Товарный Регулятор Ткацкого Станка: Назначение, Строение, Свойства и Перспективы Модернизации

Ткачество — это не просто переплетение нитей, это сложный танец механики и технологии, где каждый элемент станка играет свою уникальную роль. В этом оркестре производственного процесса одним из ключевых инструментов является товарный регулятор — механизм, чье незаметное, но неусыпное действие определяет качество и однородность будущей ткани. Обеспечение равномерной плотности ткани по утку и постоянства отбора готового полотна с зоны формирования — фундаментальная задача, от которой зависит не только эстетика, но и функциональные свойства материала. В условиях стремительного развития текстильной промышленности, когда требования к качеству, скорости и автоматизации производства постоянно растут, роль товарного регулятора становится еще более значимой.

Настоящий реферат посвящен всестороннему анализу товарного регулятора ткацкого станка, призванному раскрыть его сущность от базового назначения до тонкостей конструктивных решений и современных тенденций модернизации. Мы погрузимся в классификацию этих устройств, исследуем принципы их действия, рассмотрим детали их строения, изучим используемые материалы и их обоснование, а также уделим внимание методам регулирования, испытаний и диагностики. Цель работы — представить исчерпывающий академический обзор, который позволит сформировать глубокое понимание этого важного узла текстильного оборудования.

Определение и Основное Назначение Товарного Регулятора

В сердце каждого ткацкого станка, где нити основы и утка встречаются, формируя ткань, лежит незаменимый механизм — товарный регулятор. Его ключевая функция заключается в том, чтобы непрерывно и равномерно навивать уже сформированную суровую ткань на так называемый товарный валик. Это не просто процесс сбора готового полотна, это тщательно синхронизированная операция, определяющая стабильность плотности ткани по утку и обеспечивающая бесперебойное отведение наработанного материала из зоны формирования, известной как опушка.

Функциональные задачи

Основная задача товарного регулятора простирается гораздо дальше простого навивания. Он играет центральную роль в поддержании необходимой плотности ткани по утку — параметра, критически важного для всех видов текстильных изделий, от тончайшего шелка до плотного брезента. Этот механизм контролирует, сколько уточных нитей приходится на единицу длины ткани, тем самым влияя на ее структуру, прочность и внешний вид. И что из этого следует? Стабильность плотности напрямую определяет не только эстетику, но и функциональные свойства материала, такие как воздухопроницаемость, износостойкость и даже водонепроницаемость, что делает ее краеугольным камнем качественного текстильного производства.

Кроме того, товарный регулятор выполняет функцию постоянного отбора товара. Это означает, что он должен поддерживать определенное натяжение ткани и основы в процессе ткачества, не допуская их провисания или чрезмерного натяжения, что могло бы привести к дефектам или обрывам нитей. Эффективный отвод наработанной ткани из зоны формирования (опушки) позволяет непрерывно освобождать место для новых переплетений, поддерживая стабильность процесса и формируя рулон ткани с заданной плотностью.

Соответствие стандартам качества

Качество тканых изделий — это не субъективное понятие, а строго регламентированный набор параметров, устанавливаемых государственными стандартами. Товарный регулятор напрямую влияет на соответствие продукции этим стандартам. Например, для тканых металлических сеток, где точность и однородность ячеек критически важны, такие требования устанавливает ГОСТ 3826-82 «Сетки проволочные тканые с квадратными ячейками. Технические условия». Этот стандарт, помимо прочего, определяет визуальные критерии качества плетения и допускает не более двух дефектов (таких как петли или скрутки) на один квадратный метр полотна. Таким образом, стабильная и точная работа товарного регулятора — залог того, что готовая ткань будет отвечать всем предъявляемым к ней требованиям, будь то прочность, плотность, внешний вид или функциональные свойства. Это не просто вспомогательный механизм, а один из ключевых узлов, определяющих конкурентоспособность и коммерческую ценность текстильной продукции.

Классификация и Принципы Действия Товарных Регуляторов

Мир ткацкого оборудования богат разнообразием конструктивных решений, и товарные регуляторы не исключение. Их классификация основывается на ряде ключевых признаков, каждый из которых отражает специфику работы и область применения механизма. Понимание этих различий позволяет инженерам и технологам выбирать оптимальное решение для конкретных видов тканей и производственных задач, что обеспечивает высокую эффективность и экономическую целесообразность.

По принципу навивания ткани

Первое, базовое разделение товарных регуляторов связано с тем, как осуществляется процесс навивания ткани на товарный валик:

• Регуляторы прямого действия: В этих системах ткань наматывается непосредственно на товарный валик. Это наиболее прямолинейный и часто используемый подход, подходящий для большинства типов тканей.
• Регуляторы непрямого действия: Здесь ткань перед навиванием на товарный валик сначала огибает промежуточный валик, называемый вальяном (оттягивающим валиком). Этот подход может использоваться для более точного контроля натяжения и формирования ткани перед окончательной намоткой.

