автореферат диссертации по технологии материалов и изделия текстильной и легкой промышленности, 05.19.03, диссертация на тему:Совершенствование процесса прокладывания уточной нити на ткацких станках с нитенакопителем

Г .Л •• X

МИНИСТЕРСТВО ОБЩЕГО И ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ

РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

ИВАНОВСКАЯ ГОСУДАРСТВЕННАЯ ТЕКСТИЛЬНАЯ АКАДЕМИЯ

На правах рукописи

Михеичев Виталий Витальевич

СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ ПРОЦЕССА ПРОКЛАДЫВАНИЯ УТОЧНОЙ НИТИ НА ТКАЦКИХ СТАНКАХ СТБ С НИТЕНАКОПИТЕЛЕМ

Специальность 05.19.03.-"Технология текстильных материалов"

ДИССЕРТАЦИЯ на соискание ученой степени кандидата технических наук

Научный руководитель-кандидат технических наук М.С.Губерман

ИВАНОВО -1998

ОГЛАВЛЕНИЕ Общая характеристика работы.................................................................. 4

1. Современное состояние проблемы совершенствования процесса прокладывания уточной нити на ткацких станках

СТБ и постановка задач исследований.............................................10

1.1. Современные тенденции совершенствования и развития бесчелночных ткацких станков типа СТБ....................................10

1.2. Анализ условий прокладывания уточной нити на ткацких станках СТБ с нитенакопителем.................................................19

1.3. Постановка задачи исследований............................................30

2. Исследование натяжения уточной нити по зонам ее заправки..............31

2.1. Натяжение нити на входе в накопитель ..........................31

2.2. Натяжение нити при наматывании на барабан накопителя..........39

2.3. Сматывание нити с барабана НЭМ1...........................................46

2.4. Влияние механизма тормоза уточной нити на ее натяжение

в рабочей зоне...........................................................................56

2.5. Изменение натяжения уточной нити в процессе ее компенсации..............................................................................64

2.6. Определение кинематических параметров микрочелнока при

его разгоне................................................................................73

2.6.1. Кинематика системы боевого механизма в первой

фазе ее движения..............................................................76

2.6.2. Уравнение движения системы боевого механизма в

первой фазе.....................................................................80

2.6.3. Решение уравнения движения системы боевого механизма в первой фазе..................................................81

2.6.4. Определение угла поворота боевого рычага и его

угловой скорости в конце первой фазы движения..............85

2.6.5. Динамика системы боевого механизма во второй

фазе его движения.............................................................87

2.6.6. Определение необходимой максимальной скорости микрочелнока...................................................................90

Выводы.....................................................................................91

3. Исследование деформации уточной нити в процессе ее прокладывания и определение возможного напуска.............................93

3.1. Определение деформации уточной нити на фазе разгона нитепрокладчика.....................................................................94

3.2. Определение деформации уточной нити на фазе

свободного полета нитепрокладчика............................................100

3.3. Определение деформации уточной нити на фазе

торможения нитепрокладчика......................................................103

Выводы........................................................................................111

4. Разработка устройств для выравнивания и исследования

натяжения уточной нити...................................................................112

4.1. Разработка конструкции натяжного устройства для

уточной нити...................................................................................112

4.2. Исследование выравнивающей способности натяжного устройства уточной нити..........................................................116

4.3. Определение оптимальных значений параметров

натяжного устройства уточной нити...........................................119

4.4. Определение возможного напуска нити при включении

в систему заправки утка натяжного устройства.........................123

4.5. Конструирование двухканального измерителя натяжения нити для исследования выравнивающей способности

натяжного устройства...............................................................129

4.6. Экспериментальные исследования выравнивающей способности

Гребенчатого нитенатяжителя.............................................132

Выводы...........................................................................................136

Общие выводы и рекомендации.............................................................137

Список литературных источников.........................................................138

Приложения.........................................................................................148

ПЛ. Программа исследования механизма компенсатора....................149

П.2. Программа исследования механизма тормоза утка......................154

П.З. Программа расчета деформации уточной нити...........................156

П.4. Акт внедрения результатов диссертационной работы.................159

П.5. Расчет годового экономического эффекта от внедрения

результатов диссертационной работы........................................160

П.6. Методика работы с измерителем натяжения нити.......................165

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ Актуальность темы диссертации.

