Korea Ever-Power · Application Engineering Guide
Worm en wormwiel voor textielweefmachines en garenwikkelmachines
Een garenwikkelmachine die met 1200 meter per minuut draait, wikkelt in 45 minuten een pakket van 2 kg op een conische spoel. Als de snelheid van het wormwielpaar dat het dwarsmechanisme aandrijft met 3 procent varieert, fluctueert de garenspanning met 4 tot 5 procent – genoeg om harde en zachte banden in het gewikkelde pakket te veroorzaken die leiden tot garenbreuk tijdens het afwikkelen op het weefgetouw. In de textielproductie vertaalt een constante snelheid van het wormwielpaar zich direct in een langere levensduur van het garen.
Textielmachines — garenwikkelmachines, weefgetouwen, spinmachines en breimachines — gebruiken wormwieloverbrengingen voor de aandrijving van de dwarsbeweging, afwikkel- en opwikkelmechanismen, nokkenaandrijvingen en spoelpositionering. De belangrijkste specificatie-uitdaging is de consistentie van de garenspanning: de wormwieloverbrenging moet een snelheidsvariatie van minder dan plus of minus 1,5 procent leveren om de fluctuatie in garenspanning binnen de 2 tot 3 procent band te houden. Dit voorkomt variaties in de dichtheid van het garenpakket en breuk verderop in het proces. De analyse van de garenspanning versus snelheidscurve kwantificeert deze relatie: ΔT/T = k × ΔV/V, waarbij k varieert van 1,2 voor synthetische garens met lage rek tot 1,8 voor natuurlijke vezels met hoge rek. Geslepen wormwieloverbrengingen met een Ra van 0,4 µm produceren een snelheidsvariatie van minder dan 1 procent; gekartelde wormwieloverbrengingen met een Ra van 1,6 µm produceren een variatie van 3 tot 5 procent, wat de spanningstolerantie voor de meeste garensoorten overschrijdt. Wormwieloverbrengingen in de textielindustrie behoren tot de kleinste (module 0,5 tot 1,5, hartafstand 15 tot 40 mm) en lichtst belaste (0,5 tot 10 N·m) in welke industrie dan ook, maar het aantal per fabriek is het hoogst: 200 tot 1000 afzonderlijke paren in één enkele weverij of opwikkelerij.
Waar textielmachines gebruikmaken van wormwielaandrijvingen
Een moderne textielfabriek bevat honderden machines – elk met 1 tot 8 afzonderlijke wormwieloverbrengingen die precisie-mechanismen aandrijven waarmee garen met een snelheid van 500 tot 2000 meter per minuut wordt verwerkt. Een wikkelhal met 500 spindels bevat 500 tot 1500 wormwieloverbrengingen; een weefhal met 200 weefgetouwen bevat 400 tot 1600 paren. Het totale aantal machines in één textielfabriek overtreft vaak het gecombineerde aantal van alle andere toepassingen in deze artikelenserie.
Deze minuscule wormwieloverbrengingen (waarvan vele kleiner zijn dan een duim) voeren precisiefuncties uit waarbij constante snelheid belangrijker is dan koppelcapaciteit – het tegenovergestelde van zware industriële toepassingen (A25 cement, A26 mijnbouw) waar koppel van doorslaggevend belang is.
Het wormwielpaar drijft de dwarsgeleiding aan, die het garen tijdens het wikkelen heen en weer over de spoel legt. De dwarssnelheid bepaalt de hoek waaronder het garen elkaar kruist en de dichtheid van het garenpakket. Variaties in snelheid veroorzaken dichtheidsbanden – zichtbaar als harde en zachte ringen op het gewikkelde pakket. 1 tot 3 wormwielparen per wikkelpositie; 100 tot 500 posities per machine.
Het afwikkelmechanisme laat de kettingdraden gecontroleerd van de scheringboom los. Het opwikkelmechanisme wikkelt de afgewerkte stof op de doekrol. Beide mechanismen maken gebruik van wormwieloverbrengingen voor een nauwkeurige snelheidsregeling. Zelfvergrendeling zorgt ervoor dat de kettingspanning constant blijft wanneer het weefgetouw stopt voor het inbrengen van de inslagdraden, waardoor spanningspieken bij het herstarten worden voorkomen. 2 tot 4 paren per weefgetouw; 100 tot 400 weefgetouwen per schering.
De curve van garenspanning versus snelheid: hoe variaties in de snelheid van een wormwieloverbrenging tot breuk leiden.
