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Friction Force Exerted on a Yarn in a Friction False Twisting UnitPart 1 : Analysis and SimulationENDO Tetsuhiko, SHINTAKU Sukenori, KINARI Toshiyasu, SASAYA Tomokazu

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Academic year: 2022

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(1)45. Original. Paper. Friction. Force. Exerted. on a Yarn. Part. ENDO Tetsuhiko, *Faculty. in a Friction. 1 : Analysis. and. SHINTAKU Sukenori,. of Engineering. , Kanazawa. Received. 19 January. Kodatsuno,. ; accepted. Twisting. Unit. Simulation. KINARI Toshiyasu,. University,. 2001. False. SASAYA Tomokazu. Kanazawa,. for publication. 920-8667. Japan. 8 May 2001. Abstract The. friction. false. force. twisting. acting. unit. on a yarn. is analyzed. by. when. the. twisted. force. and. balanced. for warded equations.. by the The. rotating. related. disks. of a. mechanics. is. presented in basically the same a yam around its axis is newly. formulation taken into. as reported earlier but the rotational account besides the traveling in the. tion.. separately. two. The. the yarn surface. analysis and. can. another. evaluate pushes. as well. as in yam. Also is proposed. the way. case. studies. can. be appreciably. Key. Words. : Friction. the. yarn. tension to cast. twister;. components. forward.. is simulated. Further. Disk type. change. by integrating. the equations reduced. of the. the. into. friction. unit;. force;. in yam. path. one on. a set of differential. dimensionless. in the number. friction. motion of axial direc-. ones. by which. Yam. path;. twists. the disk. equations. numerical. of trials.. Friction. force;. Yarn. tension. デ ィス ク型 フ リ ク シ ョ ン仮 撚 に お け る糸 に働 く摩 擦 力 (第 1 報) 定 式 化 とシ ミュ レー シ ョン 遠藤. 1.. 緒. 哲 彦*,新. 宅. 救 徳*,喜. 成. 年 泰*,笹. 谷. 朋 良*. 較 を行 っ た.こ の 解 析 で は,前 提 条 件 と して,デ. 言. ィス ク. 上 で の糸 回転 は な い もの と仮 定 し,実 験 も糸 に撚 りの か. 工 業 的 に広 く用 い られ て い る デ ィ ス ク型 摩 擦 仮 撚 装 置. か らな い条 件 下 で行 っ た.. で は,複 数 の 回転 円板(以 下 デ ィス ク と呼 ぶ)の 外 周 面 に糸 を順 次 接 触 して走 らせ,デ. 本 報 で は,実 際 の 仮 撚 加 工 に よ り近 い 状 態,す な わ ち,. ィ ス クか ら受 け る摩 擦 力. 糸 は デ ィス ク上 で 撚 りのか か か っ た状 態 で,か つ 回転 し. に よ り,糸 に 回転 と送 り作 用 を与 え て い る.筆 者 らは既. つ つ走 行 して い る もの と して解 析 を行 う.こ の と き,1. 報[1]に お い て,曲 面 上 を走 る糸 に 加 わ る力 の 平 衡 につ. 枚 の デ ィス ク上 で の糸 速,糸 回転 数 糸太 さ,そ して デ ィ. い て基 礎 的 な解 析 を行 っ た.こ の 中で,デ. ス ク周 速 は一 定 で あ る と仮 定 す る.そ の上 で,デ. ィス ク. 面 の外 周 面 と して数 学 的 に定 義 し,糸 が デ ィス ク外 周 面. 上 の糸 の走 行 経 路,糸 傾 角,糸 張 力,そ. り トル. に接 触 して走 行 す る場 合 の糸 経 路 と糸 張 力 を求 め る微 分. ク の変 化 を表 す 微 分 方 程 式 を求 め る と と もに,適 当 な初. 方 程 式 を導 く と と もに,そ の数 値 積 分 結 果 と実 験 値 の 比. 期 条 件 を与 え て数 値 積 分 を行 っ た結 果 を示 す.. 連 絡 先:会. 員,金. 沢 大 学 工 学 部,金. ィス ク を輪 環. 沢 市 小 立 野2‑40‑20,TEL.O76‑234‑4693,FAX.076‑234‑4695,. T119. して,撚.

