МАШИНЫ ДВОЙНОГО КРУЧЕНИЯ

Кручение является технологическим процессом, цель которого - обеспечить компактность комплексной инти или нескольких комплексных нитей в случае их сложения (трощения) для улучшения перерабатывающей способности в ткацком или трикотажном производстве. Кручение и трощение производятся с целью получения нити требуемой структуры с определенным комплексом физико-механических свойств и являются важнейшими операциями по подготовке нитей к переработке у потребителей.

При кручении разрывная нагрузка повышается до определенной величины крутки, называемой критической, затем происходит ее падение на 10-20 %. Поскольку при этом повышается усталостная характеристика нитей - устойчивость к многократным деформациям, кордным нитям сообщают крутку выше критической. Для максимального сохранения разрывной нагрузки нитей в процессе кручения очень большое значение имеют равномерность натяжения и отсутствие точек изгиба и трения нитей на их пути. Крутка способствует также снижению неравномерности всех показателей по длине и сечению нити.

Наиболее широко распространено кручение высокопрочных технических комплексных ПЭФ- и ПА-иитей (кордных, швейных), пленочных фибриллированных ПП-нитей, текстильных ПЭФ-нитей, в том числе текстурированных. Используется кручение и для получения фасонных нитей. Кручение может быть самостоятельной стадией, а может совмещаться с вытягиванием, трощением, фиксацией крутки.

Известны крутильные машины с различными крутильными механизмами (кольцевые, бескольцевые, центрифугальные); с однокруточными веретенами и веретенами двойного кручения. В настоящее время на предприятиях химических волокон применяются в основном современные крутильные машины двойного кручения и прямого каблирования в случае трощения нити в два сложения.

Различают левое (S) и правое (Z) направления кручения. При левом направлении нить закручивается по часовой стрелке относительно оси нити, при правом - против часовой стрелки. Величина крутки (К) характеризуется числом витков, приходящихся на единицу длины нитей (на 1 м).

Величина крутки лимитируется частотой вращения веретен, которая пока не превышает 15 000 мин '. Поэтому крученые нити наматываются с достаточно низкой скоростью.

где п - частота вращения веретен, мин V- линейная скорость нити, м/мин.

Использование веретен двойного кручения имеет следующие преимущества:

• • эффективность кручения увеличивается вдвое;
• • использование входных паковок различного объема, массы и формы, так как веретено неподвижно. При этом сокращаются число крутильных машин, расход электроэнергии, производственные площади, эксплуатационные расходы.

На рис. 6.3 приведена принципиальная схема двойного кручения. Нить сматывается с неподвижной паковки на веретене, проходит внутрь веретена, затем через отверстие вращающегося крутильного диска выходит, образуя баллон, и направляется к выходной паковке. При вращении диска участок нити внутри веретена АВ получает первую крутку; вращаясь вокруг оси АВ, на участке CD в баллоне получает еще столько же кручений, как и на участке АВ (вторая крутка).

Рис. 6.3. Принцип двойного кручения:

А - точка входа нити в полое веретено; В - точка выхода; С - точка выхода нити из крутильного диска; D - точка входа нити в глазок направляющей

Рис. 6.4. Крутильный механизм

Основными рабочими органами машин двойного кручения являются: крутильный механизм, натяжное устройство и приемно-намоточный механизм.

Крутильный механизм (рис. 6.4) состоит из опоры 3 с двигателем 2, накопительного диска 4 (прил. 18), полого веретена 10, крутильного диска 5, крутильной кружки (горшка) 7 для установки питающей паковки 8 с некрученой нитыо. Веретено и привод соединены посредством адаптера 6. Направление Z- или S-крутки крученой нити 1 определяется направлением вращения веретена. Кружка на оси веретена удерживается от вращения с помощью верхнего 12 и нижнего 9 магнитных тормозных патронов, т.е. неподвижна. Накопительный диск 4 установлен непосредственно на валу двигателя и служит для создания запаса нити, чтобы компенсировать колебания натяжения нити, обусловленные неравномерностью схода нити с питающей паковки (прил. 19). Величина запаса нити (угол обхвата питью накопительного диска) является необходимым условием работы крутильного места и регулируется натяжным устройством 13 с крутильной рогулькой. Сверху веретена надета вставка 14 с керамическим глазком и пружиной для входа нити, по длине веретена размещены еще три керамических глазка 11.

