Measurement methods of dynamic yarn tension in a ring spinning process

Hossain, M.; Abdkader, A.; Nocke, A.; Unger, R.; Krzywinski, F.; Hasan, M. M. B.; Cherif, C.

doi:10.5604/12303666.1172098

Artykuł - szczegóły

Tytuł artykułu

Measurement methods of dynamic yarn tension in a ring spinning process

Autorzy

Hossain M. , Abdkader A. , Nocke A. , Unger R. , Krzywinski F. , Hasan M. M. B. , Cherif C.

Treść / Zawartość

Pełne teksty:

Pobierz

Identyfikatory

DOI

10.5604/12303666.1172098

Warianty tytułu

Metody pomiaru naprężeń przędz w stanie dynamicznym w przędzarce obrączkowej

Języki publikacji

Abstrakty

The most common measuring method to characterise the dynamic yarn path in the ring spinning process is to measure the yarn tension, where the yarn path is almost straight. However, it is much more complex to measure the yarn tension at the other positions, for example, between the yarn guide and traveller (balloon zone) and between the traveller and winding point of the cop (winding zone), as the yarn rotates continuously around the spindle axis. In this paper, two new methods of yarn tension measurement in the balloon zone are proposed. In the first method, the balloon shape was first recorded with a high speed camera. The balloon tension was then calculated by comparing the yarn strain (occurring in the balloon zone) measured by a digital image analysis program with the stress-strain curve of the yarn produced. In the second method, the radial forces of the rotating balloon were measured by using modified measurement techniques for measurement of yarn tension. Moreover a customised sensor was developed to measure the winding tension between the traveller and cop. The values measured were validated with a theoretical model and a good correlation between the measured and theoretical values could be revealed.

Najczęściej stosowaną metodą pomiarową dla scharakteryzowania dynamiki przędzy podczas przędzenia obrączkowego jest pomiar naprężenia przędzy w miejscu gdzie jej przebieg jest prawie prostoliniowy. Jednakże znacznie bardziej skomplikowany jest pomiar naprężenia przędzy pomiędzy prowadnikiem i biegaczem (strefa balonu) oraz pomiędzy biegaczem i punktem skręcania przed cewką nawojowa (strefa skręcania) ponieważ przędza wiruje w sposób ciągły wokół osi wrzeciona. W pracy przedstawiono dwie nowe metody pomiaru naprężenia przędzy w strefie balonu. W pierwszej wstępnie określano kształt balonu za pomocą kamery o dużej prędkości powtarzania. Następnie określano naprężenie balonu przez porównanie odkształceń przędzy powstających w strefie balonu a mierzonych za pomocą cyfrowej analizy obrazu i programu wykorzystującego krzywą zależności naprężenie-odkształcenie produkowanej przędzy. W drugiej metodzie promieniowe siły wirującego balonu były mierzone przy zastosowaniu zmodernizowanej techniki pomiaru naprężenia przędzy. Pomierzone wartości były porównywane z wartościami modelu teoretycznego przy czym stwierdzono istnienie bardzo dobrej korelacji.

Słowa kluczowe

balloon tension ring spinning winding tension measurement method

przędzenie obrączkowe naprężenie przędzy strefa skręcania strefa balonu metoda pomiaru

Wydawca

Sieć Badawcza Łukasiewicz - Łódzki Instytut Technologiczny

Czasopismo

Fibres & Textiles in Eastern Europe

Rocznik

2016

Tom

Vol. 24, no. 1 (115)

Strony

36--43

Opis fizyczny

Bibliogr. 35 poz., rys., tab.

Twórcy

autor

Hossain M.

hossain@itb.mw.tu-dresden.de

Institute of Textile Machinery and High Performance Material Technology (ITM), Technical University of Dresden, Dresden, Germany

autor

Abdkader A.

Institute of Textile Machinery and High Performance Material Technology (ITM), Technical University of Dresden, Dresden, Germany

autor

Nocke A.

Institute of Textile Machinery and High Performance Material Technology (ITM), Technical University of Dresden, Dresden, Germany

autor

Unger R.

