Современное технологическое оборудование прядения хлопка

Кольцевые прядильные машины

Кольцевые прядильные машины вырабатывают основную и уточную пряжу для тканей бытового и технического назначения, трикотажных и галантерейных изделий, швейных, вязальных и вышивальных ниток, корда или другого назначения. Это машина универсальная.

Выбор модели кольцевой прядильной машины для выработки заданной линейной плотности пряжи определённого назначения имеет большое значение для технологии прядения. В настоящее время в промышленности установлено множество различных типов кольцевых прядильных машинотечественного и иностранного производства.

При выборе модели кольцевой прядильной машины необходимо принимать во внимание множество факторов, влияющих как на качество вырабатываемой пряжи, так и на эффективность работы кольцевой прядильной машины. Среди таких факторов можно выделить следующие:

1. Линейная плотность пряжи, которая может быть выработана на выбираемой модели кольцевой прядильной машины.

Каждая модель имеет свой диапазон вырабатываемых линейных плотностей пряжи, поэтому, учитывая свой вариант задания, следует обратить внимание на этот фактор в первую очередь.

2. Общая вытяжка в вытяжном приборе.

Этот фактор оказывает существенное влияние на эффективность прядильного производства, поскольку, имея мощный вытяжной прибор на кольцевой прядильной машине, можно вырабатывать заданную пряжу из более толстой ровницы. Это позволяет увеличить производительность ровничной машины и уменьшить количество ровничных машин при выработке одного и того же объёма пряжи, снизить затраты на производство ровницы, а следовательно, уменьшить себестоимость пряжи.

3. Максимальная частота вращения веретён.

Частота вращения прядильных веретён – важнейший фактор, влияющий как на производительность прядильной машины, так и на качество пряжи. Увеличивая частоту вращения веретён, производительность прядильной машины увеличивается, что благоприятно сказывается на экономической эффективности работы прядильного производства. Однако, с увеличением значения этого фактора наблюдается ухудшение качества вырабатываемой пряжи, растёт натяжение пряжи, увеличивается её обрывность и снижается производительность труда прядильщицы. Выбирая модель машины, студент должен провести анализ положительных и отрицательных сторон влияния частоты вращения веретён, как на технологические параметры, так и на экономическую эффективность работы машины, чтобы принять обоснованное и правильное решение.

4. Максимальное число веретён на машине.

Использование кольцевых прядильных машин с максимальным числом веретён позволяет уменьшить количество кольцевых прядильных машин для выработки заданного объёма пряжи и, следовательно, уменьшить занимаемую машинами площадь. Кроме того, снижается стоимость оборудования за счёт уменьшения количества машин в цехе. Облегчается обслуживание этих машин прядильщицей.

5. Габаритные размеры машины.

Использование малогабаритных кольцевых прядильных машин уменьшает производственную площадь. В итоге появляется возможность установки на существующей площади дополнительных прядильных машин и увеличения, тем самым, объёма пряжи, вырабатываемой с единицы площади. Это может положительно отразиться на эффективности работы хлопкопрядильного производства.

6. Потребляемая машиной электроэнергия.

Стоимость электроэнергии входит в себестоимость вырабатываемой пряжи. Поэтому, выбирая кольцевую прядильную машину с меньшим потреблением электроэнергии, мы, тем самым, снижаем себестоимость вырабатываемой пряжи.

7. Автоматизация и механизация ручных операций на машине.

Применение автоматических устройств на современных кольцевых прядильных машинах обеспечивает контроль технологического процесса, улучшение качества вырабатываемой пряжи, облегчает обслуживание машины и увеличивает производительность труда прядильщицы. Однако следует отметить, что отечественные текстильные машины значительно уступают в это отношении зарубежным аналогам. Если на машине П-75А автоматизированы только процессы съёма наработанных початков и используется двухступенчатое регулирование скорости веретён в процессе прядения, то на аналогичных машинах зарубежных фирм (например, на кольцевой прядильной машине модели 321 фирмы «Zinser» Германия) устанавливаются дополнительно системы контроля обрыва нити на каждом прядильном месте (система «FIL-A-GUARD»фирмы «Zinser» Германия). В случае обрыва пряжи, другая электронная система (система «ROVING-GUARD» фирмы «Zinser») прерывает подачу ровницы в вытяжной прибор. Контроль работы автоматического съёмника початков «CO-WE-MAT» фирмы «Zinser» осуществляется с помощью лазерного луча. Для регулирования скорости наматывания нити на початок используется устройство «PRO-SPIN», обеспечивающее послойное регулирование скорости наматывания нити, когда при формировании каждого слоя происходит регулирование скорости веретён от минимальной до максимальной, и наоборот. В результате вероятность обрыва нити снижается, повышается производительность машины и улучшается качество пряжи [5].

