حرکت بالنی نخ ریسندگی رینگ

حرکت بالنی نخ ریسندگی رینگ – www.irantarjomeh.ir

مقالات ترجمه شده آماده گروه  نساجی

مقالات ترجمه شده آماده کل گروه های دانشگاهی

مقالات

مدلسازی حرکت بالنی نخ در ریسندگی رینگ / حلقه ای

 چکیده

مقاومت هوا بر روی نخ با حالت بالنی و شکل بالونی آن یا شکم کردگی نخ بر روی کشش نخ و پارگی انتهای نخ (پارگی نخ) تاثیر دارد، پدیده ای که به نوبه خود بر مصرف انرژی و بهره وری نخ در فرآیند ریسندگی رینگ یا ریسندگی  حلقه ای نیز تاثیر گذار خواهد بود. در این مقاله، یک مدل ریاضی حرکت بالنی نخ در ریسندگی رینگ مورد بررسی قرار می گیرد. این مدل را می توان جهت ایجاد شکل بالنی و پیش بینی کشش در نخ بالنی تحت شرایط ریسندگی مشخص شده مورد استفاده قرار داد. کشش نخ با استفاده از سیستم اکتساب داده کامپیوتری مورد سنجش قرار گرفته و شکل های بالنی نیز با استفاده از دوربین دیجیتال همراه با قابلیت ویدیویی حاصل گردید که در آن آزمایشاتی با استفاده از نخ های پنبه ای و پشمی، در ارتفاع های – بالنی مختلف و طول- نخ متفاوت در بالن، انجام شد. ضرایب مقاومت هوا بر روی نخ های پشمی و پنبه ای بالنی شده در ریسندگی حلقه ای از طریق مشخص نمودن «بهترین برازش» بین نقاط برگشت تئوریکی و تجربی مورد ارزیابی قرار گرفت. نتایج تئوریکی با انجام داده های تجربی تصدیق  شدند. تاثیرات مقاومت هوا بر روی شکل بالنی در زمینه کشش نخ نیز مورد بررسی قرار گرفت.

کلمات کلیدی: ریسندگی رینگ / حلقه ای، نخ بالنی / بالونی، کشش نخ، مقاومت هوا

۱– مقدمه

ریسندگی رینگ یا حلقه ای به عنوان یک سیستم غالب  و برجسته، در زمینه تولید نخ های با کیفیت بالا برای الیاف استپل / استیپل یا الیاف کوتاه در زمینه تولید پوشاک، مد نظر می باشد. اصول ریسندگی حلقه ای در شکل ۱ به تصویر کشیده شده است. یک دسته از الیاف موازی (نیم تاب) در داخل منطقه کشش قرار گرفت. تفاوت در سرعت سطح بخش جلویی (سریعتر) و عقبی (کندتر) غلطک کششی سبب تقلیل این نیم باف به یک رشته نازکتر از الیاف موازی، تحت کنترل آپرون های دوبل، خواهد شد. این رشته نازک الیاف موازی که از غلتک های جلویی پدیدار می شوند، به صورت همزمان بر روی بوبین / دوک نخ (همانند کوبس) که بر روی یک دوک در حال چرخش نصب شده است، پیچیده می شود. رشته های نازک پیچیده شده الیاف، که هم اکنون تحت عنوان نخ خوانده می شوند، به سمت شیطانک و یک هادی نخ هدایت می شوند و در طی فرآیند معمولی ریسندگی بین این دو جزء حالتی بالنی شکل به خود می گیرند. نخ پیچیده سپس بر روی بوبین / دوک

۲– مدل تئوریکی

۱-۲٫ فرمولاسیون ریاضی

ما یک بالن نخی را مد نظر قرار می دهیم که دارای دورانی در یک سرعت زاویه ای ثابت  (رادیان در ثانیه) (در جهت عقربه های ساعت، از بالا به پایین) در طی ریسندگی رینگ همان گونه که در شکل ۳ نشان داده شده است می باشد. اجازه دهید تا k, e_q, e_r   بردارهای واحد محور سیستم مختصات استوانه ای باشد به گونه ای یک نقطه مادی P بر روی یک نخ در حال چرخش دارای مختصات (r, q, z) باشد. بلندی و شعاع رینگ بالن نخ h (m) و a (m) به ترتیب می باشند. فاصله برآورد شده در امتداد نخ از گاید-آی O تا نقطه P به میزان s (m) است. در صورتی که شکلهای بالن به هنگامی، که از سیستم مرجع در حال چرخش بدان نگاه می شود، به صورت ثابت باشد، بردار موقعیتP را می توان به صورت R(s) = re_r + zk تشریح نمود.