Несмотря на большие преимущества станков СТБ перед челночными станками, обрывность утка на них остается достаточно высокой, резко снижая качество выпускаемой ткани и производительность, которые существенно зависят от условий взаимодействия уточной нити с механизмами, обеспечивающими ее прокладывание.

Процесс прокладывания утка улучшается при использовании устройств предварительного накопления уточной нити перед ее прокладыванием в зев основы, так называемых нитенакопителей, которые обеспечивают снижение среднего за цикл прокладывания натяжения нити в 1,5...2,0 раза, уменьшают обрывность и сокращают число пороков ткани по утку. Нитенакопитель типа НЭМ1 является одним из наиболее часто используемых на станках СТБ. Однако его работа не всегда удовлетворяет ткацкое производство. В частности, при выработке технических тканей наблюдаются различные нарушения процесса прокладывания (обрывы утка, потери нити прокладчиком и т.п.), связанные с частыми слетами уточной нити с барабана нитенакопителя, высоким уровнем натяжения на выходе и др. Совершенствование процесса прокладывания уточной нити на станках СТБ требует комплексного решения задач, связанных с условиями прокладывания. Это позволяет получить научно обоснованные рекомендации по повышению производительности бесчелночных станков.

Цель и задачи исследований.

Целью настоящей диссертации является совершенствование процесса прокладывания уточной нити на ткацких станках СТБ с нитенакопителем для повышения их производительности, расширения ассортиментных возможностей и улучшения качества вырабатываемых тканей.

При реализации поставленной цели решены следующие задачи:

- исследовано натяжение уточной нити по зонам ее заправки;

- определена деформация уточной нити в различных фазах ее движения;

- предложено и исследовано устройство для выравнивания натяжения уточной нити;

- с помощью разработанного прибора для измерения натяжения уточной нити экспериментально подтверждена выравнивающая способность нового нитенатяжного прибора.

Методика исследований.

При теоретическом исследовании процесса и механизмов прокладывания уточной нити применялись методы дифференциального и интегрального исчислений, методы теоретической механики, механики нити, сопротивления материалов и теории упругости.

Экспериментальные исследования проводились с применением методов физического моделирования, тензометрического измерения натяжения. Обработка результатов эксперимента проводилась с применением методов математической статистики на ПЭВМ.

Научная новизна.

В диссертационной работе впервые получены следующие научные результаты:

- разработана математическая модель процесса прокладывания уточной нити на станке СТБ, на основе которой определены натяжение и деформация утка на различных этапах процесса;

- проведено теоретическое исследование работы нитенакопителя НЭМ1 и определено его влияние на процесс прокладывания утка;

- выявлены предельные значения натяжения нити при выходе ее из нитенакопителя из условий допустимого натяжения нити в зеве и полного выбора напуска нити компенсатором;

- разработано и исследовано натяжное устройство, обеспечивающее выравнивание натяжения уточной нити.

Практическая ценность.

Выполненные исследования и предложенные на их основе меры по совершенствованию процесса прокладывания уточной нити позволили расширить ассортиментные возможности станков СТБ, повысить их производительность и улучшить качество вырабатываемых тканей.

Разработан и апробирован прибор оперативного контроля натяжения уточной нити, который может использоваться при наладке механизмов прокладывания утка.

Результаты работы могут быть использованы при модернизации станков СТБ в производственных условиях и проектировании механизмов прокладывания уточной нити проектными и конструкторскими организациями.

Реализация результатов работы.

Реализация результатов работы осуществлена на ОАО "Глуховский текстиль" Московской области. Годовой экономический эффект от внедрения рекомендации работы, полученной за счет снижения уровня обрывности и повышения качества ткани, составил 62,8 руб. на один станок.

Апробация работы.