Следует также отметить, что число веретён на зарубежных прядильных машинах увеличено до 1000-1200, что почти в 2-3 раза превышает число веретён на отечественных прядильных машинах (464 веретена на машине П-66-5М6). Это потребовало установки специального устройства «SINCRODRAFT-2» для обеспечения надёжности в работе сверхдлинных машин, поскольку для привода механизмов машины используются два привода, работу которых необходимо синхронизировать.

Кольцевые прядильные машины практически всех зарубежных фирм могут быть сагрегированы с мотальными автоматами, образуя прядильно-мотальные комплексы.

Определение массы и номера бегунка

Подбираяномер бегунка, стремятся получить достаточно плотную намотку пряжи на початок при меньшей обрывности.

Приближённо массу бегунка рассчитывают по формуле:

где Н – подъём кольцевой планки, мм; Т_п – линейная плотность пряжи, текс; D_к – диаметр прядильного кольца, мм; n_в – частота вращения веретён, мин^-1; М – коэффициент, определяемый по формулам (1.8.5) и (1.8.6):

- для основы: - для утка:

где f – коэффициент трения бегунка по кольцу:

- для обработанных колец: f = 0,65 – 0,00004* n_в;

- для новых колец: f = 0,65 – 0,00003* n_в;

Таблица 11

Техническая характеристика отечественных кольцевых прядильных машин для хлопка и химических волокон

Таблица 12

Техническая характеристика зарубежных кольцевых прядильных

машин для хлопка и химических волокон

Для определения массы бегунка можно также использовать формулу (1.8.8) К.И. Корицкого (для пряжи средней линейной плотности) [7]:

, (1.8.8)

где h – расстояние от нитепроводника до верхушки веретена (h = 52 мм); R_k – радиус кольца, мм.

Расчёт натяжения пряжи

Наибольшее натяжение пряжа испытывает в зоне «бегунок – патрон». Натяжение нити должно быть таким, чтобы при достаточно большой плотности намотки на початок (Δ = 0,4… 0,55 г/см³) обрывность нитей была бы минимальной. При слабой намотке уменьшается масса пряжи на початке, а следовательно, снижается КПВ машины (увеличивается количество съёмов и время простоя машины во время съёма початков).При большом натяжении увеличивается обрывность пряжи.

Натяжение пряжи испытывает в зоне «бегунок – патрон» Q_П (сН) можно ориентировочно определить по формуле В.А. Ворошилова:

,

где f – коэффициент трения бегунка о кольцо (f = 0,2 – 0,3); m_б – масса бегунка, г; R_k – радиус кольца, см; ω_б – угловая скорость бегунка, с^-1; r – радиус витка намотки, см (принимается радиус патрона).

Принимая ω_б = ω_в(угловая скорость веретена), находят:

,

Пневмомеханические прядильные машины

Современные пневмомеханические прядильные машины отличаются высокой частотой вращения прядильных роторов, полной автоматизацией, универсальностью, т. е. способностью перерабатывать волокно разной длины и разных видов расширенным диапазоном линейных плотностей выпускаемой пряжи (табл. 41).

Частота вращения прядильных роторов на некоторых машинах достигает 140000–150000 мин^-1. Это модели R1, R20, R40 фирмы Rieter (Швейцария); Autocoro 240; 288; 312; 360 фирмы Schlafhorst (Германия) и др.

Машиностроительные фирмы снабжают свои машины комплектом сменных роторов с разными диаметрами. Выбор диаметра ротора зависит от длины перерабатываемого волокна, линейной плотности вырабатываемой пряжи и допустимого натяжения пряжи в зоне ее формирования.

Современные пневмомеханические прядильные машины полностью автоматизированы. Автоматизация таких машин была начата фирмой Suessen (Германия) выпуском в 1975 г. роботизированных механизмов Clean Cat для очистки прядильного блока и Spin Cat для ликвидации обрыва нити. Этими механизмами могут комплектоваться серийные пневмомеханические машины различных фирм, например BDSD, BD-D1 компании Elitex (Чехия). Первыми полностью автоматизированными машинами можно назвать модели BDA-10, ВDА-20 фирмы Elitex, машины модели RU 14 фирмы Schubert & Salzer Ingolstadt, снабженные роботизированным комплексом Spincomat и системой автоматизированного контроля технологического процесса Spincontrol фирмы Rieter.

