Характеристика работы механизма ложного кручения

Общая характеристика ложного кручения.

 

   Текстурирование нитей способом кручения – один из основных и наиболее распространенных способов текстурирования. Этим способом вырабатывают как высокорастяжимые, так и мало рястяжимые нити малой и средней линейной плотности (от 1,66 до 28 текс). Высокорстяжимые нити обычно вырабатывают путем скручивания до крутки 2500-5000 кр./м (первое кручение), тепловой обработки скрученной нити с последующим охлаждением для фиксации извитков и раскручивания термостабилизированной нити (второе кручение). Для получения малорастяжимой нити высокорастяжимую нить подвергают дополнительной тепловой обработке.

    Сущность текстурирования способом кручения заключается в следующем. Крутящий момент при первом кручении заставляет элементарные нтит располагаться по винтовым линиям под некоторым углом к продольно йоси комплексной нити. При этом в элементарных нитях возникают внутренние напряжения, под действием которых комплексная нить стремиться раскрутиться. Для снятия внутренних напряжений нити подвергают тепловой обработке. При нагревании нитям сообщается тепловая энергия, которая превращается в кинетическую энергию движения атомов и молекул.     В результате ослабления межмалекулярных сил  сцепления происходит переориентация молекул, которые занимают новое положение, соответствующее спиралеобразной форме элементарных нитей. Внутреннее напряжение, вызванное кручением, при этом снимаются. При охлаждении нити приобретают равновесную структуру. При раскручивании в нитях вновь возникают внутренние напряжения, под действием которых каждая элементарная нить стремиться сохранить положение, зафиксированное тепловой обработкой после первого кручения. В результате элементарные нити изгибаются, а комплексная нить приобретает большую упругую растяжимость, пушистость и повышенную объемность.

   Наличие внутренних напряжений после раскручивания приводит к тому, что одиночные высокорастяжимые нити становятся  недостаточно равновесными. Поэтому две одиночные нити с различным направлением крутки соединяют и сообщают им небольшую крутку (50-100 кр./м). Получается высокорастяжимая нить с  равновесной структурой, но при этом появляется дополнительный переход – тростиль – крутильная машина.

   На однопроцессорных машинах совмещены три основные операции (кручение, термическая обработка и раскручивание). Для кручение и раскручивания нитей после тепловой обработки применяются различные механизмы ложного кручения, которые позволяют раскручивать нить, зажатую с двух концов. В результате по обе стороны закручивающего механизма ложного кручения нить получает равномерное число витков противоположного направления. Величины крутки при кручении и раскручивании не зависят друг от друга и могут быть различными. При раскручивании сообщают большую крутку, так как это способствует повышению качества высокорастяжимых нитей.

 

 

Машины для  текстурирования с МЛК.

 

   На машинах этого типа их гладких полиамидных, полиэфирных и ацетатных комплексных нитей линейной плотностью 1,66-28 текс вырабатывают текстурированные нити высокой растяжимости (100-400%) и повышенной растяжимости (35-100%).

 Для получения высокоскорастяжимых  нитей при этом методе необходимо  осуществить следующие операции:

1. скручивание комплексной нити до крутки 2500-5000 кр.м.
2. стабилизацию крутки (для полиэфирных нитей при температуре 190-220С, полиамидных 19-196С )
3. охлаждение нити ( до температуры 20-24С)
4. раскручивание.

   Для получения нитей повышенной растяжимости высокорастяжимую нить подвергают повторной тепловой обработке в свободном состоянии ( при минимальном натяжении).

   При совмещении вытягивания и текстурирования методом ложного кручения на машинах устанавливают вытяжные устройства. Механизмы ложного кручения в этом случае должны работать со скоростью прохождения нити до 13-20 м/с, в связи с чем можно использовать только фрикционные устройства (главным образом многодисковые).

 Одной из таких  машин является машина ТВ-1 предназначеная для вытягивания и текстурирования синтетических нитей из расплавов со скоростью до 13 мс. Машина оснащена скоростными многодисковыми механизмами ложного кручения оригинальной конструкции, ремешковыми питающими, вытяжными и выпускными устройствами, увеличенной наклонной термокамерой, охлаждающим и замасливающим устройствами, устройством автоматического прерывания питания нити в случае обрыва нити. Кинематическая схема машины приведена на рисунке 1.

