Проверка прочности игл

Производительность трикотажных машин зависит от прочности их петлеобразующих органов, особенно от прочности вяжущих игл. Например, выход из строя язычковых игл у машин среднего класса происходит
по следующим причинам: поломка язычка — 50%, поломка
крючка — 21%, поломка пяток— 12%, другие виды разрушения,
в том числе от износа — 12%.

Непосредственной причиной разрушения крючка является его поломка из-за появления и развития в нем трещины усталости, т.е. при ударе пятки о какой-либо клин вязальной системы вдоль иглы возникают волны напряжений, ко­торые являются причиной разру­шения крючка.                                            Аналогично разрушается и пятка иглы.

Что же касается крючковой иглы, то она всегда выходит из строя из-за деформации или поломки своего крючка.

 

 

 

     

 

 

Рис 2.1. Распространение удар­ной волны в цилиндрическом и коническом стержнях

 

Рассмотрим цилиндрический одно­родный стержень, под­верженный со скоростью v удару с одного конца. Таким образом, при ударе относитель­ное укорочение цилиндрического стержня:

 

ε =v/с                                               (2.1)

 

Считая материал стержня подчиняющимся закону пропор­циональности, находим нормальное напряжение:

 

      σ=Е ε = v Е/с                                                (2.2),

где Е — модуль упругости, например стали У7А = 2,2х10⁵ МПа.

с - скорость звука в стали = 5,26х10³ м/с.

v – скорость удара пятки

 

Пусть теперь удар со скоростью v произошел по большему основанию клиновидного стержня при этом происходит возрастание напряжения σ по мере продвижения волны возмуще­ния от большего его основания к меньшему.

Если у большего основания, имеющего высоту b₁ напряжение, будет как у цилин­дрического стержня (2.1), то у меньшего, с высотой b₂ напряжение

σ_к=b₁/b₂σ=b₁/b₂Ev/c                              (2.3)

 

Применив к трикотажной игле изложенные выше выводы о распространении в цилиндрическом и клиновидном стержнях волн напряжений, имеющих место при ударе, проанализируем напряжения, возникающие в крючке иглы.

 

Для определенности возьмем язычковую иглу позиции 0-187 (рис. 2.14) чулочного автомата. Такую иглу можно разбить на ряд цилиндрических (ℓ₁,ℓ₄ и ℓ₆) и клиновидных (ℓ₂, ℓ₃и ℓ₅) участков.

В процессе образования трикотажной машиной одной петли пятка ее отдельной иглы испытывает от клиньев вязальной си­стемы минимум два удара — о клин подъема (заключающий) и о клин опускания (кулирный). При ударе пятки о заключающий клин (рис. 2.15, а) вдоль иглы начинает распространяться волна сжатия, а при ударе о кулирный клин (рис. 2.15, б) — волна растяжения. Более опасным является удар о кулирный клин.

 

 

Скорость удара v пятки о кулирный клин, направленную вдоль иглы, можно найти из плана скоростей (рис. 2.15, а) по выражению:

 

v = v _цtgβ,                                   (2.4)

 

где v _ц — окружная скорость цилиндра машины; β — угол наклона кулирного клина.

Из вышеприведенного анализа распространения ударной волны в цилиндрическом и клиновидном стержнях следует, что при ударе пятки иглы о кулирный клин на ее цилиндрических участках напряжение σраспространяется без изменений. Что же касается клиновидных участков, то к их суживающемуся концу напряже­ние возрастает. Примем, что это возрастание подчиняется зависи­мости (2.3). Тогда, зная скорость удара v (2.4), определяем по выражению (2.2) возникающее в начале цилиндрического участка ℓ ₁иглы напряжение:

 

σ₁ = v_ц Е/с tgβ,                                        (2.5)

 

После удара напряжение σ₁, возникающее в цилиндрическом участке ℓ ₁иглы, распространяется вдоль него. Когда цилиндри­ческий участок ℓ ₁переходит в клиновидный ℓ ₂, это напряжение σ₁ является для него исходным. В конце участка ℓ ₂напряжение:

