Чернігівський державний технологічний університет

ЧЕРНІГІВСЬКИЙ ДЕРЖАВНИЙ ТЕХНОЛОГІЧНИЙ УНІВЕРСИТЕТ

 

 

 

ХІМІЧНА ТЕХНОЛОГІЯ ТА ОБЛАДНАННЯ ПІДПРИЄМСТВ

 

Частина 2

 

 

МЕТОДИЧНІ ВКАЗІВКИ

ДО ЛАБОРАТОРНИХ РОБІТ

для студентів напряму підготовки

6.050503 –“ Машинобудування ”

 

 

Усі цитати і фактичний матеріал, бібліографічні відомості перевірені, записи одиниць відповідають стандартам. Зауваження рецензента враховані

Обговорено і рекомендовано на засіданні кафедри "Машини і апарати виробництв хімічних волокон та текстильної промисловості" протокол №6 від “11” січня 2011 р.

 

 

 

Чернігів ЧДТУ 2011

МІНІСТЕРСТВО ОСВІТИ І НАУКИ, МОЛОДІ ТА СПОРТУ УКРАЇНИ

ЧЕРНIГIВСЬКИЙ ДЕРЖАВНИЙ ТЕХНОЛОГIЧНИЙ УНІВЕРСИТЕТ

 

 

 

 

ХІМІЧНА ТЕХНОЛОГІЯ ТА ОБЛАДНАННЯ ПІДПРИЄМСТВ

 

Частина 2

 

МЕТОДИЧНІ ВКАЗІВКИ

ДО ЛАБОРАТОРНИХ РОБІТ

для студентів напряму підготовки

6.050503 –“ Машинобудування ”

 

 

Обговорено і рекомендовано

на засіданні кафедри Машини і апарати виробництв хімічних волокон та текстильної промисловості Протокол №6 від “11 ” січня 2011 р.

 

 

Чернігів ЧДТУ 2011

Хімічна технологія та обладнання підприємств. Частина 2. Методичні вказівки до лабораторних робіт для студентів напряму підготовки 6.050503 –“ Машинобудування”. /Уклад.: Чередніченко П.І., Бакалов В.Г., Бакалов О.В. – Чернігів: ЧДТУ, 2011 – 46 с.

 

Укладачі: Чередніченко Петро Іванович, доктор технічних наук, професор

Бакалов Валерій Григорович, канд. технічних наук, доцент

Бакалов Олег Валерійович, старший викладач

 

 

Відповідальний за випуск: Чередніченко П.І., завідувач кафедри “Машини і апарати виробництв хімічних волокон та текстильної промисловості”, доктор технічних наук, професор

 

 

Рецензент: Ігнатенков О.Л. кандидат технічних наук, доцент кафедри МА ВХВ і ТП Чернігівського державного технологічного університету

 

ВСТУП

До восьмидесятих років ХІХ століття для виготовлення тканин і трикотажних полотен побутового і технічного призначення використовувались виключно природні волокна: бавовна, шерсть, натуральний шовк та луб’яні волокна.

В зв’язку з необхідність значного розширення асортименту текстильних матеріалів, збільшення кількості волокон та підвищення їх якості, була винайдена технологія виробництва хімічних волокон. Особливо бурхливий розвиток виробництво хімічного волокна почалося з тридцятих років ХХ століття, коли був розроблений спосіб виробництва синтетичних волокон.

Хімічні волокна, як штучні, так і синтетичні використовують переважно для технічних цілей при виготовленні електроізоляції, труб, струн, сіток, канатів та ін. Для тканин їх використовують менше, тому що вони негігроскопічні, погано пропускають повітря, накопичують статичну електрику.

В тканинах хімічні волокна часто використовують у суміш із натуральними волокнами. Волокна мають такі показники якості: лінійна щільність; міцність на розрив; кружка ниток; подовження в сухому і мокрому стані; еластичність; гігроскопічність, стійкість проти стирання; стійкість до високих і низьких температур; стійкість до світла; хімічна стійкість та інші спеціальні якості. Властивості хімічних волокон, виробів з них можливо цілеспрямовано змінювати в дуже широких межах.

Хімічні волокна класифікують залежно від природи вихідної сировини, від хімічної будови, від форм виготовлення, від типу виробки, властивостей, структури та ін.

В залежності від природи вихідної сировини волокон їх відносять до природних, або хімічних.

В методичних вказівках розглянуті хімічні технології та обладнанн для виробництва синтетичних волокон, які виробляються на підприємстві ВАТ “Чернігівське Хімволокно”.

Лабораторна робота №1.