   На машине вытягивание и кручение нити происходит одновременно в одной зоне. Наличие второй термокамеры позволяет получить нити повышенной растяжимости. Использование ремешковых питающих и вытяжных устройств облегчает заправку нити, исключает необходимость установки транспортирующих свободно вращающихся роликов, нагрузка на нить уменьшается за счет двухстороннего контакта (с ремешком и фрикционным цилиндром). Наличие контакта нити с разнородными материалами позволяет подобрать такую комбинацию материалов ремешков и фрикционного цилиндра, при которой суммарный заряд от статической электризации нити окажется несущественным и не будет способствовать образованию подмотов нити на цилиндры. Охлаждающая пластина необходима для интенсификации остывания нити на выходе из первой термокамеры, без чего работа на высоких скоростях оказалась навозможной. Увеличение длины термокамеры до 2-2,5м значительно увеличило габаритные размеры машины по высоте. В связи с этим их располагают в верхней части машины с большим углом наклона ,а для заправки нити на большей высоте используют специальное устройство – манипулятор.

 Большая масса паковок  и наматывание нити с высокой скоростью потребовали оснастить бобинодержатели демпферами колебаний и тормозными устройствами. Последние позволяют сократить время перезаправки намоточных устройств. Заправка машины осуществляется на малой скорости выпуска нити (до 5 м/мин). Это облегчает обслуживание и сокращает отходы нити в брак.

 

Механизм ложного  кручения.

 

 Механизмы ложного  кручения предназначены для сообщения  нити остаточных крутильных (сдвиговых)  деформаций методом интенсивного  закручивания в одном направлении  с последующим раскручиванием  в обратном направлении. Угол  закручивания нити, равный 2л, соответствует одному кручению. При высокой крутке число кручений К на один метр длины нити достигает 7000 и даже более.  
Для уменьшения скручивающего момента и снятия, возникающих при кручении сдвиговых напряжений, нить перед входом разогревают почти до пластичного состояния. В результате раскручивания ранее сформированных филаменты нити под действием упругих сил принимают равновесную спирально-петлистую форму.  
В зависимости от способа передачи нити крутящего момента МНЛК делят на два типа: фрикционные и роторные. В первых механизмах крутящий момент возникает в зоне контакта натянутой нити с фрикционной поверхностью движущегося звена. В устройствах роторного типа крутящий момент от ротора к нити передается с помощью зажимов, крючков и поперечных осей.

 Отечественный МНЛК фрикционного  тип состоит из корпуса 1, шпинделя 2, двух фрикционных колец З  и б , приводного ремня 8,  
ограждения 4 и 9, втулки 7 и двух шарикоподшипников 5. Втулка 7  
напрессована на левый конец пустотелого шпинделя 2 и  
предназначена для крепления фрикционных колец З и б и передачи  
вращения шпинделю 2 от бесконечного ремня. Внутри шпинделя З проходит обрабатываемая нить, постоянно контактирующая с кольцами 3 и 6.

 

Рис… МЛКН фрикционного типа

 

Теоретическое число кручений на 1м длины нити

К=   , где

n_ф – частота вращения фрикционного кольца, d_ф – эффективный диаметр отверстия фрикционного кольца 3, η – коэффициент, учитывающий проскальзывание нити при перекатывании ее по фрикционным кольцам, ν – скорость продольного движения, d₁ – теоретический диаметр нити.

 Коэффициент η колеблется  в пределах 0…0,95 и зависит от  коэффициентов трения скольжения  и качения нити по фрикционным  кольцам, схемы заправки нити  в МЛКН и многих других факторов. В электрических МЛКН роль шпинделя выполняет полый вал ротора. При кручении движущаяся нить всегда контактирует с поверхностью вращающегося или поступательно движущегося фрикционного звена. На линии контакта нити с фрикционом возникает сила трения-сцепления, состоящая из продольной и тангенциальной составляющей. Продольная составляющая, направленная из оси нити, создает сопротивление, движению нити, увеличивая ее натяжение, а тангенциальная составляющая закручивает нить. Соотношение этих составляющих от характера расположения нити на фрикционом диске. Если в качестве фрикционного звена используется со скоростью ν_ф бесконечный ремень со сферическим рабочим профилем, то нить на дуге обхвата АВ при симметричной схеме заправки располагается по цилиндрической линии

Z= , где

Z – ордината рассматриваемой точки М цепной линии; r- радиус сферической поверхности ремня; f- коэффициент трения между нитью и фрикционным ремнем;

cosβ=        - косинус угла между касательной к цепной линии в точке М и плоскостью поперечного сечения ремня; β_о- угол в вершине 0 цепной линии.

 

 

 

Рис….. Схема взаимодействия нити с ремнем

 

 Если начало координат выбрано  в вершине цепной линии, а  ось Z направлена вдоль ремня, то угол β_о =0, а

Z= ,

Где φ – угловое  расстояние до точки М; е- основание  натурального логарифма; сhfφ=   - логарифмический косинус.

