2 раза, экономии
электроэнергии на 14% и увеличения съема пряжи с 1 м2 производственной
площади на 42%.
8. Агрегирование с целью повышения производительности труда ровничных и кольцевых прядильных машин, ровничных, кольцевых прядильных
машин и мотальных автоматов, пневмомеханических прядильных машин и
мотальных автоматов.
9. Создание систем прядения с сокращенным числом переходов.
78
РАЗДЕЛ II. ТКАЦКОЕ ПРОИЗВОДСТВО
1. СТРОЕНИЕ ТКАНИ
Тканью называется текстильное изделие, образуемое в результате переплетения нескольких систем нитей. Как правило, этих систем две - основа,
нити которой расположены по длине ткани, и уток, нити которого перпендикулярны основе (рис. 2.1, а). Возможно наличие нескольких систем нитей основы или утка, образующих слои в ткани. Существуют и трехосные ткани,
когда три системы нитей пересекаются под углом 60 градусов.
Ткань имеет фон и кромки. Кромки формируют края ткани. Ширина
кромки тканей составляет 0,25-1% от ширины ткани. Кромки предохраняют
ткань от чрезмерного сужения в процессе ее формирования и отделки, в результате чего они испытывают большее напряжение, чем фон ткани. Поэтому
кромки должны быть достаточно прочными.
а
б
Рис. 2.1. Изображение рисунков переплетений: а - натуральный;
б – канвовый
Свойства ткани являются производными от трех групп факторов:
свойств нитей или пряжи, из которых соткана ткань; рисунка ткацкого переплетения и внутреннего строения ткани (характера изгиба нитей в ткани).
В стандарте на ткань определенного артикула указываются следующие
характеристики:
- сырьевой состав ткани;
- линейная плотность нитей основы и утка;
- плотность ткани по основе и по утку, которая определяется количеством нитей основы и утка на 10 см ткани;
- уработка нитей основы и утка, которая зависит от величины изгиба
нити при формировании элемента ткани;
- ширина готовой ткани;
- ткацкое переплетение;
- поверхностная плотность ткани, которое определяется массой 1 м 2 готовой ткани.
79
1.1. Ткацкие переплетения
Ткацким переплетением называется способ соединения нитей основы и утка в процессе формирования ткани.
Ткацкие переплетения условно изображаются на клетчатой бумаге: основные нити вертикальными полосами, уточные - горизонтальными
(рис. 2.1. а).
Основные элементы ткацкого переплетения показаны на рис. 2.1, б.
Счет основных нитей ведется слева направо, уточных - снизу вверх. Каждая
клетка на рисунке обозначает перекрытие - пересечение нитей основы и утка:
она закрашена, если на лицевой поверхности ткани находится нить основы
(основное перекрытие m0), и не закрашена, если нить утка (уточное перекрытиие mу).
Раппортом переплетения R называется минимальная повторяющаяся часть рисунка переплетения. Раппорт по основе (утку) R0 (Ry), - это количество основных (уточных) нитей в раппорте переплетения.
Сдвиг по основе (утку) одиночного переплетения S0 (Sy) - это положительное или отрицательное число, показывающее, на сколько нитей отстоит
это перекрытие от одноименного одиночного перекрытия на смежной нити.
Положительный сдвиг - это сдвиг перекрытия слева направо, отрицательный
- справа налево.
Ткацкие переплетения делят на следующие классы: главные (простые),
мелкоузорчатые, сложные и крупноузорчатые.
Главные переплетения. Главными называют такие переплетения, в
которых в пределах раппорта на каждой основной или уточной нити имеются
одиночные перекрытия. В таких переплетениях раппорт по основе равен раппорту по утку (R0 = Ry).
К главным переплетениям относятся полотняное, саржевое, сатиновое
и атласное (табл. 2.1).
Характерной особенностью полотняного переплетения является наличие на поверхности ткани одиночных основных и уточных перекрытий, расположенных в шахматном порядке.
Таким образом, ткани полотняного переплетения имеют на лицевой и
изнаночной стороне одинаковое число основных и уточных перекрытий, то
есть являются двухлицевыми тканями. Полотняное переплетение при прочих
равных условиях позволяет вырабатывать наиболее прочные ткани, так как
оно обеспечивает наибольшее число связей между нитями основы и утка.
Полотняное переплетение широко применяется во всех отраслях тек
стильной промышленности. В хлопчатобумажной промышленности этим переплетением вырабатывают большое количество бельевых, платьевых, рубашечных и одежных тканей (это ткани типа бязи, миткаля, шифона, майи,
батиста и др.); в шерстяной - различные суконные ткани, В шелковой промышленности полотняным переплетением вырабатывается ткань сравнительно ограниченного числа артикулов. Эти ткани из химических волокон и
натурального шелка типа поплина, маркизета, полотна, крепдешина.
80
Таблица 2.1. Главные переплетения
Название переплетения
Полотняное
Обозначение
Рисунок переплетения
2
1
-
1 2
4
3
2
1
Саржевое
mo=my=1
Ro=Ry=2
So=Sy=1
Ro=Ry= mo+my≥3
So=Sy=+1
(правая саржа)
1 2 3 4
правая уточная
саржа 1/3
So=Sy=-1
(левая саржа)
у
4
3
2
1
mo=1, my=R-1
(уточная саржа)
1
3 4
левая основная
саржа 3/1
сатин 5/3
Сатиновое
Характерные особенности
у
5
4
3
2
1
my=1, mo=R-1 (основная саржа)
mo=1, my=R-1
Ro=Ry≥5
So≠Sy
R и So не кратны
1 2 3 4 5
Атласные
о
5
4
3
2
1
1 2 3 4 5
атлас 5/3
my =1, mo =R-1
Ro=Ry≥5
1<Sy<R-1
So≠Sy
R и So не кратны
Ткани саржевого переплетения имеют на их поверхности диагональные
полосы из уточных и основных перекрытий. На лицевой стороне ткани диагональные полосы чаще всего направлены снизу слева вверх направо. Знак
сдвига показывает направление наклона диагоналей саржи. Если на лицевой
стороне саржи преобладают уточные перекрытия, то она называется уточной,
а если преобладают основные перекрытия, саржа называется основной.
При выработке тканей саржевых переплетений длина широких перекрытий не должна превышать 3-4 мм, иначе ткань имеет неустойчивую
структуру.
81
Саржевые переплетения широко применяют для выработки тканей в
хлопчатобумажной, шерстяной, льняной и шелковой отраслях текстильной
промышленности.
Сатиновое переплетение характеризуется наличием на лицевой стороне
ткани длинных уточных и одиночных основных перекрытий, равномерно
расположенных на площади раппорта. Для получения ровной блестящей поверхности лицевой стороны в тканях необходимо сформировать уточный застил, то есть плотность ткани по утку должна быть больше плотности ткани
по основе.
Ткани атласного переплетения характеризуются наличием на лицевой
стороне длинных основных и одиночных уточных перекрытий, равномерно
расположенных по площади раппорта, Для атласных переплетений необходимо сформировать основный застил, то есть плотность ткани по основе
должна превышать плотность ткани по утку.
При выборе сдвига в сатиновом и атласном переплетении рекомендуется располагать одиночные перекрытия каждой нити ближе к середине длинного перекрытия предыдущей нити. Это делается для предупреждения раздвижек нитей в ткани. Сатины и атласы, имеющие постоянный сдвиг, называют правильными.
В ряде случаев при построении сатинового или атласного переплетения
невозможно использовать постоянный сдвиг. Если R = 6, то любое число от 2
до 4 будет кратным 6. Поэтому сатиновое и атласное переплетения с таким
раппортом можно построить только с переменным сдвигом, а именно с чередованием сдвигов 2, 3; 4, 4; 3, 2. При этом получается неправильный сатин
или неправильный атлас.
Сатиновое и атласное переплетение получило широкое применение в
хлопчатобумажной, шелковой, а также льняной и шерстяной отраслях промышленности.
Как правило, ткани с атласным переплетением на ткацких станках вырабатывают лицевой стороной вниз. Это делается для уменьшения числа одновременно поднимающихся нитей основы с целью уменьшения их обрывности, а также затрат энергии.
Мелкоузорчатые переплетения. Мелкоузорчатые переплетения
получают как видоизменения главных, либо путем повторения усиления основных или уточных перекрытий (производные переплетения), либо соединяя несколько различных главных переплетений (комбинированные переплетения). При этом получаются рисунки с продольными и поперечными полосами, квадратами, клетками, диагоналевые и т.д.
Производные переплетения подразделяются на производные полотняного, саржевого, сатинового и атласного переплетений.
Производные полотняного переплетения получают путем усиления
одиночных перекрытий в полотняном переплетении. В зависимости от
направления, в котором усиливают одиночные перекрытия, производные полотняного переплетения подразделяют на основный и уточный репс, основный и уточный полурепс, рогожку (рис. 2.2, а - д).
82
Из производных полотняного переплетений чаще используют переплетение рогожка. Основный репс широко применяют для выработки кромок
ткани.
Производные саржевого переплетения получают при усилении одиночных основных или уточных перекрытий базовой саржи, изменении знака
сдвига, а также за счет того и другого вместе. Производные саржевых переплетений разнообразны. Наиболее распространены усиленная, сложная, ломаная, ромбовидная, обратносдвинутая, теневая и зигзагообразная саржи
(рис. 2.2, е -з).
Усиленные сатины получают путем усиления одиночных основных перекрытий сатинового переплетения в направлении утка (рис. 2.2, и). Усиленные атласы получают путем усиления одиночных уточных перекрытий атласного переплетения в направлении основы (рис. 2.2, к).
Производные сатиновых и атласных переплетений имеют такие же параметры построения, как и базовые сатины и атласы. Однако для них характерна несколько большая прочность закрепления нитей в ткани за счет усиления одиночных перекрытий, что способствует увеличению устойчивости
нитей в ткани к раздвижке.
Рис. 2.2. Примеры мелкоузорчатых переплетений: а) основный репс
3/3; б) уточный репс 3/3; в) основный полурепс 3/1; г) уточный полурепс 3/1;
д) рогожка 3/3; е) усиленная основная саржа 3/2; ж) усиленная уточная саржа
2/3; з) сложная саржа ; и) усиленный сатин 5/3; к) усиленный атлас 5/3
83
В хлопчатобумажной промышленности переплетением усиленный сатин вырабатывают молескин, сукно, замшу, вельветон, которые в процессе
отделки начесываются. Усиленные атласы применяют для выработки подкладочных тканей.
Сложные и крупноузорчатые переплетения. Сложные переплетения образуются с помощью нескольких систем основных или уточных
нитей. Их построение характеризуется расположением систем основных или
уточных нитей в тканях слоями (полутораслойные, двух- и многослойные,
полые ткани); образованием петель из основных или уточных нитей (ворсовые и махровые ткани); перевивкой нитей основы друг с другом для закрепления крупных клеток из нитей (ажурные переплетения) (рис. 2.3).
Крупноузорчатые переплетения (рис. 2.3, г) применяются для создания
на ткани разнообразных рисунков. Их раппорты состоят из сотен или тысяч
нитей. Вырабатываются такие ткани на станках со специальными устройствами – жаккардовыми машинами.
Рис. 2.3. Сложные переплетения: а – двухслойная ткань; б – махровая
ткань; в – ажурное переплетение; г – фрагмент крупноузорчатого переплетения
При разработке мелко - и крупноузорчатых переплетений в настоящее
время применяются системы автоматизированного проектирования.
2. ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ О ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ПРОЦЕССАХ
ТКАЦКОГО ПРОИЗВОДСТВА
2.1. Принцип образования ткани на ткацком станке
Ткацкое производство - совокупность технологических процессов,
обеспечивающих формирование ткани из пряжи, шелковых или химических
нитей.
В зависимости от вида перерабатываемых нитей и пряжи бывают шерстоткацкие, хлопкоткацкие, льноткацкие и другие производства.
Цель ткачества - формирование ткани определенной структуры,
которая обеспечивает заданные свойства ткани и ее внешний вид.
84
Процесс формирования ткани на ткацком станке заключается в следующем. Нити основы 1 (рис. 2.4), сматываясь с навоя 2, огибают скало 3, проходят сквозь отверстия ламелей 4, глазки галев ремизок 5 и 6 и между зубьями берда 7. Перемещаясь в вертикальных плоскостях, ремизки разделяют нити основы и образуют свободное пространство 8, называемое зевом, в которое при помощи челнока 9 или иным способом вводится уточная нить.
Введенная в зев уточная нить бердом 7 перемещается и прибивается к
опушке ткани 10. Одновременно происходит закрытие зева и образование
нового зева, при котором ремизки и пробранные в них нити основы меняют
свое положение, в результате чего прибитая к опушке ткани уточная нить закрепляется. При образовании зева в него вводится новая уточная нить, которая затем прибивается к опушке ткани, то есть процесс образования элемента
ткани циклически повторяется.
Наработанная ткань отводится вальяном 12, при этом она огибает
грудницу 11, направляющий валик 13 и наматывается на товарный вал 14.
Рис. 2.4. Схема образования ткани на ткацком станке
В процессе ткачества нити основы должны иметь определенное натяжение, необходимое для свободного полета челнока через зев и прибивания
уточной нити к опушке ткани. Натяжение нитей основы при формировании
элемента ткани не является постоянным. В процессе ткачества нити основы
растягиваются под действием переменных по величине сил. Кроме того, при
зевообразовании основа подвергается деформациям изгиба и трения. И такие
вредные воздействия медленно движущаяся основа претерпевает многократно. Поэтому нити основы должны иметь определенную линейную плотность,
прочность, удлинение и крутку, низкую неровноту, отсутствие дефектов и
равновесное строение.
Уточная пряжа не подвергается в процессе ткачества многократным
воздействиям нагрузок, а ее натяжение при введении в зев и прибое значительно ниже разрывной нагрузки, поэтому уточная пряжа может иметь
меньшую прочность, чем основная, но должна быть достаточно эластичной.
85
2.2. Процессы подготовки пряжи для ткацкого производства
Выработка ткани на ткацком станке является заключительным этапом
ткацкого производства. Ему предшествуют процессы подготовки основной и
уточной пряжи (рис. 2.5).
В ткацкое производство пряжа поступает чаще всего на прядильных
початках или бобинах, иногда - в мотках. Химические нити обычно поставляются в бобинах и куличах.
Подготовка основной и уточной пряжи к ткачеству вызвана не только
необходимостью иметь паковки определенной формы и размеров, но и необходимостью улучшения физико-механических свойств пряжи. Одной из важных задач подготовки основной пряжи является увеличение гладкости нитей,
ровноты и прочности. Уточная пряжа к тому же очень часто подвергается
дополнительной обработке - увлажнению и эмульсированию для увеличения
ее эластичности и равновесности.
Рис. 2.5. Схема технологических процессов в ткацком производстве
На ткацкой фабрике основная пряжа в первую очередь подвергается перематыванию с прядильных паковок на бобины цилиндрической или конической формы. В процессе перематывания пряжа очищается и контролируется
по толщине, из нее удаляются прядильные пороки-шишки, утолщения и др.
Если пряжа или нити поступают на бобинах, то они не перематываются.
Перемотанная пряжа поступает в снование, где определенное число основных нитей расчетной длины наматывается параллельно друг другу на сновальный валик или ткацкий навой.
После снования пряжа чаще всего подвергается шлихтованию, в процессе которого она пропитывается специальным клеящим составом, называемым шлихтой. В результате этого нити основы становятся более гладкими и
86
прочными, соединяются вместе и из них формируется ткацкий навой. Иногда
основную пряжу не шлихтуют (например, крученую), тогда в процессе снования формируется ткацкий навой или же партию сновальных валиков перегоняют на ткацкий навой, объединяя все нити основы.
Ошлихтованная пряжа идет в проборный отдел, где производится пробирание основных нитей в ламели, глазки галев ремизок и между зубьями
берда на специальных проворных станках. Если новая основа предназначена
для выработки такой же ткани, какая вырабатывалась из старой, то вместо
пробирания применяют привязывание нитей новой основы к нитям старой
основы (часто непосредственно на ткацком станке).
Иногда уток поступает в ткачество без всякой подготовки, когда паковки могут непосредственно использоваться на ткацком станке данного типа.
Но даже и в этом случае уточную пряжу, особенно малой линейной плотности, целесообразно увлажнять или эмульсировать, что способствует уменьшению ее обрывности в процессе ткачества и получению ткани более высокого качества. Если поступающие паковки с уточной пряжей непригодны для
ткачества, ее подвергают перематыванию в бобины на мотальных машинах и
автоматах для бесчелночных ткацких станков и в уточные шпули - на уточномотальных автоматах для челночных ткацких станков.
Сформированная на ткацком станке суровая ткань отправляется в учетно-сортировочный отдел, где определяется ее сортность, выработка ткача,
метраж, осуществляется разработка брака. Затем суровая ткань попадает в
отделочное производство.
2.3. Перематывание пряжи
Процесс перематывания основной пряжи имеет своей целью увеличение длины нити на паковке, создание паковки удобной формы и строения для
более эффективного проведения процесса снования, а также контроль по толщине и очистку пряжи. Сущность процесса заключается в последовательном
наматывании пряжи на новую паковку с определенным натяжением с нескольких прядильных паковок.
К процессу перематывания предъявляются следующие требования: физико-механические свойства пряжи не должны ухудшаться; параметры перематывания (натяжение нити, скорость и плотность наматывания) должны
быть постоянными; процесс должен быть высокопроизводительным, отходы
- минимальными; паковки должны иметь правильное строение, узлы должны
быть высокого качества. Схема процесса перематывания пряжи приведена на
рис 2.6. Сматываемая с прядильного початка 1 нить проходит через натяжной
прибор 2, контрольно-очистительный прибор 3, мотальный барабанчик 4 и
наматывается на бобину 5. Натяжной прибор создает необходимое натяжение
нити. Контрольно-очистительный прибор контролирует пряжу по толщине и
очищает ее от пуха и сора.
87
Бобина 5, на которую наматывается
нить, вращается вследствие трения о мотальный барабанчик. Мотальный барабанчик имеет на поверхности замкнутую
винтовую канавку, которая являясь нитеводителем сообщает нити возвратнопоступательное движение вдоль оси мотальной паковки.
Если необходимо, при перематывании производят дополнительную обработку нитей - эмульсирование, парафинирование. При формировании паковки нить
совершает ложное движение: поступательное вследствие вращения мотальной
паковки, и переносное, вследствие перемещения нити вдоль мотальной паковки.
Расположение витков нити на поверхности паковки зависит от шага h (рис.
2.7, а) винтовой линии и угла подъема α
витка. Развернув один виток намотки на
плоскость и обозначив через dх диаметр
намотки, можно написать равенство
Рис. 2.6. Технологическая схема
мотальной машины
где v1 - скорость поступательного движения нити, м/мин;
v2- скорость переносного движения нити, м/мин.
Данная формула показывает, что, чем меньше угол α, тем меньше расстояние между витками. Угол подъема витков а зависит от соотношения скоростей поступательного и переносного движения нити.
В зависимости от угла подъема винтовой линии различают параллельную и крестовую намотку.
Параллельная намотка получается при небольшом угле подъема витков
(меньше 10 градусов). При данном способе нити наматываются на катушки с
фланцами, которые удерживают крайние витки от сползания. Крестовая намотка получается при угле подъема витков 10-15 градусов и более.
Угол, образованный витками последующего слоя по отношению к виткам предыдущего слоя, называют углом скрещивания = 2α (рис. 2.7, б).
88
а
б
Рис. 2.7. Развертка витка на плоскость (а) и элементы строения
крестовой намотки (6)
Вследствие значительного угла скрещивания верхние витки пряжи
сжимают нижележащие и удерживают их от сползания, что позволяет наматывать нить на патроны без фланцев - бобины (цилиндрические или конические).
При формировании бобины угол а является постоянной величиной,
следовательно, и угол скрещивания витков β - величина постоянная. Это достигается тем, что с увеличением диаметра бобины ее частота вращения пропорционально уменьшается, поступательная и переносная скорости остаются
постоянными.
Для обеспечения правильного строения бобины витки на ее поверхности должны быть распределены равномерно. Каждый последующий виток
одного направления должен накладываться со смещением по отношению к
предыдущему. Величина смещения характеризуется углом сдвига витков.
Угол сдвига витков, рад,
(
)
где n - полное число оборотов бобины за один цикл движения нити;
n1 - целая часть числа n.
Частота вращения бобины за время одного цикла движения нити изменяется при изменении диаметра намотки. В связи с этим изменяется и угол
сдвига витков. Очевидно, при некоторых значениях диаметра намотки величина n будет равна величине n1 и угол сдвига φ будет равен нулю. В этом
случае витки накладываются один на другой и образуется жгутовая намотка,
которая способствует слетам нити, вызывает обрывность при разматывании и
уменьшается длина нити на бобине. Для предупреждения жгутовой намотки
на мотальных машинах устанавливают специальные устройства – электропрерыватели.
