Шпагаты, используемые в основном как изделия разового применения, изготовляют из пряжи короткого прядения, вырабатываемой из смеси пеньковых, льняных и других лубяных волокон; из вискозных комплексных и крученых нитей; из синтетических (полипропиленовых) пленочных нитей; из синтетических (лавсановых и капроновых) комплексных нитей и бумаги (рис. 1).

Однониточный шпагат из лубяных волокон представляет собой льнопеньковую пряжу с круткой на 1 м, определяемой по формуле

, (1)

где б -- коэффициент крутки в системе текс (б = 123--134);

Т -- линейная плотность пряжи, ктекс.

Однониточный шпагат выпускают полированным и неполированным, перемотанным в цилиндрические бобины и клубки крестовой мотки массой от 2 до 3,5 кг.

Шпагат из вискозных нитей скручивают с коэффициентом крутки б = 100--120, полируют и также перематывают в бобины или клубки.

Рисунок 1 - Структура шпагатов

Однониточный шпагат из синтетических комплексных нитей скручивают с коэффициентом крутки б = 60--80, полипропиленовые пленочные фибриллированные нити -- с = 50--60. Синтетические шпагаты не полируют. Изготовление шпагата из двух и более нитей пряжи (прядей) позволяет повысить равномерность его по линейной плотности и прочности. Двухниточный шпагат обычно имеет структуру ZS, хотя возможны и другие сочетания направлений последовательных круток - ZZ или SZ. Двухниточный шпагат из лубяных волокон и вискозных нитей полируют.

Шестиниточный шпагат получают структуры ZSZ путем скручивания трех прядей, каждая из которых представляет собой отполированный двухниточный шпагат. Затем это изделие, носящее название отбойки, полируют еще раз.

Число кручений на 1 м двух- и шестиниточного шпагата определяют по формуле

(2)

где n -- число нитей в шпагате; Т -- линейная плотность нитей, ктекс; б -- коэффициент крутки (для шпагата структуры ZS или SZ равен 225--250, структуры ZZ -- 120--150, структуры ZSZ -- 227--240).

В технологию производства полированного шпагата из двух и более нитей включают: подготовку пряжи к кручению, скручивание шпагата на крутильных машинах, отделку на полировочной машине, перемотку в бобины, упаковку шпагата.

При изготовлении шестиниточного шпагата первые три перехода остаются без изменения, а затем шестиниточный шпагат скручивают из трех двухниточных на фонарных крутильных машинах, отделывают на полировочной машине, перематывают в мотки и упаковывают.

Шпагат из бумаги вырабатывают по следующей технологии: бумагу режут на полосы определенной ширины и наматывают эти полосы, в рулончики (на резальных машинах); затем полосы скручивают и получают однониточный шпагат (бумагу перед кручением подмачивают). После этого шпагат сушат (при выпуске бумажного шпагата в суровом виде) или вощат и сушат на полировочной машине; перематывают в бобины крестовой мотки или клубки и упаковывают.

3.1 Скручивание шпагата

Шпагат линейной плотностью до 1,25 ктекс скручивают на кольцевых крутильных машинах К-176 или ТК-228-С.

Кольцевые крутильные машины

Кольцевые крутильные машины типа К-132, К-176-1 и К-176-2 работают по принципу принудительной подачи элементов (пряжи, нитей) в зону кручения и имеют следующие основные узлы (рис. 2): 1 -- шпулярник навесной шатровый со шпильками и насадками для установки прядильных патронов, катушек, бобин и копсов с химическими нитями; 2 -- питающий механизм, состоящий из двух параллельных цилиндров, размещенных вдоль машины, и индивидуальных (на каждое веретено) самогрузных валиков; 3 -- механизм привода веретен; 4 -- механизм подъема и опускания кольцевой планки; 5 -- крутильно-мотальный механизм, включающий веретена, кольца с бегунками, установленные на кольцевой планке.

Процесс кручения на кольцевых крутильных машинах осуществляется следующим образом. Пряжа или нити сматываются с питающих паковок, огибают натяжные прутки и через направляющий валик поступают в питающий механизм. В питающем механизме нити проходят под задним цилиндром, огибают самогрузный валик и, выйдя из-под переднего цилиндра, через нитепроводник поступают в зону кручения.

Самогрузный валик в такой заправке носит название "жокей". Нитепроводник выполнен в виде фарфорового глазка или крючка, укрепленного на откидном клапане.

Выходящий из нитепроводника скрученный продукт огибает бегунок и наматывается на приемную катушку. Веретено, на котором установлена приемная катушка, получает вращение от главного барабана с помощью тесьмы.

