Korea Ever-Power · Průvodce aplikačním inženýrstvím
Šnek a šnekové kolo pro textilní tkalcovský stav a navíjecí stroje příze
Navíjecí stroj příze pracující rychlostí 1 200 metrů za minutu vyrobí 2kg cívku na kuželové cívce během 45 minut. Pokud šnekový převod pohánějící posuvný mechanismus mění rychlost o 3 procenta, napětí příze kolísá o 4 až 5 procent – což je dostatečné k tomu, aby se v navinuté cívce vytvořily tvrdé a měkké pásy, které způsobují přetržení příze během odvíjení na tkalcovském stavu. V textilní výrobě se konzistence rychlosti na výstupu šnekového převodu přímo promítá do životnosti příze.
Textilní stroje – navíjecí stroje příze, tkalcovské stavy, spřádací rámy a pletací stroje – používají šnekové převody pro pohony příze, odvíjecí a navíjecí mechanismy, vačkové pohony a polohování cívky. Rozhodující výzvou ve specifikaci je konzistence napětí příze: šnekový převod musí zajišťovat kolísání rychlosti pod plus nebo mínus 1,5 procenta, aby se kolísání napětí příze udrželo v pásmu 2 až 3 procent, což zabraňuje kolísání hustoty návinu a jejímu přetržení za vláknem. Analýza křivky napětí příze v závislosti na rychlosti tento vztah kvantifikuje: ΔT/T = k × ΔV/V, kde k se pohybuje od 1,2 pro syntetické příze s nízkou pružností do 1,8 pro vysoce pružná přírodní vlákna. Broušené šnekové převody při Ra 0,4 µm vytvářejí kolísání rychlosti pod 1 procento; odvalované převody při Ra 1,6 µm vytvářejí kolísání 3 až 5 procent, které překračuje toleranci napětí pro většinu typů přízí. Páry textilních šnekových ozubených kol patří k nejmenším (modul 0,5 až 1,5, osová vzdálenost 15 až 40 mm) a nejméně zatěžovaným (0,5 až 10 N·m) v jakémkoli odvětví – ale počet jednotek na továrnu je nejvyšší: 200 až 1 000 jednotlivých párů v jediné tkalcovně nebo navíječce.
Kde textilní stroje používají šnekové převody
Moderní textilní továrna obsahuje stovky strojů – každý s 1 až 8 jednotlivými páry šnekových převodů pohánějícími přesné mechanismy, které manipulují s přízí rychlostí 500 až 2 000 metrů za minutu. Navíjecí hala s 500 vřeteny obsahuje 500 až 1 500 párů šnekových převodů; tkalcovna s 200 tkalcovskými stavy obsahuje 400 až 1 600 párů. Celkový počet jednotek v jedné textilní továrně často převyšuje kombinovaný počet všech ostatních aplikací v této sérii článků.
Tyto drobné páry šnekových převodů (mnohé menší než palec) vykonávají přesné funkce, kde je konzistence otáček důležitější než točivý moment – na rozdíl od těžkých průmyslových aplikací (cement A25, těžba A26), kde je točivý moment klíčový.
Šnekový převod pohání příčnou vačku nebo vratný vodítko, které během navíjení pokládá přízi tam a zpět přes cívku. Rychlost posuvu určuje úhel křížení příze a hustotu návinu. Změna rychlosti vytváří pruhy hustoty – viditelné jako tvrdé a měkké kroužky na navinuté cívce. 1 až 3 páry šnekových převodů na navíjecí pozici; 100 až 500 pozic na stroj.
Uvolňovací mechanismus uvolňuje osnovní přízi z nosníku kontrolovanou rychlostí. Navíjecí mechanismus navíjí hotovou látku na cívku látky. Oba používají šnekové převody pro přesnou regulaci rychlosti. Samosvorný mechanismus udržuje konstantní napětí osnovy, když se tkalcovský stav zastaví pro zavádění útku – zabraňuje tak skokům v napětí při opětovném spuštění. 2 až 4 páry na tkalcovský stav; 100 až 400 tkalcovských stavů na prošívku.