Крестовая намотка по сравнению с параллельной имеет ряд преимуществ: возможность сматывания нити с неподвижной бобины при большой
скорости; ячейкообразная структура паковки, позволяющая окрашивать нити
89
в бобинах; большая длина нити в бобине; возможность выявления таких дефектов, как намотка нитей разного оттенка и различной линейной плотности.
При перематывании нити устанавливаются необходимые параметры
процесса: скорость перематывания, натяжение нити, плотность наматывания
нити на паковку, размер щели в контрольно-очистительном приборе.
Натяжение нити при перематывании имеет большое значение для всего
технологического процесса. Оно способствует получению паковки правильного строения с достаточной удельной плотностью. В этом смысле натяжение нити должно быть оптимальным и постоянным в процессе формирования
паковки.
Натяжение устанавливают в зависимости от рода волокна, линейной
плотности и вида нити или пряжи. При перематывании хлопчатобумажной
пряжи натяжение нити не должно превышать 15-20% ее разрывной нагрузки,
льняной пряжи - 10-15%, для вискозной штапельной пряжи - 10%.
Чем выше скорость перематывания, тем меньше должно быть предварительное натяжение.
Для получения требуемого натяжения нити мотальные машины оборудуют натяжными приборами, в которых натяжение нити возникает за счет
сил трения. В зависимости от вида рабочего органа, действующего на нить,
натяжные приборы бывают шайбовые, дисковые, роликовые, гребенчатые и
др.
Для очистки прями от сора, пуха и других примесей, а также для удаления толстых мест, пряжу пропускают через контрольно-очистительные
устройства (механические и электронные).
В механическом контрольно-очистительном устройстве щель, образуемая двумя пластинами, должна быть равна 2-2,5 диаметрам пряжи кардного
прядения и 1,5-2 диаметрам пряжи гребенного прядения.
При перематывании натурального шелка из-за возможной порчи его
вследствие трения контрольно-очистительные приборы не применяют.
Средняя скорость наматывания нитей (м/мин) равна
)
(
) ,
√
√(
- частота вращения мотального барабанчика, мин-1;
- диаметр мотального барабанчика, м;
- коэффициент, учитывающий проскальзывание бобины;
hcp - средний шаг винтовой канавки мотального барабанчика, м.
Скорость наматывания нитей составляет от 500 до 1200 м/мин и зависит от рода волокна, линейной плотности нитей и конструкции мотальной
машины.
На отечественных предприятиях для перематывания хлопчатобумажной, шерстяной пряжи и пряжи из химических волокон применяют мотальные машины М-150-1, М-150-2, основомотальные автоматы АМ-150-К1,
Аутосук, Аутоконер и др. Для перематывания льняной пряжи используют
машины РБ-150-Л. РК-150-Л, РВК-150-Л2. Химические нити и нити натурального шелка перематывают на бобинажных мотальных машинах.
где
90
Современные мотальные машины имеют целый ряд дополнительных
механизмов и приспособлений, которые совершенствуют процесс перематывания. На мотальных машинах механизирован процесс обнаружения обрыва
нити или ее схода с початка, есть механизм сферообразователя и электропрерывателя, обеспечивающего устранение жгутовой намотки. При этом в обязанности мотальщицы входит устранение обрывов нити, замена початков и
съем наработанной продукции.
Мотальные автоматы имеют электронные устройства для контроля и
очистки перематываемой нити, механизмы останова бобины при обрыве нити
и автоматического соединения - присучивания оборванных концов, съема
наработанных бобин и смены перематываемых початков.
В настоящее время мотальные автоматы находят все более широкое
применение, так как позволяют увеличивать производительность труда мотальщицы в 2-3 раза.
Производительность (кг/ч) мотальной машины (автомата) равна
,
где
- скорость наматывания, м/мин;
Т - линейная плотность нити, текс;
N - количество выпусков на машине (автомате);
КПВ - коэффициент полезного времени машины (автомата).
2.4. Снование пряжи
В процессе снования нити с большого числа паковок перематывают на
одну общую паковку. Таким образом, снование представляет собой начальную стадию формирования ткацкого навоя.
К процессу снования предъявляются следующие требования: натяжение всех перематываемых нитей должно быть одинаковым, умеренным и, по
возможности, постоянным, так как несоблюдение этого требования вызывает
повышенную обрывность в ткачестве и приводит к неправильному строению
ткани; в процессе снования не должны ухудшаться физико-механические
свойства пряжи; поверхность сновальной паковки должна быть цилиндрической, для этого распределение нитей по ширине снования должно быть равномерным; процесс снования должен обеспечивать точно заданную длину
нитей и быть производительным.
Существуют три способа снования: партионное, ленточное и секционное.
При партионном сновании на паковку с фланцами, называемую сновальным валиком, навивается 1/6-1/10 часть того количества нитей, которое
должно быть на ткацком навое. После наработки требуемого числа сновальных валиков (партии сновальных валиков) их объединяют и все нити одновременно перематывают на ткацкий навой, в результате чего образуется основа с нужным числом нитей. Размеры сновального валика, в том числе его
ширина, как правило, превосходят соответствующие размеры ткацкого навоя.
91
Количество нитей на сновальном валике в несколько раз меньше, чем на навое, вследствие этого и плотность расположения нитей на нем также в несколько раз меньше, чем на навое. Поэтому сновальный валик может вместить значительно большую длину нитей по сравнению с навоем. Из партии
сновальных валиков получают от 10 до 30 ткацких навоев. Партионный способ снования наиболее производительный. Он получил широкое распространение при подготовке основ для выработки хлопчатобумажных, льняных и
шерстяных камвольных и суконных тканей, а также шелковых тканей из искусственных и синтетических нитей.
При ленточном сновании определенное количество нитей основы в виде ленты последовательно навивают на барабан сновальной машины, размещая их рядом друг с другом. Нити снуются с той плотностью, с которой они
должны располагаться на ткацком навое. После навивания на барабан требуемого числа лент равной длины их одновременно перематывают на ткацкий
навой. Ленточное снование менее производительно, чем партионное, так как
оно ведется с меньшей скоростью и сопровождается дополнительными простоями машины при перевивке основы с барабана на ткацкий навой. Натяжение нитей при ленточном сновании менее равномерно, чем при партионном.
Количество отходов пряжи при ленточном сновании меньше, чем при партионном. Именно поэтому оно широко распространено в шерсто- и шелкоткачестве, где перерабатывается дорогая пряжа. В других отраслях ткачества
ленточное снование применяется при подготовке многоцветных основ или
основ с большим числом нитей (более 10 тысяч).
При секционном сновании часть основы навивается на узкие валики с
фланцами (секционные катушки) с плотностью снования, равной плотности
основы. Секционное снование, не получившее распространения в ткачестве
из-за низкой производительности, применяется в трикотажном производстве
при подготовке основ для выработки основовязаного трикотажа, где основа
образуется за счет установки секционных катушек на один общий вал. Секционное снование также применяется в производстве нетканых текстильных
материалов вязально-прошивным способом.
При партионном сновании устанавливаются следующие параметры
Рс≤Ро/Кв; Вс≥Во; nс=no/Кв; lс>lо,
при ленточном
Pc=Po; Вс=Во/Кл; nс=no/Кл; lс=lо,
и секционном
Pc=Po; Вс=Во/Кк; nс=no/Кк; lс=lо,
где Рс, Ро - плотность расположения нитей при сновании и в основе, нит/дм;
Кв, Кл, Кк - число сновальных валиков в партии, лент, секционных катушек;
no, nс - число нитей в основе и одновременно навиваемых при сновании;
Вс, В0 - ширина снования и ширина основы на навое, см;
lс, lо - длина основы на навое и при сновании, м.
92
В зависимости от способа снования в промышленности применяют
партионные, ленточные и секционные сновальные машины. Каждая сновальная машина имеет сновальную рамку (шпулярник) для размещения бобин
или катушек.
Одним из важнейших параметров снования является вместимость сновальной рамки, так как величина ставки бобин влияет на производительность
труда и оборудования, качество основы на ткацком навое.
На предприятиях применяют сновальные рамки различных конструкций. Конструкция сновальной рамки зависит от того, с каких паковок (подвижных или неподвижных) осуществляется снование, а также от вида снования (прерывное или непрерывное). Снование с неподвижных паковок более эффективно, так как не тратится дополнительная энергия на вращение
паковок, что позволяет значительно увеличить скорость снования и поддерживать более равномерным натяжение.
Шпулярники бывают двух типов: для прерывного снования (вмещают
416, 448, 608 бобин и более) и непрерывного снования (на 864 бобины). Прерывный процесс снования состоит в том, что после наматывания нескольких
сновальных валиков снование прекращается из-за схода нитей с бобин. Все
конусы с остатками пряжи снимают со сновальной рамки и на их место устанавливают полные бобины. Это связано с большими простоями сновальных
машин. С целью сокращения простоев современные шпулярники для прерывного снования, кроме рабочих бобинодержателей, снабжены резервными.
Резервные бобины расположены с внутренней стороны. Их выставляют в
процессе работы машины. При смене ставки бобин машину останавливают,
нити обрывают и, поворачивая стойки бобинодержателей на 180 градусов,
меняют местами сработанные бобины на резервные. После связывания концов нитей снование возобновляется. Простой машины в данном случае равен
интервалу времени, необходимому для обрыва нитей, связывания концов и
протаскивания узлов.
Следует отметить, что при прерывном сновании в большей мере выполняется одно из основных технологических требований - одинаковое
натяжение всех одновременно снующихся нитей. Смена всей ставки бобин
происходит одновременно, следовательно, условия сматывания всех нитей с
бобин будут равными, что улучшает качество снования.
Недостатками шпулярников для прерывного снования являются низкий
КПВ машины вследствие остановов на смену ставки и необходимость перематывания остатков нитей на бобинах.
Непрерывное снование заключается в том, что оно осуществляется последовательно с двух бобин: рабочей и запасной, установленных в шпулярнике рядом. Конец нити на рабочей бобине связан с началом нити на запасной бобине, в результате чего после схода нити с рабочей бобины автоматически начинается снование с запасной. Замена бобин и связывание концов
нитей осуществляется при работе машины.
93
Шпулярники для непрерывного снования почти вдвое длиннее шпулярников для прерывного снования той же вместимости, что усложняет обслуживание машины из-за большой протяженности переходов работницы.
При непрерывном сновании бобины дорабатываются полностью, что исключает перематывание остатков нитей. Однако, при переходе нити с рабочей на
запасную бобину возрастает обрывность.
При непрерывном способе снования нити получают менее равномерное
натяжение, что увеличивает обрывность основы в ткачестве. Поэтому в настоящее время чаще применяют прерывное снование.
С целью обеспечения равномерного натяжения всех снующихся нитей
на шпулярниках устанавливают натяжные приборы. В последнее время широкое распространение получили шайбовые и гребенчатые натяжные приборы, а также с конической тормозной шайбой.
Натяжение нити после шайбового натяжного прибора равно
,
где F0 - начальное натяжение нити перед натяжным прибором, сН;
q - масса грузовых шайб, г.
В настоящее время на предприятиях работают партионные сновальные
машины СП-180 и СП-140. Они имеют одинаковое устройство и отличаются
только заправочной шириной основы.
Рис. 2.8. Технологическая схема партионной сновальной машины
На рис. 2.8 показана технологическая схема этой машины. В шпулярнике 1 установлены конические бобины 2. Основные нити 3, сматываясь с
бобин, проходят через нитенатяжитель 4 и сигнальное устройство. 5, которое
срабатывает при обрыве нити. Далее нити проходят между двумя стеклянными прутками 6, через делительный рядок 7, огибают мерильный вал 8 и
наматываются на сновальный валик 9. Для уплотнения пряжи и обеспечения
правильной формы намотки к поверхности сновального вала с помощью специального устройства прижимается укатывающий валик 10.
94
Делительный рядок 7 равномерно распределяет нити по ширине сновального валика. Конструкция рядка позволяет устанавливать требуемое
число зубьев на ширину сновального вала и таким образом изменять плотность, с которой будут навиваться нити.
Мерильный вал 8 передает движение счетчику длины снования. При
наматывании на сновальный валик установленной длины нитей машина автоматически отключается.
Постоянство линейной скорости снования регулируют с помощью тахогенератора. При обрыве нити одновременно с остановом машины в передней части шпулярника зажигается сигнальная лампочка, показывающая, в каком горизонтальном ряду произошел обрыв.
Скорость снования зависит от вида и линейной плотности нитей постанавливается от 600 до 800 м/мин.
Для ленточного снования применяют сновальные машины СЛ-140, СЛ180, СЛ-250-Ш, фирмы "Текстима" (Германия).
Технологический процесс снования на ленточной сновальной машине
во многом идентичен процессу, осуществляемому на партионной сновальной
машине.
Нити основы, установленные в шпулярнике, сматываются с неподвижных конических бобин, проходят через нитенатяжители, крючки самоостанова, между направляющими валиками 1 и 2 (рис. 2.9), через делительный рядок 3, рядок суппорта 4, огибают направляющие валики 5 и 6 и наматываются в виде ленты на сновальный барабан 7, который имеет конус с одной стороны.
Рис 2.9. Технологическая схема ленточной сновальной машины
Делительный рядок 3 направляет нити основы на сновальный барабан
7, способствует разделению их на группы и прокладыванию делительных
95
шнуров (цен) между группами основных нитей. Для этой цели рядок имеет
пропайку зубьев в верхней и нижней части через один зуб и снабжен подъемным устройством. Рядок суппорта 4 предназначен для равномерного распределения нитей по ширине снования и определяет плотность снования и
ширину ленты.
Полная основа формируется из нескольких лент. Поэтому на сновальный барабан 7 рядом с первой лентой укладывается вторая лента,- третья и
т.д. Сечение намотанной на барабан ленты представляет собой параллелограмм. Чтобы обеспечить такое наматывание лент на сновальный барабан,
столик суппорта 14, на котором закреплены делительный рядок 3, рядок суппорта 4, направляющие валики 5 и 6, с помощью ходового винта 10, шестерни 11 и роликов 12 перемещается вдоль направляющего бруса 13 и за каждый
оборот сновального барабана смещает ленту в сторону конуса барабана. Для
первой ленты одна сторона ложится на конус барабана, а другая образует такой же конус, на который смещается следующая лента, и т.д. Скорость перемещения суппорта можно регулировать в зависимости от вида и линейной
плотности пряжи и плотности ленты.
Перемещение суппорта (см) за время одного оборота сновального барабана определяют по формуле
,
где Рс - плотность нитей в ленте, нит/см;
Т - линейная плотность пряжи, текс.
- удельная плотность намотки ленты, г/см3;
- угол конуса барабана, град.
После наматывания всех лент на сновальный барабан их одновременно
перематывают на навой. Для этой цели служит перегонный механизм, расположенный с другой стороны барабана. При перематывании нити основы огибают направляющий вал 8 и навиваются на ткацкий навой 9, который получает принудительное движение. Сновальный барабан при этом вращается,
благодаря натяжению нитей основы. Для того чтобы нити основы точно
наматывались между фланцами на навой, подвижная каретка перегонного
механизма перемещается вместе с навоем вдоль оси барабана в обратном перемещению суппорта направлении, но с той же скоростью.
Скорость ленточного снования от 60 до 500 м/мин, скорость перематывания основы на ткацкий навой от 15 до 50 м/мин.
Производительность сновальной машины (кг/ч) определяется по формуле
где Vc - скорость снования, м/мин;
- число одновременно снующихся нитей;
Т - линейная плотность нитей, текс;
КПВ - коэффициент полезного времени (0,45 - 0,8 - для партионных
сновальных машин; 0,25-04 - для ленточных сновальных машин).
96
2.5. Шлихтование основной пряжи
Целью процесса шлихтования является уменьшение обрывности
нитей основы в ткачестве путем придания им большей устойчивости к переменным по величине и многократным нагрузкам, которым они подвергаются
на ткацком станке, и перетиранию их галевами ремизок и зубьями берда.
Сущность процесса заключается в нанесении на нити основы тонкого слоя клеящего вещества (шлихты), который делает их более гладкими,
приклеивая выступающие на поверхность кончики волокон к стержню нити,
и прочными, так как шлихта проникает внутрь нитей и склеивает отдельные
волокна между собой.
Шлихтованию подвергается основная пряжа всех видов, за исключением отдельных видов крученой пряжи, синтетических нитей и нитей натурального шелка. Крученую хлопчатобумажную пряжу малой линейной плотности шлихтуют в тех случаях, когда вырабатываются ткани с больной плотностью.
Основой шлихты являются клеящие вещества: натуральные (крахмал)
или химические полимеры (ПВС, КМЦ, ПАА и др.), а в качестве растворителя - мягкая вода. В состав шлихты, кроме клеящего вещества, входят расщепители, смягчители, гигроскопические и антисептические, а также нейтрализующие вещества. Состав шлихты зависит от вида волокон, крутки, линейной
плотности пряжи, а также от плотности и переплетения вырабатываемой ткани.
Приготавливают или варят шлихту в специальном помещении - клееварке. Шлихту варят в баках, автоклавах или специальных установках. В последнее время подготовка компонентов и варка шлихты автоматизирована.
Программный регулятор обеспечивает варку по заданной программе при
точном соблюдении температуры и времени. Качество шлихты улучшается,
повышается культура производства и увеличивается производительность
труда рабочих.
Процесс шлихтования осуществляется на шлихтовальных машинах.
Существует много марок шлихтовальных машин, но все они имеют примерно одинаковую схему заправки.
На рис. 2.10 показана принципиальная схема заправки шлихтовальной
машины. Сновальные валики 1, составляющие партию, устанавливают на
специальной стойке.
Рис. 2.10. Принципиальная схема заправки шлихтовальной машины
97
Нити с отдельных валиков объединяются в основу и подаются тянульным валом 10 в клеильный аппарат, где специальным погружающим валиком
2 опускаются в пропиточную ванну 3, наполненную шлихтой. Излишки
шлихты отжимаются отжимными валами 4. Далее пряжа поступает в сушильную часть 5 машины. Просушенная пряжа проходит через ценовые
прутки 6, которые разъединяют пряжу с отдельных валиков, делительный
рядок 7, создающий определенную ширину и плотность основы и разделяющий в слоях склеенные между собой нити основы, и огибает мерильный 11 и
выпускной вал 8. После выпускного вала основа навивается на ткацкий навой
9.
Основа может поступать на шлихтовальную машину не только на сновальных валиках, но и на ткацком навое с ленточной сновальной машины.
В зависимости от устройства сушильного аппарата все шлихтовальные
машины можно разделить на группы:
♦
контактной сушки, в которых пряжа просушивается, соприкасаясь с горячей поверхностью барабанов;
♦
конвективно-воздушной сушки, в которых пряжа просушивается
нагретым воздухом в камерах;
♦
комбинированной сушки, где сушка осуществляется как в результате соприкосновения с горячей поверхностью барабанов, так и путем
прохождения основы в камере с нагретым воздухом;
♦
специальной сушки, в которых сушка осуществляется электроподогревом токами высокой частоты, инфракрасными лучами и т.п. (эти машины пока не получили применения).
Отечественная промышленность выпускает шлихтовальные машины
следующих типов: барабанные ШБ с 9 и 11 сушильными барабанами и камерные ШКВ с различной заправочной шириной. Некоторые типы барабанных шлихтовальных машин, оснащенные подсушивающей камерой, являются машинами комбинированной сушки.
Для шлихтования хлопчатобумажных основ применяют, в основном,
машины барабанной сушки. На рис. 2.11, а показана схема сушильной камеры девятибарабанной шлихтовальной машины. Основная пряжа 1 после отжимных валов направляется в сушильную камеру и попадает на первый сушильный барабан 2. Все барабаны расположены в шахматном порядке и
имеют принудительный привод. Нити основы быстро высыхают, соприкасаясь-с горячей поверхностью сушильных барабанов. Первые пять барабанов и
направляющий валик при входе в сушильную камеру покрыты антиадгезионной лакотканью, которая предотвращает прилипание влажной основы к
горячей поверхности барабанов. Для улучшения и ускорения сушки пряжи,
удаления увлажненного воздуха от сушильных барабанов на машине установлен шатер 3. Многобарабанные шлихтовальные машины имеют испарительную способность до 500 кг влаги в час и могут работать со скоростью 16150 м/мин.
