Способ формирования ткани и устройство для его осуществления
Изобретение относится к ткацкому производству. Осуществляют прокладку утка в зеве, прибой утка с помощью батана, отпуск основы и отвод ткани из зоны ее формирования, прибой утка осуществляют сообщением батану кинетической энергии, разрывом кинематической связи между механизмами привода батана и батаном, торможением батана за счет его взаимодействия с уточной нитью и основой ткацкого станка, восстановлением кинематической связи батана и механизмов привода батана, возвратом батана в исходное положение, а отвод ткани из зоны ее формирования осуществляют суммированием непрерывного движения главного вала и прерывистого движения вала, кинематически связанного с батаном, подачей суммарного движения на вальян и товарный валик. Устройство для формирования ткани содержит основу, механизмы привода и регулирования натяжения основы, механизм отпуска основы, механизм зевообразования и прокладывания утка, механизмы привода батана и отвода ткани из зоны ее формирования, кинематическую цепь, которая включает в себя механизм прерывистого хода и связывает батан с одним из входов суммирующего механизма, кинематическую цепь, связывающую главный вал устройства с другим входом суммирующего механизма, механизм отвода ткани связан кинематически с выходом суммирующего механизма, механизм привода батана не имеет постоянной кинематической связи с главным валом устройства. Изобретение обеспечивает повышение качества выпускаемой ткани за счет уменьшения изменения плотности ткани по утку от заданной плотности в процессе формирования ткани и снижения доли человеческого участия в ее производстве. 2 н. и 1 з.п. ф-лы, 3 ил.
Изобретение относится к текстильной промышленности, а именно к ткацкому производству, к способам и устройствам формирования тканей из нитей, и может быть использовано при изготовлении различных тканей.
Известен способ формирования ткани [1, стр.259-262, 330-393], заключающийся в том, что подают нити основы в зону зевообразования, циклически образуют зев, прокладывают в зеве уточную нить, прибивают бердом, жестко закрепленным на батане, уточную нить к опушке ткани, периодически отпускают нити основы с навоя, отводят образовавшуюся ткань из зоны прибоя циклически, постоянно контролируют целостность основных и уточных нитей.
Недостаток этого способа заключается в том, что отвод ткани осуществляется циклически, причем цикл отвода совпадает с моментом прибоя и по сути своей определяется силой воздействия берда на опушку ткани. Ввиду непостоянности свойств нитей основы - плотности, толщины, шероховатости, а также колебаний натяжения нитей основы, достичь постоянной плотности ткани при таком способе отвода ткани трудно.
Известен способ формирования ткани [1, стр.259-262, 330-393], принятый за прототип, заключающийся в том, что подают нити основы в зону зевообразования, циклически образуют зев, прокладывают в зеве уточную нить, прибивают бердом, жестко закрепленным на батане, уточную нить к опушке ткани, периодически отпускают нити основы с навоя, отводят образовавшуюся ткань из зоны прибоя непрерывно, постоянно контролируют целостность основных и уточных нитей.
Недостаток этого способа заключается в том, что в связи с неоднородностью и изменчивостью свойств нитей основы и утка - плотности, толщины, шероховатости - при постоянной скорости отвода ткани из зоны ее формирования опушка ткани меняет свое положение, что приводит либо к повышению плотности ткани по утку, либо к уменьшению плотности ткани по утку, что приводит к необходимости вмешательства человека в технологический процесс.
Известно устройство формирования ткани [1, стр.259-262, 330-393], содержащее механизмы привода нитей основы и ткани, механизмы прокладки уточных нитей, зевообразовательный механизм, механизм прибоя уточной нити, механизм отвода ткани, механизм отпуска основы, механизмы контроля за целостностью основных и уточных нитей.
Недостатком этого устройства является то, что отвод ткани осуществляется за счет изменения натяжения ткани. Это приводит к тому, что при любом изменении последнего плотность ткани по утку будет изменяться. То есть плотность ткани по утку напрямую зависит от изменения натяжения основы, а также от положения опушки ткани.
Известно устройство формирования ткани [1,], принятое за прототип, содержащее механизмы привода нитей основы и ткани, механизмы прокладки уточных нитей, зевообразовательный механизм, механизм прибоя уточной нити, механизм отвода ткани, механизм отпуска основы, механизмы контроля за целостностью основных и уточных нитей.
Недостатком этого устройства является то, что отвод ткани осуществляется с постоянной скоростью. Это приводит к тому, что при любом изменении свойств нитей - реологических, размерных - плотность ткани по утку будет изменяться. То есть плотность ткани по утку напрямую зависит не только от скорости движения ткани, но и от физических свойств нитей, т.е. от соотношения скорости отвода ткани из зоны ее формирования и скорости ее формирования.
Ожидаемым техническим результатом изобретения является повышение качества выпускаемой ткани за счет уменьшения изменения плотности ткани по утку от заданной плотности в процессе формирования ткани и снижение доли человеческого участия в ее производстве.
