Веретено

Прядильная машина

ВЕРЕТЕНО, быстро вращающаяся деталь прядильной машины, производящая крутку пряжи и наматывание ее на катушку. В зависимости от рода обрабатываемого волокна и от положения в процессе производства веретена имеют различные устройства. По числу работающих веретен первое место занимают хлопкопрядильные, как видно из данных следующей таблицы:

Число веретен

Благодаря такому распространению конструкция хлопкопрядильного веретена является наиболее разработанной и усовершенствованной и отличается исключительным разнообразием: существует несколько десятков типов. Хлопкопрядильные веретена разделяются по машинам на банкаброшные, мюльные, ватерные, крутильные и перемоточные. Основным назначением веретена является крутка пряжи, и затем наматывание ее на катушку. Почти всегда веретено выполняет обе эти задачи, и только в мотальных машинах крутка отсутствует.

Первую операцию по крутке и намотке ровницы выполняют банкаброшные веретена. Само веретено представляет собой (фиг. 1) стальной круглый стержень диаметром 14—20 мм и длиной 85—90 см в зависимости от типа машины.

Веретено

Для предотвращения вибраций веретена ему придают солидные опоры. Нижний конец стержня, заточенный на конус, опирается на самосмазывающийся подпятник. Верхний подшипник, т. н. горловой, выполняется в виде длинной втулки D, крепко привернутой к каретке Р. Во время работы каретка качается вдоль стержня, благодаря чему расстояние между подшипниками изменяется. Ровница направляется в рогульку С, соединенную с утоненной верхушкой веретена при помощи прорезанного на нем поперечного углубления, куда погружается шпилька, вставленная поперек трубчатой части рогульки. Этим достигается вращение веретена и рогульки как одного целого. Пройдя сквозь отверстие А в верхушке рогульки, ровница направляется в трубчатую ветвь, огибает лапочку L и поступает на деревянную катушку. Таким образом, один конец ровницы зажат в цилиндрах, а другой вращается вместе с веретеном, т. е. первая задача, закручивание ровницы, осуществляется. Одновременно с этим веретено производит наматывание на катушку при помощи той же рогульки и лапочки. Роль последней, помимо направления ровницы, заключается в легкой прессовке навивающегося материала. Лапочка состоит из двух частей - горизонтальной и вертикальной, причем последняя значительно тяжелее первой. В некотором среднем положении (фиг. 2) обе ветви рогульки уравновешены, в остальные моменты уравновешенности уже нет.

В некотором среднем положении обе ветви рогульки уравновешены, в остальные моменты уравновешенности уже нет

При вращении тяжелая вертикальная часть стремится отойти от оси веретена, благодаря чему горизонтальная часть нажимает на катушку. В различные моменты намотки давление лапочки неодинаково: в начале процесса мотки оно наибольшее, в конце - наименьшее, поэтому и плотность ровницы на катушке неодинакова. Для намотки ровницы, выпущенной цилиндрами, достаточно было бы дать веретену небольшое число оборотов, но т. к., кроме того, ровницу надо скрутить, приходится значительно повышать это число для различных машин до 100—1200 об/мин. Чтобы увязать эти два противоположных требования, катушку заставляют также вращаться в одну сторону с веретеном. В хлопкопрядении принята система с опережающей катушкой, т. е. с катушкой, делающей число оборотов большее, нежели веретено. Разность в окружных скоростях идет на намотку. Для сохранения постоянства этой разности, по мере роста диаметра катушки, необходимо ввести изменение угловых скоростей либо веретена, либо катушки. Обычно веретено, как более тяжелая деталь, имеет постоянную скорость, а катушке при помощи конических барабанчиков сообщается переменная скорость. Преимущество устройства с опережающей катушкой заключается в том, что с ростом диаметра катушки число ее оборотов понижается.

Мюльные веретена работают по совершенно другому принципу, хотя выполняют те же функции намотки и крутки. На мюлях (сельфакторах) эти операции производятся последовательно; сначала пряже дается крутка и затем она наматывается. Производится это следующим образом. Стальное веретено (фиг. 3), имеющее слегка коническую форму, располагается в каретке наклонно.