По способу перемещения основы

Более глубокая классификация фокусируется на том, как регулятор управляет движением основы и ткани:

• Позитивные товарные механизмы (независимого действия): Эти регуляторы обеспечивают принудительное, заранее установленное перемещение основы и ткани в продольном направлении. Их главное преимущество заключается в том, что они отводят строго определенную длину ткани за каждый оборот главного вала, независимо от колебаний линейной плотности уточной нити или других технологических факторов. Это обеспечивает выработку ткани с исключительно равномерной плотностью по утку, что является критически важным для высококачественных материалов. На станках типа СТБ и АТПР широко применяются именно такие зависимые товарные регуляторы, где движение товарного валика кинематически связано с движением главного вала станка.
• Регуляторы «действующие от силы» (негативного типа): В отличие от позитивных, эти механизмы получают движение от внешних сил, например, от пружины или груза, которые приводят в движение вальян. Отвод ткани в этом случае происходит в зависимости от линейной плотности уточной нити и других технологических факторов, таких как заправочное натяжение основных нитей. Хотя они могут быть проще в конструкции, их основной недостаток заключается в том, что они могут приводить к выработке ткани с переменной плотностью по утку, что не всегда допустимо для высококачественной продукции. Тем не менее, для некоторых видов тканей, где допуски по плотности шире или где требуется определенная вариативность, такие регуляторы могут быть приемлемы.

Компенсирующие товарные регуляторы

Отдельного внимания заслуживают компенсирующие товарные регуляторы, разработанные для работы с особенно сложными материалами. Исторически они применялись при выработке очень плотных тканей, например, из натурального шёлка, который известен своей значительной неравномерностью линейной плотности нитей. Эта неравномерность может быть функциональной (изменение плотности по длине нити), местной (на коротких участках) и даже межкоконной (различная средняя плотность нитей отдельных коконов). Например, нити коконов самок шелкопряда могут иметь линейную плотность на 10% меньше, чем нити коконов самцов. Для таких плотных шелковых тканей поверхностная плотность может достигать 300 г/м² (например, шелковый бархат), а количество нитей — до тысячи на квадратный сантиметр, что делает требования к равномерности критически важными.

В компенсирующих регуляторах уникальность заключается в том, что отвод ткани происходит не при каждом обороте главного вала станка, а через несколько (обычно 2–4). Это позволяет «усреднить» неравномерности и обеспечить более однородное строение ткани. Механизм действия таких регуляторов часто включает бердо, которое в момент прибоя (удара по уточной нити) отклоняется под действием давления опушки ткани. Этому отклонению противодействует сила затяжки пружины, что позволяет гибко регулировать натяжение и подачу ткани, адаптируясь к свойствам нестабильного сырья. Именно это позволяет достичь беспрецедентной однородности, несмотря на присущую натуральному шелку вариативность, что было бы невозможно с более простыми механизмами.

Таблица 1: Классификация товарных регуляторов по принципу действия

Критерий классификации	Тип регулятора	Принцип действия	Преимущества/Особенности	Недостатки/Применение
По принципу навивания	Прямого действия	Ткань наматывается непосредственно на товарный валик.	Простота конструкции, широкое применение для большинства видов тканей.	Менее точный контроль натяжения по сравнению с непрямым действием.
	Непрямого действия	Ткань сначала огибает вальян, затем навивается на товарный валик.	Более точный контроль натяжения и формирования ткани перед намоткой.	Усложнение конструкции за счет дополнительного вальяна.
По способу перемещения основы	Позитивный (независимого действия)	Основа и ткань перемещаются в продольном направлении под принудительным действием товарного механизма, отводящего фиксированную длину ткани за каждый оборот главного вала.	Высокая равномерность плотности по утку, независимость от линейной плотности уточной нити и других факторов. Применяется на станках СТБ и АТПР для высококачественных тканей.	Требует точной настройки и контроля кинематики.
	Негативный (действующий от силы)	Вальян получает движение от сил пружины или груза, отводя ткань в зависимости от линейной плотности уточной нити и других технологических факторов (например, заправочного натяжения основных нитей).	Относительная простота конструкции.	Выработка ткани с переменной плотностью по утку. Менее подходит для тканей с жесткими требованиями к однородности.
Специализированные	Компенсирующий	Отвод ткани происходит не каждый оборот главного вала, а через несколько (2–4). Бердо отклоняется при прибое, противодействуя силе затяжки пружины для обеспечения однородного строения.	Позволяет работать с очень плотными тканями из натурального шелка, имеющими значительную неравномерность линейной плотности нитей. Компенсирует функциональную, местную и межкоконную неравномерность, усредняя ее.	Усложненная кинематика, необходимость точной регулировки пружинных систем.

Таким образом, выбор товарного регулятора определяется не только типом ткацкого станка, но и видом сырья, требованиями к качеству готовой ткани и желаемой плотностью по утку. Каждый тип имеет свои преимущества и недостатки, и эффективное применение требует глубокого понимания их принципов работы.

