СПОСОБ ФОРМИРОВАНИЯ ТКАЦКИХ НАВОЕВ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ Российский патент 1996 года по МПК D02H13/28 

Изобретение относится к текстильной промышленности, а именно, к способам формирования ткацких навоев в приготовительном отделе ткацкого производства на шлихтовальных и перегонных машинах. Известен способ формирования ткацких навоев [1] согласно которому нити сматывают со сновальных валиков, установленных на стойке шлихтовальной машины. За счет кинематической связи сновальных валов через планетарные дифференциалы добиваются самовыравнивания тормозных моментов, приходящихся на долю каждого вала, что при равных диаметрах намотки пряжи на валах обеспечивает равенство суммарного натяжения групп нитей, сматываемых с них. Свойство самовыравнивания позволяет сматывать нити с валов и тогда, когда диаметры намотки пряжи на валах будут отличаться на некоторую величину. При этом снижается до минимума неравномерность натяжения нитей по ширине полотна основы.

Известна стойка для сновальных валов шлихтовальной машины [1] позволяющая снизить неравномерность натяжения по ширине полотна основы, возникающую за счет разницы в суммарных натяжениях групп нитей, сматывающихся с различных валов. Снижение неравномерности натяжения достигается за счет установки по обеим сторонам рамы опор для сновальных валов с соединительными муфтами и средства управления муфтами. Соединительные муфты установлены в ряд соосно опорам, а средство управления муфтами выполнено в виде установленных рядами один за другим планетарных дифференциалов, корпус каждого из которых смонтирован между соединительными муфтами свободно на раме. Каждая планетарная шестерня планетарного дифференциала последующего ряда кинематически связана двумя соседними ведомыми звеньями предыдущих рядов. При полностью идентичных сновальных паковках, имеющих одинаковую длину нитей, количество оборотов, конечный радиус, одинаковое приращение радиуса по углу поворота, среднюю объемную плотность и массу, достаточно иметь жесткую кинематическую связь между валами. В этом случае при сматывании не требуется самовыравнивания тормозных моментов, а следовательно, и соединительных муфт с планетарными дифференциалами. Соединительные муфты с планетарными дифференциалами необходимы только тогда, когда паковки в сновании формируют с разной структурой и радиусами. В этом случае предложенное техническое решение снижает до минимума неравномерность натяжения по ширине полотна основы, но при существенной разнице в диаметрах намотки и разной структуре паковок не обеспечивает одновременный сход основных нитей со сновальных валов на стойке шлихтовальной или перегонной машины, в результате чего на сновальных валах получаются остатки основы, которые в дальнейшем не могут быть эффективно использованы, образуя отходы мягкой пряжи.

Известен способ формирования ткацких навоев [2] /прототип/, заключающийся в формировании сновальных паковок с равной длиной, которую определяют через количество оборотов, а сматывание нитей осуществляют с равной угловой скоростью.

В устройстве [2] /прототип/ кинематическая связь сновальных валов осуществляется с помощью цепей 1 и 2, огибающих зубчатые звездочки 3 и 4, причем звездочки 3 жестко связаны со сновальными валами. На осях валов звездочек 4 закреплены тормозные муфты, которые огибаются тормозными лентами 5. Один конец каждой тормозной ленты 5 с помощью пальца 6 закрепляется в прорези 7 кронштейна, а другой через пружинный динамометр 8 о сегментами 9, укрепленными на продольных валах 10. Валы 10 с помощью конических шестерен 11 и 12 связаны с регулирующим рычагом 14, который посредством вращающегося щупа 15 соединяется с телом намотки.

К недостатку способа и устройства следует отнести тот факт, что принудительное при сматывании вращение валов с равными угловыми скоростями под действием натяжения нитей практически неосуществимо [3] вследствие большой чувствительности способа к разнице в диаметрах намотки сновальных валов, обусловленной несовершенством процесса партионного снования. Существующая технология наматывания сновальных валов /даже при равном натяжении и количестве оборотов/ не обеспечивает одинаковой геометрии и напряженной структуры на мотки. Например, изменение линейной плотности пряжи или ее дрейф во время наматывания тут же приведет к изменению структуры намотки и конечных радиусов сновальных валов. В этом случае равное количество оборотов при наматывании не гарантирует получение паковок с одинаковой длиной нитей и равными радиусами намотки. Случайным образом меняется также коэффициент трения в зоне контакта сновального и уплотняющего валов. Он зависит от влажности окружающей среды и самого наматываемого продукта, наличия в составе нитей воскообразных веществ и других причин. Изменение этого коэффициента приводит к изменению величины скольжения уплотняющего вала относительно сновального, а это, в свою очередь, ведет к изменению вытяжки или усадки в зоне контакта валов, линейной плотности пряжи, геометрии и напряженной структуры намотки. В силу перечисленных недостатков способ [2] формирования ткацких навоев в промышленности применения не нашел.