Institute of Textile Machinery and High Performance Material Technology (ITM), Technical University of Dresden, Dresden, Germany

autor

Krzywinski F.

Institute of Textile Machinery and High Performance Material Technology (ITM), Technical University of Dresden, Dresden, Germany

autor

Hasan M. M. B.

Institute of Textile Machinery and High Performance Material Technology (ITM), Technical University of Dresden, Dresden, Germany

autor

Cherif C.

Institute of Textile Machinery and High Performance Material Technology (ITM), Technical University of Dresden, Dresden, Germany

Bibliografia

1. Lawrence CA. Fundamentals of spun yarn technology. CRC Press, 2003, pp. 267, 449.
2. Skenderi Z, Orešković V, Perić P, Kalinovčić H. Determining yarn tension in ring spinning. Text. Res. J. 2001; 71: 343-350.
3. Barr AD, Catling H. Manual of Cotton Spinning: The Principles and Theory of Ring Spinning. Textile Institute, Manchester, England.
4. Batra SK, Ghosh TK, Zeidman MI. An Integrated Approach to Dynamic Analysis of the Ring Spinning Process Part I: Without Air Drag and Coriolis Acceleration. Text. Res. J. 1989; 59: 309-317.
5. Zhu F, Hall K, Rahn CD. Steady state response and stability of ballooning strings in air. International journal of non-linear mechanics 1998; 33: 33-46.
6. Bracewell GM, Greenhalgh K. Dynamical analysis of the spinning balloon. J. Text. I. Transactions 1953; 44: T266-T292.
7. Barr AD. A descriptive account of yarn tensions and balloon shapes in ring spinning. J. Text. I. Transactions 1958; 49: T58-T88.
8. Barr AD. the physics of yarn tensions and balloon shapes in spinning, winding and similar processes. J. Text. I. Transactions 1960; 51: T17-T38.
9. Barr AD. The Role of Air Drag in Ring Spinning. J. Text. I. Proceedings 1961; 52: P111-P111.
10. Sharma R, Rahn CD. An experimental study of ballooning yarn with a control ring. J. Text. I. 1998; 89: 621-634.
11. Tang ZX, Wang X, Fraser WB, Wang L. An experimental investigation of yarn tension in simulated ring spinning. Fibers and polymers 2004; 5: 275-279.
12. Stasiak M, Michalak M. Tribilogy of Three-Element: Traveller-Ring-Yarn Friction Arrangement in Ring Spinning. Reaction of Ring to Traveller in Two-Contact Configuration. Part I. Fibres & Textiles in Eastern Europe 1996; 4, 2(13): 28-33.
13. Stasiak M, Michalak M. Tribology of Three-Element, Traveller-Ring-Yarn Friction Arrangements in Ring Spinning. Reaction of Ring to Traveller in Two-Contact Interaction. Part II. Fibres & Textiles in Eastern Europe 1996; 4, 3-4(14-15): 59-61.
14. Stasiak M, Michalak M. Tribology of Three-Element Traveller-Ring-Yarn Friction Arrangement (TRY) in Ring-Spinning Frames. Part III. Ring-Traveller Interaction under Conditions of Three-Point Contact. Fibres & Textiles in Eastern Europe 1997; 5, 3(18): 42-45.
15. Stasiak M, Michalak M. The Problem of Empirical Adequacy of a Model of the Friction Trio TRY (Traveller-Ring-Yarn) under Conditions of Spindle Eccentricity on a Ring WoolSpinning Frame. Fibres & Textiles in Eastern Europe 1998; 6, 1(20): 28-31.
16. Stasiak M, Michalak M. The Complementary Relationship Between the Dynamic and Thermal Conditions of the Friction Trio (Traveller-Ring-Yarn) and the Degree of Wear of Its Elements. Fibres & Textiles in Eastern Europe 1998; 6, 2(21): 36-38.