Конструктивные Элементы и Устройство Типичных Товарных Регуляторов

Товарный регулятор, несмотря на свою специализированную функцию, представляет собой сложный механизм, состоящий из множества взаимосвязанных деталей. Его эффективная работа зависит от точности изготовления каждого элемента и гармоничного взаимодействия всех узлов. Рассмотрим типовое устройство и ключевые конструктивные элементы.

Размещение и основные компоненты

Традиционно товарный регулятор размещается на левой раме станка. Это обеспечивает удобный доступ для обслуживания и регулировки, а также оптимальное сопряжение с другими механизмами станка. Центральным элементом, непосредственно контактирующим с тканью, является вальян, или оттягивающий валик. Именно он осуществляет непрерывное движение ткани, постепенно навивая ее на товарный валик.

Поверхность вальяна имеет решающее значение для эффективного захвата ткани и предотвращения ее проскальзывания. Для этого ее покрывают различными материалами:

• Терка или жестяная дырчатая лента используется при выработке тяжелых тканей, обеспечивая максимальное сцепление.
• Наждачная крошка подходит для средних по весу тканей, предлагая хорошее сочетание сцепления и деликатности.
• Бензомаслостойкая пупырчатая резина применяется при работе с легкими тканями, минимизируя повреждения и загрязнения.

Для обеспечения плавного и надежного вращения в торцы вальяна запрессовываются бронзовые втулки. Эти втулки служат подшипниками скольжения, в которые входят опорные пальцы, жестко закрепленные в раме станка. Бронза выбрана неслучайно — она обладает хорошими антифрикционными свойствами и износостойкостью, что критически важно для долговечной работы вальяна.

Механизм привода товарного валика

Движение к товарному валику передается принудительно, обычно через систему звездочек и цепей. На шлицы тумбы шестерни насаживается звездочка, которая через цепь передает вращение на другую звездочку, связанную с товарным валиком. Этот валик, в свою очередь, вращается в подшипнике, установленном в раме станка.

Важной частью этой системы является фрикцион, который передает движение валику. Фрикционный механизм обеспечивает гибкость и защиту от перегрузок. Он позволяет регулировать передаваемое усилие и предотвращает обрыв нитей в случае заклинивания или резкого изменения натяжения. Конструкция фрикциона может включать ступенчатое кольцо, к которому звездочка прижимается посредством болтов с пружинами и шайбы, обеспечивая зацепление через фрикционные прокладки. Такое решение позволяет тонко настраивать степень сцепления и, как следствие, натяжение ткани.

Современные и специализированные конструкции (на основе патентных данных)

С развитием технологий товарные регуляторы постоянно совершенствуются. Патентные данные демонстрируют целый ряд инновационных решений, направленных на повышение точности, автоматизации и надежности:

1. Червячные механизмы с торцевыми кулачками: В бесчелночных ткацких станках могут применяться регуляторы, содержащие смонтированный на ведущем валу червяк, жестко соединенный с торцовым кулачком. Этот кулачок взаимодействует с роликом, установленным на неподвижной оси. Особенностью такой конструкции может быть установка червяка на валу посредством сепараторов с шариками, которые размещаются в соосных пазах червяка и вала. Эти шарики выполняют роль подшипников качения, обеспечивая плавное и точное движение. Профиль кулачка, состоящий из участков, соединенных переходными кривыми, позволяет вальяну вращаться как для подачи ткани навстречу берду при прибое уточной нити, так и для отвода ткани для наматывания на товарный валик. Это обеспечивает более динамичное и управляемое взаимодействие с тканью.
2. Узлы сцепления и механизмы управления плотностью: Другой вариант товарного регулятора включает продольный вал с узлом сцепления. Этот узел может состоять из маховика с собачкой, свободно установленного зубчатого диска и храповиков с собачками на рычагах. Дополнительно может быть предусмотрен механизм управления плотностью, включающий вал с храповиком и звездочкой с цепью, которая имеет возможность установки различных по профилю звеньев. Подпружиненный шток, взаимодействующий со звеньями цепи, соединен с узлом сцепления, что позволяет изменять угол качания двуплечего рычага и, как следствие, регулировать плотность по утку. Такие системы предоставляют широкие возможности для выработки тканей с программируемой переменной плотностью.
3. Системы с электромагнитными муфтами: Для повышения точности и возможности автоматизации, современные товарные регуляторы могут получать постоянное вращательное движение от поперечного вала станка через систему шестерен. Это движение затем преобразуется посредством электромагнитной муфты в дискретное и передается на вальян. Электромагнитная муфта позволяет мгновенно включать и выключать передачу движения, обеспечивая высокую точность отвода ткани.
4. Датчики натяжения ткани: Для обратной связи и поддержания оптимальных параметров процесса в современных регуляторах могут быть интегрированы датчики натяжения ткани. Они устанавливаются в зоне опушка ткани — грудница и могут включать подпружиненный шток, контактирующий с тканью. Этот шток связан с двуплечим рычагом и бесконтактным переключателем, который электрически соединен с электромагнитными муфтами. Такая система позволяет в реальном времени отслеживать натяжение ткани и динамически регулировать работу регулятора, обеспечивая его адаптивность к изменяющимся условиям ткачества.