Křivka napětí příze v závislosti na rychlosti – jak změna rychlosti šnekového převodu způsobuje přetržení
Příze není tuhé těleso – je to elastické vlákno, které se pod napětím natahuje. Když se rychlost navíjení krátkodobě zvýší (v důsledku chyby převodu šnekovým kolem), příze mezi podávacím bodem a povrchem cívky se natáhne – napětí se zvýší. Když se rychlost sníží, příze se uvolní – napětí se sníží. Kolísání napětí je úměrné změně rychlosti a je zesíleno elastickými vlastnostmi příze.
Tabulka ukazuje, že standardní páry šnekových kol s odvalovacím mechanismem (Ra 1,6 µm) překračují 5% prahovou hodnotu zlomu pro bavlnu a vlnu – což vede k měřitelnému zvýšení zlomu příze na navíjecích strojích pro přírodní vlákna. U polyesteru a dalších syntetických vláken s nízkou průtažností jsou odvalovací páry s 4,8 procenty na okraji. Broušené páry (Ra 0,4 µm) se u všech typů přízí drží pohodlně pod touto prahovou hodnotou. Nákladová přirážka na broušení (obvykle 30 až 50 procent na pár u modulů textilní velikosti) je opodstatněná všude tam, kde se navíjejí přírodní vlákna nebo syntetické materiály s jemným vláknem – náklady na přetržení příze z jediného posunu zvýšeného napětí převyšují příplatek za broušení u všech párů na stroji.
Vysoký počet kusů a cenová citlivost – stovky párů na stroj
Jeden automatický kuželový navíjecí stroj má 48 až 120 navíjecích pozic, každá s 2 až 3 páry šnekových převodů (posuvný pohon, kompenzátor napětí, kolébka pouzdra). Stroj s 60 pozicemi obsahuje přibližně 150 jednotlivých párů. Navíjecí hala s 10 stroji obsahuje 1 500 párů. V tomto měřítku úspora nákladů o 0,50 USD na pár ušetří 750 USD na halu – a typická vietnamská nebo korejská textilní továrna má 3 až 8 navíjecích hal. Citlivost na náklady je srovnatelná s automobilovým průmyslem (článek A30) i přes nízký jednotlivý krouticí moment – protože počet jednotek vytváří stejnou objemovou ekonomiku.
POM kotouče dominují v textilních aplikacích. POM (acetalová) kola jsou univerzální v textilních šnekových převodech ze tří důvodů: hmotnost (páry jsou namontovány na pohyblivých příčných vozíkech – každý gram hmotnosti vozíku zvyšuje setrvačnost a energii zrychlení), hluk (textilní pracovníci tráví v navíjecí hale více než 8 hodin – POM je při tomto nízkém zatížení o 10 až 15 dB(A) tišší než bronz) a cena (POM kola za 0,08 až 0,25 USD oproti bronzovým za 0,80 až 2,50 USD za kolo – což je 5 až 10násobný rozdíl, který je rozhodující při 1 500 jednotkách na halu). Nevýhodou je, že POM vydrží 2 až 4 roky v textilním nepřetržitém provozu oproti 5 až 8 letům u bronzu – ale při 0,15 USD za kolo jsou náklady na výměnu zanedbatelné.
Korejský výrobce syntetických vláken, který provozoval 8 automatických navíjecích strojů (celkem 480 pozic, přibližně 1 200 párů šnekových kol), oznámil zvýšení míry přetržení příze z 0,8 na 1 000 kg na 3,2 na 1 000 kg během 6měsíčního období. K přetržení docházelo převážně v zóně náběhu navíjení (kde se zvětšuje průměr cívky, což vyžaduje přesné nastavení rychlosti posuvu). Šetření zjistilo, že u párů šnekových kol v pohonech posuvu – kol z POM, starých 3 roky – došlo k nárůstu vůle v důsledku opotřebení (původní 3 úhlových minuty, naměřeno 12 úhlových minut). Zvýšená vůle způsobila 2,5% změnu rychlosti v každém bodě obrácení posuvu, což vytvořilo nárůsty napětí o 3,8 procenta (polyester, k = 1,2) – pod 5% prahovou hodnotou přetržení pro polyester, ale nad prahovou hodnotou pro směsné příze (směs polyesteru a bavlny, efektivní k = 1,4), které závod začal zpracovávat před 8 měsíci. Složka přírodních vláken zesilovala citlivost na napětí. Řešení: vyměnit všech 1 200 kol z POM (celkové náklady: 1 200 × 0,18 USD = 216 USD za díly plus 2 dny práce technika za 380 USD). Míra zlomení klesla na 0,6 na 1 000 kg – pod původní míru, protože nová kola měla menší počáteční vůli (2 úhlové minuty oproti specifikaci 3 úhlových minut u předchozí várky). Ponaučení: výměna kol u textilního šnekového převodu by měla být plánována podle typu produktu, nikoli podle kalendáře – pár, který je ve 3. roce vhodný pro syntetickou přízi, může být ve 2. roce nedostatečný pro směsi přírodních vláken, protože faktor citlivosti na tah k je vyšší.
