4.3.1. Устройство и работа ровничной машины
В зависимости от линейной плотности получаемой ровницы машины изготовляют с различным расстоянием между веретенами, обеспечивающими выработку ровницы с максимальной скоростью выпуска. В марках ровничных машин Р-168-3, Р-192-5, Р-260-5 числа 168, 192 и 260 показывают расстояние между веретенами в мм. Более тонкую ровницу вырабатывают на машинах с меньшим расстоянием между веретенами. Чтобы на ровничной машине разместить большее число веретен, их устанавливают в два ряда, при этом веретена одного ряда располагают между веретенами другого ряда.
Принцип работы всех ровничных машин для переработки хлопкового волокна одинаков. Машины отличаются одна от другой устройством питающих приспособлений, конструкцией вытяжных приборов, величиной вытяжки, размерами и числом веретен (выпусков), расстоянием между веретенами, размерами паковок.
Технологическая схема ровничной машины изображена на рисунке 4.60. Тазы 1 с лентой с последнего перехода ленточной машины помещают сзади ровничной машины. Для уменьшения натяжения ленты, извлекаемой из таза, и уменьшения скрытой вытяжки на машине установлен медленно вращающийся 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, что обеспечивает равномерный износ эластичных покрытий валиков.
Четырехцилиндровый двухзонный вытяжной прибор состоит как бы из двух последовательно установленных однозонных вытяжных приборов, между которыми расположен мычкоуплотнитель 4. В зоне, где размещен мычкоуплотнитель, вытяжка небольшая (Е2=v3/v2, E2=1.05...1.07), т.е. только для натяжения продукта. Частная вытяжка в первой зоне вытягивания (Е1=v2/v1, E1=1,6...3) меньше, чем во второй (Е3=v4/v3, E3=3...10). Вытяжка в вытяжном приборе, равная произведению частных (ЕВ=Е1Е2E3), до 30.
Приведенное разложение общей вытяжки на частные объясняется тем, что в первой зоне вытягивается более толстый продукт с большим числом волокон в поперечном сечении. При вытягивании в результате сдвига волокон друг относительно друга продукт становится тоньше, рыхлее, уменьшается число контактов между волокнами, увеличивается ширина выходящей мычки.
В вытяжных приборах всех типов применяют пружинную систему нагрузки на валики с постепенно увеличивающимся давлением от питающей пары вытяжного прибора к выпускной. В четырехцилиндровом двухзонном вытяжном приборе она составляет 90, 100, 100, 110 по ходу продукта.
Для контроля за сохранением оптимальной ширины мычки, увеличения числа контактов между волокнами и обеспечения в последующей зоне вытягивания закономерного движения неконтролируемых волокон устанавливают мычкоуплотнители 4 и 5.
Конструкцией вытяжного прибора предусмотрена возможность изменения разводок между цилиндрами и замены цилиндров с различными диаметрами для переработки средневолокнистого и длинноволокнистого хлопка.
Разводка между вытяжными парами в первой и второй зонах вытягивания переменная и устанавливается в зависимости от длины волокна: в первой зоне - 35-55 мм, во второй - 32-50 мм. В зоне уплотнения разводка постоянная, равная 45 мм.
Выпускной цилиндр расположен ниже других на 6 мм. Это уменьшает дугу обтекания и несколько изгибает поле вытягивания в выпускной зоне, что улучшает условия вытягивания и снижает обрывность ровницы.
На выходе из вытяжного прибора вытянутая ленточка скручивается и превращается в ровницу 6. Крутка ленточке сообщается вследствие вращения веретена 8 с рогулькой 7. В нижней неподвижной каретке 14 расположен веретенный вал 15 и шестерни, передающие движение веретенам с рогульками. 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, вследствие того, что частота вращения катушки превышает частоту вращения веретена с рогулькой. Сплошная ветвь 9 рогульки используется для уравновешивания.
Раскладывание витков ровницы по высоте катушки цилиндрическими слоями происходит в результате движения катушек 11 вверх и вниз вместе с подвижной верхней кареткой 13, соединенной с рейкой 16, которая находится в зацеплении с шестерней, установленной на подъемном валу 17. Подъемный вал периодически изменяет направление вращения. В верхней каретке 13 находятся катушечный вал 12 и шестерни, передающие движение катушкам.
Машина автоматически останавливается при наработке катушки заданного диаметра, при обрыве ленты, проходящей через питающее устройство, или при обрыве ровницы, выходящей из вытяжного прибора.