Анализ источников [1, 2, 3] показал, что при существующем способе формирования сновальных валов возможно либо выравнивать натяжение по ширине полотна ткацкого навоя и пренебрегать наличием угаров на сновальной стойке шлихтовальной машины, либо минимизировать угары и мириться с большой неравномерностью натяжения по ширине полотна ткацкого навоя. Это означает, что существующий процесс формирования партионных сновальных паковок не может обеспечить создание намотки с одинаковой напряженной структурой, длиной, средней объемной плотностью, количеством оборотов, конечными радиусами и массой.

Технический результат предполагаемого изобретения заключается практически в полной ликвидации отходов мягкой пряжи при одновременном выравнивании напряженной структуры нитей, закладываемых в ткацкий навой, и обеспечении снижения обрывности в ткачестве до 50%
Технический результат в способе формирования ткацких навоев, заключающемся в наматывании на сновальные валы основных нитей с равной длиной, которую определяют через количество оборотов, и последующем сматывании нитей с равной угловой скоростью, достигается тем, что сновальные валы проектируют о заранее заданными параметрами намотки путем определения коэффициентов модели и наматывают по одной модели с равными конечными радиусами, объемными плотностями и с равной длиной, определяемой равными коэффициентами приращения радиуса по углу поворота и равным количеством оборотов. Сформированные валы используют для определения статистических характеристик по конечному радиусу. По величине разброса конечных радиусов вычисляют размах значений вытяжки, и сматывают нити со сновальных валов, удерживая среднее значение вытяжки в середине расчетного диапазона.

Реальную вытяжку определяют путем измерения количества оборотов сновального и тянульного валов. По изморенному количеству оборотов рассчитывают угловые скорости сновального и тянульного валов. В соответствии с математической моделью размотки определяют текущий радиус при сматывании и рассчитывают значение вытяжки по формуле

где ω₁ угловая скорость тянульного вала;
ω₂ угловая скорость сновальных валов;
ρ(n) текущий радиус намотки сновального вала;
радиус тянульного вала;
n количество оборотов сновальных валов.

Устройство для формирования ткацких навоев, содержащее кинематически связанные сновальные валы и индивидуальные тормозные устройства на каждом сновальном валу, дополнительно снабжено электрически управляемым тормозным блоком, блоком управления, датчиком количества оборотов сновального вала, датчиком количества оборотов тянульного вала, расчетным блоком и муфтами сцепления. Датчики количества оборотов сновального и тянульного валов соединены со сновальным и тянульным валами, электрические выходы датчиков соединены соответственно с первым и вторым входами расчетного блока, выход которого через блок управления соединен с электрически управляемым тормозным блоком, который через линейный вал и муфты сцепления связан с каждым сновальным валом.

Пример осуществления способа.

Для эффективного сматывания сновальных паковок в шлихтовании необходимо прежде всего создать математическую модель процесса наматывания сновальных паковок, определяющую свойства намотки. Такая модель может быть представлена в виде следующего выражения

где ρ_o радиус ствола паковки;
n текущее количество оборотов сновального вала;
a коэффициент, характеризующий величину приращения текущего радиуса без учета сил сжатия;
К постоянный коэффициент;
μ коэффициент размерности.

В соответствии с представленной математической моделью формируют сновальные валы, используя способ намотки [4] согласно которому уплотняющий вал активно отводится по разработанной математической модели. Этим обеспечивается полная идентификация паковок, поскольку они имеют одинаковые конечные радиусы, величину приращения радиуса и количество оборотов.

Для определения текущей длины наматываемых нитей L использовали общеизвестный прием спрямления спиралей по формуле
(3)
где θ = 2πn угол поворота паковки.

Решение интеграла с последующим упрощением позволяет представить формулу (3) в следующем виде

Среднюю плотность намотки с учетом формулы (4) можно записать

где Т линейная плотность пряжи;
М число нитей в заправке.

Анализ формул (2,4,5) показал, что при равенстве количества оборотов и величины приращения радиуса можно получить паковки с одинаковым конечным радиусом, длиной и объемной плотностью намотки.

