Поэтому в данной работе была произведена попытка оценки напряженности работы сновального оборудования с помощью основных законов теории длительной прочности.
Для получения пряжи высокого качества необходимо на сновальном оборудовании установить оптимальные заправочные параметры. Для того, чтобы оценить условия снования нитей основы, нужно произвести расчёт напряжённости работы сновального оборудования. Поэтому в данной работе для оценки напряжённости работы сновального оборудования предлагается использовать теорию длительной прочности В.В. Москвитина (расчёт коэффициента повреждаемости нити).
Коэффициент повреждаемости нити основы по критерию В.В. Москвитина применяется для описания сложного напряженного состояния заправки и имеет следующий вид:
где F - натяжение основных нитей в форме регрессионного уравнения изменения натяжения нити от времени нагружения в виде тригонометрического полинома Фурье, сН;
l - значение объемной плотности нитей, мг/ мм3;
Т - линейная плотность нитей, текс;
m, b ,В - эмпирические коэффициенты, характеризующие вязкоупругие параметры нитей;
t, t - время, с.
Для определения коэффициента повреждаемости нитей целесообразно использовать ЭВМ, для этого разработан алгоритм автоматизированного расчёта, порядок расчёта которого выглядит следующим образом:
- Ввод исходных данных (значения натяжения нити за цикл нагружения нити, полученных с помощью тензометрической установки, эмпирические коэффициенты В и b, полученные из опытов на длительную прочность, а параметр m - на разрывной машине с постоянной скоростью нагружения для различных нитей, а также технологические параметры процесса снования, с помощью которых определяем общее время нагружения нитей при переработке их на сновальном оборудовании).
- Расчет коэффициентов тригонометрического ряда Фурье для получения математической модели зависимости натяжения нитей от времени нагружения [1], [2].
- Расчет повреждаемости нитей за один цикл нагружения для технологического процесса снования на основе теории длительной прочности Москвитина.
Разработку автоматизированного расчета повреждаемости нитей на основе теории длительной прочности В.В. Москвитина на ПЭВМ проводим, используя программу MathCad.
С целью апробации разработанного алгоритма были проведены экспериментальные исследования повреждаемости пряжи при проведении технологического процесса партионного снования [3], [4].
Базой для исследования являлся сновальный цех ООО «Текстильная компания Камышинский ХБК». Объектом исследования выбрана хлопчатобумажная пряжа (табл. 1) линейной плотностью 29 текс, перематываемая на сновальной машине СП-140.
Таблица 1. Техническая характеристика исследуемой пряжи
|
Наименование показателя |
Значение |
|
Вид волокна |
Хлопок |
|
Номинальная линейная плотность пряжи, текс |
29 |
|
Удельная разрывная нагрузка, сН/текс |
11,9 |
|
Коэффициент вариации по разрывной нагрузке, % |
13,8 |
|
Показатель качества (не менее) |
0,88 |
При проведении экспериментальных исследований для получения диаграмм натяжения нитей при сновании хлопчатобумажной пряжи линейной плотностью 29 текс на сновальной машине СП-140 была установлена скорость снования 350 м/мин.
Для расчёта коэффициента повреждаемости пряжи перематываемой на сновальной машине по критерию длительной прочности В.В. Москвитина за один цикл нагружения используем метод шаблонов.
В качестве средства исследования для измерения значений выходного параметра был выбран экспресс-диагностический прибор «ТТП-2008», с помощью которого производилась запись натяжения пряжи во время снования.
На сновальной машине в динамических условиях исследовалось натяжение нитей в различных зонах сновальной машины: по высоте, по ширине и по глубине заправки.
Схема расположения точек на рамке сновальной машины СП-140, в которых проводились измерения натяжения нитей основы линейной плотностью 29 текс при помощи экспресс-диагностического прибора «ТТП-2008», представлена на рисунке 1.
Рис. 1. Точки на рамке сновальной машины СП-140, в которых проводились измерения натяжения нитей основы линейной плотностью 29 текс
С помощью экспресс-диагностической установки получены значения натяжения нити. Для статистической обработки полученных данных информация экспортировалась в электронную таблицу Excel. После обработки были получены диаграммы натяжения нити (рис. 2).
Рис. 2. Диаграмма изменения натяжения нитей основы линейной плотностью 29 текс на сновальной машине СП-140
Полученные значения натяжения нитей вводим в разработанную в среде программирования MathCad программу на ПЭВМ и получаем математические модели зависимости натяжения нитей от времени снования в виде тригонометрического полинома Фурье. Математические модели зависимости натяжения нити от времени подставляем в формулу В.В. Москвитина и определяем значения коэффициента повреждаемости нитей основы за один цикл нагружения. Значения вязкоупругих параметров m, b ,В для нитей различного волокнистого состава берем из научных работ проф. Николаева С.Д. и его учеников, посвященных исследованию вязкоупругих свойств различных нитей и пряжи [5], [6].
