Korea Ever-Power · Rakendustehnika juhend
Uss ja ussiratas tekstiilikangastelgede ja lõngakerimismasinate jaoks
Lõnga kerimismasin, mis töötab kiirusega 1200 meetrit minutis, valmistab 45 minuti jooksul koonuspoolile 2 kg kaaluva lõngapaki. Kui traversmehhanismi käitava ussülekande paari kiirus muutub 3 protsenti, siis lõnga pinge kõigub 4–5 protsenti – see on piisav, et tekitada keritud pakis kõvasid ja pehmeid ribasid, mis põhjustavad lõnga purunemist kangastelgedel allavoolu kerides. Tekstiilitootmises mõjutab ussülekande paari väljundkiiruse püsivus otseselt lõnga püsivust.
Tekstiilimasinad – lõnga kerimismasinad, kangasteljed, ketrusraamid ja kudumismasinad – kasutavad ussülekandepaare põikülekandeks, lõnga mahavõtmise ja pealevõtmise mehhanismideks, nukkülekandeteks ja pooli positsioneerimiseks. Peamine spetsifikatsiooni väljakutse on lõnga pinge järjepidevus: ussülekandepaar peab tagama kiiruse varieerumise alla pluss-miinus 1,5 protsendi, et hoida lõnga pinge kõikumine 2–3 protsendi piires, mis hoiab ära pakendi tiheduse varieerumise ja allavoolu purunemise. Lõnga pinge ja kiiruse kõvera analüüs kvantifitseerib seda suhet: ΔT/T = k × ΔV/V, kus k jääb vahemikku 1,2 madala venivusega sünteetiliste lõngade puhul kuni 1,8 kõrge venivusega looduslike kiudude puhul. Lihvitud ussülekandepaarid Ra 0,4 µm juures tekitavad kiiruse varieerumise alla 1 protsendi; freesitud paarid Ra 1,6 µm juures tekitavad 3–5 protsendilise varieerumise, mis ületab enamiku lõngatüüpide pingetolerantsi. Tekstiil-ussülekandepaarid on tööstusharudes ühed väikseimad (moodul 0,5–1,5, keskpunktide vahe 15–40 mm) ja kergeima koormusega (0,5–10 N·m) – kuid ühikute arv tehase kohta on suurim: 200–1000 üksikut paari ühes kudumis- või poolimisveskis.
Kus tekstiilimasinad kasutavad ussiülekandeid
Kaasaegne tekstiilivabrik sisaldab sadu masinaid – igaühel neist 1 kuni 8 individuaalset ussülekandepaari, mis käitavad täppismehhanisme, mis töötlevad lõnga kiirusega 500–2000 meetrit minutis. 500 spindliga kerimishallis on 500–1500 ussülekandepaari; 200 kangastelgedega kudumishoones on 400–1600 paari. Ühe tekstiilivabriku ühikute koguarv ületab sageli kõigi teiste selles artiklisarjas käsitletud rakenduste ühikute koguarvu.
Need pisikesed ussiülekandepaarid (paljud neist on pöidlast väiksemad) täidavad täppisfunktsioone, kus kiiruse järjepidevus on olulisem kui pöördemomendi maht – vastupidiselt rasketele tööstuslikele rakendustele (A25 tsement, A26 kaevandamine), kus pöördemoment on ülioluline.
Ussülekandepaar paneb liikuma põiknuki või edasi-tagasi liikuva juhiku, mis asetab lõnga kerimise ajal poolile edasi-tagasi. Liikkiirus määrab lõnga ristumisnurga ja paki tiheduse. Kiiruse varieerumine tekitab tihedusribasid – need on nähtavad kõvade ja pehmete rõngastena keritud pakil. 1 kuni 3 ussülekandepaari kerimispositsiooni kohta; 100 kuni 500 positsiooni masina kohta.
Lõime laskmise mehhanism vabastab lõimelõnga kontrollitud kiirusel talast. Ülestõstmismehhanism kerib valmis kanga kangarullile. Mõlemad kasutavad täpse kiiruse reguleerimiseks ussülekandepaare. Iselukustuvus hoiab lõime pinget konstantsena, kui kangastelg koelõnga sisestamiseks peatub, vältides pingetõusu taaskäivitamisel. 2 kuni 4 paari kangastelgede kohta; 100 kuni 400 kangastelgede ladumistöö kohta.