На основе представленных теоретических выкладок разработан и изготовлен опытный образец сновальной машины СП-140-4ПУ, который в настоящее время испытывается на Лежневской прядильно-ткацкой фабрике. Для проверки результатов работы новой сновальной машины нарабатывались паковки с линейными скоростями 400, 600, 800 м/мин. Длина намотки измерялась на машине СП-140 мерильным валом, на машине (СП-140-4 контактным роликом, соединенным непосредственно с телом намотки, а на машине СП-140-4ПУ рассчитывалось по формуле (4). Результаты работы машин приведены в таблицах 1, 2.

Сравнивая работу машин СП-140 и СП-140-4 /машина с гидравлическим прижимом уплотняющего вала/, следует отметить, что статистические характеристики паковок для машины с гидравликой несколько лучше, чем у машины СП-140. Это связано с переносом мерильного механизма непосредственно на тело намотки. Однако обе машины очень сильно реагируют на изменение линейной скорости, изменение натяжения в зоне шпулярника и изменение линейной плотности пряжи. Применительно к этим машинам задача ликвидации отходов мягкой пряжи в шлихтованнии и создание высококачественного ткацкого навоя становится неосуществимой.

Машина СП-140-4ПУ /машина с программным управлением/ по своим статистическим показателям в корне отличается от двух рассмотренных ранее машин, В первую очередь следует отметить отсутствие влияния колебаний линейной скорости, натяжения и линейной плотности пряжи на технологические параметры паковок. Сформированные таким образом сновальные валы используются для определения статистических характеристик по конечному радиусу /оценивают доверительный интервал для конечного радиуса намотки/. Размах значений радиуса намотки сновальных валов и минимально допустимую вытяжку, при которой их сматывание идет без провисав нитей, используют для определения максимально возможной вытяжки. Для этого рассмотрим следующие соотношения:

где V₁ линейная скорость тянульного вала;
η_min; η_max минимальная и максимальная вытяжка;
ω₂ угловая скорость закольцованных валов;
R_min минимальный радиус намотки в ставке;
R_max максимальный радиус намотки в ставке.

Преобразовав указанные соотношения, получим выражение для определения максимально возможной вытяжки

После расчета допустимых отклонений вытяжки осуществляют сматывание сновальных валов, удерживая среднее значение вытяжки в середине расчетного диапазона.

В таблице 2 определен доверительный интервал для конечного радиуса намотки, т.е. R_min 0,309 м, R_max 0,310 м. Если минимальная вытяжка равна 0,5% то максимальная составит 0,82% Процесс сматывания нитей со сновальных валов на ткацкий навой практичеcки реализуется устройством, представленным на чертеже.

В состав устройства входят регулируемый механический тормоз 1, создающий первоначальный тормозной момент на валу 2, муфта cцепления 3, обеспечивающая отсоединение сновального вала 2 от линейного вала, конические шестерни 4 и 5, связывающие сновальную паковку с линейным валом 6, электрически управляемый тормозной блок 7, создающий необходимый дополнительный тормозной момент для поддержания вытяжки в соответствии с заданием, блок управления 8, выдающий сигнал для управления тормозным моментом, датчики количества оборотов 9, 10, фиксирующие обороты сновального и тянульного валов, расчетный блок 11, обеспечивающий расчет вытяжки, сравнение ее с заданием и при наличии отклонений, выдающий сигнал на блок управления 8, тянульный вал 12, протягивающий нити основы со сновальных валов 13. Элементы устройства взаимосвязаны следующим образом. Регулируемый механический тормоз 1 соединен с валом 2, который через муфту оцепления 3, конические шестерни 4 и 5 связан с линейным валом 6. Линейный вал 6 соединен о электрически управляемым тормозным блоком 7, вход которого через блок управления 8 соединен с выходом расчетного блока 11, первый и второй вход которого соединены о выходами датчиков количества оборотов сновального и тянульного валов 9, 10. Датчик количества оборотов 9 связан со сновальным валом 13, а датчик количества оборотов 10 связан с тянульным валом 12.

Устройство работает следующим образом.

В момент заправки стойки шлихтовальной машины сновальные валы 13 с помощью муфт сцепления 3 отсоединяются от линейного вала 6. Когда все потоки нитей со сновальных валов 13 заправлены в ткацкий навой, сновальные валы с помощью муфт 3 подключаются к линейному валу 6. С помощью регулируемого механического тормоза 1 устанавливается начальный тормозной момент, и машина пускается в работу. При вращении сновальных валов 13 информация с датчиков количества оборотов сновального и тянульного валов 9 и 10 поступает в расчетный блок 11. Расчетный блок 11, имеющий в своем составе таймер, производит расчет угловых скоростей питающих и выпускных органов, текущего радиуса по модели размотки и определяет вытяжку по формуле (1).