(2) J.Text.Mach.Soc.Japan. 46. の 角 度 を も っ て 動 い て い る か ら,接. 触 点sで. の デ ィス ク. の 速 度 ベ ク トル 鞠 は 次 の よ う に 表 さ れ る.. (3) 式(2),(3)か. ら 接 触 点sに. 相 対 速 度 ベ ク ト ルVsは. お け るデ ィ ス ク と糸 の. 次 式 で 表 さ れ る.. (4) 注 目す べ き点 は この 式 が,相 対(滑 み な らず,滑. り)速 度 の 大 き さの. りの方 向 を示 して い る こ とで あ る.良. く知. られ て い る よう に2物 体 間 に働 く摩 擦 力 は互 い の滑 り速 度 と逆 の方 向 に働 くの で,摩 擦 力 をベ ク トル的 に表 す た め に式(4)を. 用 い る.ま た,注 意 す べ き点 と して,接. 触 点sで の 糸速 は解 撚 後 の糸 速 そ の もの で は な く,撚 り 縮 み 率 ε を考 慮 し た次 の 値 を と る こ とで あ る.す. なわ. ち,糸 速Vyは 次 式 とな る.. (5). 3.相 Fig.1. Schematic and. rotating. disk. D.. diagram while. of false. twisted. it is in contact. yarn with. running. 対 速 度 ゼ ロの 場 合. デ ィス クが 糸 に与 え る 摩擦 力 を考 察 す る前 に,こ. a rotating. 糸 とデ ィス クの 相 対(滑. こで. り)速 度 が ゼ ロ にな る 条件 を式. (4)を 用 い て 求 め,そ の 物 理 的 な意 味 を考 察 して お く. 式(4)に 2.デ. ィ ス ク と 糸 の 相 対 速 度 ベ ク トル. 図1は,接. (7)が. よれ ば がVsゼ ロ に な る の は,次 の 式(6), 同 時 に成 立 す る と きで あ る.. 触 点sで デ ィス ク に接 触 して い る糸 の微 小. 部 分dsが 速 度Vγ(mlmin)で 数W(rpm)で. (6). ξ1の方 向 に走 り,か つ 回 転. (7). 回 転 して い る 状 態 を示 す.ξ1は 糸 の 接 触 こ こ で,撚. 点sで の接 線 方 向 単 位 ベ ク トルで,図 の ご と くデ ィス ク. 定 し,図2に. 表 面 の移 動 速 度 協 と ω の 角 度 をな して い る とす る.ま. りの 入 っ た糸 を半 径Vyの 円 筒 状 の 棒 と仮 示 す よ う に撚 り角a(図. 中 で はa)を. た,図 に 示 す とお り,デ ィ ス ク 回 転 軸 と糸 の な す 角 θ を 糸 傾 角 と し て 定 義 す る.こ の と き,θ と ω と は次 の 関係 に な る.. (1) こ の よ うな状 態 の場 合,接 触 点sに お け る 糸 の 速 度 ベ ク トルVγ は次 式 で 表 され る.. (2) こ こで, Vy:接 触 点sに お け る 糸 の接 線 方 向 の 速 度(m/min) ξ1:接 触 点sに お け る糸 の接 線 方 向 単位 ベ ク トル ry:接. 触 点sに お け る糸 の 半 径(m). W:接. 触 点sに お け る糸 の 回 転 数(rpm). η:接 触 点sに お け るデ ィス クへ の接 平 面 上 で ξ1に直 交 す る単 位 ベ ク トル 一方. ,デ. ィ ス ク は 図1に 示 す よ う に,糸. Fig.2. とn/2‑θ. T120. The. definition. of twist angle. a.. 定義.