Lõnga pinge ja kiiruse kõver – kuidas ussiülekande kiiruse muutus põhjustab lõnga purunemist
Lõng ei ole jäik keha – see on elastne kiud, mis pinge all venib. Kui kerimiskiirus hetkeks suureneb (ussiülekande paari ülekandevea tõttu), siis lõng etteandepunkti ja pooli pinna vahel venib – pinge suureneb. Kui kiirus väheneb, lõng lõdvestub – pinge väheneb. Pinge kõikumine on proportsionaalne kiiruse muutumisega, mida võimendavad lõnga elastsed omadused.
Tabel näitab, et standardsed tiguülekandega ussülekandepaarid (Ra 1,6 µm) ületavad puuvilla ja villa 5-protsendilise purunemisläve, põhjustades looduslikest kiududest kerimismasinatel mõõdetava lõnga purunemise suurenemise. Polüestri ja muude madala venivusega sünteetiliste materjalide puhul on tiguülekandega paaride osakaal marginaalne, 4,8 protsenti. Lihvitud paarid (Ra 0,4 µm) jäävad kõigi lõngatüüpide puhul mugavalt alla läve. Lihvimise kululisa (tavaliselt 30–50 protsenti paari kohta tekstiilisuuruses moodulite puhul) on õigustatud kõikjal, kus keritakse looduslikke kiude või peeneteralist sünteetilist materjali – lõnga purunemiskulu ühe kõrgendatud pingega vahetuse korral ületab lihvimiskulu kõigi masina paaride puhul.
Suur ühikute arv ja hinnatundlikkus — sadu paare masina kohta
Ühel automaatsel koonusekerimismasinal on 48 kuni 120 kerimispositsiooni, millest igaühel on 2 kuni 3 ussülekandepaari (traversülekanne, pingekompensaator, pakendihäll). 60-positsiooniline masin sisaldab ligikaudu 150 individuaalset paari. 10 masinaga kerimishall sisaldab 1500 paari. Sellises mahus säästab 0,50 USA dollari suurune paarikulude vähendamine 750 USA dollarit halli kohta – ja tüüpilisel Vietnami või Korea tekstiilitehasel on 3 kuni 8 kerimishalli. Kulutundlikkus on autotööstusega sarnane (artikkel A30) vaatamata madalale individuaalsele pöördemomendile – sest ühikute arv loob sama mahuökonoomika.
POM-rattad domineerivad tekstiilitööstuses. POM (atsetaal) rattad on tekstiilist ussülekandepaaride puhul universaalsed kolmel põhjusel: kaal (paarid on paigaldatud liikuvatele põikvankritele – iga vankri raskuse gramm suurendab inertsi ja kiirendusenergiat), müra (tekstiilitöölised veedavad mähishallis üle 8 tunni – POM on nende kergete koormuste juures 10–15 dB(A) vaiksem kui pronks) ja hind (POM-rattad maksavad 0,08–0,25 USD versus pronks 0,80–2,50 USD ratta kohta – 5–10-kordne erinevus, mis on 1500 ühiku puhul halli kohta otsustav). Kompromiss: POM kestab tekstiili pidevas töös 2–4 aastat versus pronks 5–8 aastat – kuid 0,15 USD juures ratta kohta on asenduskulu tühine.
Korea sünteetilise kiu tootja, kellel on kaheksa automaatset kerimismasinat (kokku 480 positsiooni, ligikaudu 1200 ussülekande paari), teatas lõnga purunemismäära suurenemisest 0,8-lt 1000 kg kohta 3,2-le 1000 kg kohta 6-kuulise perioodi jooksul. Purunemine toimus peamiselt kerimisfaasi kogunemistsoonis (kus paki läbimõõt suureneb, mis nõuab täpset liikumiskiiruse reguleerimist). Uurimine näitas, et liikumisajamite ussülekande paaridel – 3 aastat vanad POM-rattad – oli kulumise tõttu tekkinud lõtk (algselt 3 kaareminuti, mõõdetuna 12 kaareminuti). Suurenenud lõtk tekitas igas liikumispöördepunktis 2,5-protsendilise kiiruse kõikumise, tekitades 3,8-protsendilisi pingetõuse (polüester, k = 1,2) – see on alla polüestri 5-protsendilise purunemisläve, kuid üle segakiuliste lõngade (polüester-puuvilla segu, efektiivne k = 1,4) läve, mida tehas oli töötlema hakanud 8 kuud varem. Looduslik kiudkomponent võimendas pingetundlikkust. Resolutsioon: vahetada välja kõik 1200 POM-ratast (kogumaksumus: 1200 × 0,18 USD = 216 USD osadena pluss 2 päeva tehniku tööd hinnaga 380 USD). Purunemisprotsent langes 0,6-ni 1000 kg kohta – alla algse määra, kuna uutel ratastel oli väiksem esialgne lõtk (2 kaareminutit võrreldes eelmise partii 3 kaareminuti spetsifikatsiooniga). Õppetund: tekstiilist ussülekandepaari rataste vahetamine tuleks planeerida tootetüübi, mitte kalendri järgi – paar, mis sobib sünteetilise lõnga jaoks 3. aastal, ei pruugi olla piisav looduslike kiudude segude jaoks 2. aastal, kuna pingetundlikkuse tegur k on suurem.
