MECHERAS FORMADORES DE HILOS II Formadores de hilos II Hilatura de fibra corta Feliu Marsal Amenós Ing. Segundo Octavio Arroyo Gastelú 5/28/2023 1 OBJETIVO DE LA MECHERA • la principal misión de la mechera es adelgazar la cinta de manuar para obtener una mecha, que estirada y torcida en la continua de hilar nos de el hilo. a la mecha saliente de la mechera le damos una ligera torsión para que las fibras soporten los esfuerzos a cual serán sometidas en la fileta de la continua de hilar y no provoquen estirados incontrolados que originan defectos de masa en el hilo. • PARTES PRINCIPALES DE LA MECHERA • Una mechera consta, esencialmente, de una fileta en donde colocamos los botes procedente del manuar, de un tren estirador que adelgaza la cinta al grosor de la mecha deseada y un mecanismo de torsión y plegado de la mechera. • El mecanismo C de la fileta tiene accionamiento positivo, es decir, acompañan a la cinta de manuar al tren de estirado sin que se produzcan esfuerzos de la cinta que podría originar falsos estirados y consecuentemente defectos de masa. Cada cinta de alimentación tiene su correspondiente paro automático (fotocélula) para cuando falte una cinta por rotura o por haberse terminado un bote. En una mechera, al parar un huso se para toda la máquina ya que de no ser así sería imposible, como se verá más adelante, plegar la mecha correctamente es la bobina TREN ESTIRADOR • El tren estirador permite procesar fibras de hasta 60 milímetros de longitud. En casos especiales podemos llegar a los 80 milímetros. Se basa en los mismos fundamentos que el tren estirador de un manuar. Se diferencia en que tiene un porta bolsa superior y un porta bolsa inferior para controlar las fibras flotantes. EL ESTIRADO PREVIO, ECARTAMIENTO Y CONDENSADOR • El estirado previo, entre los cilindros alimentarios y el cilindro que contiene las bolsas ( entre el 3er y 2do cilindro), debe ser inferior a 1.5. Se trata simplemente de dar tensión a las fibras para que se rectifiquen y se estiren en buenas condiciones en el estirado principal, comprendido este desde la salida de las porta bolsas a los cilindros estiradores (1er cilindro). El estirado principal puede variar entre 10 y 15. El estirado total es el producto del estirado previo y el principal. • El ecartamiento previo (entre 1 y 2) en las figuras 2 y 3 debe regularse (galguearse) de tal manera que controle las fibras flotantes. Es fundamental la colocación de los condensadores de la cinta de entrada del cilindro alimentador, de la entrada a los porta bolsas y en la zona principal de estirado. La fig. 2 corresponden a un correcto ajuste, mientras que la fig. 3 corresponde a un ajuste inadecuado, provocando dificultades en el estirado de la cinta. fig. 4: Detalle del condensador 3 en la zona principal de estirado ECARTAMIENTO PREVIO Y COLOCACIÓN DE CONDENSADORES FIG. 2 FIG.3 CLIP : SEPARADOR DE BOLSAS • Tenemos que adecuar el clip(a), separador de bolsas, a cada condición de estirado. Si observamos trozos de cinta sin estirar “cinta cruda” a la salida del tren estirador, debemos aumentar la presión de los cilindros estiradores. De no solucionarse el problema, aumentaremos la distancia M entre las bolsas, cambiando el clip, combinando su efecto con un ajuste correcto del ecartamiento en la zona de estirado. • El rodillo estirador superior de goma es recomendable que esté desplazado hacia adelante unos milímetros de la vertical con respecto al cilindro metálico inferior. Esta disposición tiene ventajas sobre el control de la torsión y sobre la regularidad de masa de la mecha. Fig.5: Clip ESQUEMA SIMPLIFICADO