(3) Vol.54,No.8(2001). 47. Fig.4. Slip speed. Vs & Slip ratio versus. Disk rotational. speed Fig.3. Schematic. diagram. the condition. of filament. orientation. under. Re:Texturing. that A is equal to a.. conditions. Raw material Textured. す る と,次. yarn PET. Texturing. 式 が 成 立 す る.. PET-POY. speed. 135d-36f. 75d-36f. 700m/min. (8) 一方. ,式(6),(7)か. ら,式(8)の. 右 辺 は 次 の 通 り,. と な る.. (9) こ こ で θ の 余 角(す. な わ ちn/2‑θ)をAと. 三 角 函 数 の 定 義 か らtanA=1/tanθ tanAか. ら. α=A(10)を. こ の こ と を,Morrisは. す れ ば,. と な る の で,tano=. 得 る. 文 献 の な か で"接. 触 点 にお け る. 実 質 的 な 滑 り を ゼ ロ に す る た め にA=a べ て い る[2].し. か し な が ら,上. と す る."と. 述. 記 の 解 析 か ら明 ら か Fig.5. な よ う に 実 質 的 な 滑 り を ゼ ロ に す る た め に は,み=a す る だ け で は 不 十 分 で,も が 式(6)を. る が,十 A=a. Number tional. う ひ と つ の 条 件 で あ る,垢. 満 た す こ と が 必 要 で あ る.す. a と す る こ と は,滑. と. of fluffs in textured. Re:Under. な わ ち,A=. the same. tioned. Disk rota-. texturing. conditions. as men-. in Fig.4. 一 例 と し て 図4に. で あ る こ と の 物 理 的 意 味 は 図3に. 示 す よ う に,. 700m/minで. の 関 係 を 示 す.ま. る こ と か ら,回. 数 を 図5に. 転 円 板 と糸 の 接 触 点sに. お い て,円. 板 の. ,ポ. リ エ ス テ ル75d‑36fの. 加 工 し た 際 の,デ. 撚 り 糸 の 表 面 に 表 れ る 単 糸 が 糸 軸 線 と な す 角 がa で あ. た,こ. 示 す.こ. の と き得 ら れ た 加 工 糸 の 毛 羽 の. の 結 果 か ら も最 適 加 工 条 件 は デ ィ ス. ク 回 転 数6200‑7000rpmの. こ の 事 実 を 指 摘 し て い る 文 献 は,こ. 速 称 で 割 っ た 滑 り率 は20‑40%に. れ まで ない よ う に思. わ れ る.. お,糸. 原 糸:ポ. 筆 者 らの 経 験 で は,実 際 の 糸 加 工 条 件 にお い て はA= 値. ィ ス ク 回 転 数 以 外 の 加 工 条 件 は 次 の 通 りで. リ エ ス テ ル135d‑36f半. 熱 板 長 さ:3m,熱. 延 伸 糸,. 板 温 度:220℃. デ ィ ス ク 材 質:ポ. りゼ ロ"で は な く,む し ろ. リ ウ レ タ ン ゴ ム,. デ ィ ス ク 枚 数:10枚,. 適 度 な滑 りを接 触 点 で 持 た せ る こ とが 必 要 で あ る こ と を. デ ィ ス ク 上 糸 傾 斜 角 θ:36°,. 示 唆 して い る と思 わ れ る.. 計 算 撚 り角 度:52.4〜53.9°. T121. り速 度 を 糸. な る こ と が わ か る.な. 標 準 延 伸 倍 率:1.80. 満 た して い ない.こ れ は,安 定 した 摩擦 力. を発 生 させ る た め に は,"滑. と こ ろ に あ り,滑. あ っ た.. 際 の加 工 条件 にお け る相 対(滑 り)速 度. a が ほ ぼ 満 た され る 条 件 で 加 工 さ れ て い る が,Vdの. 速,デ. 加工 糸 を. ィス ク 回転 数 と滑 り速 度. 進 行 方 向 が 表 面 単 糸 の 軸 線 と一 致 し て い る こ と で あ る.. は式(6)を. versus. りをゼ ロ にす るた め の 必 要 条 件 で あ. 分 条 件 で は な い.. 4.実. yarn. speed.