Стальное веретено, имеющее слегка коническую форму, располагается в каретке наклонно

При отходе каретки веретено вращается, и пряжа ложится на него по крутой винтовой линии. На каждом обороте верхний виток соскакивает и дает одно кручение пряже на участке АВ. Для производства этой операции особое значение имеет конусообразная форма веретена, чем достигается легкое соскальзывание нити. Окончив крутку, веретено подходит к цилиндрам и наматывает на себя нить. Для сохранения постоянства окружной скорости веретена в этот период делает переменное число оборотов. Веретено вращается от жестяного барабанчика шнурком через блочок V, расположенный ближе к хвосту веретена. Конструктивное устройство веретена чрезвычайно простое. Веретено опирается конической пяточкой в подпятник, а выше блочка поддерживается подшипником. Смазка производится вручную периодически, через 4 ч. Несмотря на простоту устройства, качество веретен весьма высокое, что дает возможность работать на них с числом об/мин. до 11000. Производительность для средних веретен 58 г в 10 ч. Размеры, как и всегда, определяются подъемом от 100 до 150 мм.

Мюльные веретена постепенно вытесняются ватерными, которые производят крутку и намотку одновременно и, следовательно, дают значительно большую производительность. Некоторые специальные условия не позволяют наматывать пряжу на ватерах непосредственно на голое веретено. Чаще всего на веретено насаживают деревянные шпули, но т. к. изготовление строго центрированных шпуль трудно, то при вращении веретено начинает бить. Устранение вибрации являлось основной задачей конструирования ватерных веретен. Веретено, так называемого подвесного типа Раббета, имеют следующее устройство (фиг. 4).

Веретено, так называемого подвесного типа Раббета, имеют следующее устройство

В гнезде А, привернутом наглухо к раме машины, подвешена на заплечиках с втулка s так, что она может свободно качаться. Шпиндель веретена вставляется во втулочку и соприкасается с ней только на небольшом участке своим нижним коническим концом и вверху цилиндрическим против блочка. Промежуток между опорами служит резервуаром для масла, причем через небольшие отверстия во втулке масло сообщается с внутренней частью гнезда. Т. о. в каждом веретене имеется значительный запас масла. Во время вращения веретена масло поднимается по коническому хвосту до края втулки и стекает по особым прорезям вниз в гнездо, т. е. происходит постоянная циркуляция масла, что позволяет менять его раз в 2—3 месяца. Для смены масла машину останавливают, во избежание чего предложены конструкции, позволяющие менять масло на ходу. На шпиндель под большим давлением насаживается колпачок К с блочком F; через последний передается шнурком, иногда лентой, движение веретена. На верхнюю часть колпачка, где часто имеется специальная чашечка, насаживается шпуля. Расположение верхней опоры веретена в плоскости действия шнура имеет целью разгрузить веретено от изгибающих усилий; однако на практике большинство заводов не выполняет этого правила. Некоторые специалисты предпочитают конструкцию веретена, несколько измененную в том смысле, что втулка защемляется своим нижним концом в гнезде и не может качаться. Такие веретена называются опорными. Это небольшое изменение заставляет, однако, веретено работать по другому принципу. В то время как свободная втулка имеет целью дать веретену в работе возможность самому найти необходимое положение для спокойной работы, опорные веретена являются жесткой конструкцией и, в случае неполной уравновешенности (что нередко и бывает), дают вибрации. Исследование ватерных веретен, ведущееся с 1926 года профессором А. П. Малышевым в Кабинете прикладной механики Московского текстильного института, показывает, что, при определенном числе оборотов, у опорного веретена неизбежно должно появиться явление резонанса, т. е. наступит критическая скорость. Понятно, что в этих условиях веретено находится под угрозой поломки и, кроме того, рвет нить. В подвесных веретенах теоретически этого явления не может быть, так как волчок критической скорости не имеет и его верхушка может иметь лишь спокойное прецессионное движение.

