Взаимодействие шелковой нити с ценовым прутком шелкоткацкого станка

“Развитие науки и технологий” Научно–технический журнал №5/2025 398 Тўқимачилик ва енгил саноат технологиялари Проведенные учеными и специалистами Института натуральных волокон и Ташкентского института текстильной и легкой промышленности исследования показали, что использование на рассматриваемых станках шелковых нитей, полученных из местного сырья Узбекистана, приводит к увеличению обрывности нитей основы, в результате падает качества выпускаемого материала и уменьшается степень рентабельности работы по сравнению со случаями в зарубежных странах. Анализ результатов экспериментальных исследований показал, что, диаметр скало существенно влияет на натяжения шелковых нитей и их обрывности. В частности уменьшение диаметра скало приводить к уменьшению обрывности нитей основы, а увеличение – наоборот – к возрастанию. Это, по видимому объяснятся тем, что с уменьшением диаметра скало увеличиваются интенсивности распределенных по поверхности контакта скало силы трения и давления, а это в свою очередь, сопровождается ростом и увеличением разности натяжения набегающих и сбегающих от поверхности контакта скало нитей основы. Очевидно, что обрыв происходит в тех поперечных сечениях нити, которые по разным причинам имеют наименьшие сопротивляемости к растяжению. Например, сечения, в которых число волокон меньше по сравнению с другими сечениями или прочности материала волокон в данном сечении меньше, чем в других сечениях и т.д. Причиной обрыва отдельных нитей основы по ширине заправки станка, прежде всего, могут являться указанные выше пороки и неравномерность распределения общего натяжения между нитями. Первым обрывается наибольше натянутая нить и далее, натяжение, приходящее к данной (оборванной) нити, перераспределяется между остальными нитями. Перераспределение между нитями тоже происходит неравномерно – нити с относительно большими натяжениями будут испытывать наибольшую дополнительную нагрузку и, если при этом натяжение данной нити достигает предела разрыва, то происходить её обрыв. Степень неравномерности распределения начального натяжения между нитями основы вдоль поперечного сечения заправки может происходить за счет, например, релаксации деформации (материал шелковой нити является достаточно чувствительным к вязкости), перераспределение крутки, проскальзывания по поверхности рабочих органов (в данном случае скало), скольжения одиночных нитей относительно друг-друга и т.д. Чтобы неравномерность распределения натяжения между нитями основы, например, участка 𝐿1 (рис. 1 а) наименее передавались участкам, расположенным правее скало, необходимо, чтобы на поверхности контакта возникали достаточные для этого величины силы давления и трения. Очевидно, что натяжение Т5 области нити длиной 𝐿𝐶𝐶 больше натяжение При работе станка нити основы двигаются в направлении производимой ткани, поэтому, натяжение Т5 области нити длиной 𝐿𝐶𝐶 больше натяжение Т1 области 𝐿𝐶𝐶. Ученые и специалисты выше названных институтов исходя из результатов теоретических и экспериментальных исследований предложили установить на существующий скало две дополнительные устройства как показано на рис. 1 в [8-11]. Удалось установить, что эти устройства создают дополнительные препятствия перераспределению заправочного и текущего натяжения и других показателей материала нити основы между свободными от рабочих органов областями. Ниже предлагается методика установления функциональной зависимости заправочной натяжении нити основы от: свойства материала; условия трения на поверхности контакта; углов обхвата нитью поверхности координаты; расположения центра поперечного сечения в плоскости станка и геометрического размера рабочего