MECHERA ESQUEMA SIMPLIFICADO DE LAMECHERA • Debemos distinguir entre movimientos constantes y movimientos variables. Son constantes la velocidad de salida del tren de estirado, la torsión que se le da a la mecha y la velocidad de rotación de la araña A. • El tren de estirado tiene velocidad constante a la salida y viene regulada por el diámetro de la polea P y los engranajes a1, T, b y c que actúa directamente sobre el cilindro estirador 1. • El piñon E es el de cambio de estirado. Varia la relación de velocidades entre la entrada y la salida, manteniendo constante la velocidad de salida. • La torsión se cambia con el piñon T, que varía la velocidad de entrega de mecha del tren estirador con las mismas revoluciones de los husos y con el mismo estirado, ya que el estirado depende solamente del piñon E que varía la relación de transmisión entre la entrada y salida del tren estirador. LA TORSIÓN La torsión se cambia con el piñon T, que varía la velocidad de entrega de mecha del tren estirador con las mismas revoluciones de los husos y con el mismo estirado, ya que el estirado depende solamente del piñon E que varía la relación de transmisión entre la entrada y salida del tren estirador. La torsión en vueltas por metro será: Tpm = ππ’πππ‘ππ ππ ππ πππÑπ ππππ’π‘π πππ‘πππ ππ π πππππ πππ π‘πππ ππ π‘ππππππ ππππ’π‘π ESTUDIO DEL PLEGADO Si designamos por na las vueltas por minuto de la aleta y por nb las vueltas por minuto de la bobina, podemos tener las siguientes posibilidades: 1) nb = 0 y na ≠ 0 La mecha se enrolla sobre el soporte casi sin torsión. 2) nb = na Se tuerce la mecha pero no hay plegado. 3) na = 0 y nb ≠ 0 Hay plegado sin torsión. 4) nb > na Tendremos torsión y plegado. Este caso lo denominamos bobina adelantada y es el que se aplica a las mecheras de fibras cortas. 5) nb < na cumple que: . Wb = Wa + Wp Siendo, Wb : Velocidad angular de la bobina Wa : Velocidad angular de la aleta solidaria a los husos Wh Wp : Velocidad angular de plegado. ESTUDIO DEL PLEGADO La velocidad angular de plegado debe disminuir al aumentar el diámetro de la bobina para tener la misma tensión de plegado. Además para que la distancia entre las espiras de las diferentes capas sea contante, la velocidad del movimiento ascendente y descendente de la bobina debe disminuir en cada capa, en razón inversa al diámetro de la capa. En la primera capa la rotación efectiva de la bobina Wp vale L/(π x d), siendo L los metros/minuto entregados por el tren estirador y d el diámetro inicial correspondiente al del soporte. Podemos escribir: Wb = Wh + πΏ π∗π Los conoides se encargan de dar en cada momento una velocidad variable proporcional a L /πxd, variando la posición de la correa desde el principio al fin de la mudada. El diferencial le suma el movimiento constante Wa y obtiene el movimiento variable Wb. ESTUDIO DEL PLEGADO El carro, que está mandado por los conoides, se desplaza h por cada espira que arrolla en el soporte de la bobina. Para enrollar una longitud L necesitaremos L/πxd espiras y por lo tanto el carro se habrá desplazado h (L/πxd ). Recordemos h, L y π son constantes. El diámetro d aumenta en cada capa ( ya que se superponen las espiras) por lo que la velocidad del balancín es inversamente proporcional al diámetro de la bobina. Con las anteriores consideraciones podemos determinar la ley general del movimiento de arrollado en la mechera de torsión. La rotación efectiva de la bobina, en la primera capa vale L/πxd. En una segunda capa ( n=2 ) la rotación efectiva será: πΏ π ∗[ π+2πΏ π −1 ] = πΏ π ∗[ π+2πΏ] Ya que δ es el diámetro de la mechera. En la tercera capa ( n=3 ) tendremos: πΏ πΏ = π ∗ [ π + 2πΏ + 2πΏ ] π ∗ [ π + 2πΏ (π − 1 )] Generalizando esta expresión tendremos para la capa n – ésima: πΏ π ∗ [ π + 2 π + 1 πΏ] ESTUDIO DEL PLEGADO La longitud enrollada y, en función de una capa genérica x ( cumple que x = n – 1 ), será al aplicar la anterior expresión: y= πΏ π ∗[ π+2πΏ∗π₯] Operando la anterior expresión: π ∗ ππ¦ + 2πΏ ∗ π ∗ π₯ ∗ π¦ − πΏ = 0 Que al dividir por ππ πΉ obtenemos la ley de movimiento de la bobina: x* y + π 2πΏ *y- πΏ 2π∗πΏ =0 TRABAJO DEL DIFERENCIAL EL DIFERENCIAL • EN EL DIFERENCIAL DEL ESQUEMA CUMPLE QUE: • We: Vueltas /minuto del eje principal e. Constante. • Wa: Vueltas/minuto de A. Variable. Viene de los conoides • Wg: Vueltas/minuto de G. Variable. • Las ruedas D y C describen círculos sobre las ruedas F y B. • Las letras minúsculas indican los respectivos números de dientes. TRABAJO DEL DIFERENCIAL Sea Wa = 0 y We ≠ 0. El movimiento es dado por el eje principal. Tendremos: W´π = ππ ∗ π∗π π ∗π Sea We = 0 y Wa ≠ 0. El movimiento procede de los conoides. Supongamos en primer lugar que no está la rueda B. Tendremos: W”g = Wa De estar B, aunque parada pues We = 0, actuará de cremallera. El piñón C se desplazará sobre el B. Cumpliéndose que: W′′′ π = - Wa ∗ π∗π π ∗π Componiendo los diferentes movimientos tendremos: Wg = We * Sacando factor común: Wg = π∗π π∗π ( We - Wa ) + Wa π∗π π∗π + Wa - Wa * π∗π π ∗π Casos especiales: - Sí b = d = c = f ; se cumple que Wg = We - Sí We = Wa ; se cumple que Wg = Wa DATOS TÉCNICOS DE UNA MECHERA DE TORSIÓN • Los principales datos técnicos en una mechera de torsión para fibra corta son: β’ Gama de números de mecha: de 100 a 2500 tex ( 5,5 a 0,25 Ne ) β’ Torsiones: hasta 70 vueltas por metro. β’ Número de husos: de 36 a 120 (normalmente varía en módulos de 12 husos ). β’ Revoluciones de las arañas: hasta 1800 vueltas/minuto. β’ Rendimiento: del 80 al 95%. Normalmente 85% ( depende de las roturas de mecha y del tiempo para el cambio de mudada). β’ Dimensiones de las bobinas: desde 6 x 12 pulgadas hasta 6 x 16 pulgadas (las más normales) ó de 7 x 14 pulgadas. β’ Peso de las bobinas ( algodón ): • Bobina de 6” x 12 : 1,3 Kg • Bobina de 7” x 14” : 2,2 Kg β’ Potencia absorbida ( para 120 husos ): 17 Kw. β’ Presión de aíre: 6 bar con un contenido máximo de agua en el aire de 1,5 g/m3 . Principales controles a efectuar en la mechera • En la mechera es conveniente controlar el gramaje de la mecha (con muestras de 10 metros) y su coeficiente de variación (dispersión), la irregularidad de masa en un regularímetro capacitivo y el correspondiente espectrograma. Hay que establecer un plan de muestreo para tomar muestras de todas las bobinas de una forma periódica. En un dinamómetro de precisión determinar la curva fuerza – alargamiento de la mecha que nos indica, de una forma global, la cohesión de las fibras (debido a la torsión de la mecha, paralelismo de las fibras, ensimajes, etc) para predecir el comportamiento de la mecha en la fileta de la continua y en su tren estirador. • En el recuento de las roturas de mecha por cada 1000 husos – hora conviene detallar las correspondientes al inicio de la mudada, las de la parte central y las del final de la mudada, así como las causas de cada rotura (defecto de la cinta de alimentación, mecha fuera de la guía, empalme mal efectuado, aletas sucias, adherencia a los cilindros de estirado, etc.). Las roturas en 1000 husos – hora no deben superar las 20 para algodón y las 15 para las fibras químicas. Principales defectos de masa en la mechera de torsión • Defecto provocado por un cilindro de estirado excéntrico. Exceso