WWW.DISSERS.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА

   Добро пожаловать!


 

На правах рукописи


Голубева Елена Николаевна

ПОВЫШЕНИЕ ЭФФЕКТИВНОСТИ

РАЗЪЕДИНЕНИЯ ХЛОПКОВЫХ ВОЛОКОН

В ПРОЦЕССАХ КАРДОЧЕСАНИЯ И ПНЕВМОМЕХАНИЧЕСКОГО ПРЯДЕНИЯ

ПРИ ПРОИЗВОДСТВЕ НЕТКАНЫХ МАТЕРИАЛОВ И ПРЯЖИ

Специальность 05.19.02  –        Технология и первичная обработка

текстильных материалов и сырья

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени

кандидата технических наук


Иваново – 2012
        Работа выполнена в федеральном государственном бюджетном образовательном учреждении высшего профессионального образования «Ивановская государственная текстильная академия» (ИГТА).

Н а у ч н ы й р у к о в о д и т е л ь:

Васенев Николай Федорович, кандидат технических наук, доцент, ФГБОУ ВПО «Ивановская государственная текстильная академия» (ИГТА), доцент кафедры технологии текстильных изделий.

 

О ф и ц и а л ь н ы е  о п п о н е н т ы:

Плеханов Алексей Федорович, доктор технических наук, профессор, ФГБОУ ВПО «Московский государственный текстильный университет имени А.Н.Косыгина», профессор кафедры прядения.

Башков Александр Павлович, доктор технических наук, доцент,  ФГБОУ ВПО «Ивановская государственная текстильная академия» (ИГТА), профессор кафедры безопасности жизнедеятельности.

В е д у щ а я  о р г а н и з а ц и я – федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования «Костромской государственный технологический университет» (КГТУ).

       Защита состоится «31» мая  2012 г. в 11.00 часов на заседании диссертационного совета Д 212.061.01 при ФГБОУ ВПО «Ивановская государственная текстильная академия» (ИГТА) по адресу: 153000, г. Иваново, пр. Ф. Энгельса, 21, ауд. Г-235, e-mail: rector@igta.ru, факс (4932) 412108.

       С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ФГБОУ ВПО «Ивановская государственная текстильная академия» (ИГТА).

       Автореферат разослан «___» ______________ 2012 г.

       Ученый секретарь диссертационного совета                      Кулида Н.А.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность работы. Анализ обрывов на пневмомеханических прядильных машинах показывает, что чаще всего они происходят из-за недостаточной подготовки полуфабрикатов к прядению. Из опыта работы большинства текстильных предприятий за последние годы известно, что наиболее актуальными вопросами являются: снижение выхода хорошего хлопкового волокна в отходы, повышение качества вырабатываемых полуфабрикатов, снижение металлоемкости конструкции машин прядильных производств и, как следствие, снижение затрат и получение прибыли. В связи с этим исследование альтернативных способов разъединения волокон полуфабрикатов как  на малогабаритных чесальных машинах с модернизированными зонами чесания в производстве чесальной ленты  кардной системы прядения и в составе чесально-вязальных агрегатов для выпуска нетканых материалов, так и в процессе дискретизации на пневмомеханических прядильных машинах является актуальной задачей, имеющей важное значение как в практическом, так и в научно-техническом плане.

Повышение эффективности производства и качества выпускаемой продукции в текстильной промышленности связано с совершенствованием технологических процессов, повышением прочности пряжи, снижением неровноты и обрывности в прядении. Особую значимость в ряду факторов, влияющих на процессы чесания и дискретизации, приобретает модернизация текстильного оборудования, создание на базе существующих, принципиально новых узлов и механизмов. Чесание и  дискретизация являются одними из важнейших процессов в прядении. Актуальность исследования обуславливается необходимостью совершенствования процессов чесания и дискретизации и оптимизации факторов, влияющих на них.

Цель и задачи исследований.  Цель работы состоит в разработке и научном обосновании альтернативных способов разъединения волокон в процессе чесания и дискретизации полуфабрикатов при оптимизации заправочных параметров  модернизированных конструкций зон чесания и дискретизирующих устройств для повышения качества выпускаемой продукции.