Натяжные устройства различных конструкций (прил. 20) предназначены для создания и поддержания постоянного натяжения нити на каждом крутильном месте. Натяжение нити должно быть таким, чтобы обеспечивалась необходимая плотность намотки паковки с крученой нитью и минимальная обрывность в процессе кручения. Натяжные устройства состоят из двух натяжных вставок. Небольшое изменение натяжения достигается установкой верхней натяжной вставки в одно из трех возможных положений. Это делается путем вытягивания трубки на входе натяжного устройства, подворачивания и фиксации ее в новом положении (два белых кольца на трубке при этом показывают положение настройки). Большое изменение натяжения достигается следующим образом: внутри натяжного устройства имеются две (сверху и снизу) полые камеры. При недостаточном натяжении устройство разбирается, и в эти камеры вставляются специальные металлические капсулы более толстой стороной вверх. Капсулы имеют нумерацию от 1 до 6 в зависимости от их толщины (более толстые капсулы устанавливаются внизу).

Приемно-намоточный механизм состоит из выпускного устройства, цилиндра намотки (фрикциона), устройства раскладки нити (нитеводителя), бобииодержателя (рис. 6.5). Движение

Рис. (5.5. Выпускной (а) и намоточный (б) механизмы машин двойного

кручения нити с заданной скоростью осуществляется выпускным устройством, которое одновременно является и питающим, состоящим, например, из пары цилиндр + ролик, которые обеспечивают подачу нити за счет трения между нитыо и поверхностью цилиндра. Предупреждение проскальзывания нити и необходимое натяжение намотки достигается несколькими обхватами нитыо цилиндра и ролика (до 8 витков).

Выходная паковка получает вращательное движение от фрикционных цилиндров, за счет чего и осуществляется наматывание нити. Должна быть создана такая сила трения между фрикционным цилиндром и паковкой, при которой будет преодолено натяжение нити и трение в бобинодержателе.

Раскладка нити на паковке осуществляется за счет возвратно-поступательного движения нитераскладчика параллельно продольной оси паковки. Паковки могут иметь цилиндрическую или коническую форму с крестообразной или рассеянной структурой. Для качественной намотки нитей на современных машинах широко применяется прецизионная намотка. Вид выходных паковок и патронов обусловлен последующими технологическими операциями или требованиями потребителей нити.

Нитепроводящая гарнитура (глазки, направляющие, рогульки) должны быть выполнены из материала, не вызывающего при трении накопления статического электричества и повреждение нитей при движении. Чаще всего используется керамика или фарфор.

В процессе кручения под влиянием центробежных сил, действующих перпендикулярно оси вращения, нить отбрасывается в сторону и принимает выпуклую форму, описывая в пространстве так называемый баллон. Для предупреждения захлестывания соседних нитей рабочие места машины разделены пластинчатыми разделителями. Каждое веретено закрыто сдвижной дверцей.

Крученые нити с высокой круткой обладают неравновесной структурой и при сматывании с паковок стремятся к раскручиванию. Стремление к раскручиванию вызывается упругой и эластической деформацией. Поэтому при ослаблении натяжения нить сдваивается в виде петли и скручивается в обратном направлении, образуя сукрутины, которые вызывают проблемы при дальнейшей переработке. Чтобы не было этого дефекта, необходимо закрепить полученную нитью крутку. Равновесность крученым нитям можно придать обработкой при высокой температуре. Этот способ используется для крученых текстурированных швейных нитей, крученых гладких текстильных нитей.

При соединении и кручении двух или более предварительно скрученных нитей в направлении, обратном первой крутке, пить приходит в равновесное состояние. Этот способ широко применяют при получении кордных, швейных и других технических крученых нитей.

Для кручения нити в несколько сложений используется предварительное перематывание с трощением вытянутых нитей. Некоторые модели крутильных машин могут комплектоваться устройствами трощения до 6 нитей одновременно. Нитям в несколько сложений па машине придается первая крутка, после чего они наматываются на паковки. Эти паковки вновь подаются на машину для второго кручения (прил. 21).

Все машины имеют шкаф управления, привода, транспортер для удаления из рабочей зоны готовых паковок, могут снабжаться манипуляторами для их съема.