Tři případy specifikace párů šnekových převodů textilních strojů
Případ 1 – Vinutí korejských syntetických vláken: 200 pozic, přesné napětí ±2%, servopohon
Korejský výrobce syntetických vláken specifikoval páry šnekových převodů pro příčné pohony 200polohového přesného navíjecího stroje vyrábějícího cívky DTY (příze s tahovou texturou) rychlostí 1 200 m/min. Tolerance napětí: plus mínus 2 procenta (DTY vyžaduje pevné napětí pro rovnoměrné udržení krimpování). Pár šnekových převodů: jednochodý, modul 0,8, rozteč 20 mm, poměr 30:1. Uzemněný šnek Ra 0,4 µm (kolísání rychlosti pod 1 procento – kolísání napětí 1,2 procenta při k = 1,2 pro polyester, což je v rámci cílové hodnoty 2 procent). Kolo: POM. Motor: servopohon 24 V DC na pozici (individuální řízení napětí pomocí zpětné vazby v uzavřené smyčce). Cena za pár: 2,80 USD (uzemněný, POM, modul 0,8). Cena za 200 pozic × 2 páry na pozici: 1 120 USD. Hodnota produkce příze na stroj za rok: přibližně 2,4 milionu USD – 1 120 USD za páry šnekových převodů chránilo kvalitu příze v hodnotě 2 000násobku ceny páru.
Případ 2 – Japonský vzduchový tkalcovský stav: odpouštěcí pohon, 800 ot./min, ultrakompaktní hlava tkalcovského stavu
Japonský výrobce tkalcovských stavů specifikoval šnekové převody pro mechanismus odebírání osnovy vysokorychlostního vzduchového tkalcovského stavu pracujícího s rychlostí 800 stehů za minutu. Odevírací mechanismus uvolňoval osnovní přízi z nosníku řízenou rychlostí synchronizovanou s tkacím cyklem – jakákoli změna rychlosti způsobovala viditelné vady útkové tyče (periodické změny hustoty tkaniny). Šnekový převod: jednochodý, modul 0,6, osová vzdálenost 15 mm, poměr 40:1 – jeden z nejmenších šnekových převodů v celé této 35členné sérii. Průměr šneku Ra 0,3 µm (kolísání rychlosti pod 0,8 procenta). Kolo: PA66-GF15 (nylon vyztužený skelnými vlákny – uvolňovací moment 3 N·m překročil kapacitu POM při malé osové vzdálenosti 15 mm). Samosvorný mechanismus nezbytný: udržoval konstantní napětí osnovy během milisekundové pauzy mezi jednotlivými cykly vkládání útku. Cena za pár: 3,50 USD. Hluk na 1 m: 38 dB(A) (neslyšitelné nad hlukem tkalcovského stavu 85 dB(A). Procházet šnekové převodovky pro textilní stroj možnosti pro aplikace v tkalcovských stavech, navíjecích a spřádacích strojích.
