boudinage : fabrication de la meche · construction et fonctionnement du bab 10.2.1. principales...

BOUDINAGE :

FABRICATION DE LA MECHE

MASTER : MANAGEMENT INDUSTRIEL

OPTION : TECHNOLOGIE MECANIQUE

FORMATEUR : IGUEDAD Amar

ISGP-2015

BOUDINAGE : FABRICATION DE LA MECHE

[email protected] BOUDINAGE - ISGP-2015 Page | 119

10. Boudinage : fabrication de la mèche

10.1. Introduction

Les rubans obtenus au dernier passage du banc d’étirage ont toutes les propriétés nécessaires pour être transformées en fils.

Cependant, pour obtenir le fil, les rubans doivent être affinés 200 fois et plus ; mais les métiers à filer à anneaux en usage dans la filature ne permettent pas d’assurer un étirage aussi important. C’est pourquoi le ruban est d’abord traité sur le banc à broches (BAB) avant d’être envoyé au continu à filer (CAF).

Ce processus de fabrication portant le nom de « boudinage » ou préparation au filage permet de fabriquer la mèche (passage intermédiaire entre le ruban et le fil).

L’affinage du ruban réduit considérablement le nombre de fibres dans la section transversale de la mèche, qu’une simple pression ne suffit plus (contrairement au ruban) pour lui assurer la cohésion nécessaire pour subir l’opération de filage. C’est pourquoi la mèche reçoit une légère torsion à la sortie du train d’étirage du BAB. Le demi-produit ainsi obtenu porte le nom de « mèche ».

Après avoir subi la torsion, la mèche est renvidée sur des bobines (tubes en bois ou matière plastique) pour permettre son transport jusqu’au continu à filer (CAF).

10.2. Construction et fonctionnement du BAB

10.2.1. Principales opérations

Les principales opérations effectuées par le banc à broches sont :

Etirage du ruban, obtenu du dernier passage du banc d’étirage, dans le train d’étirage en vue d’obtenir la mèche ;

Torsion de la mèche, grâce à la vitesse supérieure la broche (ailette) sur la vitesse du 1er cylindre du train d’étirage ;

Renvidage de la mèche sur la bobine grâce à la différence des vitesses de la broche et de la bobine.

Le processus de renvidage est obtenu grâce à un mécanisme complexe appelé « bascule ». La bascule effectue les opérations suivantes :

Mouvement de montée et descente du chariot ;

Diminution de la vitesse de la bobine avec l’augmentation du diamètre de renvidage ;

Formation de la conicité de la bobine.

10.2.2. Description du fonctionnement

Les pots pleins de rubans (1) provenant du dernier passage du banc d’étirage sont placés derrière la machine. Les rubans sont dépotés par les rouleaux (2), animés d’un long mouvement de rotation, et s’engagent dans un train d’étirage en passant par deux guide-rubans (3) et (4) animés d’un lent mouvement de va-et-vient.

Le système d’étirage comporte ordinairement quatre paires, tournant chacune à une vitesse supérieure à celle de la précédente (V1>V2>V3>V4).

Le faisceau de fibres passe ensuite par le condenseur (5). A la sortie du train d’étirage, la mèche (6) reçoit sa torsion grâce à la rotation de l’ailette (7) portée par l’axe de la broche (8). La mèche pénètre dans l’ouverture de la partie supérieure de l’ailette (A) et passe par la branche creuse (10) de l’ailette pour aller se renvider sur la bobine (11), grâce au bras presseur.

mailto:[email protected]



Comme un bout de mèche est pincé entre le cylindre et le rouleau de la paire avant du train d’étirage et l’autre bout retenu dans l’ouverture de la tête de l’ailette ; à chaque rotation, la broche confère à la mèche un tour de torsion.

Fig.10.01 : Schéma technologique du BAB

1- Pots d'alimentation en rubans étirés

2- Râtelier d'alimentation 3- Guide-ruban 4- Guide-ruban 5- Condenseur 6- Mèche 7- Ailette 8- Axe de la broche 9- Branche pleine de

l’ailette 10- Branche creuse de

l’ailette 11- Bobines de mèche 12- Transmission vers les

bobines 13- Chariot mobile 14- Chariot fixe 15- Transmission vers les

broches 16- Crémaillère 17- Transmission de la

crémaillère 18- Ailette vue de dessus

Le ruban se transforme ainsi en une mèche arrondie et pénètre à l’intérieur de la branche creuse (10) de l’ailette et en ressort par l’ouverture inférieure de la branche, puis fait quelques tours autour du bras presseur pour enfin être renvidée sur la bobine (11).

En effet, la bobine tourne plus rapidement que la broche, grâce à cette différence de vitesses, la mèche se renvide. Les spires sont distribuées le long de la bobine en formant des couches cylindriques, à la suite du mouvement ascendant et descendant du chariot (13) obtenu grâce à la crémaillère (16) et la roue dentée (17). Le chariot mobile (13) porte la transmission (12) qui donne le mouvement de rotation aux bobines. Le chariot fixe porte les axes des broches et la transmission qui commande les broches.

10.3. Torsion de la mèche

A sa sortie du train d’étirage du banc à broches, la mèche reçoit la torsion. Les fibres s’enroulent en hélice et se disposent autour de l’axe de la mèche, la mèche prend alors une forme arrondie. Au cours de la torsion, les fibres se serrent les unes contre les autres (voir chapitre sur la théorie de la torsion), la mèche devient ainsi plus compacte ; les forces de frottement entre les fibres augmentent engendrant ainsi la résistance de la mèche.

Cette torsion est nécessaire pour donner à la mèche une certaine résistance qui lui permettra d’être transportée vers les continus à filer (CAF). Cette torsion ne doit pas être trop forte, car la mèche subira encore un étirage dans le train d’étirage du CAF.

Tout comme pour le fil, la torsion de la mèche est caractérisée le taux de torsion. Le taux de torsion de la mèche dépend de la grosseur de la mèche, de la longueur staple des fibres et des propriétés des fibres à traiter. La figure 10.02 ci-après montre le choix du taux de torsion de la mèche en fonction de son numéro (ou tex), de la longueur staple des fibres et de la nature de la fibre.

Le taux de torsion est donné par la relation suivante :




𝑇𝑚 = 𝛼𝑚 × √𝑁𝑚 ;

Où : 𝛼𝑚 − Coefficient de torsion de la mèche ; il est fonction de la longueur des fibres ; 𝑁𝑚 − Numéro métrique de la mèche.

Exemple :

Quel doit-être le taux de torsion à appliquer pour fabriquer une mèche de numéro métrique 𝑁𝑚 = 2; 𝑇𝑚 = 500:

Si la longueur des fibres est 31/32 mm, soit 𝛼𝑚1 = 31,8. Alors

𝑇1 = 31,8 × √2 = 45 (𝑡 𝑚)⁄ ;

Si la longueur des fibres est 25/26 mm, soit 𝛼𝑚2 = 34. Alors

𝑇2 = 34 × √2 = 48,1 (𝑡 𝑚)⁄ ;

En exprimant les coefficients de torsion dans le système Tex, nous obtenons :

𝛼𝑇1 = 10,06 𝑒𝑡 𝛼𝑇2 = 10,75;

𝑇1 =10,06 × 100

√500= 45 𝑡 𝑚⁄ ;

𝑇2 =10,75 × 100

√500= 48,1 𝑡 𝑚⁄ .

On remarque donc à travers les deux résultats, que la mèche fabriquée à partir de fibres de longueurs plus courtes doit recevoir une torsion plus grande. L’abaque de la figure 10.02 montre la même dépendance.

Fig.10.02 : diagramme de valeurs de torsion en fonction de la longueur staple des fibres et du numéro de la mèche

Le ruban étiré en quittant la ligne avant du dispositif d’étirage, s’engage dans l’ouverture supérieure de l’ailette, fixée sur la broche. La transmission du mouvement aux broches portant les ailettes est montrée sur la fig.10.03 ci-après.




La torsion de la mèche sur la machine est obtenue par la relation suivante :

𝑇𝑚 =𝑛𝑏𝑟

𝑉𝐼 (𝑡 𝑚);⁄

Où : nbr- nombre de tours de la broche (t/min) ;

VI – vitesse linéaire du 1er cylindre (m/min).

1. Broche 2. Crapaudine 3. Douille 4. Ergot 5. Bras presseur 6. Branche creuse 7. Tête de l’ailette 8. Bobine de mèche 9. Fente de la branche creuse.

Fig.10.03 : schéma général de la transmission aux broches

L’ailette présente une tête et deux branches : l’une pleine et l’autre creuse avec une fente. La branche creuse permet le passage de la mèche qui va se renvider sur la bobine (8), tout en la protégeant de l’effet de la force centrifuge ; tandis que la branche pleine permet à l’ailette d’être en équilibre lors de la rotation de la broche.

Le renvidage de la mèche est rendu possible grâce à la bobine qui tourne plus rapidement que la broche (contrairement au renvidage du fil). Il est évident qu’à chaque tour de la broche correspond un tour de torsion de la mèche.

Les conditions de torsions et tensions de la mèche ne sont pas les mêmes pour les deux rangées de broches. La mèche est entrainée dans le sens de rotation par le frottement contre la tête de l’ailette ; elle subit des vibrations lorsque le banc à broches est en fonctionnement. Ces vibrations sont plus intenses sur la rangée avant, car dans ce cas, l’angle d’inclinaison 𝛼2 est plus grand que 𝛼1 et la longueur 𝐿2 est supérieure à 𝐿1 (voir fig.10.04).

Fig.10.04 : inclinaison des mèches des deux rangées de broches

La mèche plus longue subit des vibrations plus fortes, ce qui donne une tension supplémentaire à la mèche fabriquée sur cette rangée par rapport à l’autre ; ceci peut engendrer une mèche plus fine et moins dure. Pour corriger ce phénomène, on enroule la mèche de la rangée arrière d’un quart de tour autour de la tête de l’ailette, contre ¾ de




tour pour la rangée avant, ou bien on donne à la mèche de la rangée une spire de plus autour du bras presseur (cf. fig.10.05a, b et c ci-après). Ce procédé est surtout utilisé sur les bancs à broches dont les têtes des ailettes sont situées au même niveau (cf. fig.10.04).

Fig.10.05a : enroulement de la mèche autour de la tête de l’ailette (A- rangée interne, B- rangée externe)

Fig.10.05b : enroulement de la mèche autour bras presseur de l’ailette (A- rangée interne, B- rangée externe)

Fig.10.05c : enroulement de la mèche autour de la tête de l’ailette et rattache

Ce procédé permet d’obtenir une densité de renvidage égale sur les deux rangées, quoi que la différence de grosseur soit encore plus accentuée.

Cependant sur les machines modernes ces inconvénients sont éliminés grâce à l’installation de tête de broches différentes sur les deux rangées. Les figures ci-après montrent cette nouvelle conception des têtes de broches.