Конструктивные изменения узлов крутильных машин разных марок и моделей различных производителей связаны с повышением скоростей вращения веретен, увеличением размера и массы паковок с нитями, устойчивостью и равномерностью намотки, снижением энергопотребления, облегчением монтажа, переналадки и техобслуживания машин, обеспечением безопасных и комфортных условий работы.

Машина TC-S (TechnoCorder) фирмы Saurer-Allma GmbH (Германия). Предназначена для производства всех видов крученых нитей технического назначения низкой и средней крутки из одиночных вытянутых комплексных нитей (рис. 6.6). Дополнительно по запросу покупателя машина может комплектоваться устройством трощения до 6 нитей.

Питающая паковка 2 устанавливается в кружке веретена 1. Нить сматывается через верхний торец паковки и проходит через натяжное устройство 3 по оси полого веретена. Нить охватывает накопительный диск под углом до 270°, затем направляется над кромкой крутильного диска вверх с образованием баллона нити 4, свободно вращающегося вокруг кружки веретена. Крученая нить через выпускное устройство 6 направляется в зону намотки. Здесь она наматывается па патрон, закрепленный между дисками бобинодержателя, образуя цилиндрическую паковку крестовой намотки 8. Раскладку нити по поверхности паковки осуществляет устройство раскладки 7. Проходящий в середине машины транспортер 10 доставляет готовые паковки

Рис. 6.6. Схема заправки нити (а) и внешний вид (б) машины TC-S:

1 - полое веретено с двигателем; 2 - питающая паковка; 3 - натяжное устройство; 4 - баллон нити; 5 - баллонный нитеводитель; б - выпускное устройство; 7 - устройство раскладки/фрикционный вал; 8 - паковка с крученой нитью; 9 - система удаления воздуха; 10- паковка крученой нити на транспортере

с крученой пряжей к концу машины. Там они снимаются вручную или с помощью манипулятора.

Машина имеет полностью закрытую кожухами нижнюю часть и индивидуальную систему отсоса горячего воздуха 9, образующегося за счет вращения баллона нити. Всасывающая установка удаляет воздух из зоны веретен через воздушные каналы внизу машины. Такая конструкция обеспечивает пониженный уровень шума на рабочих местах и оптимальные климатические условия в рабочей зоне.

Машина состоит из трех основных функциональных частей: • головной части машины - распределительного шкафа, в котором размещены электрические и электронные компоненты системы управления и силовые элементы. Машина оборудована системой охлаждения распределительного шкафа с электроникой, что повышает срок службы электронных систем. Каждая из двух сторон машины имеет раздельный привод и полностью независима, что позволяет работать с различными настройками на каждой стороне для производства мелких партий разной продукции;

• • рабочей части машины, которые включают в себя крутильные механизмы, расположенные по обе стороны;
• • хвостовой части машины, где расположены привод и натяжное устройство ленточного транспортера.

Веретена крутильных механизмов приводятся в движение от индивидуальных двигателей. Частота вращения веретен, величина крутки, параметры регулятора равномерности намотки вводятся в электронную систему управления в головной части машины. В процессе кручения система управления поддерживает все параметры кручения на постоянном уровне в зависимости от частоты вращения веретен. Каждое веретено снабжено устройством контроля обрыва нити. При обрыве нити или сматывании питающей паковки устройство контроля обрыва выдает сигнал и останавливает двигатель привода веретена, цилиндра выпускного устройства, устройства раскладки и цилиндра намотки. Надежность работы веретена обеспечивается за счет встроенного устройства контроля частоты вращения и защиты от перегрузки.

Все крутильные места снабжены индивидуальным пультом управления. На дисплей пульта выводятся текущее значение длины нити на данном крутильном месте и код отказа. Веретена могут включаться и выключаться индивидуально на каждом крутильном месте или централизованно с пульта управления в распределительном шкафу.

Каждое крутильное место оборудовано независимым приводом намотки. Цилиндр намотки и цилиндр выпускного устройства приводятся от одного двигателя. Цилиндр выпускного устройства предназначен для того, чтобы уменьшить натяжение нити в баллоне до натяжения намотки. Он работает как устройство нагона, и его окружная скорость на 20-25 % выше окружной скорости цилиндра намотки (на 14 % в исполнении для ПП-нитей).

