Кольцевое вращение

Кольцепрядильная машина 1920-х годов.

Кольцевое прядение — это веретенообразный метод прядения волокон, таких как хлопок, лен или шерсть, для получения пряжи . Кольцевая рама развилась из дроссельной рамы, которая, в свою очередь, была потомком Аркрайта рамы водяной . Кольцевое прядение представляет собой непрерывный процесс, в отличие от прядения мулов , в котором используется прерывистый процесс. При кольцепрядении ровница сначала ослабляется с помощью волочильных валков, затем прядется и наматывается на вращающийся шпиндель, который, в свою очередь, находится внутри независимо вращающейся кольцевой рогульки. Традиционно кольцевые рамки можно было использовать только для более грубых счетов, но их мог обслуживать полуквалифицированный рабочий.

История

Ранние машины

Прядильная машина Аркрайта

• Саксонское колесо представляло собой двухленточную прялку с педалью . Шпиндель вращался быстрее ходового в соотношении 8:6, рисование осуществлялось пальцами прядильщика.
• Водяной каркас был разработан и запатентован Аркрайтом в 1770-х годах. Ровинг вытягивали (растягивали) вытяжными валками и скручивали, наматывая его на веретено. Это была тяжелая крупногабаритная машина, которую нужно было приводить в движение с помощью силы, что в конце 18 века означало водяное колесо. Хлопчатобумажные фабрики были спроектированы для этой цели Аркрайтом, Джедедайей Страттом и другими вдоль реки Дервент в Дербишире . Водяные рамы могли прясть только уток.
• Дроссельная рама была потомком водяной рамы. Он использовал те же принципы, был лучше спроектирован и приводился в движение паром. В 1828 году в США была изобретена дроссельная рама Данфорта. Тяжелая рогулька вызывала вибрацию веретена, а пряжа рычала каждый раз, когда рама останавливалась. Не успех.
• Рамка «Кольцо» приписывается Джону Торпу из Род-Айленда в 1828/9 году и была разработана г-ном Дженксом из Потакета, Род-Айленд , которого Ричард Марсден называет изобретателем.

События в Соединенных Штатах

Механические мастерские экспериментировали с кольцевыми рамами и компонентами в 1830-х годах. Однако успех кольцевой рамы зависел от рынка, на котором она обслуживалась, и только когда такие лидеры отрасли, как Whitin Machine Works в 1840-х годах и Lowell Machine Shop в 1850-х годах, начали производить кольцевые рамы, технология начала распространяться. .

Во время Гражданской войны в США американская промышленность имела 1091 фабрику с 5200000 веретен, перерабатывавшую 800000 кип хлопка. Крупнейшая фабрика Naumkeag Steam Cotton Co. в Салеме, штат Массачусетс, имела 65 584 веретена. Средняя мельница имела всего от 5 000 до 12 000 веретен, причем число мулов превышало количество кольцевых веретен в два раза.

После войны на юге началось строительство мельниц, это рассматривалось как способ обеспечить занятость. Почти исключительно эти фабрики использовали кольцевую технологию для производства крупного сорта, а фабрики Новой Англии перешли на мелкий сорт.

Джейкоб Сойер значительно улучшил шпиндель для кольцевой рамы в 1871 году, увеличив скорость с 5000 об/мин до 7500 об/мин и снизив необходимую мощность: раньше для 100 шпинделей требовалась 1 л.с., но теперь можно было привести в движение 125. Это также привело к производству тонкой пряжи. В течение следующих десяти лет корпорация Draper защитила свой патент в суде. Одним из нарушителей был Дженкс, который продавал шпиндель, известный по имени его дизайнера Раббета. Когда они проиграли дело, госпожа. Фалес и Дженкс представили новый свободный от патентов шпиндель, также разработанный Раббетом и также названный веретеном Раббета.

Шпиндель Раббета был самосмазывающимся и мог работать без вибрации со скоростью более 7500 об/мин. Компания Draper купила патент и расширила производство Sawyer Spindle Co. Они лицензировали его компаниям Fales & Jenks Machine Co., Hopedale Machine Co., а позже и другим производителям машин. С 1883 по 1890 год это был стандартный шпиндель, и Уильям Дрейпер провел большую часть своего времени в суде, защищая этот патент.

Усыновление в Европе

Новый метод сравнивали с автоматическим вращающимся мулом, который был разработан Ричардом Робертсом с использованием более передовых инженерных технологий в Манчестере . Кольцевая рама была надежна для более грубого счета, в то время как в Ланкашире также производился тонкий счет. Кольцевая рама была тяжелее, требовала структурных изменений мельниц и требовала большей мощности. Это не было проблемой в довоенной хлопковой промышленности Новой Англии . Это решило проблему поиска квалифицированных прядильщиков в Новой Англии : в Ланкашире их было много. В основном требования на двух континентах были разными, и ринговая рама в тот момент не была предпочтительным методом для Европы.

Прядильная машина с кольцом Брукса и Докси, около 1890 г.