98
Машины контактной сушки с высокой температурой поверхности барабанов (100 градусов) для шлихтования шерстяных основ не применяют, так
как при высокой температуре шерстяное волокно разрушается. Для шерстяных, толстых льняных, а также цветных хлопчатобумажных основ используют машины камерной сушки. На рис. 2.11, б представлена схема сушильной
камеры машины ШКВ. Ошлихтованные и отжатые нити основы 1 в камере 2
последовательно огибают нижние 3 и верхние 4 ребристые валики, а затем
гладкие валики 5. Выйдя из камеры через щель 6, основа огибает направляющий валик 7 и поступает в переднюю часть машины. Смесь свежего и отработанного воздуха засасывается вентилятором 8, проходит через фильтры
9 и калориферы 10, где нагревается до температуры 80-120 °С. Нагретый воздух по коробу 11 подается к перфорированным вертикальным коробам 12 и
далее через сопла воздействует на нити основы. Влажный воздух удаляется
из камеры вытяжным вентилятором через отверстия 13, расположенные в
верхней части камеры.
В зависимости от линейной плотности нитей основы и их числа схему
заправки основы в сушильной камере можно изменить. Для этого изменяют
длину основы в камере, уменьшая или увеличивая число гладких валиков 5,
таким образом, изменяется время сушки основы.
Испарительная способность сушильной камеры 250-300 кг влаги в час.
Скорость шлихтования на машинах ШКВ от 16 до 100 м/мин.
Шлихтовальные машины комбинированной сушки применяют для
шлихтования основ из искусственных химических нитей. Скорость шлихтования до 45 м/мин.
Если основная пряжа является достаточно прочной (например, крученая), то надобность в шлихтовании отпадает, и оно может быть исключено
или заменено эмульсированием, предназначенным для уменьшения пуховыделения за счет увеличения влажности основы. Вместе с эмульсированием
осуществляется также объединения нитей основы с нескольких сновальных
валиков и навивка на один ткацкий навой. Эмульсии включают в себя замасливающие и антистатические препараты. Они наносятся лишь на поверхность пряжи без ее пропитки и сушки. Этот процесс выполняется на перегонно-эмульсирующих машинах МПЭ-180, МПЭ-230.
Процесс шлихтования является самой ответственной операцией подготовки основной пряжи к ткачеству. Малейшие упущения могут значительно
повысить обрывность основы на ткацких станках, а, следовательно, снизить
их производительность. Поэтому необходимые параметры процесса шлихтования на машинах поддерживаются автоматически.
99
Рис. 2.11. Схема сушильной камеры: а) машины ШБ; б) машины ШКВ
Шлихтовальные машины оснащены автоматическими регуляторами
температуры, уровня шлихты в пропиточной ванне, температуры сушильных
барабанов, влажности основы, вытяжки и т.д.
В результате шлихтования масса пряжи возрастает, что характеризуется величиной видимого и истинного приклея.
Видимый приклей - это относительное увеличение массы пряжи без
учета разницы ее влажности до и после шлихтования, а истинный приклей - с
учетом влажности.
Величину видимого приклея (%) для партии сновальных валиков оценивают по формуле
(
) (
(
)
)
,
где
- масса ошлихтованной пряжи на ткацких навоях и масса пряжи
на сновальных валиках в партии, кг;
m2, m1 - масса клееных и мягких концов, кг.
Величина истинного приклея (%) рассчитывается по формуле
,
где W1, W2 - влажность мягкой и ошлихтованной основы, %.
Для каждого вида ткани устанавливают определенные нормы приклея
(от 2 до 10%). На величину приклея влияет скорость шлихтования, концентрация и температура шлихты, уровень шлихты в ванне, давление в отжимных валах. Величина приклея в процессе шлихтования поддерживается постоянной за счет автоматического регулирования.
На шлихтовальной машине основа перемещается под действием натяжения, которое необходимо для получения на ткацком навое необходимой
плотности намотки основы, предупреждения провисания нитей под действи-
100
ем собственной массы и лучшего разъединения склеенных между собой нитей.
Натяжение создается за счет неодинаковой скорости рабочих органов
шлихтовальной машины и вызывает удлинение основной пряжи - вытяжку.
Величина вытяжки основы при шлихтовании (%) равна
,
где v1,v2 - скорость питающих и выпускных органов машины, м/мин.
При правильно выбранном режиме шлихтования вытяжка не должна
превышать для хлопчатобумажной и шерстяной пряжи - 1-1,5%, льняной 0,5-0,8%, вискозной штапельной пряжи - 4-5%, ацетатных нитей - 3-4%, капроновых нитей - 1-1,5%. Чрезмерная вытяжка снижает разрывное удлинение
пряжи, в результате чего значительно увеличивается обрывность нитей на
ткацком станке. Величина вытяжки, в первую очередь, зависит от скорости
шлихтования. На шлихтовальных машинах вытяжка поддерживается постоянной с помощью уравнительных механизмов.
Скорость шлихтования зависит от вида шлихтуемой пряжи, ее линейной плотности, числа нитей в основе, ширины основы, степени отжима и,
главным образом, от испарительной способности сушильного аппарата машины. Скорость шлихтования влияет на удельный расход пара, качество
пропитки нитей шлихтой, влажность основы после шлихтования и производительность машины.
Скорость шлихтования (м/мин) рассчитывается по формуле
,
где Q - испарительная способность сушильного аппарата шлихтовальной
машины, кг/ч;
Ки - испарительный коэффициент, характеризующий отношение массы
влаги к массе пряжи после отжима;
п0 - число нитей в основе;
Т - линейная плотность нитей основы, текс.
Производительность шлихтовальной машины (кг/ч) рассчитывается по
формуле
(
где
)
- скорость шлихтования, м/мин;
Т - линейная плотность нитей, текс;
Пи - истинный приклей, %;
no - число нитей в основе;
Кпв - коэффициент полезного времени (0,6 – 0,85).
2.6. Пробирание и привязывание нитей основы
101
Для заправки ткацкого станка новой основой выполняется пробирание
или привязывание нитей основы. Если станок заправляется впервые или
осуществляется смена ассортимента ткани, то применяется проборка. При
замене сработанного навоя на новый применяется привязывание.
В настоящее время на фабриках пробиранию подвергаются 5-15% основ, остальные основы привязываются.
Пробирание, то есть продевание нитей основы через съемные рабочие органы ткацкого станка - ламели, ремизки, бердо, может осуществляться
ручным, полумеханическим и механическим способами.
Пробирание нитей основы проводится на проборном станке двумя работницами - проборщицей и подавальщицей. Производительность ручного
пробирания зависит от вида проборки, линейной плотности нитей и может
составлять 1000-1500 нитей за час.
Если ткань вырабатывается без ламельного прибора, то ручное пробирание может осуществляться без подавальщицы полумеханическим способом. На месте подавальщицы на высоте галев ремизок устанавливают каретку, которая в процессе работы медленно перемещается по направляющим,
отбирает и подает очередную нить проборщице. Производительность полумеханической проборки 2000-2500 нитей за час. Существенным недостатком
полумеханической проборки является невозможность продевания нитей в
ламели.
При механической проборке используются автоматические проборные
машины. Производительность при такой проборке около 5000 нитей за час
Проборные машины устроены чрезвычайно сложно и могут применяться
лишь в том случае, если ремизки имеют специальную конструкцию.
Привязывание - это последовательное соединение узлами кончиков
нитей доработанной и новой основы. Оно может выполняться вручную или
автоматически на узловязальных машинах, которые классифицируются по
способам применения (стационарные, передвижные и универсальные) и способом отбора нитей (с игольным, ценовым и пневматическим отбором). На
стационарных машинах основы связывают в проборном отделе. Передвижные узловязальные машины связывают концы нитей доработанной основы с
концами нитей заправляемой основы непосредственно на ткацком станке.
Универсальные узловязальные машины, в зависимости от конкретных
условий, можно использовать, как передвижные и как стационарные. Фактическая производительность стационарных и универсальных узловязальных
машин колеблется в пределах 5000-10000 узлов за час, а передвижных - от
3000 до 8000 узлов за час.
Наибольшее распространение получили передвижные узловязальные
машины.
2.7. Подготовка уточной пряжи к ткачеству
Уточная пряжа поступает на ткацкие фабрики в самых различных паковках: початках, мотках, бобинах, на катушках. Эти паковки с уточной пря102
жей не всегда могут быть использованы на ткацких станках. Часто уточную
пряжу приходится перематывать в паковки соответствующей формы и размеров. При перематывании нити очищаются, удаляются утолщения и другие
пороки, а также получаются паковки с более плотной намоткой.
Перематывание уточной пряжи на бобины осуществляется на основомотальных машинах или автоматах, перематывание на челночные шпули - на
уточномотальных автоматах УА-300 и других конструкций, а на трубчатые
початки - на автоматах АТП-290.
Широкое использование автоматов вызвано тем, что перематывание
уточной пряжи - трудоемкий процесс. Пряжа наматывается на уточную шпулю, размеры которой ограничены челноком. Длина нити на шпуле не может
быть достаточно большой. Снятие наработанных уточных шпуль занимает у
работницы значительно больше времени, чем установка прядильных початков, бобин или ликвидация обрывов. Автоматизация перематывания утка
способствует увеличению числа веретен, обслуживаемых одной работницей,
и повышению производительности оборудования.
Скорость наматывания нити на шпулю (м/мин) можно определить по
формуле
√
√(
)
(
) ,
где
- скорость поступательного движения нити вследствие вращения наматываемой паковки, м/мин;
- скорость переносного движения нити вдоль оси наматываемой паковки вследствие движения нитеводителя, м/мин;
nэ, nв - частота вращения эксцентрика и веретена, мин-1;
h - размах нитеводителя, м;
dCP - средний диаметр наматывания, м.
Скорость перематывания зависит от вида и линейной плотности нити и
составляет от 300 до 500 м/мин.
Производительность, кг/ч, уточномотального автомата
,
где vH - скорость наматывания, м/мин;
Т - линейная плотность нити, текс;
N - число головок или веретен на машине;
Кпв - коэффициент полезного времени (0,7-0,85).
Для уменьшения слетов, сукрутин и обрывности нитей утка, в отдельных случаях перед ткачеством производят увлажнение или эмульсирование
уточной пряжи. Вследствие увлажнения или эмульсирования внутренние
напряжения пряжи быстро уравновешиваются, а релаксация ускоряется. Если
уточная пряжа поступает с пневмомеханических прядильных машин с достаточной влажностью, ее направляют на ткацкие станки без какой-либо подготовки.
103
3. ТКАЧЕСТВО
Технологический процесс ткачества осуществляется на ткацком станке
и, как правило, совершается циклически. Каждый цикл включает пять операций: зевообразование, прокладывание утка, прибивание утка, отпуск основы
и отвод ткани.
Эти операции осуществляются с помощью основных механизмов ткацкого станка:
- зевообразовательный механизм осуществляет подъем и опускание нитей основы;
- боевой механизм прокладывает уточную нить через зев;
- батанный механизм прибивает бердом уточную нить к опушке ткани;
- товарный регулятор отводит наработанную ткань из зоны формирования и наматывает ее на товарный валик;
- основный регулятор или тормоз, отпускает основу с навоя и создает
необходимое натяжение нитей основы.
Кроме основных механизмов на станке имеются предохранительные и
дополнительные механизмы.
Предохранительные механизмы предотвращают образование порока
ткани в случае обрыва уточной или основной нити, поломку деталей станка и
освобождают ткача от непрерывного наблюдения за работой станка.
Дополнительные механизмы позволяют вырабатывать ткани с различным утком и повышают производительность труда ткача.
Несмотря на принципиальное сходство, ткацкие станки существенно
отличаются по конструкции и технологическому процессу.
Основной отличительный признак ткацких станков - это способ прокладывания уточной нити, в зависимости от которого станки бывают челночные и бесчелночные.
Классификация ткацких станков основана также на делении их по группам в зависимости от вида перерабатываемого сырья (станки для изготовления хлопчатобумажных, шелковых, шерстяных, льняных, стеклянных, металлических и других тканей); назначения ткани (станки обыкновенные и специальные, для выработки тканей специального назначения); ширины вырабатываемой ткани (станки узкие и широкие). На узких станках вырабатываются
ткани шириной до 100 см.
Челночные ткацкие станки могут быть с автоматической сменой уточной паковки (автоматические) или с ручной сменой (механические).
3.1. Процесс зевообразования
Цель зевообразования - создание условий для прокладывания уточной нити и необходимого рисунка переплетения.
Сущность зевообразования заключается в разделении нитей основы на две части в соответствии с видом переплетения и перемещении этих
частей от средней линии в крайнее верхнее или нижнее положение и обратно.
104
Известны следующие способы зевообразования:
фронтальный - отклонение от средней линии двух частей основы
осуществляется одновременно по всей заправочной ширине станка;
секционный - отклонение от средней линии двух частей основы
осуществляется последовательно отдельными группами (секциями);
волнообразный - отклонение от средней линии отдельных основных нитей осуществляется последовательно одна за другой.
Пространство между поднятыми и опущенными нитями основы, в которое прокладывается уточная нить, называется зевом
Длиной зева L называется расстояние между опушкой ткани А и ламелями или разделительным прутком С (рис. 2.12). Длина зева складывается из
длины передней L1 и длины задней части зева L2. Высота зева Н - это наибольшее расстояние между нитями основы, находящимися в крайнем верхнем и нижнем положении. Линия АС, соединяющая опушку ткани с ламелями, называется средним уровнем основы или линией заступа.
Основные нити в процессе зевообразования подвергаются деформациям растяжения, изгиба и смятия, а также воздействию сил трения. Вследствие
многократных натяжений в нитях основы возникает явление усталости, приводящее к износу нитей, в результате чего повышается их обрывность.
Абсолютная деформация растяжения нитей при зевообразовании определяется по формуле
√
( )
√
( )
Наименьшая абсолютная деформация растяжения при постоянных величинах Н и L имеет место при условии L1 = L2, то есть когда зев симметричный.
Зевы подразделяются в зависимости от формы, характера перемещения
нитей при зевообразовании и расположения нитей при полном открытии зева.
В зависимости от формы различают полные и неполные зевы.
Зев называется полным, если нити основы отклоняются от среднего
уровня вверх и вниз. Зев неполный верхний, если нити от среднего уровня
отклоняются только вверх, и неполный нижний, если они отклоняются
только вниз (рис. 2.12).
В зависимости от характера движения ремизок (нитей основы) различают закрытый, открытый и полуоткрытый зевы.
Закрытый - это зев, при котором за каждый оборот главного вала
станка все нити основы независимо от рисунка переплетения приходят на
средний уровень.
105
Рис. 2.12. Схемы зевов: а - полный, б - неполный верхний, в - неполный
нижний, г - чистый, д - нечистый, е - смешанный
Открытый - это зев, при котором за каждый оборот главного вала
станка на средний уровень приходят не все нити основы, а лишь те, которые
меняют свое положение согласно рисунку переплетения, а остальные выстаивают в крайних положениях.
Полуоткрытый - это зев, при котором также не все нити основы за
каждый оборот главного вала приходят на средний уровень. На средний уровень приходят только те нити основы, которые меняют свое положение, другие же нити, которые находились в нижнем положении и при следующем
обороте главного вала должны также находиться в этом положении, остаются
неподвижными. Нити основы, которые находились в верхнем положении и
при следующем обороте главного вала должны находиться в том же положении, несколько опускаются, не доходя до среднего уровня и выстаивают, а
затем вновь поднимаются.
В зависимости от расположения нитей при полном открытии зева различают чистый, нечистый и смешанный зевы.
Если все основные нити подняты и опущены таким образом, что в передней части зева они расположены только в двух плоскостях - верхней и
нижней, и угол зева а постоянен, то зев называется чистым (рис. 2.12, г).
Зев называется нечистым, если в передней части зева поднятые и опущенные нити основы находятся в разных плоскостях (рис. 2.12, д). Если опущенные нити находятся в одной плоскости, а поднятые - в разных, то зев
называется смешанным (рис. 2.12, е)
Чистый и смешанный зевы создают наиболее благоприятные условия
для прокладывания уточной нити.
106
Процесс зевообразования делится на четыре фазы. Начальной фазой
принято считать фазу заступа, когда нити основы располагаются в одной
плоскости на среднем уровне. Моментом заступа называется момент встречи
опускающихся и поднимающихся нитей основы. Величина заступа определяется или расстоянием от опушки ткани до берда в момент заступа, или углом
поворота главного вала ткацкого станка.
Затем наступает фаза раскрытия зева. Часть нитей в это время поднимается, а остальная часть опускается. После раскрытия зева нити основы
находятся некоторое время в покое, образуя фазу выстоя ремизок. Продолжительность выстоя зависит от времени прокладывания уточной нити.
После выстоя ремизок начинается фаза закрытия зева - время, в течение
которого ремизки перемещаются от верхнего или нижнего положения до момента заступа.
Прибой уточной нити может совпадать с моментом закрытия зева или
происходить позже - после закрытия зева. В первом случае процесс тканеформирования будет без заступа, во втором случае - с заступом.
Циклом зевообразования называется число оборотов главного вала
станка, после которых все нити основы вновь приходят в положение, занимаемое ими при образовании первого зева. Обычно цикл зевообразования
соответствует раппорту переплетения по утку.
На ткацком станке образование зева осуществляется зевообразовательным механизмом. Этот механизм выполняет следующие функции:
♦
приводит в движение нити основы в вертикальном направлении,
образуя зев;
♦
создает определенное переплетение нитей основы и утка в ткани
в соответствии с заданным рисунком переплетения, поднимая и опуская
определенные нити основы согласно циклу зевообразования.
В зависимости от характера выполнения двух указанных задач зевообразовательные механизмы могут быть разделены на три группы: кулачковые
зевообразовательные механизмы, в которых обе задачи выполняются кулачками, каретки и жаккардовые машины, в которых каждая задача выполняется
отдельным органом. Один из этих органов представляет собой подъемный
механизм, служащий исключительно для подъема нитей, другой - механизм
рисунка - управляет чередованием подъема и опускания ремизок.
Кулачковые зевообразовательные механизмы применяют для выработки тканей, имеющих небольшой раппорт переплетения по утку, главным образом, при выработке тканей полотняного переплетения и реже - при более
сложных заправках с раппортом по утку не более 8. Для выработки тканей с
большим раппортом переплетения, когда в заправке должно быть большое
число ремизок (до 34), применяют ремизоподъемные каретки.
Для выработки тканей с более крупным и сложным рисунком переплетения используют жаккардовые машины. В этом зевообразовательном механизме поднимается и опускается не группа нитей, пробранных в одну ремизку, а каждая нить в отдельности. В зависимости от устройства жаккардовой
107
машины число разнопереплетающихся нитей основы может быть от 100 до
1300 и более.
3.2. Прокладывание уточной нити
Цель операции - подготовка уточной нити для взаимного переплетения с нитями основы. Сущность операции прокладывания утка в зев заключается в расположении уточной нити в зеве с определенным натяжением.
Прокладывание утка в зев может быть периодическим или непрерывным. При периодическом прокладывании на основную операцию (прокладывание уточной нити) приходится 1/3 времени работы обычного станка,
остальное время затрачивается на подготовительные и вспомогательные операции. Непрерывное прокладывание уточной нити применяется на круглых
ткацких станках и на многозевных ткацких станках с волнообразным зевом.
При волнообразном зеве (в поперечном по отношению к нитям основы или в
продольном направлении) происходит непрерывное прокладывание нескольких уточных нитей и непрерывное их прибивание к опушке ткани.
Как периодическое, так и непрерывное прокладывание утка в зев можно осуществлять несколькими способами - челночным или бесчелночными.
По первому способу уточная нить прокладывается челноком, несущим паковку с уточной пряжей.
Одним из главных недостатков обычного челночного ткацкого станка
является периодический характер действия рабочих механизмов, что является основным препятствием к повышению его скоростного режима. Другим
большим недостатком является значительная масса челнока (до 500 г), в то
время как масса пряжи составляет 30-40 г, что ограничивает скорость движения челнока, а, следовательно, и скоростной режим ткацкого станка. Условия
свободного и слабоконтролируемого полета челнока через зев являются причиной частых нарушений нормального движения челнока, что в сочетании с
напряженным характером работы боевого механизма и быстрым износом его
деталей не обеспечивает надежности работы станка в целом. Большая высота
зева способствует перенапряжению нитей основы и увеличивает их обрывность. Кроме того, станок производит большой шум и не отвечает всем
требованиям техники безопасности.