Для достижения цели работы поставлены и решены следующие научные и технические задачи:

  1. Проведен критический анализ отечественных и зарубежных литературных источников, патентных документов и определены пути совершенствования чесальных машин и дискретизирующих барабанчиков в пневмомеханических прядильных машинах.
  2. Проведены технологические испытания вариантных исполнений зон чесания на чесальных машинах и дискретизирующих барабанчиков на пневмомеханических прядильных машинах в производственных условиях.
  3. Определены заправочные параметры рабочих органов зоны чесания  на модернизированной чесальной машине для выявления их оптимальных значений с помощью методов математического планирования эксперимента. 
  4. Определены заправочные показатели узла дискретизации на пневмомеханической прядильной машине для выявления оптимальных параметров работы с помощью методов математического планирования эксперимента.
  5. Разработаны рекомендации по совершенствованию конструкции пневмомеханической  прядильной машины и технологии дискретизации волокон полуфабриката.
  6. Сделаны выводы и обобщения.

Научная новизна. На базе полученных математических моделей процесса  валичного  чесания на чесальных машинах при производстве хлопчатобумажной пряжи, нетканых материалов и процесса дискретизации волокон на пневмомеханической прядильной машине, а также регрессионных зависимостей, полученных экспериментально, научно обоснованы конструктивные характеристики чешущих и дискретизирующих узлов чесальных и пневмомеханических прядильных машин.

Новые научные результаты, полученные в работе, состоят в следующем:

- получены математические модели процесса валичного чесания волокон на модернизированных  чесальных машинах для выработки  кардной ленты в хлопкопрядении, по которым определены оптимальные заправочные параметры исследуемой зоны;

-  получены математические модели процесса чесания на модернизированных чесальных машинах, входящих в состав чесально-вязального агрегата для выработки нетканого материала, по которым определены заправочные параметры исследуемой зоны;

- получены математические модели процесса дискретизации волокон на пневмомеханической прядильной машине, по которым определены оптимальные заправочные параметры исследуемой зоны;

- предложены новые технологические и конструктивные решения по совершенствованию конструкции дискретизирующего барабанчика на пневмомеханической прядильной машине.

Методы исследований.

Диссертационная работа включает теоретические и экспериментальные исследования.  Для теоретических исследований использовались методы математического моделирования и теории оптимизации. Экспериментальные исследования проводились в лабораторных и производственных условиях работающего предприятия. Исследования проводились с использованием новейшего зарубежного лабораторного оборудования по стандартным и специально разработанным методикам. Обработка результатов эксперимента выполнена с применением методов математической статистики, регрессионного анализа с помощью специально разработанных программ для ПК. Достоверность экспериментальных и теоретических результатов исследования обеспечивалась корректным использованием методов оценки погрешности измерения и подтверждалась экспериментально.

Практическая ценность. В результате проведенных экспериментальных исследований:

  1. Рекомендованы альтернативные способы разъединения волокон полуфабриката в процессе чесания и дискретизации, позволяющие снизить обрывность и повысить качество пряжи.
  2. Рекомендованы альтернативные способы разъединения комплексов волокон полуфабриката в процессе чесания, позволяющие повысить качество нетканого материала.
  3. Определены оптимальные режимы работы узла дискретизации пневмомеханической  прядильной машины.
  4. Определены оптимальные режимы работы модернизированной зоны чесания малогабаритной чесальной машины.
  5. Рекомендованы защищенные патентом на полезную модель, патентом на изобретение и решением о выдаче патента на изобретение три варианта конструкции дискретизирующего барабанчика.

Основные результаты работы внедрены и получили положительную оценку в условиях прядильного производства ПТФ №3 ОАО ХБК «Шуйские ситцы», г. Фурманов.

Кроме того, результаты работы могут быть использованы в научных и производственных исследованиях, при проектировании нового и модернизации существующего оборудования, в практической работе текстильных предприятий, а также в учебном процессе.

Реализация результатов работы.

Основные результаты работы получили подтверждение в условиях прядильного производства ПТФ №3  ОАО ХБК «Шуйские ситцы», г. Фурманов.

Отдельные  результаты исследований используются  в учебном процессе ИГТА по направлению подготовки 05.19.02 – Технология и первичная обработка текстильных материалов и сырья.

Апробация результатов работы. Основные результаты диссертационной работы докладывались, обсуждались  и получили положительную оценку:

