автореферат диссертации по машиностроению и машиноведению, 05.02.13, диссертация на тему:Разработка и исследование устройств для соединения концов многофиламентных синтетических нитей

МОСКОВСКИЙ ОРДЕНА ТРУДОВОГО КРАСНОГО ЗНАМЕНИ ТЕКСТИЛЬНЫЙ ИНСТИТУТ ИМ. А.Н.КОСЫШНА

На правах рукописи

ДУДКО ВЛАДИМИР БОРИСОВИЧ

УДК 677.053.296.8

РАЗРАБОТКА И ИССЛЕДОВАНИЕ УСТРОЙСТВ ДЛЯ СОЕДИНЕНИЯ КОНЦОВ ШОГОШАМЕНШХ СИНТЕТИЧЕСКИХ НИТЕЙ

Специальность 05.02.13 -Машнн и агрегаты легкой промышленности

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Москва - 1991

У/о//с?с)

Работа выполнена в Московском ордена Трудового Красного Знамени текстильном институте им. А.Н.Косыгина и в Черниговском НПО "Яимтекстильмаш".

Научный руководитель -

доктор технических наук, профессор

Прошков Алексей Федорович

Официальные оппоненты-

доктор технических наук, профессор Полухин Валентин Павлович кандидат технических наук Черниеико Григорий Матвеевич

Ведущее предприятие -

Житомирский завод химического волокна

Защита состоится

199т^г. в ^ -¿'-часов

на заседании специализированного совета К 053.25.03 в Московсш ордена Трудового Красного Знамени текстильном институте им. А.Н.Косыгина по адресу: 117918, г. Москва, М.Калужская ул., л.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Московского текстильного института.

Автореферат разослан " А'-у'

}// г

/

199? г.

Ученый секретарь специализированного совета, к.т.н., доцент

Б. И. Корн

Подписано в печать 08.10.91 Сдано в производство 11.10.91 Формат бумаги 60 х 84/16 Бумага множ. Усл.печ.л. 0,75 Уч.-изд.л. 0,75 Заказ 762 Т..раж 100 Бесплатно

Р( гапринт МГЦ, 117419, Мооква, ул. Донская, 26

АННОТАЦИЯ

Диссертационная работа поСЕЯщена разработке и исследованию устройств для безузлового соединения концов много^иламентных синтетических гатей (ШСН). С этой целью в работе рассмотрены различные методы получения безузловнх соединений концов нитевидного материала и устройства их реализующие, исследован метод пп-репутнЕания ШШ, а также процесс получения безузлового соединения ШСН иглопрокалыванием.

В результате теоретических и экспериментальных исследовании разработаны технологические параметры процесса соединения К.1СН лорепутыванпем к рекомендованы технологические схемы для реализации процесса со?динения.

Результаты проведенной- работы позволили разработать конструкцию иглоеого устройства для соединения концов капроновой нити технического назначения, а также устройства с бесконечным замщу-тш ремнем для текстильной капроновой нити.

Использование иглоеого устройства на вновь разрабатываемо» . • перемоточной машине БП-360-КТ позволит повысить качество технической нити. Экономический эсйект от внедрения иглоеого устройства составит 1,6 тью. руб. на одну машину в год.

Автор защищает:

- разработанную классификацию устройств, соединяющих концы нитевидного материала;

- результаты теоретических и экспериментальных исследований процесса получения безузлового соединения И.1СН методом перепуты-евяия;

- разработанную методику проектирования устройств, соединяющих ШСН;

. - результаты экспериментального исследования влияния узлово-'го и безузлового соединения КМСН на изменение натяления нити при перематывании.

ОЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОШ

Актуальность темы. Увеличение выпуска синтетических волокон может быть достигнуто путем создания высокопроизводительного оборудования и оптимальных технологических процессов, которые позволяли бы получать продукцию высокого качества. На различных технологических переходах переработки синтетической ниш часто возникает необходимость соединять концы нитей вследствие обрывов, удаления дефектных мест, при переработке нескольких входных пако-еок на одну товарную. Традиционный метод решения этого вопроса -узловое соединение концов нитей.

