Ткачество относится к древнему роду занятий человека. Возникло в 30-20е тысячелетие до нашей эры. Ткачество возникло раньше, чем прядение. Первые ткани получали из кусочков кожи, лыка, прутиков. Первое волокно, используемое в ткачестве - крапива. После появился лен, хлопок, шерсть, натуральный шелк.

Первые ткацкие ручные станки представляют собой рамки: горизонтальные или вертикальные. У вертикальных рамок человек работал стоя, и от слова «stan» - стоять, произошло слово станок - машина для тканья.

Искусство древних ткачей до сих пор не превзойдено, так как в английском музее у мумии на лбу есть тканая ленточка с плотностью нитей по основе Ро=213нитей/см., по утку Ру=83нити/см.

Современные ткацкие станки достигают плотности по основе Ро=150нить/см.

Для полного удовлетворения возросших запасов населения и для нужд народного хозяйства предполагается резко увеличить выработку пряжи, ткани и трикотажа на текстильных и трикотажных фабриках. Оборудование для реконструируемых и новых фабрик должно в основном изготовить отечественное текстильное машиностроение.

Разнообразие исходных волокнистых материалов, естественных и химических, чрезвычайная дифференцированность процессов, узкая специализация оборудования по перерабатываемому сырью и по видам и сортам продукции приводят к необходимости изготовлять более 1000 наименований технологических машин. Эта задача усложняется непрерывными требованиями текстильной промышленности к сокращению количества переходов продукта, увеличению размеров паковок, автоматизации процессов, выпуску более производительного оборудования, созданию автоматических поточных линий и т.д.

1. Описание конструкции и работы проектируемой машины и проектируемого механизма

Важнейшей задачей, стоящей перед текстильной промышленностью, является улучшение качества и ассортимента изделий, которое в настоящее время возможно лишь при использовании новой прогрессивной техники и технологии. Повышение качества выпускаемой пряжи - важнейшая задача, решение которой будет зависеть от разработки и внедрения в производство нового технологического оборудования,

В последнее время выявилась необходимость перехода к широкому применению высокоэффективных и технологических процессов, обеспечивающих комплексную механизацию и автоматизацию производства. Для решения этой проблемы важное значение приобретают вопросы развития и внедрения новой техники и гибкой технологии, позволяющей быстро и эффективно перестраивать производство на изготовление новой продукции, широкого применения микропроцессорной техники, компьютеров, ускорения научно-технического процесса.

Процесс образования ткани на ткацком станке складывается из следующих циклически связанных друг с другом основных технологических операций:

v Нити основы перемещаются в вертикальном направлении, разделяются в соответствии с рисунком переплетения и образуют зев;

v В образованный зев вводится уточная нить;

v Проложенная в зеве уточная нить прибивается к опушке ткани;

v Наработанная ткань постепенно отводится и наматывается на товарный валик, а основа перемещается в продольном направлении;

v Основа сматывается с ткацкого навоя под определенным натяжением, необходимым для ведения технологического процесса;

Все эти операции осуществляются в результате согласованного действия механизмов ткацкого станка.

Основными рабочими механизмами ткацкого станка являются:

Ш Зевообразовательный механизм, перемещающий нити основы в вертикальном направлении;

Ш Боевой механизм, с помощью челнока или иным способом прокладывающий уточную нить через зев;

Ш Батанный механизм, прибивающий бердом уточную нить к опушке ткани;

Ш Товарный регулятор, отводящий наработанную ткань и перемещающий основу в продольном направлении;

Ш Основный тормоз или регулятор, отпускающий основу с навоя и создающий необходимое её натяжение.

Для передачи движения механизмам ткацкий станок имеет привод и механизм пуска и останова. Механизм привода сообщает движение главному валу станка, от которого получают движение все механизмы.

Для предупреждения пороков ткани, обеспечения большей безопасности работы и облегчения труда ткачей на ткацком станке установлен ряд предохранительных механизмов.

Все механизмы ткацкого станка крепятся на остове, состоящем из рам и связей.[3, стр.205-206]

Рис.1. Кинематическая схема станка СТБ

Механизм станка получает движение от индивидуального электродвигателя (1), расположенного в нижней части правой рамы станка.

Через клиноременную передачу от электродвигателя движение передается двум шкивам (2) фрикциона, которые при прижатии вращают главный вал (3). От последнего через кулачки (4) и двуплечие рычаги (5) движение получает батанный вал (6), который через лопасти (7) приводит в качательное движение батан(8).

Левый конец главного вала (3) смонтирован в боевой коробке.

Через цилиндрические шестерни (9), (10) и (11) (по 36 зуб. каждая) движение передается кулачковому валу (12), на котором закреплены кулачки (13) и (14); последние в свою очередь передают движение ряду механизмов боевой коробки.