(4) J.Text.Mach.Soc.Japan. 48. 5.デ. ィス ク が 糸 に 与 え る 摩 擦 力. デ ィス クが接 触 点sに お いて,糸 に与 え る摩 擦 力F を,次 式で表す. (11) こ こ で,μ:デ. ィス ク ・糸 間 の 滑 り摩 擦 係 数,F:接. 触 点 にお い て 糸 が デ ィス クか らその 法 線 方 向 に受 け る抗 力,es:滑. り速 度Vsと 同 方 向 を向 く単 位 ベ ク トル,す. なわち. (12) Fig.6. The. 一 方 ,デ ィ ス ク周 面 に沿 っ て走 る糸 にか か る力 の 釣 り 合 い か ら,糸 張 力7に. geometry. resents. of a torus. a friction. whose. outer. surface. rep-. disk. つ い て次 の 関係 式 が 成 り立 つ[1]. Tと そ の 点 で の 糸 の 法 曲率Knが 求 ま れ ば,法 線 方 向 効. (13). 力F,従. っ て 摩 擦 力Fが. 以 下 の よ う にベ ク トル 的 に 求. め られ る. こ こ で,ε. は接 触 点 に お け る デ ィス ク表 面 の 法 線 方 向. 単 位 ベ ク トル で あ る.ま. た,ξ1,η. 方 向 を 持 つ 単 位 ベ ク ト ル,々,は の 法 曲 率,Kgは. は 図1に. 示 す 通 りの. (18). 糸 が 曲 面 上 で 描 く曲 縞. これ を 糸 軸(ξ1)方. 糸 が 曲 面 上 で 描 く曲 線 の 測 地 的 曲 率 で. 向 と糸 軸 に直 角(n)方. 向 に内積 を. とっ て 分 け る と次 の よ うに な る.. あ る. 式(4)を. 式(12),(13)に. す る た めlVsl=Vsと. 代 入 し て,記. 表 す と,次. 号 を簡 単 に. (19). 式 を 得 る.. (20) こ こで,デ. (14). ィス ク表 面 の幾 何 学 的 形 状 を既 報[1]と 同. 様 に図6に 示 す 輪 環 面 で 表 す.こ の と き,法 線 方 向 ベ ク 互 い に直 交 す る 各 ベ ク トル 成 分 ご とに整 理 して,以 下 の. トルeを 輪 環 面 の 内 か ら外 に 向 くよ う に定 義 す る と,. 式 を得 る.. 法 曲 率Knは 次 式 で 表 され る.. (e方 向). (15). (ξ1方向). (16). (21) こ こ で,図6か. ら も わ か る とお り,cosvは. 輪 環面 の. 外 周 面 で は 常 に プ ラ ス と な る.し た が っ て,Knは. 常に. マ イ ナス の 値 と な る こ とが わ か る.こ の こ とか ら,摩 擦. (17). (η方 向). 力 の 糸 軸 方 向 の 成 分 は,(Vdsinθ‑Vy)が. こ こで 次 の 物 理 量 はデ ィス ク上 で 変 化 す る変 数 とみ な. ば プ ラ ス に な り,糸 を送 る力 に な る.ま た,摩 擦 力 の 糸 軸 に直 角 方 向 成 分 は(Vdcosθ‑2nryW)が. す. θ:糸 傾 角7:糸. 張 力F:曲. 面 が 糸 に及 ぼす 法 線 抗 力. ば,糸 の 回転 を止 め よ う とす る力 に な る.. Kg:糸 の 曲面 上 の測 地 的 曲率 6.デ. Kn.:糸 の 曲面 上 の 法 曲率 他 方,次 の量 は デ ィス ク上 で 変 化 しな い 定 数 と仮 定 す る. ィス ク周 速Vy:糸. W:糸. の 回転 速 度. μ:摩 擦 係 数n:糸. 式(15)か. ィス ク上 の 糸 傾 角 と糸 張 力 の 変 化 らF=‑TKnで. に代 入 して,式(22)を. の接 線 方 向速 度. あ る か ら,こ れ を 式(17) 得 る.. (22) の半 径 こ こ で,糸. 式(15)か. プ ラス であ. れ ば糸 を 回転 させ る力 に な り,こ の 項 が マ イ ナス で あ れ. Vs:接 触 点 で の滑 り速 度 の絶 対 値. Vd:デ. プ ラスで あれ. の 法 曲 率Knは. の 測 地 的 曲 率Kgは. ら,デ ィス ク に接 触 して い る点 で の糸 張 力. T122. 上 の 式(21)で. 次 の 式(23)で. 表 さ れ,糸. 求 め ら れ る[1]..