В целом, конструктивные решения товарных ре��уляторов демонстрируют постоянное стремление к повышению точности, надежности и гибкости, что является неотъемлемой частью развития современного текстильного машиностроения.

Регулирование Натяжения Основы и Плотности Ткани

Успешное ткачество — это постоянный поиск баланса, в котором ключевую роль играют два взаимосвязанных параметра: натяжение основы и плотность ткани по утку. Именно товарный регулятор является центральным звеном в управлении этими параметрами, обеспечивая создание качественного полотна.

Методы установки плотности ткани

Плотность ткани по утку, то есть количество уточных нитей на единицу длины (например, на 1 см или 10 см), является одной из важнейших характеристик готового материала. Она напрямую определяется кинематической связью между главным валом станка и товарным валиком через сложную систему зубчатых передач. Величина подачи ткани, а следовательно и ее плотность, устанавливается путем тщательного подбора сменных шестерен. Изменяя передаточные отношения в механизме, можно влиять на величину отвода ткани за каждый оборот главного вала, тем самым определяя желаемую плотность утка.

Для облегчения этого процесса заводы-изготовители ткацких станков обычно предоставляют специальные таблицы. В этих таблицах указываются необходимые плотности тканей по утку и соответствующие им числа зубьев каждой сменной шестерни. Это значительно упрощает настройку станка для производства различных артикулов ткани. Важно понимать, что с увеличением скорости наматывания ткани на товарный валик плотность ткани по утку уменьшается, поскольку за тот же период времени отводится большее количество ткани.

Например, на станках типа СТБ, которые являются одними из распространенных, можно вырабатывать ткани с очень широким диапазоном плотностей по утку — от 36 до 750 нитей на 10 см. При этом доступна тонкая регулировка плотности с интервалом всего 0,2 нити на 1 см. Для специфических кордных тканей на станке СТБ 1/1-180К диапазон плотностей по утку может составлять от 0,8 до 1,2 нитей на см, что демонстрирует высокую точность и гибкость этих систем.

Взаимосвязь основного и товарного регуляторов

Плотность ткани по утку, определяемая товарным механизмом, является лишь одной стороной медали. Другой критически важный параметр — натяжение основы, которое контролируется основным регулятором. От работы основного регулятора напрямую зависит величина отпуска основы с навоя. Оба этих механизма — основной и товарный регулятор — должны работать в строгой гармонии и быть идеально согласованными.

Несогласование в их работе может привести к серьезным проблемам. Например, если товарный регулятор отводит ткань быстрее или медленнее, чем основной регулятор подает основу, это приводит к резкому повышению или снижению натяжения нитей основы в период формирования элемента ткани. Такое колебание натяжения крайне нежелательно, поскольку оно ухудшает условия формирования ткани, особенно при выработке плотных материалов. Повышенное натяжение увеличивает риск обрывности нитей основы, а недостаточное может привести к провисанию и дефектам плетения. Какой важный нюанс здесь упускается? Именно тонкая настройка и синхронизация этих двух систем, а не их изолированная работа, является залогом производства высококачественных тканей без дефектов и с минимальной обрывностью нитей.

Программируемая переменная плотность

Современные товарные регуляторы выходят за рамки простого поддержания постоянной плотности. Развитие технологий позволяет получать ткани с программируемой переменной плотностью по утку. Это достигается благодаря сложным механизмам управления величиной обратной подачи ткани прямо во время работы станка.

Такие системы могут использовать, например, шайбу с выступами и металлические звенья, которые выступают в роли программоносителя. Эти элементы взаимодействуют со штоком и храповиком, изменяя угол качания двуплечего рычага, что, в свою очередь, ведет к изменению плотности по утку. Данная функция значительно расширяет ассортиментные возможности ткацких станков. Она позволяет оптимально увязывать плотность ткани с рисунком переплетения, получать повышенную рельефность рисунка и даже создавать ткани с совмещенными рисунками переплетения, открывая новые горизонты для дизайнеров и технологов.

Внедрение таких решений направлено на расширение ассортиментных возможностей ткацких станков, снижение уровня заправочного натяжения и обрывности нитей. Это достигается за счет снижения динамических нагрузок на нити основы, что является одной из ключевых задач при производстве высококачественных и долговечных текстильных материалов.

Материалы Деталей Товарного Регулятора и Обоснование Выбора

Выбор материалов для изготовления деталей товарного регулятора не случаен. Он определяется не только прочностными характеристиками, но и условиями эксплуатации, воздействием трения, динамических нагрузок, а также необходимостью обеспечить долговечность и точность работы механизма. Инженерный подход к материаловедению здесь играет ключевую роль.

