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

где G — вес диска со всеми движущимися с ним деталями;

В практических расчётах можно пренебрегать силами трения в опорах А а В я определять Q по формуле

причем принимать е — 1ч-2 мм.

Исследование последней формулы показывает, что с увеличе­ нием угла а необходимая сила пружины резко возрастает.

Диск выполнен с конусностью для центрирования бобины при ее установке. Чем меньше конусность, тем точнее, но и труднее, осуществлять центрирование. Поэтому при проектировании угол а

следует брать в пределах рад с а «S рад.

При разработке новых конструкций бобинодержателей с раз­ движными дисками необходимо предусматривать специальные устройства (замки), исключающие возможность вылета быстро­ вращающихся бобин; действительная сила фд пружины должна быть в 2—3 раза больше расчетной.

Для разведения дисков применяют различные устройства: неподвижную горку, шарнирные параллелограммы.

При расчете пружины, помимо центробежной силы, необходимо учитывать силы, возникающие вследствие перекрещивания осей бобины и фрикциона, а также массы бобинодержателя и бобины.

Бобинодержатели более сложной конструкции применяют на формовочных и крутильных машинах, работающих с большими скоростями выпуска нити (до 17 м/с и выше).

На рис. 277 приведена конструкция бобинодержателя формо­ вочной машины для капронового волокна, а на рис. 279 — бобино­ держателя крутильной машины. Последний конструктивно вы­ полнен в виде поворотной цанговой оправки, на которой центри­ руется и удерживается шпуля или бобина.

Кронштейн 3 предназначен для крепления на нем кронштейна 9 с помощью оси 2, жестко соединенной с кронштейном 9, а также для крепления собранного бобинодержателя к корпусу машины. Между трущимися поверхностями кронштейнов проложено фрик­ ционное фибровое кольцо 8, выполняющее роль фрикционного тормоза. Сила торможения регулируется сжатием пружины 7 гайкой 4. Это устройство позволяет обеспечить прижим шпули или бобины к фрикционному валу с такой силой, при которой шпуля вращается спокойно. Кроме того, увеличение силы при­ жима бобины к фрикциону приводит к увеличению плотности

452

Намотки. Для умёныиёния силы прижима, а следовательно, и плотности намотки, введен груз 6. Такая конструкция бобино­ держателя позволяет получать плотность намотки в пределах

150—850 кг/м3.

Ось 21 шарнирно соединена осью 11 с кронштейном 9. При повороте оси 21 на определенный угол против часовой стрелки вокруг оси 11 конусная втулка 17 цангового зажима своим правым торцом прижимается к упору 13 кронштейна 9. При дальнейшем повороте оси 21 втулка 17 перемещается вдоль оси 21. Конусы втулки 17 цангового зажима освобождают сегменты 20, 22, кото­ рые под действием спиральных пружин 19 смещаются к центру и освобождают шпулю или бобину. В этот момент наработанную шйулю заменяют пустой и возвращают шпиндель в исходное по­ ложение. Втулка 17, после прекращения взаимодействия с упо­ ром 13, специальной пружиной 14 перемещается вправо и своими конусами раздвигает сегменты 20, центрируя и зажимая при этом вновь установленную шпулю.

Для соосной установки шпинделя 21 и фрикционных цилин­ дров служит подвижный фиксатор 24 и винт 10 с контргайкой. Кронштейн 9 удерживается в верхнем положении защелкой 12 и неподвижным крючком 1.

Расчет и проектирование бобинодержателя

При расчете бобинодержателя необходимо определить: минимальную силу прижима бобины к фрикционному ци­

линдру, обеспечивающую минимальное проскальзывание; силу зажима бобины или шпули, при которой бобина не спа­

дает с бобинодержателя и не перемещается вдоль своей оси; максимальные напряжения в наиболее опасных сечениях де­

талей; частоту собственных колебаний бобинодержателя.

Для определения минимальной силы прижима необходимо предварительно найти момент движущих сил полностью нарабо­

ний; £ М тр — суммарный момент сил трения;

Мин — момент, необходимый для преодоления сил инер­ ции при разгоне бобин.

Момент полезных сопротивлений

■ ^пс ~ ^ср/^шах»

где Т ср — среднее натяжение нити за время двойного хода ните­ водителя;

R max— максимальный радиус намотки.

