Приступая к проектированию ткацкого станка, необходимо, прежде всего, выяснить его назначение, изучить требования, предъявляемые к нему, условия, при которых станок будет работать, собрать следующие сведения по ассортименту и производству намечаемых к выработке тканей:
1) наименование тканей и их характеристики; 2) вид и тонина (номер) основной и уточной пряжи; 3) проектируемые переплетения; 4) плотности тканей по основе и утку; 5) ширины проборок основы по берду; 6) требования, предъявляемые к качеству тканей; 7) производительность проектируемой машины; 8) условия обслуживания станков.
На основании этих данных составляется техническое задание на проектирование ткацкого станка, устанавливаются способы выполнения технологических операций и типы исполнительных механизмов.
Так как ткань, получается, от переплетения нитей основы и утка, то должно быть ясное представление о движении их на проектируемом станке, о видах и размерах их паковок.
Основные нити на ткацкие станки могут поступать на навоях, бобинах и катушках.
Ткацкий навой — удобная паковка основы. Между его фланцами можно разместить большое число основных нитей. Навой можно быстро и просто приспособить для выработки тканей различной ширины. На нем можно поместить большую длину основы, что очень важно для продолжительной работы станка без перезаправки. Для выработки некоторых тканей приходится иногда устанавливать различное число ткацких навоев или же ткацкий навой и бобины. Нити основы располагают на одном навое в том случае, когда все нити, находящиеся на нем, имеют приблизительно равную толщину и одинаковую уработку в ткани. Отпуск основы с двух и более навоев применяют:
1) при выработке тканей, в которых основные нити имеют
различную толщину или различную уработку, например пике, не
которых драпов, а также ворсовых и махровых тканей;
2) при выработке тканей с очень большой плотностью по основе, когда требуемое число нитей не может быть правильно навито на одном навое, например при выработке многослойных технических тканей.
От размеров основной паковки зависят, коэффициент полезного времени (к. п. в.) станков и количество угаров основы. Количество рабочих, занятых в ткацком производстве, с увеличением основных паковок также уменьшается. Кроме экономии труда в ткачестве увеличение навоев может дать небольшое сокращение трудоемкости и в других технологических переходах ткацкого производства.
Однако увеличение навоя связано с увеличением габаритов станков и вызывает сокращение съема ткани с единицы габаритной площади. Очевидно, что выгоды от увеличения навоя могут быть использованы в тех случаях, когда производственная площадь не является лимитирующим фактором. Размеры навоев определяются в зависимости от вида и толщины основных нитей и ширины проборки по берду. Для хлопчатобумажного, льняного и камвольного производств диаметры навоев приняты от 450 до 750 мм при диаметре ствола навоя 100—150 мм. Расстояние между дисками навоя равно ширине проборки основы по берду плюс 20—30 мм.
Уточная пряжа поступает на ткацкий станок на уточных шпулях, которые вместе с пряжей могли бы быть помещены в челноках. Толстая уточная пряжа поступает на паковках без жесткого основания в виде трубчатых (рукавных) початков. На бесчелночных ткацких станках применяют уточные паковки в виде неподвижной конической бобины. На такой бобине помещается большее количество пряжи, чем на шпулях или початках.
Кроме того, сматывание нити с неподвижной бобины позволяет прокладывать уток с большей скоростью, чем со шпули или с початка.
При обслуживании автоматических ткацких станков неизбежен ряд ручных операций. Трудовые затраты на выполнение этих операций в значительной мере зависят от количества шпулезарядок. В прямом отношении к количеству шпулезарядок находится количество зарядчиц и рабочих, занятых обработкой уточных шпуль (сортировщики утка, браковщики, перемотчики брака, чистильщики уточных шпуль, транспортировщики утка и порожних шпуль, рабочие на складе утка). В известной степени от количества шпулезарядок в ткачестве зависит также и численность съемщиц на прядильных машинах, изготовляющих уточную пряжу.
При увеличении размеров уточных паковок количество шпулезарядок должно сокращаться, а вместе с этим должна понижаться и трудоемкость обслуживания станков. При больших паковках повышается к. п. в. прядильных машин, сокращается потребность в шпулях, улучшается качество ткани и т. д.
Однако увеличение уточных паковок связано со значительным ростом динамических нагрузок ткацкого станка, что при повышении его скоростей вызывает разладки боевых, батанных механизмов, автоматов смены шпуль, а также увеличение обрывности основы. Поэтому при больших уточных паковках с целью уменьшения обрывности основы из-за большого угла зева рекомендуется удлинять зев. Удлиняя зев, можно обеспечить свободный полет увеличенного в объеме челнока, не меняя угла зева. При таком решении использование преимуществ большой уточной паковки не связывается с увеличением натяжения и повышением обрывности нитей основы, но такое решение вызывает увеличение габаритов станка.
Размеры уточной паковки, так же как и навоя, устанавливаются в зависимости от вида и тонины уточной нити. По выбранным размерам уточной паковки на челночных станках определяются размеры челнока.
Опыт эксплуатации бесчелночных ткацких станков показывает, что экономически выгоднее осуществлять процесс прокладывания уточной нити непосредственно с неподвижной бобины, имеющей большой запас уточной нити. На бесчелночных станках размеры зева по сравнению с челночными значительно меньше. В связи с этим обрывность основных нитей меньше при большей скорости прокладывания утка и зевообразования.