Катушки для кольцевых крутильных машин изготовлены из выдержанного дерева, легких металлических сплавов и пластмассы. Фланцы деревянных и пластмассовых катушек имеют металлическую окантовку. Нижний фланец катушки пазом соединен с веретеном.

Процесс кручения на кольцевых крутильных машинах проходит так же, как и на кольцевых прядильных машинах. С увеличением диаметра намотки продукта на катушке частота вращения бегунка возрастает. Этим обусловлено характерное для кольцевых крутильных машин увеличение крутки по мере наработки съема на катушках или при периодическом опускании кольцевой планки в процессе наматывания початков.

Скручиваемый продукт раскладывается по высоте приемной катушки благодаря подъему и опусканию кольцевой планки. Эти перемещения вызывают периодические изменения крутки.

Действительно, если не учитывать укрутку нитей при скручивании, то

VП= VН + VK (3)

где VП -- скорость продукта, поступающего в зону кручения из питающего механизма;

VН -- скорость намотки продукта на приемную катушку;

VH = рЧdHЧ(nВ -- nБ);

dH -- диаметр намотки на катушке;

nВ -- частота вращения веретена;

nБ -- частота вращения бегунка;

VK -- скорость перемещения кольцевой планки.

Откуда

(4)

Но поскольку крутка продукта , то, учитывая VП, (3), получим:

(5)

При опускании кольцевой планки VK имеет знак "плюс". При подъёме -- "минус". Так как VП > VК, то при опускании кольцевой планки крутка больше, чем при подъеме.

Рисунок 2 - Кольцевая крутильная машина

Натяжение продукта на кольцевых крутильных машинах регулируется массой бегунка. Сила трения бегунка о кольцо и натяжение нити зависят также от состояния бегунка и кольца, наличия смазки.

При использовании обычных крутильных колец (рис. 3, а) и латунных бегунков для создания нормальных условий работы кольцо периодически смазывают (во время съема).

В кольца с фитильной смазкой (рис. 3, б) масло подается непрерывно. Вязкость применяемого для колец масла не должна превышать 4,5° Е (градусы Энглера). Давление бегунка на кольцо во время работы доходит до 50 ДаН/см², и его смазка является условием нормальной эксплуатации машины.

При недостаточной смазке и при использовании латунных бегунков быстро происходит так называемое омеднение колец, когда в результате износа бегунка латунь втирается в рабочую поверхность кольца. В результате сила трения между бегунком и кольцом возрастает, возрастает натяжение и увеличивается обрывность.

Для удаления слоя меди с колец их промывают в теплом (50%-ном) растворе углекислой соды, удаляя грязь и масло, а затем, протерев насухо, погружают в раствор, содержащий хромовый ангидрид (концентрации 300--350 г/л) и персульфат аммония (концентрации 100--120 г/л). Растворение меди продолжается 2 ч. Очищенные от меди кольца промывают в холодной воде, вытирают и промазывают вазелином.

В последнее время широко применяют анидные бегунки, не требующие систематической смазки. Однако анидные бегунки быстро прорезаются нитью, поэтому сейчас появились армированные полианидные бегунки, у которых место, по которому движется нить, выполнено из металла. Анидные бегунки легко надеваются на кольцо, снижают расход смазочных материалов и работают при более высоких скоростях.

Весьма эффективны бегунки из стеклонаполненного анида. Срок их службы в несколько раз превышает срок службы металлических бегунков.

Особый интерес представляют самосмазывающиеся кольца конического сечения (рис. 3, в), на которых работают бегунки с плоской спинкой. При этом уменьшается вероятность заклинивания бегунка, снижается его вибрация и увеличивается срок службы.

В крутильном производстве бегунки различают по номеру, который соответствует массе 100 шт. в граммах. Очевидно, чем больше номер бегунка, тем больше его масса и тем большее натяжение (при прочих равных условиях) он может создать.

Рисунок 3 - Крутильные кольца и бегунки:

а -- обычное кольцо; б -- кольцо с фитильной смазкой; в -- самосмазывающееся кольцо; г -- передача движения кольцевой планке.

Правильность подбора номера бегунка в каждом конкретном случае оценивается по обрывности в процессе кручения, плотности намотки на выпускную паковку, по величине и виду баллона.