Вивчення ТЕХНОЛОГІЧНОГО ПРЦЕСУ та ОБЛАДНАННЯ для формування ниток з розплаву полімеру

Мета роботи

Ознайомитись з агрегатами та обладнанням для виробництва ниток з розплаву полімеру. Визначити технологічни параметри процеса для виробництва ниток з розплаву полімеру.

Теоретичні відомості

 

Формовочний цех №1 призначений для формування філаментних ниток з полікапроамідної крихти.

В прядильному цеху №1 мається три технологічних потоки:

а) потік капронової кордної і технічної нитки лінійної щільності 187 текс, потужністю 22,7 тис. т. у рік;

б) потік капронової нитки для текстильної і трикотажної промисловості: 1,67 текс, 2,2 текс, 3,3 текс, 5,0 текс, 6,7 текс, 15,6 текс, матованої і фарбованої нитки потужністю 8,78 тис. т. у рік;

в) потік капронового волокна - 0,39 тис. т. у рік.

Опис технологічного процесу формування капронових ниток

 

Формовочний цех №1 оснащений машинами: "Мурата -Ноймаг"; МФ-600-КШ-24.

Кожна машина складається з бункерної, плавильно-формувальної і приймально-намотувальної частин.

На машинах "Мурата - Ноймаг" і МФ-600-КШ-24 плавлення крихти здійснюється в екструдерах.

Газодувками хімічного цеху здійснюється транспортування крихти полікапроамиду в бункер на машину "Мурата - Ноймаг" протягом 40-80 хвилин у залежності від ваги партії..

Крихта з лінії пневмотранспорту надходить у відсік, де відбувається відділення крихти від азоту, після чого вона зсипається в основний бункер.

Після того, як тиск у робочому бункері упаде до атмосферного, чотирьохходовий крихтокран встановлюється в положення, що відповідає завантажувальному бункеру, відкривається панчішний кран і вентиль на зворотній лінії руху азоту до газодувки. На загальному колекторі крихтопроводу відсічник крихти ставиться в положення, що відповідає машині, що завантажується.

Бункера формовочної машин являють собою циліндричні судини з конічним днищем. Бункери оснащені оглядовими вікнами для спостереження за рівнем крихти в бункері, на машинах "Мурата-Ноймаг" контролюється також вага крихти в бункері. Машини оснащені проміжними бункерами перед екструдерами для акумулятивного запасу полікапроамідної крихти, необхідної при завантаженні й обробці основного бункера.

Для контролю тиску азоту в бункері останній оснащений манометром і запобіжним клапаном. На кожну завантажувальну машину встановлений редук­ційний клапан, призначений для регулювання робочого тиску азоту в бункерах.

Бункер підлягає завантаженню при підході крихти полікапроаміду до нижнього оглядового скла, на машинах "Мурата-Ноймаг" - якщо вага крихти в бункері до 200 кг. Кількість крихти, що завантажується в бункер повинна бути не менш 500 кг і не більш 3600 кг. Завантаження бункера крихтою здійснюється при закритому крихтокрані під бункером. Крихтокран повинний бути герметичний, щоб запобігти падінню тиску на екструдерах і попадання в них повітря. Завантаження полікапроамідної крихти в бункери прядильних машин здійснюється в середовищі азоту, тому що повинна бути виключена можливість її окислювання і зволоження.

З бункера гранульований полікапроамід самопливом надходить у про­міжний бункер, а потім у завантажувальну зону шнекового розплавника. На кожному екструдері є додатковий шибер, і крихтокран, передбачений для тимчасової чи аварійної зупинки. У шнековому розплавнику гранульований полікапроамід транспортується уздовж шнека, плавиться за - рахунок тепла, яке підводиться від електронагрівачів, і далі розплавлений полімер під тиском подається у вимірювальну голівку, де він гомогенізується.

Під тиском, який створюється шнековим розплавником, розплавлений полімер по розплавопроводу подається у формуючі пристрої кожного робо­чого місця де він формується в волокно.

 

 

Формуючий пристрій

 

Формуючий пристрій (рисунок 1.1) зварної конструкції, включає корпус 11, в якому є прямокутна ніша з гніздом круглого перерізу, до однієї з стінок якої приварений патрубок 28; в стінці утворений канал 27 для підведення розплаву. Ніша з гніздом і патрубком має сорочку 9 з листової сталі з перегородками, по якій циркулює теплоносій. Підведення теплоносія здійснюється через патрубок 26, а відведення - через патрубок 29. У нішу встановлюється знімний насосний блок 5, який болтом 13 через циліндричну прокладку 24 притискається до корпусу 11, ущільнюючи канал 27 з отвором у блоці.