Případ 3 – Vietnamský stroj na dopřádání bavlny: 500 vřeten, řízený náklady, přijatelné odvalování
Vietnamská přádelna bavlny specifikovala páry šnekových kol pro pohony prstencového dopřádacího stroje s 500 vřeteny. Prstencový traverz pohyboval prstencovou kolejnicí nahoru a dolů pro vytvoření popínací příze (balík příze na vřetenu) – relativně pomalý, málo přesný pohyb, kde byla přijatelná kolísání rychlosti pod 5 procent, protože geometrie navíjení popínací příze tolerovala mírné kolísání hustoty. Pár šnekových kol: jednochodý, modul 1, osová vzdálenost 25 mm, poměr 20:1. Odvalovací šnek Ra 1,2 µm (jemně odvalovaný – kolísání rychlosti přibližně 2,5 procenta, kolísání napětí 3,8 procenta pro bavlnu při k = 1,5, v rámci 5procentního limitu). Kolo: POM. Cena za pár: 0,85 USD. Cena za 500 vřeten × 1 pár: 425 USD. Specifikace odvalování ušetřila 0,95 USD na pár ve srovnání s broušením (1,80 USD) – celková úspora 475 USD na stroj, což je významné napříč 12 rámy v továrně. Specifikace ukazuje, že ne všechny textilní aplikace vyžadují broušené šnekové převody – výběr povrchové úpravy by měl být ovlivněn vzorcem pro citlivost na napětí, nikoli plošným předpokladem „textilie = broušená hmota“.
Často kladené otázky
Otázka: Jak určím součinitel pružnosti příze k pro mou konkrétní přízi?
Změřte modul pružnosti v tahu příze (sílu na jednotku napětí) pomocí měřiče tahu příze (Instron nebo ekvivalent) při rychlosti navíjení. Vypočítejte k = (E_dynamic / E_static), kde E_dynamic je modul pružnosti při rychlosti navíjení a E_static je modul pružnosti při nulové rychlosti. Pro většinu komerčních přízí: polyesterové vlákno k = 1,1 až 1,3; bavlněná střiž k = 1,4 až 1,6; vlna k = 1,6 až 1,8; hedvábí k = 1,5 až 1,7; nylonové vlákno k = 1,3 až 1,5. Smíšené příze používají vážený průměr: směs polyesteru a bavlny 65/35 při k = 0,65 × 1,2 + 0,35 × 1,5 = 1,31. Použijte hodnotu k ve vzorci pro výpočet napětí k určení maximální přípustné změny rychlosti od páru šnekových kol.
Otázka: Jak často by se měla vyměňovat kola z POM šnekového převodu?
POM kotouče v textilních navíjecích strojích obvykle vydrží 2 až 4 roky při nepřetržitém dvousměnném provozu (4 000 až 6 000 hodin ročně). Omezujícím faktorem životnosti je nárůst vůle v důsledku opotřebení – když se vůle zdvojnásobí oproti původní hodnotě (např. z 3 na 6 úhlových minut), kolísání rychlosti se úměrně zvyšuje a může překročit toleranci napětí. Výměnu naplánujte na základě typu zpracovávané příze: u syntetických vláken s nízkým indexem k (polyester) vyměňte při 2násobku počáteční vůle; u přírodních vláken s vysokým indexem k (bavlna, vlna) vyměňte při 1,5násobku počáteční vůle. Při nákladech na POM kotouče od 0,08 do 0,25 USD jsou náklady na výměnu zanedbatelné – dominantními náklady na výměnu je práce spojená s přístupem k kotouči a jeho výměnou (5 až 15 minut na pozici).
Otázka: Mohou být textilní šnekové převody pro delší životnost použity bronzová kola?
Technicky vzato ano, ale kvůli snížené hmotnosti a hluku je bronz pro většinu textilních aplikací nepraktický. Šnekové převody z textilu se montují na pohyblivé vozíky (navíjecí traverza), kde každý gram zvyšuje energii zrychlení a velikost motoru. Bronzové kolo o hmotnosti 8 gramů oproti kolu z POM o hmotnosti 2 gramů přidává 6 gramů na pozici – napříč 200 pozicí to představuje 1,2 kg dodatečné vratné hmoty, což vyžaduje o 15 až 20 procent více výkonu motoru na obrácení traverzy. Bronz také produkuje o 10 až 15 dB(A) více hluku než POM při textilních rychlostech – čímž se hluk v hale posouvá ze 78 dB(A) na limit 85 dB(A) pro pracovní prostředí. POM s plánovanou výměnou je po celou dobu životnosti stroje nákladově efektivnější než bronz.