Это достигается тем, что в способе формирования ткани, заключающемся в том, что циклически осуществляют процесс зевообразования, прокладку утка в зеве, сообщение батану кинетической энергии, прибой утка с помощью берда, закрепленного жестко на батане, отпуск основы и непрерывный отвод ткани из зоны ее формирования, возврат батана в исходное положение, постоянно контролируют целостность основных и уточных нитей, согласно изобретению разрывают кинематическую связь между механизмом привода батана и батаном, останавливают батан за счет взаимодействия берда с уточной нитью, нитями основы, тканью, а также за счет взаимодействия с телами, кинематически связанными с батаном, одновременно преобразуют возвратно-вращательное движение батана в однонаправленное прерывистое движение, складывают это движение с непрерывным движением от главного вала, подают результирующее движение на механизм отвода ткани, восстанавливают кинематическую связь батана с механизмом привода батана.
Это достигается также тем, что устройство для формирования ткани, содержащее основу, механизмы привода и регулирования натяжения основы, механизм отпуска основы, механизм зевообразования и прокладывания утка, механизмы привода батана и отвода ткани из зоны ее формирования, механизм ручной корректировки процесса отвода ткани, механизмы контроля целостности основных и уточных нитей, согласно изобретению дополнительно содержит механизм прерывистого движения и суммирующий механизм, кинематическую цепь, связывающую батан с механизмом прерывистого движения, кинематическую цепь, связывающую механизм прерывистого движения с одним из входов суммирующего механизма, кинематическую цепь, связывающую главный вал устройства с другим входом суммирующего механизма, кинематическую цепь, связывающую выход суммирующего механизма с механизмом отвода ткани, а механизм привода батана не имеет постоянной кинематической связи с батаном.
Это достигается также тем, что механизм привода батана, выполненный в виде рычажного многозвенника, согласно изобретению содержит дополнительно два звена, одно из которых жестко связано с батаном, содержащих по два элемента кинематических пар, образующих друг с другом попеременно кинематические пары, замыкание которых осуществляется за счет сил инерции, действующих на батан, и звено, которое движется относительно двух дополнительных звеньев поступательно, образуя с ними кинематические пары, а механизм прерывистого движения выполнен в виде храпового механизма, а суммирующий механизм выполнен в виде дифференциального механизма.
Изобретение обладает необходимым изобретательским уровнем. Объединение ограничительных и отличительных признаков в единую совокупность позволяет достичь нового и неочевидного эффекта, которого вне данной совокупности достичь нельзя, данная совокупность не известна из уровня техники и не следует из уровня техники явным образом для специалиста.
В самом деле, при формировании ткани с помощью способа прототипа плотность ткани по утку зависит от соотношения скорости отвода ткани из зоны формирования и скорости формирования самой ткани. Плотность ткани по утку будет постоянной при условии равенства этих скоростей. При этом опушка ткани будет находиться в нейтральном положении. Однако реологические свойства и натяжение основных нитей, а также размеры и свойства уточной нити не остаются постоянным. Поэтому скорость формирования ткани есть величина переменная, в то время как скорость отвода ткани есть величина постоянная, определяемая скоростью движения главного вала станка и которая может не совпадать со скоростью формирования ткани. Вследствие этого положение опушки ткани является величиной переменной. Следствием этого является повышенная вероятность брака - редины или повышенной плотности ткани. Если скорость формирования ткани меньше скорости ее отвода, то опушка ткани из нейтрального положения перемещается к груднице и батан, поворачиваясь всегда на определенный угол, будет не доводить уточную нить до опушки ткани, в результате количество уточных нитей на единицу длины ткани будет меньше номинального. Если скорость формирования ткани больше скорости ее отвода, то опушка ткани из нейтрального положения перемещается к ремизкам и батан, поворачиваясь всегда на определенный угол, будет уплотнять уточную нить больше номинального, в результате количество уточных нитей на единицу длины ткани будет больше номинального.
Заявляемое техническое решение свободно от этого недостатка. Это связано с тем, что при разрыве кинематической связи батана с приводом остановка батана за счет взаимодействия с уточной нитью, нитями основы и тканью обеспечивает одинаковую величину их взаимодействия независимо от положения опушки ткани. Поэтому качество прибоя будет зависеть при прочих равных условиях от потерь кинетической энергии батаном при взаимодействии с остальными телами устройства, которые могут быть просчитаны и учтены при проектировании и настройке устройства.
Кроме того, отвод ткани из зоны ее формирования осуществляется суммированием двух движений - постоянного движения, осуществляемого непосредственно от главного вала устройства, и прерывистого однонаправленного движения, осуществляемого от батана. Причем, если постоянное движение от главного вала имеет в среднем одинаковые параметры за цикл - перемещение, скорость и ускорение тех тел, которым это движение передается, то прерывистое однонаправленное движение, получаемое после преобразования движения батана, изменяет свои параметры - средние перемещение, скорость и ускорение за цикл тех тел, которым оно передается, в зависимости от положения опушки ткани, причем параметры этого движения являются функцией координаты батана в фазе прибоя. Если опушка ткани во время прибоя находится в номинальном положении - нейтральной точке, то суммарное перемещение ткани за цикл будет равно заданному номинальному перемещению - сумме постоянного перемещения, получаемого от главного вала, и постоянного номинального прерывистого однонаправленного перемещения, получаемого от батана. Если опушка ткани в процессе прибоя по какой-либо причине переместилась в сторону грудницы, то батан в фазе прибоя переместится на большее расстояние, и если функция, описывающая зависимость параметров прерывистого однонаправленного движения от координаты батана, подобрана так, что сумма двух перемещений - перемещения постоянного номинального от главного вала и увеличенного прерывистого однонаправленного движения от батана - будет меньше, то опушка ткани переместится в процессе отвода ткани на расстояние, меньшее номинального, т.е. она, опушка, начнет возвращаться в нейтральную точку.