В машинах отечественных конструкций движение кольцевой планке передается по двум различным схемам. На рисунке 3, г показан вариант схемы передачи движения кольцевой планке. Балансир 1 получает движение от эксцентрика 2 и цепью 3 связан с блоком 5, сидящим на поперечном валу 6. Поперечный вал несет на себе блок 4, связанный цепью 7, соединенной муфтой 9 и тягой 10 с концом секторного рычага 11, установленного на некотором расстоянии от других таких же рычагов. Секторы попарно соединены цепью 15. На лапах 13 каждого секторного рычага установлены каточки 12, на которые опираются колонки 8 кольцевых планок. Груз 14 уравновешивает систему. Величина подъема кольцевой планки регулируется установкой точки крепления цепи 3 к балансиру 1, а местоположение кольцевой планки в целом -- муфтой 9.

Для регулирования намотки без вращения всех передач машины предусмотрен специальный механизм, отключающий передачу к мотальному эксцентрику от остальных шестерен и дающий возможность вручную поднимать и опускать кольцевую планку в процессе наладки машины.

На кольцевых крутильных машинах КМ-128-1, К-128-1, К-132-И установлены веретена КФ-45-2, а на машинах К-176-1, К-176-2 веретена КФ-75-2. Их выпускают скользящего и роликового типов.

Роликовое веретено отличается от веретена со скользящей втулкой только тем, что вкладыш подшипника скольжения заменен роликовым подшипником.

Каждое веретено имеет индивидуальный тормоз. При нажиме на рычаг тормоза горизонтальная ветвь тормоза с кожаной прокладкой прижимается к нижнему бортику блочка веретена и останавливает его.

Гнездо каждого веретена укреплено на веретенном брусе, причем диаметр гнезда несколько меньше отверстия в брусе, что дает возможность более точно устанавливать веретено по центру кольца.

Веретена приводятся в движение тесьмой, охватывающей одновременно четыре веретена (по два с каждой стороны). Для изменения направления вращения веретен (для получения правой и левой крутки) их ошнуровывают по-разному. При этом барабан и другие органы вращаются в ту же сторону.

Для предупреждения аварий в случае изменения направления вращения двигателя имеется специальная муфта. При правильном направлении вращения шестерни собачки муфты, упираясь в выступы втулки, приводят в движение первый подающий цилиндр. При изменении направления вращения собачки выйдут из зацепления и будут скользить по ободу втулки.

Принцип передачи движения рабочим органам у кольцевых крутильных машин различных типов почти одинаков. На рисунке 4 изображена кинематическая схема машины К-176. Кольцевые крутильные машины имеют широкий диапазон использования, их применяют для кручения различных по своим свойствам материалов. Поэтому, кроме сменной крутильной (Zк) и мотальной (Zм) шестерен, машины имеют сменные шкивы для изменения частоты вращения главного вала и сменные шестерни Zx и Zy для изменения крутки в более широких пределах.

Это дает возможность работать на машинах легкого типа с крутками в пределах 107--1197 кр./м и на машинах тяжелого типа с крутками 67--715 кр./м.

Для сохранения сцепления (постоянства расстояний между осями) сумма зубьев шестерен (Zx + Zy) на машинах К-176 равна 111.

Расчет заправки машины сводится: к установлению необходимого размера шкива двигателя, обеспечивающего заданную частоту вращения веретен; определению (по заданной величине крутки) числа зубьев сменных шестерен, способствующих ее реализации; расчету числа зубьев мотальной шестерни, обусловливающей плотность намотки.

Рисунок 4 - Кинематическая схема кольцевой крутильной машины К - 176: 1 - левые питающие цилиндры; 2 - правые питающие цилиндры

Кольцевые машины К-132 могут работать с частотой вращения веретен от 3000 до 6000 в минуту, машины К-176-2 -- с частотой вращения веретен от 2560 до 3200.

Согласно кинематической схеме (см. рис. 3) частота вращения веретена

, (6)

где nВ -- частота вращения веретена, мин-1; nЭЛ -- частота вращения электродвигателя, мин-1; d1 и d2 -- диаметр блока соответственно на валу электродвигателя и валу барабана, мм; DБ и dБЛ -- диаметры барабана и блочка веретена, мм; 1,5 -- толщина тесьмы, мм; kС -- коэффициент скольжения передач (две гибкие передачи kС1 = kС2 =0,98; kС = k С1Чk С2 = 0,96).

Величина крутки равна

, (7)

где nБЕГ -- частота вращения бегунка, мин-1; VП -- скорость подачи скручиваемого продукта, м/мин; у -- укрутка продукта в результате скручивания (у > I).

Пренебрегая зависимостью крутки от диаметра намотки и движения кольцевой планки, из формул 6 и 7 получим:

,' (8)

где dЦ -- диаметр подающих цилиндров, м, откуда

(9)

По мере увеличения диаметра намотки расстояние между витками уменьшается, так как скорость движения кольцевой планки и скорость выпуска в течение наработки всего съёма постоянны. Количество витков продукта по высоте катушки

, (10)

где Н -- расстояние между фланцами (высота намотки), мм; h -- шаг одного витка, мм.

