WWW.DISSERS.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА

загрузка...
   Добро пожаловать!

Pages:     | 1 || 3 |

Из анализа результатов исследования следует, что основными факторами, влияющими на величину обрыва, являются угловая скорость вращения и радиус кромки колосника r. Величина напряжений имеет высокое значение при малых радиусах скругления r и возрастает с увеличением угловой скорости вращения свободного конца прядки. Высокие напряжения в волокне при приближении длины свободной части прядки L к нулю, является причиной укорачивания волокон (так называемой «обсечки»).

Для подтверждения теоретических данных проведено экспериментальное исследование на базе установки, моделирующей схему взаимодействия волокна с колосниками. В ходе эксперимента определялось влияние скорости взаимодействия и формы колосников (колосники треугольной, круглой формы в поперечном сечении и плоские колосники) на укорочение комплексов льняного волокна. Образцы прядок формировались вручную длиной 50 мм. Для каждого образца записывалось одинаковое количество ударов о колосник. Скорость взаимодействия изменялась в пределах от 17 33 м/с. Что соответствует реальному процессу при очистке волокна. Радиус скругления рабочей кромки колосника треугольной формы составлял около 0,01 мм, а диаметр круглого колосника был равен 12 мм.

Рисунок 3. Изменение длины прядки волокна от скорости взаимодействия

1 – обсечка волокна при взаимодействии с колосником треугольного профиля при угле установки колосника 30 град; 2 – обсечка волокна при взаимодействии с колосником треугольного профиля при угле установки колосника 60 град; 3 – обсечка волокна при взаимодействии с круглым колосником;4 – обсечка волокна при взаимодействии с плоским колосником

Из графиков видно, что наибольшее укорочение волокна происходит при использовании колосников треугольного профиля. Обрыв волокон значительно уменьшается при использовании колосников круглого сечения, и практически отсутствует при взаимодействии с поверхностью плоского колосника. Это также подтверждает, что причиной укорочения волокна является малый радиус скругления рабочей кромки колосника.

Таким образом, увеличение площади контакта волокна с поверхностью колосника снижает нагрузку на волокно и предупреждает его обрыв. Безусловно, это не означает, что нужно отказываться от использования колосников треугольного профиля, поскольку именно они позволяют достичь наибольшей степени очистки волокна, однако, радиус скругления рабочей кромки, по нашему мнению, должен быть увеличен.

Третья глава посвящена экспериментальному исследованию процесса взаимодействия волокнистого материала с элементами колосниковой решетки.

Поскольку при работе современных очистителей используется волокно с различными свойствами, различной засорённости, то возникает задача эффективной их переработки, которая может быть достигнута в течение технологического процесса изменением основных кинематических и конструктивных параметров колосниковой секции. Основными параметрами колосниковой решетки, влияющими на качество переработки волокна, являются: угол установки колосников, шаг их расстановки Н.

В работе проведен ряд экспериментальных исследований по установлению влияния угла установки колосников и шага их расстановки Н на силу ударной нагрузки взаимодействия пряди волокон с элементами колосниковой решетки (Y1), а также на дробленность волокна (Y2) и потери волокна по массе (Y3).

Для проведения экспериментальных исследований был разработан и изготовлен стенд, моделирующий процесс ударного взаимодействия.

Варьируемыми при проведении экспериментального исследования факторами были выбраны скорость взаимодействия (Х1, м/с), угол установки колосника (Х2, град), а также масса (Х3, мг) и длина пряди волокон (Х4, мм). Материалом пряди волокон было выбрано трепаное льняное волокно, полученное в традиционной технологии из нормальной вылежки льняной тресты сорта «Белочка» (№ 1,75, влажность 13 %).

Y1=3,31+1,15X1+0,52X2+0,4X3+0,43X4+0,17X1X2+0,1X1X3+0,21X1X4+0,16X2X4–0,13Х3Х4–0,16X1X3X4

Y2=48,9–1,3X1–1,3X2+1,4X3–7,8X4+2,4X1X2+2,6X1X3+1,1X1X4–4,1X2X4+2,3X3X4 –1,9X1X3X4+3,1X2X3X4+8,3X1X2X3X4

Y3=11+3,1X1+1,1X2+3,3X3+1,3X4+0,6X1X2+X1X3+0,4X1X4+0,3X2X3+0,3X1X3X4

Анализ уравнений регрессии свидетельствует о том, что значительное влияние на силу ударной нагрузки оказывают угол установки колосника и скорость взаимодействия. Так, например, сила ударной нагрузки при взаимодействии с колосниками при его угле установки 35 и 65 град составляет, соответственно, 1,56 и 1,73 Н при скорости взаимодействия 17 м/с, длине прядки 30 мм и массе пряди 30 мг. Для прироста дроблености наиболее значимым фактором является длина пряди волокна, для потери волокна по массе – масса волокна и скорость взаимодействия.