Г-н Сэмюэл Брукс из Brooks & Doxey Manchester был убежден в жизнеспособности метода. После ознакомительной поездки в Штаты своего агента Блейки он начал работать над улучшением фрейма. Он был еще слишком примитивен, чтобы конкурировать с высокоразвитыми рамами мулов, не говоря уже о том, чтобы вытеснить их. Он первым начал усовершенствовать сдвоенную раму, сконструировав необходимую оснастку, необходимую для повышения точности изготовления. Это было выгодно, и производители швейных ниток приобрели машины с числом веретен 180 000.

Брукс и другие производители теперь работали над улучшением прядильной машины. Основной причиной беспокойства была конструкция шпинделя Бут-Сойера. Шпулька не плотно прилегала к шпинделю и на больших оборотах сильно вибрировала. Компания Howard & Bullough из Аккрингтона использовала веретено Раббата, которое решило эти проблемы. Другая проблема заключалась в раздувании, когда нить формировалась неравномерно. Эту проблему решили Фернисс и Янг из Mellor Bottom Mill, Меллор, прикрепив открытое кольцо к траверсе или кольцевой направляющей. Это устройство контролировало нить, и, следовательно, можно было создать более легкий бегун, который мог бы работать на более высоких скоростях. Еще одной проблемой было скопление пуха на бегунке, обрывающего нить – это устранялось устройством, называемым очистителем бегунка.

Основным ограничением по времени был съем или замена шпинделей. Пришлось снять и заменить триста или более шпинделей. Машину приходилось останавливать, пока съемщики , которые часто были совсем маленькими мальчиками , выполняли эту работу. Кольцевой кадр простаивал, пока не был завершен. Гарольд Партингтон (1906–1994) из Чаддертона, Англия, запатентовал «Средство для снятия рамок с кольцами» в сентябре 1953 года (патент США № 2653440). Машина сняла полные шпульки со шпинделей кольцевой рамы и установила на их место пустые шпульки; восемь шпинделей одновременно. Его можно было перемещать шаг за шагом вдоль передней части кольцевой рамки посредством последовательных операций, что сокращало тем самым период простоя кольцевой рамки, а также уменьшало трудозатраты, необходимые для снятия всех заполненных бобин на рамке и замены их пустыми бобинами. . Автосъемщик Partington был разработан при содействии компании Platt Brothers (Олдхэм) и отлично работал в идеальных условиях: ровный горизонтальный пол и кольцевая рама, параллельная полу и стоящая вертикально. К сожалению, в то время такие условия были недоступны на большинстве хлопковых фабрик Ланкашира, поэтому автосъемный механизм не пошел в производство. Автосъемщик Partington был уникальным и единственным, который правильно работал в качестве надстройки к кольцевой раме. Более современная механическая система съема, установленная как неотъемлемая часть кольцевой рамы, сократила время съема до 30–35 секунд.

Кольца и мюли

Кольцевая рамка широко использовалась в Соединенных Штатах, где производились более грубые счеты. Многие производители рам были американскими филиалами фирм Ланкашира, таких как Howard & Bullough и Tweedales and Smalley . Они постоянно пытались улучшить скорость и качество своего продукта. Рынок США был сравнительно небольшим, общее количество веретен во всех Соединенных Штатах едва превышало количество веретен в одном ланкаширском городке Олдем . Когда производство в Ланкашире достигло пика в 1926 году, в Олдеме было 17,669 миллиона веретен, а в Великобритании — 58,206 миллиона.

Технологически мюли были более универсальными. Мулы было легче заменить для прядения хлопка самых разных сортов, который тогда можно было найти в Ланкашире. В то время как Ланкашир сосредоточил свое внимание на «мелких» отходах на экспорт, он также выпускал более широкий ассортимент, включая очень грубые отходы. Существование Ливерпульской хлопковой биржи означало, что владельцы фабрик имели доступ к более широкому выбору основных продуктов питания.

Заработная плата за веретено выше при кольцепрядении. В штатах, где основной хлопок был дешевым, дополнительные затраты на рабочую силу по погонке мулов можно было покрыть, но Ланкаширу приходилось оплачивать транспортные расходы. Решающим фактором была доступность рабочей силы: когда квалифицированной рабочей силы не хватало, кольцо становилось выгодным. Так всегда было в Новой Англии, а когда это стало так в Ланкашире, стали применяться кольцевые рамки.

Первая известная фабрика в Ланкашире, посвященная кольцепрядению, была построена в Милнроу для компании New Ladyhouse Cotton Spinning Company (зарегистрированной 26 апреля 1877 года). Возникла группа небольших мельниц, которые в период с 1884 по 1914 год превосходили по производительности кольцевые мельницы Олдхэма. После 1926 года промышленность Ланкашира пришла в резкий упадок, экспортный рынок Индии был потерян, Япония оказалась самодостаточной. Текстильные фирмы объединились, чтобы сократить мощности, а не увеличить их. Лишь в конце 1940-х годов стали заказывать некоторые сменные шпиндели, и кольцевые рамы стали доминировать. В научных статьях до сих пор продолжаются споры о том, принимали ли предприниматели из Ланкашира правильные решения о покупках в 1890-х годах. машинное отделение и паровая машина кольцевой мельницы Элленроуд Сохранились .