Важным технологическим параметром, определяющим конструкцию ткацкого станка, является заправочная ширина станка. Выбор заправочной ширины связан:
а) с выбором рациональной ширины тканей для швейной промышленности с целью эффективности использования тканей при
раскрое и пошиве различной одежды;
б) с производительностью станков, съемом продукции с единицы производственной площади и рациональным использованием ширины станков;
в) с шириной красильно-отделочного оборудования;
г) с унификацией типоразмеров различных видов станков и
сокращением типов станков по ширине.
Эффективнее вырабатывать более широкие ткани. Это рационально для ткацкого производства, где производительность станков в квадратных метрах ткани больше на широких станках, и для швейной промышленности, где с увеличением ширины тканей уменьшаются отходы при раскрое одежды.
Рекомендуемые стандартами заправочные ширины ткацких станков (в см): 120, 140, 160, 175, 200, 225, 250, 330 могут обеспечить выработку основных видов хлопчатобумажных, шелковых, шерстяных и льняных тканей.
Создание станков большей ширины с целью снижения удельных расходов на станок преимущественно эффективно в условиях эксплуатации оборудования большой сложности и капиталоемкости (например, станков СТБ, рапирных и подобных им), а также оборудования, предназначенного для обработки менее крепкой пряжи, например из штапельных волокон, и выработки сложных переплетений и узоров.
От каждой новой конструкции станка независимо от его назначения требуются:
1) высокая производительность;
2) небольшие габаритные размеры;
3) высокое качество вырабатываемой ткани;
4) небольшой вес;
5) удобство обслуживания;
6) небольшая себестоимость изготовления;
7) высокие показатели технической эстетики.
Производительность ткацкого станка измеряется количеством прибитых уточных нитей за 1 ч работы по формуле
А = nгв к 60 к. п. в.,
где А — производительность станка в количестве прибитых уточин за 1 ч работы;
nгв — число оборотов главного вала станка в минуту;
к — количество прибитых к опушке ткани уточных нитей за один оборот главного вала станка;
к. п. в. — коэффициент полезного времени.
Для дальнейшего увеличения производительности ткацких станков необходимо либо повышать число оборотов главного вала станка в минуту и скорости технологических операций, либо создавать многопроцессные ткацкие машины. Дальнейшее повышение скорости технологических операций возможно путем создания более совершенных исполнительных механизмов.
Работа конструкторов над дальнейшим усовершенствованием автоматических ткацких станков идет в следующих направлениях:
а) уменьшения вибрации путем создания более жесткого остова станка и понижения центра тяжести станка, для чего зевообразовательные каретки переносятся с верхней части станка вниз;
б) перераспределения масс и облегчения подвижных звеньев
путем применения легких сплавов и специальных профилей;
в) повышения износоустойчивости звеньев механизмов;
г) увеличения жесткости крепления деталей и узлов;
д) достижения более четкой работы автоматических устройств;
е) уменьшения трения посредством установки валов на роликовых или шариковых подшипниках;
ж) улучшения качества ремиз, галев, берд, челноков, погонялок, хомутов, гонков и т. д.;
з) повышения качества изготовления и отделки станка.
Основным препятствием для дальнейшего увеличения скорости работы механизмов челночного станка является большая масса челнока и значительные массы других механизмов. Поэтому необходимо работать над совершенствованием других способов введения утка в зев и формирования ткани.
Важным показателем работы станка является коэффициент полезного времени к. п. в. С повышением скорости станка к. п. в. будет уменьшаться, если нормы потерь полезного времени по отдельным элементам остаются неизменными. Это объясняется тем, что простои по причинам ликвидации обрывов основы и утка, поправки основы, разработки брака, перезаправки и т. п. в случае неизменности нормативов растут пропорционально количеству вырабатываемой ткани. Уменьшение к. п. в. станков означает не только уменьшение производительности оборудования, но и нарушение непрерывности производственного процесса. Поэтому очень важно, чтобы повышение скоростного режима станка не сопровождалось снижением к. п. в.
Основные потери полезного времени связаны с ликвидацией обрывов. Большую роль в сокращении обрывности играет повышение качества изготовления нитенаправляющих элементов, ламелей, галев, ремиз, зубьев берда, а также правильная наладка заправочной линии станков и улучшение качества пряжи.
Значительного снижения обрывности можно добиться электрохимическим полированием ремиз, берд, ламелей и др. и хромированием полированных поверхностей, которое придает поверхности большую коррозионно- и износоустойчивость.
Кроме сокращения обрывности, повышение к. п. в. станков может быть обеспечено и другими способами. Например, конструктивными усовершенствованиями можно резко сократить время на чистку и смазку механизмов станка (введение масляных ванн, централизованная смазка и др.). Повышая износоустойчивость ответственных деталей станка, уменьшая вибрации остова и т. д., можно сократить разладки механизмов.
При конструировании новых быстроходных ткацких станков должно быть уделено серьезное внимание вопросу их виброустойчивости. Влияние вибрации станка на работу исполнительных механизмов может проявляться различно: в разладке механизмов, ослаблении соединений, во вредном воздействии на перекрытия зданий и пр.
Большое значение для оценки эффективности станков имеют также их энергоемкость, расходы на ремонт, металлоемкость, габариты. Ориентировочно габариты станка определяются при построении его конструктивно-заправочной схемы и в значительной степени зависят от размеров уточной и основной паковок и заправочной ширины станка. В намеченных габаритах станка конструктор должен разместить все механизмы и автоматические приспособления, осуществляющие технологические процессы на станке.
Рекомендуемая литература
1. А.В. Дицкий др. «Основы проектирования машин ткацкого
производства», М., Машиностроение, 1983 г.
2. Н.И. Труевцев. «Технология и оборудование текстильного
производства», М., Машиностроение 1978г.