Анализ литературных источников показал, что в настоящее время наметилась »тенденция отказа от узлошх соединений и переход к безузловым, которые имеют утолщение .только 20$. К примеру, уто-т^ щение ткацкого узла составляет четыре диаметра нити. Утолщение, образованное узловым соединением, мохсет еызеэть обрыв нити на тепроводящей гарнитуре технологического оборудования.

Б связи с этим разработками исследование новых более прогрес сивних способов соединения концов много^иламентных синтетических нитей и устройств для их осуществления является актуальной и своевременной задачей, представляет большой практический и научный интерес.

Цель и задачи исследований. Целью данной диссертации является разработка методики проектирования устройств для безузлового соединения КМСН.

Исходя из цели исследования, в работе решались следующие задачи:

- анализ методов соединения концов нитевидного материала и устройств, реализующих эти методы;

- выбор метода безузлоЕого соединения КМСН;

- теоретические и экспериментальные исследования процесса соединения КМСН методом перепут^ьания;

- исследование изменения нат^ления нити при перемотке в зависимости от примененного метода для соединения Д1СН,

• ' заработка методики проектирования устройств для безузлового соединения Н.'СН.

Методика исследований. Решение поставленных в работе задач ' производилось теоретическими и экспериментальными методами. В настоящее время в технической литературе нет методики расчета и проектирования устройств для безузлового соединения КМСН. Методической основой исследования явились работы А.Ф.Прошкова, В.А.Усенко, Ю.П.Назарова, Г.А.Барабанова, А.Р.Мяги и других советских ученых; основы механики нити и-теоретической механики.

Экспериментальные исследования проведены в условиях опытного производства НПО "1имтекстильмаш", на кафедре ПМХВ и КОО Московского текстильного института. Обработка результатов экспериментов проведена методами математической статистики.

Научная новизна. В диссертационной работе впервые:

- проанализированы способы соединения концов нитевидных материалов и устройств, осуществляющих эти способы;

- дан;? класи'гикация устройств, применяемых для соединения концов нитевидных материалов;

- теоретически и экспериментально доказана возможность и целесообразность получения безузлового соединения КМСН игловым способом и способом перепутывания фаламентов бесконечным замкнутым ремнем;

- разработана конструкция иглового устройства, позволяющего получать безузловое соединение КМСН (авторское свидетельство

Ш 1397392, заявка № 4652072/12 от 20.02.89);

- Разработана конструкция устройства с бесконечным замкнутым ремнем для безузлового соединения концов текстильных много-филаментных синтетических нитей (авторское свидетельство

№ 1416420);

- исследовано влияние.конструктивных и технологических параметров процесса соединения игловым способом на прочность получаемого соединения концов нитей;

- разработана методика проектирования устройств для безузлового соединения КМСН.

Практическая ценность. Разработана методика проектирования устройств для безузлового соединения КМСН, применение которых позволит снизить обрывность нити на технологических переходах ее переработки, а такие увеличить производительность оборудования и качество продукции.

Результаты диссертационной работы использованы в разработке экспериментальной перемоточной машины для технических нитей Ш-360-КТ. Экономический эффект от внедрения иглового устройства на БП-360-КТ составит 1,6 тыс. руб. на одну машину в год. Кроме того, материалы диссертации использованы в научно-исследовательской работе "Провести НИР по созданию экспериментального образца перемоточной машины для технических нитей со средствами механизации". Результаты диссертационной работы рекомендуются к внедрении на предприятиях по выпуску химических волокон, а также НИИ, КБ и НПО, работающих над созданием оборудования для переработки синтетических многофилаыентных нитей.