В устройстве раскладки патрон для бобины крепится в бобинодержателе между двумя дисками, которые установлены в шарикоподшипниках. Крепление диска на защелках позволяет легко заменить диски при переходе на патроны с другим внутренним диаметром. Движением иитеводителя устройства раскладки управляет вал с винтовой канавкой с электромеханическим приводом. Бобииодержатель разжимается вручную путем отклонения левого рычага. Поднятие и опускание паковки производится пневматическим способом.

Для получения равномерной плотности наматываемой бобины предусмотрено пневматическое устройство для регулирования прижима бобины. В систему управления вводится требуемое усилие прижима бобины к цилиндру намотки, при этом фактическое усилие прижима поддерживается постоянным на протяжении всего времени намотки.

Параметры намотки, включая угол скрещивания, и параметры регулятора равномерности намотки для исключения ленточной намотки вводятся в систему управления в головной части машины.

Максимальный диаметр намотки - 350 мм, ширина намотки - 25 мм, масса нити на выходной паковке - до 17 кг. Машина может быть оборудована устройством создания нитерезерва строго заданной длины. Частота вращения веретен составляет 8000-11 000 об/мин; скорость выпуска - 30-350 м/мин с бесступенчатой регулировкой; диапазон крутки - 18-733 кр/м (кручений на метр).

Контроль за ходом технологического процесса и работой системы транспортирования паковок автоматический.

Крутильная машина DD 2000 GT фирмы Barmag-Spinn- zwirn GmbX (Германия). Машина (рис. 6.7) специально разработана для низкой крутки с одновременной прецизионной намоткой крученых нитей в виде цилиндрических крестовых бобин. Все основные исполнительные узлы машины представляют собой хорошо известные компоненты машин фирмы Oerlikon Barmag. Концепция машины базируется на использовании индивидуальных приводов и частотных преобразователей для каждого из узлов машины (веретено, питающий и намоточ-

Рис. 6.7. Универсальная машина DD 2000 GT ный механизмы) и па возможности работы каждого рабочего места в автономном режиме. Машина модульной конструкции. Каркасная стойка/станина может быть как одностороннего, так и двустороннего исполнения. Шаг рабочих мест может составлять 600 и 800 мм (для нитей высокой линейной плотности).

Узел веретена для трощеных нитей — с крутильной рогулькой. Для намотки крученых нитей используются прецизионные намоточные головки конструкционного ряда ATW с ходом раскладки 200, 250, 260 и 300 мм. Максимальный наружный диаметр товарной паковки (до 330 мм) зависит от вида и свойств материала и ограничивается геометрическими возможностями конструкции.

Центральная система управления позволяет удобно и быстро задавать такие технологические параметры, как число оборотов веретена, количество кручений на 1 м длины нити, необходимый метраж крученой нити. Предусмотрена возможность занесения в память различных технологических параметров. Скорость каждого веретена при разгоне после старта согласована с работой питающего механизма, тем самым практически исключается обрывность нити и одновременно сразу же после старта гарантируется точная крутка.

Концепция привода машины DD 2000 GT отличается техническим совершенством и удобством обслуживания. Индивидуальный привод веретена оснащен автоматической системой его останова при обрыве нити, перегреве электродвигателя, достижении заданного метража нити, провороте кружки веретена.

Намоточные головки ATW GT, в отличие от других этой же серии, имеют возможность поворота па 90° для удобной замены угла скрещивания прецизионной намотки (только после останова машины).

Технические параметры машины DD 2000 GT:

• • линейная плотность нитей (дтекс) - 6000-20 000;
• • скорость вращения веретена (об/мин) - 2000-6000;
• • скорость намотки (м/мин) - 70-250.

Использование крутильных машин DD 2000 GT в производстве технических и пленочных нитей из ПА 6 и 6,6; ПЭТ, ПП, ПЭВП и других полимеров позволяет значительно расширить области их практического применения, особенно в агро- и геотекстиле, промышленности РТИ, изготовлении большегрузных «биг бэгов», там, где требуются нити с высокой линейной плотностью (до 20 000 дтекс) и сравнительно низкими крутками (30-100 кр/м).