Отмеченные недостатки челночного станка были полностью или частично устранены за счет использования бесчелночных способов прокладывания утка в зев, которые могут осуществляться несколькими вариантами:
1)
специальный малогабаритный прокладчик захватывает конец
уточной нити, сматываемой с неподвижно установленной на раме станка паковки, и прокладывает нить в зев;
2)
пневматический способ, когда уточная нить предварительно отмеренной длины с неподвижной паковки вдувается в зев струей сжатого воздуха, подаваемого из форсунки;
108
3)
гидравлический способ, когда уточная нить предварительно отмеренной длины с неподвижной паковки вносится в зев струей воды, выходящей под давлением из форсунки;
4)
рапирный способ, когда специальный захват перемещается в зеве
с помощью жестких, гибких или телескопических рапир и вводит уточную
нить в зев, сматывая ее с неподвижной паковки;
5)
пневморапирный способ, когда уточная нить с неподвижной паковки, постоянно отмериваясь, подается в зев с помощью жестких полых рапир, перемещаясь в них сжатым воздухом (этот способ является комбинацией рапирного и пневматического способов).
В зависимости от способа прокладывания уточной нити в зев механизмы ввода утка можно подразделить на две группы. Механизмы первой группы - боевые механизмы - применяются на челночных ткацких станках.
Боевые механизмы сообщают челноку необходимую скорость и
направление для движения его через зев. Боевые механизмы по способу передачи движения разделяются на кулачковые, кривошипные, пружинные и
пневматические. Наиболее распространены кулачковые боевые механизмы.
Механизмы второй группы - механизмы для движения уточной нити применяются на бесчелночных ткацких станках.
Рис. 2.13. График изменения скорости челнока при полете через зев
Несмотря на бурное внедрение бесчелночных станков, в мире используется еще большое количество челночных ткацких станков. Это объясняется
невысокой ценой на эти станки, возможностью вырабатывать на них самый
разнообразный ассортимент и получать высококачественные ткани. Челночные ткацкие станки имеют заправочную ширину от 100 до 380 см.
♦
движение челнока в челночной коробке (путь S,) под действием
боевого механизма, в результате чего происходит разгон челнока Скорость
его движения, м/с, возрастает от V0 = 0 до V1 = Vmaх (рис. 2.13);
♦
движение челнока через зев (путь S2). На пути S2 челнок преодолевает сопротивление трения о нити основы, бердо, воздух, а также натяжение нити утка. Предполагая, что силы сопротивления на всем пути постоянны, движение челнока можно считать равнозамедленным. Уменьшение скорости происходит по прямой линии примерно на 10-15%;
♦
движение (торможение) челнока в противоположной челночной
коробке (путь S3). Скорость его движения уменьшается до нуля.
109
От скорости движения уточной нити зависит производительность ткацкого станка. Скорость движения челнока через зев будет зависеть от скорости, которую он получит в период разгона, то есть от силы боя, которая оценивается длиной пути S1, Принимая движение челнока в период разгона как
равноускоренное, путь S1 (м) можно определить по следующей формуле
S1 = (V0 + Vmax) V2 = Vmax t1/2,
где t - время разгона челнока, с,
t1 = 60 / (2 n),
где п - частота вращения главного вала станка, мин-1,
60/п - время одного оборота, с;
 - угол поворота главного вала за время разгона челнока, рад.
В зависимости от ширины ткацкого станка угол поворота главного вала
за период разгона челнока составляет 90-150°. Тогда
.
Откуда
.
Таким образом, сила боя, а значит, и скорость движения челнока зависят от пути разгона челнока S1, и от частоты вращения главного вала станка.
Регулировку силы боя производят, изменяя путь S1.
На бесчелночных ткацких станках типа СТБ уточная нить вводится в
зев с помощью пластинчатых малогабаритных нитепрокладчиков. Уточная
паковка в форме конической бобины установлена на неподвижной раме
станка.
Преимуществом этого способа по сравнению с челночным является
уменьшение в десятки раз массы нитепрокладчика и его размеров. На рис.
2.14 приведена схема прокладывания уточной нити на станке СТБ.
Рис. 2.14. Схема прокладывания уточной нити на станке типа СТБ
Уточная нить с бобины 1, пройдя нитепроводник, находящийся на баллоногасительном щитке, попадает в тормоз 2, проходит глазок компенсатора
3 и удерживается губками возвратчика утка 4, находящегося в боевой коробке 5. Тормоз предупреждает образование петель при полете прокладчика с
нитью через зев. Нитепрокладчик 6 с разжатыми губками подается к возвратчику утка 4. Губки возвратчика открываются, а губки прокладчика закрываются, нить передается прокладчику, который подготовлен к полету через зев.
Тормоз открывается, а компенсатор опускается. Осуществляется бой и уточ110
ная нить, сматываемая с бобины, прокладывается в зев нитепокладчиком, который движется внутри направляющей гребенки 7.
Нитепрокладчик затормаживается в приемной коробки 8 и перемещается к боевой коробке 5 с помощью сравнительно медленно движущегося
конвейера, поэтому на станке работает от 11 до 17 нитепрокладчиков, движущихся друг за другом.
Кроме перечисленных рабочих органов, в прокладывании уточной нити
участвуют центрирующее устройство (располагает уточную нить по центру
губок возвратчика утка); улавливатели-зажимы (удерживают проложенную
уточную нить в натянутом состоянии и перемещают ее к опушке ткани вместе с бердом); ножницы (разрезают уточную нить у боевой коробки) и кромкообразующее устройство (кромки ткани на этом станке образуются путем
закладки кончиков уточной нити в следующий зев).
Небольшие размеры прокладчика позволяют значительно уменьшить
высоту зева, увеличить скорость движения уточной нити до 23-25 м/с и сократить расход энергии на этот процесс. Использование больших паковок с
уточной нитью и уменьшение ее обрывности обеспечивают сокращение затрат рабочего времени на обслуживание станков.
Ткацкие станки с малогабаритными прокладчиками уточных нитей выпускают многие фирмы в мире. Наиболее совершенные конструкции станков
выпускает фирма «Зульцер-Рюти» (Германия). Эти станки универсальны с
точки зрения переработки нитей различного волокнистого состава, надежности работы и возможности вырабатывать самый разнообразный ассортимент
тканей. По своей конструкции они практически не отличаются от ткацких
станков СТБ (Россия), которые выпускаются по лицензии этой фирмы. Однако за счет более точного изготовления основных узлов, механизмов и деталей
станка, использования электроники, микропроцессоров они превосходят все
станки с малогабаритными прокладчиками как по производительности, так и
по качеству выпускаемых тканей.
Заправочная ширина станков с нитепрокладчиками составляет 180-560
см, а производительность достигает 1200 метроуточин в минуту.
Прокладывание уточной нити на пневматических ткацких станках (рис
2.15) осуществляется следующим образом. Уток сматывается с бобины 1 и
проходит через нитенатяжитель 2. Отмеривающий барабанчик 4 с помощью
прижимного ролика 3 отмеривает длину уточной нити, необходимую для одной прокидки. Кончик утка зажимается тормозом 5 и находится в аэродинамической форсунке 6. При образовании зева струя воздуха из форсунки 6 переносит уток отмеренной длины через канал конфузора 8, вошедшего в зев, с
одного края основы на другой. Для повышения эффективности прокладывания конец утка подсасывается соплом 9. После прокидки уточная нить отрезается ножницами 7 и ее конец фиксируется от обратного вытягивания из сопла и зажимается тормозком 5.
111
Рис. 2.15. Схема прокладывания уточной нити на пневмомеханическом
ткацком станке
Конфузор состоит из отдельных пластин, которые закреплены на батане. В
момент прибоя батан отводит конфузор под опушку ткани, происходит смена
зева, уточная нить выводится нитями основы через щель в пластинах конфузора и прибивается к опушке ткани. Кромочные нити основы закрепляются с
помощью специального механизма перевивки.
Ткань, вырабатываемая на пневматическом ткацком станке, имеет с
правой стороны неровную кромку из концов нитей утка. Эта бахрома мешает
дальнейшей отделке ткани, поэтому ее отрезают, в результате чего на станке
образуются дополнительные отходы.
Применение сжатого воздуха требует дополнительных затрат на подвод коммуникаций для подачи воздуха к станкам и на оборудование для подготовки и очистки сжатого воздуха. Движение уточной нити в конфузоре неустойчивое, поэтому возможны недолеты нити до противоположного края
основы, вследствие чего в ткани возникают пороки, снижающие ее сортность.
Несмотря на указанные недостатки, пневматические ткацкие станки
имеют следующие преимущества: практически неограниченный запас уточной нити, малую высоту зева, низкий уровень шума, высокую скорость прокладывания утка и широко применяются при переработке пряжи и нитей различных видов. Выпуск этих станков налажен многими ведущими зарубежными фирмами: «Пиканоль» (Бельгия), «Гюнне» (Германия), «Заурер» (Швейцария), «Зульцер-Рюти» (Германия), «Драйпер» (США), «Ниссан Мотор»
(Япония), «Цудакома» (Япония) и др.
Пневматические ткацкие станки выпускаются с шириной заправки по
берду от 110 до 410 см. Увеличение ширины заправки станка приводит к увеличению скорости прокладывания утка от 28 до 52 м/с. На широких ткацких
станках такая скорость достигается за счет использования дополнительных
эстафетных сопел вдоль движения уточной нити. На станках может быть установлено до 28 эстафетных сопел.
Увеличение скоростных режимов пневматических ткацких станков
до 1000 прокидок в минуту и увеличение рабочей ширины станка повлекло
112
за собой не только резкое увеличение их производительности до 1800 метроуточин в минуту, но и увеличение съема продукции с единицы производственной площади.
Рис. 2.16. Схема прокладывания уточной нити гибкими рапирами
На современных пневматических ткацких станках широко применяются микропроцессоры, которые управляют такими важными операциями, как
прокладывание уточной нити, автоматический поиск зева, где произошел обрыв уточной нити, работа эстафетных сопел, подача основы, натяжение основы и утка, автоматическое удаление дефектных уточин. Чаще всего электронное управление используется в приводе станка. Благодаря микропроцессору можно точно контролировать износ главных деталей станка. С помощью электронной ремизоподъемной каретки возможно автоматически синхронизировать зевообразование и создание цветного рисунка из уточных нитей. Микропроцессор контролирует различные параметры, каждое их изменение фиксируется, обрабатывается и моментально реализуется. Память
микропроцессора собирает и запоминает информацию, а затем автоматически выбирает правильное решение среди огромного множества возможностей. Управление станками с помощью микропроцессоров увеличивает степень автоматизации и облегчает обслуживание станка ткачом.
Процесс прокладывания уточной нити на гидравлическом ткацком
станке во многом аналогичен пневматическому способу прокладывания. В
форсунку подается струя воды под большим давлением, захватывает уточную нить и протягивает ее через зев.
Вода для гидравлического ткацкого станка должна быть соответствующим образом подготовлена и не должна содержать добавок, способных образовывать осадок. Расход воды на один станок составляет от 20 до 40 л в час
в зависимости от ширины станка.
В настоящее время наиболее совершенные конструкции гидравлических ткацких станков выпускаются зарубежными фирмами. Заправочная ши113
рина станков составляет от 150 до 230 см и 190 см х 2, и 330 см х 2 с одновременным прокладыванием утка в две противоположные стороны. Производительность достигает 2000 метроуточин в минуту. Главным недостатком
гидравлических ткацких станков является ограниченный ассортимент вырабатываемых тканей. В качестве сырья могут использоваться только негигроскопичные нити.
В последние годы повышенное внимание в ткачестве уделяется рапирным ткацким станкам.
Классификацию рапирных ткацких станков можно провести по следующим основным признакам: по виду рапир, их числу и способу введения
уточной нити в зев. Ткацкие станки могут быть с жесткими, гибкими и телескопическими рапирами. Станки могут иметь одну или две рапиры.
По способу введения уточной нити в зев различают систему Dewas - в
зев прокладывается одна уточная нить, передача нити происходит за конец и
систему Gabler - уточная нить вводится в зев петлей, которая потом в большинстве конструкций ткацких станков распрямляется.
На рис. 2.16 показан процесс прокладывания уточной нити на ткацком
станке с гибкими рапирами. Уток 1 с конической бобины, расположенной с
правой стороны станка, прокладывается через зев гибкими рапирами 3, которые представляют собой стальные ленты с захватами 4 и 5 на концах. Рапиры
движутся возвратно-поступательно с помощью дисков 2, расположенные с
двух сторон станка. Правая рапира доводит уточную нить до середины станка, где происходит встреча правого и левого захватов и уточная нить передается левому захвату. Рапиры расходятся, и точная нить прокладывается через
зев полностью. Затем кромкообразовательное устройство формирует закладные кромки.
Рапирные ткацкие станки предназначены для выработки многоцветных
тканей по утку (до двенадцати цветов). По сравнению с челночными станками они имеют более высокую производительность, хорошую надежность
прокладывания утка и обеспечивают высокое качество вырабатываемой ткани. Одним из недостатков станков с жесткими рапирами является увеличение
габаритных размеров станка по ширине. Применение гибких рапир требует
дополнительных направляющих для движения рапир. Рапирные ткацкие
станки выпускают многие зарубежные фирмы. На станках широко используются электронные средства автоматизации процесса формирования ткани.
Станки с жесткими рапирами имеют заправочную ширину 160-400 см,
скорость движения рапир от 12 до 42 м/с, производительность - до 1100 метроуточин в минуту.
Станки с гибкими рапирами выпускают с заправочной шириной 175380 см, скорость движения рапир составляет 12-28 м/с, производительность до 1100 метроуточин в минуту.
Ткацкие станки с телескопическими рапирами выпускает фирма «Заурер» (Швейцария). Их применение позволяет уменьшить площадь, занимаемую станком. Они хорошо подходят для выработки тканей из фасонной
114
пряжи, пряжи высокой крутки (креп, вуаль), а также из пряжи с малой разрывной нагрузкой.
Следует отметить, что в последнее время рапирный способ прокладывания утка постоянно совершенствуется и находит практически неограниченную область применения для изготовления самых разнообразных тканей.
Комбинированный пневморапирный способ прокладывания уточной
нити в зев осуществляется на пневморапирном ткацком станке типа АТПР
(рис. 2.17). Механизм прокладывания утка состоит из двух полых рапир правой 1 и левой 3. К отмеривающему барабану 6 прижимается ролик 7, образующий с барабаном фрикционную пару, которая непрерывно смывает
уточную нить с неподвижной бобины 4. Между бобиной и зажимом фрикционной пары расположен нитенатяжитель 5. Рычаг компенсатора 9 вместе с
неподвижными нитепроводниками 8 и 10 образуют зону накопления уточной
нити, в данном случае - в виде петли, Огибая нитепроводник 11, нить заводится в правую рапиру 1 и удерживается там воздушным потоком.
Рис.2.17. Схема прокладывания уточной нити на станке типа
АТПР-120
В момент прокладывания уточной нити в открытый зев 2 с двух сторон
вводятся рапиры 1 и 3 (рис. 2.17, б). В середине зева рапиры сходятся и образуют воздушный канал. Уточная нить из рапиры 1 под воздействием потока воздуха, нагнетаемого в левую рапиру и эжектируемого правой рапирой 3,
переходит в нее. Затем рапиры выходят из зева, а свободный конец нити тягой воздуха удерживается в левой рапире 1.
3.3. Станки с непрерывным и многозонным формированием ткани
Непрерывное прокладывание уточной нити применяется на круглых
ткацких станках и на многозевных ткацких машинах с волнообразным зевом.
Технологические операции на многозевных ткацких станках совершаются непрерывно и последовательно в нескольких зонах по ширине заправки
основы или вдоль основы. На таких машинах необходимо непрерывное вве115
дение нескольких уточных нитей в систему зевов и непрерывное прибивание
их к опушке ткани.
В зависимости от конструкции многозевные машины делят на две
группы: с зевами вдоль основы и с зевами поперек основы.
Принципиальная схема ткацкого станка с многоволновым зевом, бегущим поперек основы, представлена на рис. 2.18.
Зев 1 в форме волны, несущей в каждом гребне микрочелнок 2 с утком
3, движется вдоль опушки ткани в одном направлении с постоянной скоростью, открываясь перед челноком и закрываясь непосредственно за ним.
Рис. 2.18. Принципиальная схема формирования ткани на многозевной
машине
Многозевные машины отличаются от обычных ткацких станков тем,
что в зеве одновременно находится несколько микрочелноков на определенном расстоянии друг от друга. Прибой осуществляется прибойными вращающимися пластинами 4, набранными на вал 5. Вращающиеся пластины подводят уточные нити к опушке ткани имеющимися в них направляющими канавками.
После выхода рапир из зева проложенная уточная нить прибивается
бердом к опушке ткани. Скорость движения нити в зеве составляет 18-20 м/с.
Для перемещения уточной нити в канале рапир используется сжатый
воздух невысокого давления, подаваемый компрессором небольшой мощности, установленным на станке. Такое решение позволяет исключить использование коммуникаций для подачи воздуха к станкам.
Для пневморапирных ткацких станков не решена проблема недолетов
уточной нити. Основным недостатком этого способа прокладывания утка являются сложные динамические условия движения рапир при высокой скорости станка и неизбежность быстрого износа некоторых деталей этого узла.
Кроме того станки имеют большие габаритные размеры по ширине, что снижает съем продукции с единицы производственной площади.
Возможные пути повышения производительности труда для всех видов
ткацких станков новых принципов действия - повышение скоростных режи116
мов, питание утком с больших паковок, снижение обрывности основной и
уточной пряжи, создание лучших удобств в обслуживании.
Рис. 2.19. Схема образования ткани на машине «ДжентилиниРипомонти»
При непрерывном тканеобразовании скорость прокладывания уточной
нити составляет 2-6 м/с. Производительность такой ткацкой машины достигает 2000 метроуточин в минуту и зависит от числа зевов (8-32), заправочной
ширины, числа прокладываемых утков, обрывности нитей основы и утка,
времени на выполнение операций при ликвидации остановов машины и других факторов.
Непрерывный процесс формирования ткани на ткацких машинах имеет
значительные технико-экономические преимущества по сравнению с формированием ткани на бесчелночных ткацких станках последних конструкций.
Динамические нагрузки на уточную нить при меньшей скорости движения
нити значительно снижаются, уменьшается обрывность нитей, улучшается
качество ткани. На челночных и бесчелночных ткацких станках с увеличением ширины станка число прокидок утка в 1 мин уменьшается, на ткацких
машинах при непрерывном тканеобразовании число прокладываний утка не
зависит от ширины станка. Наиболее эффективно ткацкие машины могут
применяться при большой заправочной ширине (3,3-3,6 м). Многозевные
ткацкие машины работают в значительно более спокойном динамическом
режиме, а следовательно, более надежно. Шум, возникающий при работе
машины, во много раз ниже шума, создаваемого челночным станком, и находится примерно на уровне шума, создаваемого работой круглой трикотажной
машины.
В ткацких машинах с волнообразным зевом вдоль основных нитей в
каждый из образованных зевов рапирой или микрочелноком вносится уточная нить. Проложенные уточные нити последовательно прибиваются к
опушке ткани. Впервые этот принцип был реализован на итальянской машине «Джентилини-Рипомонти» в пятидесятых годах.
На рис. 2.19 показана схема образования ткани на этой машине. Основа
1 огибает эксцентрик 2, проходит через направляющую гребенку 3 и поступа117
ет на рабочий барабан 4. Огибая барабан, основа образует несколько зевов, в
каждый из которых рапирами 10 вносятся уточные нити. При сходе с барабана уточные нити прибиваются к опушке ткани. Наработанная ткань отделяется от барабана направляющими 5, огибает вальян 6, направляющий валик и
наматывается на товарный валик 11.
Рабочую поверхность барабана образуют тонкие диски 7 и 8, которые
выполняют следующие функции: разделяют нити основы, производят зевообразование, прибивают уточную нить к опушке ткани и служат направляющими для рапир.
Во время работы машины барабан вращается с постоянной скоростью и
нити основы скользят по рабочим поверхностям зевообразовательных дисков. В результате этого отдельные зевы друг за другом волнообразно перемещаются к опушке ткани. Высота зева составляет 5-6 мм, что вполне достаточно для прохождения рапир.
Проложенный через зев конец уточной нити зажимается резиновым
диском 9, поэтому выходящая из зева рапира не может переместить уточную
нить обратно. После выхода рапиры из зева уточная нить отрезается специальными ножницами. Ткань вырабатывается без кромок.
Одновременно работающие рапиры находятся в различных фазах движения; если часть рапир выходит из зева, проложив уточные нити, то другие
в это время только начинают свое движение. Одновременно в работе находится большое число рапир, что дает высокую производительность станка
при относительно малой скорости движения рапир (7-8 м/с).
Производительность машины составляет 600-1800 уточин в минуту,
что в 3-5 раз превышает производительность обычного ткацкого станка метровой заправочной ширины. Однако следует заметить, что эти показатели реальны лишь при переработке уточной пряжи высокого качества.
Машина имеет ряд существенных недостатков. В конструкции машины
не решен вопрос ликвидации обрывов нитей основы и утка. На машине нельзя вырабатывать ткани с повышенной плотностью по утку и по основе. При
переходе на выработку ткани другого переплетения или другой плотности по
основе необходима смена всего рабочего барабана. Машина имеет сложное
устройство, требует высокого класса точности при изготовлении и поэтому
не может заменить известные конструкции ткацких станков.