La figure ci-contre montre un train d’étirage 3x3 de banc à broches de la firme Rieter, avec manchon et deux têtes de broches. Nous remarquons que la tête de la rangée interne est plus élevée que celle de la rangée externe, ce qui rend les angles d’inclinaison 𝛼1 = 𝛼2.

Nous remarquons également que la délivraison de la mèche commence à partir du point de pince de la paire avant, ce qui évite l’angle d’embrassement 𝛽, par conséquent le frottement de la mèche contre le cylindre de sortie (cf.fig.10.04).

Fig.10.06a : vue d’ensemble de la sortie de la mèche

Fig.10.06b : vue de face de la sortie de la mèche

Fig.10.06c : vue de face de la sortie de la mèche

La façon dont la mèche est introduite dans l’ailette détermine le taux de torsion et l’intensité de tension de la mèche. Lorsque la mèche est de torsion basse ou sans, alors il y a risque de faux étirage, dans ce cas la mèche passe par le trou de la tête de l’ailette vers la branche creuse sans enroulement (cf.fig.10.07a A). En revanche, un demi-tour est montré à la figure 10.07a B, lorsqu’on travaille avec une grande vitesse des broches et une torsion de la mèche élevée. De cette façon, un meilleur contrôle de la tension de renvidage est obtenu.

Fig.10.07a : enroulement de la mèche autour de la tête de l’ailette




Le bras presseur de la branche creuse de l’ailette permet également de corriger la tension de la mèche lors de son renvidage sur la bobine. La mèche est enroulée deux fois (fig.10.07b A) ou trois fois (fig.10.07b B) autour du bras. Le nombre tours d’enroulement de la mèche sur le bras presseur détermine la tension de renvidage. Si celle est haute, alors une bobine dure et compacte est obtenue. Si celle-ci est trop haute, un faux étirage ou une rupture de la mèche peuvent être engendrés1.

Fig.10.07b : enroulement de la mèche autour du bras presseur de l’ailette

10.4. Renvidage de la mèche

10.4.1. Structure de la bobine

Le renvidage de la mèche sur la bobine a lieu grâce à la différence des vitesses de rotation des bobines « nb » et des ailettes « nbr » (nombre de tours de la broche).

Sur les bancs à broches (BAB) de la filature de coton, le nombre de tours de la bobine « nb » est toujours supérieur à celui de l’ailette « nb>nbr » ; alors le nombre de spires de mèche renvidés par minute (c’est-à-dire le nombre de tours de renvidage) est : 𝑛𝑟 = 𝑛𝑏 − 𝑛𝑏𝑟.

Le chariot mobile (chariot supérieur) qui porte la bobine se déplace régulièrement de bas en haut et de haut en bas. Si le pas des spires de renvidage est égal à « h », alors la vitesse du chariot est 𝑉𝑐ℎ = ℎ. 𝑛𝑟. La valeur « h » doit être choisie de façon à ce que les spires soient disposées l’une sur l’autre en formant une couche continue.

Avec le renvidage de la couche suivante, la course du chariot diminue d’une valeur constante. Si cette diminution est égale à ∆𝐻 pour un passage, alors sa course à la fin du renvidage serait de : 𝐻 = 𝐻𝑖 − 𝑚∆𝐻 avec ∆𝐻 = (1 ÷ 1,2)𝛿.

Où : 𝐻𝑖 − hauteur initiale (maximale) de renvidage.

Grâce à la diminution de la course du chariot, la bobine de mèche obtenue, de forme cylindrique, est limitée par deux cônes à ses parties inférieure et supérieure.

1 W. Klein: “a Practical Guide to Combing and Drawing”; Manual of Textile Technology. Technical Editor – PW Harrison BSc CText FTI MIInfSc. Copyright 1987 The Textile Institute Reprinted 1995.




Si 𝛿 = 𝑐𝑜𝑛𝑠𝑡. pour toutes les couches, le diamètre de renvidage serait égale à : 𝑑𝑟 = 𝑑𝑖 + 2𝑚𝛿.

Où : 𝑑𝑖 − diamètre initial (diamètre de la bobine vide) ; 𝑚 − nombre de spires ; 𝛿 − épaisseur d’une spire.

Fig.10.08 : structure de la bobine

10.4.2. Formules principales de renvidage

Les formules principales de renvidage de la mèche sur le BAB sont obtenues à la condition de garder constante la longueur de la mèche obtenue et renvidée, pour chaque intervalle égal de temps de fonctionnement de la machine.

La longueur de la mèche obtenue par minute sera égale à 𝑉𝐼 . 𝑒 ;

Où : 𝑉𝐼 − vitesse circonférentielle (linéaire) du 1er cylindre du train d’étirage (m/min) ;

𝑒 − Étirage partiel entre la dite paire et la bobine 𝑒 ≅ 1,01 ÷ 1,03 (tension de la mèche ou tirage).

La longueur renvidée par minute sera égale à 𝜋𝑑𝑟𝑛𝑟.

Où : 𝑑𝑟 − diamètre de renvidage (m) ; 𝑛𝑟 − Nombre de tours de renvidage (t/min).

Nous pouvons donc écrire 𝑉𝐼 . 𝑒 = 𝜋𝑑𝑟𝑛𝑟 (condition de renvidage). C’est-à-dire que la longueur délivrée est égale à la longueur renvidée. D’où :

𝑛𝑟 =𝑉𝐼 . 𝑒

𝜋𝑑𝑟 (10.01).

a). Première formule principale de renvidage :

Comme le nombre de tours de renvidage « nr » est aussi égal à la différence entre le nombre de tours de la bobine « nb » et le nombre de tours de l’ailette « nbr », c’est-à-dire 𝑛𝑟 = 𝑛𝑏 − 𝑛𝑏𝑟; en égalisant cette expression et l’expression (9.01), on obtient :

𝑛𝑏 − 𝑛𝑏𝑟 =𝑉𝐼 . 𝑒

𝜋𝑑𝑟 → 𝑛𝑏 = 𝑛𝑏𝑟 +

𝑉𝐼 . 𝑒

𝜋𝑑𝑟 (10.02).

𝑛𝑏𝑟, 𝑉𝐼 𝑒𝑡 𝑒 sont des valeurs constantes pour un réglage donné de la machine ; alors nous

pouvons faire la conclusion suivante :

Pendant le renvidage d’une couche de mèches, la vitesse de rotation de la bobine

𝑛𝑏 doit rester constante ;




Pour renvider la couche suivante (avec l’augmentation du diamètre de renvidage

𝑑𝑟), le nombre de tours de la bobine doit diminuer.

Fig.10.09a : vitesse de la bobine en fonction du temps de renvidage

Fig.10.09b : vitesse de la bobine en fonction du diamètre de renvidage

b). Deuxième formule principale de renvidage

La vitesse du chariot est donnée par la relation 𝑉𝑐ℎ = ℎ. 𝑛𝑟 ; en utilisant la formule (10.01),

nous obtenons :

𝑉𝑐ℎ = ℎ.𝑉𝐼 . 𝑒

𝜋𝑑𝑟 (10.03).

Où 𝑉𝐼 , 𝑒 𝑒𝑡 ℎ sont des valeurs constantes pour un réglage déterminé de la machine ; alors

nous pouvons conclure :

Pendant le renvidage de la même couche de mèche, la course (vitesse) du chariot

supérieur doit rester constante ;

Pour renvider la couche suivante (avec l’augmentation du diamètre de renvidage),

la course du chariot diminuer.




Fig.10.10a : vitesse du chariot en fonction du temps Fig.10.10b : vitesse du chariot en fonction du diamètre de renvidage

10.4.3. Mécanismes de commande de renvidage

1) Importance du différentiel

Pendant le renvidage d’une nouvelle couche de mèche, le diamètre de renvidage « dr » augmente, ce qui nécessite le changement de la vitesse de rotation de la bobine et la vitesse du chariot. Le différentiel a donc pour rôle de combiner la vitesse variable de renvidage « nr » du cône inférieur et la vitesse constante de l’arbre principal « nap » (nombre de tours de l’ailette) et de donner aux bobines et au chariot des vitesses variables, résultantes des deux premières.

Le différentiel décharge la courroie des cônes de la plus grande partie de l’effort qu’elle aurait à supporter, si elle commandait directement les bobines.

2) Principe fondamental du différentiel

Dans chaque différentiel, il y a deux roues dentées dont les axes coïncident avec l’axe principal du différentiel. Sur le BAB, le différentiel est monté sur l’arbre principal de la machine. La 1ère et la 2ème roues dentées du différentiel sont reliées par une transmission dont les axes des roues dentées ne coïncident pas avec l’axe principal du différentiel, mais transmet (tourne) autour de lui.

De telles roues portent le nom de satellites ; le bras et la transmission avec ces roues s’appellent « transmission planétaire ».

Le calcul du différentiel est plus commode à faire à l’aide de la formule de Willis.




1- 1ère roue dentée du différentiel 2- 2ème roue dentée du différentiel 3- Bras portant le satellite et lui

donnant un mouvement planétaire autour de l’axe du différentiel.

Fig.10.11 : principe du différentiel

Remarque :

n1- nombre de tours de la 1ère roue du différentiel ; n2- nombre de tours de la 2ème roue du différentiel ; nb- nombre de tours du bras ; i- Rapport de transmission de la 1ère roue vers la 2ème roue.

𝛽 = 𝑛2∆𝑡; 𝛾 = 𝑛𝑏∆𝑡; 𝛼 = 𝑛1∆𝑡;

Les angles 𝛼, 𝛽 𝑒𝑡 𝛾 sont les angles de rotation des éléments du différentiel pendant le

temps ∆𝑡 ; ces angles sont évidemment proportionnels respectivement à n1, n2 et nb.

Supposons que le bras tourne dans le même sens que la première roue dentée n1 (signe +): tous les différentiels modernes). Sinon, nb ou (𝛾) est de signe contraire (signe -) par rapport à la roue.

Le détour de la 1ère roue dentée sera égal à(𝛼 − 𝛾) et le détour de la 2ème roue sera (𝛽 −𝛾). Avec cela, la transmission entre la 1ère et la 2ème roue sera identique à celle du bras fixe, avec le rapport de transmission « i ».

De cette façon, 𝑖 = ±𝛽−𝛾

𝛼−𝛾; en remplaçant 𝛼, 𝛽 𝑒𝑡 𝛾 par 𝑛1, 𝑛2 𝑒𝑡 𝑛𝑏 respectivement, nous

obtenons la formule de Willis :

𝑖 = ±𝑛2 − 𝑛𝑏

𝑛1 − 𝑛𝑏 (10.04).

De cette formule, nous pouvons tirer les conclusions suivantes :

Si, avec le bras fixé, la 1ère et 2ème roues tournent dans le même sens, alors « i »est positif ;

Dans le cas contraire « i » est négatif.

Le différentiel du BAB additionne les vitesses de l’arbre principal 𝑛𝑎𝑝 = 𝑐𝑜𝑛𝑠𝑡. et du cône

inférieur 𝑛𝑐𝑖 variable et transmet la vitesse résultante 𝑛𝑟𝑒𝑠 vers les bobines.