Если опушка ткани в процессе прибоя по какой-либо причине переместилась в сторону ремизок, то батан в фазе прибоя переместится на меньшее расстояние, и если функция, описывающая зависимость параметров прерывистого однонаправленного движения от координаты батана подобрана так, что сумма двух перемещений - перемещения постоянного номинального от главного вала и уменьшенного прерывистого однонаправленного движения от батана - будет больше, то опушка ткани переместится в процессе отвода ткани на расстояние, большее номинального, т.е. она, опушка, начнет опять возвращаться в нейтральную точку.
Восстановление кинематической связи батана с приводом обеспечивает возврат батана в исходное положение.
То есть, при таком способе формирования ткани возникает эффект автоматической регулировки положения опушки ткани, что приводит не только к повышению качества ткани и снижению вероятности брака, но и снижает долю человеческого труда в технологическом процессе, так как уменьшает необходимость вмешательства человека в процесс формирования ткани с целью корректировки положения опушки ткани.
Таким образом, совокупность всех признаков заявляемого технического решения - циклическое осуществление процесса зевообразования, прокладки утка в зеве, прибоя утка с помощью берда, закрепленного жестко на батане, отпуска основы и непрерывного отвода ткани из зоны ее формирования, возврата батана в исходное положение, разрыва кинематической связи между механизмом привода батана и батаном, остановки батана за счет взаимодействия берда с уточной нитью, нитями основы, тканью, а также за счет взаимодействия с телами, кинематически связанными с батаном, одновременного преобразования возвратно-вращательного движения батана в однонаправленное прерывистое движение, сложение этого движения с непрерывным движением от главного вала, подача результирующего движения на механизм отвода ткани, восстановление кинематической связи батана с механизмом привода батана обеспечивает повышение качества формируемой ткани и уменьшает необходимость участия человека в процессе ее формирования, позволяет получить заявленный технический результат, является новой и не следует явным образом из существующего уровня техники, поскольку при анализе уровня техники не выявлены решения, имеющие признаки, совпадающие с отличительными признаками заявляемого технического решения и не известно влияние указанных признаков на заявляемый технический результат.
Предлагаемое устройство формирования ткани для осуществления заявляемого способа во всей своей совокупности ограничительных и отличительных признаков обеспечивает осуществление заявляемого способа формирования ткани и достижение заявляемого эффекта.
В самом деле, отличительный признак - отсутствие постоянной кинематической связи привода батана с батаном - с одной стороны, обеспечивает разгон батана, сообщение ему кинетической энергии, с другой стороны, обеспечивает возможность разрыва кинематической связи при определенных геометрических, кинематических, динамических и др. конкретных условиях (именно такой признак отличает механизмы с выстоями, например механизм мальтийского креста, от других типов механизмов [2, стр.397]). С третьей стороны, отсутствие постоянной кинематической связи батана со своим приводом позволяет батану совершать движение по инерции за счет накопленной кинетической энергии, отдавать эту кинетическую энергию уточной нити, нитям основы и ткани, в процессе прибоя, а также телам, с ним, батаном, кинематически связанным. В результате этого батан совершает движение, амплитуда которого зависит не только от геометрических параметров механизма его привода, но и от положения опушки ткани. Чем дальше опушка ткани сдвинулась от нейтральной точки к груднице устройства, тем больше амплитуда его движения и наоборот, чем ближе оказалась опушка ткани к ремизкам, тем меньше амплитуда движения батана. То есть, по конечному положению батана при прибое уточной нити можно судить о положении опушки ткани.
Батан в предлагаемом техническом решении связан с механизмом прерывистого однонаправленного движения (которые широко применяются в технике, например [3, с.434], с помощью кинематической цепи. Батан совершает в процессе работы устройства возвратное или возвратно-вращательное движение (качательное движение). Очевидно, что амплитуда качания батана при прибое уточной нити равна амплитуде качания при отводе его в исходное положение. Преобразование этого движения в прерывистое однонаправленное движение в механизме прерывистого однонаправленного движения обеспечивает получение на выходе из этого механизма движения, характеризующегося величиной, пропорциональной амплитуде качания батана. Механизм прерывистого однонаправленного движения связан кинематической цепью с одним из входов суммирующего механизма (которые также широко применяются в технике, например [4, с.346]), второй вход суммирующего механизма связан с помощью кинематической цепи с главным валом устройства. С механизма однонаправленного прерывистого движения на суммирующий механизм посредством кинематической цепи поступает однонаправленное движение, полученное путем преобразования качательного движения батана, на другой вход суммирующего механизма поступает посредством другой кинематической цепи непрерывное движение от главного вала устройства. На выход суммирующего устройства поступает движение, представляющее сумму двух движений, поданных на его (механизма) два входа. Параметры суммирующего механизма должны быть подобраны так, чтобы при изменении параметров однонаправленного прерывистого движения (перемещения за цикл работы устройства) в большую сторону, результат сложения в суммирующем механизме изменялся в меньшую сторону. И наоборот, при изменении параметров однонаправленного прерывистого движения (перемещения за цикл работы устройства) в меньшую сторону, результат сложения в суммирующем механизме изменялся в большую сторону. Выход суммирующего механизма связан кинематической цепью с механизмом отвода ткани.