3.4. Нетрадиционные способы прокладывания утка
При выработке тканей на бесчелночных ткацких станках, особенно на
станках с малогабаритными прокладчиками, можно в зев прокладывать одновременно две уточины. Многие фирмы для этих целей изготавливают специальные приборы. Возможность прокладывания в зев одновременно двух и
более уточин предусмотрена на рапирных ткацких станках ряда зарубежных
фирм. Производительность ткацких станков увеличивается практически
вдвое.
118
На станках фирм «Гюнне» и «Гюскен» (Германия) предусмотрена выработка одновременно двух полотен одно над другим. Такой способ производства ткани применяется на основоворсовых ткацких станках. При выработке двух гладких полотен одно над другим, в отличие от основоворсовой
ткани, отсутствует связь между нижним и верхним полотном. К недостатку
этого способа следует отнести то, что нижнее полотно очень трудно контролировать.
Разработаны двухзевные ткацкие станки (ф. «Заурер»), в которых жесткая рапира получает движение в центре и имеет зажимы для утка на обоих
концах. За цикл работы станка рапира последовательно вводит по одной
уточной нити в левое и правое полотно ткани. Фазы прокладывания утка и
прибоя обратны на разных полотнах ткани.
Преимуществом такого способа является высокая степень использования движения рапир, однако ассортиментные возможности станка ограничены (только простые переплетения).
Рис. 2.20. Трехосевая ткань
Рис. 2.21. Трикотажеподобная ткань
Разработаны так называемые трехосевые ткани. Для изготовления таких тканей требуется две системы основных и одна система уточных нитей,
расположенных друг к другу под углом 60° (рис. 2.20). В результате вырабатываются ткани с повышенной прочностью на разрыв, раздирание и истирание. Сравнение обычных (двухосевых) и трехосевых тканей показало, что
последние обладают в четыре раза большей прочностью на истирание при
одинаковой плотности тканей, и в пять раз большей прочностью на раздирание. Показатели разрывной нагрузки и удлинения были примерно одинаковыми.
В Чехии разработаны текстильные машины Метап, на которых можно
вырабатывать материал новым способом, объединяющим в одном процессе
два основных технологических принципа: вязание и ткачество (рис. 2.21).
Вырабатываемый материал подобен ткани и обладает свойствами, характерными для обеих технологий. Высокие эксплуатационные свойства и красивый внешний вид получаемых текстильных полотен определили широкий
диапазон их применения. Полотна, полученные на машинах Метап, используют для пошива верхней мужской, женской и детской одежды, постельного
белья, рабочей одежды и изделий бытового и технического назначения.
119
Схема получения трикотажеподобной ткани показана на рис. 2.22. В зеве, образованном основными нитями 2, расположены в ряд прокладывающие
иглы 3, которые, совершая перемещение слева направо и обратно, прокладывают уточные нити 1 под крючки вязальных игл 4. Вязальные иглы 4 при
своем движении в направлении собственной оси образуют из уточных нитей
трикотажные петли. Одновременно с получением вязаного переплетения образуется ткацкое переплетение за счет подъема и опускания ремизок в заданной последовательности и перемещения уточных нитей к опушке ткани.
Прибой уточных нитей в зоне формирования ткани осуществляется с помощью модернизированного берда. Бердо в зоне ткани имеет два зуба, а в зоне
образования трикотажных петель - прорези для осевого перемещения вязальных игл.
Рис. 2.22. Схема получения трикотажеподобной ткани
Таким образом, на машине Метап формируется текстильное полотно, в
котором узкие полоски ткани соединены вязаным переплетением, В отличие
от тканей, вырабатываемых на обычных ткацких станках, тканые полоски
всегда имеют сдвоенный уток. Из общей площади вырабатываемого материала ткань составляет 75-80%, остальное приходится на вязаное переплетение.
Производительность машин Метап составляет 1900-2500 метроуточин
в минуту, то есть соизмерима с производительностью многозевных и пневматических ткацких станков.
3.5. Прибивание уточной нити
Формирование нового элемента ткани заключается в присоединении к
опушке ткани вновь проложенной уточной нити, которая изгибается вокруг
основных нитей по закону, заданному ей ткацким переплетением. Процесс
перемещения уточной нити вдоль нитей основы называется прибоем утка.
Это заключительная операция образования нового элемента ткани.
В настоящее время различают три способа прибивания уточной нити:
фронтальный - прибой осуществляется одновременно по всей
ширине ткани. Этот способ самый распространенный и применяется на плос120
ких ткацких станках, где уток прокладывается периодически и периодически
прибивается бердом к опушке ткани;
секционный - прибой осуществляется по частям ширины ткани
(по секциям). Этот способ применяется на многозевных ткацких машинах,
где ткань формируется не одновременно по всей ширине, а по секциям.
Уточная нить прибивается гребенками, набираемыми из отдельных пластинок;
точечный - прибой осуществляется последовательным прижатием уточной нити к опушке ткани. Этот способ находит применение в основном на круглых ткацких станках.
Рассмотрим фронтальный способ прибоя, который состоит из следующих последовательных этапов.
1.
Перемещение уточной нити бердом в фазе закрытия зева до фазы
заступа. Уточная нить свободно перемещается бердом по нижней ветви зева,
не оказывая сопротивления движению берда. Этот этап прибоя происходит
при работе станка без заступа.
2.
Перемещение уточной нити с момента заступа до опушки ткани,
то есть при раскрытии нового зева. Начинается взаимодействие нитей основы
с утком, сопровождающееся взаимным изгибом и смятием нитей и возникновением сил трения. Величина сил сопротивления перемещению уточной нити
сравнительно мала.
3.
Перемещение уточной нити вместе с опушкой ткани, то есть от
момента встречи уточной нити с опушкой ткани до конца движения берда.
Сила сопротивления перемещению возрастает, увеличиваются взаимное смятие и изгиб нитей основы и утка.
Следует иметь в виду, что строение элемента ткани, сформированного
в результате прибоя очередной уточной нити, не является конечным. Относительное перемещение уточных нитей и изменение величины взаимного изгиба нитей основы и утка продолжается и на некотором расстоянии от опушки,
в так называемой зоне формирования ткани. Равновесное строение суровой
ткани устанавливается лишь после снятия ее со станка.
Для анализа силового взаимодействия рабочих органов ткацкого станка
с нитями основы и тканью используется понятие упругой системы заправки
ткацкого станка.
Упругой системой заправки (УСЗ) называется система, состоящая
из ткани и основных нитей, образующих одно целое и работающих в зоне
упругих деформаций.
В процессе ткачества УСЗ постоянно испытывает деформации от действия различных механизмов ткацкого станка: зевообразовательного, прибивания уточной нити, отвода ткани, подачи основных нитей и др. Для того,
чтобы рассчитать силу растяжения основных нитей и ткани, а также усилия,
действующие на элементы ткацкого станка, необходимо определить жесткость УСЗ, находящейся с одной и другой стороны опушки ткани,
121
где С0, Ст - коэффициент жесткости УСЗ основы и ткани, отнесенный к одной нити, Н/см.
Так как в процессе прибоя сила сопротивления перемещению уточной
нити изменяется непрерывно от нуля в момент заступа до максимума в момент переднего положения берда, то происходит непрерывное изменение натяжений обеих частей УСЗ. Перемещение берда совместно с опушкой ткани
в сторону грудницы вызывает рост натяжения основы и ослабление натяжения ткани. Следует отметить, что при обратном движении берда опушка ткани перемещается в сторону скала, пока не восстановится равенство натяжений основы и ткани.
Наибольшую силу давления берда на опушку ткани во время прибоя
называют силой прибоя. Количественно сила прибоя Р(Н) может быть
определена, как разность между натяжением основы Т0 и ткани Тт в момент
крайнего переднего положения берда
Р = То - ТТ = λП (Со + СТ),
где λП - перемещение опушки ткани в результате прибоя или величина прибойной полоски, см.
Сила прибоя определяется параметрами строения ткани, физикомеханическими свойствами нитей и заправочными параметрами ткацкого
станка. Наибольшее значение имеют параметры строения ткани (линейная
плотность нитей, число основных и уточных нитей на 1 дм, заполнение, вид
переплетения) и физико-механические свойства нитей (коэффициент жесткости при растяжении, изгибе и смятии, коэффициент трения). При выработке
легких тканей с малым заполнением требуется небольшая сила прибоя на одну нить. При выработке плотных технических тканей сила прибоя на одну
нить значительно больше.
Величина прибойной полоски зависит от силы прибоя и от коэффициентов жесткости основы и ткани в заправке ткацкого станка. Максимальное
значение прибойная полоска имеет при С0 /Ст =1. При этих условиях наблюдаются и максимальные разрушающие воздействия на нити основы, которые
возникают под действием сил трения, переменных деформаций растяжения и
изгиба и многократно повторяются. Деформация растяжения способствует
более интенсивному разрушению нити от истирания, а истирающие воздействия способствуют усилению разрушения нити вследствие деформации растяжения.
Нормальная величина перемещения опушки ткани во время прибоя составляет 4-6 мм. Большая прибойная полоска получается при недостаточном
натяжении основы. Малая прибойная полоска свидетельствует об уменьшении натяжения основы. В результате в обоих случаях повышается обрывность основных нитей.
На современных ткацких станках уток к опушке ткани прибивается батанным механизмом. Батанный механизм челночного ткацкого станка предназначен для того, чтобы направлять движение челнока при его полете через
122
зев, удерживать челнок в спокойном состоянии за пределами зева во время
прибоя уточной нити, прибивать бердом уточную нить к опушке ткани, и с
помощью берда устанавливать определенную ширину и плотность ткани по
основе. На бесчелночных ткацких станках на батане установлены направляющие гребенки для движения нитепрокладчика или специальный каналконфузор на пневматических или гидравлических станках.
Все батанные механизмы должны удовлетворять следующим требованиям: размах качания берда должен быть наименьшим во избежание сильного перетирания нитей основы зубьями берда; уточная нить к опушке ткани
должна прибиваться плавным давлением, а не ударом; масса батана должна
быть небольшой, но достаточной для выполнения всех технологических и
механических операций механизма
По типу привода батанные механизмы можно разделить на две основные группы - кривошипные и с кулачковым приводом. На челночных ткацких станках наиболее широкое распространение получили кривошипные батанные механизмы. Механизмы с кулачковым приводим широко распространены на бесчелночных ткацких станках.
Батанный механизм челночного ткацкого станка представляет собой
четырехзвенный кривошипный механизм, звеньями которого являются кривошип 1, поводок 2, лопасть батана 3 и рама станка, определяющая постоянство расстояния между осями вращения кривошипа O 1 и лопасти батана О2
(рис. 2.23). В зависимости от положения оси вращения кривошипа батанные
механизмы разделяются на аксиальные и дезаксиальные. В аксиальном батанном механизме хорда В0В6, соединявшая крайние положения пальца лопасти батана В, пересекает ось вращения кривошипа О1.
Рис. 2.23. Кинематическая схема батанного механизма
В дезаксиальных батанных механизмах ось вращения кривошипа смещена в сторону от хорды В0В6 вверх или вниз.
Законы перемещения, скорости и ускорения пальца лопасти батана (т.
В) для аксиального механизма описываются следующими уравнениями
123
(
)
(
)
(
)
где r - длина колена главного вала, мм;
l - длина поводка, мм;
 - угол поворота колена от нулевого положения, рад;
W - угловая скорость главного вала, рад/с.
Из последнего уравнения очевидно, что максимальное ускорение имеет
место при а = 0
(
)
(
)
а минимальное при  = 
Из приведенных уравнений видно, что отношение длины колена r к
длине поводка l оказывает большое влияние на кинематику батанного механизма. Чем больше это отношение, тем больше скорость и ускорение пальца
лопасти батана, симметричность движения нарушается, а плавность снижается.
По этому признаку кривошипные батанные механизмы разделяют на
следующие виды:
батанные механизмы с длинным поводком: l/r > 6,
батанные механизмы с нормальным поводком: l/r = 3  6,
батанные механизмы с коротким поводком: l/r < 3.
Очень важным условием для кривошипного батанного механизма является обеспечение им нормального движения челнока через зев. Для этого
необходимо, чтобы сила инерции принимала челнок к берду. Закономерность
движения берда кривошипного батанного механизма близка к гармонической, что не может удовлетворять требованиям высокоскоростного ткачества.
Кулачковый батанный механизм, при использовании кулачка соответствующего профиля, может обеспечить любой заданный закон движения и
любую продолжительность периодов движения и выстоя берда, что необходимо при работе на высокоскоростных ткацких станках и станках большой
ширины.
Профиль кулачка обеспечивает выстой батана в крайнем заднем положении во время прокладывания уточной нити в зев. Время выстоя батана
значительно превышает время прокладывания утка через зев, тем самым
обеспечивается прямолинейная траектория движения нити и необходимое
время для работы кромкообразующего устройства.
3.6. Отпуск и натяжение основы
124
Сущность отпуска основы состоит в продольном смещении нитей основы определенной длины в зону формирования ткани.
Цель процесса - компенсация израсходованной длины основы и создание определенного натяжения основы.
Длина основы, сматываемая с навоя, должна соответствовать длине, зарабатываемой в ткань. Основные нити, переплетаясь с нитями утка, изгибаются и получают в ткани волнообразную форму. Поэтому для наработки ткани некоторой длины всегда расходуется основа несколько большей длины.
Разность длины основы L0 и длины ткани LT, отнесенная к длине основы L0,
называется уработкой основы.
Обычно уработка основы выражается в процентах
a0 = (L0 - L T ) 100/ L o .
Величина уработки основы зависит, главным образом, от структуры
ткани и для различных ее видов изменяется в широких пределах.
Таким образом, в процессе работы ткацкого станка отпуск основы с
навоя должен быть больше длины нарабатываемой ткани на величину уработки основных нитей.
При работе ткацкого станка упругая система заправки подвергается
многократным деформациям растяжения вследствие процессов зевообразования, прибоя уточной нити к опушке ткани, отвода наработанной ткани, отпуска основы с навоя. Наибольшее значение по величине имеют деформации,
возникающие в результате процессов зевообразования и прибоя уточной нити. Значительно меньшее значение имеют деформации упругой системы заправки в результате процессов отвода ткани и отпуска основы с навоя. Отдельные составляющие деформаций суммируются определенным образом и
составляют суммарную деформацию упругой системы заправки. Суммарная
деформация упругой системы заправки циклически повторяется.
На рис. 2.24 показан график изменения натяжения основных нитей для
ткани полотняного переплетения, вырабатываемой на челночном ткацком
станке. По оси ординат отложены значения натяжения основных нитей, по
оси абсцисс - последовательные углы поворота главного вала станка. За
начало отсчета принято крайнее переднее положение батана. В рассматриваемом случае учтено действие зевообразования и прибоя. Высокие пики I графика соответствуют натяжению основы во время прибоя и возникают они в
результате деформации основы в этот период. Почти горизонтальные участки II кривой соответствуют периоду выстоя ремизок при открытом зеве.
Наименьшее натяжение, соответствующее моменту заступа (участки кривой
III) называется заправочным.
125
Рис. 2.24. График изменения натяжения основных нитей на ткацком
станке
Соответствующее заправочное натяжение основы необходимо для процессов зевообразования и прибоя уточной нити. Оно устанавливается в зависимости от вида вырабатываемой ткани. Для бесчелночных ткацких станков
оно выше, чем для челночных.
При повышении заправочного натяжения увеличивается сила нормального давления между основными нитями, с одной стороны, и галевами, ламелями, скалом, ценовыми прутками - с другой. Увеличенная сила нормального
давления в сочетании с более высокой деформацией основных нитей в процессах зевообразования и прибоя утка приводит к увеличению их обрывности. При малом заправочном натяжении возрастает прибойная полоска,
наблюдается залипание нитей основы в зеве, что также повышает их обрывность.
Заправочное натяжение также оказывает большое влияние на структуру ткани, так как от его величины зависит уработка нитей основы и утка.
Заправочное натяжение основы То.з. (Н) можно определить по формуле
То.з. = λ0 С,
где λ0 - начальная деформация основы, см;
С - коэффициент жесткости упругой системы заправки станка, Н/см.
Общее циклически изменяющееся натяжение основы Т (Н)
То = То.з. + ΔT,
где ΔT - изменение натяжения основы в определенный период формирования ткани, Н.
Процесс отпуска основы с навоя и обеспечение необходимого натяжения осуществляются на ткацком станке механизмами отпуска и натяжения
основы. С помощью этих механизмов решаются следующие задачи:
♦
равномерный отпуск основы с навоя соразмерно с расходом ее в
ткачестве;
♦
создание необходимого режима натяжения основы и сохранение
его постоянным в течение всего процесса ткачества.
По принципу действия механизмы разделяются на два типа - основные
тормоза и основные регуляторы.
Основные тормоза создают необходимое натяжение основы путем затормаживания навоя. Отпуск основы с навоя производится через упругую
систему заправки станка. По мере наработки и отвода ткани происходит уве126
личение натяжения основы. Как только натяжение превысит силу торможения навоя, он начинает поворачиваться и отпускает основу. Основные тормоза применяются на челночных ткацких станках для выработки широких и
тяжелых тканей.
Основные регуляторы бывают двух типов: независимого действия (позитивные) и зависимого действия (негативные).
Регуляторы зависимого действия отпускают с навоя постоянную, заранее установленную длину основы независимо от ее натяжения. Применяют
их чаще всего при выработке махровых тканей для подачи ворсовых основ.
Регуляторы зависимого действия служат для отпуска основы с навоя,
соразмерного с расходом ее в ткачестве, и обеспечивают постоянный режим
натяжения основы. В отличие от основных тормозов, в регуляторе имеется
специальная подвижная система, которая воспринимает давление основы.
Обычно органом, воспринимающим давление основы, является скало. Подвижная система регулятора взаимодействует с механизмом вращения навоя.
Принцип взаимодействия состоит в том, что в случае возрастания или
уменьшения натяжения основы отпуск ее с навоя, соответственно, увеличивается или уменьшается.
3.7. Отвод наработанной ткани
Сущность операции отвода элемента ткани из зоны формирования
заключается в продольном смещении ткани на определенную величину.
Цель операции - получение определенной плотности ткани по утку и
характера расположения утка в ткани.
Длина отводимой ткани (дм) за один оборот главного вала станка связана с плотностью суровой ткани по утку следующим образом
где Пу - плотность ткани по утку, нит/дм.
Расположение в ткани уточных нитей может приближаться к двум теоретически возможным случаям. На рис. 2.25 изображены поперечные разрезы
уточных нитей в ткани. Если расстояния а1 = а2 = а3 = ... = аn, то такое расположение утка называется с равномерным распределением (рис. 2.25, a).
При таком расположении плотность ткани по утку является величиной постоянной. Если при этом уточная пряжа равномерна по толщине, то также
будут равными расстояния между осями соседних нитей и промежутки между уточными нитями (b1 = b2 = b3 = .... = bn). Ткань в этом случае имеет одинаковое заполнение утком и однородное строение.
127
Рис. 2.25. Расположение утка в ткани
Если же уточная пряжа неравномерна по толщине, то в этом случае
промежутки между нитями будут различны (b1 ≠ b2 ≠ b3 ≠ .... ≠ bn). Заполнение ткани утком на различных участках получается неодинаковым. На участках с тонким утком просветы большие, и ткань кажется в этих местах разреженной, а на участках с толстым утком ткань кажется переуплотненной, и
внешний вид ее неприглядный (с кажущимися забоинами и недосеками), хотя число уточных нитей на 1 дм ткани сохраняется постоянным.
Другое расположение уточных нитей показано на рис. 2.25, б. При постоянных промежутках между уточными нитями (b1 = b2 = b3 = .... = bn) расположение утка в ткани называется с равномерным прибоем. При равномерных уточных нитях также получаются равными размеры а
(а1 = а2 = а3 = ... = аn) и расстояния между осями уточных нитей.
При неравномерной пряже расстояния между осями уточных нитей будут различны и расстояния а не равны (а1 ≠ а2 ≠ а3 ≠ ... ≠ аn). При этом число
уточных нитей на 1 дм ткани непостоянно: на участках с более тонким утком
их больше. Однако по внешнему виду такая ткань кажется равномерной,
имеющей однородное строение.
Расположение уточных нитей с равномерным распределением применяется при выработке тканей из относительно равномерной уточной пряжи хлопчатобумажной, льняной, гребенной шерстяной, из химических волокон.
Расположение уточных нитей с равномерным прибоем применяется
при выработке тканей из неравномерной уточной пряжи - шерстяной аппаратной и из натурального шелка.