органа. Ограничимся рассмотрением варианта заправки станка со стандартной скало и нити основы, огибающие первого (ПЦП) и второго ценового прудка (рис. 1 б, 1ЦП и 2ЦП). Нити, “Фан ва технологиялар тараққиёти” Илмий–техникавий журнал №5/2025 399 Технологии текстильной и легкой промышленности расположенные по ширине заправки поочередно огибают полушарием поверхности 1ЦП сверху или снизу, далее аналогично – поверхности 2ЦП. Нити, огибающие поверхности 1ЦП сверху поверхности 2ЦП огибает снизу, и наоборот – нити, огибающие поверхности 1ЦП снизу поверхности 2ЦП огибает сверху. В результате огибания поверхности 1ЦП и 1ЦП нити основы разводятся друг относительно друга и, это служит уменьшению трения между материалами нитей и оказывает влияние на силы трения и вязкости (остатки серицина в шелковой нити). Таким образом, нити основы на этом участке образуют некоторые углы с осью, проходящей вдоль касательной к нити (без ЦП) в не модернизированном станке.  1 . Рассмотрим сначала условия равновесия нитей основы, огибающих поверхности 1ЦП сверху (рис. 1 а). Использованные в дальнейшем для физических и геометрических параметров положения нити приведены на рис 1 а и 1 б. Предполагаем, что начальное натяжение H K 0 участка AB нитей основы, расположенного между навоем (на рис. 1 не указан) и скало заданной и требуется найти соответствующее натяжение ВЕРХ С К ,0 участка CD , расположенного между скалом и 1ЦП. Допустим, что под действием сил натяжения H K 0 и ВЕРХ С К ,0 , на поверхности скало возникают силы трения ( ) ВЕРХ C TP F .0 и давления ВЕРХ C Q .0 . Линия действия равнодействующей силы давления ВЕРХ C Q .0 проходит по биссектрисе угла обхвата нитями основы поверхности скало и с горизонтальной осью x образует угол ВЕРХ С .0  . При этом значения данного угла определяются по следующей формуле: ВЕРХ С Н ВЕРХ С     + − = . (1) .0 ,0 .0 2 4 Реактивные силы трения ( ) ВЕРХ C TP F .0 и давления ВЕРХ C Q .0 связаны между собой с помощью известного закона Кулона ( ) ВЕРХ С ВЕРХ С TP Q f F .0 .0 = , (2) где f - коэффициент трения. Условия равновесия сил, действующих на рассматриваемые нити основы, принимают вид: y a б НИЖ С Q .0 ВЕРХ С Q .0 НИЖ C .0  ВЕРХ С К ,0 y НИЖ С .0  ВЕРХ C .0  x x ВЕРХ С .0  ( ) ВЕРХ ( ) НИЖ НИЖ C К .0 С TP F .0 C TP F .0 Н ,0  Н ,0  Н О К , Н О К , Рис. 1. Схема действия сил на элемент нитей основы, огибающих поверхности ПЦП сверху существующего бесчелночного станка. “Развитие науки и технологий” Научно–технический журнал №5/2025 400 Тўқимачилик ва енгил саноат технологиялари 0 sin cos sin cos .0 .0 .0 .0 ,0 ,0 .0 ,0 = − − + ВЕРХ С ВЕРХ С ВЕРХ С ВЕРХ С H H ВЕРХ С ВЕРХ С Q Q f К К     , (3) 0 cos sin cos sin .0 .0 .0 .0 ,0 ,0 .0 ,0 = + − − ВЕРХ С ВЕРХ С ВЕРХ С ВЕРХ С H H ВЕРХ С ВЕРХ С Q Q f К К     , (4) Уравнения (3) и (4) служат для определения неизвестные силы натяжения ВЕРХ С К ,0 и силы давления ВЕРХ C Q .0 . Неизвестная сила трения ( ) ВЕРХ C TP F .0 определяется из закона Кулона. Уравнения (3) и (4) напишем в виде ( ) 0 sin cos sin cos .0 .0 .0 ,0 ,0 .0 ,0 = + − + ВЕРХ С ВЕРХ С ВЕРХ С H H ВЕРХ С ВЕРХ С f Q К К     , ( ) 0 cos sin cos sin .0 .0 .0 ,0 ,0 .0 ,0 = − − − ВЕРХ С ВЕРХ С ВЕРХ С H H ВЕРХ С ВЕРХ С f Q К К     . Последние уравнения имеют следующее решение ( ) H ВЕРХ C H ВЕРХ C Н ВЕРХ С К К + = , (5)     cos sin ,0 11 . ,0 12 . ,0 ,0 cos sin ВЕРХ C ВЕРХ C ВЕРХ C ВЕРХ C −     .0 12 . .0 11 . где ВЕРХ C ВЕРХ C ВЕРХ C f .0 .0 11 . sin cos    + = , ВЕРХ C ВЕРХ C ВЕРХ C f .0 .0 12 . cos sin    − = . Значения силы трения ( ) ВЕРХ С TP F .0 определяются из условия (2) ( ) ( ) ВЕРХ C H Н ВЕРХ С ВЕРХ С TP К f Q f F   +  = = . (6) cos .0 ,0 ,0 .0 .0 cos sin C ВЕРХ C C ВЕРХ C     − ,0 12 . ,0 11 . Полученное решение позволяет установить