Проведено экспериментальное исследование по установлению влияния шага расстановки колосников на силу ударного взаимодействия (Y).

Исследование проводилось на базе установки, описанной выше. Во время эксперимента варьировались: скорость взаимодействия (Х1), шаг расстановки колосников (Х2), а также масса (Х3) и длина (Х4) пряди волокон.

Y=4,93+1,7X1–1,53X2+0,55X3+0,64X4–0,46X1X2+0,19X1X3+0,23X1X4+0,15X2X3–0,16X1X3X4

Анализируя эту модель можно отметить, что на силу ударного взаимодействия наряду со скоростью взаимодействия существенное влияние оказывает и шаг расстановки колосников.

Было проведено экспериментальное исследование по определению аэродинамической силы сопротивления.

В полном факторном эксперименте исследовалось влияние количественных факторов: скорости движения пряди волокна (Х1, м/с) и миделева сечения прядки волокна (Х2, мм2), на изменение угла отклонения прядки волокна (Y, град) для различных по виду и объемной плотности волокнистых материалов.

При проведении эксперимента использовалось короткоштапельное льняное волокно, полученное из нормальной вылежки льняной тресты сорта «Белочка» (№ 1,75), и хлопковое волокно, полученное из хлопка-сырца II сорта, разновидности 4880-C.

  1. для хлопкового волокна:

при объемной плотности =51

при объемной плотности =77

    1. для короткоштапельного льняного волокна:

при объемной плотности =51

при объемной плотности =77

Анализ полученных данных показал, что с увеличением угловой скорости пильного цилиндра уменьшается угол отклонения прядки волокна, а, следовательно, и коэффициент аэродинамического сопротивления. Это можно объяснить следующим. При увеличении скорости воздушного потока прядь волокна начинает деформироваться (нарушается ее первоначальная форма), отдельные кончики волокон, выступающие из пряди, отклоняются по направлению потока, меняя тем самым характер шероховатости поверхности пряди, что определяет и изменение ее сопротивления. При этом уменьшается отношение силы аэродинамического сопротивления к центробежной силе инерции и угол отклонения, что ведет к улучшению условий взаимодействия волокна с колосниками.

Сила аэродинамического сопротивления составляет в среднем 60% от величины центробежной силы инерции.

Результаты экспериментальных исследований процесса ударного взаимодействия пряди волокон с элементами колосниковой решетки, позволили установить влияние скорости взаимодействия, массы и длины пряди волокон, а также угла установки колосника и расстояния между ними на силу ударной нагрузки, на дробленность волокна и потери волокна по массе, а также рекомендовать рациональные параметры пильно-колосниковой системы.

Представленные результаты экспериментальных исследований важны для совершенствования технологического процесса очистки.

Четвертая глава посвящена разработке конструкции и экспериментальному исследованию очистительной машины с регулируемыми параметрами пильно-колосниковой системы для хлопкового и короткоштапельного льняного волокон.

Анализ результатов теоретических и экспериментальных исследований процессов взаимодействия волокнистого материала с элементами очистительной секции показал, что существенное влияние на интенсивность очистки и качество волокна влияют угол установки колосников и расстояние между ними.

На основании данных исследований была разработана конструкция и изготовлена очистительная машина для хлопкового и короткоштапельного льняного волокон (волокноочистительная машина с регулируемыми параметрами пильно-колосниковой системы) (рисунок 4).

Волокноочистительная машина включает корпус 1, снабженный входной горловиной 2 и выходной горловиной 3. Внутри корпуса установлен вращающийся очистительный барабан 4, выполненный в виде вала 5, на котором надеты дисковые пилы 6, чередующиеся с прокладками 7. Под очистительным барабаном расположена колосниковая решетка 8, состоящая из плоских или трехгранных колосников 9 и имеющая устройства для регулирования шага расстановки колосников Н (рисунок 5) и угла наклона передней грани колосника к радиусу очистительного барабана (рисунок 6).

Устройство для регулирования шага расстановки колосников представляет собой последовательную цепочку чередующихся между собой опор колосников 10 и упругих элементов 11, связанных с регулировочным устройством. Опоры колосников и упругие элементы помещены в направляющие 12, оси которых эквидистантны поверхности очистительного барабана. Регулировка угла наклона колосников осуществляется посредством шаговых двигателей 19 с микропроцессорным управлением.