453

Суммарный момент сил трения

^ т р = ^ т р . п + ^ т р . в!

здесь М гр. п— момент трения в подшипниках качения; Л4тр в — момент трения о воздух.

Если бобинодержатель имеет два одинаковых подшипника, то

^ т р . п =

где Q — радиальная нагрузка на один подшипник;

г— наружный радиус внутреннего кольца шарикоподшип­ ника;

М-пр — приведенный коэффициент трения в подшипниках. Последний определяют по формуле

тела намотки, Re = 3000 — число Рейнольдса);

р— плотность воздуха;

о— угловая скорость паковки;

D — 2Rmax— максимальный диаметр намотки; Н — общая высота намотки.

Момент, необходимый для преодоления сил инерции при пуске бобины,

м яи = 08,

где Ѳ.— момент инерции всех масс, вращающихся вместе с боби­ ной вокруг оси шпинделя 6;

е — угловое ускорение бобины в момент разгона (пуска). При проектировании законом и временем пуска бобины за­

даются, а при исследовании готовой конструкции этот закон опре­ деляют экспериментально.

В первом приближении при проектировании можно принять параболический закон разгона бобины т. е.

ы = at + bt2,

тогда

е = а + 2bt,

где t — время.

454

Постоянные а и b находят по начальным и конечным условиям. При t = tn (tn — время пуска) скорость со = сораб = const, а е = 0 (в предположении, что радиус намотки изменяется чрез­ вычайно медленно). Следовательно,

рость набегания нити на паковку (скорость наматывания). Значение е максимально при t = 0, а

Таким образом, максимальный момент движущих сил должен быть равен

Мд. с. щах — тср/?тах -(- 2QAk ^ 1 -|---+

+(1 + ™

где Рокр — окружное усилие.

Зная Р окр, легко найти минимально необходимую силу при­ жима бобины к фрикционному цилиндру

где р, — коэффициент трения-сцепления тела намотки с фрикцион­ ным цилиндром..

Для уменьшения сил прижима при прочих равных условиях, необходимо увеличивать коэффициент р нанесением на фрикцион­ ный цилиндр специальных покрытий (байка, сукно, пластмасса ит. д.).

В общем случае для уменьшения М д с при проектировании необходимо добиваться уменьшения массы вращающихся деталей и сил трения в опорах.

Сила зажима'бобины изнутри специальным устройством должна быть значительно больше суммы всех сил, которые вызывают срыв бобины с бобинодержателя (требования техники безопасности). Основной причиной срыва является перекос осей фрикционного цилиндра и бобины.

Прочностной расчет на растяжение вращающихся бобин без учета влияния намотанной нити проводят по безмоментной теории (раздел первый).

При намотке вытянутых синтетических нитей с большим на­ тяжением бобины испытывают огромные сдавливающие нагрузки

455

со стороны нити; в результате бобина сжимается, и съем ее с бо­ бинодержателя затрудняется. Удельная нагрузка на поверхность бобины со стороны нити зависит в основном от натяжения и физико­ механических свойств нити, а также от толщины намотанного слоя; благодаря возвратно-поступательным движениям нитеводителя эта нагрузка постепенно увеличивается в направлении к середине намотки.

Точно определить давление нити на поверхность бобины в ана­ литической форме чрезвычайно трудно, поэтому легче в каж­ дом конкретном случае определять это давление эксперимен­ тально.

При проектировании бобины можно полагать, что она нагру­ жена равномерно-распределенной нагрузкой, по величине равной максимальной нагрузке в средней части намотки.

Критические скорости можно рассчитывать по формулам, полученным для электроцентрифуг с кружками.

Определение нормального давления между телом намотки и фрикционным цилиндром

и толщины нити, а также от силы N нормального давления, воз­ никающего между телом намотки и фрикционным цилиндром. Чем больше Т и N , тем выше плотность намотки. Следовательно, для получения невысокой плотности намотки необходимо снижать до минимально возможных значений Т и N.

При фрикционном приводе во вращение тела намотки силу

ного оптимального значения, обеспечивающего вращение тела

намотки без проскальзывания: <£

I N = Е мо

где £ М 0 — сумма моментов всех сил относительно оси вращения бобины, оказывающих сопротивление вращению тела намотки;

р— коэффициент трения-скольжения нити по фрикцион­ ному цилиндру;

456