Garen is geen star lichaam, maar een elastische vezel die onder spanning uitrekt. Wanneer de wikkelsnelheid tijdelijk toeneemt (door een transmissiefout van het wormwiel), rekt het garen tussen het invoerpunt en het spoeloppervlak uit, waardoor de spanning toeneemt. Wanneer de snelheid afneemt, ontspant het garen, waardoor de spanning afneemt. De spanningsschommeling is evenredig met de snelheidsvariatie en wordt versterkt door de elastische eigenschappen van het garen.
De tabel laat zien dat standaard gefreesde wormwielparen (Ra 1,6 µm) de breukdrempel van 5 procent overschrijden voor katoen en wol, wat leidt tot meetbare toenames in garenbreuk op machines voor het wikkelen van natuurlijke vezels. Voor polyester en andere synthetische vezels met een lage rekbaarheid liggen gefreesde paren op de grens met 4,8 procent. Geslepen paren (Ra 0,4 µm) blijven ruim onder de drempel voor alle garensoorten. De meerprijs voor slijpen (doorgaans 30 tot 50 procent per paar bij textielgrootte modules) is gerechtvaardigd wanneer natuurlijke vezels of fijne synthetische vezels worden gewikkeld – de kosten van garenbreuk door één enkele shift met verhoogde spanning overtreffen de meerprijs voor slijpen voor alle paren op de machine.
Hoge productieaantallen en kostengevoeligheid — honderden paren per machine
Een enkele automatische conuswikkelmachine heeft 48 tot 120 wikkelposities, elk met 2 tot 3 wormwielparen (dwarsaandrijving, spanningscompensator, pakkethouder). Een machine met 60 posities bevat ongeveer 150 afzonderlijke paren. Een wikkelhal met 10 machines bevat 1500 paren. Op deze schaal levert een kostenbesparing van 0,50 USD per paar een besparing op van 750 USD per hal – en een typische Vietnamese of Koreaanse textielfabriek heeft 3 tot 8 wikkelhallen. De kostengevoeligheid is vergelijkbaar met die in de automobielindustrie (artikel A30), ondanks het lage individuele koppel – omdat het aantal eenheden dezelfde volumevoordelen oplevert.
POM-wielen worden veelvuldig gebruikt in textieltoepassingen. POM (acetal) wielen worden om drie redenen universeel gebruikt in wormwieloverbrengingen in de textielindustrie: gewicht (de wielen zijn gemonteerd op bewegende sledes – elke gram extra gewicht van de sledes verhoogt de inertie en de acceleratie-energie), geluid (textielarbeiders brengen meer dan 8 uur per dag door in de wikkelhal – POM is bij deze lichte belasting 10 tot 15 dB(A) stiller dan brons) en kosten (POM-wielen kosten 0,08 tot 0,25 USD per stuk, tegenover 0,80 tot 2,50 USD per stuk voor brons – een verschil van 5 tot 10 keer dat doorslaggevend is bij 1500 eenheden per hal). De afweging: POM gaat 2 tot 4 jaar mee bij continu gebruik in de textielindustrie, tegenover 5 tot 8 jaar voor brons – maar met 0,15 USD per stuk zijn de vervangingskosten verwaarloosbaar.
Een Koreaanse fabrikant van synthetische vezels, die 8 automatische wikkelmachines (in totaal 480 posities, circa 1200 wormwielparen) in gebruik heeft, meldde een toename van het breukpercentage van garens van 0,8 per 1000 kg naar 3,2 per 1000 kg in een periode van 6 maanden. De breuk trad voornamelijk op in de opbouwzone van het wikkelproces (waar de diameter van de wikkelbundel toeneemt, wat een nauwkeurige afstelling van de traversesnelheid vereist). Onderzoek wees uit dat de wormwielparen in de traverseaandrijvingen – POM-wielen van 3 jaar oud – speling hadden ontwikkeld door slijtage (oorspronkelijk 3 boogminuten, gemeten 12 boogminuten). De toegenomen speling veroorzaakte een snelheidsvariatie van 2,5 procent bij elk traverseomkeerpunt, wat spanningspieken van 3,8 procent (polyester, k = 1,2) opleverde – onder de breukdrempel van 5 procent voor polyester, maar boven de drempel voor de gemengde vezelgarens (polyester-katoenmengsel, effectieve k = 1,4) die de fabriek 8 maanden eerder was gaan verwerken. De component van natuurlijke vezels versterkte de spanningsgevoeligheid. Oplossing: alle 1200 POM-wielen vervangen (totale kosten: 1200 × 0,18 USD = 216 USD aan onderdelen plus 2 dagen technicuswerk à 380 USD). Het breukpercentage daalde naar 0,6 per 1000 kg – lager dan het oorspronkelijke percentage, omdat de nieuwe wielen een kleinere initiële speling hadden (2 boogminuten versus de specificatie van 3 boogminuten voor de vorige batch). Les: de vervanging van wormwielparen in textielmachines moet worden gepland op basis van het producttype, niet op basis van de kalender – een paar dat geschikt is voor synthetisch garen in jaar 3, kan ongeschikt zijn voor mengsels van natuurlijke vezels in jaar 2, omdat de spanningsgevoeligheidsfactor k hoger is.