Рис. 4.60. Технологическая схема ровничной машины с четырехцилиндровым вытяжным прибором
Направления развития ровничных машин
На основе анализа современного состояния ровничного оборудования можно выделить следующие направления его развития:
- повышение качественных показателей за счет совершенствования конструкции вытяжных приборов, крутильно-мотального механизма, а также систем контроля за ходом технологического процесса и обеспечения стабильности натяжения ровницы при наработке паковок;
- повышение производительности машин путем регулирования скорости в течение наработки паковок, в результате чего повышается средняя скорость выпуска за один съем;
- увеличение размера питающих и выпускных паковок;
- создание машин нового поколения с индивидуальным регулирующим приводом вытяжного прибора, рогулек, катушек и каретки, управляемыми ЭВМ (эти машины также должны иметь систему сбора и выдачи на дисплей информации о производительности, обрывности, крутке и других показателях);
- уменьшение затрат ручного труда за счет автоматизации съема готовых паковок и других операций по уходу за машинами;
- агрегирование ровничных машин с ленточными и кольцевыми прядильными машинами при обязательном использовании роботизированных комплексов, управляемых встроенными микропроцессорами и ЭВМ.
Лекция 6
Прядильные машины
Назначение прядения заключается в том, чтобы получить пряжу из полуфабриката (ленты и ровницы), поступающего в прядильный отдел. Сущность прядения заключается в утонении поступающего полупродукта до заданной линейной плотности, в придании полученному продукту (пряже) посредством кручения требуемой прочности и формировании путем наматывания определенной паковки: початка или бобины.
К прядению как к заключительному этапу получения пряжи предъявляются определенные требования:
- процесс прядения должен обеспечить высокое качество пряжи, удовлетворяющее технологическим и потребительским свойствам;
- процесс по возможности должен идти непрерывно;
- необходимо минимизировать обрывы пряжи при прядении - при высокой обрывности происходит снижение производительности машины и увеличение угаров, плюс к этому, пряжа, выработанная при высокой обрывности на прядильной машине, плохо перерабатывается в ткацком производстве.
В зависимости от способов утонения и формирования продукта (способов прядения) различают кольцевые (веретенные) и безверетенные прядильные машины. Кольцевые прядильные машины в свою очередь, подразделяются на основные и уточные. На основных машинах пряжа наматывается на бумажные патроны в паковки (початки) с массой 60-100г., пряжа с початков перематывается в бобины. На уточных машинах пряжа наматывается на деревянные шпули и используется в таком виде непосредственно на ткацком станке (при использовании в ткачестве челночных ткацких станков).
В последние годы появились прядильные кольцевые машины, обеспечивающие высокую степень утонения продукта (вытяжка до 60 или 100). На такие машины полупродукт может поступать в виде ленты, минуя ровничный переход. Таким образом, кольцевые прядильные машины могут быть ровничные (обычные) и безровничные.
Из безверетенных прядильных машин практическое применение в промышленности нашли машины пневмомеханического действия типа БД-200. Также применяются машины роторного прядения (пневмомеханического), механического, электромеханического и гидравлического способов прядения.
Прядильные машины любого способа прядения предназначены для утонения продукта (ленты или ровницы) посредством его вытягивания на вытяжных приборах различных конструкций, обеспечивающих вытяжку от 10 до 100; формирование из мычки прочной пряжи с помощью крутильного механизма - веретена и бегунка на кольцевых машинах и пневматической камеры на безверетенных машинах и наматывания изготовленной пряжи на паковку - початок (шпулю) или цилиндрическую бобину.
Кольцевые прядильные машины
Кольцевые прядильные машины используют для получения окончательного продукта прядильного производства – пряжи. В настоящее время для получения пряжи в хлопкопрядильном производстве наряду с кольцевыми прядильными машинами применяют пневмомеханические прядильные машины, работающие с большей производительностью. Однако кольцевая прядильная машина продолжает оставаться основной прядильной машиной хлопкопрядильного производства.
На кольцевой прядильной машине осуществляются процессы: вытягивание, кручение и наматывание пряжи.
Вытягивание применяют для утонения поступающей на машину ровницы до требуемой толщины и дальнейшего распрямления и параллелизации волокон. В результате вытягивания получают продукт заданной линейной плотности. Вытягивание осуществляется в вытяжном приборе, состоящем из нескольких вытяжных пар.
Кручение применяют для упрочнения получаемой в результате вытягивания мычки и формирования пряжи. В отличие от ровничной машины на кольцевой прядильной машине мычке сообщается крутка значительно большей величины. Это объясняется тем, что пряжа является конечным продуктом, вследствие чего она должна обладать возможно большей прочностью.
Кручение пряжи осуществляется с помощью веретена. Вращаясь с большой скоростью, веретено закручивает конец пряжи, закрепленный на паковке, установленной на веретене. Благодаря этому участок пряжи между выпускной парой вытяжного прибора и паковкой скручивается.
Наматывается пряжа с целью получения плотной компактной паковки, пригодной для дальнейшего использования в ткацком, трикотажном, крутильном или другом производстве.