Pour calculer, d’après la formule de Willis, le nombre de tours de n’importe quelle partie du différentiel, il faut tout d’abord trouver parmi les chainons du différentiel quel est celui qui prend son mouvement de l’arbre principal, quel est celui qui prend son mouvement du cône inférieur 𝑛𝑐𝑖 et quel est celui qui transmet le mouvement vers les bobines. En fonction de cela, les différentiels se divisent en trois types :

a) Le différentiel dont le bras prend le mouvement de l’arbre principal ;




b) Le différentiel dont le bras prend le mouvement du cône inférieur ; c) Le différentiel dont le bras transmet le mouvement vers les bobines.

a. Différentiel dont le bras prend le mouvement de l’arbre principal

Dans ce cas 𝑛𝑏 = 𝑛𝑎𝑝 et supposons que la 1ère roue est celle qui reçoit son mouvement du

cône inférieur et la 2ème transmet le mouvement vers les bobines :

𝑛1 = 𝑛𝑐𝑖 𝑒𝑡 𝑛2 = 𝑛𝑟𝑒𝑠

→ 𝑖 =𝑛𝑟𝑒𝑠 − 𝑛𝑎𝑝

𝑛𝑐𝑖 − 𝑛𝑎𝑝 (10.5𝑎);

→ 𝑛𝑟𝑒𝑠 = 𝑖(𝑛𝑐𝑖 − 𝑛𝑎𝑝) + 𝑛𝑎𝑝;

→ 𝑛𝑟𝑒𝑠 = (1 − 𝑖)𝑛𝑎𝑝 + 𝑖𝑛𝑐𝑖 (10.5𝑏).

Exemples de différentiels dont le bras prend son mouvement de l’arbre principal.

Exemple 1-01 :

Fig.10.12a : différentiel de la firme Platt

Le rapport de transmission est positif, car lorsque le bras est fixé, les roues A et F tournent dans le même sens. En effet, on peut vérifier par la relation (-1)k, où k- nombre de contacts extérieurs.

Si k- est paire donc positif et le rapport de transmission du différentiel i est (+) ; Si k- est impaire donc négatif et le rapport i est (-).

Dans l’exemple de la figure 10.12a, le nombre de contacts extérieurs est égal à deux, donc (-1)²=1, donc positif (+).

𝑖 =𝐴

𝐵×

𝐶

𝐷×

𝐸

𝐹 𝑒𝑡 𝑛𝑟𝑒𝑠 = 𝑖(𝑛𝑐𝑖 − 𝑛𝑎𝑝) + 𝑛𝑎𝑝

→ 𝑛𝑟𝑒𝑠 = (1 − 𝑖)𝑛𝑎𝑝 + 𝑖𝑛𝑐𝑖

Soient les nombres de dents suivants : A=30 ; B=25 ; C=25 ; D=25 ; E=15 et F=90 dents.

𝑖 =30

25×

25

25×

15

90=

1

5

→ 𝑛𝑟𝑒𝑠 = (1 −1

5) 𝑛𝑎𝑝 +

1

5𝑛𝑐𝑖




→ 𝑛𝑟𝑒𝑠 =4

5𝑛𝑎𝑝 +

1

5𝑛𝑐𝑖

Exemple 1-02 :

Fig.10.12b : différentiel de la firme Tweedals

A=18 ; B=30 ; C=16 et D=48.

𝑖 =𝐴

𝐵×

𝐶

𝐷=

18

30×

16

48=

1

5


5𝑛𝑎𝑝 +

1

5𝑛𝑐𝑖.

b. Différentiel dont le bras transmet le mouvement vers les bobines

Dans ce cas 𝑛𝑏 = 𝑛𝑟𝑒𝑠, et supposons que 𝑛1 = 𝑛𝑎𝑝 et 𝑛2 = 𝑛𝑐𝑖, la formule de Willis

transformée prend la forme suivante :

→ 𝑖 = ±𝑛𝑐𝑖 − 𝑛𝑟𝑒𝑠

𝑛𝑎𝑝 − 𝑛𝑟𝑒𝑠

Exemple 2-01 :

Fig.10.13a : différentiel du BAB PTT-168

Le différentiel possède un seul contact externe, donc son rapport de transmission est négatif. Soient les nombres de dents suivants : A=91 ; B=21 ; C=35 et D=35 ; alors :




𝑖 = −𝐴

𝐵×

𝐶

𝐷= −

91

21×

35

35= −

13

3;

La formule de Willis devient :

→ 𝑖 =𝑛𝑐𝑖 − 𝑛𝑟𝑒𝑠

𝑛𝑎𝑝 − 𝑛𝑟𝑒𝑠 → 𝑖(𝑛𝑎𝑝 − 𝑛𝑟𝑒𝑠) = 𝑛𝑐𝑖 − 𝑛𝑟𝑒𝑠

→ 𝑖𝑛𝑎𝑝 − 𝑖𝑛𝑟𝑒𝑠 = 𝑛𝑐𝑖 − 𝑛𝑟𝑒𝑠 → 𝑛𝑟𝑒𝑠(𝑖 − 1) = 𝑖𝑛𝑎𝑝 − 𝑛𝑐𝑖

→ 𝑛𝑟𝑒𝑠 =𝑖

𝑖 − 1𝑛𝑎𝑝 −

𝑛𝑐𝑖

𝑖 − 1

En remplaçant i par sa valeur nous obtenons :

𝑛𝑟𝑒𝑠 =−

133

−133

− 1𝑛𝑎𝑝 −

𝑛𝑐𝑖

−133

− 1=

133

163

𝑛𝑎𝑝 +𝑛𝑐𝑖

163


16𝑛𝑎𝑝 +

3

16𝑛𝑐𝑖.

Exemple 2-02 :

Fig.10.13b : différentiel du BAB RTT 168-2

Les nombres de dents sont : A=96 ; B=42 et C=32. Le différentiel présente un seul contact extérieur, d’où :

𝑖 = −𝐴

𝐵×

𝐵

𝐶= −

96

42×

42

32= −

96

32= −3;

→ 𝑛𝑟𝑒𝑠 =−3

−3 − 1𝑛𝑎𝑝 −

𝑛𝑐𝑖

−3 − 1


4𝑛𝑎𝑝 +

1

4𝑛𝑐𝑖.

3) Comparaison des différentiels

De la formule précédente, pour tous les types de différentiels, 𝑛𝑟𝑒𝑠 = 𝐾1𝑛𝑎𝑝 + 𝐾2𝑛𝑐𝑖, où :

𝐾1 + 𝐾2 = 1 –appelée valeur constante du différentiel.

Si le rapport de transmission du différentiel aux bobines est 𝑖5, alors le nombre de tours de

la bobine est :𝑛𝑏 = 𝑛𝑟𝑒𝑠. 𝑖5 = 𝐾1𝑖5𝑛𝑎𝑝 + 𝐾2𝑖5𝑛𝑐𝑖.

La partie 𝐾1𝑖5𝑛𝑎𝑝 doit être égale au nombre de tours des broches, donc : 𝑛𝑏𝑟 = 𝐾1𝑖5𝑛𝑎𝑝.




D’autre part le nombre de tours des broches est égal au nombre de tours de l’arbre principal multiplié par le rapport de transmission 𝑖1 de l’arbre principal aux broches, c’est-

à-dire : 𝑛𝑏𝑟 = 𝑖1𝑛𝑎𝑝 → 𝑖1 = 𝐾1𝑖5.

L’égalité des deux rapports de transmission 𝑖1 = 𝐾1𝑖5.est une condition importante du travail du BAB. La violation de cette condition provoque l’inexactitude du renvidage, le changement de la tension de la mèche (pendant le fonctionnement de la machine) et l’augmentation de son irrégularité.

4) Corrélation des rapports de transmission pour une réalisation correcte du renvidage

a). Formule du profil des cônes

Les formules principales de renvidage donnent la liaison entre le diamètre de renvidage "𝑑𝑟", les vitesses des bobines "𝑛𝑏", des broches "𝑛𝑎", du premier cylindre "𝑉𝐼" et chariot mobile "𝑉𝑐ℎ".

Si on exprime ces vitesses par le nombre de tours de l’arbre principal, alors on obtient la corrélation des rapports de transmission qu’il faut maintenir pour avoir les formules principales de renvidage.

Ainsi de la 1ère formule principale de renvidage, nous obtenons :

La formule du profil des cônes ;

La condition de transmission aux broches 𝑖1 = 𝐾1𝑖5 ; La base de calcul du nombre dents du rochet et des roues dentées de renvidage ;

Et de la 2ème formule principale, nous obtenons :

La base de calcul du nombre de dents des roues de montée du chariot.

Fig.10.14 : schéma de transmission simplifié du BAB

Légende :

nap- nombre de tours de l’arbre principal ; i1- rapport de transmission de l’arbre principal aux broches ; i2- rapport de transmission de l’arbre principal à l’arbre du cône supérieur (commande) ; i3- rapport de transmission du cône supérieur au 1er cylindre ; i4- rapport de transmission du cône inférieur au différentiel ; i5- rapport de transmission du différentiel aux bobines ; Zt- pignon de rechange de torsion ;




Zr- pignon de rechange de renvidage ; Zm- pignon de rechange de montée du chariot ; nci- nombre de tours du cône inférieur ; nbr- nombre de tours des broches ; nb- nombre de tours de la bobine ; nap- nombre de tours de l’arbre principal ; u2- partie constante de i2 ; u4- partie constante de i4 ; dI-diamètre du 1er cylindre ; C- somme des rayons des cônes ; y- rayon variable du cône supérieur ; C-y- rayon variable du cône inférieur ; K1 et K2- constante du différentiel ; η- coefficient de glissement de la courroie sur les cônes.