Drie specificatiegevallen voor wormwieloverbrengingen in textielmachines
Case 1 — Koreaanse synthetische vezelwikkeling: 200 posities, precisiespanning ±2%, servogestuurd
Een Koreaanse producent van synthetische vezels specificeerde wormwieloverbrengingen voor de dwarsaandrijvingen van een precisiewikkelmachine met 200 posities die DTY-pakketten (draw-textured yarn) produceert met een snelheid van 1200 m/min. Spanningstolerantie: plus of minus 2 procent (DTY vereist een strakke spanning voor een uniforme krimp). Wormwieloverbrenging: enkelvoudige start, module 0,8, hartafstand 20 mm, overbrengingsverhouding 30:1. Geslepen wormwiel Ra 0,4 µm (snelheidsvariatie minder dan 1 procent — spanningsfluctuatie 1,2 procent bij k = 1,2 voor polyester, ruim binnen de streefwaarde van 2 procent). Wiel: POM. Motor: 24 V DC servo per positie (individuele spanningsregeling via gesloten-lus feedback). Kosten per paar: 2,80 USD (geslepen, POM, module 0,8). Kosten voor 200 posities × 2 paren per positie: 1120 USD. De waarde van de garenproductie per machine per jaar bedraagt circa 2,4 miljoen USD — de 1.120 USD aan wormwielparen garanderen een garenkwaliteit die 2.000 keer zo hoog is als de kosten van het paar.
Casus 2 — Japanse luchtstraalweefmachine: afwikkelaandrijving, 800 tpm, ultracompact in de weefmachinekop
Een Japanse fabrikant van weefgetouwen specificeerde wormwieloverbrengingen voor het afwikkelmechanisme van een hogesnelheidsweefgetouw met luchtinjectie dat draaide met 800 inslagen per minuut. Het afwikkelmechanisme liet de kettingdraden met een gecontroleerde snelheid, gesynchroniseerd met de weefcyclus, van de scheringboom los. Elke snelheidsvariatie veroorzaakte zichtbare defecten in de inslagdraden (periodieke dichtheidsvariatie in het geweven weefsel). Wormwieloverbrenging: enkelvoudige start, module 0,6, hartafstand 15 mm, overbrengingsverhouding 40:1 – een van de kleinste wormwieloverbrengingen in deze hele serie van 35 artikelen. Geslepen worm Ra 0,3 µm (snelheidsvariatie minder dan 0,8 procent). Wiel: PA66-GF15 (glasvezelversterkt nylon – het afwikkelkoppel van 3 N·m overtrof de POM-capaciteit bij de kleine hartafstand van 15 mm). Zelfvergrendelend essentieel: hield de scheringspanning constant tijdens de millisecondenpauze tussen elke inslagcyclus. Kosten per paar: 3,50 USD. Geluidsniveau op 1 m: 38 dB(A) (niet hoorbaar boven het weefgetouwgeluid van 85 dB(A)). Bladeren wormwieloverbrenging voor textielmachine Opties voor toepassingen in weef-, wikkel- en spinmachines.