Таблица 13

В настоящее время производятся и машины с частичной автоматизацией: полуавтоматизированной запрядкой нити при ликвидации обрыва и автоматизированным съемом и укладкой в напольную тележку наработанных бобин. Частота оборотов ротора у этих машин 75000–95000 мин^-1. К ним можно отнести машины BT903 фирмы Rieter с частотой оборотов ротора до 95000 мин^-1 и ППМ-120А1М, ППМ-200, ППМ200М ОАО «Пензмаш» с частотой оборотов ротора до 80000 мин-1. Отечественные машины оборудуются устройством автоматического съема паковок АСП-120, которое размещено в подвижной каретке, перемещающейся по U-образному путепроводу, установленному над машиной, последовательно к каждому прядильному месту на обеих сторонах машины. Все рабочие операции: съем паковок, установка патронов и заработка пряжи на патрон совершаются автоматически при достижении диаметра паковки 180–250 мм. Съем паковок осуществляется на транспортер, расположенный в верхней части машины, с последующим перемещением их в сторону хвостового привода. Запас пустых патронов размещается вручную на специальных полках путепровода. Для укладки наработанных бобин на колки напольной тележки используется устройство автоматической укладки паковок УОП2-120. При наполнении транспортера устройство получает сигнал и подъезжает по напольным направляющим к торцевой части машины, включает транспортер, манипулятор устройства начинает укладку бобин на колки тележки. После окончания укладки тележка выталкивается из рабочей зоны, а устройство с резервной тележкой перемещается к следующей машине.

Наиболее совершенны по степени автоматизации, производительности и качеству выпускаемой пряжи последние высокоскоростные модели пневмомеханических прядильных машин R 1, R 20 фирмы Rieter и Autocoro 240, 288 и 312 фирмы Schlafhorst.

Машины R 1, R 20 оснащены прядильным блоком Ri-QBOX, который обеспечивает эффективное сороудаление и прямой ввод ленты, максимальную четырехсоткратную вытяжку и выработку качественной пряжи линейной плотности от 125 до 10 текс, а также присучивание пряжи без видимых мест утолщения. Оси вращения расчесывающих барабанчиков параллельны фронту машины, что позволяет уменьшить шаг между прядильными местами. На машинах фирмы Schlafhorst используется прядильное устройство Corobox с боковым вводом ленты (на Autocoro 312 — Corobox SE 11), обеспечивающее такое же высокое качество пряжи. Оси вращения расчесывающих барабанчиков в этом случае перпендикулярны фронту машины.

Фирма Rieter предлагает осуществлять подачу тазов с лентой и установку их автоматическим транспортером системы SERVOcan. Прядильные машины комплектуются устройством CUBIcan для питания лентой из прямоугольных тазов и их автоматической замены. Заправка ленты в машину при этом производится автоматически с помощью устройства ROBOfeed.

Системы автоматической смены тазов обеих фирм примерно одинаковы и состоят из резервной платформы на 14 (или на 28) тазов, устройства для очистки тазов от остатков ленты и подвижной каретки на два таза, перемещающейся по направляющему рельсу вдоль машины для подачи к ней тазов. При отсутствии пряжи на определенном прядильном месте системой автоматики машины определяется причина: обрыв пряжи, отсутствие ленты в тазу или обрыв ленты. В случае отсутствия ленты в тазу через позывную антенну посылается запрос к устройству смены тазов. Подвижная каретка перемещается вдоль машины, останавливается у таза с отсутствующей лентой, забирает его и устанавливает полный таз, заправляет конец ленты в уплотнительную воронку на прядильном устройстве, а затем подает сигнал присучальщику ленты для осуществления операции присучивания. Производительность манипулятора 20 тазов в час. Подвижная каретка перемещается со скоростью 22 м/мин.

Пневмомеханические машины от ведущих производителей комплектуются разными типами дискретизирующих барабанчиков в зависимости от вида перерабатываемого сырья. Применяемая для обтяжки валика гарнитура оптимального профиля имеет износостойкое покрытие (алмазное или никелевое). Привод машин рассчитан на ступенчатое изменение частоты вращения барабанчика: 6500, 7000, 7500, 8000, 8500 мин^-1.

На высокоскоростных машинах используются роторы глухого типа (без отверстий). Отвод технологического воздуха осуществляется через верхний край ротора, при этом вводимый в камеру воздушно-волокнистый поток получает меньшее завихрение, и значительная часть пыли выводится с воздухом. Применение роторов такого типа в несколько раз снижает количество сорных отложений и препятствует появлению муарового эффекта. Роторы могут иметь различные профили желоба и разно­образные покрытия внутренней поверхности, в зависимости от вида перерабатываемого волокна, количества сора в ленте и назначения пряжи.

На всех современных машинах используется привод ротора от общего тангенциального ремня через две пары опорных обрезиненных роликов. На машинах модельного ряда R применяются подшипники привода ротора на воздушной подушке Aero, позволяющие довести частоту его вращения до 140000 мин^-1. В подшипник вместо жидкой смазки подается сжатый воздух. При этом исключается механическое трение, обеспечивается плавность хода машины и сокращается расход потребляемой электроэнергии. Использование таких подшипников уменьшает затраты на обслуживание, т. к. отпадает необходимость в смазке, подшипник работает практически без износа.