Через конические шестерни (15) и (16) (по 36 зуб. каждая) движение от главного вала получает поперечный вал (17), на шлицах которого укреплены трехпазовый кулачок (18) и кулачок (19) боевого механизма, служащий для закручивания торсионного вала.

От поперечного вала (17) через цилиндрические шестерни (20) (50 зуб.),(21) (49 зуб.) и (22) (25 зуб.) движение передается валику (23). Через цилиндрические шестерни (24) (на этом валике) и (25), звездочку и цепную передачу приводится в движение транспортер.

Вал (17) посредством шлицев соединен с концевой частью (26), на конце которого укреплена звездочка (27) (28 зуб.). Звездочка через цепь (28) соединена со звездочкой (29) (28 зуб.) продольного валика (30).

На передний конец валика (30) насажен двухзаходний червяк (31), приводящий в движение червячную шестерню (32) (60 зуб.) товарного регулятора, передающего движение вальяну. Через звездочку (33) (17 зуб.), цепь (34) (17 зуб.) и звездочку (35) (28 зуб.) движение передается товарному валику.

Через звездочку (36) (15 зуб.), цепь (37), звездочку (38) (60 зуб.) и мальтийский крест (39) движение получает картон механизма смены цвета.

Посредствам звездочки (40) (28 зуб.) и цепи (41) движение передается приводу эксцентриков зевообразовательного механизма.

От валика (30) движение получает червячная шестерня (42) основного регулятора. [2,стр.10-13]

На первом листе представлена схема основного регулятора станка СТБ. [5,стр.26-30]

Он представляет собой замкнутую систему автоматического регулирования , работающую по отклонению натяжения основы от заданного значения.

Основа, сматываемая с навоя (1), огибает скало (2), которое свободно вращается в подшипниках (3). Подшипники расположены на рычагах (4), которые могут поворачиваться вокруг оси О1. С рычагами (4) болтами соединены рычаги (5), на которые действуют пружины (6). Рычаги (4) и (5) и пружины (6) расположены с обеих сторон станка. К рычагам (4) и (5) (с правой стороны станка по ходу движения нитей основы) крепится рычаг (7), палец которого входит в прорезь тяги (8). Регулировочные болты (9) устанавливают таким образом, чтобы между их головками и рычагом (7) был зазор(между верхним болтом и рычагом 2мм , а между нижним и рычагом таким образом, при котором обеспечивается свободное качание рычага при нормальном натяжении основы ). Нижний конец тяги (8) соединен с кулисой (10), которая имеет прорезь, может перемещаться относительно неподвижного пальца(11). Кулиса (10) с помощью рычага (12) связана с роликом(20), который может касаться профилированного выступа диска(13).

Ведущий диск (13) жестко закреплен на конце валика, который с помощью шлиц соединен с наборным валиком (19), получающим движение от главного вала станка.

Ведущий диск (13) вместе с валиком может перемещаться по шлицам вдоль оси валика (19). К диску (15) может прилегать ведомый диск (13). На соприкасающихся поверхностях дисков наклеены тормозные прокладки (14). С помощью червяка (18) движение передается червячной шестерне (17), составляющей одно целое с корпусом дифференциала, далее движение передается навойным шестерням (16) и, следовательно, навоям.

В условиях увеличивающегося натяжения основы скало опускается, а конец рычага (7) идет вверх, упирается в регулировочный болт (9) и при дальнейшем своем движении несколько поднимает тягу (8). При этом кулиса повернется по часовой стрелке и тем самым приблизит ролик (20) к ведущему диску (13), имеющему профилированный выступ. Диск (13) переместится вправо и через фрикционные диски войдет в зацепление с ведомым диском (15). При этом диск (15) повернется на больший угол, чем при нормальном натяжении основы и, следовательно, на больший угол будут повернуты навои. Таким образом, при возрастании натяжения основы увеличивается ее отпуск с ткацких навоев и вследствие этого выравнивается натяжение.

При выработке тканей с большим заполнением по основе и утку тягу (8) устанавливают ближе к центру вращения рычага (7) и в крайнее отверстие кулисы (10). При выработке легких тканей тягу (8) устанавливают дальше от оси вращения рычага (7). Натяжение основы регулируют перемещением пружины (6) по рычагу (5).

Ткацкий станок СТБ может быть оснащен двумя или одним навоем. Если на станке установлено два навоя, движение им передается через дифференциальный механизм, который предназначен для равномерной подачи основы с обоих навоев при условии возможных изменений диаметра намотки основы на навоях.

2. Необходимые технологические, кинематические и динамические расчеты узлов и деталей

Дифференциальный механизм вмонтирован в корпус червячной шестерни (1). Он состоит из двух шестерен Z1(21 зуб) и Z1'(21 зуб) и двух пар сателлитов Z и Z'. Шестерня (1) укреплена на общей втулке с шестерней Z2(22 зуба) и сообщает движение правому навою. Шестерня Z1 закреплена на валике (2), соединенного муфтой (3) с валом, на котором установлена шестерня Z3, передающая движение левому ткацкому навою. Оси двух пар сателлитов укреплены в корпусе червячной шестерни (1).