Из зоны формирования ткань отводится товарными механизмами, которые имеют следующее назначение:
♦
отводят суровую ткань и наматывают ее на товарный валик, образуя рулон (однако в отдельных случаях, например, при выработке узких
лент или широких тканей, они укладываются в ящик);
♦
поддерживают постоянным необходимое число нитей утка на 1
дм ткани (плотность ткани по утку) и создают определенное взаимное расположение уточных нитей в ткани;
♦ совместно с механизмами отпуска основы создают определенное заправочное натяжение и поддерживают его постоянным во время работы станка.
128
В зависимости от способа расположения утка в ткани товарные механизмы делятся на две основные группы: независимого способа действия, дающие равномерное распределение утка в ткани и зависимого способа действия, дающие расположение утка в ткани с равномерным прибоем.
При первом способе длина отводимой ткани за один оборот главного
вала станка не зависит от толщины прибиваемой уточной нити, при втором зависит.
По способу отвода ткани товарные механизмы бывают периодического
и непрерывного действия. Товарные механизмы периодического действия
могут быть с равномерным распределением и равномерным прибоем утка.
Товарные механизмы непрерывного действия могут быть только с равномерным распределением утка.
3.8. Производительность ткацкого станка
Производительность ткацкого станка Р определяется количеством метров ткани, выработанной им за час,
(м/ч)
где n - частота вращения главного вала станка, мин-1;
Пу - плотность ткани по утку, нит/дм;
Кпв - коэффициент полезного времени ткацкого станка (0,750,95).
При сравнении производительности ткацких станков с различной шириной заправки, но вырабатывающих однотипные ткани, производительность
удобнее определять количеством метров квадратных ткани в час
,
(м2/ч)
где ВС - ширина суровой ткани, м.
Для сравнения производительности ткацких станков, вырабатывающих
ткани с различной плотностью по утку, удобнее определять производительность в тысячах уточин, проложенных за час,
,
(1000 ут/ч).
Производительность станка можно выразить также в метрах уточной
нити, зарабатываемой в ткань за час,
(м ут/ч).
Последняя формула имеет универсальное применение, так как позволяет сравнивать производительность станков разных конструкций при одинаковых и различных заправках и различной заправочной ширины.
Каждый цикл работы станка, соответствующий прокладыванию одной
уточной нити, происходит за время одного оборота главного вала. Следовательно, частота вращения главного вала станка является определяющим фактором его производительности.
129
Величина КПВ зависит от простоев станка во время работы. Все простои ткацкого станка можно разделить на технические и технологические.
Технические простои связаны с разладкой станка, текущим ремонтом и
уходом за оборудованием.
Технологические простои возникают вследствие обрывности нитей основы и утка, при перезаправке основы, разработке брака и др.
Наиболее важным фактором, влияющим на производительность ткацкого станка, является обрывность нитей. Пути ее снижения заключаются в
повышении качества пряжи, улучшении процессов подготовки основных и
уточных нитей к ткачеству, установке оптимальных параметров заправки и
выработки ткани, улучшении технического состояния ткацких станков.
3.9. Пути развития техники и технологии ткацкого производства
Анализ современной техники и технологии ткацкого производства показывает следующие пути развития:
♦
повышение гибкости ткацких производств по ассортименту выпускаемой продукции и дальнейший рост технико-экономических показателей;
♦
использование основомотальных и уточно-мотальных автоматов
с безузловым пневматическим способом соединения нитей и с электронными
нитеочистительными устройствами; создание мотальных автоматов со стопроцентной степенью автоматизации;
♦
использование партионных сновальных машин со средствами автоматизации зарядки шпулярника и соединения нитей при смене ставки бобин, с автоматическим контролем и регулированием технологических параметров, использование микропроцессорной техники с целью повышения качества снования и повышения производительности труда;
♦
разработка новых технологий приготовления шлихты (использование ультразвука, электронного облучения, термомеханического способа) и
новых эффективных клеящих материалов, обеспечивающих снижение обрывности основных нитей в ткачестве;
♦
разработка новых технологий шлихтования (шлихтование в пене,
шлихтование в органических растворителях, сухое шлихтование термоклеями);
♦
использование шлихтовальных машин с высокой степенью автоматизации контроля и регулирования параметров процесса с помощью микропроцессорной техники; разработка машин с двумя пропиточными ваннами
и раздельной сушкой основы, увеличенным усилием отжима с целью повышения качества ошлихтованной пряжи и производительности машин и труда;
♦
использование больших паковок (бобин до 5 кг, сновальных валиков диаметром до 1200 мм, ткацких навоев до 1000 мм);
♦
применение автоматизированной вакуумной камеры для запаривания уточной пряжи.
В ткацком производстве:
130
♦
продолжают развиваться и совершенствоваться бесчелночные
ткацкие станки с микропрокладчиками;
♦
интенсивно ведутся работы по созданию высокоскоростных
пневматических ткацких станков с числом оборотов главного вала до
1100 мин-1, гидравлических станков - до 1200 мин-1, рапирных ткацких станков с гибкими и жесткими рапирами с частотой вращения главного вала до
1100 мин-1;
♦
создаются электронные механизмы ткацких станков;
♦
имеет место резкое повышение интереса к жаккардовому ткачеству с полной автоматизацией и компьютеризацией процесса;
♦
управление ткацкими станками с помощью микропроцессоров
позволяет не только контролировать технологический процесс, но и автоматически, без вмешательства человека, регулировать технологические параметры, что резко повышает эффективность работы станка;
♦
разрабатываются технологии и оборудование для изготовления
трехосевых тканей, для выработки одновременно двух полотен одно под другим, для изготовления тканей с одновременным прокладыванием нескольких
(до 5) уточных нитей;
♦
более широкое использование многозевных ткацких машин;
♦
разработка новых структур тканей с уменьшенной материалоемкостью за счет снижения линейной плотности используемых нитей.
131
РАЗДЕЛ III. НЕТКАНЫЕ ТЕКСТИЛЬНЫЕ МАТЕРИАЛЫ
1. ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ О НЕТКАНЫХ МАТЕРИАЛАХ
1.1.
Способы получения и ассортимент нетканых текстильных
материалов
1.1.1. Классификация способов получения
Все способы производства нетканых текстильных материалов (НТМ)
принято делить на три технологии; механическую, физико-химическую и
комбинированную. В классификации НТМ (рис. 3.1) приведены различные
варианты, характеризующие способ производства и структуру НТМ.
По механической технологии получают вязально-прошивные нетканые
полотна, изготовленные путем провязывания нитями или волокнами волокнистого холста, нитей, ткани или сочетаний их с нетекстильными материалами с образованием петель из нитей или волокон (холсто-, ните-, ткане- и
пленкопрошивные полотна), а также иглопробивные полотна, изготовленные
иглопрокалыванием волокнистого холста или в сочетании его с тканью или
полимерной пленкой.
Наиболее интенсивное развитие получает комбинированная физикохимическая технология производства НТМ. Клеевые полотна изготовляют из
волокнистого холста, холста из элементарных нитей и (или) ткани, скрепляя
структуру дисперсиями и растворами полимеров. Термоскрепленные полотна
изготовляют из волокнистого холста, холста из элементарных нитей, скрепляя их с помощью термоплавких волокон, нитей, порошков путем высокотемпературного воздействия, а иногда и давления. Фильерные полотна - это
полотна, изготовленные из волокнистого холста в процессе непосредственного формирования непрерывных нитей из расплава полимеров. К бумагоделательным полотнам относят полотна, изготовленные с использованием текстильных волокон, диспергированных в водной среде с применением связующих веществ.
По комбинированной технологии вырабатывают тафтинговые, электрофлокированные, иглопробивные с пропиткой нетканые материалы и войлоки. Технология характеризуется механическим формированием структуры
материала с последующим ее упрочнением связующими.
Предпосылками интенсивного роста производства нетканых материалов являются: прогрессивность технологии, обеспечивающая возможность
комплексной механизации и автоматизации производственных процессов,
сокращение трудовых и капитальных затрат, широкое использованием низкосортного сырья.
132
Рис. 3.1. Классификация нетканых материалов
133
133
Сравнительная оценка (табл. 3.1) относительного индекса производительности при выработке тканей, трикотажа и нетканых материалов убедительно показывает преимущество последних. За единицу производительности принята производительность автоматического челночного ткацкого станка, равная в среднем 5 м2/час.
Таблица 3.1. Сравнение индекса производительности НТМ, тканей
и трикотажа
Средний индекс
Способ
Тип оборудования
производительности
1
Ткацкий
Трикотажный
Вязально-прошивной
Иглопробивной
Клеевой (пропиткой
дисперсиями)
Электрофлокирование
Фильерный (способ
аэродинамического
формирования НТМ из
расплава полимеров)
Бумагоделательный
(сухой)
Бумагоделательный
(мокрый)
2
Автоматический челночный
ткацкий станок
Бесчелночный ткацкий станок
Круглотрикотажная машина
большого диаметра
Вязально-прошивная машина
Иглопробивной агрегат
Клеевой агрегат
Линия нанесения ворса в
электрических полях для
производства ковров, замши, меха и др.
Агрегат для производства
НТМ фильерным способом
Бумагоделательная машина
Бумагоделательная машина
3
1
2
4
38
500
600
600-800
200-2000
2300
5000-10 000
Наиболее широкое применение НТМ находят в быту, технике и медицине. Причем область их применения определяется характером особенностей, присущих НТМ: объемность, воздухопроницаемость, хорошая тепло- и
звукоизоляционная способность и т.д.
Ассортимент нетканых материалов бытового назначения очень широк
и его можно разделить на две группы: одежные (пальтовые, костюмные, платьевые, подкладочные и т.п.) и домашнего потребления (одеяла, полотенца,
гардины, скатерти, салфетки, ковры, искусственные меха и т.п.). В промышленности НТМ используют в качестве упаковочных, обивочных, изоляционных, фильтровальных, обтирочных материалов и т.д. В медицине НТМ ис134
пользуют в качестве перевязочных, компрессных, одежных и других лечебно-профилактических и санитарно-гигиенических материалов как длительного, так и одноразового пользования.
1.1.2. Сырье и его подготовка в производстве нетканых текстильных
материалов
На предприятиях нашей страны применяются все способы производства НТМ, поэтому в качестве сырья используются волокна, пряжа и нити,
ткани, трикотаж, пленки. Если волокна используются в качестве основы (волокнистого слоя), то остальные виды сырья могут использоваться и как основа, и как связующие элементы.
Волокнистый холст формируется из натуральных и химических волокон Обычно это волокна низких сортов, отходы прядильных производств, регенерированные волокна из лоскута и тряпья. В качестве скрепляющих волокнистый слой или для производства НТМ типа ткани используют одиночную или крученую пряжу из хлопка или капроновые, лавсановые, хлориновые нити и др. Для выработки специальных НТМ применяют стеклянную
или металлическую нить.
Для изготовления ниточного, тканого и другого плоского каркаса используют пряжу из лубяных, хлопковых волокон, химические нити, пряжу из
химических штапельных волокон, полимерные пленки, металлические сетки
и так далее.
Сырье, поступающее в нетканое производство, проходит этап подготовки. Процессы подготовки сырья выбираются в зависимости от вида сырья
и способа производства НТМ. Подготовка волокнистого сырья включает разрыхление, очистку, смешивание, кардочесание и формирование холста. Подготовка волокон к кардочесанию и кардочесание осуществляются в зависимости от вида волокон по классическим системам прядения.
Холст может формироваться механическим, аэродинамическим и гидравлическим способами, сущность которых состоит в следующем. Механический способ заключается в укладывании слоями прочеса с чесальных машин
на специальные конвейеры. При аэродинамическом способе волокна с чесальной машины в потоке воздуха транспортируются к сетчатому барабану,
на поверхности которого формируется слой неориентированных волокон.
Сущность гидравлического способа заключается в формировании холстов из
водной суспензии коротких волокон.
2.
ПРОИЗВОДСТВО НЕТКАНЫХ МАТЕРИАЛОВ
2.1.
Производство нетканых текстильных материалов
по механической технологии
2.1.1.
способом
Производство
нетканых
материалов
вязально-прошивным
135
В настоящее время с использованием механической технологии изготавливают большое количество разнообразных нетканых материалов. Это
объясняется высокой эффективностью применяемых технологических процессов, а также значительным парком вязально-прошивных машин.
Технологическая сущность и назначение всех этих машин одинакова
Они, как правило, являются завершающей частью в поточных линиях и непосредственно на них производится скрепление ниточных полотен или волокнистых холстов провязывающими нитями с помощью основовязальных переплетений.
На различных по назначению вязально-прошивных машинах вырабатывают ватин, материалы для пошива одежды и изделий домашнего обихода,
материалы технического назначения и материалы, применяемы для основы
искусственной кожи.
Процесс петлеобразования
На современных вязально-прошивных машинах используют такой же
принцип петлеобразования, как на трикотажных основовязальных машинах.
На рис. 3.2 показаны отдельные операции процесса петлеобразования,
характерные для машин типа ВП.
В качестве исходного принято положение, когда вязальная игла находится в крайнем нижнем положении (рис. 3.2, ж). Крючок иглы закрыт. Старая петля находится под крючком иглы. Верхние подвижные платины 4 движутся вперед, прижимая волокнистый холст 5 к неподвижным нижним платинам 1, создавая тем самым оптимальные условия для его прокола вязальной иглой 3. Ушковые иглы 2 находятся в переднем положении.
Заключение (рис. 3.2, а, б, з, и) осуществляется подъемом вязальной
иглы. При этом волокнистый холст прочно удерживается неподвижными
нижними и подвижными верхними платинами, находящимися в крайнем переднем положении. Прокол осуществляется вязальной иглой с открытым
крючком, поэтому движок иглы сначала опускается, а затем поднимается
вслед за иглой, оставляя крючок все время открытым. Старая петля задерживается холстом, а затем соскальзывает на стержень иглы. Подвижные верхние платины после прокола начинают медленно отходить внутрь машины.
Ушковые иглы совершают прокачку к центру машины и к концу операции
заключения проходят между вязальными иглами.
Во время прокладывания (рис. 3.2, в) после выхода гребенки ушковых
игл из зоны вязальных игл к движению прокачки добавляется сдвиг вдоль
фронта вязальных игл. К моменту прихода ушковых игл в крайнее заднее положение они получают сдвиг на половину игольного шага и находятся точно
против головок вязальных игл. Затем ушковые иглы совершают прокачку в
обратном направлении, в то же время, сдвигаясь на вторую половину игольного шага так, что при входе в зону вязальных игл они располагаются точно
посередине расстояния между иглами. В результате такого движения ушко136
вых игл нити охватывают стержень вязальных игл. Верхние платины в период прокладывания нити выстаивают в крайнем заднем положении.
При вынесении (рис. 3.2, г) вязальная игла начинает опускаться и нить,
проложенная на ее стержень, перемещается под ее открытый крючок. Верхние платины начинают перемещаться в переднее положение. Ушковые иглы
заканчивают прокачку в переднее положение и начинают сдвигаться вдоль
игольницы в противоположном направлении.
Во время прессования (рис. 3.2, д) скорость опускания вязальной иглы
значительно больше скорости движка, благодаря чему крючок иглы закрывается движком 6, запирая вновь проложенную нить. Ушковые иглы продолжают сдвиг вдоль игольницы. Верхние платины продолжают движение вперед.
При нанесении (рис. 3.2, е) закрытые движком вязальные иглы продолжают опускаться, протаскивая запрессованную нить через волокнистый
холст. В это время происходит интенсивное потребление провязывающей
нити. Старая петля скользит по стержню иглы, переходя на движок (наносится на движок).
Соединение (рис. 3.2, е) происходит следующим образом. При выходе
вязальной иглы из волокнистого холста старая петля соединяется с новой, которая находится под крючком иглы. Между старой и новой петлями оказывается зажатым пучок волокон холста. Ушковые иглы заканчивают сдвиг вдоль
игольницы.
Сбрасывание (рис. 3.2, ж) происходит в процессе дальнейшего опускания вязальной иглы. При этом старая петля сбрасывается с иглы, и очередной
участок волокнистого холста оказывается закрепленным с помощью провязывающей нити.
Под действием оттяжного механизма холст, освобожденный от игл,
начинает перемещаться. Величина смещения холста определяет плотность
провязывания по вертикали (Пв).
При формировании и оттяжке (рис. 3.2, ж) вязальные иглы, опускаясь,
доходят до крайнего нижнего положения.
Размеры и форма новой петли определяются взаимным положением иглы и нижней платины, натяжением нити и силой оттяжки материала.
На вязально-прошивных машинах волокнистый холст прошивается нитями, образующими одногребеночные или двухгребеночные переплетения.
Наиболее часто используются одногребеночные переплетения с минимальными сдвигами ушковых гребенок - цепочка, трико, сукно. Реже используются переплетения шарме, атлас.
Двухгребеночные основовязальные переплетения образуются из двух
систем нитей, прокладываемых на иглы с помощью двух гребенок.
137
138
Рис. 3.2. Процесс петлеобразования на вязально-прошивной машине типа ВП
138
В общем случае свойства суровых нетканых материалов, полученных
методом провязывания волокнистых холстов, зависят от применяемой техники провязывания, используемого переплетения, свойств используемого волокнистого сырья, поверхностной плотности исходного волокнистого холста,
физико-механических свойств пряжи, числа основ, используемых для провязывания.
Следует отметить, что сопротивление растяжению материалов, провязанных двухгребеночными переплетениями, примерно в 1,5 раза больше, чем
провязанных одногребеночных, при несколько меньшем их удлинении. Однако применение двойной системы прошивных нитей увеличивает расход
пряжи в 1,5-2 раза, что повышает стоимость продукции.
Вязально-прошивные машины. Чесально-вязальные агрегаты.
В зависимости от вида используемого сырья различают три типа вязально-прошивных полотен - холстопровязанные, ниточные и каркасные.
Холсто-провязанные полотна вырабатывают на машинах типа ВП, «Арахне»
и «Маливатт». Каждая из этих машин является завершающей частью чесально-вязального агрегата, состоящего из чесальной машины, преобразователя
прочеса и холстопровязывающей машины.
На чесально-вязальных агрегатах в зависимости от рода перерабатываемого волокна применяют валичные (для шерсти) и шляпочные (для хлопка и химического волокна) чесальные машины. Снимаемый со съемного барабана чесальной машины прочес преобразуется путем сложения в равномерный слой ваты определенной ширины и толщины, который затем провязывается на провязывающей машине.
Преобразователь прочеса. Устройство и принцип действия преобразователя прочеса у агрегатов всех типов не имеет существенного различия.
Снимаемая со съемного барабана 1 (рис. 3.3) гребнем 2 ватка-прочес 3 подается отводящим конвейером 4, имеющим одинаковую со съемным барабаном
скорость, на средний планочный конвейер 5, играющий роль компенсатора
ватки-прочеса, и затем на нижний настилающий конвейер 6, который раскладывает прочес на поперечном конвейере 7, преобразуя его в холст с поперечным расположением волокон.
С помощью каретки 11 конвейеры 5 и 6 получают возвратнопоступательное движение в горизонтальной плоскости. Каретка 11 настилающего конвейера 6 приводится в движение от цепи 10 с помощью пальца 8 и
рычага 9. Средний конвейер 5 получает движение от нижнего настилающего
конвейера через цепи 12, находящиеся в зацеплении со звездочками 13 и закрепленные одним концом на неподвижной станине 14, а другим - на каретке
11.
139
Рис. 3.3. Схема преобразования прочеса
Чтобы избежать растяжения ватки-прочеса и образования складок при
переходе ее с конвейера на конвейер, необходимо соблюдать соотношение
скоростей
√( )
где v4, v5, v6 и v7 - окружные скорости вращательного движения конвейеров
4, 5, 6 и 7, м/мин;
v'5, v'6 - линейные скорости возвратно-поступательного движения конвейеров 5 и 6, м/мин;
vн.п - скорость настила прочеса на поперечный конвейер (vн.п = v6),
м/мин.
√
Следовательно,
. По конструктивным условиям v5'=0,5
v6', а, следовательно, v5 = v4± v5', или v5 = v4± 0,5 v6'.
Таким образом, скорость компенсирующего конвейера 5 зависит от направления его возвратно-поступательного движения. При движении в
направлении к съемному барабану его скорость v5 = v4 - v5', а при движении
от съемного барабана v5 = v4 + v6'.
Вязально-прошивная машина типа ВП. Машина типа ВП (ВП-180,
ВП-250, ВП-1, ВП-2, ВП-3, ВП-4, ВП-8) служит для прошивания полученного с преобразователя прочеса холста нитями с целью его упрочнения. Машины выпускают различной рабочей ширины (1000, 1800, 2500 мм) и различного класса (2,5; 5; 10).