Длина нити в одном слое, намотанном на катушке,

, (11)

где щ -- угол подъема винтовой линии, образованной осью нити, намотанной на катушку и основанием катушки.

За время намотки нити такой длины мотальный эксцентрик делает Ѕ оборота, а подающие цилиндры подают в зону кручения продукт длиной LЧy.

Тогда по кинематической схеме за Ѕ оборота эксцентрика (см. Рисунок 4)

.(12)

Подставив значение L из выражения 9 и решив полученное уравнение относительно ZM, получим:

(13)

Величину шага витка намотки обычно выбирают меньше или равной диаметру DНИТ скрученной нити.

, (14)

где Т -- линейная плотность продукта, ктекс; г -- плотность продукта, г/см3 (для изделий из короткого пенькового волокна г = 0,55--0,65; из пленочных полипропиленовых нитей г = 0,4--0,5).

Мотальные шестерни выпускаются с интервалом в три зуба, что соответствует изменению шага витков намотки на 0,09 мм.

Производительность кольцевых крутильных машин определяют по формуле

, (15)

где П -- производительность машины, кг/ч; nВ -- частота вращения веретен, мин-1; m -- число веретен на машине; Т -- линейная плотность вырабатываемого крученого продукта, ктекс; КПВ -- коэффициент полезного времени (0,8-- 0,96); К -- число кручений в 1 м продукта.

3.2 Крутильные машины тяжелого типа для шпагатных изделий и каболок

Отечественные крутильные машины тяжелого типа К-200-П и К-280-П1 изготовляют с подвесными рогульками, которые приводятся в движение канатиками. Принцип работы крутильно-мотальных механизмов этих машин такой же, как и механизмов гребнепрядильных машин. Механизация съёма осуществляется с помощью сменных кареток с катушкодержателями.

Так как эти машины предназначены для кручения продуктов с относительно высокой линейной плотностью при большом числе сложений, они имеют выносные шпулярники большой вместимости. Это упрощает обслуживание машин и позволяет в некоторых случаях ликвидировать промежуточные тростильно-крутильные процессы.

Иногда машину К-280-П1 вместо шпулярника оборудуют специальными стойками, позволяющими устанавливать в качестве питающих паковок сновальные валики.

На рисунке 5 приведены технологическая и кинематическая схемы крутильной машины К-280-П. Питающие паковки (катушки с пряжей, нитями) устанавливают на шпулярник и через направляющий пруток в верхней части шпулярника протягивают нити к подающему устройству крутильной машины. Таким образом, зона обслуживания машины находится между шпулярником и передней сторонкой машины, а скручиваемые нити проходят над головой работницы, обслуживающей машину.

После системы нитенатяжителей скручиваемые нити поступают в подающее устройство, состоящее из двух приводных питающих цилиндров, проходящих вдоль всей машины, и индивидуальных нажимных валиков, работающих по принципу "жокея".

Из подающего устройства все скручиваемые нити поступают в зону кручения с одинаковой скоростью. Для облегчения заправки подающего устройства нажимные валики закреплены на рычагах и могут быть подняты при заправке скручиваемых нитей в каждую рогульку.

Система торможения катушек, обеспечивающая натяжение скручиваемого продукта и требуемую плотность намотки, аналогична той, которая применяется на гребнепрядильных машинах канатного производства.

Частоту вращения рогулек подсчитывают с учетом скольжения канатика на блоке рогульки.

(16)

где nP -- частота вращения рогульки, мин-1; nЭЛ -- частота вращения вала электродвигателя, равная 735 об/мин; 675 -- постоянное число, подсчитанное по шестеренной передаче, kC - коэффициент скольжения канатика, обычно принимаемый в пределах 0,93--0,95; DСМ -- диаметр сменного шкива на главном валу машины, мм.

Число кручений К в одном метре скручиваемого продукта определяется по формуле

(17)

где у -- укрутка скручиваемых элементов в продукте; 47,6 -- постоянное число, подсчитанное по шестеренной передаче.

Производительность крутильных машин с подвесной рогулькой подсчитывается по формуле (15), в которую вместо nВ подставляют nР -- частоту вращения рогульки, мин-1; т -- число рогулек на машине.

Характерной особенностью всех рассмотренных выше крутильных машин является совмещение операций кручения и намотки, объединение крутящих и наматывающих органов. Этим обусловлены определенные ограничения габаритов и формы приемных паковок, скоростного режима.