Kolm tekstiilimasinate ussiülekande paari spetsifikatsioonijuhtumit
Juhtum 1 — Korea sünteetilisest kiust mähis: 200 positsiooni, täppispinge ±2%, servoajamiga
Korea sünteetilise kiu tootja määras kindlaks ussülekandepaarid 200-positsioonilise täppiskerimismasina põikülekande jaoks, mis toodab DTY (tõmbetekstureeritud lõnga) pakke kiirusega 1200 m/min. Pingetaluvus: pluss-miinus 2 protsenti (DTY nõuab ühtlase krooguse säilitamiseks suurt pinget). Ussülekandepaar: ühe käivitusega, moodul 0,8, keskpunktide vahe 20 mm, suhe 30:1. Maasuusa Ra 0,4 µm (kiiruse kõikumine alla 1 protsendi – pinge kõikumine 1,2 protsenti k = 1,2 juures polüestri puhul, mis on 2-protsendilise sihtmärgi piires). Ratas: POM. Mootor: 24 V alalisvoolu servo positsiooni kohta (individuaalne pinge juhtimine suletud ahela tagasiside kaudu). Maksumus paari kohta: 2,80 USD (maandus, POM, moodul 0,8). Maksumus 200 positsiooni × 2 paari kohta: 1120 USD. Lõnga tootmise väärtus masina kohta aastas: ligikaudu 2,4 miljonit USA dollarit – 1120 USA dollarit ussülekandepaaride eest kaitses lõnga kvaliteeti, mis oli 2000 korda suurem kui paari maksumus.
Juhtum 2 — Jaapani õhujoaga kangastelg: lahtilaskeajam, 800 p/min, ülikompaktne kangastelgede peas
Jaapani kangastelgede tootja määras kiire õhujoaga kangastelgede lõimelaskemehhanismi jaoks ussülekandepaarid, mis töötasid kiirusega 800 lõime minutis. Lõimelaskemehhanism vabastas lõimelõnga talast kontrollitud kiirusega, mis oli sünkroniseeritud kudumistsükliga – iga kiiruse muutus tekitas nähtavaid koelõnga varda defekte (perioodiline tiheduse varieerumine kootud kangas). Ussülekandepaar: ühe käivitusega, moodul 0,6, keskpunktide vahe 15 mm, suhe 40:1 – üks väikseimaid ussülekandepaare selles 35-artiklilises sarjas. Ussülekande Ra 0,3 µm (kiiruse kõikumine alla 0,8 protsendi). Ratas: PA66-GF15 (klaaskiuga tugevdatud nailon – laskemoment 3 N·m ületas POM-i kandevõime väikese 15 mm keskpunktide vahe korral). Iselukustuv: hoidis lõime pinget konstantsena millisekundilise pausi ajal iga koelõnga sisestamise tsükli vahel. Hind paari kohta: 3,50 USD. Müratase 1 meetri kaugusel: 38 dB(A) (kuuldamatu üle 85 dB(A) kangiliinimüra). Sirvi ussülekanne tekstiilimasinale kangastelgede, mähise- ja ketrusmasinate rakenduste valikud.
