Введение к работе
Актуальность работы. Производство всех видов химических нитей непрерывно возрастает из года в год во всем мире. Химические нити благодаря сравнительно низкой себестоимости, дешевому и доступному сырью и сравнительно небольшим издержкам производства, успешно конкурируют с нитями из натуральных волокон и тем самым создаются благоприятные предпосылки для их массового производства. Скорость формования этих нитей достигает 50 м/с и выше. При таких скоростях нити наматывающие устройства работают в крайне тяжелых условиях, особенно кулачковые инерционные механизмы, в которых нитеводительное звено совершает возвратно-поступательное или качатель-ное движение, являющееся источником сильного звукового излучения от ударных нагрузок, вибраций упругих систем и причиной снижения качества формируемой нити и срока службы исполнительных механизмов.
Развитие производства химических нитей, совершенствование способов и технологий их получения, создание прогрессивного оборудования - все эти вопросы носят актуальный характер.
Практически все химические нити наматывают на нитеносители, формируя паковки различной массы, формы, и структуры. Для наматывания нити необходимо иметь два устройства: мотальный механизм и механизм раскладки нити.
Механизм раскладки является одним из основных механизмов всех машин, вырабатывающих и наматывающих нитевидные материалы. От конструкции механизма раскладки зависит не только качество готовой нити, но и производительность труда и оборудования, расход энергии, количество бракованной нити при последующих операциях ее отделки, переработки и транспортировки.
В настоящее время применяют инерционные и безынерционные механизмы раскладки нити. В безынерционных механизмах раскладки, в отличии от инерционных, отсутствует нитеводитель в виде отдельного звена, совершающего возвратно-поступательное или качателыюе движение.
Поперечную скорость продольно движущейся нити во время ее наматывания в безынерционных механизмах раскладки сообщает или замкнутый паз, выполненный на поверхности тела вращения, или пространственная спираль, или лопасти пропеллера, или нитеводитель, движущийся равномерно по окружности.
Безынерционные механизмы раскладки теоретически позволяют осуществлять намотку нити, движущейся с очень высокой скоростью (свыше 100 м/с).
Создание новых конструкций безынерционных механизмов раскладки продолжается до сих пор. Однако в специальной технической литературе практически отсутствуют материалы по расчету, исследованию и проектированию этих механизмов.
В связи с этим обстоятельством перед нами была поставлена задача: «Разработать и исследовать прецизионный, высокоскоростной, безынерционный механизм раскладки с круговым движением нитеводителя».
Цель и задачи исследования. Целью диссертационной работы является разработка и исследование высокоскоростного, безынерционного, прецизионного механизма раскладки с круговым движением нитеводителя, позволяющего формировать из нити цилиндрические паковки с плоскими торцами прецизионной структуры.
Для достижения поставленной цели решены следующие основные задачи:
теоретически и экспериментально доказана возможность применения прецизионного, безынерционного механизма раскладки с круговым движением нитеводителя при формировании из химических нитей цилиндрических паковок;
разработан и исследован прецизионный механизм раскладки;
разработаны математические модели расчета и синтеза механизма раскладки с использованием ЭВМ;
разработана методика экспериментального определения основных параметров крайнего витка.
Методика исследований. При теоретическом изучении поставленных задач использованы методы дифференциального и интегрального исчисления, математического моделирования, основанные на теории наматывания.
Экспериментальные исследования проводились на лабораторном оборудовании кафедры проектирования машин для производства химических волокон и красильно-отделочного оборудования МГТУ им. А.Н.Косыгина.
Расчеты по определению координат центрового профиля неподвижного корректирующего кулачка раскладки, обработка экспериментальных данных проводились на ЭВМ.
Научная новизна. Теоретически и экспериментально доказана возможность применения безынерционного, прецизионного механизма раскладки с круговым движением нитеводителя при формировании из нити цилиндрических паковок прецизионной структуры; разработаны математические модели высокоскоростного наматывания и формирования равновесных и устойчивых паковок, а также математические модели расчета и синтеза разработанного механизма раскладки.
Практическая значимость и реализация результатов работы. Применение разработанного прецизионного, безынерционного высокоскоростного механизма раскладки с круговым движением нитеводителя на формовочных, крутильных, текстурирующих, мотальных и перемоточных машинах позволит получить существенный экономический и социальный эффект за счет снижения стоимости изготовления и эксплуатации механизма.
Результаты аналитических исследований могут быть использованы при выборе размеров, формы и структуры формируемых паковок, при проектировании аналогичных механизмов раскладки и в учебном процессе.
По результатам исследований разработаны:
математические модели процесса высокоскоростного наматывания нити и формирования равновесных и устойчивых цилиндрических паковок с плоскими торцами;
конструкция прецизионного, безынерционного механизма раскладки с
круговым движением нитеводителя;
методика проектирования разработанного механизма;
стенд высокоскоростного наматывающего устройства с новым механизмом раскладки.
Результаты диссертационной работы использованы при разработке новой конструкции механизма раскладки, экспериментального стенда и в учебном процессе.
Апробация работы. Результаты диссертации доложены и обсуждены:
на Международных научно-технических конференциях «Современные технологии и оборудование текстильной промышленности» (ТЕКСТИЛЬ 2006, г, Москва, 28 -29 ноября, 2006; ТЕКСТИЛЬ 2007, г. Москва, 27 - 28 ноября, 2007);
на расширенном заседании кафедры проектирования машин для производства химических волокон и красильно-отделочного оборудования Московского государственного текстильного университета им. А.Н.Косыгина.
Публикации. Основные результаты исследований, выполненных в рамках настоящей диссертационной работы, опубликованы в пяти печатных работах, в том числе три статьи в журнале «Известия высших учебных заведений. Технология текстильной промышленности», два тезиса конференций.
Структура и объем работы. Диссертационная работа состоит из четырех глав, содержит выводы и рекомендации, выполнена на 168 страницах машинописного текста, включает 58 рисунков, 11 таблиц и список литературы из 52 наименований.