Рисунок 5 - Схема крутильной машины К.-280-П:

а -- технологическая; б -- кинематическая

Рисунок 6 - Технологическая схема крутильной машины с отдающим веретеном двойного кручения.

В машинах двухзонного кручения указанных ограничений нет. На рис. 6 изображена технологическая схема машины для кручения шпагата с отдающим веретеном двойного кручения. Паковку со скручиваемым продуктом устанавливают на бобинодержателе 3. Продукт, сматываясь с бобины 2, проходит через глазок рогульки 4 и, огибая шариковый натяжитель 5, через канал бобинодержателя поступает в крутильный диск 1, получающий вращение от клиноременной передачи. Выйдя из крутильного диска через направляющий глазок 6, скрученный продукт с помощью подающего устройства 7 через компенсатор 11 направляется в мотальную головку, состоящую из фрикционного барабана 10, раскладчика 8 и приклонов с приемной паковкой 9.

Приемная паковка представляет собой бобину (коническую или цилиндрическую) крестовой прецизионной намотки высотой 280 мм, диаметром 280 мм. Частота вращения крутильного диска от 2200 до 4804 об/мин, что дает возможность получить до 9600 кр./мин.

Имеются и многоверетённые машины двухзонного кручения с питающими паковками до 15 кг для кручения изделий диаметром до 8 мм при скорости от 1000 до 6000 кр./мин.

Отделение мотального механизма от крутильных органов на машинах с отдающим веретеном позволяет проводить работы, направленные на механизацию и автоматизацию съема готовой продукции, дает возможность широко варьировать параметрами приемной паковки, исключает влияние процесса намотки на процесс кручения.

Однако применение отдающих веретен ограничено тем, что на них можно крутить только одиночный продукт или заранее сформированный из одного или нескольких компонентов (трощеный) и смотанный в одну паковку. Скручивание нитей одновременно с нескольких паковок на таких веретенах нерационально, в частности, из-за большого количества отходов, большой обрывности, связанной с несинхронным сматыванием нитей.

3.3 Крутильное оборудование для свивки шестиниточного шпагата и шнуров

Особенностью формирования шестиниточного шпагата и шнуров является необходимость обеспечения уравновешенности изделия при достаточной плотности, компактности его структуры. Для этого, во-первых, необходимо скручивать шпагат или шнур из прядей в направлении, противоположном их собственной крутке (если пряди имеют крутку S, то шнур должен иметь крутку Z, и наоборот); во-вторых, нельзя допускать раскручивания прядей в процессе формирования изделия, то есть следует обеспечить прядям подкрутку.

Скручивание (свивку) шестиниточного шпагата и шнуров осуществляют на фонарных крутильных машинах.

Фонарная крутильная машина имеет 12 рогулек подвесного типа, разделенных на две секции по 6 рогулек в каждой. Привод секций независим один от другого. Машина имеет три основных узла: узел фонарных рогулек для подкрутки прядей (отличаются от рогулек машин К-280-П только тем, что продукт не наматывается, а сматывается с катушек); основной свивально-мотальный механизм (обычный рогульчатый, см. рисунок 7). Приемная катушка отстает от рогульки по мере наматывания на нее скрученного продукта. Витки по высоте укладываются благодаря равномерному перемещению каретки с катушками в вертикальной плоскости, что достигается введением в передачу цевочного круга.

Натяжение наматываемого изделия создается торможением приемной катушки о тормозные колодки, которые могут сближаться и разводиться с помощью маховика, регулирующего уровень натяжения.

Частота вращения свивальной рогульки в зависимости от линейной плотности вырабатываемого изделия принимается в пределах 850--1000 мин-1.

Рисунок 7 - Рогулечное веретено

Частота вращения подкрутки nП, сообщаемая прядям фонарными рогульками за один оборот свивальной рогульки, определяется из соотношения между частотой вращения фонарных nФ и крутильных рогулек nР

.(18)

Для того чтобы за один оборот свивальной рогульки фонарные рогульки совершили тоже один оборот, необходима ZФ ? 65. Величину крутки готового продукта определяют по формуле

,(19)

где V -- скорость выпуска.

Недостатком фонарных машин старых типов является мягкий привод рогулек, который не обеспечивает стабильности крутки шнура и его прядей.

Производительность фонарных крутильных машин (в кг/ч) рассчитывается по формуле 12, где вместо nВ подставляют nР.

Поэтому такие машины вытесняются фонарными машинами с жестким приводом КФП-520-П (для изделий диаметром 1,6--4 мм) и КФТ-620-П (для изделий диаметром 5--7 мм), работающими с частотой вращения свивальных рогулек соответственно 1000--600 об/мин. Движение фонарным рогулькам передается с помощью винтовых шестерен.

