Устройство для определения показателей фрикционных свойств пряжи и нитей, применяемых в трикотажном производстве

К настоящему времени исследованиями, проведенными у нас и за рубежом, доказано, что учет фрикционных свойств пряжи и нитей обеспечивает более уверенное прогнозирование их технологической надежности в производствах многих видов, включая трикотажное [1]. Известными зарубежными фирмами разработан и освоен выпуск приборов для оценки показателей этих свойств на стадии входного контроля пряжи и нитей. Среди них фирмы «Лоусон Хэмфил» (США), «Ротшильд» (Швейцария), «Реутлинген» и «Текстехно» (Германия) и др.

Общепринятыми показателями фрикционных свойств (ПФС) являются коэффициент трения (КТ) и коэффициент тангенциального сопротивления (КТС), определяемые при взаимодействии нитей с телами трения [2]. В качестве таких тел в большинстве известных приборов используются цилиндрические стержни различного диаметра. Показатели КТ и КТС определяются через соотношение натяжений движущейся нити до тела трения и после него. Эти показатели дополняют друг друга и в целом способны дать достаточно полное представление о натяжении, возникающем в жесткой на изгиб нити, как за счет силы трения, так и вследствие изгиба ее при контакте с телом трения.

Однако в проведенных нами исследованиях было установлено, что значения ПФС сильно зависят от геометрических, кинематических и динамических условий взаимодействия нити с телами трения. Например, если оценивать ПФС нити, протягиваемой лишь через крючок иглы, применяемой на вязальной машине, то полученное значение ПФС будет заметно отличаться от того, которое возникают в зоне петлеобразования в процессе вязания, в котором движущаяся нить поочередно взаимодействует с платинами и иглами. Сближения этих значений можно добиться путем моделирования геометрии этой зоны, а также скорости движения нити и ее натяжения, т.е. моделирования условий переработки нити на вязальной машине. Это является принципиальной особенностью измерительного устройства, представленного в данной работе.

Устройство для определения ПФС пряжи и нитей (КТ и КТС) содержит измерительный блок и устройство для протягивания нитей по иглам и платинам. Измерительный блок представляет собой электронно-механическую систему, включающую тензометрическую головку, схема одной секции которой представлена на рис. 1, и интерфейс связи ее с персональной ЭВМ – рис. 2.

От бобины

На крону мотовила

Рисунок 1 – Схема заправки нити в секцию измерительной головки устройства для определения ПФС нити при использовании в качестве тел трения платин и игл вязальных машин: 1–тензопреобразователи с вращающимися нитенаправителями, 2–вращающиеся нитенаправители, 3–нитенатяжитель, 4–платины, установленные на неподвижной платформе, 5–игла, 6–подвижная платформа с закрепленной на ней иглой, 7–направляющий пруток

Тензометрическая головка состоит из трех связанных в жесткий конструктив независимых секций, каждая из которых включает два тензопреобразователя (рис.1) с вращающимися напавляющими роликами, установленными на торцах воспринимающих элементов преобразователей, вращающиеся нитенаправители, неподвижную и подвижную в вертикальном направлении платформы для установки тел трения. Тензометрическая головка закреплена на жестком штативе и устанавливается на отдельном столике для предотвращения влияния на нее внешних механических воздействий. На рис. 1 представлена схема заправки нити в секцию измерительной головки.

Взаимное расположение пары платин 4 и иглы 5 выбирается таким же, какое они занимают в зоне петлеобразования на вязальных машинах, используемых для переработки испытуемой нити. При этом расстояние между парой платин устанавливается равным игольному шагу, определяемому классом применяемой вязальной машины, а величина смещения вниз нижней точки загибки крючка иглы относительно отбойных кромок платин – равной глубине кулирования.

Движение нитей, заправленных в измерительную головку, осуществляется путем наматывания их на крону мотовила. Модернизированный привод кроны мотовила, управляемый ПЭВМ, позволяет протягивать нить с той скоростью, с какой она перерабатывается на конкретном технологическом объекте. Режим испытаний нитей, сматываемых с паковок, выборочный. Он задается путем ввода соответствующих данных в ПЭВМ.

Канал 1

Рисунок 2 – Блок-схема трехканального интерфейса связи с ПЭВМ измерительной головки устройства для определения ПФС пряжи и нитей

Принцип работы устройства состоит в следующем. Испытуемые нити (от одной до трех) заправляются в измерительную головку. По сигналу от ПЭВМ нити (после плавного разгона кроны мотовила) начинают двигаться с заданной скоростью, вступая во фрикционное взаимодействие с огибаемыми ими парой платин и иглой. Возникающее при этом фрикционное сопротивление движению нити создает разность натяжений набегающей и сбегающей ветвей нитей. Тензопреобразователи, воспринимающие натяжение нити до зоны огибания ею тел трения и после нее, формируют пропорциональные им электрические аналоги, поступающие на входы коммутатора, последовательно направляющего сигналы из каналов 1, 2 и 3 на усилитель (рис. 2). С выхода усилителя сигнал поступает на вход аналого-цифрового преобразователя АЦП. После преобразования на АЦП сигнал в цифровой форме через порт ввода-вывода ПЭВМ поступает в ПЭВМ. Выбор соответствующей скорости опроса шести тензопреобразователей позволяет с необходимой точностью вести автоматическую регистрацию значений натяжений нитей до зон взаимодействия их с телами трения и после этих зон, а также производить запись текущих значений натяжений в соответствующий файл в памяти ПЭВМ.

В качестве основного показателя фрикционных свойств нити принимается КТС, определяемый отношением натяжений нити до и после зоны фрикционного взаимодействия ее с телом трения. Дополнительным показателем, вычисляемым

ПЭВМ по запросу оператора, является коэффициент трения, вычисляемый по общеизвестной формуле Эйлера.

До начала испытаний и после них на дисплей автоматически выводятся данные в форме таблицы. В представленную ниже таблицу для большей наглядности введена реальная информация, относящаяся к нити, испытанной на описанном устройстве, на Витебском ОАО “КИМ”.

Таблица – Информационная таблица, выводимая на дисплей ПЭВМ и сопровождающая цикл испытаний нитей на устройстве

F1 - ввод F2 – регулир F10 – пуск F3 – тарировка F4 – печать + – ↑↓ - поиск F7 – график

Esc – выход

Левая половина этой таблицы – запросы ПЭВМ перед началом испытаний и соответствующие ответы оператора, правая – информация, выводимая на дисплей по завершении испытаний и обработки их результатов. При этом указывается длина участка нити, при протягивании которого показатели фрикционных свойств оцениваются, и длина участка нити пропускаемого без такой оценки. Указывается также число контролируемых и пропускаемых участков нити. Это позволяет практически не ограничивать длину нити, протягиваемой через измерительную головку в процессе контроля, и обеспечивать тем самым высокую статистическую точность и достоверность получаемых результатов.

Дополнительно по запросу оператора ПЭВМ может вывести на дисплей или на печать протокол испытаний, содержащий статистические характеристики натяжений нити до и после тел трения как по каждому из испытываемых участков нити, так и усредненные по всем участкам и по всем нитям.

Таким образом, предлагаемое устройство обеспечивает автоматизированную оценку показателей фрикционных свойств нитей в условиях, приближенных к конкретным условиям их переработки. Оно является технически простым, надежным, содержит элементы лишь отечественного производства, а в сравнении с зарубежными аналогами обладает стоимостью на порядок меньшей. Устройство используется в течение ряда лет на Витебском ОАО “КИМ” (Республика Беларусь).