У блоці 5 передбачено отвір, який поєднується з отвором гнізда в ніші корпусу 11, призначеного для установки знімного філь’єрного комплекту 20. Останній за допомогою клинового пристрою 12 болтом 10 притискається через прокладку 21 до блоку 5, тим самим ущільнюючи розплавопровідний канал 22 у блоці з вхідним отвором філь’єрного комплекту 20.

На верхню плоску поверхню блоку 5 болтами 3 та додатково за допомогою планки 2 кріпиться дозуючий насос 4. У зварному корпусі 11 передбачені також порожнини і канали 17 з фланцем 18 для відсмоктування низькомолекулярних сполук з підфіль’єрного простору. Корпус 11 головки з встановленими на ньому блоком 5, дозуючим насосом 4 і філь’єрним комплектом 20 укладений в теплоізоляційний зварний жорсткий кожух 25 з кришкою, що знімається 30 і лапами 16, через які за допомогою віджимних 14 і кріпильних 15 болтів формувальна головка вивіряється і кріпиться на металевій майданчику 19. Знімна теплоізоляційна кришка 30 обладнана місцевими легкозмінними теплоізоляційними кришками 1 і 7 для полегшення доступу при обслуговуванні до дозуючих насосів і філь’єрних комплектів. Для кращого обігріву блоку 5, дозуючих

 

а – продольний розріз; б – поперечний розріз по А-А

1, 7 – легкозємні кришки; 2 – планка; 3, 10, 13 – болти; 4 – дозувальний насос; 5 – насосний блок; 6, 8 – алюмінієві плити; 9 – рубащка обігріву; 11 –; корпус головки; 12 – клиновий пристрій; 14 – регулювальний болт; 15 – болт для кріплення; 16 – лапа каркасу; 17 – порожнина для відсмоктування; 18 –фланець; 19 – площадка; 20 – філь’єрний комплект; 21, 24 – прокладки; 22, 23, 27 – роз­плавопровідні канали; 25 – теплоізоляційний кожух; 26 – патрубок для вводу розплаву; 28 -.патрубок для відводу; 30 – теплоізоляційна кришка

Рисунок 1.1 – Формуючий пристрій машини МФ1-1000-КР18

насосів 4 і філь’єрних комплектів 20 встановлена в нішу корпусу спеціальна алюмінієва плита 6, а над філь’єрним комплектом плита 8. Філь’єрний комплект наведено на рисунок 1.2.

а – прокольний розріз; б – поперечний розріз

1 – гвинт; 2 – байонентна шайба; 3 – корпус; 4 – гільза; 5 – прокладка; 6 – двошарова сітка; 7 – решітка; 8 – двошарова сітка; 9 – філь’єра діаметром 160 мм

Рисунок 1.2 – Філь’єрний комплект машини МФ1-1000-КР18

Філь ’ єрні комплекти

Складаються з корпусу, філь’єри, фільтруючих елементів, решітки, розподільних пластин або блоків (при формуванні профільованих, порожнистих і бікомпонентних волокон), ущільнювальних прокладок і затискних пристроїв.

Весь філь’єрним комплект приєднується до каналу насосного блоку, по якому від дозувального насоса надходить розплав, і разом з насосним блоком встановлюється у формувальний блок.

Філь’єрні комплекти можна класифікувати:

- за способом ущільнення:

- з примусовим ущільненням;

- з самоущільненням (за рахунок тиску розплаву);

- за способом установки в насосному блоці: знизу, зверху.

Примусове ущільнення здійснюється при складанні за допомогою гвинтів, болтів, гайок і т. д., а також при кріпленні до насосного блоку.

Перспективним є використання принципу самоущільнення філь’єрного комплекту, особливо при формуванні ниток високої лінійної щільності (технічна нитка, волокно), так як в цьому випадку виникають великі осьові тиски.

Так, при діаметрі філь’єри 160 мм і тиску розплаву над филь’єрою 8 МПа - сумарне осьове зусилля сягає 16104Н.

Для надійного ущільнення деталей філь’єрним комплекту необхідно створити таке ж зусилля затягування болтів, що значно ускладнює процес збирання та розбирання комплекту.

У промисловості існує велика різноманітність конструкцій філь’єрних комплектів, що залежать від виду вироблюваних ниток, властивостей полімеру,

загального компонування формувального блоку і т. д.

Установка філь’єрного комплекту на насосному блоці знизу (з боку обдувочної шахти) і зверху (з майданчика формувального блоку) представлена на рисунку 1.3.

 

 

а – установка зверху; б – установка знизу.