Принцип устройства и работы машины типа ВП заключается в следующем.
Волокнистый холст 1 (рис. 3.4, а) с преобразователя прочеса подается
питающим конвейером 2 к системе петлеобразования между неподвижной
140
нижней (отбойной) платиной 3 и верхней подвижной платиной 4. Пазовые
иглы 5, расположенные между платанами, при своем движении снизу вверх
прокалывают холст и в крайнем верхнем положении на них прокладываются
ушковинами 8 провязывающие нити, подаваемые с навоев 12 через скала 11,
нитеразделяющую рамку 10 и ламели 9 самоостанова, обеспечивающего останов машины при обрыве одной из провязывающих нитей. При движении
сверху вниз пазовые иглы протаскивают провязывающие нити через холст,
провязывая его основовязаным переплетением.
Верхняя подвижная платина 4 удерживает холст от подъема при прокалывании его пазовыми иглами, обеспечивая тем самым выполнение операции
заключение, а нижние неподвижные платины удерживают холст от опускания при протаскивании через него провязывающих нитей, обеспечивая выполнение операций нанесения, купирования, соединения, сбрасывания и
формирования. Готовое полотно оттягивается валом 6 и наматывается в рулон 7.
Производительность машин типа ВП, м/ч,
Р=п 60100Кпв /(1000Пв)= 6пКпв/ Пв ,
2
или, м /ч,
Р=n60100bКпв/(10002Пв)=6nbКпв/(1000Пв),
где n - частота вращения главного вала машины, мин-1;
Пв - плотность по вертикали, петельных рядов на 100 мм;
b - ширина полотна, м;
Кпв - коэффициент полезного времени.
Коэффициент полезного времени (Кп в) вязально-прошивных машин
типа ВП составляет 0,65-0,95, а частота вращения главного вала - от 250 до
800 мин-1.
Вязально-прошивная машина «Арахне». Процесс провязывания на
машине «Арахне» аналогичен процессу провязывания на машине типа ВП,
но по конструкции они отличаются друг от друга.
Холст 2 (рис. 3.4, б) подается питающим конвейером 1 между подвижными платинами 3 и неподвижными (отбойными) платанами 4, расположенными почти вертикально и перпендикулярно к провязывающим иглам 5, на
которые ушковинами 11 прокладываются провязывающие нити, подаваемые
с навоев 9 через нитеразделяющую рамку 8 и огибающие скала 10. Готовое
полотно направляется валиками 6 и наматывается в рулон 7.
Особенность конструкции машины состоит в том, что гребенки с ушковинами расположены почти в горизонтальной плоскости, причем крючки
пазовых игл обращены вниз, а навои с провязывающими нитями расположены в передней части машины, что облегчает ее обслуживание.
Машина «Арахне» позволяет вырабатывать различный ассортимент нетканых полотен с поверхностной плотностью до 700 г/м2. Производительность этих машин составляет от 30 до 200 м/ч. Машины «Арахне» выпускаются 5, 10 и 12,5 классов.
141
142
Рис. 3.4. Технологические схемы вязально-прошивных машин: а - ВП-3; б - «Арахне»
142
Машина типа «Маливатт». Машина «Маливатт» относится к серии машин, объединенных общей технологией Мали и служит, так же как и машина
ВП, для провязывания холста.
Холст 1 (рис. 3.5, а) движется сверху вниз между нижней (отбойной)
платиной 7 и подвижными штифтами 2 (или заключающими платинами).
Расположенные горизонтально провязывающие иглы 6 прокалывают холст и
при обратном движении, приняв провязывающую нить 3 от ушковин 4, провязывают его основовязаным переплетением.
Опорная шина 5 поддерживает концы штифтов (заключающих платин)
в момент операции заключения, предупреждая деформацию штифтов. Расстояние между штифтами (заключающими платинами) и отбойными платинами составляет 3-7 мм и зависит от толщины волокнистого холста.
Машины «Маливатт», снабженные заключающими платинами, выпускают низких классов (3, 5 и 7), они служат для провязывания холстов поверхностной плотностью более 500 г/м2. Машины «Маливатт», снабженные
штифтами вместо заключающих платин, выпускают высоких классов (10, 12,
14, 18 и 22), они служат для провязывания холстов поверхностной плотностью до 500 г/м2.
Машины типа «Маливатт» снабжены механизмами оттягивания и
навивания (или складывания) полотна и механизмами подачи провязывающей нити.
На машине могут быть установлены механизмы, укладывающие на волокнистый холст дополнительные поперечные нити или каркас в виде ткани
или трикотажного полотна.
Скорость провязывания на машинах «Маливатт» составляет от 500 до
1500 рядов в мин.
Нитепровязывающая машина «Малимо». На машинах «Малимо»
вырабатывают нетканые полотна типа тканей, так как на них две примерно
взаимно перпендикулярные системы нитей (основы и утка) провязываются
третьей системой прошивных нитей.
Машина работает следующим образом. Нити основы 1 (рис. 3.5, б) подаются с навоя (не показан на рисунке) ушковиной 10 к петлеобразующей
системе, состоящей из пазовых игл 7 с движками 8 и платин 5.
Почти перпендикулярно нитям основы подаются нити утка 9, сматываемые с бобин и укладываемые кареткой-раскладчиком, совершающим возвратно-поступательное движение вдоль машины.
Нити основы и утка провязываются прошивными нитями 2, подаваемыми ушковинами 4 с навоя (не показан на рисунке), расположенного ниже
навоя с основными нитями. Прокладывание прошивных нитей осуществляется за счет смещения гребенки 3 с ушковинами 4 вдоль игольницы 6 с пазовыми иглами на величину одного шага, в результате чего образуется основовязаное переплетение трико.
143
Рис. 3.5. Схемы расположения петлеобразующих органов машин,
работающих по технологии «Мали»: а – «Маливатт»; б – «Малимо»;
в – «Малиполь»
Машины «Малимо» изготовляют 3, 7, 14 и 18 классов. Скорость провязывания на них от 950 до 1100 петельных рядов в мин, а длина стежка 1,353,05 мм. Ширина нетканого полотна от 800 до 1600 мм. Машины оснащены
автоматическим электроостановом ламельного типа, который останавливает
ее при обрыве одной из основных, уточных или прошивных нитей.
Вязально-прошивная машина «Малиполь». На машине «Малиполь»
вырабатывают плюшевые или ворсовые полотна путем провязывания каркасного тканого или трикотажного полотна прошивными нитями, образующими
длинные ворсовые петли.
Процесс формирования полотна осуществляется следующим образом.
При перемещении пазовой иглы 7 (рис. 3.5, в) из крайнего левого в крайнее
правое положение она прокалывает каркасный материал 1, при этом движок
8 открывает крючок иглы, а планка 5 удерживает каркасный материал от перемещения вместе с пазовой иглой.
В крайнем правом положении на пазовую иглу прокладывается прошивная нить 3 ушковиной 4. При обратном движении пазовой иглы вновь
проложенная прошивная нить выносится под крючок, крючок закрывается
144
движком и прошивная нить протаскивается через каркасный материал, который удерживается нижней платиной 6.
При следующем цикле петлеобразования прошивная нить прокладывается ушковиной 4 на соседнюю иглу, огибая при этом платину 2, расположенную между пазовыми иглами, и образуя ворсовые петли, которые затем
могут разрезаться.
Машину «Малиполь» выпускают 10, 12 и 14 классов при скорости вязания 900-1100 стежков в мин.
2.1.2. Производство нетканых материалов иглопробивным способом
Процесс получения иглопробивных полотен с заданными физикомеханическими свойствами осуществляется на иглопробивных машинах.
Принцип формирования иглопробивного нетканого полотна заключается в том, что волокнистый холст скрепляется составляющими его волокнами при прокалывании его специальными иглами с насечками (рис 3.6).
Принципиальная схема иглопробивной машины приведена на рис. 3.7.
Холст 1, подаваемый питающей решеткой 2 от преобразователя прочеса,
проходит между подкладочным 3 и сбрасывающим 5 столами. Игольница 6,
представляющая собой деревянную доску с закрепленными на ней иглами
(рис. 3.7), имеет возвратно-поступательное движение в вертикальной плоскости. Опускаясь, игольница пронизывает иглами холст. При этом иглы своими
насечками захватывают волокна из верхних слоев и протаскивают их в нижние слои холста, как бы прошивая его этими волокнами и увеличивая прочность. Холст в этот момент неподвижен.
При подъеме игольницы иглы свободно выходят из холста, который
удерживается сбрасывающим столом 5 (см. рис. 3.7). Когда иглы выйдут из
холста, последний перемещается выпускными валами 4 и наматывается механизмом наматывания полотна на товарный вал (на рисунке не показан).
Иглопробивные машины работают в едином агрегате с чесальными машинами и преобразователем прочеса.
Эффект упрочнения волокнистого материала иглопрокалыванием возникает в результате протаскивания лучков волокон верхнего слоя через весь
холст. Число таких проколов, приходящееся на единицу площади холста, называется плотностью прокалывания.
Плотность прокалывания, число проколов на 1 см2,
П=К/l,
где К - число игл на 1 см ширины игольницы;
l - величина оттяжки материала, см.
Формула показывает, что плотность прокалывания увеличивается с
увеличением числа игл, набранных в игольнице на 1 см ее ширины, и с
уменьшением оттяжки материала из зоны прокалывания.
145
146
Рис. 3.6. Пробивная игла
146
Рис. 3.7. Принципиальная схема иглопробивной машины
Зависимость прочности иглопробивного материала от плотности прокалывания имеет параболический характер. Как показывает рис. 3.8 с увеличением плотности прокалывания прочность иглопробивного материала вначале
увеличивается до критического значения, а затем начинает уменьшаться. Это
объясняется тем, что с увеличением плотности прокалывания выше критичесской некоторые иглы начинают попадать в прежние «отверстия», не захватывая новых пучков, а разрушая старые.
Рис. 3.8. Зависимость разрывной нагрузки нетканого полотна от
плотности прокалывания
Кроме того, при очень большой плотности прокалывания наблюдается
вытягивание холста, что также способствует уменьшению его прочности.
На современных машинах частота прокалывания достигает 1800 мин-1.
У большинства иглопробивных машин подача волокнистого материала осуществляется прерывисто. Однако в машинах, работающих с повышенной частотой прокалывания (800-1200 мин-1) предпочтение отдается непрерывной
подаче.
Производительность иглопробивной машины, м/ч,
Р=nl60Кпв/1000,
где n - частота прокалывания, или частота вращения главного вала, мин-1;
l - подача холста за один цикл работы игольницы (от 2 до 10 мм), мм;
КПВ - коэффициент полезного времени машины (0,85-0,95).
2.2.
Производство нетканых текстильных материалов
по физико-химической технологии
2.2.1. Клеевой способ
Сущность производства клееных нетканых материалов заключается в
формировании волокнистого слоя или слоя из одной или нескольких систем
нитей с последующим проклеиванием (пропиткой) этого слоя и сушкой. В
147
качестве связующих в клеевых растворах используют полимеры, смолы, каучук. Пропитка осуществляется полным или частичным погружением материала в клеящий состав или распылением последнего.
Для производства нетканых клееных материалов выпускают агрегаты.
Рассмотрим устройство и работу агрегата - поточной линии АНК-100-1 для
производства клееных нетканых материалов. Она состоит из холстоформирующей машины 1 (рис. 3.9), пропиточной машины 2 с отжимными валами,
сопловой сушильной машины 3, барабанной сушильной машины 4, накатной
машины 5.
Рис. 3.9. Схема агрегата АНК-100-1
Питание поточной линии осуществляется холстами, поступающими с
разрыхлительно-очистительного агрегата. В качестве склеивающего элемента используют каучуковые латексы или поливиниловый спирт. Холст устанавливают на холстовой валик шляпочной чесальной машины ЧМ-450-2.
входящей в холстоформирующую машину агрегата. Снимаемая с чесальной
машины ватка-прочес формируется в волокнистый холст с помощью аэродинамического преобразователя прочеса. Затем холст поступает на пропиточную машину, где он пропитывается связующим раствором. Избыток раствора
удаляется отжимными валами. Пропитанный холст поступает в сопловую
сушильную машину, куда вентиляторами подается нагретый до температуры
110-130°С воздух через напорные воздуховоды и сопла, обдувая высушиваемый материал.
В барабанной сушильной машине происходит подсушивание волокнистого материала за счет контакта с поверхностью нагретых барабанов. Готовый материал наматывается в рулон,
Агрегат АНК-100-1 имеет скорость выпуска 3-3,5 м/мин, КПВ агрегата
0,7-0,75.
2.2.2. Способ горячего прессования (термоскрепления)
Сущность способа горячего прессования заключается в том, что холст,
состоящий из волокон и термопластичных полимеров, пропускается через ка148
ландры при повышенной температуре, благодаря чему связующие полимеры
расплавляются и склеивают волокна холста. Связующие компоненты применяют в виде порошков, пленок, сеток, систем нитей и др. Этот способ проще
других, экономичен и высокопроизводителен.
Введение связующего в виде порошка в сформированный холст производится путем нанесения порошка на холст различными устройства (дозаторами роторного типа, распылителями и др.). Роторный дозатор представляет
собой вал (ротор) с канавками (рис. 3.10). Вместимость канавок ротора определяет дозу наносимого порошка. Порошок подается через загрузочную воронку 1, заслонкой 2 регулируется подача его к ротору 3. Съем порошка, подаваемого на поверхность холста, осуществляется валиком со щетками 4.
Количество порошка, наносимого на поверхность холста, регулируется скоростью вращения ротора и скоростью движения транспортера 5 с волокнистым холстом. Схема электростатического устройства для нанесения порошка дана на рис. 3.11.
Установка работает следующим образом. Сформированный волокнистый холст 1 проходит электрическое поле 2 и получает соответствующий
электрический заряд.
Рис. 3.10. Схема роторного дозатора
Связующее в виде порошка поступает на транспортер 9 из бункера 8 и
с помощью электрода 7 также получает соответствующий заряд, но противоположного знака Связующее на холст наносится при прохождением его между двумя барабанами 3, заряженными противоположными знаками. Между
барабанами устанавливают определенный зазор, величина которого определяет напряженность электростатического поля в этой зоне и, следовательно,
количество наносимого связующего. Оставшийся на транспортере порошок с
помощью щетки сбрасывается в бункер 6.
149
Верхний барабан очищается от оставшихся на его поверхности волокон
устройством 4. Далее холст проходит через несколько пар обогреваемых паром цилиндров 5, прижимаемых друг к другу сжатым воздухом, в результате
порошок плавится и распределяется по всему холсту. Применение каркасных
элементов (пленок, сеток) для скрепления волокнистых холстов ограничено,
так как в нетканом материале наблюдается послойное распределение связующего, а их применяют в основном в качестве лицевого слоя. Чаще используют пористые и перфорированные пленки и сетки из термопластичных полимеров (полипропилена, полиэтилена, полиамидов, пластифицированного
ПВХ). Полученные нетканые материалы отличаются мягкостью, высокой
эластичностью, большей воздухопроницаемостью. Схема агрегата для получения нетканых материалов со связующим в виде пленки (сетки) показана на
рис. 3.12. Волокнистый холст 1 с чесальной машины подается на транспортер
2, на его поверхность накладывают сетку 3. Затем материал нагревают в термокамере 4, чтобы размягчить сетку, после чего на поверхность сетки накладывается второй холст 5. Сформированный материал пропускают через каландр 6, где идет процесс горячего прессования, затем он проходит устройство для охлаждения 7, устройство для обрезки кромок 8 и наматывается в
рулон 9.
Рис. 3.11. Схема электростатического устройства для
нанесения порошка на холст
Режим горячего прессования зависит от природы и структуры применяемых связующих. При использовании пластифицированного ПВХ прессование проводят при температуре 160°С и давлении 0,6 МПа.
Известны различные варианты рассматриваемой технологии. Иногда
холст с наложенной на него пленкой или два холста с пленкой проложенной
между ними, подвергается до процесса горячего прессования предварительному иглопрокалыванию для того, чтобы иглы протаскивали волокна, которые или дополнительно скрепляли холст или образовывали с лицевой сторо150
ны ворс. Можно использовать валы с выступами и при горячем прессовании
проводить склеивание волокон в определенных местах. Нетканые материалы,
полученные такими способами, отличаются более равномерным распределением связующего и имеют повышенные физико-механические свойства.
Рис. 3.12. Схема агрегата для получения нетканых материалов со
связующим в виде пленки (сетки)
Нетканые материалы, полученные со связующим в виде сетки (пленки),
применяют для производства искусственной кожи и в швейной промышленности в качестве прокладок.
2.2.3. Бумагоделательный способ
При бумагоделательном способе в качестве сырья используют различные непрядомые волокна длиной 2-6 мм. Сущность этого способа заключается в следующем. Из волокон приготавливают суспензию, в которую добавляют жидкое связующее вещество. Затем из суспензии отливают полотно на
сетке бумагоделательной машины, обезвоживают материал, просушивают,
термообрабатывают и каландрируют
В качестве связующего применяют суспензии из легкоплавких волокон, растворы полимеров, латексы и т.п.
На рис. 3.13 изображена схема плоскосеточной бумагоделательной машины. Суспензия, приготовленная в специальном формирующем устройстве,
подается питающим устройством 1 на быстродвижущуюся сетку 2, где преобразуется в полотно. Полотно, перемещаясь вместе с сеткой, подсушивается
с помощью собирающих влагу ящиков 3. Затем полотно проходит между отжимными валами 4 и поступает в барабанное сушильное устройство 5. Высушенное полотно проходит каландр 6, состоящий из трех валов, и наматывается в рулон 7.
Максимальная скорость движения сетки 1000 м/мин, но фактическая
скорость 300-500 м/мин.
151
Рис. 3.13. Схема плоскосеточной бумагоделательной машины
Круглосеточные машины имеют меньшую скорость, так как у них
меньше зона формования полотна, но габаритные размеры такой машины
значительно меньше, чем плоскосеточной.
2.2.4. Формование из расплава полимера
Фильерный способ производства нетканых материалов основан на
склеивании волокон (нитей) сразу же после их формования из расплавов или
растворов полимеров. Получение нетканых материалов этим способом относится к наиболее перспективным технологическим процессам производства
нетканых материалов. Его основные преимущества заключаются в том, что
нетканые материалы изготавливаются по сокращенному технологическому
циклу: исключены операции подготовки волокнистого сырья и чесание волокон, а операции формования волокна и холстоформирование объединены.
Кроме того, нетканые материалы, полученные фильерным способом,
обладают рациональной точечной структурой, так как волокна соединены
только в точках контакта за счет аутогезионной остаточной липкости волокон одной природы, а использование непрерывных нитей для формирования
холста позволяет получить материалы с более однородными физикомеханическими свойствами (разрывная нагрузка, стойкость к истиранию и
др.).
Сравнивая производительность оборудования для выпуска тканей, трикотажа, нетканых материалов, м2/ч, разными способами, видим что фильерный способ является одним из высокопроизводительных.
Ткани с автоматических ткацких станков
1*
Трикотажное полотно с круглотрикотажных машин
4
Нетканые материалы
Вязально-прошивные
38
Иглопробивные
500
Фильерные
200-2000
Бумагоделательные
2300
*
Производительность ткацкого станка 5 м2/ч принята за единицу
Фильерные установки позволяют выпускать широкий ассортимент нетканых материалов. В частности, можно получать не только полотна, но и
изделия сложной конфигурации.
152
Выработка нетканых материалов этим способом базируется на продукции химической промышленности и исключает использование натуральных
волокон.
В фильерном способе холстоформирование - первая и основная операция. Последующие операции - склеивание холста, нанесение связующего и
другие вида отделки - определяются ассортиментом.
Процесс формирования холста включает следующие основные операции:
- подача полимерного сырья в виде гранул к плавильному устройству (плавильной головке или экструдеру);
- плавление полимера и фильтрование расплава;
- распределение и дозированная подача расплава к фильерному
комплекту;
- формование бесконечных нитей;
- аэродинамическая вытяжка нитей горячим или холодным сжатым
воздухом;
- образование холста за счет укладки нитей на приемную поверхность (хаотически или упорядоченно).
Определяющим фактором процесса образования холста (полотна) является режим охлаждения нитей, особенно момент их отверждения. Если отверждение происходит, когда нити находятся в натянутом состоянии, то в
них фиксируется достигнутая в процессе вытяжки молекулярная ориентация.
Полученные нити обладают высокой прочностью и низким разрывным удлинением. Однако, если нити укладывают в холст в холодном состоянии, то они
не скрепляются между собой и необходимо последующее скрепление (иглопро-калывание, пропитка связующим, термопрессование и др.). Этот метод
называют холодным формованием.