Апробация работы. Основное содержание диссертационной работ! получило положительную оценку:

- на заседаниях кафедры 1МХВ и К00 Московского текстильного института (1985-1987 г.г.);

- на научных конференциях профессорско-преподавательского состава, научных сотрудников и аспирантов (Москва, 1985-1987 г.г

- на заседании научно-технического совета НПО "Химтекстиль-маш" (г. Чернигов, 31.01.1991 г.).

Публикации. По материалам диссертации опубликовано четыре работыс в том числе три авторских свидетельства.

Объем работы: Диссертация состоит из введения, пяти глав, общих выводов, сшска литературы, включающего 66 наименований,и приложений. Работа изложена на 165 страницах и содержит шьсть таблиц, 69 рисунков и 7 страниц приложений.

СОДЕРЗШШЕ РАБОШ

■ В паевой главе проанализированы источшнси информации по , способам соединения концов нитевндшх материалов и устройствам, реализующим эти способы, дана их классификация, сформулированы задачи исследований.

Установлено, что самый распространенный способ соединения концов нитевидного материала - узловой, но в мировой практике наметилась устойчивая тенденция: отказ от узлового соединения концов нитевидного материала е переход на их безузлоЕое соединение. Такая тенденция обусловлена тем, что безузлоЕое соединение имеет минимальное поперечное сечепио, прочность участка соединегая порядка 80...от прочности цолоп нити, быстродействие устройств для соединения концов нитевидного материала.

Все устройства, соединяющие концы нитевидного материала кла-ссисснцироЕаны по двум большим группам: группа, устройства которой соединяют концы нитевидного материала без разбивки на £илвменты и группа, устройства которой даы соединения концов используют многорламентность нити. Перспективными следует считать устройства, относящиеся ко Еторой группе, это - иглоЕое устройство и устройство с бесконечны,! замкнутым ремкем.

Во второй главе исследовалось влияние конструктивных параметров иглового устройства и устройства с бесконечны,! замкнутым ремнем на возможность получе1шя безузлового соединения ШСН. Установлено, что игловое устройство содержит иглопрокалыЕагащую каретку, узлы крепления ШСН, установленные на основшши. На каретке смонтирована игла- с зазубринами,имеющая привод. Привод позволяет игле совершать вертикальные возвратно-поступательные движения (проколы) и поперечные (рассеивание), Каретка может от привода перемещаться по основанию. Концы двух нитей, уложенные внахлест, заводятся в устройство через два узла крепления и каретку. При включении устройства игла, с вершея одновременно проколы и рассеивание, перепутывает филаменты, т.е. образует первую зону скрепления. Концы нитей доляны ле:::ать на основании каретки, а в карет:.е для входа иглы предусмотрено технологическое отверстие. Далее каретка перемещается вдоль нитей на определенную величину У , включается привод иглы и образуется вторая зона

1

скрепления. Участок соединения состоит из нескольких зон скре- . пления.

Исследования показал!!, что значительное влияние на процесс соединения оказывает диаметр и обработка технологического отверстия, расположение КШС, рассеивание, глубина и плотность прокалывания. прияим $иламентов в узле крепления.

Установлено, что устройство с бесконечном замкнутым ремнем содержит две рамы- одну неподвижную, а другую - подншную. На каждой раме смонтированы свободно вращающиеся направляющиеся ролики, а таксе приводной ролик. Направляющие ролики установлены двутля параллельными рядами и охЕачены зигзагообразно бесконечным замкнутым ремнем. На неподвижной раме установлены узлы крепления Ю.5СН. Направляющие ролики на неподвижной реале смещены на половину шага относительно направляющих роликов, подешшой рамы. Б промежутке нкзду рядами направляющих роликов ветга ремней пересекаются торцоЕыми поверхностями под углом, образуя, несколько последовательно расположенных друг за другом зон перепу-тывания.