  • на межвузовской научно-технической конференции аспирантов и студентов «Молодые ученые – развитию текстильной и легкой промышленности» (Поиск – 2006), ИГТА, г. Иваново, 2006 г.;
  • межвузовской научно-технической конференции  «Современные наукоемкие технологии и перспективные материалы текстильной и легкой промышленности» (Прогресс – 2006), ИГТА, г. Иваново, 2006 г.;
  • межвузовской научно-технической конференции аспирантов и студентов «Молодые ученые – развитию текстильной и легкой промышленности» (Поиск – 2007), ИГТА, г. Иваново, 2007 г.;
  • межвузовской научно-технической конференции аспирантов и студентов «Молодые ученые – развитию текстильной и легкой промышленности» (Поиск – 2008), ИГТА, г. Иваново, 2008 г.;
  • межвузовской научно-технической конференции  «Современные наукоемкие технологии и перспективные материалы текстильной и легкой промышленности» (Прогресс – 2008), ИГТА, г. Иваново, 2008 г.;
  • международной научно-технической конференции «Современные технологии и оборудование текстильной промышленности» (Текстиль – 2008), МГТУ имени А.Н.Косыгина, г. Москва, 2008 г.;
  • всероссийской научно-технической конференции с международным участием «Актуальные проблемы проектирования и технологии изготовления текстильных материалов специального назначения» (Техтекстиль – 2010), ДИТУД (филиал) УлГТУ, г. Димитровград, 2010 г.;
  • международной научно-технической конференции  «Современные наукоемкие технологии и перспективные материалы текстильной и легкой промышленности» (Прогресс – 2010), ИГТА, г. Иваново, 2010 г.;
  • межвузовской научно-технической конференции аспирантов и студентов «Молодые ученые – развитию текстильной и легкой промышленности» (Поиск – 2010), ИГТА, г. Иваново, 2010 г.;
  • межвузовской научно-технической конференции аспирантов и студентов «Молодые ученые – развитию текстильной и легкой промышленности» (Поиск – 2011), ИГТА, г. Иваново, 2011 г.;
  • расширенном заседании кафедры технологии текстильных изделий ИГТА, 2012 г.

Публикации. По теме диссертации опубликованы двадцать четыре печатные работы, в том числе четыре статьи  в журнале «Известия вузов. Технология текстильной промышленности», одна статья в сборнике  «Известия Ивановского отделения Петровской академии наук и искусств», три статьи депонированы в ВИНИТИ, а также тринадцать тезисов докладов на международных и межвузовских научно-технических конференциях. Получены патент на полезную модель №105295 РФ и два патента на изобретение №2443808 РФ, №2447209 РФ.

Личный вклад автора в получение результатов, изложенных в диссертации. Вклад автора состоит в участии во всех этапах процесса, непосредственном участии в получении исходных данных и научных экспериментах, в обработке и интерпретации экспериментальных данных, непосредственном проведении аналитических исследований, обобщении результатов и формулировке выводов, подготовке и издании основных публикаций по выполненной работе. Доля соискателя в опубликованных с соавторами работах по теме диссертации составляет от 25% до 100%.

Структура и объем диссертационной работы. Диссертационная работа состоит из введения, пяти глав, заключения с основными выводами по работе, библиографического списка (135 наименований) и пяти приложений. Диссертация изложена на 212 страницах машинописного текста, содержит 110 рисунков и 67 таблиц.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность темы, определены цели и задачи исследования, раскрыты элементы научной новизны и практическая значимость проведенного исследования.

В первой главе выполнен литературный обзор существующего отечественного и зарубежного оборудования для подготовки полуфабрикатов к прядению и выработке нетканого материала.

Многие ученые во всем мире проводят изыскательские работы по проблемам кардочесания и дискретизации. Это труды профессоров В.А. Ворошилова, Н.Я. Канарского, Н.И. Труевцева, А.Г. Севостьянова, Г.И. Карасева, И.Г. Борзунова, Ф.Т. Александрова, Н.М. Ашнина, В.В. Крылова, В.Д. Фролова, В.М. Зарубина, И.И. Мигушова, А. Хаузнера, Д. Кауфмана, Ф. Монфора, П. Тоуненда и др.

В результате проведенного анализа выявлено, что в связи с достаточно большим парком малогабаритных чесальных машин на отечественных текстильных предприятиях необходима их модернизация с целью улучшения процесса подготовки полуфабриката как к пневмомеханическому прядению, так и для выработки нетканых материалов. Для повышения эффективности разъединения хлопковых волокон на малогабаритных чесальных машинах целесообразно вводить различные варианты валичных зон чесания. Для улучшения показателей качества пряжи на пневмомеханических прядильных машинах целесообразно вводить варианты различных дискретизирующих устройств.

Испытания и  технологические исследования вариантов модернизации малогабаритных чесальных машин и дискретизирующих устройств на пневмомеханической прядильной машине позволят повысить эффективность разъединения хлопковых волокон в процессах кардочесания и дискретизации и получить продукцию с высокими показателями качества.