Благодаря установке износостойких упорных подшипников типа Twin-Disk на машинах Autocoro 288 и 312 частота вращения ротора достигает 150000 мин^-1, привод роторов машин Autocoro снабжен магнитными устройствами MPRS точного позиционирования оси ротора, что значительно снижает вибрацию.

Обрывы пряжи ликвидирует автоматическое устройство, которое производит также предварительную чистку прядильных камер от находящихся в них волокон и сорных примесей струей сжатого воздуха. Устройство периодически очищает и те прядильные камеры, на которых не происходило обрывов пряжи. Встроенное вычислительное устройство обеспечивает периодическую очистку прядильных камер в наиболее благоприятном режиме.

Машины оснащены также автоматическим устройством для подачи патронов в магазин автосъемника бобин, а также устройством массовой запрядки пряжи с электронным управлением. Это устройство обеспечивает массовую запрядку пряжи на всей машине в течение нескольких минут.

На пневмомеханических машинах серии R и Autocoro функции присучивания пряжи, очистки камеры, снятия наработанных бобин и заправки машины пустыми патронами выполняет один, перемещающийся вдоль машины, автомат: на машинах фирм Rieter — мод. WA и Schlafhorst — Coromat. Эти автоматы способны образовывать необходимую для присучки резервную нить на пустом патроне, подаваемом затем в машину автоматически.

На всех машинах могут устанавливаться мотальные механизмы для цилиндрических или конических бобин. Наработанные бобины снимаются съемником, который производит эту операцию без прекращения процесса в прядильном устройстве. Снятые бобины с помощью ленточного конвейера отводятся к концу машины и укладываются специальным манипулятором системы SERVOpac в магазин карусельного типа, установленный на напольной тележке, который затем транспортируется в ткацкое производство. Съем со встроенного конвейера машины и транспортировка наработанных бобин могут осуществляться также подвесными транспортерами с захватами системы SERVOcone. Замена патронов и процесс присучивания следуют друг за другом. При замене наработанных паковок или после обрыва нити по технологическим причинам перед процессом присучивания автомат производит очистку камеры от загрязнений. Последовательность проведения вышеперечисленных процессов одним автоматом в значительной степени снижает простои машин и повышает эффективность их эксплуатации.

Автомат движется вдоль машины по U-образному путепроводу и обслуживает обе ее стороны. Для снижения простоев прядильных блоков фирма Rieter рекомендует применять два автомата: по одному с каждой стороны машины.

Электронная система сбора и обработки данных машин осуществляет сбор информации о работе отдельных прядильных устройств. Эта система контролирует обрывность пряжи, выявляет прядильные устройства, обрывность пряжи которых превышает установленный уровень, фиксирует простои и производительность каждого прядильного устройства. Система может включаться в общую систему централизованного сбора данных по предприятию.

Контроль качества и очистки пряжи осуществляется интегрированной системой у каждого прядильного места. Поперечное сечение и диаметр пряжи непрерывно контролируются соответствующими измерительными головками. При определении поперечного сечения измерительная головка работает по емкостно-электронному принципу, при контроле диаметра — по оптическому. Существуют и световые указатели дефектов. Измерительные головки непрерывно дают информацию в систему обработки данных, которые затем распечатываются в виде раппортов на каждую машину и прядильное место за рабочую смену.

Оптико-электронная система мониторинга Corolab 7, работающая на машинах Autocoro, определяет дефекты пряжи, обеспечивает контроль качества продукции, выдавая спектрограммы и другую информацию по качеству пряжи.

Сбор производственных данных о работе машин фирмы Rieter производит центральная информационная система SPINCONTROL CENTER SCC II. Она осуществляет учет производительности, проводит анализ простоев, фиксирует интервалы технического ухода и отказы в работе отдельных узлов и передвижного робота. Запись производственных данных и параметров работы машины осуществляется на магнитный носитель и выводится на печать в виде протоколов.

Система SPINCONTROL интегрирована в общефабричную систему управления всеми технологическими процессами SPIDERweb .

Аналогичная система информации и управления, называемая informator, предлагается фирмой Schlafhorst. Она позволяет получить сравнительные данные о работе прядильных мест, системы мониторинга Corolab 7 и обслуживающей роботизированной каретки, осуществить их настройку, сбор и выдачу данных о производительности и качестве продукции. Данные о состоянии прядильных мест представляют в виде графика или протокола.

В качестве дополнительной функции на машинах Autocoro предусмотрена возможность использования устройства Amsler Iro шведской фирмы IRO для получения фасонной пряжи.