Материалы для вальяна и его покрытия

Как уже упоминалось, вальян (оттягивающий валик) является одним из наиболее критичных элементов, напрямую контактирующих с тканью. Его поверхность должна обеспечивать оптимальное сцепление, не повреждая при этом материал. Поэтому выбор покрытия зависит от типа вырабатываемой ткани:

• Бензомаслостойкая резина с пупырышками: Идеально подходит для работы с легкими, деликатными тканями. Пупырчатая структура обеспечивает достаточное сцепление, минимизируя давление на нити и предотвращая их повреждение или загрязнение. Устойчивость к маслам и бензину важна для эксплуатации в промышленных условиях.
• Наждачная крошка: Применяется при выработке средних по весу тканей. Она обеспечивает более агрессивное, но контролируемое сцепление, необходимое для продвижения более плотного материала.
• Жестяная дырчатая лента или терка: Используется для тяжелых и очень плотных тканей, таких как брезент или технические сетки. Эти покрытия создают максимальное трение, необходимое для надежного захвата и перемещения массивного полотна.

Что касается самого тела вальяна, то для обеспечения его плавного и долговечного вращения в торцы запрессовываются бронзовые втулки. Бронза (например, БрАЖ9-4, БрОЦС5-5-5) является традиционным выбором для подшипников скольжения благодаря своим уникальным свойствам:

• Низкий коэффициент трения: Уменьшает износ и нагрев.
• Хорошая износостойкость: Обеспечивает длительный срок службы в условиях постоянного вращения.
• Коррозионная стойкость: Важна в условиях воздействия влаги и химических реагентов, которые могут присутствовать в производственной среде.
• Способность к самосмазыванию: В некоторой степени бронза может удерживать смазочные материалы, улучшая работу.

Материалы для ответственных силовых элементов

Для основных несущих и передающих элементов товарного регулятора, а также всего ткацкого станка, используются высокопрочные металлы.

1. Стали для расчетов прочности: В инженерных расчетах, например, для определения прочности различных деталей, часто используется сталь 20. Для этой марки допускаемое напряжение [σ] может составлять порядка 86,24 Н/мм². Сталь 20 — это конструкционная углеродистая качественная сталь, которая обладает хорошей свариваемостью и используется для неответственных деталей, работающих без значительных ударных нагрузок.
2. Станины (рамы) станка: Основа, на которой монтируются все механизмы, изготавливается чаще всего из серого чугуна марок СЧ 15, СЧ 20 или СЧ 30. Выбор чугуна обусловлен несколькими причинами:
   • Предел прочности при растяжении (σ_в): Для СЧ 20 это не менее 200 МПа (или 196 МПа, что эквивалентно 20 кгс/мм²).
   • Предел прочности при сжатии (σ_сж): Значительно выше, чем при растяжении, и составляет 700-800 МПа, что важно для элементов, подвергающихся сжимающим нагрузкам.
   • Твердость по Бринеллю (HB): От 170 до 241 HB.
   • Превосходное гашение вибраций: Внутренняя структура чугуна с графитовыми включениями эффективно поглощает механические колебания, что критически важно для точности работы ткацкого станка и снижения шума.
   • Хорошие литейные свойства: Позволяют получать детали сложной формы.
3. Валы: Для важных и сильно нагруженных валов товарного регулятора и других узлов станка широко применяется среднеуглеродистая сталь, например, сталь 45. Ее выбор обусловлен следующим:
   • После нормализации или улучшения (закалка с высоким отпуском) сталь 45 имеет предел прочности при растяжении около 588 МПа и предел текучести около 323 МПа.
   • Твердость по Бринеллю: 192-228 HB.
   • Хорошая обрабатываемость: Позволяет получать детали с высокой точностью.
   • Для валов, требующих повышенной износостойкости или работающих в условиях высоких нагрузок, используются легированные стали (например, 40Х), которые после соответствующей термообработки демонстрируют еще более высокие механические свойства.
4. Шестерни: Шестерни, являющиеся ключевыми элементами передаточных механизмов, изготавливаются из термически обрабатываемых сталей.
   • Для средне- и слабонагруженных передач: Используются углеродистые стали 35, 40, 45, 50, 50Г или легированные стали 40Х, 45Х, 40ХН. Твердость поверхности зубьев при этом может достигать 350 HB. Например, для шестерни может применяться сталь 40 (σ_в ≈ 700 МПа, σ_т ≈ 400 МПа, HB 192-228 после улучшения), а для колеса — сталь 45.
   • Для высоконагруженных передач (твердость поверхности зубьев более 350 HB): Применяют поверхностную закалку, цементацию или азотирование. Для этих целей подходят стали 45, 40Х, 40ХН, 35ХМ. Поверхностная обработка создает твердый, износостойкий слой на поверхности зубьев, сохраняя при этом вязкую сердцевину, что предотвращает хрупкое разрушение.
   • Высокопрочный чугун: Также может использоваться для литых шестерен сложной формы, особенно там, где важны хорошие литейные свойства и способность гасить вибрации.

Таким образом, выбор материала для каждой детали товарного регулятора — это результат тщательного инженерного анализа, учитывающего нагрузки, условия эксплуатации и требования к долговечности и точности механизма.

Эффективность, Надежность и Тенденции Модернизации Товарных Регуляторов

Эффективность и надежность товарного регулятора являются критически важными факторами, определяющими качество готовой продукции и общую производительность ткацкого производства. В условиях постоянно растущих требований к качеству и автоматизации, модернизация этих узлов становится неотъемлемой частью развития текстильного машиностроения.