Результаты исследований доложены и получили положительную оценку на:

- международных научно-технических конференциях, ИГТА, г.Иваново, 1997-98 гг.;

- расширенном заседании кафедры теории механизмов и проектирования текстильных машин ИГТА (г.Иваново, 1998 г.);

- научно-техническом совете ЗАО "Куровской текстиль" (г.Куровское Московской области, 1998 г.);

- научно-техническом совете ОАО "Глуховский текстиль" (г.Ногинск

Московской области, 1998 г.).

Основное содержание работы изложено в следующих публикациях:

1. Михеичев В.В., Губерман М.С., Степанов В.В. Стенд для исследования сматываемой с бобины нити. // Проблемы развития малоотходных ресурсосберегающих экологически чистых технологий в текстильной и легкой промышленности (Прогресс-95): Тез. докл. международной научно-технической конф. - Иваново, ИГТА, 1995.-С. 103-104

2. Михеичев В.В., Губерман М.С., Сакалов М.А., Скурихин В.В., Кистень A.A. Математическая модель прокладывания уточной нити на ткацких станках типа СТБ. //Теория и практика разработки оптимальных технологических процессов и конструкций в текстильном производстве (Прогресс-97): Тез. докл. международной научно-технической конф. - Иваново, ИГТА, 1997.-С.121-122

3. Михеичев В.В., Губерман М.С., Сакалов М.А., Степанов В.В., Степанова JI.B. Разработка гребенчатого натяжного устройства усовершенствованной конструкции. //Теория и практика разработки оптимальных технологических процессов и конструкций в текстильном производстве (Прогресс-97): Тез. докл. международной научно-технической конф. - Иваново, ИГТА, 1997.-С.122-123

4. Михеичев В.В., Губерман М.С., Сакалов М.А., Степанов В.В., Степанова JI.B. Устройство для натяжения нити. Заявка N97118500/ 12(019203), приоритет от 30.10.97. Положительное решение о выдаче Роспатента от 22.05.98.

5. Михеичев В.В. К вопросу о натяжении уточной нити на ткацких станках типа СТБ. //Современные наукоемкие технологии и перспективные материалы текстильной и легкой промышленности (Прогресс-98): Тез. докл. международной научно-технической конф. - Иваново, ИГТА, 1998.- С. 180

6. Михеичев В.В., Губерман М.С., Сакалов М.А., Степанов В.В. Разработка усовершенствованного устройства для компенсации натяжения уточной нити. //Современные наукоемкие технологии и перспективные материалы текстильной и легкой промышленности (Прогресс-98): Тез. докл. международной научно-технической конф. - Иваново, ИГТА, 1998. - С. 181

7. Михеичев В.В., Губерман М.С., Кулида H.A., Скурихин В.В. Двух-канальный прибор для измерения натяжения нити. //Современные наукоемкие технологии и перспективные материалы текстильной и легкой промышленности (Прогресс-98): Тез. докл. международной научно-технической конф. - Иваново, ИГТА, 1998. - С.421-422

Структура и объем работы.

Диссертация состоит из четырех глав, имеет выводы и рекомендации, список литературы, включающий 109 наименований, и приложения. Текс изложен на 147 страницах, включая 38 рис. и 7 таблиц.

1. СОВРЕМЕННОЕ СОСТОЯНИЕ ПРОБЛЕМЫ СОВЕРШЕНСТВОВАНИЯ ПРОЦЕССА ПРОКЛАДЫВАНИЯ УТОЧНОЙ НИТИ НА ТКАЦКИХ СТАНКАХ СТБ И ПОСТАНОВКА ЗАДАЧ ИССЛЕДОВАНИЙ

1.1. Современные тенденции в совершенствовании и развитии бесчелночных ткацких станков типа СТБ

Среди большого разнообразия разработанных к настоящему времени бесчелночных ткацких станков приоритет в текстильной промышленности и текстильном машиностроении Российской Федерации получили ткацкие станки с нитепрокладчиками типа СТБ и пневморапирные типа АТПР [1].