D’après le schéma de la figure 10.14, nous avons :

𝑛𝑏𝑟 = 𝑛𝑎𝑝. 𝑖1 (10.06);

𝑉𝐼 = 𝜋𝑑𝐼𝑛𝐼 = 𝜋𝑑𝐼 . 𝑛𝑎𝑝. 𝑖2. 𝑖3 (10.07);

Le nombre de tours de la roue du différentiel qui reçoit son mouvement du cône inférieur est :

𝑛𝑐𝑖 = 𝑛𝑎𝑝 × 𝑖2 ×𝑦

𝐶 − 𝑦× 𝜂 × 𝑖4 (10.08);

Le nombre de tours résultant du différentiel est :

𝑛𝑟𝑒𝑠 = 𝐾1𝑛𝑎𝑝 + 𝐾2𝑛𝑐𝑖 (10.09);

Le nombre de tours des bobines est :

𝑛𝑏 = 𝑛𝑟𝑒𝑠. 𝑖5 = 𝑖5. (𝐾1𝑛𝑎𝑝 + 𝐾2𝑛𝑐𝑖) =

𝑛𝑏 = 𝑖5. (𝐾1𝑛𝑎𝑝 + 𝐾2 × 𝑖2 × 𝑛𝑎𝑝 ×𝑦

𝐶 − 𝑦× 𝜂 × 𝑖4) =

𝑛𝑏 = 𝑛𝑎𝑝 × 𝑖5 × (𝐾1 + 𝐾2 × 𝑖2 ×𝑦

𝐶 − 𝑦× 𝜂 × 𝑖4) (10.10);

D’après la 1ère formule de renvidage :

𝑛𝑏 = 𝑛𝑏𝑟 +𝑉𝐼 . 𝑒

𝜋𝑑𝑟;

En substituant dans la formule (9.10), 𝑛𝑏; 𝑉𝐼 𝑒𝑡 𝑛𝑏𝑟 par leurs valeurs respectives, nous obtenons :

𝑛𝑎𝑝 × 𝑖5 × (𝐾1 + 𝐾2 × 𝑖2 ×𝑦

𝐶 − 𝑦× 𝜂 × 𝑖4) = 𝑛𝑏𝑟 +

𝑉𝐼 . 𝑒

𝜋𝑑𝑟=

= 𝑛𝑎𝑝 × 𝑖1 +𝜋𝑑𝐼

𝜋𝑑𝑟× 𝑛𝑎𝑝 × 𝑖2 × 𝑖3

→ 𝑖5 × (𝐾1 + 𝐾2 × 𝑖2 × 𝑖4 ×𝑦

𝐶 − 𝑦× 𝜂) = 𝑖1 +

𝑑𝐼

𝑑𝑟× 𝑖2 × 𝑖3 × 𝑒 (10.11);

Nous savons aussi que : 𝑑𝑟 = 𝑑𝑖 + 2𝑚𝛿.

La courroie se déplace d’une valeur « S » (constante pour un réglage donné) au cours du renvidage d’une couche à l’autre.




Si la position initiale de la courroie est caractérisée par l’origine des coordonnées 𝑥𝑖 et la position correspondante à une donnée par la distance 𝑥 , alors le déplacement de la courroie de la position initiale jusqu’à la formation de la dite couche sera 𝑥 − 𝑥𝑖 , c’est-à-dire le nombre de couches renvidées sur la bobine pendant le déplacement de la courroie de la distance 𝑥 − 𝑥𝑖 sera :

𝑚 =𝑥 − 𝑥𝑖

𝑆;

Et le diamètre de renvidage correspondant sera :

𝑑𝑟 = 𝑑𝑖 + 2𝑥 − 𝑥𝑖

𝑆𝛿 (10.12);

En substituant la valeur de 𝑑𝑟 de la formule (10.12) dans la relation (10.11), nous obtenons :

(𝐾1 + 𝐾2 × 𝑖2 × 𝑖4 ×𝑦

𝐶 − 𝑦× 𝜂) × 𝑖5 = 𝑖1 +

𝑖2 × 𝑖3 × 𝑑𝐼

𝑑𝑖 + 2(𝑥 − 𝑥𝑖)𝛿𝑆

× 𝑒 (10.13);

Cette formule fait la liaison entre les coordonnées de déplacement de la courroie suivant l’axe x du cône de commande et son rayon y ; c’est la formule du profil des cônes de commande.

Fig.10.15 :profil des cônes du BAB

Les cônes sont interchangeables, pour cette raison ils doivent assurer à la machine un fonctionnement correct pour fabriquer les différents numéros de mèche à différentes torsions.

Pour que le changement de la torsion de la mèche ne provoque pas celui du profil des cônes, il faut éliminer de la formule (10.13) la valeur i2 qui dépend du pignon de torsion Zt. C’est pourquoi la construction de la transmission doit répondre à la condition 𝐾1𝑖5 = 𝑖1; dans ce cas la formule (10.13) devient :

𝐾2 × 𝑖4 × 𝑖5 ×𝑦

𝐶 − 𝑦× 𝜂 =

𝑖3 × 𝑑𝐼

𝑑𝑖 + 2𝛿𝑆 × (𝑥 − 𝑥𝑖)

× 𝑒 (10.14);

Les cônes dont les profils répondent à cette formule fonctionnent assez correctement pour tout numéro de mèche (tout taux de torsion) ; mais pour cela, il faut encore éliminer de

cette formule l’influence de l’épaisseur de la couche δ, qui elle dépend du numéro de la

mèche. Pour cela, il faut avoir 2𝛿

𝑆= 𝑏 = 𝑐𝑜𝑛𝑠𝑡𝑎𝑛𝑡𝑒; que nous pouvons obtenir en changeant




le nombre de dents du rochet Zroch, ou bien les pignons de rechange dont il dépend. Finalement l’expression (10.14) devient :

𝐾2 × 𝑖4 × 𝑖5 ×𝑦

𝐶 − 𝑦× 𝜂 =

𝑖3 × 𝑑𝐼

𝑑𝑖 + 𝑏 × (𝑥 − 𝑥𝑖)× 𝑒 (10.15);

En réduisant l’expression au même dénominateur, nous obtenons :

𝐾2𝑖4𝑖5𝑦𝜂[𝑑𝑖 + 𝑏(𝑥 − 𝑥𝑖)] = 𝑖3𝑑𝐼𝑒 (𝐶 − 𝑦) ;

→ 𝐾2𝑖4𝑖5𝑦𝜂[𝑑𝑖 + 𝑏(𝑥 − 𝑥𝑖)] = 𝑖3𝑑𝐼𝑒 𝐶 − 𝑖3𝑑𝐼𝑒𝑦

→ 𝐾2𝑖4𝑖5𝑦𝜂𝑑𝑖 + 𝐾2𝑖4𝑖5𝑦𝜂𝑏𝑥 − 𝐾2𝑖4𝑖5𝑦𝜂𝑏𝑥𝑖 + 𝑖3𝑑𝐼𝑒𝑦 = 𝑖3𝑑𝐼𝑒 𝐶

→ 𝐾2𝑖4𝑖5𝑦𝜂𝑏𝑥 + 𝑦[ 𝐾2𝑖4𝑖5𝜂𝑑𝑖 − 𝐾2𝑖4𝑖5𝜂𝑏𝑥𝑖 + 𝑖3𝑑𝐼𝑒] = 𝑖3𝑑𝐼𝑒 𝐶

→ 𝐾2𝑖4𝑖5𝑦𝜂𝑏𝑥 + 𝑦[ 𝐾2𝑖4𝑖5𝜂(𝑑𝑖 − 𝑏𝑥𝑖) + 𝑖3𝑑𝐼𝑒] = 𝑖3𝑑𝐼𝑒 𝐶

La valeur di peut être trouvée en posant :

𝐾2𝑖4𝑖5𝜂(𝑑𝑖 − 𝑏𝑥𝑖) + 𝑖3𝑑𝐼𝑒 = 0

Par conséquent :

𝐾2𝑖4𝑖5𝑦𝜂𝑏𝑥 = 𝑖3𝑑𝐼𝑒 𝐶

→ 𝑦𝑥 =𝑖3𝑑𝐼𝑒 𝐶

𝐾2𝑖4𝑖5𝜂𝑏 (10.16)

Les valeurs 𝑑𝐼 , 𝑖3, 𝐶, 𝐾2, 𝑖4 𝑒𝑡 𝑖5 sont des constantes et 𝑒 𝑒𝑡 𝜂 doivent rester constants au cours du fonctionnement de la machine, alors l’expression finale sera :

𝑦𝑥 = 𝐾 = 𝑐𝑜𝑛𝑠𝑡𝑎𝑛𝑡𝑒 → 𝑓𝑜𝑟𝑚𝑢𝑙𝑒 𝑑𝑒 𝑙′ℎ𝑦𝑝𝑒𝑟𝑏𝑜𝑙𝑒.

5) Construction et fonctionnement de la bascule moderne

La planchette (02) est fixée à la barre (01) du chariot (cf. figure). Cette planchette porte le support (03) en forme d’un U couché, dans lequel tourne la tige verticale (07) filetée à gauche dans sa partie supérieure et filetée à droite dans sa partie inférieure. Chaque partie porte un écrou (04) et (05), dont les ergots logent dans une rainure verticale (06) du support (03).




Fig.10.16 : schéma cinématique de la bascule moderne

A sa partie inférieure, la tige est solidaire de la douille (08) portant sur son axe horizontal le galet (10) qui peut rouler sur la planchette du balancier (12). Le galet est sollicité par le ressort (09) logé à l’intérieur de la douille (08).

Le balancier (12) est libre sur l’axe (11) qui est immobilisé par l’un des cliquets (13) et (14) alternativement. Selon que le chariot monte ou descend, le support (03) vient en contact avec l’un des écrous (04) et (05), provoquant ainsi le mouvement ascendant et descendant de la tige (07) solidaire de la douille (08) et du galet (10).

Lorsque le chariot arrive à sa position extrême haute, le galet (10) bute contre la queue du cliquet (13) qu’il repousse, ce qui libère le ressort (09) de la douille et permet au galet (10) de faire osciller (balancer) le balancier (12) autour de son axe (11).

Le second cliquet (14) verrouille le balancier en sa partie inférieure et prend sa nouvelle position.

Au moment où le balancier (12) a oscillé, les barres de tension (16) reliées à la douille des roues coniques jumelées (17) et (18), permettent d’engrener la roue (17) permettant ainsi au chariot de redescendre.

Au même moment, le marteau (23) frappe sur le cliquet (22) et le libère, tandis que le ressort (19) attire vers lui le cliquet (21) qui retombe derrière une dent du rochet (20) et l’immobilise. Avant de s’immobiliser, le rochet (20) a tourné d’une demi-dent ; sa rotation est provoquée par le contrepoids (26) qui le sollicite par l’intermédiaire du câble (32), de la poulie (31), de la roue dentée (29) et des pignons de rechange 𝑍𝑥2 𝑒𝑡 𝑍𝑥1.

Lorsque le rochet (20) tourne d’une demi-dent, la roue 𝑍𝑥1 (fixée sur le même axe que le rochet) tourne également et entraine la roue dentée (29), le pignon 𝑍𝑥2 et la poulie (31) qui déroule une certaine longueur du câble (32), provoquant ainsi le déplacement du guide-courroie (34).

Le déplacement de la courroie sur les cônes s’accompagne d’une diminution du nombre de tours de la bobine « nb » et d’un raccourcissement de la course du chariot.




L’axe de la poulie (31) porte le pignon 𝑍𝑥3 qui commande la tige filetée par l’intermédiaire des pignons (39) et (40).

La roue dentée (40) est clavetée sur la tige (07). Cette clavette est assez longue pour permettre à la tige de glisser pendant la montée ou la descente du chariot.

La rotation de la tige (07) provoque le déplacement axial des écrous (04) et (05), dont les ergots, logés dans la rainure (06) de celle-ci les empêchent de suivre sa rotation.

La tige présente un filet droit et un filet gauche, de sorte que les écrous se déplacent dans le sens contraire, afin que le chariot bute toujours plutôt contre l’un des écrous. Par la suite, le changement de sens de marche du chariot a lieu toujours plutôt, autrement dit la course du chariot raccourcit.

Comme la tige tourne toujours d’un angle constant, la course du chariot diminue uniformément, ce qui donne une forme conique à la bobine.