Casus 3 — Vietnamese katoenspinmachine: 500 spindels, kostenbewust, vertanding acceptabel
Een Vietnamese katoenspinnerij schreef wormwieloverbrengingen voor als aandrijving voor de ringverplaatsing van een ringspinmachine met 500 spindels. De ringverplaatsing bewoog de ringrail op en neer om de spoel (het garenpakket op de spindel) op te bouwen – een relatief langzame beweging met lage precisie, waarbij een snelheidsvariatie van minder dan 5 procent acceptabel was, omdat de spoelwikkelingsgeometrie een matige dichtheidsvariatie tolereerde. Wormwieloverbrenging: enkelvoudige aandrijving, module 1, hartafstand 25 mm, overbrengingsverhouding 20:1. Gefreesde worm Ra 1,2 µm (fijn gefreesd – snelheidsvariatie circa 2,5 procent, spanningsfluctuatie 3,8 procent voor katoen bij k = 1,5, binnen de limiet van 5 procent). Wiel: POM. Kosten per paar: 0,85 USD. Kosten voor 500 spindels × 1 paar per spindel: 425 USD. De gefreesde specificatie bespaarde 0,95 USD per paar ten opzichte van geslepen (1,80 USD) — een totale besparing van 475 USD per frame, een aanzienlijke besparing over de 12 frames in de fabriek. De specificatie toont aan dat niet alle textieltoepassingen geslepen wormwielparen vereisen — de formule voor spanningsgevoeligheid moet de keuze van de afwerking bepalen, en niet de algemene aanname "textiel = geslepen".
Veelgestelde vragen
V: Hoe bepaal ik de elasticiteitsfactor k voor mijn specifieke garen?
Meet de treksterktemodulus (kracht per eenheid rek) van het garen met behulp van een garentreksterktemeter (Instron of equivalent) bij de wikkelsnelheid. Bereken k = (E_dynamisch / E_statisch), waarbij E_dynamisch de modulus is bij de wikkelsnelheid en E_statisch de modulus bij stilstand. Voor de meeste commerciële garens geldt: polyesterfilament k = 1,1 tot 1,3; katoenvezel k = 1,4 tot 1,6; wol k = 1,6 tot 1,8; zijde k = 1,5 tot 1,7; nylonfilament k = 1,3 tot 1,5. Gemengde garens gebruiken een gewogen gemiddelde: een 65/35 polyester-katoenmix heeft een k-waarde van 0,65 × 1,2 + 0,35 × 1,5 = 1,31. Gebruik de k-waarde in de spanningsformule om de maximaal toelaatbare snelheidsvariatie van het wormwielpaar te bepalen.
V: Hoe vaak moeten de textielwormwieltjes (POM-wielen) worden vervangen?
POM-wielen in textielwikkelmachines gaan doorgaans 2 tot 4 jaar mee bij continu gebruik in twee ploegen (4.000 tot 6.000 uur per jaar). De levensduur wordt beperkt door de toename van speling als gevolg van slijtage. Wanneer de speling verdubbelt ten opzichte van de oorspronkelijke waarde (bijvoorbeeld van 3 naar 6 boogminuten), neemt de snelheidsvariatie evenredig toe en kan deze de spanningstolerantie overschrijden. De vervangingstermijn moet worden afgestemd op het type garen dat wordt verwerkt: voor synthetische vezels met een lage k-waarde (polyester) moet de wiel worden vervangen bij een speling die tweemaal zo groot is als de oorspronkelijke waarde; voor natuurlijke vezels met een hoge k-waarde (katoen, wol) moet de wiel worden vervangen bij een speling die anderhalf keer zo groot is als de oorspronkelijke waarde. Met POM-wielkosten van 0,08 tot 0,25 USD zijn de vervangingskosten verwaarloosbaar. De arbeidskosten voor het bereiken en vervangen van het wiel (5 tot 15 minuten per positie) vormen de grootste kostenpost.
V: Kunnen textielwormwieloverbrengingen bronzen wielen gebruiken voor een langere levensduur?
Technisch gezien wel, maar het extra gewicht en de geluidsoverlast maken brons onpraktisch voor de meeste textieltoepassingen. Wormwieloverbrengingen in textielmachines zijn gemonteerd op bewegende sledes (wikkelbanen), waarbij elke gram de acceleratie-energie en de motorgrootte vergroot. Een bronzen wiel van 8 gram versus een POM-wiel van 2 gram voegt 6 gram per positie toe — over 200 posities is dat 1,2 kg extra heen-en-weergaande massa, wat 15 tot 20 procent meer motorvermogen per omkering van de wikkelbaan vereist. Brons produceert ook 10 tot 15 dB(A) meer geluid dan POM bij textielsnelheden — waardoor het geluidsniveau in de hal stijgt van 78 dB(A) naar de beroepsmatige limiet van 85 dB(A). POM met geplande vervanging is kosteneffectiever dan brons gedurende de levensduur van de machine.