Жесткая (без проскальзывания) передача движения крутильным органам фонарных крутильных машин гарантирует получение равномерной крутки как самого изделия, так и его прядей.

Английская фирма "Мекки" выпускает два типа двухверетенных фонарных крутильных машин, нашедших применение на многих предприятиях. Это машины с приемной катушкой 305Ч203 мм для выработки изделий диаметром до 4 мм и с приёмной катушкой 330Ч227 мм для шпагатов и шнуров диаметром до 6 мм. На каждую свивальную рогульку приходится по четыре фонарных рогульки.

Частота вращения свивальных рогулек у машин первого типа до 1850 об/мин, у машин второго типа -- до 1600 об/мин; частота вращения фонарных рогулек соответственно до, 2200 об/мин и до 1900 об/мин.

На машинах, фирмы "Мекки" технологическая линия изогнута: пряди, выходящие из фонарных рогулек, установленных по обе стороны от свивальной рогульки, поднимаются вверх, огибают направляющие ролики и опускаются вниз в калибр крутильной трубки. Скрученный продукт проходит тянульные ролики и поступает в свивальную рогульку, с помощью которой наматывается на приемную паковку. Такая схема машины позволяет значительно сократить ее высоту, облегчить обслуживание. Качество изделий при этом несколько снижается из-за "порога крутки", образующегося в месте огибания прядями направляющих роликов, препятствующего распространению подкрутки в точку свивки.

Для свивки трех- и четырехпрядных кручёных изделий диаметром от 1 до 6 мм фирма "Сима" (Италия) выпускает одноголовочные машины K2T/N и K2T/R с отдающими (подкручивающими) и приёмным веретенами двухзонного кручения. Указанные марки машин отличаются видом и емкостью приемной паковки: у K2T/N--двухфланцевая катушка 220Ч260 мм, у K2T/R -- цилиндрическая бобина крестовой прецизионной намотки 254x254 мм. Питающие паковки -- двухфланцевые катушки 298Ч260 мм.

Частота вращения приёмного веретена до 2500 об/мин (до 5000 кр./мин) обеспечивает более высокую производительность машины по сравнению с габлировочными машинами однозонного кручения.

Однако двухзонное скручивание продукта приёмным веретеном, хотя и позволяет значительно повысить скоростной режим работы машины, в некоторой степени отрицательно влияет на ход процесса. Подкрутка, сообщаемая прядям во время свивки, рассчитывается исходя из полной крутки продукта, тогда как продукт в первой зоне скручен лишь наполовину. В связи с этим пряди, поступающие в первую зону свивки, оказываются перекрученными и могут деформироваться, образовать сукрутины и т. п.

3.4 Отделка шпагатных изделий

Цель отделки шпагатных изделий -- повысить эксплуатационные характеристики, улучшить внешний вид. При этом благодаря проклеиванию, увеличению компактности структуры удается повысить разрывную нагрузку шпагатов из лубяных волокон на 10--15%.

Технологический процесс отделки шпагатных изделий состоит из следующих операций: очистки шпагата от костры и пуха (эффект очистки лучше при воздействии ножевых валиков на сухой продукт); промывки шпагата (вначале в теплой воде, затем очистка и промывка в мыльной воде, а для изделий, требующих повышенной отделки, в отбеливающих растворах); проклейки шлихтой; сушки ошлихтованного шпагата; полировки или лощения; намотки обработанного шпагата на двухфланцевые катушки.

Все указанные операции выполняют на полировочной машине.

На рисунке 9 изображена технологическая схема полировочной машины. Нити шпагата сматываются с катушек, установленных на шпулярнике 9, проходят через натяжную рамку 10 и с помощью распределительных решеток 11 строго в определенном порядке (перекрещивание не допускается) проходят чистительно-шлихтовальное устройство. Это устройство имеет три ванны. На выходе второй и третьей ванны имеется рычажный отжим 13. Между ваннами расположены быстро вращающиеся ножевые очистительные 12 и гладильные 14 валики. На очистительных валиках укреплены ножи или планки, покрытые кардной гарнитурой. Они снимают с поверхности проходящего шпагата костру и пух. Гладильные валики обвиты жесткой (преимущественно сизальской) веревкой диаметром 12,7 мм, которая заглаживает отставшие концы волокон.