Машина ЕЦ-1136-ЛЗ фирмы Michalke (Германия). Машина (рис. 6.8) предназначена для кручения и фиксации крутки текстурированных нитей. Паковка с текстурированной нитью устанавливается на неподвижной опоре 1 веретена двойного кручения. Нить с паковки заправляется в шариковый тормоз 4, предназначенный для регулирования натяжения нити и изменения угла обхвата нитью крутильного диска. Торможение нити происходит за счет металлических шариков, расположенных в воронкообразных дисках тормоза. Увеличение количества или массы шариков увеличивает торможение нити. Усилие натяжения определяется углом обхвата нитью крутильного диска.

Далее пить заправляется на крутильный диск 3, который обхватывает под углом 90-360°, проходит керамический балло- иоограничитель 2, расположенный над веретеном, и через систему нитепроводников 5 передается в намоточную часть машины. Нить проходит механический нитенаблюдатель 6, поступает в первый питающий механизм, состоящий из питающего цилиндра 7 и ремешкового устройства 8, между которыми она и заправляется. Из первого питающего механизма через термокамеру 9 трубчатого типа нить заправляется во второй питающий механизм, аналогичный первому, затем через систему нитепроводников И подается в зону намотки, заправляется на патрон 12, закрепленный в бобинодержателе 13, который получает вращение от фрикционного цилиндра 14. На пить наносится замасливатель в системе 10.

Крутильный диск приводится во вращение через блочок 15 от плоского ремня 16. Частота вращения веретена - (5000- 8000) ± 3 об/мин. Изменение частоты вращения веретен производится сменой шкива на валу приводного двигателя. Диапазон крутки нити составляет 40-280 кр/м.

Рис. 6.8. Схема крутильной машины ЕЦ-1136-ЛЗ

Регулирование натяжения нити между первым и вторым питающими механизмами производится изменением окружной скорости валов питающих механизмов. Первый питающий механизм по отношению ко второму работает с опережением.

Электрообогреваемая термокамера для стабилизации крученых текстурированных нитей представляет собой трубчатый нагреватель длиной 1000 мм, запрессованный в алюминиевой плите. Внутренний диаметр трубки переменный по всей ее длине (чередуются отрезки диаметром 9 и 5 мм длиной 100 мм). Температура обогрева камеры 180-220 °С. Контроль и регулирование температуры осуществляются отдельно для каждой плиты.

Наматывание нити на полипропиленовый или гибкий пружинный патрон производится за счет вращения патрона с нитью от фрикционного цилиндра. Во избежание образования твердых торцов на паковке в механизме намотки предусмотрено устройство рассеивания витков. Получение оптимальной плотности намотки на патроне регулируется изменением нагона в зоне наматывания, т.е. опережением скорости второго питающего механизма по отношению к скорости фрикционного цилиндра. С целью исключения повреждения намотки на паковке при обрыве нити перед первым питающим механизмом расположен электромеханический наблюдатель, подающий сигнал при обрыве на электромеханическое устройство подъема бобинодержателя над фрикционным цилиндром. В зависимости от назначения нити форма намотки цилиндрическая или биконусная.

Машина TR 441 STR фирмы RATT1 (Италия). По конструкции данная машина аналогична вышеописанной, предназначена для кручения и фиксации нитей низкой линейной плотности от 3,3x2 до 33,4x2 текс. Схема заправки нити в термокамере с динильиым обогревом - сверху вниз (рис. 6.9). Намотка выходных паковок массой 3-5 кг осуществляется внизу машины.

В термокамерах с диапазоном регулировки температуры от 50 до 250 °С обеспечивается усадка нити от 0 до 65 % (в зависимости от нагона), что позволяет добиться мягкости, высокой объемности и эластичности, повышения линейной плотности нити. Максимальная рабочая скорость кручения - 7500-8500 об/мин. Возможный диапазон крутки составляет 80-800 кр/м. Скорость приема нити - 200 м/мин. Нагон в зоне наматывания нити составляет от 0,5 до 35 %. Каждая позиция машины оснащена

Рис. 6.9. Схема машины TR441 STR:

/ - веретено двойного кручения; 2 - входная паковка текстурированной нити; 3 - система нитепроводников; 4 - питающие механизмы; 5 - камера термофиксации; 6 - намоточное устройство; 7 - выходная паковка

датчиками контроля диаметра намотки, обрыва нити и нитеоб- резателями. Заправка нити в камеру термофиксации пневматическая. Осуществляется электронный контроль крутки и скорости вращения веретен. Машина оборудована системой отсоса паров замасливателя от термокамер.