Рис.2. Коробка регулятора основы

Рис. 3. Регулятор подачи основы

На втором листе представлен регулятор основный, который предназначен для автоматической регулировки натяжения нитей основы. Основный регулятор негативный, отпускающий с навоя основу в зависимости от величины ее натяжения.

Механизм получает движение от наборного вала (3), имеющего в торцовой части шлицевое отверстие, в которое входит шлицевый конец вала (5). Кулачковая шайба (9) закреплена переходником (10) на коническом конце вала. Наружная сторона кулачковой шайбы имеет профилированную поверхность с двумя выступами. При вращении шайбы (9) выступы соприкасаются с роликами (11), которые вращаются на оси державки (12). Последняя связана с кривошипом (14), а кривошип через болт (2)[рис.2] связан с кулисой (1). В кулисе имеется дугообразная прорезь. Кулиса не значительно зажата пружиной между шайбами. Кулиса (1) тягой (3) связана с рычагом (7), соединенным с кронштейном (12) через кольцо двумя болтами (6). В тяге имеется прорезь, в которую входит болт рычага (7), с внутренней стороны прилива тяги ввернуты регулировочные болты (4). Кронштейн (12) укреплен на валу, расположенном в подскальной трубе (5), одно плечо соединено с пружиной (13), служащей для изменения натяжения основы. На другом плече в подшипниках (9) вращается скало (8).

В основном регуляторе для передачи движения от наборного вала к навоям служит фрикционная передача.

Наборный вал (3) соединен с валом (5)[рис.1], на котором находится кулачковая шайба (9). На шайбе с внутренней стороны наклепано фрикционное кольцо (15). Во втулке (2) свободно проходит вал (5). На втулке клином закреплен червяк (1), входящий в зацепление с червячной шестерней (16). Втулка вращается в подшипниках (4). На шлицевый конец втулки насажен фрикционный диск (8), который так же, как и шайба (9), имеет фрикционное кольцо, фрикционный диск пружиной (6) прижимается к тормозным прокладкам (7). Это предохраняет червяк (1) и диск (8) от произвольного вращения.

На станках с двумя навоями движение навойным шестерням сообщается через дифференциальное устройство, предназначенное для выравнивания натяжения нитей основы.

Конструкция станка предусматривает возможность перемещения подвижного скало по глубине станка в два или три положения с шагом 140мм, а при повороте подшипника скало шаг изменяется на 50мм.

Для изменений колебаний подвижного скало на станке установлен тормоз.

При работе механизма вращается вал (5). Кулачковая шайба (9) выступами соприкасается с роликами (11) при каждом обороте, в результате чего шайба перемещается с валиком в сторону фрикционного диска, прижимается к нему за счет фрикционных колец входит с ним в зацепление. Ведомый диск и червяк делают небольшой поворот, повернув червячную шестерню (16), и через шестерню поворачивает навой.

От времени воздействия роликов (11) на выступы зависит величина поворота фрикционного диска, червяка, червячной шестерни и навоев.

Положение роликов относительно выступа зависит от кулисы (1)[рис.2], а кулисы - от положения скало (8). С кулисой скало связано через тягу (3) и рычаг (7). При натяжении основы скало опускается, а рычаг поднимается и надавливает на регулировочный болт (4). Рычаг, перемещаясь вверх, опускает кулису (1) вниз. Вследствие этого кривошип (14)[рис.1] увлекает державку (12) с роликами (11). Ролики перемещаются ближе к выступам. Время сцепления фрикционов увеличивается, шестерня (16) поворачивается и подача основы увеличивается.

По станку СТБ можно определить следующее достоинства и недостатки:

«+»:

§ Неограниченный запас утка;

§ Высокая скорость прокладывания (23-25м/сек.);

§ Устойчивость движения прокладчика в зеве;

§ Уменьшена масса и размеры прокладчика (m=40-60гр., 90*14*6);

§ Снижены затраты энергии на прокладывание утка;

§ Нет необходимости перематывать уток в шпулю, т.к. нить поступает на бобинах, следовательно, снижается обрывность уточных нитей.