de fibras flotantes por tener el ecartamiento del tren estirador demasiado abierto ó una presión inadecuada. • Las bobinas de mechera se almacenan en carros ( coches) para su traslado a las continuas de hilar. Pueden aparecer “chimeneas” por la deformación de la mecha almacenada Fórmulas más comunes en la mechera de torsión • En la mechera de torsión se cumple : πΎπ πΈ= πΆπ¬ • Donde: • E: Estirado • K1: Constante de estirado conocida para cada máquina ya que depende de los engranajes que tiene para el accionamiento de los principales órganos • CE: Piñón de cambio de estirado • La anterior expresión indica que el piñón de cambio de estirado es inversamente proporcional al estirado. Fórmulas más comunes en la mechera de torsión Podemos escribir: ππñóπ ππππ’πππππ πΈπ π‘πππππ πππ‘π’ππ = ππñóπ πππ‘π’ππ πΈπ π‘πππππ ππππ’πππππ Por lo que la relación entre estirados y el número de dientes de los piñones es: ππñóπ ππππ’πππππ = ππñóπ πππ‘π’ππ ∗ πΈπ π‘πππππ πππ‘π’ππ πΈπ π‘πππππ ππππ’πππππ Trabajando en el sistema de numeración inverso Ne, se cumple también que el piñón de estirado es inversamente proporcional al número de la mecha fabricado. Si designamos como piñón actual el que tenemos puesto en la mechera para conseguir un cierto estirado y por lo tanto un cierto número y por requerido el piñón que buscamos para conseguir un número de mecha, podemos escribir: ππñóπ ππ π‘πππππ ππππ’πππππ πúππππ ππ πππβπ πππ‘π’ππ = ππñóπ ππ π‘πππππ πππ‘π’ππ πúππππ ππ πππβπ ππππ’πππππ De donde, ππñóπ ππ ππ π‘πππππ ππππ’πππππ = ππñóπ ππ ππ π‘πππππ πππ‘π’ππ ∗ πúππππ ππ πππβπ πππ‘π’ππ πúππππ ππ πππβπ ππππ’πππππ Fórmulas más comunes en la mechera de torsión • En la mechera de torsión, el piñón de cambio Ct es igual a: πΆπ = πΎπ π£π’πππ‘ππ ππππ πóπ ( ) πππ‘ππ Se cumplirá que: ππñóπ ππ π‘πππ πóπ ππππ’πππππ = ππñóπ ππ π‘πππ πóπ πππ‘π’ππ ∗ ππππ πóπ πππ‘π’ππ ππππ πóπ ππππ’πππππ Por otra parte se sabe que las torsiones son inversamente proporcionales a la raíz cuadrada de los números de la mecha. Podemos escribir: ππñóπ ππ π‘πππ πóπ ππππ’πππππ = ππñóπ πππ‘π’ππ ∗ πúππππ ππ πππβπ πππ‘π’ππ πúππππ ππ πππβπ ππππ’πππππ Al cambiar el número de mecha hay que ajustar el piñón de carro para que las espiras se aprieten bien unas a otras, sin superponerse, entonces tendremos: ππñóπ ππ πππππ ππππ’πππππ = ππñóπ ππ πππππ πππ‘π’ππ ∗ πúππππ ππ πππβπ πππ‘π’ππ πúππππ ππ πππβπ ππππ’πππππ Fórmulas más comunes en la mechera de torsión A cada diámetro de la bobina le corresponde una posición de la correa en los conoides . Cómo se sabe la correa de los conoides es accionada por la rueda de estrella que se desplaza medio diente por cada capa. Por lo tanto se cumple que: ππππππππóπ ππ π’ππ ππππ π ππ ππ‘ππ( ππ πππ ππ ππ ππ ππππ) = π·π 0,45 π 0,6 πúππππ ππ πππβπ ( ππ) Se cumplirá que: : ππñóπ ππ ππ π‘πππππ ππππ’πππππ = ππñóπ ππ π‘πππππ πππ‘π’ππ ∗ πúππππ ππ πππβπ ππππ’πππππ πúππππ ππ πππβπ πππ‘π’ππ Cálculos fundamentales en la mechera de torsión 1) Una mechera de 120 husos, girando las arañas a 1500 vueltas/minuto, es alimentada con una cinta de manuar de 0,16 algodón catalán. El estirado que se da a la mecha es de 10, el rendimiento del 86% y el coeficiente de torsión, en vueltas/metro y tex, de 1000. Calcular la producción en (Kg/hr). 2) Calcular la velocidad mínima a que girarán las bobinas de una mechera, sabiendo que el diámetro mínimo de la bobina es de una pulgada y el máximo de 6 pulgadas. La velocidad de los husos es de 1300 vueltas/minuto. El número de la mecha producida es de 1,2 algodón catalán y el estirado es de 10 con un coeficiente de torsión K, en vueltas/metro y número métrico, de 35.