(5) Vol.54,No.8(2001). 49. (23) また,輪 環 面 の幾 何 学 か ら次 の 関 係 式 が 成 り立 つ.. (24) (25) した が っ て,. (26) こ れ ら の 式 を 式(22)に. 代 入 し て,糸. 傾 角 θ を .表. す 次 の 微 分 方 程 式 を 得 る.. Fig.7 Yam path on a disk surface (In case the yarn is rotating) (27). 負 とな る.)に 伴 い 張 力Tは 減 少 す る.こ れ は,前 節 の. ま た,輪 環 面 の 子 午 線 方 向 の 角 度Vを 独 立 変 数 と した. 最 後 の 部 分 で の 摩 擦 力 の 糸 軸 方 向 成 分 に関 す る考 察 と も 一 致 す る もの で あ る.. 場 合 は次 式 と な る.. 7.糸. 経 路 と 糸 張 力 の シ ミ ュ レ ー シ ョ ン結 果. (28) こ こで,デ. 前 節 で導 い た式(26),(28)の. ィス ク と糸 の滑 り速 度 の 絶 対 値 はVs次 式. 形 で あ り解 析 解 を得 る の は難 しい.そ こ で設 計 変 数,運. (29)で 与 え られ る.. 転 定 数,そ. 力Tに. 関 す る 微 分 方 程 式 を 求 め る.上. (15),(16),(21)よ. して,糸 の デ ィス ク入 口 で の 初 期 条 件,V0,. μ0,θ0を与 え て,数 値 積 分 に よ りデ ィス ク上 の 糸 経 路 を. (29) 次 に,張. 連 立微 分 方 程 式 は非 線. 求 め る.. 記 式. 図7に 下 記 条 件 で の 糸 経 路 の 計 算 結 果 を示 す.. り次 式 を 得 る.. 運 転 お よ び初 期 条 件:. (30) 以 上 を 共 通 条 件 と して,入 式(30)を. 式(25)を. 用 い て変 換 し,子 午 線 方 向 の角 度. Vの 変 化 に応 じた張 力Tの. 口 糸 傾 角 θ0に次 の4条 件 を. 与 え る.す な わ ち. 変 化 を表 す次 式 を得 る.. (31) こ こ で,上. 記 式(28),(31)に. 2,W=0と. お い て,θ=ω‑3π/. 一方. 置 き,. Case1:Vy=0(糸. 合,既 報[1]で 導 い た式 を用 い て 求 め た 糸 経 路 を図8に. の 走 行 な しの 場 合),Case2:Vd/Vy=α. (デ ィ ス ク対 糸 の 周 速 比 が α の 場 合)と. 置 け ば,既. 示 す.計 算 条 件 は 上 の 運 転 条 件 でW=0と. 報[1]. 観 察 で も う ひ と つ わ か る こ と は,右. 33.7〜45.0degと. 側括 弧. の 成 分Vs(滑. り速 度 の 絶 対 値)は. ず 正 で あ り,cosV,cosθ,sin2θ,cos2θ 右 側 括 弧 内,す はVの. 減 少(Vは. な わ ち,Vsinθ. か な り広 範 囲 な 条 件 下 で も,糸 経 路 は. ほ と ん ど変 わ ら ない こ とが わ か る.. 内 に 糸 の 滑 り速 度 ベ ク トル の 糸 軸(ξ1)方 向 成 分 が 入 っ て い る こ と で あ る.他. し,他 は す. べ て 同 じと して い る.両 者 を比 較 す る と,入 口糸 傾 角 が. の 対 応 す る 式 と 一 致 す る. 式(31)の. ,糸 の 回転 が な くデ ィス ク上 を斜 め に走 行 す る場. 同 様 に式(28),(31)に. 必. 初 期 条 件,V0,μ0,θ0お. デ ィス ク入 口 張 力T1を 与 え れ ば,デ. も正 で あ る か ら,. 化 を求 め る こ とが で き る.図9は. 一 鷲 が 正 の と き に は,T. の計 算結 果 で あ る.こ. 入 口 か ら出 口 に 向 け て 減 少 し出 口で は. また 図10に は,W=0と. T123. よび. ィ ス ク上 の 張 力 変. こ う して 求 め た 糸張 力. こで 入 口 糸 張 力 は580mNと. した.. した場 合 の 計 算 結 果 を示 す..