Кинематические цепи, соединяющие: батан с механизмом прерывистого однонаправленного движения; механизм прерывистого однонаправленного движения с одним из входов суммирующего механизма; главный вал с другим входом суммирующего механизма; выход суммирующего механизма с механизмом отвода ткани, обеспечивают необходимые кинематические связи в устройстве.
Так движение батана подается по кинематической цепи к механизму прерывистого однонаправленного движения, в котором оно преобразуется из возвратно-вращательного в прерывистое однонаправленное движение, пропорциональное углу качания батана. Полученное движение по кинематической цепи, связывающей механизм прерывистого однонаправленного движения с суммирующим механизмом, подается на один из его входов. На другой его вход, по кинематической цепи, связывающей главный вал и суммирующий механизм, подается движение от главного вала. В суммирующем механизме оба движения складываются и результирующее движение с выхода суммирующего механизма по кинематической цепи, соединяющей выход суммирующего механизма с механизмом отвода ткани, подается на механизм отвода ткани, который отводит ткань из зоны ее формирования. Так как угол качания батана, а следовательно, и параметры прерывистого однонаправленного движения на выходе из механизма прерывистого однонаправленного движения, а следовательно, и параметры движения на выходе из суммирующего механизма зависят от положения опушки ткани, то при соответствующей настройке суммирующего механизма возникает эффект автоматической регулировки положения опушки ткани.
При прибое уточной нити батан отдает кинетическую энергию, накопленную им при разгоне его механизмом привода, уточной нити, нитям основы, ткани и телам, кинематически с ним связанным, и осуществляет прибой уточной нити, кроме того, одновременно движение от батана по кинематической цепи на механизм прерывистого хода, преобразованное движение по кинематической цепи передается на один вход в суммирующий механизм, на другой вход суммирующего механизма подается движение от главного вала. Если опушка ткани находится в нейтральной точке, то перемещение от главного вала за цикл, подаваемое на суммирующий механизм равно номинальному перемещению, перемещение от батана, подаваемое на другой вход также будет равно номинальному. Суммарное номинальное перемещение подается на механизм отвода ткани, посредством кинематической цепи. Если опушка ткани переместилась к груднице, то перемещение батана в фазе прибоя будет большим по сравнению с номинальным, и это движение, складываясь с перемещением от главного вала в суммирующем механизме, приведет к уменьшению перемещения ткани. Опушка совершит перемещение меньше номинального и вернется на место. Если опушка ткани переместилась к ремизкам, то перемещение батана в фазе прибоя будет меньше номинального, и это перемещение, складываясь с перемещением от главного вал в суммирующем механизме, приведет к увеличению перемещения ткани. Опушка совершит перемещение больше номинального и вернется на место.
Таким образом, отличительные признаки в заявленном техническом решении - отсутствие постоянной кинематической связи между батаном и его приводом, наличие в устройстве механизма прерывистого однонаправленного движения, суммирующего механизма и кинематических цепей, связывающих: батан с механизмом прерывистого однонаправленного движения; механизм прерывистого однонаправленного движения с одним из входов суммирующего механизма; главный вал с другим входом суммирующего механизма; выход суммирующего механизма с механизмом отвода ткани, в совокупности с ограничительными признаками позволяют получить заявленный технический эффект. Хотя часть признаков и известна (например, кроме вышеуказанных, признак - кинематическая цепь), но поскольку отсутствие любого признака в данной совокупности признаков исключает получение заявленного технического результата, то все эти признаки являются существенными. Кроме того, из существующего уровня техники не известно влияние ни одного из отличительных признаков, как в своей совокупности, так и по отдельности, на заявляемый технический результат.
Заявляемое средство содержит неизвестную часть - батан, не имеющий постоянной кинематической связи с приводом, выбор и параметры которого не определяются; известными конкретными правилами и рекомендациями, который соединен с механизмом отвода ткани из зоны формирования ткани посредством механизмов прерывистого однонаправленного движения и суммирующего механизма, свойства которых по отдельности известны, но в заявляемой совокупности признаков встречаются впервые, поэтому рекомендаций по выбору и расчету этих механизмов и установлению связей между ними нет.
Поэтому заявляемое техническое решение имеет изобретательский уровень, поскольку отвечает п.п.19.5.3.1, 19.5.3.2 и 19.5.3.3 Правил по составлению заявки.