Ватерные веретена укрепляются неподвижно на раме машины и имеют постоянное число оборотов. Для того, чтобы было возможно намотать пряжу, вдоль веретена качается планка с укрепленным в ней кольцом (фиг. 5).

Для того, чтобы было возможно намотать пряжу, вдоль веретена качается планка с укрепленным в ней кольцом

По кольцу может свободно двигаться металлическая скобочка - бегунок. Нить из глазка проходит под бегунок и оттуда на шпулю. При вращении нить увлекает за собой бегунок, который трением о кольцо под действием центробежной силы слегка тормозится и отстает от веретена. Благодаря получаемой разности в числах оборотов возможно наматывание. При изменении диаметра намотки бегунок автоматически изменяет свое число оборотов и т. о. сохраняет постоянной длину наматываемой нити. На фиг. 5 это показано в плане. Натяжение нити Т можно разложить на две составляющих: Т2 натягивает нить, а Т1 дает движение бегунку. При увеличении диаметра Т1 также увеличивается, и бегунок начинает вращаться скорее. При диаметре, равном 0, Т1 будет равно 0, и движение тогда невозможно. Практически уже при определенном соотношении между диаметрами кольца и намотки нить обрывается. Этим объясняется необходимость надевания на веретено толстых шпулей. Ватерные веретена работают при больших скоростях от 6000 до 10000 об/мин. и поэтому изготовляются весьма тщательно. Обычно для них употребляется углеродистая мартеновская сталь, приготовленная как на кислом, так и на основном поду. Процентное содержание элементов может быть принято: 0,6—1,1 % С; 0,2—0,3% Si; 0,5—0,7%Мn; 0,03—0,06% S; 0,03—0,06% Р. Закалка веретена дается неравномерная по длине, наибольшая в пяточке, где желательно иметь мартенситное строение, и наименьшее под блочком, где структура цементит-сорбитовая, близкая к перлиту. Принятые размеры 127—140—152 мм, в зависимости от номера пряжи. Производительность одного веретена для № 32—34 за 10 часов равна 100 г.

Крутильные ватерные веретена конструктивно схожи с прядильными. Отличие их лишь в более солидных размерах и тормозах, с помощью которых работница останавливает веретена при обрыве нити.

Веретена мотальных машин выполняют только одну функцию перематывания. Веретена различны для основной и для уточной пряжи и, кроме того, в конструктивном отношении весьма разнообразны. Нить свободно сходит с початков, шпулей и мотовила и наматывается на деревянные катушки или картонные патрончики в крестовой мотке. Благодаря этому нет необходимости вводить механизмы для сохранения постоянства скорости нити: по мере роста диаметра растет и скорость схода нити. Правильность и форма намотки регулируется водком. Вращение веретена передается или через блочок или же фрикционом. Обычно эти веретена снабжены остановом на случай обрыва нити; в некоторых конструкциях, во время обрыва, фрикционные диски разъединяются. В виду отсутствия крутки число оборотов мотальных веретен значительно ниже прядильных, б. ч. нить имеет скорость 80—300 м/мин.

Шерстопрядильные веретена по своему устройству близки к хлопкопрядильным. В аппаратном прядении применяются преимущественно мюльные веретена, которые можно разбить на три главные группы по длине: 480—465—445 мм, при толщине стержня 9—9,5 мм. Форма шпинделя достаточно сложная: по длине 12 мм (не считая конического острия), пяточка остается цилиндрической. Дальнейшая часть, высотой 25 мм, представляет тело вращения, у которого образующая - дуга окружности радиуса 100 мм. Нижняя часть стержня до блочка обычно цилиндрическая, а выше - слабо коническая и, наконец, вершина веретена профилируется по сложной кривой. Диаметр блочков колеблются от 25 до 28 мм в зависимости от крутки пряжи. Конструктивно веретено ничем не отличается от обычного мюльного веретена. Правда, в последнее время заводом Гример и Форкерт предложена новая конструкция самосмазывающихся подшипников следующего устройства: вдоль каретки, у пяточек и у верхних подшипников, проходят корытца, наполненные маслом. Против каждого веретена имеется фитиль, который и смазывает постоянно веретено. Масло наливается с концов машины. Практически до сих пор не выяснено, насколько может отразиться трение фитилей о веретено на потреблении энергии.