Уже к концу 80-х годов выявилось значительное отставание в оснащении отечественной текстильной промышленности высокопроизводительным ткацким оборудованием, способным производить высококачественные ткани. Как отмечено в работе [2], сегодня 75% отечественного оборудования, установленного на предприятиях текстильной промышленности, не соответствовало мировому уровню, а 25% морально и физически устарело. Оснащенность отечественного оборудования средствами автоматизации и управления на базе микропроцессорных систем составляла всего 3%, в то время как в развитых капиталистических странах этот показатель составляет 60...70%.

Трудозатраты в ткацком производстве, необходимые для выпуска 10 тыс.м2 тканей в час на лучших предприятиях страны составляли 230 челове-кочасов. Производительность труда при этом составляла около 100 тыс. мет-роуточин в час, а в развитых странах - 200...250 тыс. метроуточин в час [3].

В общем парке отечественных ткацких станков более 60% составляли станки для выработки тканей простых переплетений и около 40% для выработки тканей средней сложности с ограниченным числом цветов по утку.

Мало производится станков для изготовления тканей современного ассортимента, быстро меняющегося в соответствии с требованиями потребительского рынка. Для сравнения можно показать, что в мировом парке произведенных ткацких станков насчитывается лишь 10% станков, предназначенных для выработки тканей простых переплетений, и более 50% - для выработки тканей со сложным и многоцветным рисунком переплетения [4]. Поэтому в начале 90-х годов назрела проблема о переоснащении отечественных текстильных предприятий высокопроизводительными ткацкими станками, соответствующими современным мировым тенденциям.

Резкое повышение производительности ткацких станков невозможно без их комплексной автоматизации, оснащения усиленными и более точно изготовленными узлами и деталями из современных высокопрочных материалов, применения высококачественной оснастки.

Принципиальной основой создания комплексной системы автоматизации бесчелночных ткацких станков является обработка всей информации, поступающей с первичных преобразователей (датчиков), микропроцессорным блоком и формировании в этом блоке всех управляющих воздействий для исполнительных механизмов. Базовый контур системы автоматизации включает следующие модули: микропроцессорный блок управления, датчик положения главного вала станка (синхронизатор), датчик пролета и прилета прокладчика уточной нити, датчик длины основы и наработанной ткани, электронный уточный контролер, электромагнитный уточный тормоз, ните-накопитель, блок индикации и пульт ручного ввода заправочных данных [5].

В настоящее время Чебоксарским АО "Текстильмаш" начат серийный выпуск станков типа СТБУ второго поколения, предназначенных для различных промышленных потребителей. Их производительность и производительность труда обслуживающего персонала в 1,3 раза превышает аналогичные показатели для станков СТБ первого поколения.

Высокопроизводительные станки СТБУ второго поколения сконструированы на основе блочно-модульного принципа и обладают расширенными ассортиментными возможностями. Они предназначены для выработки хлопчатобумажных, шерстяных, шелковых, льняных, синтетических тканей с простым, мелкоузорчатыми и крупноузорчатым рисунками переплетений, а также для производства тяжелых технических и махровых тканей.

Станки выпускаются с заправочной шириной 180, 220, 250, 330 и 360 см в одно, двух и четырехцветном уточном наполнении. Разработан и готов к применению шестицветный модульный механизм смены утка с приводом от каретки.

Максимальная частота вращения главного вала станков СТБУ достигает 400 мин"1, а эксплуатационная при заправочной ширине 180 см - 360 мин"1. Максимальная эксплуатационная производительность станка при заправочной ширине 330 см и частоте вращения 300 мин"1 составляет 990 метроуто-чин в минуту. При увеличении производительности на 14% как узких, так и широких станков, крутящий момент на их главных валах возрастает вдвое[6].

На ткацких станках внедрена универсальная цикловая диаграмма, при разработке которой учитывались не только кинематическое взаимодействие узлов и механизмов станка, но и динамические нагрузки, возникающие в кулачковых парах. Проведена оптимизация законов движения кулачковых механизмов уточной, боевой, приемной коробок, кромочного, батанного и зе-вообразовательного механизмов. Основные детали изготовлены из высокопрочных материалов и максимально облегчены. Управление пуском и остановом с