Après la levée, la bascule est remise à sa position initiale, au moyen du volant (41), en prenant soin de détendre d’abord la courroie sur les cônes (manuellement bien sûr). Pour ramener la courroie à la position initiale de travail (début de renvidage), le volant (41) est poussé vers l’avant, le long de son axe, de façon à faire engrener les roues (42) et (43) qui commandent les roues (44) et (45) et bien sûr la poulie (31). Pour ramener le chariot à sa position initiale, on tire le volant (41) de façon à faire engrener les roues (48) et (49).

La figure 10.17 montre le schéma d’une bascule ancienne2.

Fig.10.17 : schéma de la bascule ancienne du BAB

Comme pour la bascule moderne, cette bascule a le même principe de fonctionnement.

La montée et la descente du chariot (5) sont obtenues grâce aux roues coniques jumelées (9), liées au balancier (13) par la tige (10). En fonction de la position du système de galet (12), celui-ci permet alternativement de libérer les cliquets (11) et (14). Lorsque, par exemple, le galet du balancier (13) bute sur le cliquet (11), celui-ci action le marteau (16) solidaire du balancier, il libère le cliquet (15) qui permet au contrepoids (8) de descendre. Lors de sa descente, le contrepoids va entrainer le déplacement de la courroie (6) sur les cônes, la rotation du rochet (19) jusqu’à buter sur le cliquet (18), empêchant ainsi le contrepoids (8) de continuer à descendre. De façon synchronisée, la roue dentée (1) va entrainer en rotation l’arbre (4) portant à sa partie supérieure une vis sans fin filetée sur

2 Technologie est équipement de la filature : A. Milovidov et Col.




ses deux parties en sens inverse. La vis sans fin porte les écrous avec ergots (2) et (3) logés dans une rainure du chariot (5). Lorsque la vis est mise en rotation l’écrou (2) monte et l’écrou (3) descend, donnant la conicité de la bobine. Au même moment le chariot changement de direction grâce à l’engrènement de l’autre roue jumelée (9).

Comme la bobine reçoit son mouvement du cône inférieur, à travers la roue du différentiel de la machine, celle-ci diminue sa vitesse à chaque fois qu’il y a déplacement de la courroie (6), entrainée par le contrepoids (8). Ceci s’explique par la diminution du rapport de transmission du cône supérieur sur le cône inférieur. Autrement dit, le diamètre du cône supérieur diminue et celui du cône inférieur augmente, d’où la diminution du rapport de transmission (voir principe de renvidage étudié précédemment).

6) Fonctionnement des bancs à broches à multi-moteurs

Fig.10.18a : schéma cinématique du banc à broches à multimoteurs de la firme Rieter

Fig.10.18b : schéma cinématique du banc à broches à multimoteurs de la firme Marzoli

La construction des bancs à broches modernes est basée sur le fonctionnement indépendant des différents processus de fabrication que subit la mèche : l’étirage dans le train d’étirage et le renvidage qui dépend de la rotation de la broche, de la rotation de la bobine et de la course du chariot.

Le système électronique utilise directement des moteurs individuels permettant ainsi d’éliminer les transmissions mécaniques (cf. fig.10.18). Ceci assure la vitesse et la qualité de renvidage de la mèche grâce à l'élimination de la vibration non contrôlée et du frottement mécanique.

Ce système a pour avantages une productivité élevée et les ruptures réduites de la mèche lors du processus de boudinage. Il donne également la possibilité de reproduire les états précédents de production et de maintenir la même qualité standard minimisant les irrégularités.




Le banc à broches FT est contrôlée par un microprocesseur de PC moderne: tous les paramètres de fonctionnement et données de production sont commandés et sauvegardés pendant le cycle de production. L'écran tactile multilingue est facile à utiliser et permet une utilisation simple avec des diagrammes clairs ; les plages de surveillance et les procédures étape-par-étape de dépannage sont détaillées.

Fig.10.19 : Ecran de surveillance du fonctionnement du banc à broches FT de Marzoli

Les figures ci-après montrent le schéma cinématique détaillé du banc à broches à plusieurs moteurs de la firme Rieter.

Légende :

Ts- pignon de rechange du cantre d’alimentation

Ks- constante d’étirage des pignons de rechange

Ps- pignons de rechange d’étirage Ps1- pignon de rechange de l’étirage

préliminaire M1- moteur principal de commande des

ailettes M2- moteur de commande des bobines

(régulation de la tension) M3- mouvement du chariot, moteur de

commande avec pignons M4- moteur de commande du système d’étirage D1- diamètre du tube (53.5 mm) ØSp- diamètre de la bobine (152 ou 177 mm).

Fig.10.20a : schéma cinématique du banc d’étirage F33/F11




Légende :

Ts- pignon de rechange du cantre d’alimentation

Ks- constante d’étirage des pignons de rechange

Ps- pignons de rechange d’étirage

Ps1- pignon de rechange de l’étirage préliminaire

M4- moteur de commande du système d’étirage

Fig.10.20b : système d’étirage du banc d’étirage F33/F11

A titre d’exemple les tableaux ci-après indiquent les caractéristiques essentielles des bancs à broches modernes. La vitesse maximale des broches est de 1 500 t/min.

Caractéristiques Caractéristiques techniques des BAB de la firme Marzoli

FT6 FT6D FT7 FT7D

Matière première Coton, fibres synthétiques et leurs mélanges jusqu’à 60 mm

Numéros de la mèche Nm 0,75,9 / Tex 1701.470 / Ne 0,403,5

Gamme de torsion de la mèche T/M 12140 ; Tw/ 0,303,55

Gamme d’étirage 420

Vitesse des ailettes (mécanique) jusqu’à 1500 t/min

Vitesse de livraison Jusqu’à 50 m/min

Ecartement (mm) 220 260

Broches par section 16 12

Nbre max de broches 192 144

Diamètres des bobines (inch) 6 7

Doffer Non Oui Non Oui

Désignations Caractéristiques techniques des BAB de la firme Rieter

Rieter F16 Rieter F36

Gamme des longueurs des fibres jusqu’à 60 mm

Nature de la matière première : Coton, rayonne viscose, fibres chimiques et leurs mélanges

Vitesse des broches (mécanique) max. 1 500 t/min

Vitesse de livraison max. 50 m/min

Ecartement entre les ailettes 110 mm 130 mm

Gamme de numéros 170 - 1 450 tex; Nm 0.7 - 5.9; Ne 0.4 - 3.5

Gamme de torsion 0.44 - 2.45 T/"; 17 - 96 T/m

Gamme d’étirage 4 - 20 fois

Nombre de broches 48 160/192 36 144

Nombre de broches par section 16 12

Diamètres des bobines 6’’ (152 mm) 6’’ (152 mm) ; 7’’ (178 mm)

Caractéristiques techniques des BAB de la firme Zinser

Désignations Zinser 670 BigPac Zinser 670 RoWeMat Zinser 668

Gamme des longueurs des fibres jusqu’à 45 mm jusqu’à 63 mm

Nature de la matière première : Coton, rayonne viscose, fibres chimiques et leurs mélanges

Nombre total de broches 48 144 48 192

Broches par section 12

Dimensions des ailettes : 500 mm x 175 mm (20’’x7’’) 400 mm x 150 mm (16’’x6’’) ; 400 mm x 175 mm (16’’x7’’)




selon la configuration (192 broches pour 16’’x6’’

Vitesse des broches max 1000 t/min max 1500 t/min

Ecartement entre les ailettes 260 mm 260 mm

Gamme de numéros 2,000 tex–833 tex (Nm 0.5–Nm 1.2) (Ne 0.3–Ne 0.7)

2,222 tex–200 tex (Nm 0.5–Nm 5.0) (Ne 0.3–Ne 3.0)

Gamme de torsion 10–100 t/m (0.25–2.54 t/inch)

Gamme d’étirage (dépend de la configuration du système d’étirage)

3.0–15.8

Système d’étirage 3/3 à double manchons ou 4/4 double manchons

Options TensionControl FilaGuard RoWeLift RoWeClean RoWeStore RingPilot

Restrictions: pour un nombre de broches ≥ à 168, applicable uniquement pour le coton.

10.4.4. Potentiel pour l'automatisation des BAB

Une grande partie du travail exigé sur le banc à broches est coûteux, lent, physiquement

exigeant et ergonomiquement défavorable. L'automatisation est donc plus souhaitable afin

d'améliorer les conditions de travail, réduire les erreurs, éviter les dommages aux mèches

et augmenter la productivité.

La conception du banc à broches (avec sa double rangée de bobines disposées l'une derrière l'autre, les ailettes directement au premier plan et un cantre spacieux), est loin d'être idéale pour l'automatisation. Néanmoins, des progrès considérables ont été récemment accomplis.

La structuration suivante apparait :

• Changement des pots: L’automatisation entière serait trop complexe et n’apporterait que des avantages mineurs parce que le changement se fait très rarement. Cependant, le transport du pot pourrait au moins être en partie automatisé.

• Rattache des casses de ruban: Cela se produit encore moins souvent et n’est donc guère une valeur de considération.

• Rattache des casses de mèches: Cela est aussi rare et pourrait seulement être automatisé avec des efforts considérables qui le rendraient très peu économique.

• Levée des bobines : C'est l'occasion la plus utile pour l'automatisation et son développement est venu en retard puisque la levée est une opération coûteuse. L’opération de levée est fréquente et ergonomiquement insatisfaisante et a une influence significative sur la productivité. Heureusement, la levée des bobines est de nos jours du dernier cri.

La levée automatique permet de réduire rigoureusement les besoins en main-d’œuvre

et les temps de levée. Le banc à broches entièrement automatisé de Rieter F 35

exécute la levée des bobines de mèches en moins de 2 minutes. Ceci a été rendu

possible par la mise en action séparée du chariot porte bobines et le rail du mécanisme

de levée par deux convertisseurs de fréquence indépendants.

• Transport de bobines: C'est également un candidat évident pour l'automatisation, puisqu'environ 60% des coûts salariaux dans une filature utilisant les machines à filer à anneaux peut être attribué au coût de transport. De tels systèmes sont maintenant disponibles avec des niveaux variés d'automatisation.

• Nettoyage: Le nettoyage a été déjà automatisé en grande partie par le biais de tabliers de nettoyage, rouleaux nettoyeurs et le système d'aspiration dans le train d’étirage, et également par des souffleurs itinérants qui maintiennent la machine propre.

• Surveillance de la machine: Les dispositifs d’arrêt sont maintenant un équipement standard sur les bons à broches. Dans ce domaine, l'automatisation a déjà été




réalisée d'une manière satisfaisante et le fardeau sur le personnel a été effectivement supprimé.

• Surveillance de la production: Les filatures à fibres courtes sont exploitées avec de petites marges bénéficiaires, générées par un certain nombre de positions individuelles. Beaucoup de paramètres exercent une influence. La matière première est la principale, mais l'utilisation du personnel et les installations sont également importantes. Un optimum est atteint si les machines produisent jour et nuit avec un minimum d'arrêts. Une possibilité pour optimiser l’efficacité de la production et de la mettre sous contrôle par un système de surveillance, tels que les systèmes SPIDERweb de Rieter, T-Data de Trützschler, …, dans lequel les interruptions dans le fonctionnement de toutes les machines de l'installation sont enregistrées, évaluées et stockées.

