1.4 Конструкция и расчет главного барабана

Особенностями привода чесальной шляпочной машины являются фрикционная муфта и колодочный тормоз, обеспечивающие плавный пуск машины (разгрузку электродвигателя и клиноременной передачи от больших пусковых нагрузок) и быстрый останов машины за 10 — 20 сек.

При пуске машины уравнение движения будет иметь вид

M — M_c = J, (1)

где М — момент движущих сил (момент, развиваемый

электродвигателем) в нм;

М_с — момент сопротивления, приведенный к валу двигателя, в

нм;

J — приведенный момент инерции вращающейся системы в

кг м²;

 — угловая скорость в рад/сек.

Если принять, что М = const и М_с = const, то

М — М_с = const.

Интегрируя уравнение (1), получим время пуска

(2)

где _р — угловая скорость вращения по окончании времени пуска.

Постоянную интегрирования С определим из начальных условий. В начальный момент при t = 0 угловая скорость  = 0; тогда из уравнения (2), следует, что С = 0.

Время пуска двигателя чесальной машины может быть определено из выражения

сек,

где п_р — скорость вращения вала электродвигателя при

установившемся движении в об/мин;

— приведенный к валу двигателя момент инерции в

кг  м²;

J_д — момент инерции вращающихся масс двигателя кг  м²;

J_i — момент инерции вращающихся деталей машины в кг  м²;

_i — угловые скорости вращающихся деталей машины в рад/сек.

Приведенный к валу двигателя статический момент, с учетом потерь, можно определить из формулы

, (3)

где М'_с — статический момент на главном валу машины;

— передаточое число между электродвигателем и главным

валом машины;

 — коэффициент полезного действия передачи

(от электродвигателя к главному валу).

Время останова машины находится из выражения

(4)

где М_Т — тормозной момент в н  м.

В привод чесальной шляпочной машины входят фрикционная муфта, колодочный тормоз, механизм управления и другие механизмы.

Рисунок 7 - Фрикционная муфта:

1 — шкив; 2 — втулка; 3 — ведомая ступица шкива; 4 — шпонка; 5 — ступица, 6 — диск; 7 — палец; 8 — болт; 9 — прижимной диск; 10 — пружина; 11 — корпус упорного шарикоподшипника; 12 — штифт; 13 — тяга; 14 — упорный подшипник; 15 — рычаг; 16 — подвижный корпус

Рассмотрим устройство фрикционной муфты (рис. 7). Приводной кли-ноременный шкив 1 свободно посажен на втулке 2 главного вала барабана. Ведомая ступица шкива 3 шпонками 4 жестко закреплена на валу барабана. На втулке ведомой ступицы свободно посажена ступица 5, к которой заклепками крепится стальной диск 6, по обе стороны которого располагаются два свободно плавающих медно-асбестовых фрикционных кольца. Ступица 5 связана с ведомой ступицей 3 шкива пальцами 7. Болты 8, закрепленные по окружности шкива 1 и проходящие через отверстия прижимного диска 9, несут на себе пружины 10, которые зажимают диск 6 вместе с фрикционными кольцами между стенкой ведущего шкива 1 и диском 9.

Движение главному барабану передается от шкива 1 через диск 6 с фрикционными кольцами и далее через пальцы 7 ведомой ступице 3.

Муфта выключается перемещением корпуса 11 упорного шарикоподшипника по оси вала (к концу вала). В корпусе подшипника закреплены два штифта 12, входящие в скосы корпуса 11. Верхний прилив корпуса 11 шарнирно связан тягой 13 с рукояткой 3 (рис. 11). При перемещении рукоятки в крайнее левое положение корпус 11 (рис. 9) поворачивается и, скользя по втулкам неподвижных штифтов 12, перемещается вдоль вала, нажимая через упорный подшипник 14 и подвижной корпус 16 на концы рычагов 15. Рычаги нажимают на болты, расположенные по окружности прижимного диска, отжимают его и выключают фрикционную муфту.

Рисунок 8 - Механизм включения и выключения муфты и тормоза:

1 — ушко корпуса упорного подшипника; 2, 8 — тяга; 3 — рукоятка; 4 — колодка тормоза; 5 — ось тормозной колодки; 6 — пружина; 7 — палец; 9 — рычаг; 10 — валик; 11 — кулачок; 12 — запорный палец; 13 — запорный рычаг; 14 — откидной нож

Одновременно с выключением муфты включается колодочный тормоз, смонтированный на правой раме машины.

Колодка 4 тормоза (см. рис. 8), обтянутая асбестовой лентой, свободно сидит на оси 5, установленной в раме машины, внутри обода главного барабана. Между тормозной колодкой и внутренней частью обода имеется зазор, обеспечивающий свободное вращение главного барабана.

При выключении фрикционной муфты, т. е. при повороте ушка корпуса 1 и пальца 7, тяга 8 поворачивает рычаг 9, закрепленный на валике 10. При этом кулачок 11 плотно прижимает колодку 4 тормоза к внутренней части обода главного барабана; барабан замедляет вращение и останавливается.

При включении муфты кулачок 11 освобождает тормозную колодку, которая под действием пружины 6 отходит от обода барабана.

Включение в работу тормоза и выключение муфты осуществляется при помощи тяги 2 и рукоятки 3. На тяге 2 находится запорный палец 12, который при включенной машине находится под запорным рычагом 13, запирающим откидной нож 14, не позволяя открыть его при вращении главного барабана.