V: Wordt de werking van wormwieloverbrengingen in textiel beïnvloed door vervuiling met pluisjes en vezels?
In textielomgevingen ontstaat er fijnstof (korte vezelfragmenten) dat zich op alle machineoppervlakken afzet. Dit fijnstof dat in de vertanding van de wormwieloverbrenging terechtkomt, werkt als een zacht schuurmiddel – minder schadelijk dan metaaldeeltjes of cementstof, maar voldoende om de slijtage van het polyoxometalaat (POM) met 20 tot 40 procent te versnellen als het zich ophoopt. De meeste wormwieloverbrengingen in de textielindustrie zijn open (zonder afgedichte behuizing) omdat de lichte belastingen geen olie of vet vereisen – droog contact tussen POM en staal is voldoende bij koppels onder de 5 N·m. Regelmatig (wekelijks) doorblazen met perslucht verwijdert het opgehoopte fijnstof uit de vertanding. In omgevingen met veel fijnstof (katoenkaarden, roven) vermindert een eenvoudige vilten stofkap over de vertanding de indringing van fijnstof met 80 procent, zonder de kosten of complexiteit van een afgedichte behuizing.
V: Wat zijn de gemiddelde kosten van textielwormwieloverbrengingen?
De kleinste en goedkoopste in deze serie van 35 artikelen: 0,65 tot 4,50 USD per paar, afhankelijk van de module, afwerking (gefreesd versus geslepen) en volume. Bij een module van 0,6 tot 0,8 met POM-wiel: gefreesd 0,65 tot 1,20 USD, geslepen 1,80 tot 3,50 USD. Bij een module van 1,0 tot 1,5: gefreesd 0,85 tot 1,80 USD, geslepen 2,20 tot 4,50 USD. Volumekorting: 10 tot 15 procent korting bij 1.000+ stuks, 20 tot 25 procent bij 5.000+ stuks. Ter vergelijking: auto-onderdelen (A30) kosten 0,65 tot 4,20 USD – vergelijkbare prijzen per stuk, maar andere kwaliteitsnormen (textiel kent geen PPAP/IATF-vereisten; de kwaliteit wordt gecontroleerd aan de hand van de garenbreukratio in plaats van SPC Cpk).
Wormwieloverbrengingen voor textielmachines bevinden zich aan het andere uiteinde van het specificatiespectrum dan de zware industrie: de kleinste modules (0,5 tot 1,5), de lichtste koppels (0,5 tot 10 N·m) en de hoogste aantallen (200 tot 1500 paren per fabriek) van alle toepassingen in deze serie. De precisie-eisen zijn echter vergelijkbaar met die voor werktuigmachines (artikelen A22 tot A24): een snelheidsvariatie van minder dan plus of minus 1,5 procent om de garenspanning binnen de breukdrempel te houden. De analyse van de garenspanning versus snelheidscurve — ΔT/T = k × ΔV/V — kwantificeert waarom geslepen wormwieloverbrengingen verplicht zijn voor natuurlijke vezels en fijne synthetische vezels, terwijl gekartelde paren acceptabel zijn voor grove synthetische vezels en ringspinnen, waar de spanningstolerantie groter is. POM-wielen zijn universeel omdat de voordelen op het gebied van gewicht, geluid en kosten opwegen tegen de kortere vervangingscyclus — met 0,08 tot 0,25 USD per wiel zijn de vervangingskosten lager dan de garenwaarde die verloren gaat door één enkele breuk.
Voor fabrikanten van textielmachines en fabriekstechnici berekent onze technische afdeling de spanningsgevoeligheid op basis van uw garensoort en adviseert de juiste afwerkingskwaliteit. Standaardcatalogus miniatuur wormwieloverbrengingen Bekledingstextiel in maten van module 0,5 tot 1,5, hartafstand 15 tot 40 mm, met POM- en PA66-wielopties. Dien een aanvraag in. specificaties voor textielaandrijving met garensoort, wikkelsnelheid, spanningstolerantie en aantal eenheden per machine.
Welke wormwieloverbrengingen zijn geschikt voor textielmachines?
Geef het type garen, de wikkel- of weefsnelheid, de spanningstolerantie, het aantal posities en de jaarlijkse productiehoeveelheid door. Wij berekenen de spanningsgevoeligheid en adviseren u over de afwerkingskwaliteit, de module en het materiaal van de spinwielen voor uw productievolume.
Redacteur: Cxm