зависимости условия равновесия нитей основы на поверхности скало от следующих параметров:  2 . Рассмотрим теперь условия равновесия нитей основы, огибающих поверхности 1ЦП снизу (рис. 1 б). В этом случае угол НИЖ C .0  определятся по формуле НИЖ С Н НИЖ С     − − = . (7) .0 ,0 .0 2 4 Уравнения равновесия сил, действующих на рассматриваемые нити основы, приобретают вид 0 sin cos sin cos .0 .0 .0 .0 ,0 ,0 .0 ,0 = − − + НИЖ С НИЖХ С НИЖ С НИЖ С H H НИЖ С НИЖ С Q Q f К К     , (8) 0 cos sin cos sin .0 .0 .0 .0 ,0 ,0 .0 ,0 = + + − − НИЖ С НИЖ С НИЖ С НИЖ С H H НИЖ С НИЖ С Q Q f К К     . (9) Далее поступая как в предыдущем случае, найдем следущее решение ( ) H НИЖ C H НИЖ C Н НИЖ С К К ,0 12 . ,0 11 . ,0 ,0 cos sin sin cos         − − = , (10) НИЖ C НИЖ C НИЖ C НИЖ C .0 12 . .0 11 . ( ) ( ) НИЖ C H Н НИЖ C НИЖ С TP К f Q f F .0 ,0 ,0 .0 .0 sin cos cos       − −  =  = . (11) НИЖ C НИЖ C НИЖ C НИЖ C .0 11 . .0 12 . где НИЖ C НИЖ C НИЖ C f .0 .0 11 . sin cos    + = , НИЖ C НИЖ C НИЖ C f .0 .0 12 . cos sin    − = . “Фан ва технологиялар тараққиёти” Илмий–техникавий журнал №5/2025 401 Технологии текстильной и легкой промышленности Таблица 1. Результаты числовых расчетов. C .0  град ВЕРХ С К ,0 , Н НИЖ С К ,0 , Н 1 194.86 201.26 3 182.06 196.54 5 170.83 192.04 7 160.90 187.74 9 152.07 183.63 11 144.15 179.70 13 137.02 175.93 В таблице 1 приведены результаты проведенных числовых расчетов по установлению зависимости натяжения нитей основы, огибающих 1ПЦ сверху и снизу от угла ВЕРХ С ,0  и НИЖ С ,0  , полученные при 𝑓= 0.1, 𝐾0.𝐻= 10 𝐻, 𝜑0.𝐻= 5°. Отсюда видно, что с ростом угла 𝜑0.С натяжения 𝐾0.𝐶 ВЕРХ и 𝐾0.𝐶 НИЖ убывают. Анализируя решение (5) и (6) можно сделать следующие выводы: 1. Угол Н ,0  зависит от толщины заправки нитей основы на катушке навое. При полной заправке навоя данный угол принимает максимальное значение ( ) ( ) ПЗ Н МАК Н ,0 ,0   = , а в момент окончания нитей основы на катушке навоя – минимальное значение ( ) ( ) МЗ H MIN H ,0 ,0   = . Задавая углу Н ,0  значения в пределах от ( ) ПЗ Н ,0  до ( ) МЗ H ,0  и произведя численно-экспериментальные исследования можно будет установить зависимости натяжение ВЕРХ С К ,0 и реактивных сил ВЕРХ C Q .0 , ( ) ВЕРХ C TP F .0 от угла Н ,0  , т.е. от толщины заправки нитей основы на поверхности катушки навоя. 2. Начальное натяжение Н К ,0 участка нити основы, расположенной между навоем и скало, устанавливается заправщиком данного ткацкого станка в зависимости от постановки технологической или производственной задачи. Согласно принятой здесь постановке задачи предполагается, что значения натяжение Н К ,0 задается из эксперимента. При этом решение (5), (6) и выражение (2) позволяют установить зависимости натяжение ВЕРХ С К ,0 и реактивных сил ВЕРХ C Q .0 , ( ) ВЕРХ C TP F .0 от заданное натяжение Н К ,0 . 3. В решение (5), (6) и соотношение (2) входить коэффициент трение f . Поэтому данное решение позволяет установить зависимости натяжение ВЕРХ С К ,0 и реактивных сил ВЕРХ C Q .0 , ( ) ВЕРХ C TP F .0 от коэффициента трения, т.е. от физико-механических свойств материала и условия контакта нитей основы с поверхностью скало. 4. Как известно [7-9], направления действия сил трения ( ) C TP F ,0 и давления ВЕРХ C Q .0 , прежде всего, зависят от условия контакта материалов нитей основы и скало. В условия контакта входить степени неровноты трущихся поверхностей. Поэтому, произведя оценки влияния угла ВЕРХ С .0  и коэффициента трения f на условия контакта, можно будет установить зависимости натяжение ВЕРХ С К ,0 от неровноты данной нити основы. Аналогичные выводы можно получить относительно решение (10) и (11). “Развитие науки и технологий” Научно–технический журнал №5/2025 402 Тўқимачилик ва енгил саноат технологиялари