Juhtum 3 – Vietnami puuvillaketrusraam: 500 spindlit, kulupõhine, hobilõikega vastuvõetav
Vietnami puuvillaketrusvabrik määras 500-spindlilise ketrusraami rõngasülekande ajamitele ussülekandepaarid. Rõngasülekandega liigutati rõngasrööpa üles ja alla, et ehitada lõngapakett spindlil – suhteliselt aeglane ja madala täpsusega liikumine, kus kiiruse kõikumine alla 5 protsendi oli vastuvõetav, kuna lõngapakett spindlil talus mõõdukat tiheduse kõikumist. Ussülekandepaar: ühekäiguline, moodul 1, keskpunktide vahe 25 mm, suhe 20:1. Treitud uss Ra 1,2 µm (peentrebitud – kiiruse kõikumine ligikaudu 2,5 protsenti, pinge kõikumine 3,8 protsenti puuvilla puhul k = 1,5 juures, 5 protsendi piires). Ratas: POM. Maksumus paari kohta: 0,85 USD. Maksumus 500 spindli kohta × 1 paar igaühe kohta: 425 USD. Treitud spetsifikatsioon säästis võrreldes tavalise spindliga (1,80 USD) 0,95 USD paari kohta – kokku sääst 475 USD raami kohta, mis on märkimisväärne kõigi 12 vabriku raami kohta. Spetsifikatsioon näitab, et mitte kõik tekstiilirakendused ei vaja maandusülekannete paare – viimistluse valikul peaks lähtuma pingetundlikkuse valemist, mitte üldisest eeldusest „tekstiil = maapind”.
Korduma kippuvad küsimused
K: Kuidas ma saan määrata oma lõnga elastsusteguri k?
Mõõtke lõnga tõmbemoodulit (jõudu pingeühiku kohta), kasutades lõnga tõmbetesterit (Instron või samaväärne) kerimiskiirusel. Arvutage k = (E_dünaamiline / E_staatiline), kus E_dünaamiline on moodul kerimiskiirusel ja E_staatiline on moodul nullkiirusel. Enamiku kaubanduslike lõngade puhul: polüesterfilamentkiud k = 1,1 kuni 1,3; puuvillakiud k = 1,4 kuni 1,6; vill k = 1,6 kuni 1,8; siidkiud k = 1,5 kuni 1,7; nailonfilamentkiud k = 1,3 kuni 1,5. Segatud lõngade puhul kasutatakse kaalutud keskmist: 65/35 polüester-puuvilla segu, mille k = 0,65 × 1,2 + 0,35 × 1,5 = 1,31. Kasutage pingutusvalemis olevat k väärtust, et määrata ussülekandepaari maksimaalne lubatud kiiruse kõikumine.
K: Kui tihti tuleks tekstiilist ussülekandepaari POM-rattaid vahetada?
Tekstiilikerimismasinate POM-rattad kestavad pideva kahevahetuselise töö korral (4000–6000 tundi aastas) tavaliselt 2–4 aastat. Eluiga piiravaks teguriks on kulumisest tingitud lõtku kasv – kui lõtk kahekordistub algväärtusest (nt 3 kaareminutilt 6 kaareminutini), suureneb kiiruse kõikumine proportsionaalselt ja võib ületada pingetaluvuse. Planeerige vahetus vastavalt töödeldava lõnga tüübile: madala k-sisaldusega sünteetiliste kiudude (polüester) puhul vahetage 2-kordse esialgse lõtku korral; kõrge k-sisaldusega looduslike kiudude (puuvill, vill) puhul vahetage 1,5-kordse esialgse lõtku korral. POM-ratta maksumuse korral 0,08–0,25 USA dollarit on asenduskulu tühine – rattale ligipääsemise ja vahetamise tööjõud (5–15 minutit positsiooni kohta) on peamine asenduskulu.
K: Kas tekstiilist ussiülekandepaaride puhul saab pikema eluea saavutamiseks kasutada pronksist rattaid?
Tehniliselt küll, aga kaalu ja müra tõttu on pronks enamiku tekstiilirakenduste jaoks ebapraktiline. Tekstiilist ussülekandepaarid on paigaldatud liikuvatele vankritele (mähisliikumisele), kus iga gramm suurendab kiirendusenergiat ja mootori suurust. 8 grammi kaaluv pronksratas lisab 2 grammi kaaluva POM-rattaga võrreldes 6 grammi positsiooni kohta – 200 positsiooni kohta, see on 1,2 kg täiendavat edasi-tagasi liikuvat massi, mis nõuab 15–20 protsenti rohkem mootori võimsust traversi ümberpööramise kohta. Pronks tekitab tekstiilikiirustel ka 10–15 dB(A) rohkem müra kui POM, mis tõstab saali müra 78 dB(A)-lt 85 dB(A) tööalase piirväärtuse poole. Planeeritud väljavahetamisega POM on masina eluea jooksul kulutõhusam kui pronks.