« - »:

· Повышенный расход уточных нитей из-за закладных кромок;

· Сложность конструкции некоторых механизмов, что приводит к высокой стоимости станка;

· Периодичность прокладывания;

Таблица. Техническая характеристика станка

Заправочная ширина по берду	см	175
Частота вращения главного вала	Об/мин.	220
Размера навоя: o диаметр дисков o диаметр ствола	мм	600 150
Размеры товарного валика: o диаметр валика o диаметр намотки max	мм	120 400
Плотность суровой ткани по утку	н/см	6-75
Max число ремизок: o с кулачковым ЗОМ o с кареточным ЗОМ		10 14;18
Мощность электродвигателя: o без механизма розыска o с механизмом розыска	кВт	2,2 2,8
Число полотен	шт.	1;2;3;
Число навоев	шт.	2
Коэффициент наполнения по суровой ткани		0,9
Габаритные размеры а)с кулачковым ЗОМ: ширина глубина б)с кареточным ЗОМ(СКН): ширина глубина в)с кареточным ЗОМ(СКР): ширина глубина	мм	5050 1875 5650 1875 5300 1875
Max теор. производительность	м.уточин/г	43560
Масса станка с кулачковым ЗОМ	кг	3300

Расчеты

Исходные данные:

;

Составим уравнение моментов, пользуясь схемой действия сил для определения заправочного натяжения нитей основы на ткацком станке СТБ. Пренебрегая силой тяжести рычагов и трением в опорах, можно составить следующее уравнение моментов относительно оси вращения рычага скала:

где - сила пружины, Н

- нормальное давление основы на скало, н

- сила тяжести скала, Н

- длины плеч действия сил, м.

Тогда

или , где F- натяжение основы, Н.

Из последнего уравнения можно определить натяжение нитей основы:

;

Так как на скало действуют две пружины, по одной стороне с каждой стороны, заправочное натяжение основы

Натяжение приходящиеся на 1 нить основы, следовательно

Натяжение нитей основы возрастает по мере уменьшения диаметра намотки. Статическая составляющая возрастает в связи с постепенным понижением уровня скала, при этом изменяются размеры плеч и увеличивается сила пружины. Динамическая составляющая возрастает в связи с необходимостью более раннего отклонения скала для увеличения угла поворота навоя при уменьшении диаметра намотки основы.

В процессе ткачества при выработке легких и средних тканей основа подается в рабочую зону ткацкого станка с навоя. При выработке тяжелых тканей - со шпулярника.

Навой ткацкого станка представляет собой стальную полую трубу. На стволе крепится 2 фланца, тормозной шкив и зубчатое колесо, которое входит в зацепление с поднавойной шестерней.

Основа наматывается между фланцами на ствол навоя, сам навой установлен в подшипниках станка на цапфах. Несмотря на высокую жесткость трубы, навой под действием упругой силы основных нитей претерпевает изгиб, что приводит к созданию неодинаковых условий прибоя уточных нитей. Ствол навоя можно рассматривать как вал с равномерной нагрузкой q на участке между фланцами.

Кроме изгиба, под действием сил натяжения нитей основы вал претерпевает скручивание.

Навой рассматриваем как балку, закрепленную с двух сторон с равной нагрузкой.

сила натяжения нитей основы;

натяжение единичной нити основы;

число нитей заправленных в основу;

где D- внешний диаметр трубы;

d- Внутренний диаметр трубы;

Крутящий момент:

где радиус навоя;

Суммарное напряжение:

Полученное сравниваем с допускаемым для стали 20.

[В.И.Анурьев, книга1,ст.8.]

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Как показывают исследования и опыт производственной работы на станках СТБ, натяжение основы возрастает по мере уменьшения диаметра намотки. Статическая составляющая возрастает в связи с постепенным понижением уровня скала, при этом изменяются размеры плеч, и увеличивается сила пружины. Динамическая составляющая возрастает в связи с необходимостью более раннего отклонения скала для увеличения угла поворота навоя при уменьшении диаметра намотки основы.

Все отмеченные недостатки работы основного регулятора обусловлены отсутствием механизма основного щупла, который обеспечивает стабильность условий работы регулятора при уменьшении диаметра намотки основы, а также отсутствует специального устройства для установки необходимой величины подачи основы при переходе на выработку ткани с резко отличающейся плотностью по утку.

Неодновременного схода основы с навоев при двухнавойной заправки можно избежать, если намотка пряжей на обоих навоях будет одинакового диаметра и с одинаковым числом витков, причём навои должны быть жёстко соединены между собой.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Анурьев В.И. «Справочник конструктора-машиностроителя» Москва 1974г.

2. Арнаутов П.Н. «Ткацкие автоматические станки. СТБ» Москва 1973г.

3. Гордеев В.А. «Ткачество» Москва 1984г.

4. Дунаев П.Ф. «Конструирование узлов и деталей машин» Москва 1985г

5. Николаев С.Д. «Теория процессов, технология и оборудование ткацкого производства », 1967.

6. Митропольский Б.И. «Проектирование ткацких станков» 1972г.

7. Мшвениерадзе А.П. «Технология и оборудование ткацкого производства», Москва 1984г.

8. Оников Э.А. «Справочник по хлопкоткачеству» Москва 1979г.