Рычажный механизм привода батана содержит два звена, которые содержат по два элемента кинематических пар, которые образуют попеременно кинематические пары, замыкание которых осуществляется попеременно за счет сил инерции, действующих на батан и звено, которое движется относительно обоих этих звеньев поступательно, образуя с ними кинематические пары. Это позволяет механизму привода, замкнув первую кинематическую пару за счет сил инерции, действующих на батан, разогнать его до необходимой скорости, сообщить ему заданное количество кинетической энергии. При достижении заданной скорости и положения звеньев механизма, первая кинематическая пара размыкается, и батан совершает свободное движение, вплоть до момента прибоя, во время которого он отдает кинетическую энергию уточной нити, нитям основы и ткани, а также звеньям механизмов, которые с ним кинематически связаны. Далее, эти два звена механизма с помощью второй пары элементов кинематических пар образуют вторую кинематическую пару, и механизм привода возвращает батан в исходное положение. Во время возврата происходит процесс размыкания второй кинематической пары и вновь замыкания первой кинематической пары. Звено, движущее поступательно относительно обоих предыдущих звеньев и образуя с ними кинематические пары, обеспечивает постоянство ориентации этих звеньев друг относительно друга. При отсутствии этого звена механизм получает ненужную дополнительную степень свободы, что приводит к невозможности работы механизма в целом. Поэтому этот признак является также необходимым для достижения поставленной цели.
Использование в кинематической цепи, соединяющей батан и суммирующий механизм храпового механизма, позволяет преобразовать качательное движение батана в прерывистое однонаправленное вращательное движение храпового колеса, направление которого соответствует движению батана в фазе прибоя. Угол поворота храпового колеса однозначно определяется углом поворота батана, что позволяет однозначно определить положение опушки ткани. Движение храпового колеса передается на один вход суммирующего механизма, в качестве которого выбран дифференциальный механизм. На другой вход дифференциального механизма подается непрерывное движение с главного вала. Дифференциальный механизм, складывая два движения, передает на свой выход суммарное движение, которое затем передается на механизм отвода ткани, обеспечивая тем постоянное положение опушки ткани в устройстве. Параметры дифференциального механизма должны быть подобраны так, чтобы при увеличении угла поворота храпового колеса за цикл по сравнению с номинальным, при постоянном угле поворота главного вала за цикл, суммарный угол поворота выходного вала дифференциального механизма был меньше номинального. И наоборот, чтобы при уменьшении угла поворота храпового колеса за цикл по сравнению с номинальным, при постоянном угле поворота главного вала за цикл, суммарный угол поворота выходного вала дифференциального механизма был больше номинального. Таким образом, признаки - храповый и дифференциальный механизмы, связанные кинематическими цепями с батаном, который не имеет постоянной кинематической связи со своим приводом, с главным валом и механизмом отвода ткани, являются необходимыми для достижения поставленной цели, которая без этих признаков в заявляемой совокупности признаков будет недостижима.
Поскольку в устройстве-прототипе отсутствуют системы автоматической регулировки положения опушки ткани, то предусмотрена возможность оперативного вмешательства человека в технологический процесс с целью устранить накопленные погрешности в работе устройства, что усложняет обслуживание устройства. Наличие в предлагаемом техническом решении элементов системы автоматического регулирования положения опушки ткани позволяет снизить уровень вмешательства человека в технологический процесс формирования ткани с целью изменения положения опушки ткани, что упрощает процесс обслуживания всего устройства в целом и обеспечивает повышение качества формируемой ткани.
Таким образом, совокупность всех заявляемых ограничительных признаков в устройстве - наличие основных нитей, механизмов привода и регулирования натяжения основы, отпуска основы, зевообразования и прокладывания утка, привода батана и отвода ткани из зоны ее формирования, и отличительных признаков в устройстве - механизмы прерывистого движения, суммирующий механизм, кинематические цепи, связывающие: механизм прерывистого движения с одним из входов суммирующего механизма; главный вал с другим входом суммирующего механизма; выход суммирующего механизма с механизмом отвода ткани, и отсутствие постоянной кинематической связи между батаном и механизмом его привода, а также использование в качестве суммирующего механизма дифференциального механизма, использование в качестве механизма прерывистого однонаправленного движения храпового механизма, использование в качестве механизма привода батана рычажного многозвенника, включающего два дополнительных звена, одно из которых жестко связано с батаном, содержащих по две пары элементов кинематических пар, образующих попеременно друг с другом кинематические пары, замыкание которых осуществляется за счет сил инерции, действующих на батан, и звена, движущихся относительно обоих дополнительных звеньев поступательно и образующего кинематические пары с двумя дополнительными звеньями, позволяет достичь заявляемого технического результата - повышения качества формируемой ткани и снижения доли человеческого фактора в ее производстве.
Таким образом, заявляемое техническое решение - способ формирования тканей и устройство для его осуществления - является новым, поскольку совокупность его существенных признаков не известна из данного уровня техники, кроме того, оно отвечает изобретательскому уровню, поскольку явным образом не следует из уровня техники, так как совокупность отличительных признаков в заявляемом техническом решении не выявлена из существующего уровня техники и из существующего уровня техники не известно влияние такой совокупности на заявляемый технический результат.
