Задача о веретенеВеретено... Самая важная часть в прядении и кручении, которая известна с древних времен!
Каковы скорости веретен сейчас? Есть ли пути бесконечного прибавления скорости веретен, а, отсюда, и улучшения работы прядильных машин?
Если вернуться к справочной литературе и последовательно найти показатели о скоростях веретен, начиная с 1900 г., то заметим, что за последние 50-70 лет привычные скорости веретен «остановились» около 10-12 тыс. кручений в минуту и совершенно не повышаются, не только в России, но и в других странах мира!
Хотя, 12 тыс. оборотов в минуту - это большая скорость. Достаточно сказать, что при такой скорости веретено за 1 секунду сумеет повернуться вокруг себя 200 раз! Очень впечатляющая величина, даже для наших современных представлений о скоростях. И получена она... 70 лет назад!
Где же причина того, что дальнейший рост скорости веретен фактически прекратился? Неужели мы остановились у границы скорости веретена (подобно физикам, определившим предельную скорость - скорость света)?
Исследования условий вращения веретена отечественными и иностранными учеными показали, что само по себе веретено можно вращать еще быстрее, чем сейчас, - скажем, до 15 -18 тыс. кручений в минуту - даже без особой переделки имеющихся систем. При этом определились интересные особенности поведения веретен при различных скоростях.
Следуя законам механики, любое вращающееся тело при известной какой-то скорости попадает в состояние резонанса, то есть количество его оборотов согласуется с количеством так называемых собственных колебаний. Деталь начинает сильно вибрировать и может даже разрушиться.
У веретен имеется, по крайней мере, две критические скорости: первая - от 2 до 5 тыс. кручений в минуту и следующая - от 25 до 40 тыс. оборотов в минуту. Чем сильнее разнится нормальная скорость веретена от критической, тем меньше его вибрация, тем оно спокойнее крутится. Поэтому, увеличение рабочей скорости веретена с 10-12 тыс. до 14- 16 тыс. оборотов в минуту должно сократить его вибрацию (больше разница между нормальной и первой критической скоростью) и веретена станут крутиься ровнее, чем сейчас.
Правда, немного увеличится износ трущихся деталей в подшипниках веретена, но это дело не страшное - детали достаточно упрочнить.
Что же задерживает переход на более высокие скорости веретен? Существенным препятствием здесь становится не само веретено, а бегунок, осуществляющий вместе с веретеном кручение пряжи и ее наматывание на патрон или шпулю.
И не случайно названа эта часть бегунком! Во Франции, Англии и некоторых других странах его называют также путешественником.
Посмотрим на цифры, характеризующие условия работы бегунка. Скорость скольжения бегунка по кольцу около 30 м в секунду, или 108 км/ч. За единственный рабочий день (две смены по 7 ч) бегунок проходит путь, расстояние которого свыше 1500 км, что практически в два с лишним раза больше расстояния от Москвы до Санкт Петербурга. При быстром вращении бегунка по кольцу развивается большая центробежная сила, превышающая собственный вес бегунка в 3000 раз. Под действием прижимной силы он прижимается к кольцу с огромной силой, превышающей 20 кГ/мм2. Преодолевая силу трения о поверхность кольца, бегунок разогревается до высокой температуры, в районе 360 - 500° С и выгорает - разрушается.
Чем больше скорость веретена, тем быстрее разогревается и разрушается бегунок.
Поэтому, проблема веретена превратилась в проблему узла кольцо - бегунок.
Масса предложений имеется в данное время по улучшению качества бегунка. Пытаются, например, делать бегунки не из стали, а из пластмасс (капроновые, нейлоновые). Но при больших скоростях бегунки из пластических масс, разогреваясь, размягчаются и могут даже как бы размазаться по поверхности кольца (и такое бывало!). Пробуют менять конфигурацию бегунков, чтобы они скорее отдавали образующееся при трении тепло на поверхность кольца и, гораздо больше работали без разрушения. Мощным шагом вперед явилось изобретение колец специальной конфигурации. Изготавливали также кольца не стальными, а стеклянными и т. д.
Создание новой конструкции колец и бегунков помогает, конечно, несколько увеличить рабочие скорости веретен. Но, вероятно, чтобы преодолеть существующий сейчас рубеж скорости веретена и бегунка, надо всего лишь отказаться от бегунка и перейти на безбегунковое прядение.
|