Новые технологии

• Поиск более быстрых и надежных методов кольцепрядения продолжается. была написана докторская работа В 2005 году в Обернском университете , штат Алабама, по использованию магнитной левитации для уменьшения трения — метода, известного как вращение магнитного кольца .
• Открытое прядение было разработано в Чехословакии в годы, предшествовавшие 1967 году. Оно было намного быстрее, чем кольцепрядение, и избавило от многих подготовительных процессов. Проще говоря, нить выбрасывалась из сопла, вращаясь, и на выходе цеплялась за другие свободные волокна в камере позади. Впервые он был завезен в Соединенное Королевство на Мэйпл Милл, Олдхэм .

Как это работает

Современная кольцепрядильная машина
1 Чертежные ролики
2 шпинделя
3 Разбавленный ровинг
4 нитенаправителя
5 Кольцо против вздутия
6 Путешественник
7 колец
8 Нить на шпульке

Кольцевая рама была изготовлена ​​из чугуна, а затем из прессованной стали. С каждой стороны рамы расположены шпиндели , над ними вытяжные (вытяжные) ролики и сверху шпулярник, загруженный бобинами с ровницей. Ровинг (нескрученная нить) проходит вниз от бобин к вытяжным роликам. Здесь задний ролик стабилизировал входящую нить, а передние вращались быстрее, вытягивая ровницу и делая волокна более параллельными. Ролики регулируются индивидуально, первоначально с помощью рычагов и грузов. Теперь ослабленный ровинг проходит через нитенаправитель , который отрегулирован так, чтобы располагаться по центру над шпинделем. Нитенаправители расположены на направляющей для нити, что позволяет откидывать их на шарнирах для снятия или заправки оборванной нити. Разреженная ровница поступает на шпиндельный узел, где она продевается через небольшое D-образное кольцо, называемое бегунком. Путешественник движется по кольцу . Именно это дало кольцевой рамке свое название. Отсюда нить прикрепляется к существующей резьбе на шпинделе.

Путешественник имеют одну и ту же ось , и шпиндель но вращаются с разной скоростью. Шпиндель приводится в движение, и путник тянется за ним, распределяя вращение между наматыванием на веретено и скручиванием пряжи. Шпулька закреплена на шпинделе. В кольцевых рамах разная скорость достигалась за счет сопротивления воздуха и трения (необходима смазка контактной поверхности бегунка с кольцом). Шпиндели могли вращаться со скоростью до 25 000 об/мин. это прядет пряжу. вверх и вниз Движение кольцевой направляющей направляет нить на шпульку, ей необходимую форму: т.е. придавая Подъем необходимо отрегулировать для разных номеров пряжи.

Снятие — это отдельный процесс. Дежурный (или робот в автоматизированной системе) сматывает кольцевые рельсы вниз. Машина останавливается. Нитенаправители откидываются вверх. Готовые катушки (пакеты пряжи) снимаются со шпинделей. Новую шпульную трубку надевают на шпиндель, захватывая нить между ней и чашкой в ​​приточке шпинделя, нитенаправители опускаются и машина перезапускается. Теперь все процессы выполняются автоматически. Пряжа подается на конусную намоточную машину. В настоящее время машины производят компании Rieter (Швейцария), Toyota (Япония), Zinser, Suessen (Германия) и Marzoli (Италия), LMW (Индия). LMW Rieter и Toyota имеют станки с числом шпинделей до 1824. Все они требуют контролируемых атмосферных условий.

См. также

• Кардинг
• Хлопчатобумажная фабрика
• Хлопкопрядильное оборудование
• Dref Фрикционное прядение
• Магнитное кольцо вращается
• Открытый конец спиннинга
• Спиннинг
• Прялка
• Текстильное производство во время промышленной революции
• Текстильное производство
• Хронология швейных и текстильных технологий

Библиография

• Нэсмит, Джозеф (1895). Недавнее строительство и проектирование хлопчатобумажной фабрики (изд. Elibron Classics). Лондон: Джон Хейвуд. ISBN  1-4021-4558-6 .
• Марсден, Ричард (1884). Хлопкопрядение: его развитие, принципы и практика . Джордж Белл и сыновья, 1903 год . Проверено 26 апреля 2009 г.
• Марсден, изд. (1910). Ежегодник хлопка за 1910 год . Манчестер: Марсден и компания . Проверено 26 апреля 2009 г.
• Уильямс, Майк; Фарни (1992). Хлопковые фабрики Большого Манчестера . Издательство Карнеги. ISBN  0-948789-89-1 .

Внешние ссылки

• Полноценный веб-сайт по прядению : описание выдувного цеха, чесания, кольцепрядения, оригинального оборудования, испытаний волокна, расчетов текстиля и т. д.
• Кольпрядение - Статьи о кольцепрядильных машинах, процессах и технологиях.
• Видео с автоматическим съемом