17. Przybył K. Dynamics of Yarn in the Process of Its Formation on the Ring-spinning Machine. Fibres & Textiles in Eastern Europe 1995; 3, 3(10): 36-38.
18. Przybyl K. Modelling Yarn Tension in the Process of Manufacturing on the Ring-Spinning Machine. Fibres & Textiles in Eastern Europe 1998; 6, 3(22): 30-33.
19. Przybył K. Simulating the Dynamics of the Twisting-and-Winding System of the Ring Spinning Frame. Fibres & Textiles in Eastern Europe 2001; 9, 1(32): 16-19.
20. Przybył K. Stability of Working Conditions of the Twisting-and-Winding System of the Ring Spinning Frame in Dependence on Yarn Material. Fibres & Textiles in Eastern Europe 2001; 9, 4(35): 24-27.
21. Przybył K. Influence of Yarn Surface Properties on the Dynamic of the Twisting-and-Winding System of the Ring Spinning Frame. Fibres & Textiles in Eastern Europe 2002; 10, 2(37): 27- 31.
22. Przybył K. Stable Working Conditions of the Twisting-and-Winding System of a Ring Spinning Frame. Fibres & Textiles in Eastern Europe 2005, 13, 1(49) 35-38.
23. Przybył K. Influence of changes in Yarn Twist on the Dynamics of Yarn Motion During Spinning on a Ring Spinning Machine. Fibres & Textiles in Eastern Europe 2008, 16, 2(67) 23-26.
24. Klein W. Die Spinngeometrie und ihre Bedeutung. Int. Textile Bull. 1993; 39.
25. Bühler G, Schenkel E. Können ringspinnmaschinen schneller spinnen und trotzdem weniger Fadenbruche haben? Melliand Textilber 1974; 55: 91-100.
26. Sonntag E. Einsatz computerunterstützter Messtechnik zur Systemanalyse des Ringspinnprozesses, Teil I: Die Sensorik. Melliand Textilber 1993; 74: 1207-1212.
27. Sonntag E. Einsatz computerunterstützter Messtechnik zur Systemanalyse des Ringspinnprozesses, Teil II: Die Messsignalverarbeitung. Melliand Textilber 1994; 75: 223-350.
28. Sonntag E. Einsatz computerunterstützter Messtechnik zur Systemanalyse des Ringspinnprozesses, Teil III: Messungen an einer Hochgeschwindigkeitsringspinnmaschine. Melliand Textilber 1994; 75: 350-354.
29. Lünenschloß J, Bünger, CM. Neues Verfahren zur Ermittlung der Fadenzugkraft in der Aufwindezone beim Ringspinnen bzw. Ringzwirn. Melliand Textilberichte 1984; 5: 297-299.
30. Tang ZX, Wang L, Fraser WB, Wang X. In-situ tensile properties of a ballooning staple yarn. Text. Res. J. 2009; 79: 548-554.
31. Fraser WB. On the Theory of Ring spinning. Philosophical transactions Royal Society London 1993; 342: 439-468.
32. Hossain M, Telke Ch, Abdkader A, Cherif Ch and Beitelschmidt M. Modelling and simulation of yarn path using sensitivity analysis in the spinning process. In: 15th AUTEX World Textile Conference, 2015, June10-12, 2015, Bucharest, Romania.
33. http://imagej.nih.gov/ij/ (accessed 06.07.2015).
34. Hossain M, Abdkader A, Cherif C, et al. Innovative twisting mechanism based on superconducting technology for higher productivity in ring spinning machine. Text. Res. J. 2014; 84: 871-880.
35. Hossain M, Abdkader A, Cherif C, Berger D, Fuchs G, Schultz L. High performance ring spinning using superconducting magnetic bearing system. In: 13th AUTEX World Textile Conference, 2013.

Uwagi

Opracowanie ze środków MNiSW w ramach umowy 812/P-DUN/2016 na działalność upowszechniającą naukę.

Typ dokumentu

Bibliografia

Identyfikator YADDA

bwmeta1.element.baztech-db1cee1f-0d1f-4e1e-b522-8017c8fa36d1