Перед началгал работы устройство настраиваю!', т.е. устанавливают необходимый: зазор д У ыецду ремнями для свободного Евода нити в устройство и рабочий зазор д 2 (в зависимости от линейной плотности нитей). Это достигается путем смещения подеешой рамы относительно неподвижной. Далее концы нитей проводят через зазор д У и закрепляют в узлах крепления. Затем устанавливают рабочий зазор д 2. . При этом нити оказываются заяатыми между торцевыми поверхностями ремней в нескольких зонах А , где ремни пересекаются. Сообщая движение приводному ролику, а с ним и ремням попеременно, то в одну, то в другую сторону, осуществляется процесс перепутквания филамвнтов одного конца с $ила-ментами другого конца нитей. Таким образом, в нескольких зонах А концы нитей оказываются скрепленными.

Б результате исследований выяснилось, что на процесс соединения КЛСН при помощи устройства с бесконечно замкнутым ремнем оказыЕает существенное влияние величина крутки, зазор меаду ремнями, угол скрещивания' ремней, скорость обработки участка соеди-кештя, продолжительность цикла обработки, количество циклов, на- ' тг.-енпе К.1СН, материал и поперечное сечение ремней.

Целесообразно для безузлового соединения концов текстильной т:!'.огоГ::лепейТяо2 синтетической нити применять устройство с беско-

нечно замкнутым ремнем, а для соединения концов технической мно-гофилаыентной синтетической нити - игловое устройство.

В третьей главе освещены теоретические исследования процесса соединения КМСН иглопрокалыванием.

В первом подразделе шведена формула для определения количества зон скрепления H.ICH, которая имеет вид:

Y О ,

Л= T.e*8JTju + ' >

где Т - натяжение свободных концов нитей;

JU - коэффициент трения скольжения мезду нитями; Q - прочность нити при разрыве. Во втором подразделе выведена формула теоретической плотности прокалывания зоны скрепления ШСН, которая имеет вид:

где Л/ - общее количество фнламвнтов в соединяемых концах нитей;

Н - высота теоретического равностороннего треуголь ика иглы;

Ли - диаметр конца комплексной нити; сс - длина лезвия зазубрины иглы; сСф - диаметр филамента нити.

В третьем подразделе показано, что условие прижима фила-ментов в узлах крепления должно соответствовать равенствам:

Р - Тег .

где Р, - усилие прижима филаментс з зЕеном скользящей Гчксации узла крепления;

Рг - усилив прижима (¡иламентов звш'он неподвижной фиксации узла кропления;

ТЧ/Тг- усилие противодействия тянущему усилию, развиваемому иглой,

Та. < Тф ( Тр - прочность на разрыв одного филамента) Тг'^То ; То - тянущее усилие; /■•••/^ - коэффициенты трения скольжения.

Для определения длины заправочного конца выведена следующая формула

¡(*-с\*.@)*-(*-с +2Т>н)

где I*, - длина отрезка нити, находящегося между

узлами крепления; иг- длина отрезка нити, находящегося в зоне

неподвижной фиксации; 13 - длина отрезка нити, находящегося в зоне ■

скользящей фиксации; X - количество зон скрепления; 3) - диаметр технологического отверстия; -6 - глубина прокалывания; С - расстояние мевду зазубринами иглы.

Четвертая глава посвящена исследованию процесса соединения МСН. В первом подразделе определялось усилив прокалывания КМСН.' С этой целью игла крепилась к металлической пластине, на которую с двух сторон были наклеены два тензорезистора. Усилие прокалывания определялось для капроновой нити линейной плотности 187 текс, иглой 50 номера с тремя зазубринами на одном ребре. По результатам исследований были построены графики зависимости усилия прокалывания от глубины прокола и от плотности прокалывания. Максимальное усилие составило 3,2 Н.

Во втором подразделе была найдена эмпирическая формула прочности участка соединения КМСН с натуральными значениями коэффициентов регрессии

у = -47,5 1,г Х2 4 9,5Х*3

>

где X, - глубина прокалывания;

• - плотность прокалывания;

- количество зон скрепления КМСН.