 

σ₂=b₁/b₂σ₁ =b₁/b₂ v_ц Е tgβ /с             (2.6)

 

Сравнивая выражения (2.5) и (2.6), видим, что сужива­ющаяся форма стержня иглы увеличивает напряжение на выходе клиновидного участка ℓ ₂ в b₁/b₂ раз. Поступая последовательно таким же образом, приходим к выводу, что на границе участков ℓ ₅и ℓ ₆будем иметь максимальное напряжение:

 

σ_max=b₁b₄/b₃ b₅ v_ц Е tgβ /с                        (2.7)

 

т. е. к концу иглы, где расположен ее крючок, напряжение увеличивается уже в b₁b₄/b₃ b₅ раз. Так как знак напряжения в игле меняется при ее переходе с кулирного на заключающий клин, разрушение крючков игл от удара их пяток о клинья носит резко выраженный усталостный характер. Условие прочности в рас­сматриваемом случае может быть представлено в виде:

 

σ_max ≤[ σ ],                                             (2.8)

 

где допускаемое напряжение [ σ ] = 300 МПа учитывает нагружение крючка иглы знакопеременной нагрузкой изготовленной из Ст. У7А.

Антиударные иглы.

 

Трикотажные иглы с повышенной стойкостью к ударным нагрузкам по принятой терминологии показываются антиударными. На рис. 2.16, а изображена антиударная игла, в которой приняты меры для уменьшения поломок крючка. Для этого в ней клиновидные участки стержня заменены цилиндрическими, т. е. участками, не имеющими наклона. При этом применение указанных антиударных игл не требуется внесения в конструкцию трикотажной машины каких-либо изменений.

Мы рассмотрели выход из строя игл из-за поломки их крючков от ударов.

Однако при ударах иглы также выходят из строя из-за поломки пяток. Для умень­шения поломок пяток необходимо уве­личить податливость игл упругим дефор­мациям, что снижает силу их ударов о клинья замков вязальной системы. С этой точки зрения представляет интерес пред­ложение делать пятку с поднутрениями 1 и с про­резью 2 (рис. 2.16, б)., долговечность иглы возрастает более чем в три раза. При этом из-за уменьшения силы удара значительно уменьшаются и поломки крючков.

 

                                  

Хорошо себя зарекомендовала также антиударная язычковая игла

ступенчатой формы (рис. 2.16, в), применяемая в некоторых кругловязальных машинах фирмы «Текстима».

 

 Износ петлеобразующих органов.

 

В процессе взаимодействия с нитью петлеобразующие органы трикотажных машин претерпевают значительный износ. Практика показывает, что нити из синтетических и искусственных волокон изнашивают петлеобразующие органы интенсивнее, чем нити из хлопчатобумажной пряжи.

Характер износа петлеобразующего органа заключается в том, что двигающаяся по нему нить протирает на нем узкую прорезь края которой в конце концов начинают повреждать элементар­ные волокна нити. В результате происходит значительная потеря ее прочности и заметное ухудшение качества вырабатываемого трикотажа.

За меру оценки износа принимался так назы­ваемый линейный износ, т. е. глубина прорези δ в микронах, получившаяся в результате движения нити.

Экспериментально доказано, что:

• износ будет обратно пропорциональным толщине нити.
• износ оказался прямо пропорциональным длине нити L, прошедшей через петлеобразующий орган, и натяжению q.

       Все вышеизложенное может быть выражено эмпирической зависимостью:

 

δ = 5,34×10^{-3 Lq} / F,                                      (2.9)

 

где L —длина пропущенной нити, км; q — ее натяжение, сН; F — толщина нити, мм; δ — линейный износ, мкм.

 

 

 

Из формулы (2.9) следует, что с точки зрения износа петлеобразующих орга­нов натяжение q нити, перерабатываемой трикотажной машиной, должно приниматься как можно меньше.