Волокноочистительная машина работает следующим образом.

Волокно вместе с транспортирующим его воздухом поступает в приемную горловину 2, расположенную ниже оси очистительного барабана 4. Воздух, проходя между пилами 6, выходит наружу через горловину 3, а волокно, захватываясь зубьями пил 6, протрепывается по колосниковой решетке 8, где при ударах о грани колосников 9 происходит отделение сора, различных примесей.

Таким образом, описываемая волокноочистительная машина, имея гибкую систему регулирования основных конструктивных характеристик колосниковой решетки (шаг расстановки колосников Н и угол наклона передней грани колосников к радиусу очистительного барабана ), позволяет обрабатывать волокно различных сортов, а также волокно неоднородное по длине, влажности и засоренности, а также повышает очистительный эффект.

Рис. 5. Устройство для регулирования шага расстановки колосников

10 – опоры колосников; 11 – упругий элемент; 12 – направляющая; 13 – регулировочный винт; 14 – винт; 16 – серьга; 19 – шаговый электродвигатель

Конструкция очистительной машины отличается принципиальной новизной и оригинальностью технического решения. На конструкцию данной волокноочистительной машины подана заявка на патент.

На основании экспериментальных исследований очистительный эффект одной секции составляет 40% в отличие от существующего (30%).

Конструктивные и технологические парамеры предложенного очистителя приняты в качестве исходных требований при разработке новой волокноочистительной машины в Костромском научно-исследовательском институте льняной промышленности.

Общие выводы

  1. На основании обзора конструкторских разработок установлено, что известные очистительные машины не обеспечивают необходимого (согласно требованиям технологического процесса) очистительного эффекта при одновременном сохранении природных свойств волокна. Среди известных очистительных машин пильные волокноочистительные машины наиболее эффективны. Интенсификация технологического процесса очистки волокнистого материала от сорных примесей и пороков волокна на пильных волокноочистительных машинах может быть осуществлена лишь при создании новых технических и технологических решений с учетом недостатков известных;
  2. Разработана математическая модель взаимодействия пряди волокна с колосником треугольного профиля, которая описывает процесс взаимодействия пряди волокна с элементом колосниковой решетки, в которой учитываются скоростные параметры взаимодействия, характеристики волокна и др. Представлена методика расчета основных кинетостатических параметров процесса;
  3. Предложена методика, позволяющая оценить силы натяжения, действующие на элементы пряди волокна, при различных технологических и конструктивных характеристиках очистительной секции.
  4. Разработана математическая модель взаимодействия пряди волокна с колосником треугольного профиля, которая описывает процесс взаимодействия пряди волокна с элементом колосниковой решетки с учетом аэродинамического сопротивления. Показано, что воздушные потоки могут значительно уменьшать скорость огибания прядью колосника, а, следовательно, и силу взаимодействия.
  5. Разработана методика экспериментального определения сил аэродинамического сопротивления, действующих на волокно. Определены значения коэффициента аэродинамического сопротивления для короткоштапельного льняного волокна и хлопкового волокна. Установлены зависимости изменения силы аэродинамического сопротивления и ее соотношения с центробежной силой инерции от вида сырья, скорости набегающего воздушного потока, площади поперечного сечения и объемной плотности пряди волокна.
  6. Предложена методика, позволяющая оценить напряжения, возникающие в опасном сечении волокна, при различных технологических и конструктивных характеристиках очистительной секции. Показано, что с увеличением скорости взаимодействия возникают большие инерционные нагрузки, которые приводят к обрыву волокна. Для снижения обрыва волокон необходимо регулировать угловую скорость вращения. Наибольшее влияние на укорачивание волокна оказывают ножевой и треугольной формы колосники с малым радиусом скругления рабочей кромки r. Для снижения обрыва волокна необходимо радиус скругления рабочей кромки треугольного и ножевого колосников увеличивать до 1 – 2 мм. Результаты экспериментального исследования процесса ударного взаимодействия пряди волокон с элементами колосниковой решетки позволили установить влияние скорости взаимодействия, массы и длины пряди волокон, а также угла установки колосника на силу ударной нагрузки, дробленость волокна и потери волокна по массе.
  7. Разработана конструкция волокноочистительной машины с регулируемыми параметрами пильно-колосниковой системы позволяющая повысить очистительный эффект с 30 до 40%.

Основные положения диссертации опубликованы в работах

Статьи в журнале, включенном в перечень ВАК

Pages:     | 1 || 3 |






© 2011 www.dissers.ru - «Бесплатная электронная библиотека»