SPIDERweb est un système de surveillance de la filature qui affiche les données de toutes les machines de Rieter du battage à la fin du processus de filature (voir figure ci-après).

Fig.10.21 : Structure du SPIDERweb

Le T-Data est un système économique de gestion de données, avec les fonctions suivantes :

o Acquisition de données, o Stockage de données, o Traitement et affichage des données, o Exportation des données.

Les données sont automatiquement obtenues des machines.

Les cardes et les bancs d’étirages sont reliées au collecteur de données par

l'intermédiaire d'une interface série désignée sous le nom de passerelle (en anglais ;

gateway3). Jusqu'à 32 machines peuvent être reliées à ce genre de passerelle. Le

raccordement entre la passerelle et le PC central est un raccordement standard

3 En informatique, le terme gateway (en français, passerelle) désigne un dispositif permettant de relier

deux réseaux distincts présentant une topologie différente. Un réseau informatique est un ensemble d'équipements reliés entre eux pour échanger des informations.




d'Ethernet. Les paramètres ou les opérations ne sont pas exigés sur la machine ou la

passerelle. Les données sont automatiquement transférées (voir figure ci-après).

Fig.10.22: Structure du T-Data

Un PC fonctionnant sous Windows reçoit toutes les données de la passerelle ou des passerelles. Les données sont archivées dans une base de données extrêmement rapide directement sur cet ordinateur ou en dehors.

La base de données est également le point d'ancrage pour des transferts de données à un système ERP4 (progiciel) interne d’un client éventuel spécial.

• Surveillance de la qualité: contrairement au banc d’étirage, où un contrôle presque complet de la qualité peut être effectué sur la machine même, le contrôle total de qualité sur le banc à broches serait trop cher, puisque beaucoup de positions de production devraient être vérifiées. La vérification de la qualité de la mèche reste du domaine du laboratoire.

• Maintenance et entretien: Beaucoup, mais pas tout, a déjà été réalisé dans ce secteur par une centralisation de la lubrification, une conception de moindre entretien, etc.

Plusieurs des points énumérés ont déjà été traités au préalable, de sorte qu'ici seuls la

levée et le transport des bobines soient brièvement plus détaillés.

4 L'expression progiciel de gestion intégré en abrégé PGI, est l'équivalent français du terme anglais Enterprise

Resource Planning ou ERP. Un progiciel (mot-valise, contraction de produit et logiciel) est un logiciel applicatif générique, libre ou exclusif, prévu pour répondre à des besoins ordinaires. Ce terme s'oppose aux « logiciels spécifiques » développés pour une organisation spécifique et conçus pour répondre à ses besoins spécifiques (http://fr.wikipedia.org/wiki/Progiciel ).


http://fr.wikipedia.org/wiki/Progiciel



10.4.5. Principaux défauts aux BAB et leurs origines

Défauts Causes des défauts

1. Minceurs et grosseurs dans la mèche

a. Trop grand écartement ; b. Etirage trop grand pour la variété du coton traité ; c. Fibres de longueurs irrégulières ou mélangées à une trop grande

quantité de déchets ; d. Rouleaux de pression usés, mal réglés ou insuffisamment lubrifiés ; e. Roues dentées mal engrenées, ou celles du système d’étirage

présentent des dents cassées ; f. Tension de renvidage trop forte ; g. Ailettes sales ou détériorées.

2. Mèche délivrée de numéro irrégulier

a. Irrégularité du ruban entrant ; b. Cylindres cannelés usés ou sales ; c. Retard des rouleaux par rapport aux cylindres correspondants ; d. Tension des rubans forte à leur sortie des pots (tension de

dépotage) ; e. Mauvais réglage du renvidage ou emploi de bobines de diamètres

différents sur le même BAB.

3. Les cylindres délivreurs ne délivrent pas de mèche

a. Clavette du pignon de torsion cassée ou ce pignon est désengrené ; b. L’une des roues dentées de la commande des cylindres est cassée

ou mal engrenée ; c. Rupture d’un collet de l’un des cylindres cannelés.

4. Renvidage nul ou insuffisant

Si ce défaut affecte toute la machine : a. La courroie des cônes glisse, donc insuffisamment tendue ou

cassée ; b. Les organes du différentiel ont glissé l’un sur l’autre et se sont

séparés ; c. Roues dentées entre le cône inférieur et le différentiel desserrées

ou cassées ;

Si ce défaut ne se produit que sur une rangée de bobines : a. Une roue dentée de cet arbre est cassée ou desserrée ;

S’il n’y a pas de renvidage, seulement sur une partie de la machine :

a. L’accouplement de l’un de ces arbres est desserré ou l’un des arbres de la bobine a glissé ;

5. Mauvais réglage de la tension de renvidage entre le 1er cylindre et la bobine.

Tension trop forte provoquant un certain étirage, de sorte que la mèche devienne irrégulière :

a. Le rochet ne fonctionne pas, donc la courroie des cônes ne se déplace pas, soit parce que le contrepoids repose sur le sol, soit que le rochet a une dent cassée ;

b. La position initiale de la courroie sur les cônes trop à droite (courroie trop rapprochée des diamètres initiaux) ;

c. Les nombres de dents du rochet ou de la roue du rocher sont mal choisis ;

Une tension trop faible provoque une rupture périodique de la mèche :

a. Si les mèches sont trop peu tendues, pendant toute la formation de la bobine, il faut tendre davantage la courroie des cônes, ou bien déplacer à droite sa position initiale ;

b. Si elle est suffisante au début et diminue progressivement, il faut donner moins d’amplitude au déplacement de la courroie, en utilisant un rochet d’un plus grand nombre de dents.




10.4.6. Calcul technologique du BAB R-168

Sommaire

1) Nombre de tours des broches ; 2) Etirages partiels ei et total E et pignons de rechange d’étirage Ze1 et Ze2 ; 3) Nombre de dents du pignon de torsion Zt ; 4) Nombre de dents du pignon de renvidage Zr ; 5) Nombre de dents du pignon de changement de la course du chariot Zm ; 6) Nombre de dents des pignons de rechange de la bascule Zx1 et Zx2 ; 7) Nombre de dents des pignons de rechange de la conicité de la bobine Zx3 et Zx4 ; 8) Calcul du rechargement du BAB ; 9) Vitesse de livraison de la mèche VI ; 10) Production théorique du BAB.

1. Nombre de tours des broches (ailettes) 𝑛𝑏𝑟

𝑛𝑎𝑝 = 𝑛𝑚 × 𝑖𝑚→𝑎𝑝 = 𝑛𝑚 ×𝐷1

𝐷2𝜂 = 1450 ×

100

230× 0,98 = 𝟔𝟏𝟕, 𝟖 𝑡/𝑚𝑖𝑛

𝑛𝑏𝑟 = 𝑛𝑎𝑝 × 𝑖𝑎𝑝→𝑏𝑟 = 617,8 ×24

24×

51

68×

32

21× 0,98 = 𝟔𝟗𝟐, 𝟎 𝑡/𝑚𝑖𝑛

2. Etirages partiels ei et total E et pignons de rechange d’étirage Ze1 et Ze2

𝑒3 =𝜋𝑑3𝑛3

𝜋𝑑4𝑛4=

𝑑3

𝑑4× 𝑖4→3 =

𝑍𝑒2

𝐶2=

28

32×

22

18×

𝑍𝑒2

18= 0.0594. 𝑍𝑒2;


𝜋𝑑3𝑛3=

𝑑2

𝑑3× 𝑖3→2 =

32

28.32

24.18

20= 1,37;


𝜋𝑑2𝑛2=

𝑑1

𝑑2× 𝑖2→1 =

𝐶1

𝑍𝑒1=

32

32×

20

18×

24

32×

54

𝑍𝑒1×

100

20=

225

𝑍𝑒1;

→ 𝐸 = 𝑒1 × 𝑒2 × 𝑒3 = 0,0594 × 1,37 × 255 ×𝑍𝑒2

𝑍𝑒1= 18,33 ×

𝑍𝑒2

𝑍𝑒1

Le rapport d’étirage entre les zones avant et arrière nous donne :

𝑒1

𝑒3= 1,6 ÷ 1,85.

Exemple : du ruban 𝑁𝑟 = 0,25, on veut obtenir la mèche de numéro 𝑁𝑚 = 3,5. trouver les nombres de dents des pignons Ze1 et Ze2 ?

L’étirage total est égal à :

𝐸 =3,5

0,25= 14;

On prend le rapport 𝑒1

𝑒3= 1,70 et l’étirage total est égal à :

𝐸 = 𝑒1 × 𝑒2 × 𝑒3 → 𝑒1 × 𝑒3 =𝐸

𝑒2=

14

1,37= 10,21, 𝑝𝑢𝑖𝑠𝑞𝑢𝑒

𝑒1

𝑒3= 1,70 → 𝑒1 = 1,70𝑒3

Le système d’équation à deux inconnues nous donne :

[𝑒1𝑒3 = 10,21

𝑒1 = 1,70𝑒3→ 𝑒3

2 =10,21

1,70 → 𝑒3 = 2,45 → 𝑒1 = 1,70 × 2,45 = 4,17

𝑑𝑜𝑛𝑐 𝒁𝒆𝟏 =225

𝑒1=

225

4,17= 𝟓𝟒 𝑑𝑒𝑛𝑡𝑠;




𝑒𝑡 𝑒3 = 0,0594. 𝑍𝑒2 → 𝒁𝒆𝟐 =𝑒3

0,0594=

2,45

0,0594= 𝟒𝟏 𝑑𝑒𝑛𝑡𝑠

3. Nombre de dents du pignon de torsion Zt

La torsion de la mèche est exprimée par le nombre de tours de la broche divisée par la longueur de mèche délivrée par le 1er cylindre au cours du même temps.

𝑇 =𝑛𝑏𝑟

𝑉1=

𝑛𝑏𝑟

𝜋𝑑1𝑛1

Où : 𝑉𝐼 – vitesse linéaire du 1er cylindre (m/min);

Le nombre de tours du 1er cylindre est obtenu par:

𝑛𝑎𝑝 = 𝑛𝑚 × 𝑖𝑚𝑜𝑡→𝑎𝑝 = 1450.𝐷1

𝐷2. 𝜂 = 1450.

100

230. 0,98 = 𝟔𝟏𝟕, 𝟖 𝑡/𝑚𝑖𝑛

𝑛1 = 𝑛𝑚 × 𝑖𝑚𝑜𝑡→𝑐𝑦𝑙1 = 𝑛𝑎𝑝 × 𝑖𝑎𝑝→𝑐𝑦𝑙1 = 617,8 ×𝑍𝑡

80×

20

100= 154456,52 10−5𝑍𝑡

Exemple : soit une mèche de numéro 𝑁𝑚 = 3,5 et de coefficient de torsion 𝛼 = 33 pour une longueur des fibres de 31/32 mm.