1 – спеціальна гайка; 2 – філь’єра; 3 – пластина; 4 – сітка; 5 – тканина; 6 – прокладка; 7 – футорка; 8 – чер’вяк; 9 – гайка; 10 – сіткова вставка; 11 – ризиновий ущільнювач

Рисунок 1.3 – Філь’єрні комплекти для розплавів

 

Кращою є установка комплектів зверху, особливо для комплектів великої маси (при формуванні технічних ниток і волокон). Установка і знімання філь’єрних комплектів знизу є більш складними для, незручними і небезпечними операціями, тому що вони проводяться в умовах підвищеної температури і загазованості середовища. Встановлення знизу застосовують найчастіше при формуванні текстильних ниток, коли маса філь’єрним комплектів не перевищує 20 кг.

Філь’єрним комплект із установкою зверху і примусовим ущільненням прокладок (рисунок 1.3, а) складається з корпусу 1, склянки 2, філь’єри 3, прокладок 4 і 8, решітки 5, сіток 6, розплавопровідної насадки 7, диска 9 з гвинтами 10 і 11.

Насадка 7 служить для підведення розплаву і розподілу його по поверхні решітки. Шар піску перебуває над решіткою всередині насадки. Остання має два виступи, якими входить в діаметрально розташований паз склянки, що дає можливість переміщатися у вертикальному напрямку, але виключає поворот всередині склянки.

Диск 9 має чотири виступи (на рисунку 1.3 видно два), які входять у вертикальні пази склянки. Диск встановлюють на рівні проточки в стакані і повертають на кут 45 ° (в положення, вказане на рисунку 1.3). Обертанням гвинтів 10 насадку 7 віджимають вниз, забезпечуючи ущільнення прокладок. Після ущільнення всередину насадки через бічні отвори засипають або вдувають пісок. Пісок насипають в декілька шарів, спочатку великий, а потім дрібний, тобто розміри піщинок збільшуються по ходу руху розплаву, що дає можливість уникнути проскакування дрібних піщинок через сітки й закупорювання отворів філь’єри.

Решітка є опорою для сіток і шару піску. Вона являє собою пластину з отворами для проходу розплаву до філь'єрі. Для більш рівномірного розподілу розплаву по поверхні філь’єри нижня поверхня іноді виконується сферичною.

При ущільненні клином зсув філь’єрного комплекту в сторону прокладки і її обтиснення відбуваються за рахунок зміщення похилої площині насосного блоку і виступу насадки при русі клина під дією гвинта вниз.

Установка і знімання філь’єрного комплекту даної конструкції простіше, ніж філь’єрного комплекту з установкою знизу, але збірка і розбирання значно складніше.

Всередину склянки філь’єрного комплекту з установкою знизу разом з насосним блоком послідовно укладають алюмінієву прокладку, філь’єру, кілька сіток, кільце, прокладку, решітку, сітки і пісок. Кільце, призначене для збільшення обсягу профільтрованого розплаву, можна не встановлювати, якщо решітка має увігнуту форму.

Склянка в зібраному вигляді, нагріта до температури 250 - 270 ° С, за допомогою шести виступів встановлюється в пази обойми насосного блоку і гвинтами притискається до насосного блоку. Дозуючий насос включається після нагріву філь’єрного комплекту разом з насосним блоком. Після включення дозувального насоса розплав надходить по розплавопроводу в філь’єрний комплект, заповнює простір над піском, проходить через пісок, сітки, решітку, отвори філь’єри і потрапляє в пристрій, що охолоджує.

Тиск, що створюється дозувальним насосом, витрачається на подолання опору фільтруючих елементів і отворів філь’єри. Під дією тиску розплаву ущільнюються прокладки всередині філь’єрним комплекту.

Філь’єрний комплект з самоущільненням і встановленням знизу скла­дається ніби з двох комплектів, встановлених в одній склянці 2 (рисунок 1.3, б). Стакан 2 змонтований у корпусі 1 і підтискається гвинтом 12. Він перегороджується всередині по діаметру стінкою, яка утворює дві порожнини у вигляді сегментів. Всередину кожної порожнини закладаються сферичні прокладки 13, сітки 6, решітки 5, прокладки 4 і 8 і філь’єри 3, які мають також форму сегмента.

Розплав підводиться по двох окремих каналах від двох дозувальних насосів, встановлених на одному майданчику насосного блоку. Установка філь’єрного комплекту і ущільнення прокладок здійснюються так само, як і в раніше описаному випадку.

У відношенні гомогенізації розплаву філь’єрний комплект повинен забезпечувати сталість температури, абсолютної в'язкості і швидкості течії в кожному перетині, а отже, і часу перебування розплаву в філь’єрному комплекті. Нерівномірність температури розплаву в філь’єрному комплекті є однією з причин нерівномірності властивостей елементарних ниток в пучку.