Заявляемое техническое решение поясняется чертежами, где изображены:
на фиг.1 - принципиальная схема устройства для формирования ткани;
на фиг.2 - принципиальная схема механизма привода батана и отвода ткани;
на фиг.3 - увеличенный фрагмент принципиальной схемы привода батана;
Устройство для формирования ткани (фиг.1) содержит главный вал 1, кинематически связанный с батаном 2 через механизм привода батана 3 (МПБ), связанный кинематически с первым входом суммирующего механизма 4 (CM), связанный с навоем 5 через механизм натяжения и отпуска основы 6 (MOO), кинематически связанный с ремизками 7 через механизм зевообразования 8 (МЗО), кинематически связанный с механизмом прокладки утка 9 (МПУ), содержит механизм однонаправленного прерывистого движения 10 (МПД), связывающий кинематически батан 2 и второй вход суммирующего механизма 4 (CM), содержит механизм отвода ткани 11 (МОТ), кинематически связывающий выход суммирующего механизма 4 (CM) и вальян 12 и товарный валик 13, содержит нити основы 14, сматываемые с навоя 5, огибающие скало 15 и шпарутки 16, проходящие через глазки галев ремизок 7, через бердо 17 к опушке ткани, содержит ткань 18, движущийся от опушки, огибая грудницу 19, вальян 12, направляющий валик 20, направляющую планку 21 и наматываемую на товарный валик 13, содержит уточную нить 22, прокладываемую в зеве устройства с помощью механизма прокладки утка 9.
Механизм привода батана и отвода ткани (фиг.2) содержит рычажный многозвенник 23, входным звеном в котором которого служит кривошип, соединенный с главным валом 1, шатун 24 которого соединен вращательной кинематической парой с камнем 25, которому принадлежат два элемента кинематических пар 26 и 27 (фиг.3), образующих поочередно кинематические пары с элементами кинематических пар 28 и 29, принадлежащих батану 2, содержит звено 30, образующее кинематические пары с батаном 2 и камнем 25 одновременно. Главный вал 1 соединен кинематически с помощью первой кинематической цепи 31с первым входом суммирующего механизма 4 (CM). Механизм прерывистого хода 10 содержит собачку 32, закрепленную шарнирно на батане 2, образующую зацепление с храповым колесом 33, которое установлено соосно с батаном 2 и которое посредством второй кинематической цепи 34 связано с колесом Z6, которое жестко соединено со вторым входом суммирующего механизма 4. Суммирующий механизм 4 представляет собой плоский дифференциальный механизм, состоящий из центральных колес Z2 и Z5, образующих зубчатое зацепление со спаренными саттелитами Z3 и Z4, оси которых размещены на водиле Н, которое жестко соединено с выходным валом 35, на котором жестко закреплено зубчатое колесо Z7 механизма отвода ткани 11, который кинематически связан с вальяном 12 и товарным валиком 13.
На чертежах не изображены механизмы контроля за целостностью основных и уточных нитей.
Способ формирования ткани осуществляется следующим образом. Нити основы 14 сматывают с помощью механизма отпуска основы 6 с навоя 5, огибают скало 15 и шпарутки 16, пропускают через глазки галев ремизок 7, образуют зев с помощью механизма зевообразования (МЗО) 8, в результате чего одна часть ремизок 7 с основными нитями 14 поднимается вверх, а другая часть опускается вниз или остается на месте, в открывшемся зеве прокладывают уточную нить 22 с помощью механизма прокладки утка (МПУ) 9, одновременно разгоняют батан 2 с помощью механизма привода батана (МПБ) 3, сообщая ему кинетическую энергию. При достижении батаном 2 заданной скорости кинематическую пару, образованную элементами 26 и 28, которые принадлежат камню 25 и батану 2 соответственно, размыкают, и батан 2 совершает вращательное движение по инерции. При встрече с уточной нитью 22 батан 2 увлекает ее за собой до опушки ткани. При встрече с опушкой ткани батан 2 отдает кинетическую энергию уточной нити 22, основным нитям 14, ткани 18, а также звеньям механизма однонаправленного прерывистого движения 10, звеньям суммирующего механизма, а также звеньям кинематических цепей, связывающих эти механизмы, и останавливается. Далее, образуют из элементов кинематических пар 27 и 29, которые принадлежат камню 25 и батану 2 соответственно, кинематическую пару, замыкая ее с помощью сил инерции, и начинают отводить батан 2 в исходное положение. При отводе батана 2 ему вновь сообщается определенная кинетическая энергия, при определенном положении кинематическую пару, образованную элементами 27 и 29, которые принадлежат камню 25 и батану 2 соответственно, размыкают, и батан 2 совершает вращательное движение по инерции. При достижении батаном 2 определенного положения, образуют кинематическую пару, образованную элементами 26 и 28, которые принадлежат камню 25 и батану 2 соответственно. Одновременно с движением батана 2 и основных нитей 14 подают непрерывное движение от главного вала 1 к суммирующему механизму 4, на первый его вход, и прерывистое движение от батана 2, через механизм прерывистого хода 10 на второй вход суммирующего механизма 4, складывают движения с помощью суммирующего механизма и результирующее движение подают на механизм отвода ткани 11, с помощью которого подают движение на вальян 12 и товарный валик 13.