K: Kas ebeme ja kiudude saastumine mõjutab tekstiilist ussiülekandepaare?
Tekstiilikeskkonnas tekib õhus levivat ebemeid (lühikesi kiudosakesi), mis settivad kõikidele masina pindadele. Ussülekandepaari võrku sattuv ebemed toimivad pehme abrasiivina – vähem kahjustav kui metalliosakesed või tsemenditolm, kuid piisav, et kiirendada POM-i kulumist 20–40 protsenti, kui neil lasta koguneda. Enamik tekstiilist ussülekandepaare on avatud (ilma suletud korpuseta), kuna kerged koormused ei vaja õli ega määret – kuiv POM-i ja terase kontakt on alla 5 N·m pöördemomentide korral piisav. Regulaarne suruõhu läbipuhumine (kord nädalas) eemaldab hammasülekandevõrgust kogunenud ebemed. Suure ebemega keskkondades (puuvilla kraasimine, heeling) vähendab hammasülekandevõrgu peal olev lihtne vildist tolmukate ebemete sissetungi 80 protsenti, ilma et see oleks suletud korpuse kulu või keerukus.
K: Milline on tekstiilist ussülekandepaaride tüüpiline hind?
Selle 35-artiklist koosneva sarja väikseim ja odavaim: 0,65–4,50 USD paari kohta, olenevalt moodulist, viimistlusest (freesitud vs. lihvitud) ja mahust. Moodulite 0,6–0,8 puhul POM-kettaga: freesitud 0,65–1,20 USD, lihvitud 1,80–3,50 USD. Moodulite 1,0–1,5 puhul: freesitud 0,85–1,80 USD, lihvitud 2,20–4,50 USD. Mahuhind: 10–15 protsenti allahindlust 1000+ ühiku puhul, 20–25 protsenti 5000+ ühiku puhul. Võrrelge autotööstusega (A30), kus hind on 0,65–4,20 USD – sarnane ühikuhind, kuid erinevad kvaliteediraamistikud (tekstiilitööstusele ei ole PPAP/IATF nõuet; kvaliteeti kontrollitakse lõnga purunemismäära, mitte SPC Cpk järgi).
Tekstiilimasinate ussülekandepaarid hõivavad spetsifikatsioonispektri vastupidise otsa võrreldes rasketööstusega – selle seeria rakendustega võrreldes on neil väikseimad moodulid (0,5–1,5), kergeimad pöördemomendid (0,5–10 N·m) ja suurim ühikute arv (200–1500 paari tehase kohta). Kuid täpsusnõue on võrreldav tööpinkide rakendustega (artiklid A22 kuni A24): kiiruse variatsioon alla pluss-miinus 1,5 protsendi, et hoida lõnga pinget purunemisläve piires. Lõnga pinge ja kiiruse kõvera analüüs – ΔT/T = k × ΔV/V – kvantifitseerib, miks jahvatatud ussülekandepaarid on kohustuslikud looduslike kiudude ja peenikeste sünteetiliste materjalide puhul, samas kui freesitud paarid on vastuvõetavad jämedate sünteetiliste materjalide ja ringketruse puhul, kus pingetaluvus on laiem. POM-rattad on universaalsed, kuna kaal, müra ja kulude eelised kaaluvad üles lühema vahetustsükli – 0,08–0,25 USD ratta kohta on asenduskulu väiksem kui ühe purunemise tõttu kaotatud lõnga väärtus.
Tekstiilimasinate tootjatele ja veskitehnikutele arvutab meie inseneribüroo teie lõngatüübi põhjal pingetundlikkuse ja soovitab õige viimistlusklassi. Standardkataloog miniatuursed ussiülekandekomplektid katab tekstiilide suurused moodulitest 0,5 kuni 1,5, tsentrite vahekaugusega 15 kuni 40 mm, POM- ja PA66-rataste valikutega. Esita tekstiiliajami spetsifikatsioon lõnga tüübi, kerimiskiiruse, pingetaluvuse ja ühikukogusega masina kohta.
Tekstiilimasinate ussülekandepaaride määramine?
Saatke meile lõnga tüüp, kerimis- või kangastelgede kiirus, pingutustolerants, positsioonide arv ja aastane ühikukogus. Arvutame pingutustundlikkuse ja soovitame teie tootmismahule vastava viimistlusklassi, mooduli ja rataste materjali.
Toimetaja: Cxm