Если полное отверждение нитей происходит после образования холста
(не в вытянутом состоянии), то после снятия напряжений наблюдается переориентация макромолекул, снижающая первичную ориентацию, достигнутую
при вытяжке. В результате прочность нитей снижается, а удлинения возрастают. Но нити, укладываясь в холст в гелеобразном состоянии, слипаются
между собой в точках пересечения и образуют прочный холст, не требующий
дополнительного скрепления - это горячее формование.
Таким образом, одним из наиболее важных участков технологического
процесса изготовления нетканых материалов фильерным способом является
участок между выходом нитей из фильеры и их укладкой на приемную поверхность. Основные свойства материалов, такие, как толщина, молекулярная ориентация, кристалличность, усадочность и др., закладываются на этом
участке. Управление этими свойствами осуществляется посредством воздушных потоков.
2.3.
Производство нетканых текстильных материалов
по комбинированной технологии
153
2.3.1. Тафтинговый способ
Прошивная машина «Тафтинг» (Англия) предназначена для выработки
полотен и ковров по комбинированной технологии, так как используется механический способ формирования ворса путем провязывания каркаса прошивными нитями, а закрепление ворса осуществляется клеевым способом.
Процесс формирования ворса на машине «Тафтинг» аналогичен процессу провязывания каркаса на машине «Малиполь»
Ушковая игла 3 (рис. 3.14), через которую проходит прошивная (ворсовая) нить 2, прошивает каркасное полотно 1, под которым расположен крючок-петлитель 5.
Рис. 3.14. Процесс формирования ворса на машине «Тафтинг»
Когда игла опустится в крайнее нижнее положение, крючок переместится вправо на уровне выше ушка иглы. При движении иглы вверх крючок
захватывает прошивную нить, образуя петлю 4. Когда игла будет находиться
над каркасным полотном, произойдет оттяжка полотна вправо на длину
стежка, крючок сбросит с себя образованную петлю. Затем цикл повторится.
Длина петли из ворсовой нити зависит от длины подачи ее питающими валиками 6. На машинах, вырабатывающих полотно с разрезными петлями, крючок установлен так, что его мысок направлен в сторону, противоположную
движению полотна. В этом случае при перемещении полотна петли нанизываются на крючок, а работающий синхронно с ним нож разрезает петли, образуя ворс. Машины «Тафтинг» работают со скоростью550-720 проколов в
мин, обеспечивая производительность более 400 м2/ч.
На тафтинговых машина вырабатывают ковровые покрытия шириной
до 6 м с петельным, разрезным, комбинированным и рельефным ворсом различной высоты. Узорообразующие устройства позволяют создавать сложные
многоцветные узоры и рельефный ворсовой покров.
В настоящее время тафтинговые машины выпускаются в США, Великобритании, Германии, Японии, Австралии.
154
2.3.2. Способ электрофлокирования
Способ электрофлокирования основан на ориентации волокон вдоль
силовых линий электрического поля. Сущность его заключается в ориентированном нанесении в электрическом поле высокого напряжения на основу,
покрытую клеем, относительно коротких волокон (длиной 0,3-10 мм).
Рис. 3.15. Схема электрофлокировапьной машины
Схема электрофлокировальной машины приведена на рис. 3.15. Покрытая клеем основа 1 (ткань, трикотажное полотно, пленка и т.п.) подается в зону флокирования между электродами 3 и 6, создающими электрическое поле
с помощью источника высокого напряжения 4. В этой зоне осуществляется
ориентация волокон 2 и нанесение их на поверхность основы. Закрепление
волокон в клеевом слое основы происходит в сушильной камере 5.
Способом электрофлокирования изготавливают искусственные замшу,
мех и другие материалы бытового и технического назначения.
В промышленности применяют различные методы электрофлокирования: непрерывное электрофлокирование рулонных материалов, электрофлокирование узких лент и нитей, а также объемных изделий и изделий, имеющих большую поверхность.
2.3.3. Свойлачивание и валка
Свойлачиванием и валкой вырабатывают разнообразный ассортимент
чистошерстяных нетканых материалов или содержанием химических волокон до 30%.
Производство нетканых материалов этим способом состоит из нескольких этапов: подготовка волокнистого материала к кардочесанию, кардочесание и формирование волокнистого холста, свойлачивание или предварительное уплотнение его, валка и другие операции мокрой отделки, сушка валяных
изделий, сухая отделка их.
Подготовка волокнистого материала к кардочесанию, кардочесание и
формирование волокнистого холста осуществляется по классической схеме.
Цель свойлачивания заключается в подготовке волокнистого слоя к
валке.
155
Сущность свойлачивания состоит в сближении и перепутывании волокон под действием влажно-тепловой обработки. При этом происходит уплотнение и упрочнение волокнистого слоя.
Для свойлачивания применяют машину СУ-230-Ш, схема которой приведена на рис. 3.16. Полуфабрикат в виде волокнистого холста 2 разматывается нижним конвейером 1 и подается под верхний конвейер 4. Конвейеры 1
и 4 проходят через баки с водой 3, намокают и увлажняют холст. Увлажненный волокнистый холст проходит над запарной плитой 5 и поступает в свойлачивающий аппарат, состоящий из верхней подвижной 6 и нижней неподвижной 7 плит. Далее уплотненный холст конвейером 1 подается на скалку
8 и наматывается в рулон.
Рис. 3.16. Схема машины СУ-230-Ш
Машина работает периодически: I период - свойлачивание, плиты 6 и 7
надавливают на холст; II период - поднятие верхней плиты 6; III период - подача холста конвейерами 1 и 4, при этом полуфабрикат наматывается в рулон
и осуществляется подача запаренного волокнистого слоя в зону свойлачивания; IV - опускание верхней плиты. Далее периоды повторяются.
После свойлачивания полуфабрикат замачивают в течение не более 30
мин в валочном растворе (раствор серной кислоты или мыльно-содовый раствор).
В процессе валки осуществляется дальнейшее перемещение волокон
относительно друг друга и более интенсивное перепутывание их.
Валку полуфабрикатов осуществляют на валочных машинах, основанных на ударном, скользяще-давящем и колебательно-давящем воздействии
на волокнистый слой.
В молотовой (ударной) валяльной машине молот (молоты) наносит поочередно удары по полуфабрикату, который сжимается и скользит по сферической деревянной поверхности валяльной ванны машины. Производительность одномолотовых валяльных машин 60-90 кг/ч.
Цилиндровая валяльная машина основана на принципе скользящедавящего воздействия на полуфабрикат и предназначена для валки длинномерных тонкошерстяных войлоков толщиной до 8 мм, используемых для
игольчатой ленты, в авиационной промышленности и др. Скорость прохождения материала в цилиндровой валяльной машине 235 м/мин.
156
Многоваличная валяльная машина МВ-220-ВВ, основанная на колебательно-давящем воздействии на полуфабрикат, имеет производительность до
60 кг/ч. Принцип действия машины заключается в следующем. Полуфабрикат подвергается валке в результате давления и трения, создаваемого вращательным и осевым колебательным движением верхнего и нижнего рядов валиков диаметром 140 мм относительно среднего ряда таких же валиков. Валики верхнего и нижнего рядов вращаются против часовой стрелки и каждый
из них может приближаться к среднему ряду или удаляться от него на 14 мм.
Линейная скорость рабочих валиков плавно регулируется от 0,6 до 6 м/мин.
Машина может перерабатывать полуфабрикат со средней плотностью
слоя волокон (до 40 г/см3).
2.4. Тенденции развития производства нетканых текстильных
материалов
1.
Основными направлениями развития ассортимента нетканых материалов является:
- разработки рационального ассортимента нетканых материалов с целью замены тканей бытового и технического назначения, особенно содержащих натуральные волокна;
- разработка новых технологических решений для создания нетканых
материалов с заданными механическими, физическими и химическими свойствами;
- расширение производства нетканых материалов одноразового и кратковременного пользования: темп роста их выпуска на 10-13% выше, чем долгосрочных материалов.
2.
В области технологии и оборудования:
- наиболее прогрессивными и перспективными являются физикохимические и комбинированные технологии производства нетканых материалов;
- максимальному совершенствованию подвергаются технологии и оборудование для производства нетканых материалов, уже нашедших применение и завоевавших мировой рынок. Это такие способы, как фильерный, бумагоделательный, клеевой, термопрессование;
- разработка новых высокопроизводительных способов производства
нетканых материалов.
3. В области сырьевого обеспечения:
- бурно растущий мировой рынок нетканых материалов главным образом ориентирован на сырьевые ресурсы промышленности химических волокон и нитей;
- большое значение придается использованию новых видов волокон, в
частности модифицированных, бикомпонентных, профилированных, полых,
малой линейной плотности.
157
ЛИТЕРАТУРА
Севостьянов, А.Г. Механическая технология текстильных материалов
[Текст]: учебник для вузов / А.Г. Севостьянов, Н.А. Осьмин, В.П. Щербаков и др.; под ред. А.Г. Севостьянова – М.: Легпромбытиздат,1981. –
512 с.
2. Труевцев, Н.И. Технология и оборудование текстильного производства
(Механическая технология
текстильных материалов) [Текст]: учебник для студентов вузов текстильной промышленности / Н.И. Труевцев,
Н.Н. Труевцев, М.С. Гензер; под ред. Н.И. Труевцева. – М.: Легкая индустрия, 1975. – 640 с.
3. Коган, А.Г. Механическая технология текстильных материалов [Текст]:
учеб. пособие к курсу «Мех. технология текстил. материалов» / А.Г. Коган, С.А. Коган, А.А. Баранова и др. – Витебск: ВГТУ,1997. – 206 с.
4. Садыкова, Ф.Х. Текстильное материаловедение и основы текстильных
производств [Текст]: учебник для вузов / Ф.Х. Садыкова, Д.М. Садыкова,
Н.И. Кудряшова. – Изд. 2-е, перераб. и доп. – М.: Легпромбытиздат,
1989. – 288 с.
5. Борзунов, И.Г. Прядение хлопка и химических волокон (проектирование
смесей, приготовление холстов, чесальной и гребенной ленты) [Текст]:
учебник для втузов / И.Г. Борзунов, К.И. Бадалов, В.Г. Гончаров и др. –
Изд. 2-е, перераб. и доп. – М.: Легкая и пищевая промышленность, 1982.
– 376 с.
6. Борзунов, И.Г. Прядение хлопка и химических волокон (изготовление
ровницы, суровой и меланжевой пряжи, крученых нитей и ниточных изделий) [Текст]: учеб. пособие / И.Г. Борзунов, К.И. Бадалов, В.Г. Гончаров и др. – Изд. 2-е, перераб. и доп. – М.: Легпромбытиздат, 1986. –
390 с.
7. Усенко, В.А. Прядение химических волокон [Текст]: учебник для вузов /
В.А. Усенко, В.А. Родионов, Б.В. Усенко и др.; под ред. В.А. Усенко. –
М.: РИО МГТА, 1999. – 472 с.
8. Проектирование прядильных производств [Текст]: учеб. пособие – Витебск: УО «ВГТУ», 2001. – 210 с.
9. Усенко, В.А. Производство крученых и текстурированных химических
нитей (теория процессов, технология кручения и текстурирования химических нитей, оборудования) [Текст]: учебник для студентов вузов. –
Изд. 2-е, перераб и доп. – М.: Легпромиздат, 1987. – 352 с.
10. Усенко, В.А. Производство текстурированных нитей и высокообъемной
пряжи [Текст] / В.А. Усенко, Г.Б. Дамянов, П.В. Адыров; под ред. В.А.
Усенко. – М.: Легкая индустрия, 1980. – 256 с.
11. Гордеев, В.А. Ткачество [Текст]: учебник для вузов / В.А. Гордеев, П.В.
Волков. – Изд. 4-е, перераб. и доп. – М.: Легкая и пищевая промышленность, 1984. – 485 с.
12. Николаев, О.Д. Теория процессов, технология и оборудование ткацкого
производства [Текст] / О.Д. Николаев, П.В. Власов, Р.И. Сумарукова,
1.
158
13.
14.
15.
16.
17.
18.
19.
20.
21.
22.
23.
24.
25.
С.О. Юхин. – Изд. 2-е, перераб. и доп. – М.: Легпромбытиздат, 1995. –
256 с.
Кудрявин, Л.А. Основы технологии трикотажного производства [Текст]:
учеб. пособие для вузов / Л.А. Кудрявин, И.И. Шалов – М.: Легпромбытиздат, 1991. – 496 с.
Гусева, А.А. Общая технология трикотажного производства [Текст] /
А.А. Гусева – М.: Легпромбытиздат, 1987. – 296 с.
Севостьянов, А.Г. Механическая технология текстильных материалов
[Текст]: учебник для вузов / А. Г. Севостьянов, Н.А. Осьмин, В.П. Щербаков и др., под ред. А.Г. Севостьянова. – М.: Легпромбытиздат,1981. –
512 с.
Гензер, М.С. Производство нетканых полотен [Текст]: учеб. пособие для
вузов / М.С. Гензер – М.: Легкая и пищевая промышленность, 1982. –
248 с.
Бершев, Е.Н. Нетканые текстильные полотна [Текст]: Справочное пособие / Е.Н. Бершев, Г.П. Смирнов, Б.В. Заметта, Ю.П. Назаров, ВН. Корнеев – М.: Легпромбытиздат, 1987. – 400 с.
Бершев, Е.Н. Физико-химические и комбинированные способы производства нетканых материалов [Текст]: учебник для вузов / Е.Н. Бершев,
В.М. Горчакова, В.В. Курицына, С.А. Овчинникова – М.: Легпромбытиздат, 1993. – 352 с.
Калмыкова, Е.А. Материаловедение швейного производства [Текст]:
учеб. пособие / Е.А. Калмыкова, О.В. Лобацкая. – Мн.: Выш. шк., 2001. –
412 с.
Горчакова, В.М. Оборудование для производства нетканых материалов
[Текст] / В.М. Горчакова – М., 2006.
Сергеенков, А. П. Теория процессов, технология, оборудование подготовки смесей и холстообразования [Текст] / А.П. Сергеенков – М., 2004.
Иванов, О.М. Теоретические аспекты технологии электрофлокирования
[Текст]: монография / О.М. Иванов – СПб., 2004.
Смирнов, Г.П. Холстообразование в производстве нетканых материалов
[Текст] / Г.П. Смирнов – СПб., 2004.
Барабанов, Г.Л. Физико-механические способы производства нетканых
материалов и валяльно-войлочных изделий [Текст] / Г.Л. Барабанов – М.,
1994.
Барабанов, Г.Л. Лабораторный практикум и технологии производства
нетканых материалов [Текст] / Г.Л. Барабанов – М., 1988.
159
ОГЛАВЛЕНИЕ
ВВЕДЕНИЕ…………………………………………………………………3
РАЗДЕЛ I. ПРЯДЕНИЕ…………………………………………………….4
1. Общие сведения о текстильных волокнах и нитях……………………4
1.1. Общая классификация текстильных материалов…………………..4
1.2. Классификация волокон……………………………………………..5
1.3. Свойства волокон и нитей…………………………………………...7
1.4. Натуральные волокна……………………………………………….10
2. Производство пряжи из хлопка и химических волокон……………..13
2.1. Влияние физико-механических свойств волокон на свойства
пряжи……………………………………………………………………..13
2.2. Системы прядения…………………………………………………..19
2.3. Разрыхление, очистка и смешивание волокон……………………24
2.3.1 Цель и сущность процессов……………………………………..24
2.3.2. Разрыхлительно-очистительный агрегат………………………25
2.3.3. Основные расчетные формулы…………………………………33
2.3.4. Новое оборудование разрыхлительно-очистительного агрегата
(РОА)……………………………………………………………..……..33
2.3.5. Шляпочная чесальная машина………………………………….37
2.3.6. Основные расчетные формулы…………………………………41
2.4. Выравнивание лент и распрямление волокон…………………….41
2.4.1. Неровнота в прядении…………………………………………...41
2.4.2. Сложение…………………………………………………………43
2.4.3. Вытягивание……………………………………………………...44
2.4.4. Автоматическое регулирование вытяжки……………………...48
2.4.5. Ленточные машины……………………………………………...48
2.5. Гребнечесание……………………………………………………….51
2.5.1. Подготовка продукта к гребнечесанию………………………..51
2.5.2. Гребнечесальные машины………………………………………52
2.6. Предпрядение - формирование ровницы………………………….55
2.6.1. Ровничная машина………………………………………………55
2.6.2. Процесс вытягивания на ровничной машине………………….57
2.6.3. Кручение и наматывание ровницы……………………………..58
2.7. Прядение - формирование пряжи………………………………….61
2.7.1. Кольцевой способ прядения…………………………………….61
2.7.2. Пневмомеханический способ прядения………………………..66
2.8. Новые способы прядения…………………………………………..71
2.8.1. Роторная прядильная машина ПР-150-1…...…………………..71
2.8.2. Аэромеханическая прядильная машина ПАМ-150……………72
2.8.3. Бескамерные пневматические способы прядения……………..72
2.8.4. Новые способы прядения……………………………………….76
160
2.9. Пути развития техники и технологии прядильного
производства……………………………………………………..………77
РАЗДЕЛ II. ТКАЦКОЕ ПРОИЗВОДСТВО……………………………...79
1.Строение ткани………………………………………………………….79
1.1. Ткацкие переплетения………………………………………………80
2. Общие сведения о технологических процессах ткацкого
производства………………………………………..………………….….84
2.1. Принцип образования ткани на ткацком станке………………….84
2.2. Процессы подготовки пряжи для ткацкого производства……….86
2.3. Перематывание пряжи……………………………………………...87
2.4. Снование пряжи……………………………………………………..91
2.5. Шлихтование основной пряжи…………………………………….97
2.6. Пробирание и привязывание нитей основы……………………...101
2.7. Подготовка уточной пряжи к ткачеству………………………….102
3. Ткачество………………………………………………………………104
3.1. Процесс зевообразования…………………………………………104
3.2. Прокладывание уточной нити…………………………………….108
3.3. Станки с непрерывным и многозонным формированием
ткани…………………………………………………………………….115
3.4. Нетрадиционные способы прокладывания утка………………...118
3.5. Прибивание уточной нити………………………………………...120
3.6. Отпуск и натяжение основы………………………………………124
3.7. Отвод наработанной ткани………………………………………..127
3.8. Производительность ткацкого станка……………………………129
3.9. Пути развития техники и технологии ткацкого производства…130
РАЗДЕЛ III. НЕТКАНЫЕ ТЕКСТИЛЬНЫЕ МАТЕРИАЛЫ…………132
1. Общие сведения о нетканых материалах……………………………132
1.1. Способы получения и ассортимент нетканых текстильных
материалов…………………...…………………………………………132
1.1.1. Классификация способов получения………........……………132
1.1.2. Сырье и его подготовка в производстве нетканых текстильных
материалов……………………………………………………….……135
2. Производство нетканых материалов………………………………...135
2.1. Производство нетканых текстильных материалов
по механической технологии………………………………..………...135
2.1.1.
Производство нетканых материалов вязально-прошивным
способом……………………………………………………………….135
2.1.2.
Производство нетканых материалов иглопробивным
способом……………………………………………….………………145
2.2. Производство нетканых текстильных материалов
по физико-химической технологии…………………………………...147
2.2.1. Клеевой способ…………………………………………………147
2.2.2. Способ горячего прессования (термоскрепления)…………...148
161
2.2.3. Бумагоделательный способ……………………………………151
2.2.4. Формование из расплава полимера…………………………...152
2.3. производство нетканых текстильных материалов
по комбинированной технологии……...………….…………………..153
2.3.1.Тафтинговый способ……………………………………………154
2.3.2. Способ электрофлокирования…………………………………155
2.3.3. Свойлачивание и валка………………………………………...155
2.4. Тенденции развития производства нетканых текстильных
материалов…………………………………………………..………….157
ЛИТЕРАТУРА………………………...…………………………………158
162
Учебное пособие
Анатолий Александрович МОРОКОВ
Геральд Петрович СМИРНОВ
Надежда Сергеевна ЦЫБИЗОВА
ТЕХНОЛОГИЯ ПРЯДЕНИЯ, ТКАЧЕСТВА
И НЕТКАНЫХ МАТЕРИАЛОВ
Оригинал-макет подготовлен авторами
и издан в авторской редакции
Подписано в печать 15.04.2013 г. Формат 60х84 1/16. Печать трафаретная.
Усл. печ. л. 9,5. Тираж 100 экз. Заказ 110/13.
http://www.publish.sutd.ru
Отпечатано в типографии ФГБОУВПО «СПГУТД»
191028, Санкт-Петербург, ул. Моховая, 26
163
Документ
Категория
Без категории
Просмотров
194
Размер файла
2 809 Кб
Теги
tehpryadtkach, 2013
1/--страниц
Пожаловаться на содержимое документа