Влияние на качество и соответствие ГОСТам

Основная цель модернизации товарного регулятора всегда сводится к двум ключевым аспектам: постоянство отбора товара и обеспечение необходимой плотности сетки по утку. Эти параметры напрямую влияют на соответствие продукции государственным стандартам качества. Например, для общего контроля качества тканых материалов применяются такие ГОСТы, как:

• ГОСТ 3813-72: Определяет методы определения разрывных характеристик при растяжении, что напрямую зависит от равномерности натяжения и плотности ткани.
• ГОСТ 10641-88: Устанавливает нормы допускаемых отклонений по поверхностной плотности и числу нитей на 10 см, что является прямым индикатором качества работы товарного регулятора.
• ГОСТ 161-86: Определяет сортность готовых тканей (1-й и 2-й сорт) на основе физико-механических показателей и пороков внешнего вида. Эффективный регулятор минимизирует количество таких дефектов, как коробление, волнистость или неравномерность плотности, допуская, например, не более двух дефектов на 1 м² для первого сорта.

Таким образом, модернизация товарного регулятора — это прямой путь к повышению конкурентоспособности продукции за счет улучшения ее качества и соответствия строгим стандартам.

Проблемы механических систем и динамические нагрузки

Традиционные механические системы передачи сигнала электромагнитной муфте или другим исполнительным элементам товарного регулятора могут обладать существенной инерционностью. Эта инерционность становится особенно заметной при выработке тканей из пряжи с неравномерной линейной плотностью. Колебания в толщине уточной нити требуют быстрой и точной реакции регулятора, чтобы поддерживать постоянную плотность. Однако инерция механической системы замедляет эту реакцию, что приводит к неравномерной плотности ткани по утку и, как следствие, к снижению качества.

Кроме того, при выработке особо плотных тканей, таких как брезенты, особенно на широких станках, натяжение, создаваемое тканью, может достигать очень больших значений — до 15-20 кН. Такие высокие динамические нагрузки предъявляют повышенные требования к прочности и жесткости всех элементов товарного регулятора, а также к надежности его привода и фрикционных механизмов. Недостаточная прочность или избыточная податливость деталей под такими нагрузками может привести к деформациям вальяна, неравномерному натяжению и порокам ткани. Насколько существенны эти нагрузки для долговечности всего оборудования?

Направления модернизации

Учитывая вышеуказанные проблемы, современные тенденции в разработке и модернизации товарных регуляторов сосредоточены на нескольких ключевых направлениях:

1. Снижение обрывности нитей и напряженности процесса: Модернизированные конструкции направлены на уменьшение динамических нагрузок на нити основы, что приводит к снижению их обрывности. Это достигается за счет более плавного и точного регулирования натяжения и отвода ткани, а также за счет оптимизации кинематики всего процесса формирования ткани.
2. Улучшение геометрии и физико-механических свойств ткани: Повышение равномерности натяжения нитей и улучшение геометрии ткани — особенно важно для многослойных тканей, где критично предотвращение наклонного расположения уточных нитей и поддержание постоянной толщины. Оптимизация технологических параметров через модернизацию способствует улучшению таких свойств, как стойкость ткани к истиранию, снижение усадки после стирки и повышение разрывной нагрузки.
3. Повышение коэффициента технического использования (КТИ) станка: КТИ — это важный показатель эффективности оборудования. Например, на станках СТБ он может составлять 0,66-0,75, что ниже показателей аналогичных зарубежных машин. Модернизация направлена на сокращение простоев, снижение количества обрывов и дефектов, что напрямую увеличивает КТИ.
4. Развитие автоматизированных ткацких фабрик: Внедрение новых механизмов основного регулятора, например, с подвижной системой, которая через одинаковую затяжку пружины поддерживает статическое натяжение основы, является шагом к полной автоматизации. Такие системы позволяют не только повысить точность, но и снизить зависимость от человеческого фактора.
5. Анализ и оптимизация конструкций: Постоянный анализ существующих конструкций товарных регуляторов проводится с целью выработки качественной ткани и создания полностью автоматизированных ткацких фабрик. Это включает применение компьютерного моделирования, оптимизацию профилей кулачков, использование более совершенных материалов и систем управления.

Таким образом, модернизация товарных регуляторов — это непрерывный процесс, направленный на достижение максимальной эффективности, надежности и качества в текстильном производстве, открывающий путь к созданию высокотехнологичных и конкурентоспособных тканей.

Методы Испытаний и Диагностики Товарных Регуляторов

Для обеспечения высокой эффективности и надежности работы товарных регуляторов, а также для оценки результатов их модернизации, необходимы систематические методы испытаний и диагностики. Эти методы позволяют не только выявить потенциальные проблемы, но и подтвердить заявленные эксплуатационные характеристики.