(6) J.Text.Mach.Soc.Japan. 50. と も可 能 で あ るが,シ. ミュ レー シ ョンの 事 例 数 を減 らす. た め に も本 章 で 導 い た微 分 方 程 式 を無 次 元 化 す る. 8.方. 程 式 の 無 次 元 化. 式(26)は. デ ィス ク形 状 に 関 す る 無 次 元 量 ρ=R/rを. 用 い て す で に無 次 元化 され て い る.次 に 式(28)を. 見る. と,左 辺 は無 次 元 量 で あ るか ら右 辺 も無 次元 量 で あ る. しか しVsは 式(29)で. 表 さ れ,変 数 を 含 む の でVs(滑. り速 度)で 速 度 量 を無 次 元 化 す るの は適 当 で は ない.そ こで 次 式 で 定 義 す る無 次 元 量,α,β. を用 い る.. (32) Fig.8. Yam path on a disk surface (33). (Without yarn rotation) α は 工 業 的 にDY比. と 呼 ば れ て い る.た. 撚 状 態 の 糸 の 線 速 度 を 表 し,解 縮 み 率 を 介 して 式(5)で. だ し,脇. 撚 後 の 糸 速V2と. は加. は撚 り. 表 され る こ とは前 に 述べ た 通. りで あ る. こ こ で,撚. り縮 率 ε に つ き 補 足 す る と,仮. の 場 合 は 繊 度,張. 力,撚. り数 に よ っ て 決 ま る.筆. 測 定 結 果 で は,PET150d‑48f,張 mで. ε は0.25〜0.26と. 力50cN,撚. な り,PET75d‑36f,張. 撚 り 数3360T/mで0.27〜0.28と と こ ろ で,α. 者 らの. り 数2350T/ 力30cN,. な っ た.. の 物 理 的 意 味 はデ ィス ク周 速 と糸 速 の比. で あ り,β は 式(8)の. 右 辺 と 同 じ量 で あ る か ら,図2. で 定 義 す る 撚 り角aのtanで. Fig.9. 撚 強撚 糸. あ る.こ. Change in yarn tension over the disk. 単 位 長 さ 当 た り の 撚 り数W/Vyと,そ. (In case the yarn is rotating). で 決 ま る.別. の 表 現 を す れ ば,β. れ は加 撚 長 基 準 の の と き の 糸 半 径ry. は 糸 の 回 転 周 速 と軸 方. 向 線 速 度 の 比 を 表 して い る.. 両 者 を比較 す る と,出 口 張 力 で 約10%の る.前 記 条 件 は既 報[1]と で あ るが,糸 速Vy,デ. ま た,デ. 差 異 が 生 じて い. で 除 す こ とで 可 能 で あ る.す. の 比 較 の た め 設 定 した 条 件. ィ ス ク周 速Vd糸. 回転 数Wが. ィ ス ク 上 の 長 さ に 関 す る 無 次 元 化 は,環. 半 径r. な わ ち,. い. (34). ず れ も実 際 の 加 工 条 件 よ り低 い 値 に な っ てい る.そ こで,. (35). こ れ らの 条 件 を種 々変 更 して シ ミュ レー シ ョ ンを行 う こ. (36) ま た,糸. 張 力Tに. 両 辺 を 入 口 張 力T1で. 関 し て は,式(31)の. 除 し て や れ ば 無 次 元 化 で き る.こ. れ ら の 無 次 元 量(Non‑dimensional て,式(28),(31)を. 観 察 か ら,. Parameter)を. 用 い. 変 換 した 結 果 を 以 下 に 示 す.. (37). Fig.10. Tension change over the disk. (38). (Without yam rotation) T124.