Для досягнення найбільш сприятливого температурного режиму в філь’єрному комплекті рекомендується застосовувати спеціальні насадки з матеріалу з великим коефіцієнтом теплопровідності, збільшувати поверхню контакту філь’єрного комплекту з блоком, виготовляти деталі філь’єрного комплекту з матеріалів з більшою теплопровідністю.

Удосконалення конструкцій філь’єрних комплектів ведеться в напрямку створення філь’єрних комплектів з високим ступенем фільтрації розплавів, здатних витримувати високі тиски, з рівномірним розподілом розплаву по поверхні філь’єри.

Філь’єрні комплекти для розплавів разом з насосами монтуються на насосних блоках, які в свою чергу закріплюються в корпусі формувального блоку. Крім насосних блоків формувальний блок включає розплавопроводи, систему нагріву та теплової ізоляції.

Конструкція корпусу формувальних блоків у значній мірі залежить від способу обігріву.

В даний час застосовується три способи обігріву формувальних блоків: централізований - рідким або пароподібним теплоносієм, отриманим в спеціальній котельні; місцевий з парорідинним обігрівом; місцевий з електричним обігрівом.

Місцевий обігрів дозволяє створити більш компактну конструкцію формувальних блоків, але точність підтримки температури і рівність її в різних ділянках формувального блоку, нижче, ніж при централізованій системі обігріву.

На рисунку 1.4 представлений формувальний блок з централізованим обігрівом рідким і пароподібним теплоносієм. Корпус 17 блоку має складну конфігурацію. У корпусі встановлені знімні насосні блоки 9 з дозувальним насосом 10 і філь’єрні комплекти 11. Корпус розміщується на теплоізоляційних прокладках в кожусі 20.

Високотемпературний органічний теплоносій (диніл) подається з котельні відцентровим насосом до кожного формувальному блоку. Спочатку теплоносій обігріває підфіль’єрний простір і філь’єрний комплект, потім - насосний блок, після чого виходить у трубопровід, по якому повертається в котел. Для збільшення швидкості теплоносія і рівномірності обігріву у сорочці корпусу передбачена велика кількість перегородок. У нижній частині корпусу є канали для відсмоктування парів низькомолекулярних сполук з підфіль’єрного простору. Щоб уникнути конденсації парів низькомолекулярних сполук на стінках каналів, вони також обігріваються теплоносієм. В якості ізоляції використовують шлако- або скловату.

Системи обігріву формувальних блоків не призначені для нагріву розплаву до температури формування. Завдання системи полягає найчастіше в збереженні температури розплаву, з якою він надходить з плавильної решітки в розплавопровід насосного блоку і до виходу його з отворів філь’єри. Нагрівачі або теплоносій повинні передати формувальному блоку стільки до тепла, скільки його втрачається через всі поверхні формувального блоку в навколишнє середовище. Для контролю температури розплаву передбачена установка термопари.

1, 2 – прокладки; 3 – ввідний патрубок; 4 – вивідний патрубок; 5 – патрубок для введення розплаву; 6 – гніздо датчика температури; 7 – блочки; 8 – запірний пристрій; 9 – насосні блоки; 10 – дозувальний насос; 11 – філь’єрні комплекти; 12, 15, 16 – теплоізоляційні кришки; 13 – плита; 14 – кришка; 17 – корпус; 18 – клин прижимного пристрою; 19 – болт; 20 – теплоізоляційний кожух; 21 – установочні лапи; 22 – каркас

Рисунок 1.4 – Формуючий пристрій машини МФ-600-КШ-24

 

Іноді філь’єрні комплекти отримують тепло від спеціальних індивідуальних нагрівачів філь’єрного комплекту. Індивідуальний нагрів комплектів дозволяє подавати розплав з температурою трохи нижче температури формування, що запобігає небажаній зміни в складі полімеру. Розплав рівномірно нагрівається безпосередньо перед процесом формування. Розплав продавлюється через філь’єру у виді елементарних ниток, над­ходить у обдувочну шахту. Основне призначення обдувочної шахти - це обду­вання елементарних ниток, що формуються рівномірним і вільним від завихрень по­током охолоджуючого повітря. Для відводу парів НМСП, що утворюються при формуванні нитки під філь’єрою передбачена система відсосу.

Кондиційне обдувочне повітря з заданою температурою і вологістю пода­ється по загальному повітропроводу, потім по відводах у обдувочну шахту. Обдувочна шахта має випрямляч потоку, що складається з перфорованої металевої пластини і нетканого матеріалу. Випрямляч потоку виконує наступні функції: а)забезпечує рівномірну швидкість потоку обдувочного повітря по всій площі поперечного перерізу нитки; б) забезпечує фільтрацію обдувочного повітря; в) забезпечує необхідний перепад тиску в шахті.