Измерение эксплуатационных характеристик

Одним из фундаментальных подходов к оценке работы товарного регулятора является измерение натяжения нитей. Для этого используются тензометрические установки. Тензометры — это высокоточные датчики, способные регистрировать даже незначительные изменения натяжения нитей основы или формирующейся ткани в реальном времени. Путем анализа этих данных инженеры могут оценить стабильность работы регулятора, выявить колебания натяжения, которые могут привести к дефектам, и оптимизировать параметры настройки. Измерение натяжения позволяет:

• Оценить равномерность отвода основы и навивания ткани.
• Идентифицировать пиковые нагрузки, которые могут вызывать обрывность нитей.
• Оптимизировать настройки основного и товарного регуляторов для достижения баланса.

Деформационный анализ и компьютерное моделирование

Современные инженерные подходы активно используют методы деформационного анализа и компьютерного моделирования. С помощью программных продуктов, таких как SolidWorks (или аналогичных систем CAE – Computer-Aided Engineering), инженеры могут создавать виртуальные модели товарных регуляторов и подвергать их расчетным нагрузкам.

Процесс включает в себя:

1. Создание 3D-модели: Точное воспроизведение геометрии всех ключевых деталей товарного регулятора.
2. Приложение технологических сил: На модель вальяна и других элементов прикладываются расчетные технологические силы. Например, при выработке тканых металлических сеток типичные технологические силы, действующие на товарный валик, могут достигать 18 кН. Моделирование позволяет имитировать эти нагрузки.
3. Расчет карты деформаций: Программное обеспечение вычисляет, как деформируются детали под воздействием этих сил. Результатом является карта деформаций по ширине вальяна, которая визуализирует распределение напряжений и деформаций по всей поверхности и объему детали.
4. Сравнительный анализ: Проводятся деформационные расчеты как для исходной, так и для модернизированной конструкций.

Анализ результатов расчетов позволяет сделать вывод об эффективности модернизации. Эффективность оценивается по нескольким критериям: снижение величины деформаций вальяна, более равномерное распределение деформаций по ширине и предотвращение пороков ткани, таких как коробление и волнистость.

Успешная модернизация, подтвержденная деформационным анализом, обеспечивает стабильное и оптимальное натяжение ткани по всей ее ширине, предотвращая локальные деформации и улучшая общее качество готового полотна.

Анализ дефектов ткани как индикатор проблем

Наконец, одним из самых наглядных методов диагностики является анализ пороков готовой ткани. Неправильная работа товарных регуляторов очень часто проявляется в специфических дефектах, которые легко идентифицировать:

• Коробление ткани: Возникает из-за неравномерного натяжения или подачи ткани по ширине, что приводит к искажению ее формы.
• Волнистость (скручивание) вдоль нитей основы: Также является следствием неравномерного натяжения, вызванного проблемами в работе регулятора.

Постоянный мониторинг качества ткани и оперативное выявление таких дефектов служит важным индикатором для своевременной настройки, обслуживания или модернизации товарного регулятора. Все эти методы испытаний и диагностики формируют комплексный подход, позволяющий инженерам и технологам не только поддерживать работоспособность товарных регуляторов на должном уровне, но и постоянно совершенствовать их, отвечая на вызовы современного текстильного производства.

Заключение

Товарный регулятор ткацкого станка, будучи на первый взгляд лишь одним из многих механизмов, играет фундаментальную роль в достижении высокого качества текстильной продукции. Его основное назначение — обеспечить равномерное навивание суровой ткани на товарный валик и поддержание заданной плотности по утку, а также непрерывный отвод наработанного полотна. От точности и стабильности его работы напрямую зависят физико-механические свойства ткани и ее соответствие строгим государственным стандартам.

Проведенный анализ выявил богатое разнообразие конструктивных решений и принципов действия товарных регуляторов: от систем прямого и непрямого навивания до позитивных и негативных механизмов, а также специализированных компенсирующих регуляторов, разработанных для работы с деликатными и неоднородными материалами, такими как натуральный шелк. Каждое решение имеет свою область применения и демонстрирует уникальные инженерные подходы к решению проблемы контроля натяжения и подачи ткани.

Детальное рассмотрение конструктивных элементов, от вальяна с его специфическими покрытиями до сложных приводных механизмов с фрикционами и электромагнитными муфтами, подчеркивает сложность и инженерную проработанность этих устройств. Современные патентные решения, включающие червячные передачи, торцевые кулачки и датчики натяжения, свидетельствуют о постоянном стремлении к автоматизации, повышению точности и адаптивности.

Обоснованный выбор материалов, таких как серый чугун для станин, высокоуглеродистые и легированные стали для валов и шестерен, а также различные покрытия для вальяна, является краеугольным камнем в обеспечении прочности, долговечности и надежности товарного регулятора. Каждый материал подбирается с учетом конкретных нагрузок и условий эксплуатации, что гарантирует стабильную работу механизма.

Тенденции модернизации четко указывают на движение к повышению эффективности, снижению обрывности нитей, улучшению геометрии и физико-механических свойств тканей, а также к увеличению коэффициента технического использования станков. Внедрение систем программируемой переменной плотности открывает новые горизонты для расширения ассортимента и создания уникальных текстильных изделий.