Наматывание пряжи на патрон, установленный на веретене, осуществляется за счет разницы в частоте вращения веретена и бегунка, движущегося по кольцу. В связи с тем, что пряжа наматывается на коническую поверхность, диаметр наматывания непрерывно меняется. Вследствие этого меняется и частота вращения бегунка. Пряжа раскладывается вдоль оси патрона за счет возвратно-поступательного перемещения кольцевой планки. В связи с изменением диаметра наматывания скорость перемещения кольцевой планки непрерывно меняется.
Устройство и работа кольцевой прядильной машины
На кольцевых прядильных машинах вырабатывается конечный продукт прядильного производства - пряжа, которая по своим свойствам должна отвечать требованиям государственных стандартов.
В зависимости от линейной плотности получаемой пряжи машины изготавливают с различным расстоянием между веретенами. В марке машин П - 66, П - 76, П - 83 числа 66, 76, 83 показывают расстояние между веретенами в мм. Более тонкую пряжу вырабатывают на машинах с меньшим расстоянием между веретенами. B обозначении прядильных машин указываются: П (прядильная, основная), ПУ (прядильная уточная) или ПЛ (прядильная для прядения из ленты), расстояние между веретенами (100; 88; 83; 76; 75; 70; 66 мм); цифрой может быть обозначена модификация машины, буквой "М" обозначаются некоторые конструктивные улучшения, цифрой после буквы "М" - существенные улучшения конструкции, буква "А" указывает на возможность применения на машине встроенных автосъемников початков.
Кольцевые прядильные машины обычно двусторонние с симметричным расположением рабочих органов. Катушки с ровницей 1 (рис. 5.1) на подвесках или шпильках устанавливают в питающую рамку. Каждая ровница заправляется в водилку 2 и поступает в вытяжной прибор.
На машине может быть установлен трехцилиндровый одноремешковый вытяжной прибор ВР-2 или трехцилиндровый двухремешковый – ВР-1М, или ВР-3-45П.
Разматывание ровницы происходит за счет ее натяжения при захвате питающей парой 3 вытяжного прибора. Установленная перед вытяжным прибором водилка 2 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 верхний 4 и нижний 15 ремешки, которые осуществляют контроль за движением волокон, обеспечивая получение пряжи с минимальной неровнотой по линейной плотности. Хороший контроль за движением волокон обеспечивает выработку достаточно равномерной пряжи при вытяжке в вытяжном приборе до 60. Нагрузка на нажимные валики, маятниковая навесная индивидуальная, осуществляется с помощью цилиндрических пружин и обеспечивает регулировку положения нажимных валиков относительно цилиндров.
Выходящая из вытяжной пары 5 вытяжного прибора мычка скручивается в пряжу 6, которая проходит в нитепроводник 13 и под бегунок 21, сидящий на кольце 7, закрепленном на кольцевой планке 20, и наматывается на патрон, надетый на веретено 9, образуя початок 8.
При обрыве пряжи мычка засасывается в отверстие мычкоуловителя 14. Кручение и наматывание на машине осуществляются одновременно одним крутильно-наматывающим механизмом. Крутильно-наматывающий механизм представляет собой быстровращающееся веретено 9 с надетым на него початком 8, кольцо 7 и бегунок 21.
Веретена приводятся во вращение тесьмой 11, огибающей приводной барабан 10. Одной тесьмой приводятся во вращение два веретена на одной сторонке машины и два веретена на другой.
Бегунки 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 одно кручение, при этом она вращается вокруг веретена, образуя баллон 12. Для предупреждения захлестывания пряжи с соседних веретен между ними устанавливают баллоноограничители.
В результате баллонирования пряжи бегунок вращается по кольцу, но с меньшей скоростью, чем веретено. Разность частот вращения бегунка nб и веретена nв является одним из условий наматывания пряжи.
Кольца с бегунками укреплены на кольцевой планке 20, которая совершает возвратно-поступательное движение вдоль конуса початка, раскладывая пряжу.
Рис. 5.1. Технологическая схема кольцевой прядильной машины с трехцилиндровым двухремешковым вытяжным прибором
При движении кольцевой планки снизу вверх наматывается слой и при обратном движении наматывается прослоек. 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.
На современных кольцевых прядильных машинах рабочая частота вращения веретен может достигать 18000 мин–1 и скорость бегунка относительно кольца составляет около 35 м/с. Прядильные машины работают уже при такой частоте вращения веретен, при которой остается очень малый резерв повышения производительности машины за счет дальнейшего увеличения скорости.
Дальнейшее повышение производительности 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.
Новые марки современных кольцевых прядильных машин практически все выпускаются со встроенными автосъемниками различных модификаций. Общим признаком стационарных автосъемников независимо от их конструкции является наличие съемно-надевающих устройств и транспортеров для подачи патронов и удаления початков.