Устройство для формирования ткани работает следующим образом. Нити основы 14 сматываются с помощью механизма отпуска основы 6 с навоя 5, огибают скало 15 и пшарутки 16, движутся через глазки галев ремизок 7. Механизм зевообразования (МЗО) 8 образуют зев, получая движение от главного вала 1, в результате чего одна часть ремизок 7 с основными нитями 14 поднимается вверх, а другая часть опускается вниз или остается на месте, в открывшемся зеве механизм прокладки утка (МПУ) 9 прокладывает уточную нить 22, одновременно механизм привода батана (МПБ) 3 (фиг.1) и 23 (фиг.2) разгоняет батан 2. При достижении батаном 2 заданной скорости и положения звеньев механизма привода 23 батана 2, кинематическая пара, образованная элементами 26 и 28, которые принадлежат камню 25 (фиг.3) и батану 2 соответственно, размыкается, и батан 2 совершает вращательное движение по инерции. При встрече с уточной нитью 22 батан 2 увлекает ее за собой до опушки ткани. При встрече с опушкой ткани батан 2 отдает кинетическую энергию уточной нити 22, основным нитям 14, ткани 18, а также звеньям механизма однонаправленного прерывистого движения 10, звеньям суммирующего механизма, а также звеньям кинематических цепей, связывающие эти механизмы, и останавливается. Далее, вследствие движения механизма, привода 23 батана 2, из элементов кинематических пар 27 и 29, которые принадлежат камню 25 и батану 2 соответственно, образуется кинематическая пара, которая замыкается с помощью сил инерции, и батан 2 движется в исходное положение. При отводе батана 2 ему, механизмом привода 23, вновь сообщается определенная кинетическая энергия, при определенном положении кинематическая пара, образованная элементами 25 и 27, которые принадлежат камню 25 и батану 2 соответственно, размыкается, и батан 2 совершает вращательное движение по инерции. При достижении батаном 2 определенного положения образовывается кинематическая пара, образованная элементами 26 и 28, которые принадлежат камню 25 и батану 2 соответственно. Одновременно непрерывное движение от главного вала 1 подается к суммирующему механизму 4 через первую кинематическую цепь 31, на первый его вход, и прерывистое движение от батана 2 через механизм прерывистого движения 10 и кинематическую цепь 34 - на второй вход суммирующего механизма 4. Результирующее движение после суммирующего механизма 4 подается на механизм отвода ткани 11, с помощью которого подается движение на вальян 12 и товарный валик 13.
Покажем, что при соответствующем выборе параметров суммирующего дифференциального механизма 4 будет достигаться эффект автоматического регулирования положения опушки ткани в устройстве. Для этого достаточно показать, что зависимость угловой скорости водила ωH от угловой скорости ω5 описывается линейной функцией с отрицательным коэффициентом при аргументе. Тогда при уменьшении аргумента значение функции растет, и наоборот.
Пусть зубчатые колеса Z2, Z3, Z4, Z5 суммирующего механизма 4 имеют радиусы соответственно R2, R3, R4, R5, угловая скорость колеса Z2, связанного с первым входом и главным валом 1, равна ω2, а угловая скорость колеса Z5, связанного со вторым входом и батаном, равна ω5. При этом будем полагать, что
R2·R4>R3·R5.
Тогда, производя расчет кинематики суммирующего механизма 4 методом Виллиса [2, стр.111], получаем формулу для расчета угловой скорости водила H, связанного с выходом суммирующего механизма
где 
- относительные угловые скорости соответствующих зубчатых колес суммирующего дифференциального механизма 4.
Поскольку главный вал 1 вращается с постоянной угловой скоростью, то угловая скорость зубчатого колеса Z2 будет также постоянной величиной - ω2 равно const. Следовательно, угловая скорость водила ωH будет функцией угловой скорости пятого колеса, соединенного со вторым входом в механизм 4 и который соединен кинематически с батаном 2. Поскольку R2·R4 больше R3·R5, поменяем в (1) их местами и получим окончательно
Обозначая a равно 
b равно 
приводим (2) к виду
Анализ (3) показывает, что при изменении модуля угловой скорости ω5 угловая скорость водила ωH меняется линейным образом в противоположную сторону. Если ω5 увеличивается, то ωH уменьшается, и наоборот, если ω5 уменьшается, то ωH увеличивается. Что и требовалось доказать.
Формула (3) позволяет перейти к угловым перемещениям колес за цикл
где ΔϕH - угловое перемещение пятого колеса за цикл;
Δϕ5 - угловое перемещение водила за цикл.
При установившейся работе устройства и номинальном положении опушки ткани угловое перемещение пятого колеса, связанного с батаном 2, будет тоже номинальным. Также номинальным будет перемещение водила H за цикл. Поскольку водило H связано жестко с выходом механизма 4, а последний - с механизмом отвода ткани, то, при установившемся режиме, перемещение ткани за цикл будет номинальным. Номинальное перемещение ткани за цикл в процессе ее формирования подбирается так, чтобы опушка ткани оставалась на месте в номинальном положении. То есть, скорость отвода ткани из зоны своего формирования равна в этом случае скорости своего формирования Vотв равно Vформ.
Если опушка ткани по каким-либо причинам переместится в сторону грудницы 19 от номинального положения, т.е. в случае Vотв больше Vформ, батан 2 в процессе прибоя будет поворачиваться на больший угол по сравнению с номинальным. Следовательно, и угловое перемещение колеса Z5 суммирующего механизма 4 будет больше, а угловое перемещение водила H суммирующего механизма 4, в то же самое время, будет, согласно (5), меньше. Поскольку водило H связано с выходом суммирующего механизма 4 и с механизмом отвода ткани 11, то ткань 18 сместиться за цикл на меньшую величину по отношению к номинальному смещению, т.е. Vотв меньше Vформ. Опушка ткани вернется в номинальное положение.