Alors : 𝑇 = 𝛼√𝑁𝑚 = 33√3,5 = 61,74 𝑡/𝑚

Le nombre de dents du pignon de torsion sera égal à :

𝑛1 = 154456,52 10−5𝑍𝑡 =𝑛𝑏𝑟

𝜋𝑑1. 𝑇

𝒁𝒕 =105

154456,52×

𝑛𝑏𝑟

𝜋𝑑1. 𝑇=

692,0

3,14 × 0,032 × 61,74×

105

154456,52= 𝟕𝟐 𝑑𝑒𝑛𝑡𝑠

Donc Zt et Nm sont inversement proportionnel.

4. Nombre de dents du pignon de renvidage Zr

Le nombre de dents du pignon de renvidage « Zr » détermine la fréquence de rotation des bobines, autrement dit la tension de la mèche entre le cylindre délivreur et l’ailette ; cette tension est définie comme étant l’étirage 𝑒𝑟 = 𝑉𝑟 𝑉1⁄ , où :

𝑉𝑟 = 𝜋𝑑𝑟𝑛𝑟 = 𝜋𝑑𝑟(𝑛𝑏𝑜𝑏 − 𝑛𝑏𝑟)

a) Nombre de tours de la bobine « nbob »

𝑛𝑏𝑜𝑏 = 𝑛𝑣𝑜𝑙 . 𝑖𝑣𝑜𝑙→𝑏𝑜𝑏

Où : 𝑛𝑣𝑜𝑙 − nombre de tours du volant du différentiel transmettant vers la bobine ; 𝑖𝑣𝑜𝑙→𝑏𝑜𝑏 − Rapport de transmission du volant du différentiel à la bobine.

D’après la formule de Willis suivante :

𝑖 =𝑛2 − 𝑛𝑟𝑒𝑠

𝑛1 − 𝑛𝑟𝑒𝑠=

𝑛𝑐𝑖 − 𝑛𝑣𝑜𝑙

𝑛𝑎𝑝 − 𝑛𝑣𝑜𝑙

Car le différentiel transmet le mouvement aux bobines :




𝑛𝑣𝑜𝑙 =𝑖𝑛𝑎𝑝 − 𝑛𝑐𝑖

𝑖 − 1

𝑖 = −𝐴

𝐵×

𝐵

𝐶= −

96

42×

42

32

= −96

32= −3;

→ 𝑛𝑣𝑜𝑙 =−3

−3 − 1𝑛𝑎𝑝 −

𝑛𝑐𝑖

−3 − 1

→ 𝑛𝑣𝑜𝑙 =3

4𝑛𝑎𝑝 +

1

4𝑛𝑐𝑖.

Nombre de tours de l’arbre principal :

𝑛𝑎𝑝 = 𝑛𝑚

𝐷1

𝐷2𝜂 = 1450.

100

230. 0,98 = 𝟔𝟏𝟕, 𝟖

𝑡

𝑚𝑛

Nombre de tours du volant recevant la transmission du cône inférieur

𝑛𝑐𝑖 = 𝑛𝑎𝑝. 𝑖𝑎𝑝→𝑉𝑐𝑖 = 𝑛𝑎𝑝 ×𝑍𝑡

80×

𝐷𝑐𝑠

𝐷𝑐𝑖× 0,98 ×

24

81×

52

𝑍𝑟×

24

24

𝑛𝑐𝑖 = 617,8 ×72

80×

153,8

82,6× 0,98 ×

24

81×

52

𝑍𝑟×

24

24=

15632,9

𝑍𝑟

Où : 𝑍𝑡 = 72 𝑑𝑒𝑛𝑡𝑠

Au début du renvidage :

𝐷𝑐𝑠 = 153,8 𝑚𝑚 − Diamètre du cône supérieur ; 𝐷𝑐𝑖 = 82,6 𝑚𝑚 − Diamètre du cône inférieur.

Remplaçons nap et nci par leurs valeurs respectives, dans l’expression :

𝑛𝑣𝑜𝑙 =3

4𝑛𝑎𝑝 +

1

4𝑛𝑐𝑖.

→ 𝑛𝑣𝑜𝑙 =3 × 617,8

4+

15632,9𝑍𝑟

4= 𝐶2 +

𝐶3

𝑍𝑟

Où : 𝐶2 = 463,35 𝑒𝑡 𝐶3 = 3908,66

→ 𝑛𝑏𝑜𝑏 = 𝑛𝑣𝑜𝑙 × 𝑖𝑣𝑜𝑙→𝑏𝑜𝑏 = (𝐶2 +𝐶3

𝑍𝑟) × 𝑖𝑣𝑜𝑙→𝑏𝑜𝑏 = (𝐶2 +

𝐶3

𝑍𝑟) ×

24

24×

24

24×

32

21

→ 𝑛𝑏𝑜𝑏 = (463,35 +3908,24

𝑍𝑟) ×

32

21= 706,06 +

5955,41

𝑍𝑟

b) Nombre de tours des broches (𝑛𝑏𝑟 = 692,0 𝑡 𝑚𝑛) ⁄ déjà calculé

c) Nombre de tours du 1er cylindre « nI »

𝑛1 = 𝑛𝑎𝑝. 𝑖𝑎𝑝→𝐼 = 617,8 ×72

80×

20

100= 114,30 𝑡/𝑚𝑛

→ 𝑒𝑟 =𝑉𝑟

𝑉1=

𝜋𝑑𝑟(𝑛𝑏𝑜𝑏 − 𝑛𝑏𝑟)

𝜋𝑑1𝑛1=

𝑑𝑟 [(706,06 +5955,41

𝑍𝑟) − 692,0]

𝑑1𝑛1=

→ 𝑒𝑟 =35

32×

[(706,06 +5955,41

𝑍𝑟) − 692,0]

114,30= 0,00957 × [(706,06 +

5955,41

𝑍𝑟) − 692,0] =




→ 𝑒𝑟 =56,99

𝑍𝑟

En général 𝑒𝑟 = 1,011 ÷ 1,015; la tension ne doit pas dépasser 1,5%. Si 𝑒𝑟 = 1,015 𝑑′𝑜ù:

→ 𝒁𝒓 =56,99

𝑒𝑟=

56,99

1,015= 𝟓𝟔 𝑑𝑒𝑛𝑡𝑠

5. Nombre dents du pignon de changement de la course du chariot « Zm »

La vitesse du chariot est déterminée par la 2ème condition de renvidage :

𝑉𝑐ℎ = ℎ.𝑉𝐼 . 𝑒

𝜋𝑑𝑟= 𝑛𝑟 . ℎ

Où : 𝒏𝒓 = 𝑛𝑏𝑜𝑏 − 𝑛𝑏𝑟=(706,06 +5955,41

𝑍𝑟) − 692,0 =

5955,41

56 =108,3 t/min

Trouvons la hauteur d’une spire de mèche en ayant le nombre de spires sur un cm de la hauteur de la bobine.

𝛿ℎ = 𝐵𝑁 . √𝑁𝑚 =𝐵𝑇

√𝑇𝑚

Où : 𝛿ℎ − Nombre de spires par cm, suivant la hauteur de la bobine ; 𝐵𝑁 − Coefficient de densité de renvidage diamétrale en f(Nm).

Exemple : pour 𝑇𝑚 = 286 → (𝑁𝑚 = 3,5), 𝐵𝑇 = 84,4 𝑒𝑡 𝐵𝑁 = 2,67 (voir tableau ci-après.

→ 𝛿ℎ = 2,67. √3,5 = 5 𝑜𝑢 𝑏𝑖𝑒𝑛 𝛿ℎ =84,4

√286= 5

La hauteur d’une spire (en mm) est égale à : ℎ =10

𝛿ℎ=

10

5= 2 𝑚𝑚

En vertu de la relation 𝑉𝑐ℎ = 𝑛𝑟. ℎ , la vitesse du chariot sera :

𝑽𝒄𝒉 = 𝑛𝑟. ℎ = 108,3 × 2 = 𝟐𝟏𝟔, 𝟖𝟒 𝑚𝑚/𝑚𝑖𝑛

Selon le schéma de commande, la vitesse du chariot est : 𝑉𝑐ℎ = 𝑛𝑎𝑐ℎ. 𝑃. 𝑍𝑐𝑟 ,

Où : nach- nombre de tours de l’arbre du chariot ; P- pas de la crémaillère : 𝑃 = 7,85 𝑚𝑚; Zcr- nombre de dents pignon de la crémaillère : 𝑍𝑐𝑟 = 22 𝑑𝑒𝑛𝑡𝑠.

Tableau des valeurs de 𝐵𝑇 (𝐵𝑁) en fonction de 𝑇𝑚(𝑁𝑚)

𝑻𝒎 𝑵𝒎 𝑩𝑻 𝑩𝑵 𝑻𝒎 𝑵𝒎 𝑩𝑻 𝑩𝑵 𝑻𝒎 𝑵𝒎 𝑩𝑻 𝑩𝑵

2500 0,4 49,0 1,55 556 1,8 69,2 2,19 313 3,2 82,1 2,60

2000 0,5 50,6 1,60 526 1,9 69,5 2,20 303 3,3 82,8 2,62

1668 0,6 52,2 1,65 500 2,0 70,5 2,23 294 3,4 83,6 2,65

1430 0,7 53,6 1,70 476 2,1 71,7 2,27 286 3,5 84,4 2,67

1250 0,8 55,4 1,75 455 2,2 72,6 2,30 278 3,6 85,3 2,70

1112 0,9 56,8 1,80 435 2,3 73,6 2,33 270 3,7 85,6 2,72

1000 1,0 58,1 1,84 417 2,4 74,5 2,36 263 3,8 86,2 2,73

910 1,1 59,4 1,88 400 2,5 76,2 2,41 257 3,9 86,8 2,75

833 1,2 60,6 1,92 385 2,6 76,7 2,43 250 4,0 87,5 2,77

770 1,3 61,9 1,96 370 2,7 77,8 2,47 244 4,1 88,0 2,78

714 1,4 63,2 2,00 357 2,8 79,0 2,50 238 4,2 88,5 2,80

666 1,5 64,5 2,04 345 2,9 79,6 2,52 233 4,3 88,9 2,81

625 1,6 65,7 2,08 333 3,0 80,5 2,55 227 4,4 89,5 2,83

588 1,7 67,0 2,12 323 3,1 81,4 2,57 — — — —




𝑉𝑐ℎ = 𝑛𝑎𝑐ℎ. 𝑃. 𝑍𝑐𝑟 = 𝑛𝑎𝑐ℎ × 𝑖𝑎𝑝→𝑐ℎ =

𝑛𝑎𝑝.𝑍𝑡

80×

153,8

82,6× 0,98 ×

24

81×

3

30×

16

42×

𝑍𝑚

80×

16

110× 𝑍𝑐𝑟 × 𝑃 =

617,8 ×72

80×

153,8

82,6× 0,98 ×

24

81×

3

30×

16

42×

𝑍𝑚

80×

16

110× 22 × 7,85 = 3,60 𝑍𝑚

𝑉𝑐ℎ = 3,60 𝑍𝑚

→ 𝒁𝒎 =216,84

3,60= 𝟔𝟎 𝑑𝑒𝑛𝑡𝑠

Ou bien :

