Mathematical Modelling of Dynamic Yarn Path Considering the Balloon Control Ring and Yarn Elasticity in the Ring Spinning Process Based on the Superconducting Bearing Twisting Element

• Autorzy: Hossain M. , Telke C. , Abdkader A. , Sparing M. , Espenhahn T. , Hühne R. , Cherif C. , Beitelschmidt M.

Identyfikatory

DOI

10.5604/01.3001.0012.2528

Warianty tytułu

PL

Matematyczne modelowanie dynamicznej trajektorii przędzy z uwzględnieniem pierścienia sterującego balonem i elastyczności przędzy w procesie przędzeniaobrączkowego opartego na nadprzewodzącym elemencie skręcającym łożyska

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

The productivity of the conventional ring spinning process is currently limited by the frictional heat that occurs in the ring/traveler twisting system. In the framework of a fundamental research project from the German Research Foundation (DFG), the levitation principle of superconducting magnetic bearing (SMB) was implemented as a twisting element in order to eliminate the frictional problem and thus aim, at least, to double the productivity. A mathematical model of the dynamic yarn path has already been presented considering the friction free SMB system up to an angular spindle speed of 25.000 r.p.m. In this paper, the existing theoretical model, which was developed up to 25.000 r.p.m, was further modified considering the balloon control ring and yarn elasticity at a higher angular spindle speed, such as 50.000 r.p.m. The model was solved numerically using the Runge-Kutta method. With this model, it is possible to estimate the yarn tension distribution and balloon form considering the above-mentioned parameters. The model established was further validated by comparing the yarn tension and balloon forms predicted with measured ones up to an angular spindle speed of 15.000 r.p.m in a ring spinning tester based on superconducting magnetic bearing.

PL

Wydajność konwencjonalnego procesu przędzenia obrączkowego jest ograniczana przez ciepło tarcia występujące w układzie skręcania pierścień /wahadło. W ramach projektu badawczego z Niemieckiej Fundacji Badawczej (DFG) wprowadzono zasadę lewitacji nadprzewodzącego łożyska magnetycznego (SMB) jako elementu skręcającego w celu wyeliminowania problemu tarcia. Celem pracy było przynajmniej podwojenie wydajność. Przedstawiono model matematyczny dynamicznej trajektorii przędzy z uwzględnieniem systemu SMB bez tarcia, przy prędkości obrotowej wrzeciona 25.000 obr./min. Nastęnie istniejący del teoretyczny został dodatkowo zmodyfikowany, a przy modyfikacji wzięto pod uwagę pierścień kontrolny balonu i elastyczność przędzy przy wyższej prędkości obrotowej wrzeciona tj. 50.000 obr./min. Model został rozwiązany numerycznie za pomocą metody RUNGE-KUTTA. W tym modelu możliwe jest oszacowanie rozkładu naprężenia przędzy i kształtu balonu z uwzględnieniem wyżej wymienionych parametrów. Ustalony model został dodatkowo zweryfikowany poprzez porównanie naprężenia przędzy i przewidywanych form balonu. W tym celu użyto testera przędzenia obrączkowego opartego na nadprzewodzącym łożysku magnetycznym.

Słowa kluczowe

EN

mathematical modelling; balloon control ring; yarn elasticity; yarn tension; balloon form; ring spinning; superconducting magnetic bearing

PL

modelowanie matematyczne; pierścień sterujący balonem; elastyczność przędzy; napięcie przędzy; kształt balonu; wirowanie pierścieniowe; nadprzewodzące łożysko magnetyczne

• Wydawca: Sieć Badawcza Łukasiewicz - Łódzki Instytut Technologiczny
• Czasopismo: Fibres & Textiles in Eastern Europe
• Rocznik: 2018
• Tom: Vol. 26, no. 5 (131)
• Strony: 32--40
• Opis fizyczny: Bibliogr. 16 poz., rys., tab.

Twórcy

autor

Hossain M.

• Technische Universität Dresden, Faculty of Mechanical Engineering, Hohe Straße 6, Dresden-01069, Germany

autor

Telke C.

• Technische Universität Dresden, Institute of Solid Mechanics, Chair of Dynamics and Mechanism Design, Marschnerstraße 30, 01307 Dresden, Germany

autor

Abdkader A.

• Technische Universität Dresden, Faculty of Mechanical Engineering, Hohe Straße 6, Dresden-01069, Germany

autor

Sparing M.

• Institute for Metallic Materials, IFW Dresden, Helmholtzstraße 20, 01069 Dresden, Germany

autor

Espenhahn T.