В зависимости от расстояния между веретенами и условий размещения машин в цехе кольцевые прядильные машины каждой марки могут быть собраны из различного числа секций и, следовательно, могут иметь разное число веретен.
Направления развития кольцевых прядильных машин
Развитие кольцевого способа прядения и повышение производительности прядильных машин в последние годы происходило в следующих направлениях:
совершенствование конструкции вытяжных приборов;
оптимизация траектории движения пряжи;
разработка колец и бегунков новой улучшенной геометрии;
разработка новых материалов для изготовления колец и бегунков;
совершенствование конструкции и привода веретен;
применение автоматических регуляторов частоты вращения веретен для полного регулирования натяжения пряжи при наматывании;
прецизионное регулирование скорости рабочих органов машины;
автоматизация съема наработанных прядильных початков;
автоматизация заправки машины и устранения обрывов пряжи;
разработка компактного прядения;
- агрегирование прядильных машин с ровничными и мотальными машинами;
- снижение уровня шума машины, уменьшение выделения пуха, пыли и др.
Лекция 7
Пневмомеханическая прядильная машина
Резкое увеличение (в два-три раза) производительности прядильных машин достигнуто при использовании безверетенных способов прядения, в которых используется однозонный способ кручения. При этом кручение осуществляется раздельно от наматывания. Такой способ формирования пряжи называется «Прядение со свободным концом» или «Прядение с открытым концом», за рубежом «Open-end spinning», а пряжа «Open-end yarn», сокращенное зарубежное название OEY.
На предприятиях получил распространение камерный пневмомеханический способ прядения, который осуществляется на прядильных машинах типа ППМ-120. Эта машина предназначена для выработки пряжи из ленты, полученной из хлопковых, химических волокон и их смесей.
Пряжа с ППМ находит самое широкое применение, начиная от пряжи большой линейной плотности свыше 500 текс для выработки технических тканей до тонкой пряжи 10 текс для простынных тканей и летнего трикотажа. Восстановленное волокно используется для выработки пряжи средней и большой линейной плотности.
На пневмомеханической прядильной машине протекают следующие технологические процессы:
- дискретизация питающего продукта;
- транспортирование дискретного потока волокон;
- циклическое сложение с целью формирования волокнистой ленточки;
- кручение ленточки — формирование пряжи;
- наматывание пряжи — формирование бобины.
Сущность процесса дискретизации заключается в разъединении питающего продукта на отдельные волокна, в относительном смещении и в распределении их на большей длине. Этот процесс осуществляется с целью получения равномерного дискретного потока отдельных распрямленных и ориентированных волокон, который не может получать и передавать кручения от скручиваемого конца пряжи.
Процесс дискретизации осуществляется в дискретизирующем устройстве, которое включает питающий цилиндр, подпружиненный столик и дискретизирующий валик.
Эффективность дискретизации тем выше, чем меньше комплексов волокон в дискретном продукте, лучше распрямленность и ориентация волокон.
Дискретный поток волокон по пневмоканалу и далее в камеру до желоба транспортируется быстродвижущимся потоком воздуха, который засасывается через конфузор (пневмоканал) вследствие разрежения воздуха, создаваемого внутри прядильной камеры. В процессе транспортирования дискретный поток вытягивается за счет относительного смещения волокон.
При транспортировании потока необходимо сохранить распрямленность, ориентацию и разъединенность волокон, достигнутые ранее.
Сущность циклического сложения заключается в послойной укладке дискретного потока волокон на кольцевую клиновидную волокнистую ленточку. При этом различные по толщине и структуре участки складываемых слоев соединяются в самых разнообразных комбинациях. Этот процесс осуществляется с целью формирования равномерной волокнистой ленточки и эффективного смешивания волокон.
Циклическое сложение проходит в желобе прядильной камеры, где непрерывно формируется волокнистая ленточка, которая удерживается центробежными силами и имеет в точке съема наибольшее число волокон в поперечном сечении. Число слоев при формировании ленточки бывает от 200 до 400.
При прядении хлопчатобумажной пряжи средней линейной плотности достигается высокий эффект выравнивания, что обеспечивает получение равномерной пряжи.
Сущность и цель кручения остаются теми же, что и на кольцевой прядильной машине. Кручение пряжи осуществляется прядильной камерой в зоне кручения, т. е. между выпускной парой и воронкой нитевыводной трубки. Упругий крутящий момент пряжи, возникающий в этой зоне, преодолевая силы трения в воронке, переходит на баллонирующий участок пряжи в камере, скручивая волокнистую ленточку в точке съема.
Наматывание осуществляется раздельно от кручения и другими рабочими органами. Цилиндрическая или коническая бобина крестовой намотки получает вращательное движение от мотального валика. Возвратно-поступательное движение пряже сообщается винтовой канавкой мотального валика или нитеводом. Масса пряжи на бобине около 1,5 – 2,5 кг.