В результате расчёта были получены коэффициенты повреждаемости пряжи линейной плотности 29 текс перематываемых на сновальной машине СП-140 за один цикл нагружения, представленные в таблицах 2 - 4.
Таблица 2. Значения повреждаемости пряжи линейной плотностью 29 текс на сновальной машине по высоте заправки за один цикл нагружения
|
Наименование показателя |
Номер опыта (см. рис. 1) |
||||
|
4 |
9 |
14 |
19 |
24 |
|
|
Повреждаемость нитей h |
0,257 |
0,292 |
0,304 |
0,300 |
0,311 |
Таблица 3. Значения повреждаемости нитей линейной плотностью 29 текс на сновальной машине по ширине заправки за один цикл нагружения
|
Наименование показателя |
Номер опыта (см. рис. 1) |
|||||
|
26 |
27 |
28 |
29 |
30 |
31 |
|
|
Повреждаемость нитей h |
0,276 |
0,266 |
0,321 |
0,313 |
0,297 |
0,275 |
Таблица 4. Значения повреждаемости нитей линейной плотностью 29 текс на сновальной машине по глубине заправки за один цикл нагружения
|
Номер опыта |
Повреждаемость нитей h |
Номер опыта |
Повреждаемость нитей h |
|
1 |
0,319 |
14 |
0,304 |
|
2 |
0,277 |
15 |
0,299 |
|
3 |
0,244 |
16 |
0,301 |
|
4 |
0,257 |
17 |
0,300 |
|
5 |
0,317 |
18 |
0,307 |
|
6 |
0,314 |
19 |
0,300 |
|
7 |
0,302 |
20 |
0,239 |
|
8 |
0,279 |
21 |
0,292 |
|
9 |
0,292 |
22 |
0,294 |
|
10 |
0,242 |
23 |
0,249 |
|
11 |
0,319 |
24 |
0,311 |
|
12 |
0,314 |
25 |
0,292 |
|
13 |
0,258 |
|
|
В результате расчёта коэффициентов повреждаемости перематываемой на сновальной машине хлопчатобумажной пряжи линейной плотностью 29 текс на основе использования теории длительной прочности Москвитина в динамических условиях работы сновальной машины по высоте, ширине и глубине заправки было установлено, что наибольшую повреждаемость имеют нити, сматываемые с бобин последних рядов (коэффициент повреждаемости составляет 0,319), наименьшую повреждаемость испытывают нити, сматываемые с бобин первого ряда (коэффициент повреждаемости составляет 0,239), разница между значениями коэффициентов составляет 0,08.
Исследования, проведенные на кафедре ткачества МГТУ им. А.Н. Косыгина показали, что:
- при η<0,25 - процесс протекает в спокойных условиях;
- при η = 0,25 - 0,5 - процесс проходит в довольно напряженных условиях;
- при η = 0,5 - 0,75 - процесс возможен, но наблюдается повышенная обрывность нитей (примерно в 2 раза);
- при η = 0,75 - 1 - процесс возможен, но резко увеличивается обрывность нитей (примерно в 5 раз);
- при η > 1 - процесс практически невозможен.
В результате проведенных исследований было установлено, что при осуществлении технологического процесса снования хлопчатобумажной пряжи линейной плотностью 29 текс на сновальной машине СП-140 на ООО «ТК «КХБК» процесс сматывания нити с бобин первого ряда протекает в спокойных условиях, а сматывание с бобин последних рядов протекает в довольно напряженных условиях.
Поэтому рекомендуется для выравнивания натяжения нитей при сновании хлопчатобумажной пряжи в последних рядах шпулярника отрегулировать вес грузовых шайб натяжных приборов.
Таким образом, из таблиц видно, что путем определения коэффициента повреждаемости нитей, используя формулу Москвитина, по реальному закону нагружения нитей можно судить о напряженности работы сновального оборудования и таким образом можно судить об условиях снования нитей, что особенно важно для дальнейшей переработки нитей в последующих переходах ткацкого производства.
Рецензенты:
- Николаев Сергей Дмитриевич, д.т.н., профессор, ректор, «Московский государственный текстильный университет им. А.Н. Косыгина», г. Москва.
- Юхин Сергей Семенович, д.т.н., профессор, проректор по учебной работе, «Московский государственный текстильный университет им. А.Н. Косыгина», г. Москва.