3,60 𝑍𝑚 = 𝑛𝑟. ℎ → 𝑍𝑚 =𝑛𝑟

3,60× ℎ =

108,3

3,60× ℎ = 30,12 × ℎ

ℎ =10

𝛿ℎ=

10

𝐵𝑁√𝑁

𝒁𝒎 = 30,12 ×10

𝐵𝑁√𝑁≅

301,2

𝐵𝑁√𝑁= 𝟔𝟎 𝑑𝑒𝑛𝑡𝑠

6. Nombre de dents des pignons de rechange de la bascule Zx1 et Zx2

Zx1 et Zx2 sont fonction du numéro métrique de la mèche :

𝑍𝑥1

𝑍𝑥2=

2𝑍𝑟𝑜𝑐ℎ

𝜋(𝑑𝑡 + 𝑑𝑐𝑎𝑏)×

𝐿𝑡𝑟𝑎𝑣

𝑆𝑑 × (𝑑𝑏𝑝 − 𝑑𝑏𝑣

2)

Où : dt- diamètre du petit tambour : 𝑑𝑡 = 113 𝑚𝑚; dcab- diamètre du câble : 𝑑𝑐𝑎𝑏 = 3,7 𝑚𝑚; dbp- diamètre de la bobine pleine en cm ;

dbv- diamètre de la bobine vide en cm ; 𝑆𝑑 − Nombre de couches par cm suivant le diamètre de la bobine ; Ltrav- longueur de la partie de travail des cônes (déplacement de la courroie le long

des cônes), dépend des diamètres de la bobine vide et pleine (mm).

Ltr (mm) dbp (mm) dbv (mm)

500 98 35

560 122 35

580 125 41

𝑆𝑑 = 𝐶𝑁√𝑁𝑚 =𝐶𝑇

√𝑇𝑚

CN- coefficient de densité de renvidage diamétral de la bobine, donné par le tableau ci-après :




Densité linéique de la mèche Tm (Nm) CT CN

Jusqu’à 589 (1,7) 436 13,8

556-286 (1,8-3,5) 446 14,1

278-196 (3,6-5,1) 455 14,4

192-147 (5,2-6,8) 465 14,7

145-118 (6,9-8,5) 474 15,0

116-100 (8,6-10,0) 484 15,3

Exemple : soit une mèche de numéro métrique Nm=3,5 ; le coefficient CN correspondant est

égal à 14,1. Alors le nombre de couche par cm 𝑆𝑑 = 14,1 × √3,5 = 26,4 𝑐𝑜𝑢𝑐ℎ𝑒𝑠.

L’épaisseur d’une couche, en mm, est donnée par la relation suivante :

𝛿 =10

𝑆𝑑=

10

26,4= 0,38 𝑚𝑚

En remplaçant 𝑆𝑑 par 10 𝛿 ⁄ et en prenant un diamètre de la bobine vide 𝑑𝑏𝑣 = 35 𝑚𝑚, un

diamètre de la bobine pleine 𝑑𝑏𝑝 = 122 𝑚𝑚, et une longueur de travail 𝐿𝑡𝑟𝑎𝑣 = 560 𝑚𝑚, la

formule précédente prend la forme suivante :

𝑍𝑥1

𝑍𝑥2=

2𝑍𝑟𝑜𝑐ℎ


0,38𝐿𝑡𝑟𝑎𝑣

(𝑑𝑏𝑝 − 𝑑𝑏𝑣

2)

=4𝑍𝑟𝑜𝑐ℎ


0,38𝐿𝑡𝑟𝑎𝑣

(𝑑𝑏𝑝 − 𝑑𝑏𝑣)

→ 𝑍𝑥1

𝑍𝑥2=

4 × 33 × 0,38 × 560

3,14 × (113 + 3,7)(122 − 35)= 0,88

𝑍𝑥1 = 20 ÷ 50 𝑑𝑒𝑛𝑡𝑠; 𝑍𝑥2 = 21 ÷ 42 𝑑𝑒𝑛𝑡𝑠

Pour 𝑍𝑥1 = 40 𝑑𝑒𝑛𝑡𝑠 → 𝑍𝑥2 = 0,88 × 𝑍𝑥1 = 0,88 × 40 = 35 𝑑𝑒𝑛𝑡𝑠

7. Nombre de dents des pignons de conicité de la bobine Zx3 et Zx4

𝑍𝑥3

𝑍𝑥4=

(𝑑𝑏𝑝 − 𝑑𝑏𝑣)

2𝑡𝑔𝛼×

𝜋(𝑑𝑡 + 𝑑𝑐𝑎𝑏)

𝐿𝑡𝑟𝑎𝑣×

15

15×

1

𝑃

Où : 𝛼 − angle de la conicité de la bobine ; P- pas de la vis du chariot : P= 15,7 𝑚𝑚.

En utilisant les mêmes données que pour le calcul des pignons 𝑍𝑥1 𝑒𝑡 𝑍𝑥2 nous obtenons :

𝑍𝑥3

𝑍𝑥4=

(122 − 35)

2𝑡𝑔𝛼×

3,14 × (113 + 3,7)

560×

15

15×

1

15,7=

1,81

𝑡𝑔𝛼

→ 𝑍𝑥3

𝑍𝑥4=

1,81

𝑡𝑔𝛼

Le tableau ci-après donne le nombre de dents des pignons de conicité de la bobine, en fonction de l’angle 𝛼 et du diamètre de la bobine vide 𝑑𝑏𝑣 .

𝛼

𝑑𝑏𝑣

35 mm 41 mm

𝑍𝑥3 𝑍𝑥4 𝑍𝑥3 𝑍𝑥4

45 30 20 31 19

40 32 18 33 17




8. Calcul de rechargement du BAB

Le rechargement a lieu lors du changement du numéro métrique de la mèche à fabriquer.

a). Pignons d’étirage :

𝑍𝑒1𝑁

𝑍𝑒1𝐴=

𝑁𝐴

𝑁𝑁 → 𝑍𝑒1𝑁 = 𝑍𝑒1𝐴 ×

𝑁𝐴

𝑁𝑁

b). Pignon de torsion :

𝑍𝑡𝑁 = 𝑍𝑡𝐴 × √𝑁𝐴

𝑁𝑁

c). Pignon de montée du chariot :

𝑍𝑚𝑁 = 𝑍𝑚𝐴 ×𝐵𝑁𝐴 × √𝑁𝐴

𝐵𝑁𝑁 × √𝑁𝑁

d). Pignons du rochet 𝑍𝑥1 𝑒𝑡 𝑍𝑥2 :

𝑍𝑥1𝑁 = 𝑍𝑥1𝐴 ×𝐶𝑁𝐴 × √𝑁𝐴

𝐶𝑁𝑁 × √𝑁𝑁

e). Pignons du rochet 𝑍𝑥3 𝑒𝑡 𝑍𝑥4 :

𝑍𝑥3𝑁 = 𝑍𝑥3𝐴 ×𝑡𝑔𝛼

𝑡𝑔𝛼′

9. Vitesse de livraison de la mèche « VI »

Comme à chaque tour de la broche correspond 1 tour de torsion de la mèche, alors :

𝑉𝐼 =𝑛𝑏𝑟

𝑇 𝑜𝑢 𝑏𝑖𝑒𝑛 𝑉𝐼 =

𝜋𝑑𝐼𝑛𝐼

1000 (𝑚 𝑚𝑖𝑛⁄ )

10. Production théorique « Pt »

𝑃𝑡 =𝑉𝐼 × 60

𝑁𝑚 × 1000=

𝑛𝑏𝑟 × 60

𝑇 × 𝑁𝑚 × 1000 (𝑘𝑔 ℎ⁄ )

𝑃𝑝𝑙 = 𝑃𝑡 × 𝐶𝑡𝑢

𝑃𝑐𝑎𝑙 = 𝑃𝑝𝑙 × 𝐶𝑒𝑓 = 𝑃𝑡 × 𝐶𝑢𝑚

Où : 𝐶𝑡𝑢 − coefficient de temps utile. Il tient compte des arrêts technologiques ;

𝐶𝑒𝑓 − Coefficient d’équipement fonctionnel. Il tient compte des arrêts

mécaniques ;

𝐶𝑢𝑚 − Coefficient d’utilisation machine. 𝐶𝑢𝑚 = 𝐶𝑡𝑢 × 𝐶𝑒𝑓 . Il tient compte de tous les

arrêts qu’ils soient mécaniques ou technologiques.




Fig.10.23: Schéma cinématique du Banc à broches R-168




Références bibliographiques

1. A.G. SEVOSTIANOV et Col., “ Mekhanitceskaya tekhnologuya tekstilnikh materialov”; Moskva Legprombitizdat 1989.

2. B.G. DERIOJKINE, « Oustrayctvo i obcloujibayné ravnichnikh machine khloptchatoboumajnoy promichelnosti » ; Izdatelctvo « legkaya industria », Moskva 1965.

3. W. KLEIN, « A practical guide to combing and drawing »; the textile Institute, Manual of Textile Technology. Copyright 1987, reprinted 1995. Manchester, UK.

4. www.marzoli.it : GALILEO - MARZOLI & VOUK spinning solutions; roving frame FT FTD.

5. www.rieter.com : Roving frame F 15 / F 35; Rieter Machine Works Ltd. Klosterstrasse 20 CH-8406 Winterthur.

6. www.saurer.com : Bancs à broches Zinser. Faster – because we know how. Schlafhorst Zweigniederlassung der Saurer Germany GmbH & Co. KG Carlstrasse 60 D-52531 Übach-Palenberg Germany.

7. http://textile.yazd.ac.ir/ms.ahmadi/Downloads/Spinning2/Roving-print.pdf : Roving production.

8. http://www.nptel.ac.in/courses/116102038/13: E-learning courses from IITS & IISC

9. http://textile.yazd.ac.ir/ms.ahmadi/Downloads/Spinning%20Workshop/Roving-Ring.pdf : Roving frame F 33/11: operation instruction. Rieter Machine Works Ltd. Klosterstrasse 20 CH-8406 Winterthur.


http://www.marzoli.it/

http://www.rieter.com/

http://www.saurer.com/

http://textile.yazd.ac.ir/ms.ahmadi/Downloads/Spinning2/Roving-print.pdf

http://www.nptel.ac.in/courses/116102038/13

http://textile.yazd.ac.ir/ms.ahmadi/Downloads/Spinning%20Workshop/Roving-Ring.pdf

http://textile.yazd.ac.ir/ms.ahmadi/Downloads/Spinning%20Workshop/Roving-Ring.pdf

boudinage : fabrication de la meche · construction et fonctionnement du bab 10.2.1. principales...

Documents