 В некоторых МЛКН  в качестве фрикционных элементов  применяют два полиуретановых кольца 1 и 2 , закрепленных на кольцах полого ротора. Минимальный диаметр фрикционного кольца равен 20..25 мм, а радиус рабочей сферической поверхности 5…7 мм.

 Широкое распространение  получили трехшпиндельные МЛКН  фрикционного типа. Устройство имеет три шпинделя 1..3, девять фрикционных дисков 4…12, корпус 13, приводной шкиф 14, бесконечный ремень 15, поворотный кронштейн 16, обеспечивающий заправку нити, и гибкую передачу Z₁…Z₄ с зубчатыми ремнями. В механизмах ложного кручения роторного типа с прямым приводом приводится в движение непосредственно от бесконечного ремня 1. При такой схеме привода частота вращения ротора ограничена работоспособностью подшипниковых опор и не превышает (8-12) 10⁴мин^-1 . Поэтому они используются лишь в случае необходимости получения очень равномерной крутки, а производительность устройства в этом случае не превышает 0,2-0,3 мс.

 

 

 

 

 

Рис…. Роторные МЛКН с прямым приводом.

 

а- с заправкой нити на крючки; б  – с заправкой нити на штифты;

1-ремень; 2-полный ротор; 3-шариковые опоры ротора; 4-насадка; 5-заправочные крючки; 6-корпус; 7-штифты; 8-ремень привода ротора; 9-крышки; 10-распорная фтулка.

 В верхней насадки  ротора для заправки нити могут быть установлены крючки, а также один или несколько штифтов. Применение воздушных опор частота вращения ротора может быть увеличена да (16-18) 104мин-1. До настоящего момента ввиду сложности исполнения подобные конструкции не нашли применения промышленного.

 Для прямого привода  ротора может использоваться  индивидуальный электропривод.

 Наиболее широкое  распространение в наше время  получили механизмы ложного кручения  с косвенным приводом.

 

 

 

 

Рис…. МЛКН с косвенным  приводом.

а-двухдисковый; б- однодисковый

1,3 – диски; 2 – ротор; 4 – магнит; 5 – ремень привода; 6 – вал ; 7 – корпус подшипников.

  В этих механизмах ротор опирается на поверхность вращающихся фрикционных дисков, которые одновременно фиксируют положение его оси и приводят ротор во вращение. Давление на контакте ротора с фрикционными дисками создается постоянным магнитом.

 Соотношение диаметров  фрикционных дисков и ротора  на современных механизмах равно  9-25. За счет этого при умеренной  частоте вращения дисков частота  вращения ротора достигает (60-80) 104мин-1 и выше. В механизмах этого типа один диск является ведущим, второй – опорным. Механизмы могут быть одноместными с одним ротором и двухместные, в которых устанавливаются по два ротора. Роторные механизмы полые и для заправки нити имеют поперечный штифт. Внутренний диаметр роторов 0,65-2 мм в зависимости от линейной плотности перерабатываемой нити. Так при Т=1, 67…5,6 текс этот диаметр равен 1мм, для Т=16,7…22 текс внутренний диаметр рекомендуется принимать 1,3 мм. Наружный диаметр ротора в месте контакта с фрикционными дисками равен 2-4мм.роторы изготавливают из стали.

 Для повышения износостойкости  их рабочие поверхности хромируют  или напыляют слоем оксидов,  карбидов или нитридов металлов. Штифты роторов делают из сапфира  или корунда. Для придания хороших фрикционных и износостойких свойств диски выполняют из полиуретана или уретанового каучука.

 Применение ложного  кручения роторного типа с  косвенным приводом позволяет  текстурировать нить со скоростью  2,5-3 мс. Дальнейшее повышение этой  скорости ограниченно скоростными возможностями привода ротора и чрезмерным увеличением натяжения нити вследствие трения о штифт.

 Увеличение скорости  текстурирования до 13-15 мс стало  возможным благодаря созданию  механизмов ложного кручения  фрикционного типа.

 Преимуществом крутильного  механизма в виде бесконечного  ремня является его простота. Недостатки – малый угол обхвата  нитью ремнем, наличие неподвижных  нитенаправителей, увеличивающих натяжение  нити, проскальзывание нити относительно  ремня. 

 

Проектирование многодискового МЛКН фрикционного типа.

 

  На многоместных  текстурирующих машинах  габарит  МЛКН ограничен шагом А рабочих  мест, поэтому максимальный диаметр  фрикционного диска

d_max=(А-∆)÷2,

где ∆=25…50мм – зазор, необходимый для установки и  обслуживания механизма.

 ∆ выбираем равное 25 мм, тогда