Для проведения эксперимента была составлена матрица планирования с тремя варьируемыми факторами и двумя факторами, поддерживаемыми на постоянном уровне.

Вио установлено, что максимальная прочность для участка соединения КМСН 187 текс при % , равном 6,8 мм, "Х^ - 66 мм-'*, Х3 - 5 составила 80% от прочности целой нити.

Третий подраздел посвящен исследованию натяжения нити в зоне активного натяжения. Эксперимент проводился на экспериментальной перемоточной машине ЕП-360-КТ. Нить, на которой были образованы ткацкие, рыбацкие узлы, безузловые соединения, перематывалась с одной пакоЕки на другую. На гребенчатом натяжителе бил установлен датчик виброметра. Вию определено, что при прохождении ткацкого и рыбацкого узлов через гребенчатый натяжитвль колебания натяжения нити составили от 80 до 300 СН. Прохождение безузлового соединения через гарнитуру вызывает колебания датчика, не отличающиеся от фоновых.

В пятой главе предложена методика проектирования иглопрока-лывающих устройств для соединения КМСН. В подразделах главы заострено внимание на выборе схемы устройства, расчету основных конструктивных параметров устройства и расчету основных технологических параметров процесса соединения КМСН иглопрокаливанием.

ОБДИЕ ШВОДУ

1. Разработана классификация устройств для соединения концов нитей по признаку фмламентности.

2. Предложено для соединения концов технических многофила-ментных синтетических нитей игловое уст; (авторское свидетельство № 1397392), для соединения текстильных шюгофиламентных синтетических нитей - устройство с бесконечным замкнутым ремнеы (авторское свидетельство к 14164^0).

3. Разработаны конструкции иглоного устройства ц устройства с бесконечным замкну тш ремнем, обеспечивающие иоинионие произво-

дительности оборудования и качества продукции.

4. Определена конструктивные и технологические параметры процесса соединения КМСН, обеспечивающие прочность участка соединения:

- схема заправки должна предусматривать фиксацию концов нитей;

- игла должна иметь зазубрины;

- игла должна совершать сложные движения: вертикальное возвратно-поступательное и поперечное (движение рассеивания);

- усилие прокалывания зависит от глубины прокола, участка рассеивания, плотности прокалывания;

- бесконечный замкнутый ремень устройства должен иметь линейную скорость, равную 0,4 м/с;

- предельный угол кручения должен составлять 45°.

5. Предложены формулы для определения: количества зон скрепления; минимального расстояния между зонами скрепления; плотности прокалывания, усилия прижима концов нитей; длины заправочного конца нити; предельного угла кручения, прочности участка соединения концов нитей.

6. Предложена методика премирования устройств для безузлового соединения ШСН, в основу которой положены выявленные■закономерности , разработанные теоретические и эмпирические формулы. Использование методики позволит начно обосновано разрабатывать конструкции игловых устройств и устройств с бесконечным замкнутым ремнем для каждой конкретной нити и повысить достоверность результатов.

Основные результаты работы использованы в промышленности с экономическим эффектом 1,6 тыс. руб. на одну перемоточную машину в год.

Содержание работы отражено в следующих публикациях:

1. Авторское свидетельство № 1397392 "Устройство для соединения концов многофиламентных нитевидных материалов" Дудко В.Б., Гром А.А.1/?<р<Р

2. Авторское свидетельство № 1416420 "Устройство для соединения концов многофиламентных нитевидных материалов"

Дудко В.Б., Гром А .А../? <р<р

3. Положительное решение от 20.02.89 на выдачу аавторско-го свидетельства по № 4652072/12.

4. Дудко В.Б. "Игловой способ безузлового соединения концбх нитевидного материала'.' Инфопмацишшый лиоток й 89-006 о научно-техническом достижении. ЦООНТИ (Всесоюзный научно-исследовательский институт информации, стандартизации и управления качеством продукции).