۳– مقدمات تجربی

یک رینگ بالنی، همان گونه که در شکل ۶ نشان داده شده است، جهت برآورد کشش نخ در گاید – آی مورد استفاده قرار گرفت. این سیستم حاوی یک کنترلر موتور می باشد که به دستگاه بالنی نخ متصل است و از یک سیستم انتساب داده کامپیوتری، یک ماشین تست اینسترون همراه با سنسور کشش مجزا که بر روی ناحیه کلگی متقاطع (crosshead) در امتداد یک بازو نصب شده است می باشد. شعاع رینگ یا فاصله بین چشمی دوار و مرکز دستگاه بالنی به میزان ۳۰ میلیمتر تثبیت شد. فاصله عمودی بین گاید – آی و چشمی به عنوان بلندی بالن مشخص شده و می توان آن را از طریق تعدیل موقعیت گاید – آی تنظیم نمود. گاید – آی به صورت عمودی با مرکز ابزار بالنی نخ تراز می باشد.

۴– نتایج و مباحث

مدل تئوریکی در این مطالعه بر مبنای ساده سازی فرضیه ای است که بر مبنای آن بالن اقدام به چرخش در یک هوای ساکن می نماید به گونه ای که سرعت نخ نسبت به هوا با سرعت آن نسبت به دستگاه مختصات مرجع اینرسی یکسان می باشد. تاثیر کشیدگی هوا به واسطه حرکت ضربانی بالن نادیده گرفته می شود. بعلاوه، این موضوع نیز فرض می گردد که ضریب مقاومت هوای نرمال شده  p₀ در امتداد مجموع طول نخ در بالن به صورت ثابت می باشد و همچنین این مورد مقداری را متناسب با سرعت نخ در شعاع حداکثری بالن به خود خواهد گرفت.

۵– نتیجه گیری

روش ارزیابی ضریب مقاومت هوای p₀ که در مدل تئوریکی بالونی شدگی نخ در ریسندگی رینگ / حلقه ای ارائه شده است همراه با پیش بینی کشش در نخ های پنبه ای و پشمی بالنی مورد ارزیابی و مطالعه قرار گرفت. این روش را می توان در کارخانه های ریسندگی رینگ / حلقه ای جهت کاهش پارگی نخ مورد استفاده قرار داد و بعلاوه این روش قابلیت کاهش مصرف انرژی و افزایش بهره وری نخ را نیز ارائه می نماید. نتایج حاصله معرف موارد ذیل می باشند:

• ضریب مقاومت در برابر هوا در یک نخ بالنی به وسیله نوع و نمره نخ مشخص می گردد و پس از آن مقاومت هوا بر روی نخ بالونی را می توان با استفاده از ضریب مقاومت هوای ارزیابی شده پیش بینی نمود.

• شکل های بالن را می توان به دقت شبیه سازی نمود. بنابراین، لوپ های بالن و کشش در بالن را می توان برای نخ خاصی، بر مبنای برون دادهای شبیه سازی – کشش در بخش گاید – آی و زاویه آفست- پیش بینی کرد.

• کشش نخ به هنگامی که بلندی نرمال شده بالن افزایش می یابد، با افزایش روبرو خواهد شد، مخصوصا وقتی که این بلندی بزرگتر از ۱۰ باشد. به هنگامی که نسبت طول نخ در بالن به بلندی بالن بزرگتر از ۲/۱ باشد، کشش نخ دارای ارزش “کمتری” بوده و تاثیر بلندی بالن بر روی این کشش بسیار ضعیف می باشد.