Если опушка ткани по каким-либо причинам переместится в сторону ремизок 7 от номинального положения, т.е. в случае Vотв меньше Vформ, то батан 2 в процессе прибоя будет поворачиваться на меньший угол по сравнению с номинальным. Следовательно, и угловое перемещение колеса Z5 суммирующего механизма 4 будет меньше, а угловое перемещение водила механизма 4, в то же самое время, будет, согласно (5), больше. Поскольку водило H связано с выходом суммирующего механизма 4 и с механизмом отвода ткани 11, то ткань 18 сместится за цикл на большую величину по отношению к номинальному смещению. Опушка ткани вернется в номинальное положение, т.е. Vотв больше Vформ.
Следует отметить, что вследствие того, что батан 2 при прибое не связан жестко с механизмом его привода 3, плотность ткани по утку зависит только от напряженного состояния нитей основы 14, ткани 18 и запаса кинетической энергии самого батана 2. При условии выдерживания значений этих параметров постоянными плотность ткани 18 по утку будет также постоянной и не зависеть от положения опушки ткани 18. Поэтому колебание положения опушки ткани относительно своего номинального положения вследствие работы всего устройства не будет сказываться на качестве ткани 18.
Таким образом достигается эффект автоматического регулирования положения опушки ткани в устройстве. В результате чего, в принципе, достигается одинаковая плотность ткани по утку, чего достичь в способе-прототипе и в устройстве-прототипе нельзя. Поэтому в механизмах отвода ткани всегда предусматривается возможность вмешательства человека в технологический процесс для его корректировки ручным способом. Поэтому предлагаемое техническое решение обеспечивает заявленный технический результат - повышение качества выпускаемой ткани за счет уменьшения изменения плотности ткани по утку от заданной плотности в процессе формирования ткани и снижении доли человеческого участия в ее производстве.
Таким образом, доказана техническая осуществимость заявляемых способа и устройства формирования ткани, а также достижение заявляемого технического эффекта.
Источники информации
1. Механическая технология текстильных материалов: Учеб. для вузов. / А.Г.Севостьянова, Н.А.Осьмин, В.П.Щербаков и др. - М.: Легпромбытиздат, 1989. - 512 с.
2. Н.И.Левитский. Теория механизмов и машин. - М.: Наука, Главная редакция физико-математической литературы, 1979. - 576 с.
3. Теория механизмов и машин: Учеб. для вузов. / К.В.Фролов, С.А.Попов и др.; Под ред. К.В.Фролова. - М.: Высш. шк., 1987. - 496 с.
4. Крайнев А.Ф. Словарь-справочник по механизмам. - М.: Машиностроение, 1981. - 438 с.
5. Сборник заданий для курсовых работ по теоретической механике: Учебное пособие для техн. вузов. / Яблонский А.А., Норейко С.С. и др.; Под ред. А.А.Яблонского. - 4-изд., перераб. и доп. - М.: Высш. шк., 1985. - 367 с.
1. Способ формирования тканей, заключающийся в том, что циклически осуществляют процесс зевообразования, прокладку утка в зеве, сообщение батану кинетической энергии, прибой утка с помощью берда, закрепленного жестко на батане, отпуск основы и отвод ткани из зоны ее формирования, возврат батана в исходное положение, постоянно контролируют целостность основных и уточных нитей, отличающийся тем, что разрывают кинематическую связь между механизмом привода батана и батаном, останавливают батан за счет взаимодействия берда с уточной нитью, нитями основы, тканью, а также за счет взаимодействия с телами, кинематически связанными с батаном, одновременно преобразуют возвратно-вращательное движение батана в однонаправленное прерывистое движение, складывают это движение с непрерывным движением от главного вала, подают результирующее движение на механизм отвода ткани, восстанавливают кинематическую связь батана с механизмом привода батана.
2. Устройство для формирования ткани, содержащее основу, механизмы привода и регулирования натяжения основы, механизм отпуска основы, механизм зевообразования и прокладывания утка, механизмы привода батана и отвода ткани из зоны ее формирования, механизм ручной корректировки процесса отвода ткани, механизмы контроля целостности основных и уточных нитей, отличающийся тем, что оно дополнительно содержит механизм прерывистого движения и суммирующий механизм, кинематическую цепь, связывающую батан с механизмом прерывистого движения, кинематическую цепь, связывающую механизм прерывистого движения с одним из входов суммирующего механизма, кинематическую цепь, связывающую главный вал устройства с другим входом суммирующего механизма, кинематическую цепь, связывающую выход суммирующего механизма с механизмом отвода ткани, а механизм привода батана не имеет постоянной кинематической связи с главным валом устройства.
3. Устройство по п.2, отличающееся тем, что механизм привода батана, выполненный в виде рычажного многозвенника, содержит дополнительно два звена, одно из которых жестко связано с батаном, содержащих по два элемента кинематических пар, образующих друг с другом попеременно кинематические пары, замыкание которых осуществляется за счет сил инерции, действующих на батан, и звено, которое движется относительно обоих поступательно, механизм прерывистого однонаправленного движения выполнен в виде храпового механизма, а суммирующий механизм выполнен в виде дифференциального механизма.