Муфта для предохранения ее от пыли и безопасности обслуживания закрывается с торца крышкой.

При выборе скорости главного барабана, а следовательно, и кинематического режима работы всей машины необходимо учитывать скорость приемного барабана, скорость и направление движения шляпочного полотна.

Условия перехода волокна с приемного на главный барабан зависят от опережения главным барабаном приемного барабана, действия центробежной силы комплекса волокон, разводки между барабанами, угла наклона зубьев приемного и главного барабанов и образуемых вращением главного барабана воздушных потоков, направленных в затылочную часть зубьев приемного барабана в месте перехода волокна на главный барабан.

Предельная скорость главного барабана определяется опережением. Величина опережения находится в пределах

где v_б — окружная скорость главного барабана в м/сек;

v_пр— окружная скорость приемного барабана в м/сек.

Уменьшение опережения при увеличении скорости приемного барабана компенсируется увеличением центробежной силы комплекса волокон и увеличением скорости воздушного потока.

Скорость вращения главного барабана может быть определена по формуле

(5)

где п_пр — скорость вращения приемного барабана в об/мин;

d_np — диаметр приемного барабана в м;

d_б — диаметр главного барабана в м.

При существующем технологическом режиме работы машины скорость вращения главного барабана диаметром 1280 мм составляет 185—195 об/мин. Однако исследования показывают, что при увеличении скорости до 300 об/мин и более качество прочеса улучшается, имеется полная возможность эксплуатации машины. При этом следует иметь в виду, что повышение скорости главного барабана требует повышения точности изготовления машины и в особенности главных ее рабочих органов.

Главный барабан — один из основных рабочих органов чесальной машины. Он представляет собой (рис. 9) тонкостенный цилиндр 1 (обечайку) толщиной 10—12 мм, укрепленный на валу 2 двумя крестовинами 3, расположенными на концах барабана. Обечайка 1 обычно изготовляется из серого чугуна марки СЧ 18-36. На внутренней поверхности средней части обечайка имеет ребра жесткости. Крестовины присоединяются к обечайке болтами 5. Между крестовинами и валом располагаются разрезные втулки 6 с внешней конической поверхностью, что облегчает сборку узла барабана и обеспечивает центрирование и крепление деталей на валу.

Рисунок 9 - Главный барабан чесальной машины:

1 — цилиндр (обечайка); 2 — вал; 3 — крестовина; 4 — щитки; 5 — болт; 6 — разрезные втулки; 7 — балансировочный груз

Для предотвращения попадания волокон и пуха внутрь барабаны с торцов закрываются щитками 4. Поверхность (цилиндрическая) главного барабана обтягивается цельнометаллической пильчатой лентой или игольчатой лентой. Для крепления игольчатой ленты на поверхности барабана просверливаются отверстия под деревянные пробки.

Диаметр главного барабана равен 670 мм у малогабаритных машин и 1272—1290 мм у машин обычного габарита с рабочей шириной 1016—1020 мм. Отечественные машины обычного габарита выпускаются с барабанами диаметром 1272 мм и (без гарнитуры) шириной 1016 мм.

Обечайки барабанов могут выполняться как из чугуна (литьем), так и сварными из стального листа. Чугунные обечайки отечественных машин делаются толщиной 9—12 мм (для машин с игольчатой гарнитурой не менее 9 мм, с пильчатой — не менее 10 мм).

Рисунок 10 - Главный барабан машины ЧМС-450:

1 — главный барабан; 2 — щека правая; 3 — щека левая; 4 — подшипники; 5 — шкив барабана; 6 — клиновая шпонка; 7 — концевой болт; 8 — планка стопорная; 9 — шайба концевая; 10 — фрикционная муфта; 11 — редуктор привода

На внутренней поверхности барабана имеется ряд ребер жесткости. Ближе к торцам внутри барабана делаются кольцевые приливы, к которым болтами крепятся крестовины. На рис. 10 представлен барабан машины ЧМВ-450. Каждая крестовина представляет собой цельную отливку из чугуна, состоящую из обода, шести спиц и ступицы. Для сохранения прочности крестовин отверстия для болтов, соединяющих крестовину с обечайкой, сверлятся против спиц. В крестовинах имеются отверстия для размещения уравновешивающих грузов. Все барабаны балансируются статически и динамически. Динамическая балансировка ведется со скоростями, на 10% превышающими рабочие скорости. С увеличением рабочих скоростей барабанов увеличиваются и требования к точности их изготовления. Так, биение главного барабана снижается в прогрессивных конструкциях до 0,02 мм.

Из-за больших размеров и чисел оборотов на поверхности барабана развиваются большие центробежные силы, подвергающие растяжению материал обечайки. Обычно расчет обечайки на прочность носит проверочный характер. Напряжения в материале обечайки можно приближенно определить по формуле

(6)

где — плотность материала обечайки в кг/м³,

v — окружная скорость барабана по среднему радиусу обечайки в м/с.

В случае ослабления обечайки отверстиями под пробки для крепления игольчатой ленты напряжения в материале обечайки повышаются примерно на 80% и расчет ведется по формуле

(7)

Для чугунной обечайки полученное напряжение сравнивается с предельным для определения запаса прочности:

где _в — предел прочности чугуна при растяжении.