Методы испытаний и диагностики, включающие тензометрические измерения и передовое компьютерное моделирование (например, в SolidWorks), позволяют не только контролировать текущее состояние регуляторов, но и прогнозировать их поведение под нагрузкой, а также научно обосновывать эффективность внедряемых модернизаций. Анализ дефектов ткани служит прямым индикатором проблем в работе регулятора, замыкая цикл обратной связи в производственном процессе.

В заключение, товарный регулятор — это не просто механическая деталь, а высокотехнологичный узел, постоянно эволюционирующий в ответ на растущие требования текстильной промышленности. Дальнейшие исследования и модернизация в этой области будут направлены на глубокую интеграцию с системами искусственного интеллекта, предиктивную диагностику и создание полностью адаптивных, самонастраивающихся систем, способных обеспечивать беспрецедентный уровень качества и эффективности текстильного производства.

Список использованной литературы

1. Беляева С.А., Парыгина М.М., Боброва Е.В., Петрова Е.М. Швейная промышленность в России // История науки и техники. 2010. № 10. С. 2–8.
2. Тюменев Ю.Я., Воронцова Н.В. Исходные материалы в производстве услуг и работ. Лабораторный практикум. М.: МГУС, 2004. 12,75 п.л.
3. Проектирование механизмов и узлов автоматического ткацкого станка СТБ2-180. Витебский государственный технологический университет.
4. Узлы и механизмы ткацкого станка. Реферат. 2014. URL: https://bibliofond.ru/view.aspx?id=739023 (дата обращения: 25.10.2025).
5. МОДЕРНИЗАЦИЯ ТОВАРНОГО РЕГУЛЯТОРА МЕТАЛЛОТКАЦКОГО СТАНКА И ИССЛЕДОВАНИЕ ЕГО ДЕФОРМАЦИОННЫХ ХАРАКТЕРИСТИК. Международный студенческий научный вестник (сетевое издание). URL: https://cyberleninka.ru/article/n/modernizatsiya-tovarnogo-regulyatora-metallotkatskogo-stanka-i-issledovanie-ego-deformatsionnyh-harakteristik/viewer (дата обращения: 25.10.2025).
6. Товарный регулятор бесчелночного ткацкого станка. Патентный поиск. URL: https://patentdb.ru/patent/2144580 (дата обращения: 25.10.2025).
7. Иевлев Б.К., Могильный А.Н., Успасских С.М. Работа 15. ТОВАРНЫЕ РЕГУЛЯТОРЫ ТКАЦКИХ СТАНКОВ. Санкт-Петербургский… Geum.ru. URL: https://geum.ru/next/art-306471.php (дата обращения: 25.10.2025).
8. Устройство станка СТБ. Конструктивно-заправочная схема станков СТБ. URL: https://ktt.kuzstu.ru/files/tkach/t2-1.htm (дата обращения: 25.10.2025).
9. Товарный регулятор ткацкого станка. Патентный поиск. URL: https://patentdb.ru/patent/2099351 (дата обращения: 25.10.2025).
10. АНАЛИЗ КОНСТРУКЦИИ МЕХАНИЗМОВ ОТВОДА ТКАНИ НА ТКАЦКИХ МАШИНАХ. КиберЛенинка. URL: https://cyberleninka.ru/article/n/analiz-konstruktsii-mehanizmov-otvoda-tkani-na-tkatskih-mashinah (дата обращения: 25.10.2025).
11. Ткацкое производство. URL: https://www.dp-tf.ru/teoriya/organy-i-mehknizmy-tkackogo-stanka/ (дата обращения: 25.10.2025).
12. Товарный регулятор ткацкого станка. SU 1595960. 1990. URL: https://patents.su/4-1595960-tovarnyjj-regulyator-tkackogo-stanka.html (дата обращения: 25.10.2025).
13. Основные регуляторы ткацких станков. URL: https://studfile.net/preview/17267078/page:14/ (дата обращения: 25.10.2025).
14. УДК 677.075.01 анализ конструкций товарных регуляторов. КиберЛенинка. URL: https://cyberleninka.ru/article/n/udk-677-075-01-analiz-konstruktsiy-tovarnyh-regulyatorov/viewer (дата обращения: 25.10.2025).
15. Товарный регулятор ткацкого станка. SU 1490178. URL: https://patents.su/4-1490178-tovarnyjj-regulyator-tkackogo-stanka.html (дата обращения: 25.10.2025).
16. Букаев, М.С. Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук. ФГБОУ ВО «Московский государственный университет дизайна и технологии», 2016. URL: https://mgudt.ru/images/doc/science/disser/D_212_141_01_03_03_2016/dis_bukaev.pdf (дата обращения: 25.10.2025).
17. Прокладывание уточных нитей на ткацких станках. Пособие. Витебский государственный технологический университет. URL: https://www.vstu.by/content/sites/default/files/lib/Bashmetov_prokladivanie-utochnykh-nitey-na-tkatskikh-stankakh_Posobie.pdf (дата обращения: 25.10.2025).