В камвольном прядении употребляются банкаброшные, мюльные и ватерные веретена.

Банкаброшные веретена имеют некоторое отличие от хлопкопрядильных. Во-первых, прессующая лапка отсутствует, и ровница проходит на катушку через круглый глазок в нижней части ветви рогульки; во-вторых, катушка получает движение натяжением нити. Веретено имеет постоянную скорость и при вращении увлекает нитью катушку. Чтобы создать необходимую для намотки разность скоростей, под катушку подкладывают суконные кружки, которые тормозят катушку и заставляют ее несколько отставать от рогульки. По мере роста диаметра увеличивается вращающий момент от натяжения нити, и катушка получает большую скорость. Конструкция веретена отличается солидностью. Число об/мин. обычно 150—900.

Ватерные веретена в шерстопрядении встречаются трех типов: рогульчатые, кольцевые и колпачные. Рогульчатые веретена работают, как и банкаброшные, и отличаются только значительно меньшими размерами; они употребляются для грубой шерсти. В колпачных веретенах роль бегунка выполняет железный колпак. Нить, проходя на шпулю, трется о кромку колпака и затормаживается. Благодаря небольшому трению на ватерах этих возможно дать веретену большее число об/мин. (до 4000—5000). Кольцевые веретена, применяемые для тонкой шерсти, принципиальных отличий от хлопкопрядильных не имеют.

Льняные банкаброшные веретена (фиг. 6) выполняются с незначительным изменением по типу хлопковых.

Льняные банкаброшные веретена

Прессующая лапочка отсутствует, и ровница проходит в глазок А. Обе ветви рогульки делаются трубчатыми со слабо винтовой прорезью для завода ровницы. Горловой подшипник обычно бывает коротким, и для предохранения веретена от вибраций на часть В рогульки надевается специальная доска с отверстием, играющую роль верхнего подшипника. Для укрепления рогульки на верхней части веретена имеется винтовая прорезь, куда заводится пуговка Р рогульки. На фабриках применяются исключительно веретена с опережающей рогулькой. Перемена скорости катушки достигается с помощью конических барабанчиков. Ватерные льняные веретена делаются всегда рогульчатыми. Ветви рогульки сплошные, и нить переходит прямо в глазок (фиг. 7).

Ветви рогульки сплошные, и нить переходит прямо в глазок

Для получения торможения катушки устраивается специальный тормозной шнурок F. Во избежание износа втулочек верхних подшипников, в некоторых конструкциях применяются конические шейки и втулки. По мере изнашивания, подпятник опускается винтом, и веретено устанавливается на надлежащей высоте. Движение веретену передается шнурком от жестяного барабана на блочок. В новых конструкциях вместо шнура употребляют ленту и помещают блочок на линии подпятника, так что веретено разгружено от изгибающих усилий. Вышеприведенное описание не охватывает всех веретен. В шелковом, пеньковом, вискозном и т. п. производствах применяются также веретена несколько других конструкций. Однако по принципам своей работы они не отличаются от приведенных выше.

В виду того, что веретена работают при высоких числах оборотов и потребляют до 70% энергии, затрачиваемой на всю машину, заводы неоднократно пытались ввести конструкции на шариковых опорах. Однако такие конструкции не оправдали себя, и только лишь в последнее время появились веретена SKF Norma (фиг. 8), которые могут рассчитывать на широкое распространение.

Веретена SKF Norma

Веретена Norma обычно подвесного типа, имеют в верхней опоре роликовый подшипник. Достоинством этих веретен, помимо легкого хода, является расположение верхнего подшипника в плоскости действия шнура, что освобождает веретено от изгибающих усилий. Эти веретена в настоящее время испытываются в Кабинете прикладной механики Московского текстильного института на нагревание, прочность и вибрацию.

 

Источник: Мартенс. Техническая энциклопедия. Том 3 - 1928 г.