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[梳理] 梳理过程中纤维受力分析

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发表于 2014-12-19 22:18:59 |北京| 显示全部楼层 |阅读模式

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梳理过程中纤维受力分析

$ H" ?/ U) a& r5 W  N& i
5 c# o8 h1 K$ h- u8 F, X
一、力的类型 
" Z' s1 b; D( U, q. t' F
纤维在梳理机上的运动是其受力的结果,为了研究其运动规律,通过分析,纤维集合体在梳理中的受力情况如图所示。
- d( Y3 c4 ^+ I; _
纤维在梳理中所受的力主要可以分为以下几种。
作用在针齿上的力.jpg
作用在针齿上的力

- X/ d$ L& E$ `+ \3 \
1.梳理力R

1 E7 f9 A+ v- d. r/ i
当两个针面对一束纤维进行梳理时,纤维受到针齿对其的梳理力。梳理力大,则对纤维的梳理、分解效果好,但工艺上也应尽量避免梳理力过大,否则易引起纤维损伤或针布损坏。
; o. d! `( j9 N& s1 Z, K: f/ Z
2.离心力C
% S! l' ]# F- Q% S! K1 j8 c$ D
梳理机上多数工艺部件均作回转运动,转速愈高,纤维受到的离心力愈大。其值可由经典力学公式计算:

+ M% s$ E5 H& f$ ~& G
C=Mω2r

/ K- p2 d: S8 `$ h" E2 n* @
式中:M———纤维质量;

( [+ a5 X  K( ~
ω———工作机件转速;

+ w5 R3 Q5 N# |! I$ `7 K% [" p
r———工作机件回转半径。
* j2 f& V. W% j- ?6 t& m6 |* z6 m
在梳理开始阶段,纤维多为束状,质量较大,离心力较大。离心力虽有使被梳理的纤维及其间的杂质脱离针齿的趋势,但由于纤维间的联系力、纤维与针齿间的摩擦力存在,正常条件下可抵消离心力的作用,纤维不易脱离针齿。而杂质在纤维开松的情况下,很容易被甩掉。
( w3 X: _( ^# |5 S' A
3.挤压力S
* ^8 ~& B( N: ]% l( Q" P% n
梳理是在两针齿间进行的,而且隔距很小。当纤维层有一定厚度时,纤维间便产生较大的挤压力S,方向指向针根,使纤维进入针隙,增加针齿对纤维的握持力。

6 j4 [3 f/ [0 V/ @/ a0 G( d
4.弹性反作用力Q

& e$ n& L* _5 X( A# ~$ P5 z( M
当纤维层受到挤压时,下层纤维会对上层纤维产生弹性反作用力Q,该力方向指向针尖,阻止纤维深入针隙。

* x- g1 |, Q) A8 X1 V( P) i4 o
5.空气阻力

/ U$ d7 b. A( s8 O/ G8 d
在工作件回转时,被其握持的纤维总会受到空气的阻力,其方向与机件运动方向相反,数量级极小,可忽略不计。
  W; ?  T: }$ O7 G+ f0 Z
6.摩擦力F
当纤维在隔距很小的两回转针面间受以上诸力作用时,有运动的趋势,此时纤维会受到针齿阻碍其运动的摩擦力F的作用,摩擦力的方向平行于针面。最大静摩擦力的大小直接影响到纤维与针齿的相对运动。5 n* e0 K1 R. \4 K4 V6 `

% R! ?, q, c* q* i( `. F
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 楼主| 发表于 2014-12-19 22:23:50 |北京| 显示全部楼层
0 I  w% L1 _) ?* J  z2 Q
二、纤维与针齿的相对运动
1.相对运动类型
纤维受到上述的离心力C、挤压力S、弹性反作用力Q的合力(法向力)U、梳理力R(切向力)及摩擦力F共同作用时,如图所示,纤维相对于针齿的运动有三种情况:
①在针齿间受切向力的作用而被梳理或转移。
②沿针齿向针尖或针根移动。
③纤维在针齿上既不向针齿移动,也不向针间移动,发生所谓的“自制现象”。
在情况①下,纤维作切向运动,且纤维在切向力作用下,实现分梳、转移而形成更小的纤维束,最后形成单纤维,并能使纤维在一定程度上伸直;在情况②下,纤维作沿针运动;在情况③下,纤维可能环绕针齿做相对运动,称纤维的绕针运动。2 e+ X$ |) S0 T2 u. @
沿针运动时力的关系.jpg
( R. h( p7 l% D9 h# ?
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 楼主| 发表于 2014-12-19 22:26:09 |北京| 显示全部楼层

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2.运动条件
如图所示,切向的梳理力R与法向的合力U(假设U力方向指向针尖时为正值)的合力为T。T与针齿间的夹角β为梳理角,β可能小于90°,也可能大于90°,但恒小于180°。T可分解成为与针齿平行的力Ty及与针齿垂直的力Tx。Ty是使纤维沿针齿移动的力,Tx则是纤维束对针齿的正压力,摩擦力F的大小与Tx有关,它们可用下式表示:
Tx=Tcos(β-90°),Ty=Tsin(β-90°)
纤维若要沿针齿运动,必须克服纤维与针齿间的摩擦力F,即
Ty=Tsin(β-90°)>F=μTcos(β-90°)
tan(β-90°)>μ=tanφ
β>φ+90°
式中:μ———纤维与针齿间的摩擦系数;
φ———摩擦角。
故当β>90°且β>φ+90°时,才会使纤维沿针齿向针尖移动;而当T的梳理角β<90°且β<90°-φ时,才会使纤维沿针齿向针根移动。
同样,按上述方法可求得:当(90°-φ)≤β≤(φ+90°)时,纤维被阻留在针齿上,发生上述第③种情况即“自制现象”。
根据以上分析,可将纤维在针齿上可能的运动方式直观地用图4-5所示的圆锥空间表示。
①当梳理角β>φ+90°时,处于滑脱区,纤维沿针齿向针尖移动。
②当β<90°-φ时,处于沉降区,纤维沿针齿向针根移动。
③当(90°-φ)≤β≤(φ+90°)时,处于自制区,发生“自制现象”,纤维环绕针齿运动。+ j& N& D& S% l8 X! [5 W1 L9 b1 P$ W
纤维在针齿上运动方式的空间区划.jpg
) \7 P4 ~3 P+ i' \. l. V' }
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