Otázka: Ovlivňuje kontaminace žmolky a vlákny páry šnekových ozubených kol v textilu?
Textilní prostředí vytváří polétavé vlákna (krátké úlomky vláken), která se usazují na všech površích stroje. Vlákna, která se dostanou do záběru šnekového převodu, působí jako měkké abrazivo – jsou méně škodlivá než kovové částice nebo cementový prach, ale pokud se hromadí, dostačují k urychlení opotřebení POM o 20 až 40 procent. Většina textilních šnekových převodů je otevřená (bez utěsněného krytu), protože nízké zatížení nevyžaduje olej ani mazivo – suchý kontakt POM na oceli je dostatečný při utahovacích momentech pod 5 N·m. Pravidelné ofukování stlačeným vzduchem (týdně) odstraňuje nahromaděná vlákna ze záběru ozubeného kola. V prostředí s vysokým obsahem vláken (mykání bavlny, roving) jednoduchý plstěný kryt proti prachu přes záběr ozubeného kola snižuje vnikání vláken o 80 procent bez nákladů nebo složitosti utěsněného krytu.
Otázka: Jaká je typická cena párů textilních šnekových ozubených kol?
Nejmenší a nejlevnější v této sérii 35 kusů: 0,65 až 4,50 USD za pár v závislosti na modulu, povrchové úpravě (odvalovaná versus broušená) a objemu. U modulů 0,6 až 0,8 s POM kotoučem: odvalovaná 0,65 až 1,20 USD, broušená 1,80 až 3,50 USD. U modulů 1,0 až 1,5: odvalovaná 0,85 až 1,80 USD, broušená 2,20 až 4,50 USD. Množstevní ceny: sleva 10 až 15 procent při více než 1 000 kusech, 20 až 25 procent při více než 5 000 kusech. V porovnání s automobilovým průmyslem (A30) za 0,65 až 4,20 USD – podobné ceny za kus, ale jiné rámce kvality (textilní průmysl nemá požadavky PPAP/IATF; kvalita se ověřuje mírou přetržení příze, nikoli SPC Cpk).
Šnekové převody pro textilní stroje zaujímají opačný konec spektra specifikací než těžký průmysl – nejmenší moduly (0,5 až 1,5), nejnižší krouticí momenty (0,5 až 10 N·m) a nejvyšší počet jednotek (200 až 1 500 párů na továrnu) ze všech aplikací v této řadě. Požadavek na přesnost je však srovnatelný s aplikacemi u obráběcích strojů (články A22 až A24): kolísání rychlosti pod plus nebo mínus 1,5 procenta pro udržení napětí příze v rámci prahové hodnoty přetržení. Analýza křivky napětí příze v závislosti na rychlosti – ΔT/T = k × ΔV/V – kvantifikuje, proč jsou broušené šnekové převody povinné pro přírodní vlákna a jemné syntetické materiály, zatímco odvalované páry jsou přijatelné pro hrubé syntetické materiály a prstencové dopřádání, kde je tolerance napětí širší. Kola z POM jsou univerzální, protože výhody z hlediska hmotnosti, hluku a nákladů převažují nad kratším cyklem výměny – při 0,08 až 0,25 USD za kolo jsou náklady na výměnu nižší než hodnota příze ztracená v důsledku jediného přetržení.
Pro výrobce textilních strojů a inženýry továrních závodů naše technické oddělení vypočítá citlivost na tah z typu vaší příze a doporučí správný stupeň povrchové úpravy. Standardní katalog miniaturní sady šnekových převodů Pokrývá textilní rozměry od modulu 0,5 do 1,5, rozteč středů 15 až 40 mm, s kolečky z POM a PA66. Odešlete a specifikace textilního pohonu s typem příze, rychlostí navíjení, tolerancí napětí a jednotkovým množstvím na stroj.
Specifikace párů šnekových převodů pro textilní stroje?
Zašlete nám typ příze, rychlost návinu nebo tkalcovského stavu, toleranci napětí, počet pozic a roční jednotkové množství. Vypočítáme citlivost na napětí a doporučíme jakost povrchové úpravy, modul a materiál kotouče pro váš objem výroby.
Střihač: Cxm