Расчетный блок 11 после проведения соответствующих расчетов сравнивает полученную вытяжку с заданием, которое хранится в его памяти. Если полученное значение вытяжки не укладывается в допустимые нормы, то на выходе расчетного блока 11 появляется сигнал. Этот сигнал поступает на блок управления 8, который обеспечивает сопряжение расчетного блока 11 с электрически управляемым тормозным блоком 7. Электрически управляемый тормозной блок 7 под воздействием сигнала с блока управления 8 изменяет тормозной момент на линейном валу 6, изменяя тем самым тормозные моменты на сновальных валах 13. Этот процесс продолжается до тех пор пока расчетная и заданная вытяжки не окажутся равными. Как только вытяжки уравняются, сигнал на выходе расчетного блока 11 пропадает и изменение тормозного момента прекращается.

Предложенный способ формирования ткацких навоев в отличие от известных ранее позволяет практически полностью ликвидировать отходы мягких концов на стойке шлихтовальной машины и одновременно обеспечивает одинаковое среднее напряженное состояние нитей на выходе сновальной стойки. Сматывание пряжи 29 текс для выработки ткани бязь артикул по данному способу обеспечивает угары на ставку из пяти валов 0,3 0,5 кг. Выравнивание натяжения по ширине полотна основы снижает обрывность в ткачестве до 5% Сматывание той же пряжи по обычной технологии при контрольных испытаниях обеспечивало угары 6 8 кг. ТТТ1 ТТТ2

Использование: в текстильной промышленности, в приготовительном отделе ткацкого производства. Сущность использования: в способе образования ткацких навоев производят наматывание на сновальные валы основных нитей с равной длиной, определяемой по количеству оборотов, и последующее сматывание нитей с равной угловой скоростью, при этом сновальные валы проектируют с заранее заданными параметрами намотки путем определения коэффициентов математической модели и наматывают их по одной модели с равными конечными радиусами, объемными плотностями и с длиной, определяемой равным количеством оборотов и дополнительно определяемыми равными коэффициентами приращения радиуса по углу поворота, после наматывания партии сновальных валов определяют статистические характеристики по конечному радиусу, выполняют размах значений вытяжки для заданной линейной плотности пряжи по величине отклонения конечных радиусов от заданного значения, и при сматывании нитей со сновальных валов регулируют реальную вытяжку в расчетном диапазоне. Устройство для реализации способа содержит механический тормоз 1, создающий первоначально тормозной момент на валу 2, муфту сцепления 3, конические шестерни 4 и 5, связывающие сновальную паковку с линейным валом 6, электрически управляемый тормозной блок 7, блок управления тормозным моментом 8, датчики количества оборотов 9, 10, блок 11 вычисления значения вытяжки, тянульный вал 12, протягивающий нити основы со сновальных валов 13. 2 с. п. ф-лы, 1 ил., 2 табл.

1. Способ формирования ткацких навоев путем наматывания на сновальные валы основных нитей с равной длиной, определяемой по количеству оборотов и последующего сматывания нитей с равной угловой скоростью, отличающийся тем, что сновальные валы проектируют с заранее заданными параметрами намотки путем определения коэффициентов математической модели и наматывают их по одной модели с равными конечными радиусами, объемными плотностями и с длиной, определяемой равным количеством оборотов и дополнительно определяемыми равными коэффициентами приращения радиуса по углу поворота после наматывания партии сновальных валов определяют статистические характеристики по конечному радиусу, вычисляют размах значений вытяжки для заданной линейной плотности пряди по величине отклонения конечных радиусов от за данного значения и при сматывании нитей со сновальных валов регулируют реальную вытяжку в расчетном диапазоне. 2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что реальную вытяжку определяют путем измерения количества оборотов сновального и тянульного валов, по измеренному количеству оборотов рассчитывают угловые скорости сновального и тянульного валов, в соответствии с математической моделью размотки определяют текущий радиус намотки при сматывании, а значение вытяжки определяют по формуле

где ω₁- угловая скорость тянульного вала,
ω₂- угловая скорость сновальных валов,
ρ(n)- текущий радиус намотки сновального вала,
ρ₁- радиус тянульного вала,
n количество оборотов сновальных валов. 3. Устройство для формирования ткацких навоев, содержащее кинематически связанные сновальные валы, индивидуальные тормозные устройства на каждом сновальном валу, отличающееся тем, что в него введены тормозной блок, блок управления, датчики количества оборотов, связанные соответственно со сновальным и тянульным валами, блок вычисления значения вытяжки, муфты сцепления, при этом выходы датчиков соединены соответственно с первым и вторым входами блока вычисления, выход которого через блок управления соединен с тормозным блоком, который через линейный вал и муфты сцепления связан с каждым сновальным валом.