Частина обдувочного повітря відводиться вниз через супровідну шахту паралельно елементарним ниткам, остаточно охолоджуючи їх.

Нижня частина супровідної шахти закривається втулкою з прорізом для виходу елементарних ниток. Нитка із супровідної шахти надходить на направляючі намотувальної частини машини де проходить замаслювання.

 

Оформлення звіту

 

Звіт повинен містити:

1 Короткі теоретичні відомості.

2 Принципову схему машини Мурата-Ноймаг.

3 Технічну характеристику нитки певної лінійної щільності (вказаної викладачем), параметри технологічного процесу її формування.

Питання для самоперевірки

1 Чим відрізняються екструдери на машинах МФ-600-КШ 24 та Мурата-Ноймаг?

2 Яка максимальна температура гільзи екструдера?

3 На які три зони розділяється шнека екструдера?

4 Які етапи розрахунку шнекового роз плавника?

5 Яким теплоносієм здійснюється обігрів формувальної балки?

6 Що повинен забезпечувати філь’єрний комплект?

7 Як обігрівається формувальна балка на машині МФ-600-КШ 24.

8 Як здійснюється охолодження ниток?

9 Які вимоги до замаслюючих пристроїв?

10 Що таке дезорганізація намотування та для чого вона призначена?

11 Який мотор застосовується для нитко розкладника?

12 З якого матеріалу переважно виготовляють замаслюючи диски?

13 Яке розташування замаслюючих дисків відносно машини Мурата Ноймага?

Лабораторна робота №2.

Мета роботи

Ознайомитись з конструкцією крутильно-витяжної машини КВ3-250-К. Вивчити розрахунок машини КВ3-250-К на кратність витягування, зусилля витягування. Визначити технологічні параметри процесу виробництва для крутки та витяжки технічних ниток.

Теоретичні відомості

 

Крутильно-витяжні (КВ) машини використовують при класичному способі отримання синтетичних ниток із розплаву для орієнтаційного витягування. При цьому разом з витягуванням нитка піддається також підкрученню, яке покращує прохідність нитки на подальших технологічних операціях (докручування, текстурування, снування, перемотування та ін.).

 

Призначення КВ машин

 

Сучасні крутильно-витяжні машини дозволяють одержувати витягнуту підкручену нитку з швидкістю до 20 м/с і масою пакування до 3 кг. Вживання гідравлічних механізмів розкладки дає можливість одержувати пакування різної форми і структури намотування. Недолік крутильно-витяжних машин полягає в тому, що використання веретена не дозволяє підвищити масу пакування понад 3 кг. У зв'язку з цим перспективним є створення витяжних машин з прийомом витягнутої нитки на фрикційні і безфрикційні намотувальні пристрої. В цьому випадку масу пакування можна доводити до 12—24 кг. В основному ж поки намітилася тенденція суміщати витягування з процесами формування і текстурування.

До складу крутильно-витяжних машин входять наступні пристрої: шпулярник, живлячий і витяжний пристрої, система нагрівання нитки при витягуванні, механізми кручення і намотування.

Шпулярник служить для установки на машині вхідних пакувань і може розташовуватися у верхній частині машини або поряд (виносний). Крім того, шпулярники можуть бути стаціонарними або переміщатися при перезаправці. Рухомий шпулярник, розташований у верхній частині машини, який складається з секцій, переміщується при установці вздовж машини і має привід. Він називається механізованим.

Живлячі і витяжні пристрої крутильно-витяжних машин служать для надання нитці в робочих зонах (витягування, намотування) заданих натягів і швидкостей і конструктивно є механізмами безперервного накопичення і транспортування.

Системи нагрівання служать для зменшення зусиль витягування і зняття залишкових напружень в нитці, що виникають при витягуванні. Нагрівальні пристрої крутильно-витяжних машин розташовуються всередині транспортуючих циліндрівабо нерухомих пластин або прасок, що обігріваються. За принципом дії розрізняють електричний (омічний індукційний), а також масляний обігрівачі. Витягування нитки без нагрівання називається холодним. Звичайно витягування ниток проводиться в два ступені (двозонне витягування). В першій зоні проводять холодне витягування, в другій — гаряче. Температура нагрівальних елементів може бути різною (100—200 °С) залежно від матеріалу, лінійної густини і швидкості обробки нитки. Від співвідношення величин витяжки по зонах залежать міцність і залишкове подовження нитки. Звичайно кратність витягування в першій зоні встановлюється в 2—3 рази більшою, ніж в другій.