• Institute for Metallic Materials, IFW Dresden, Helmholtzstraße 20, 01069 Dresden, Germany

autor

Hühne R.

• Institute for Metallic Materials, IFW Dresden, Helmholtzstraße 20, 01069 Dresden, Germany

autor

Cherif C.

• Technische Universität Dresden, Faculty of Mechanical Engineering, Hohe Straße 6, Dresden-01069, Germany

autor

Beitelschmidt M.

• Technische Universität Dresden, Faculty of Mechanical Engineering, Hohe Straße 6, Dresden-01069, Germany

Bibliografia

• 1. DE 11 2012 000 596 A5. evico GmbH Dresden; Leibniz-Institut für Festkörper-und Werkstoffforschung Dresden e.V.; Technische Universität Dresden. (16.01.2014). Cherif, Ch.; Abdkader, A.; Schultz, L., et al.
• 2. Hossain M, Abdkader A, Cherif Ch, et al. Innovative twisting mechanism based on superconducting technology for higher productivity in ring spinning machine. Textile Research Journal 2014; 84, 8: 871-880.
• 3. Sparing M, Berger A, Hossain M, Berger D, Fuchs G. Abdkader A, Cherif Ch, Schultz L. Dynamics of rotating superconducting magnetic bearings in ring spinning. IEEE Transactions on Applied Superconductivity 2016; 26, 3: 3600804.
• 4. Berger A, Sparing M, Hossain M, Berger D, Fuchs G, Abdkader A, Cherif C, Schultz L. Cryogenic System for the Integration of a RingShaped SMB in a Ring-Spinning Tester. IEEE Transactions
• on Applied Superconductivity 26(2016)3, pp. 3601105/1-5.
• 5. Sparing, M, Hossain M, Berger D, Berger A, Abdkader A, Fuchs G, Cherif C, Schultz L. Superconducting magnetic bearing as twist element in textile machines, IEEE Transactions on Applied Superconductivity 25(2015)3, pp. 3600504.
• 6. Batra S K, Ghosh TK, Zeidman MI. An Integrated Approach to Dynamic Analysis of the Ring Spinning Process: Part I: Without Air Drag and Coriolis Acceleration. Textile Research Journal 1989; 59, 6: 309-317.
• 7. Batra SK, Ghosh TK, Zeidman MI. An Integrated Approach to Dynamic Analysis of the Ring Spinning Process, Part II: With Air Drag and Coriolis Acceleration. Textile Research Journal 1989; 59, 7: 416-424.
• 8. Ghosh TK, Batra SK, Zeidman MI, et al. An Integrated Approach to Dynamic Analysis of the Ring Spinning Process, Part III: The Effect of Coefficient of Friction and the Balloon Control Rings. Textile Praxis International 1992; 47: 791-800.
• 9. Batra SK, Ghosh TK, Fraser WB, et al. An Integrated Approach to Dynamic Analysis of the Ring Spinning Process, Part IV: Inherent Instability of the Free Balloon. Textile Research Journal 1995; 65, 7: 417-423.
• 10. Fraser WB. On the Theory of Ring spinning. Philosophical Transactions of the Royal Society of London A: Mathematical, Physical and Engineering Sciences 1993; 342, 1665: 439-468.
• 11. Fraser WB. The effect of a control ring on the stability of the ring-spinning balloon. Philosophical Transactions of the Royal Society of London A: Mathematical, Physical and Engineering Sciences 1996; 47, 452: 47-62.
• 12. Tang ZX, Fraser WB, Wang L, Wang X. Examining the effects of balloon control ring on ring spinning. Fibers and Polymers 2008; 9,5: 625-632.
• 13. Hossain M, Telke C, Abdkader A, Cherif Ch, Beitelschmidt M. Mathematical modelling of the dynamic yarn path depending on spindle speed in a ring spinning process. Textile Research Journal 2015; 86, 11: 1180-1190.
• 14. Hossain M, Telke C, Sparing M, Abdkader A, Cherif Ch, Beitelschmidt M, Schultz L. Mathematical modelling of the dynamic yarn path depending on spindle speed in a ring spinning process based on superconducting magnetic bearing. Textile Research Journal 2016; 86, 11: 1180-1190.
• 15. Yin R, Gu HB. Numerical simulation of quasi-stationary ring spinning process linear elastic yarn. Textile Research Journal 2011; 81, 1: 22-27.
• 16. Hossain M, Abdkader A, Cherif Ch, et al. Measurement methods of dynamic yarn tension in a ring spinning process. FIBRES & TEXTILES in Eastern Europe 2016; 24, 1(115): 36-43. DOI: 10.5604/12303666.1172098.