Затем нити шпагата 12--17 раз огибают два сушильных барабана (рабочее давление пара в барабанах 1,5-105 Па). Нижний барабан 1 получает принудительное вращение, а верхний 4 свободно вращается нитями шпагата. Число одновременно обрабатываемых нитей шпагата 24--32 или 48 в зависимости от линейной плотности шпагата. Нити на барабанах расположены группой в том порядке, в каком они проходили чистительно-шлихтовальное устройство. Этот порядок поддерживается распределительной доской 3. Раскладка группы нитей по длине барабанов осуществляется с промежутком в 10 мм, превышающим расстояние между отдельными нитями шпагата в группе, что облегчает ориентировку при ликвидации обрывов и при заправке.

Нити, проходя по барабанам, касаются четырех лощильных валиков 2, вращающихся с частотой от 500 до 700 об/мин. Установку лощильных валиков можно регулировать на ходу, потому что их подшипники установлены на салазках, передвигаемых винтовыми тягами.

Лощильные валики на 2/3 или на 1/2 своей длины обвиты жёсткой сизальской верёвкой, а на остальной длине -- мягкой льно-пеньковой веревкой, на которую наносят слой лощильной массы (примерно 70% воска, 20% парафина и 10% канифоли).

Лощильная масса должна соприкасаться с уже подсушенным шпагатом (на сыром шпагате лоска, то есть блестящей поверхности, не получится). Сойдя с барабанов, шпагат направляется на приемные катушки 6, которые вращаются благодаря трению о фланец 7 веретена 8 приемного устройства.

Рисунок 8 - Схема смещения сушильных барабанов полировочной машины ПШ - 235 - П

Рисунок 9 - Технологическая схема полировочной машины ПШ-235-П

Веретена в приемном устройстве имеют постоянную частоту вращения, поэтому по мере увеличения диаметра намотки увеличивается проскальзывание катушки относительно веретена. Таким образом, натяжение шпагата в процессе намотки определяется массой катушки и массой груза 5, который прижимает катушку к фланцу веретена.

Раскладка шпагата по высоте приемной катушки осуществляется раскладчиком в виде рейки с нитенаправителями, приводимым в движение через передачу, включающую обычный подъемный (цевочного зацепления) круг или эксцентрик.

Съемно-заправочные операции проводят поверетённо без останова машины.

Чтобы улучшить распределение нитей шпагата по поверхности сушильных барабанов, исключить возможность набегания групп и отдельных нитей друг на друга, уменьшить износ штырей распределительной доски, ось верхнего барабана смещена относительно оси нижнего (рисунок 8).

Для правильной установки барабанов необходимо знать величину смещения Р подшипников верхнего барабана относительно оси нижнего.

(20)

где L -- расстояние между центрами подшипников; t -- шаг витков групп нитей на барабане (для 48-веретённой машины 154 мм, для 32-веретенной 106 мм); D -- диаметр барабана (верхнего).

Из-за смещения осей барабанов длина крайних витков шпагата отличается от длины центрального витка шпагата, однако эта разница (до 1%) практически не влияет на ход процесса.

Скорость выпуска шпагата (м/мин) определяют по скорости нижнего барабана nБ.

При выбранном сушильном режиме производительность полировочной машины ПШ-235-П определяется по формуле (15), где т -- число одновременно полируемых нитей шпагата.

Основными материалами, входящими в шлихту, предназначенную для отделки шпагатных изделий, являются: крахмал или мука, каолин, медный купорос. Каолин, а также применяемый рядом предприятий тальк, являются заполнителями пор, имеющихся в шпагате. Крахмал или мука при шлихтовании склеивают волокна. Некоторые предприятия используют клей, повышая клеящие свойства шлихты, но клей может придать ломкость шпагату, ухудшить его свойства. Для нейтрализации такого вредного действия клея в качестве смягчителя добавляют глицерин, который одновременно увеличивает гигроскопичность изделия. Иногда дополнительно вводят такие клеящие вещества, как декстрин (до 0,6%), а для уменьшения влагопоглощения -- квасцы.

Медный купорос -- антисептик, образует с жирами и содой меднистое мыло, которое придает шпагатным изделиям противогнилостные свойства.

Применяют шлихту из препарата КМЦ (карбоксиметилцел-люлозы) и шлихту из латекса СВХ.

Во время использования температуру шлихты следует поддерживать в пределах 60--65°С. На машине ПШ-235-П температуру регулируют двухпозиционным регулятором, а уровень шлихты в корыте -- электронным регулятором системы ЦНИХБИ. Шлихта должна быть однородной, не разжижаться при размешивании в течение 4--5 ч; при разжатии пальцев, предварительно окунутых в шлихту, образовывать тянущуюся нить, а при высыхании -- склеивать пальцы. Реакция шлихты должна быть слабощелочной.

В связи с тем, что после полного погружения шпагата в воду первых корыт последующее его поступление в ванну со шлихтой приводит к разжижению шлихты, рекомендуют ограничиться смачиванием шпагата только влажным валиком.