Для кручення ниток використовують веретена. Величина сукання на крутильно-витяжних машинах невелика (15—40 кручень на 1 м). Сукання додає нитці компактність і полегшує її прохідність при подальшій переробці.

Намотування нитки на крутильно-витяжних машинах проводиться на шпулі (копси), встановлювані на шпинделі веретен. Нитка вздовж осі пакування розкладається за допомогою механізму розкладки, який надає вертикальний поворотно-поступальний рух кільцевій планці. На крутильно-витяжних машинах знайшли застосування важіль-кулачкові і гідравлічні механізми розкладки. Останні відрізняються компактністю, надійністю, простотою, забезпечують за рахунок переналагодження отримання пакування будь-якої форми.

Конструктивно різні типи крутильно-витяжних машин розрізняються мало. Відмінність окремих ознак визначається видом нитки, що переробляється (вид полімеру, текстильна або технічна нитка). Так, на крутильно-витяжних машинах для поліефірних ниток витягування завжди гаряче. Крутильно- витяжні машини для технічних ниток мають завжди складніше конструктивне виконання (товстіше нитки, більше сили витягування, маса пакувань, більш могутні механізми).

Нитка з вхідних пакувань 1 (рисунок 2.1) проходить через глазок балонообмежувача 2, гальмівний пристрій 3,нитко напрямна 4 і заправляється в живлячий пристрій, що складається з притискного з еластичним покриттям циліндра 5, фрикційного циліндра 6 і роздільника витків 7. На живлячому пристрої нитка робить три витки. Ніткорозділювачі закріплені на планці, яка надає їм повільного поворотно-поступального руху вздовж осі циліндром 5 та 6. Це запобігає їх місцевому зносу ниткою. Далі нитка заправляється на перший витяжний прилад, що складається з приводного циліндра 8 та ролика 9, що вільно обертається, охоплюючи їх декількома витками.

Осі циліндра 8 і ролика 9 нахилені одна до одної, за рахунок чого витки розташовуються уздовж твірної циліндра з деяким кроком.

 

Оформлення звіту

Звіт повинен містити:

1 Короткі теоретичні відомості.

2 Принципову схему машин КВ3.

3 Розрахунок витяжного механізму.

Питання для самоперевірки

 

1. З якою швидкістю сучасні крутильно-витяжні машини дозволяють одержувати витягнуту підкручену нитку?

2. Яка маса пакувань на машинах КВ3-250-К?

3. Вживання яких механізмів розкладки дає можливість одержувати пакування різної форми і структури намотування?

4. Який недолік крутильно-витяжних машин?

5. Що входить до складу крутильно-витяжних машин?

6. Для чого служать живлячі і витяжні пристрої крутильно-витяжних машин?

7. Для чого служить система нагрівання у машині КВ3-250-К?

8. Як називається витягування без нагріву?

9. Які бувають обігрівачі в машині КВ3-250-К?

10. Яка температура нагрівальних елементів в машині КВ3-250-К?

11. Які пристрої використовують для кручення ниток в машині КВ3-250-К?

12. Скільки кручень на метр у машині КВ3-250-К?

 

Лабораторна робота №3.

Мета роботи

Ознайомитись з конструкцією машин для кручення текстильних ниток. Вивчити розрахунок машин кручення ниток.

Теоретичні відомості

 

Призначення операції кручення – утворення структури комплексної нитки, при якій досягається зв`язаність елементарних ниток, збільшується щільність та компактність ниток та їх рівномірність розподілу навантаження між елементарними нитками в комплексній.

При кручені нитки кожне поперечне січення елементарної нитки повертається відносно сусідніх на якийсь кут навколо повздовжньої осі нитки. Внаслідок кручення всі елементарні нитки розташовуються за гвинтовими лініями, обкручуючи поздовжню вісь нитки.

Сутність процесу кручення

 

Залежно від нахилу елементарних на поверхні нитки відрізняють два направлення кручення S ліве та Z праве.

Величина кручення характеризується числом кручень (обертів) на 1м довжини нитки. При крученні нитки одержують визначене натягання і відповідне розтягання.

Спільні дії сил пружності нитки спричиняють деяке укорочення її - усадку та укручення.

Усадка і укручення нитки тим більші, чим більша величина скручення і товщина нитки і тим менше, чим більшому натягу підлягає нитка в процесі скручення.

Кручені кордові нитки виготовляють в дві стадії. Спочатку одиночні комплексні нитки залежно від їх лінійної густини повідомляють 300—500 кр./м з правим або лівим напрямом кручення. Потім ці нитки сполучають і скручують при зворотному напрямку витків, приблизно з тим же або дещо меншим числом кручень на 1 м.

