Файл: Прошков А.Ф. Машины для производства химических волокон. Конструкции, расчет и проектирование учеб. пособие.pdf

Нить между ребрами располагается по хорде. С уменьшением числа ребер удлиняются хорды, уменьшаются углы обхвата и шаг витков, а главное, углы обхвата изменяются скачкообразно. Сле­ довательно, при проектировании необходимо стремиться к уве­ личению числа ребер и уменьшению боковых зазоров между ними.

§ 10. ВЫТЯЖНЫЕ МЕХАНИЗМЫ МАШИН ДЛЯ ФОРМОВАНИЯ И КРУЧЕНИЯ НИТИ

Вытяжные механизмы предназначены для вытягивания хими­ ческих волокон с целью улучшения их физико-механических свойств. Существенно изменяются эти свойства в процессе вытя­ гивания волокна при формовании и отделке. При фильерной вы­ тяжке прочность волокна почти не изменяется. Прочность волокна повышается, если его подвергают вытягиванию в пластическом состоянии.

Формовочные машины до недавнего времени не имели специаль­ ных вытяжных механизмов, а свойства волокна регулировали установкой неподвижных крючков и прутков, создающих опреде­ ленное сопротивление на пути движения нитей и жгутиков. При использовании таких устройств невозможно обеспечить одинако­ вое сопротивление всем нитям, поэтому их качество было неоди­ наковым.

В настоящее время вместо применения невращающихся прут­ ков и крючков почти всегда используют вытяжные механизмы с принудительно вращаемыми вытяжными дисками.

Наиболее распространенным типом вытяжных механизмов являются диски, расположенные в два ряда (верхние и нижние диски) и имеющие различные окружные скорости.

Для того чтобы нить вытягивалась между дисками и не про­ скальзывала на них, каждый диск вместе со своим роликом или прутком обвивается несколькими витками нити.

Наличие угла перекрещивания между осями диска и ролика вынуждает витки нити располагаться на некотором расстоянии один от другого.

Иногда в вытяжных механизмах применяют один ступенчатый диск или цилиндр. В этом случае нить вытягивается благодаря разности окружных скоростей ступеней диска. Нить, заправленная на малую ступень диска, обогнув направляющие ролики и крючки, поступает на большую ступень.

При получении штапельного волокна осуществляется центра­ лизованное вытягивание всех волокон в общем жгуте. Для этого используют специальные многовальцевые вытяжные механизмы (станы), установленные вне формовочной машины.

Определение числа витков нити на парных дисках и цилиндрах«

Для устранения проскальзывания нити на парных цилиндрах ею в момент заправки вручную обвивают цилиндры несколькими

286

витками. Необходимое число витков (или суммарный угол обхвата) определим по обобщенной, формуле Эйлера — Амонтона

/ Ф

Т2= 7\ exp cos Ѳ]/р 2 — tg2 Ѳdty

!

где T 2— натяжение нити на участке между вытяжными цилин­ драми;

Т г — натяжение нити на участке глазок нитенаправителя —

Ѳ= 0; тогда обобщенная формула принимает частный вид

Т2= T jt^ .

Вобщем случае коэффициент р трения-сцепления — величина переменная, зависящая от натяжения нити, радиуса г цилиндра, скорости нити, скорости проскальзывания, чистоты обработки цилиндров и т. п. При переходе от одного витка к другому эти

параметры в подавляющем большинстве случаев изменяются. В практических расчетах в первом приближении можно пола­

гать р = const. Тогда

Та

in ~y ~

^общ = ---- j r — = 2л&в,

где ké — число витков нити на цилиндрах, у которых общий угол обхвата равен фобщ.

Следовательно, искомое число витков

Если нижний цилиндр не вращается, то нить на нем распола­ гается по винтовой линии с углом подъема а. В этом случае угол обхвата одним витком:

287

и искомое число витков определяется формулой (285).

При определении kB коэффициент р, трения-сцепления следует выбирать для самого неблагоприятного случая, т. е. брать ми­ нимальное значение р. В этом случае полностью исключается возможность проскальзывания нити по цилиндрам.

Пример. Определить необходимое число витков на вытяжных цилиндрах машины КВ-150-И при Т2/Т1 = 6, а р = 0,08.

Решение. Подставляя исходные данные в формулу (285), получим

,Іпб

кв= 6Ж 0,08 = 3.6~ 4витка-

Если известна кратность вытягивания между двумя спарен­ ными цилиндрами (рис. 195), то нетрудно определить натяжения на всех участках движения нити.

Допустим, нить, выходя из глазка нитенаправителя, имеет натяжение Т х. Для обеспечения заданной вытяжки необходимо на участке между вытяжными парами приложить к нити вполне опре­ деленную силу Т 2 (если деформация подчиняется закону Гука)

F — площадь поперечного сечения нити.

Величину вытягивания определяют в относительных единицах

288

При высокой кратности вытягивания удлинение нити не подчи­ няется закону Гука, а изменяется обычно по криволинейной зави­ симости, найденной экспериментально,

М = (В — \) = аТ?,

где а = const;

пг — показатель степени, зависящий от физико-механических свойств нити.

По экспериментальной зависимости удлинения нити от натя­ жения (рис. 196) легко найти m и а:

оно должно быть не меньше Т 2. В противном случае упругие де­ формации нити будут исчезать или уменьшаться.

Но при наматывании нити могут происходить значительные колебания Т 3из-за изменения высоты баллона, диаметра намотки и т. д. В результате чего нить на отдельных участках получит раз­ личную вытяжку.

При Т 3 > Т 2

2п\і

При Т 2 > Т 3

к = 2яр

Проектирование многоцилиндровых вытяжных механизмов

На вытяжных цилиндрах (валках) жгут располагается в виде ленты, что не позволяет для увеличения угла обхвата применять механизмы накопления и транспортирования нити. Для этой цели используют многоцилиндровые механизмы. Общий угол обхвата

Рис. 197. Схема трехвальцевого вытяжного уст­ ройства

жгутом цилиндров зависит от их размеров и схемы расположения. Максимальный угол обхвата достигается при шахматном располо­ жении цилиндров и минимальном межцентровом расстоянии.

Из рис. 197 следует, что

А = 0 10 2 = 0 Х0 3 = 0 20 3 = D + В + (ЗО-т-50),

где D — диаметр цилиндра;

В— толщина предмета, с помощью которого запра­ вляется жгут;

30-f-50 мм — гарантийный зазор для учета толщины жгута.

290

При проектировании можно брать

Угол обхвата пяти цилиндров в 2, а у семи роликов в 3 раза больше угла обхвата трех цилиндров, т. е. при добавлении двух цилиндров угол обхвата увеличивается на

При вытяжке жгута, состоящего из k элементарных волокон, усилие вытяжки (при действии закона Гука)

Число цилиндров зависит от общего угла обхвата, найденного по формуле

Действительный угол обхвата всех цилиндров должен на 10— 20% превышать расчетное значение, т. е.

Фд = (1,1 1,2) Фоба;-

Сравнивая полученное значение фд с величинами ф2; ф3, • • •>

. . ., следует выбрать ближайшее большее значение фг.

§ II. ОТДЕЛОЧНЫЕ ЦИЛИНДРЫ

На рис. 198 изображен отделочный цилиндр с опорами на концах (машина ПНШ-180-И2С2). Цилиндр состоит из трубы 1, приварен­ ной к фланцам 2, двух полуосей 3 и слоя 4 гуммировки. Полуоси

10*