Шлихтовальная ванна обычно располагается перед двумя последними гладильными валиками, снимающими излишек и втирающими шлихту в нить. С увеличением частоты вращения последних гладильных валиков процент содержания шлихты снижается.

3.5 Перемотка и упаковка шпагатных изделий

Шпагаты, тонкие шнуры перематывают в товарные паковки -- цилиндрические клубки крестовой намотки. Изделия линейной плотностью 0,67--2,5 ктекс перематывают на крестомотальной машине КШ-3, изделия линейной плотностью от 1,25 до 3,4 ктекс -- на машине КШ-4.

Обе машины имеют по шесть головок. Каждая головка состоит из четырех основных узлов: шпулярника (с устройством для торможения питающей паковки), приспособления для натяжения продукта, мотальной головки и механизма автоматического останова головки (при наработке клубка заданного диаметра). Кинематическая схема машины КШ-4 изображена на рисунке 8, а. На машине КШ-3 каждая мотальная головка наматывает одновременно по два клубка (рис. 10, б), а на машине КШ-4 наматывается по одному клубку. На машине КШ-3 получают клубки диаметром 85 мм и высотой 110 мм; на машине КШ-4 -- диаметром до 190 мм, высотой 165 или 180 мм в соответствии с размахом установленного сменного эксцентрика.

На крестомотальных машинах КШ-3 и КШ-4 приемная паковка вращается с постоянной частотой вращения (соответственно 492 и 535 мин-1). При этом скорость перемотки по мере увеличения диаметра намотки возрастает. Для определения производительности таких машин необходимо знать среднюю линейную скорость намотки.

В каждый момент времени скорость намотки складывается из окружной скорости вращения приемной паковки и скорости водилки, раскладывающей продукт вдоль клубка.

Средняя по времени линейная скорость перемотки, как показали работы ЦНИИЛВ, определяется как отношение длины (L) нити на полной паковке к времени (t) намотки полной паковки.

(21)

Рисунок 10 - Крестомотальная машина КШ-4,3:

а -- кинематическая схема машины КШ-4 (1 --веретено; 2-- ните-водитель); б -- схема намотки бобин на машине КШ-3

В свою очередь время намотки паковки

,(22)

где l -- текущая длина нити на паковке;

V(l) -- переменная скорость нити,

;

n -- частота вращения паковки с наматываемой нитью, мин-1;

d(l) -- текущий диаметр намотки;

В -- высота паковки (клубка);

i -- частота движений водилки [число двойных (туда и обратно) ходов водилки в минуту].

Если допустить, что плотность паковки не зависит от ее диаметра, то текущий диаметр намотки определяется из соотношения

или ,(23)

где T -- линейная плотность нити; d0 -- внутренний диаметр паковки (диаметр шпинделя); и г -- плотность паковки.

Тогда из выражения (14) после интегрирования получим:

. (24)

Длина нити на полной паковке из соотношения (15).

, (25)

где DH -- наружный диаметр полной паковки.

Учитывая два предыдущих выражения, из формулы средней линейной скорости перемотки (13) получим:

(26)

Следовательно, средняя линейная скорость намотки равна средней арифметической скоростей намотки на пустой шпиндель (патрон) и полную паковку.

Производительность крестомотальной машины определяется по формуле

, (27)

где VCP -- средняя линейная скорость намотки, м/мин; М -- число головок на машине; m -- число нитей шпагата, перематываемых на каждой головке; Т -- линейная плотность шпагата, ктекс; КПВ -- коэффициент полезного времени.

Шаг (х) намотки продукта на паковке определяется по формуле (см. рис. 8, а)

, (28)

где h -- размах эксцентрика.

Для получения плотной прецизионной намотки шаг намотки выбирают таким, чтобы за один полный цикл движения водилки (туда и обратно) шпиндель совершил k минус щ оборотов, где k -- целое число; щ -- угол отставания, соответствующий диаметру перематываемого продукта.

Шестинйточный шпагат иногда перематывают в мотки на мотовилах. Длина мотков в сложенном виде 900 мм.

Определенные достоинства, особенно при расфасовке изделия малыми паковками, имеет перемотка шпагата в круглые клубки. Такой процесс осуществляется, например, на автоматических клубочных машинах фирмы "Сима" (Италия). Клубок формируется с помощью рогульки, которая, вращаясь, наматывает шпагат на шпиндель. Ось вращения шпинделя наклонна к оси рогульки. Шаг витков намотки шпагата определяется соотношением между частотой вращения рогульки и шпинделя.

4. Производство шнуров