Перше кручення кордових ниток робить дуже великий вплив на всі фізико-механічні властивості цих ниток. Дослідження показали, що максимальну міцність на розрив віскозна кордна нитка 184 текс одержує при крученні в межах 100—250 кр./м. Проте експериментально було встановлено, що для підвищення експлуатаційних властивостей корду перше кручення ниток повинне бути значно вище критичного, оскільки розривна міцність корду хоча і знижується, але його втомна міцність значно збільшується.

При виробленні кручених ниток з хімічних волокон основним технологічним процесом є процес кручення, здійснюваний на крутильних машинах різних типів і конструкцій.

Одночасно з крученням на крутильних машинах деяких типів здійснюються додаткові технологічні операції (наприклад, з'єднання декількох ниток в одну — трощіння, створення на скрученій нитці особливих зовнішніх ефектів, витягування скручених синтетичних ниток на крутильно-витяжних машинах).

 

Ниток

 

Крутильні машини можна розділити по наступних ознаках:

1) по розташуванню веретен: одноярусні, багатоярусні або поверхові;

2) по конструкції крутильних механізмів і способу намотування нитки: кільцеві, безкільцеві, центрифугальні;

3) по напряму руху нитки: зі сходом нитки з крутильної поковки (вхідної), з намотуванням скрученої нитки на вихідну поковку, насаджене на веретено, що обертається;

4) по конструкції веретен: з однокрутними веретенами, з веретенами подвійного кручення;

5) по типу приводу веретен: з гнучкою передачею (ремінь, шнур або тасьма), з жорсткою передачею (зубчата, черв'ячна або фрикційна), з індивідуальним електроприводом (електроверетена);

6) по виконуваним функціям: крутильні звичайні, тростильно-крутильні, фасонні крутильні, крутильно-витяжні, однопроцесні двозонні.

При двопроцесному способі виготовлення готових кордових ниток здійснюють в дві стадії. Спочатку на кільцевій крутильній машині скручують одиночні нитки із заданим напрямом і із заданим числом кручень. Потім ці нитки сполучають і скручують у зворотному напрямі на іншій кільцевій крутильній машині.

Для кручення хімічних кордових ниток застосовують кільцеві крутильні машини К-128И (перше сукання) і К-176И (друге сукання). Ці машини відрізняються від звичних кільцевих крутильних машин (наприклад, від машини К.-136И) могутнішими живлячими і крутильними механізмами, а також складнішим пристроєм живлячої рамки, розрахованої на установку важких поковок, що забезпечують роботу в два-три складання на машинах другого кручення.

При першому крученні довжина одиночних ниток коротшає в результаті укручування на 15—22%. Таке велике укручування пояснюється порівняно великою лінійною густиною початкових кордових ниток (93,5—183 текс) і порівняльно високим для цих ниток крученням (400—500 кр./м).

Після першого кручення кордові нитки іноді перемотують на спеціальних машинах на двофланцеві котушки в поковки з масою нитки 600—700 р. Перемотування використовують для вирівнювання першої крутки по всій довжині нитки. При цьому відбувається деяке зниження подовження ниток.

При другому крученні кордові нитки подовжуються на 5—7 % в результаті того, що вони закручуються в напрямі, зворотному першому крученню, тобто стренги фактично розкручуються. Після другого кручення кордова нитка придбаває рівноважний стан.

На «Хімволокно» використовують однопроцесні крутильні машини КО-228-И.

Машина КО-228-И призначена для однопроцесного кручення двопрядної високоміцної кордової нитки метричного номера 2,3-2,5 з синтетичного і віскозного волокна.

В процесі роботи машини одиночні нитки одержують кручення в зоні першого кручення, а потім попарно скручуються в зоні другого кручення, утворюючи двопрядну кордову нитку, яка намотується на двофланцеву котушку.

Технологічна схема машини приведена на рисунку 3.1.

Рисунок 3.1 – Технологічна схема крутильної машини КО -228-И

 

Технічна характеристика машини КО -228 И

Конструктивні дані

Тип машини крутильна, двозонна,

однопроцесна двостроння

Відстань між веретенами 228 мм

Кількість приймальних веретен — II кручення

(секція 16 веретен) 120 або 104

Кількість живлячих веретен — I кручення 240 або 208

Тип веретен нестандартні

під двухфланцеві котушки

Діаметр блочків веретен 62 мм

Тип кільця вертикальне самозмазуюче

Діаметр кільця 166 мм

Величина розмаху кільцевої планки 288 мм

Котушки двухфланцеві

а) живляча: