Проектирование свойств хлопчатобумажной пряжи

Проектирование свойств хлопчатобумажной пряжи
Методические указания к лабораторными работам
и курсовому проектированию по дисциплинам
"Прядение хлопка и химических волокон", "Компьютерное
проектирование свойств пряжи", "Оперативное управление технологией
прядильного производства и качеством продукции", "САПР пряжи"
для студентов специализаций 280301, 280312, 280313
всех форм обучения
Составители:
В. В. Заводина
Б. С. Михайлов
Федеральное агентство по образованию Российской Федерации
ГОСУДАРСТВЕННОЕ ОБРАЗОВАНТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ
"САНКТ-ПЕТЕРБУРГСКИЙ ГОСУДАРСТВЕНННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ ТЕХНОЛОГИИ И ДИЗАЙНА"
Кафедра технологии прядения и нетканых материалов
Проектирование свойств хлопчатобумажной пряжи
Методические указания к лабораторными работам
и курсовому проектированию по дисциплинам
"Прядение хлопка и химических волокон", "Компьютерное
проектирование свойств пряжи", "Оперативное управление технологией
прядильного производства и качеством продукции", "САПР пряжи"
для студентов специализаций 280301, 280312, 280313
всех форм обучения
Составители:
В. В. Заводина
Б. С. Михайлов
Санкт-Петербург
2005
РЕКОМЕНДОВАНО
на заседании кафедры
"8" января 2005 г.,
протокол № 5
Рецензент
Л. М. Аснис
Подписано в печать 25.02.05. Формат 60х84 1/16.
Печать трафаретная. Усл. печ. л.0,7. Тираж 150 экз.
Заказ
Отпечатано в типографии СПГУТД
191028, Санкт-Петербург, ул. Моховая, 26
Введение
Качество пряжи при постоянных условиях процесса прядения определяется качеством сырья, из которого она вырабатывается. Правильный выбор компонентов смески, с учетом ее стоимости и требований, предъявляемых к пряже, даже при современном уровне развития техники представляет для прядильщиков сложную задачу. Для ее решения недостаточно одного практического опыта, необходимы инженерные методы проектирования свойств пряжи.
В методических указаниях рассматриваются различные математические модели для прогнозирования свойств хлопчатобумажной пряжи,
предложенные разными авторами.
3
Математические модели для проектирования
свойств хлопчатобумажной пряжи
1 Формула Н. М. Белицина
Инженер Н. М. Белицин дал формулу для крепости одиночной нити:
Q  n po K  n(c  0,5 p )lK c ,
где
(1)
Q - крепость одиночной нити в г при зажимной ее длине в 500
мм;
n - число волокон в поперечнике пряжи;
 р - коэффициент, указывающий процент волокон, разорванных
при разрыве пряжи;
о - коэффициент поправки к средней крепости волокна при разрыве волокна штапелем;
К - средняя крепость волокна, г;
с - коэффициент, указывающий процентное содержание волокон
в слабом месте пряжи;
l - модальная длина волокна, мм;
Кс - сила сцепления волокна, показывающая, какую нагрузку надо
приложить к одиночному волокну, чтобы протащить его между волокнами того же сорта, г/см.
2 Формула Б. П. Позднякова
P  q
где
Р
q
-

-
Тпр Тв К1 1  ср К2
2
4
-
Tпр 
К11 ср  К 22 (0, 004 ) 2  1( рср  рср )  ,


Тв
(2)
прочность пряжи к растяжению, сН;
коэффициент, учитывающий размер длины образца пряжи,
0,75;
отношение числа волокон в слабом сечении пряжи к среднему числу волокон в сечении пряжи;
линейная плотность пряжи, текс;
линейная плотность волокна, текс;
доля волокон, растаскиваемых при разрыве;
коэффициент однородности сил трения;
средняя сила трения скользящего волокна о соседние волокна;
доля волокон, разрывающихся при разрыве пряжи;
коэффициент однородности удлинения волокон;

рср
рср
-
угол наклона волокна к оси пряжи;
средняя разрывная нагрузка волокон, сН;
среднее растягивающее усилие, возникающее в волокнах от
крутки пряжи.
3 Формула В. Е. Зотикова, И. В. Будникова и П. П. Трыкова
P
где
Р
Nв
N пр
lo
l
m
pв
NВ
N пр
N в lo pв
 2lo 

,
1 
 mpВ 
l 
N пр l

(3)
—
—
—
—
—
—
разрывная нагрузка пряжи, сН;
номер волокна;
номер пряжи;
длина скольжения;
длина волокон в пряже;
коэффициент, учитывающий снижение прочности волокон
вследствие неравномерности их натяжения, возникающей в
результате кручения;
— средняя разрывная нагрузка волокна.
4 Формулы К. И. Корицкого
4.1 Формула К. И. Корицкого 1979 г.
Удельная разрывная нагрузка пряжи рассчитывается по формуле
Руд  134, 6  5,53 
где
Руд

Lв
Т пр
Тв
(4)
- удельная разрывная нагрузка пряжи, сН/текс;
- коэффициент, рассчитываемый по формуле

где
700
 0,127Т пр ,

0,1Lв 1, 25  0, 015Lв   0,345Т пр  0, 42 
Тв
,
(5)
- длина волокна, мм;
- линейная плотность пряжи, текс.
- линейная плотность волокна, текс.
5
Неровнота пряжи по разрывной нагрузке СР , % рассчитывается по
формуле
СР 
3000
 28  570,3.

(6)
4.2 Формулы К. И. Корицкого 1983 г.
4.2.1 Формулы для гребенной пряжи, вырабатываемой из
тонковолокнистого хлопка
Относительная разрывная нагрузка Ро , сН/текс, одиночной нити рассчитывается по формуле

1, 4
Ро   2,3 

То

где
 3/ 4
 к ,


- линейная плотность пряжи, текс;
- показатель геометрических свойств волокна;
- поправка на крутку.
То

к
 Т  Т
к  1   кр
 76  Т
кр

где
Т
2

 ,


Т  31, 6
кр
55
.
 4 То
  0,1Lp 1  0, 01nk 
Lp
nk
z
Тв
6
(8)
- критический коэффициент крутки;
- фактический коэффициент крутки.
кр
Т
где
(7)
-
(9)
z
,
Тв
штапельная массодлина волокна, мм;
доля коротких волокон, %;
коэффициент зрелости волокна;
линейная плотность волокна, текс.
(10)
Расчет коэффициента вариации по разрывной нагрузке С р , %, производится по формуле
Ср 
460
.
 4 То
(9)
Относительная разрывная нагрузка пасмы Рп , сН/текс, рассчитывается
по формуле
Рп  1,16  0, 026С р  Ро .
(10)
Разрывное удлинение  о , %, определяется по формуле
 о  (8,9  0,11Т о ) 1/ 4 к.
(11)
4.2.2 Формулы для кардной пряжи, вырабатываемой
из средневолокнистого хлопка
Относительная разрывная нагрузка Ро , сН/текс, одиночной нити рассчитывается по формуле

3  2/3
Ро   3, 05 
 к .


Т
о


Т  31, 6
кр
60
.
 4 То
  0,1Lp 1  0, 01nk 
z
.
Тв
(12)
(13)
(14)
Расчет коэффициента вариации по разрывной нагрузке С р , %, производится по формуле
Ср 
400
.
 4 То
(15)
Относительная разрывная нагрузка пасмы Рп , сН/текс, рассчитывается
по формуле
Рп  1,16  0, 026С р  Ро .
(16)
 о  11,6  0,063То  1/ 3к.
(17)
7
4.2.3 Формулы для пневмомеханической пряжи, вырабатываемой
из средневолокнистого хлопка
Относительная разрывная нагрузка Ро , сН/текс, одиночной нити рассчитывается по формуле

4  1/ 2
Ро   3,9 
 о к .


Т
о


(18)
70
.
о 4 Т о
(19)
Т  31, 6
кр
 о  0,1Lp 1, 25  0, 015Lp 
z
.
Тв
(20)
Расчет коэффициента вариации по разрывной нагрузке С р , %, производится по формуле
Ср 
300
.
о 4 Т о
(21)
Относительная разрывная нагрузка пасмы Рп , сН/текс, рассчитывается
по формуле
Рп  1,16  0, 026С р  Ро .
(22)
 о  11,7  0,097То  о1/3к.
(23)
5 Формула А. Н. Соловьева
Относительную разрывную нагрузку пряжи Ро , сН/текс, определяют
по формуле


Рв 
2, 65
Ро  1  0, 0375 Н о 
Тв
Т пр


Тв

где
8
Рв


 1  5  k,
 l 
шт 



- разрывная нагрузка волокна, сН;
(24)
- линейная плотность волокна, текс;
Н о - удельная неровнота пряжи, характеризующая качество технологического процесса (для гребенного прядения 3,5 - 4,
для кардного прядения 4,5 - 5,0), %;
Т пр - линейная плотность пряжи, текс;
lшт - штапельная длина волокна, мм;
- поправка на крутку, определяемая разностью между фактиk
ческим коэффициентом крутки T и критическим Т ;

- коэффициент, характеризующий состояние оборудования
(0,85 - 1,1; для нормального состояния  =1).
Критический коэффициент крутки определяют по формуле
Тв
кр
Т 
кр
31, 6  1120  70 Рв  Рв 57, 2 

.

100 
lшт
Т
пр 


(25)
Фактический коэффициент крутки устанавливают согласно рекомендациям "Справочника по хлопкопрядению" (Москва, 1985 г., с.238) в зависимости от линейной плотности вырабатываемой пряжи, длины перерабатываемого волокна и назначения пряжи. Затем определяют разницу
Т  Т по табл.7 "Лабораторного практикума по прядению хлопка и химических волокон" (Москва, 1978г., с.22) находят поправку на крутку k и
вычисляют ожидаемую относительную разрывную нагрузку пряжи.
кр
6 Формулы И. М. Раха
Прочность пряжи Pр , сН/текс, рассчитывается по формуле
2, 44 

Рр  Рв n 1  0, 0375H 0 
 1  0, 75lск lшт  Х к 1  S ,
n 

где
Рв
n
H0
lск
lшт
Хк
(26)
- средняя разрывная нагрузка хлопкового волокна, сН;
- число волокон в сечении пряжи;
- показатель качества технологического процесса (для гребенной пряжи Н 0 =3,5; для кардной пряжи Н 0 =5);
- длина скольжения волокна, мм;
- штапельная длина волокна, мм;
- коэффициент, определяемый разностью между фактическим
коэффициентом крутки пряжи Т и критическим Т (см.
табл. м/у);
- ворсистость пряжи;
кр
S
9

Кофициент
поправ
ки
Хк
-7
- коэффициент состояния оборудования, который для машин,
выпущенных после 1980 г., составляет 1, а для оборудования
выпуска до 1980 г. равен 0,9.
-5
-3
-1
0,76 0,83 0,92 0,98
0
1,0
Т  Т
кр
1
3
5


r

r
,
sin 2 
K
dp
ТП
Т
Т 1,18
П
Т0,54
,
10
(28)
(29)
(30)
- линейная плотность пряжи, текс;
- фактический коэффициент крутки.
Т  КВ 0,21Т П0,55 ,
где
(27)
- фактическая крутка пряжи;
- расчетный диаметр пряжи.
d p  0,819
где
15
- радиус винтовой линии;
- угол кручения.
  arc tg  d p K  ,
где
12
- радиус кривизны винтовой линии, по которой располагается
волокно;
- коэффициент трения между волокнами.

где
9
0,98 0,96 0,94 0,92 0,90 0,86 0,82
    1, 6 
lск    ln 1 
,
 
 
где
7
 1 000  
2 
В  
l

  шт
;
l
Т
шт 
 в 
2
- дисперсия волокон по длине.

(31)

2
2 Т
Т  45

.
(32)
Ворсистость пряжи определяется по формуле
S  a  b ln Т П ,
где
а, b
(33)
- коэффициенты пропорциональности. Для гребенной пряжи а =3,2 и b =0,77; a =0,22 и b =2,02 – для кардной пряжи.
11
Библиографический список
1. Курс хлопкопрядения / А. М. Кузьмин.- М.: Гизлегпром, 1938г. –
667 с.
2. Методы статистического контроля и исследования текстильных материалов / Б. П. Поздняков.- М.: Легкая индустрия, 1978. - 280 с.
3. Основы прядения волокнистых материалов / В. Е. Зотиков, И. В.
Будников, П. П. Трыков.- М.: ГНТИЛ, 1959. – 507 с.
4. Технико-экономическая оценка и проектирование качества текстильных материалов / К. И. Корицкий.- М.: Легк. и пищ. пром-сть, 1983. –
160 с.
5. Определение прочности хлопчатобумажной пряжи / И. М. Раха
//Изв. вузов. Технология текстильной промышленности. – 1993.- №5. С.27 31.
12