(7) Vol.54,No.8(2001). 51. こ れ らの 式 を使 っ て 数 値 積 分 した 結 果 を グ ラ フ に示 す.図11に. 無 次 元 化 され た 糸 経 路,図12に. は糸傾 角 θ. の シ ミュ レー シ ョ ン結 果 を示 す.こ の と きの無 次 元 化 変 数 ρ,α,β は 図 中 に 記 入 し た通 りで あ る.な お,図. 9.結. 言. デ ィス ク型 フ リ ク シ ョ ン仮 撚 に お い て,デ. ィス ク周 面. 中. に接 触 しつ つ走 行 す る糸 に つ い て,糸 の撚 り縮 み と糸 回. に α2として 記 入 し た量 は 参 考 と して,解 撚 後 の 糸 速V2. 転 を考慮 した場 合 の速 度 ベ ク トル を求 め,こ れ とデ ィス. で デ ィス ク周 速Vd除. ク周 面 の速 度 ベ ク トル の差 か ら,糸 とデ ィス ク の接 触 点. し た もの で あ る.ま た,こ の と き. の 摩 擦 係 数 μ は0.15と して い る.こ れ ら の シ ミ ュ レ ー. に お け る相 対(滑. シ ョ ン結 果 は,設 計 条 件 で あ る デ ィス ク外 径,厚 み,端. を用 い て相 対 速 度 ゼ ロ と な る条 件 を数 学 的 に求 め,既 出. 部rが 異 な る もの に も広 く当 て は まる もの で あ る.ま た,. 文 献 の 不 備 を指 摘 す る と と も に,物 理 的 に正 しい 意 味 を. 糸 速 度,デ. 説 明 した.ま た,実 際 の 加 工 条 件 下 で は滑 り速 度 は糸 速. ィス ク周 速,糸 の 撚 り角 度 等 の 運 転 条 件 が 大. き く異 な る場 合 の 予 測 に も使 え る もの で あ る.今 後,こ. の20〜40%に. れ らの 条 件 を変 えた シ ミュ レ ー シ ョン を行 う と と もに,. 次 に,デ. り)速 度 ベ ク トル を求 め た.そ の結 果. な る こ と も示 した. ィ ス ク 周 面 に 糸 傾 角 θで 接 触 しつ つ 回転,. 本 報 で 行 っ た 解 析 が ど の 程 度 現 象 を正 確 に 表 して い る. 走 行 す る糸 に加 わ る摩 擦 力 ベ ク トル を求 め た.摩 擦 力 を. か,実 験 に よ り検 証 して い きた い.. 糸 軸 方 向 成 分 と これ に直 角 方 向 成 分 に 分 け て 考 察 し,こ れ まで 経験 的 に い わ れ て きた"θ が 大 き くな れ ば糸 送 り 力 が 増 し,出 口 張 力 が 下 が り,撚 り数 が減 る"こ. とを 数. 学 的 に 説 明 した.摩 擦 力 の大 き さは摩 擦 係 数 μ,糸 張 力 Tそ して 糸 が 接 す る デ ィス ク周 面 の法 曲 率Knに 比 例 す る こ と も示 した.さ. らに,デ. ィス ク周 面 を輪 環 面 と仮 定. した場 合 の デ ィス ク上 の糸 経 路 と糸 張 力 を求 め る微 分 方 程 式 を導 い た.こ れ らは非 線 形 で 解 析 解 を求 め る こ とが で きな いの で,数 値 積 分 に よ りい くつ か の 代 表 的 な条 件 下 で シ ミュ レ ー シ ョン を行 っ た.そ の 結 果,他 の 条 件 が 同 じで あ れ ば,糸. 回転 有 無 に よ る糸 経 路(糸 傾 角)の 違. い は ほ と ん ど ない こ とが わ か った.一 方,出 口 側 糸 張 力 は糸 回転 有 無 で 約10%の. 差 異 が 生 じる こ とが わ か った.. ま た,微 分 方 程 式 を無 次 元化 す るた め の パ ラ メー タ を提 Fig.11. Non-dimensionalized. yam. path. 案 し,代 表 例 につ い て シ ミュ レー シ ョン を行 っ た結 果 を. on a disk surface. グ ラ フで 示 した.こ れ らの結 果,デ. ィス ク形 状,運 転 条. 件 の 広 い 範 囲 で滑 り速 度,糸 経 路,糸 張 力 の予 測 が可 能 とな った.こ れ らの予 測 が どの程 度 の範 囲 まで正 確 に現 象 と一 致 す る か,今 後 デ ィス ク上 の 糸経 路 と1枚 ご との 入 口,出 口張 力 を測 定 す る こ とに よ り,明 らか に して い きた い. 本研 究 を進 め る に 当 た り,実 験 デ ー タお よび数 値 計 算 に 関 す る貴 重 な情 報 を提 供 して くれ た多 田正 市 君,玉 村 亮 君 に感 謝 します.. Fig.12. Change. of yarn inclination. angle along. References [1] Shintaku,S., Endo,T.,Kinani,T.,Tamamura,R.;J.Text.Mach. Soc.Japan,52,T217(1999) [2] Morris,W.J.,Macknight,D.R.(Ernest Scragg&SonsLtd.);JP. Pat.56-52141(1981). the disk axis. T125.

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参照

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