Во второй главе  рассматриваются результаты экспериментальных исследований модернизированной малогабаритной чесальной машины с валичной зоной чесания, состоящей из одинарных валиков. Валичная зона чесания (рис.1, 2) представляет собой шесть валиков, обтянутых гарнитурой, расположенных по дуге главного барабана. Рабочие валики механизма валичной зоны чесания приводятся в движение от редуктора узла питания чесальной машины. Между рабочими валиками установлены ножи, таким образом, чтобы не допускать образования прочеса на рабочих валиках и увеличивать дугу взаимодействия гарнитуры валика с волокнами. Нож состоит из собственно ножа и камеры. Он устанавливается на минимальную разводку к гарнитуре главного барабана  и максимально вводится в пространство между гарнитурой главного барабана и валика. Камера же располагается перед гарнитурой следующего за ножом валика. При этом волокна и их комплексы, захваченные гарнитурой главного барабана, транспортируются ею к валику. Их свободные от захвата гарнитурой концы под воздействием центробежной силы отходят от гарнитуры. Попав в камеру ножа, соприкасаются с гарнитурой валика на большой дуге и расчесываются его зубьями. В то же время та часть волокна, которая захвачена зубьями главного барабана, пройдя разводку между главным барабаном и валиком, попадает в разводку между следующим ножом и валиком и, будучи прижатой ножом к гарнитуре барабана, уносится ею под нож, увлекая за собой все волокно. Таким образом, нож обеспечивает условия для интенсивного и эффективного расчесывания волокон и недопущения намота на рабочие валики.

Рис. 1. Схема зоны чесания, состоящая из одинарных валиков

Рис. 2. Общий вид зоны чесания

Для нахождения оптимальных параметров работы валичной зоны чесания проводился ряд экспериментов. В качестве факторов оптимизации, влияющих на работу исследуемой зоны, выбраны частота вращения рабочих валиков, разводка между ножом и рабочим  валиком, а также разводка между рабочим валиком и  главным барабаном (табл. 1).

Таблица 1

Основная характеристика плана эксперимента

 

Факторы

Уровни варьирования

-1

0

+1

Х1 – частота вращения рабочих валиков, мин-1

26,1

19,5

16,3

Х2 – разводка между ножом и рабочим валиком, мм

0,25

0,2

0,15

Х3 – разводка между рабочим валиком и главным барабаном, мм

0,28

0,22

0,18

 

В качестве критериев оптимизации выбраны:

Y1 – засоренность, пор./г;

Y2 – Cv на длинных отрезках чесальной ленты, %;

Y3 – Cv на коротких отрезках чесальной ленты, %;

Y4 – выход отходов в исследуемой зоне, %.

В результате проведенных исследований получены математические модели целевых функций, по которым построены поверхности отклика:

Y1=87,098+3,556Х1-Х2-1,333Х3+1,911Х12+1,583Х1Х2+2,577Х22-0,583Х1Х3 - -1,167Х2Х3+1,577Х32;

Y2=3,931-0,077Х1+0,052Х2+0,265Х3+0,738Х12- 0,044Х1Х2+0,573Х22- 0,027Х1Х3-  -0,032Х2Х3-0,377Х32;

Y3=5,593+0,548Х1+0,206Х2-0,274Х3-0,530Х12-0,335Х1Х2+0,751Х22-0,17Х1Х3+ +0,188Х2Х3+0,043Х32;

Y4=1,993+0,3Х1-0,017Х2-0,022Х3+0,132Х12+0,242Х1 Х2+0,048Х22-0,033Х1Х3-  -0,225Х2Х3-0,265Х32.

С достоверностью 95 % математические модели Υ1 -Υ4 адекватно описывают процесс чесания и позволяют определить оптимальные параметры работы валичной зоны чесания.

На основании проведенного математического планирования эксперимента получены следующие оптимальные значения режимов работы валичной зоны чесания с одинарными валиками:

- частота вращения рабочих валиков: Х1 = 19,5 мин-1;

- разводка между ножом и рабочим валиком: Х2 = 0,2 мм;

- разводка между рабочим валиком и главным барабаном: Х3= 0,22 мм. 

Полученные оптимальные значения заправочных параметров валичной зоны чесания модернизированной малогабаритной чесальной машины (табл.2) позволяют обеспечить лучшее качество прочеса, минимальную неровноту чесальной ленты на длинных и коротких отрезках.

Экспериментальные исследования показывают, что использование валичной зоны чесания с одинарными валиками положительно сказывается на свойствах получаемого полуфабриката и рассмотренная конструкция может применяться при модернизации существующих малогабаритных чесальных машин.

Таблица 2

Качественные показатели чесальной ленты и

ленты с ленточных машин І и ІІ переходов

 

Наименование показателя

Норма

Контрольный вариант

Опытный

вариант

% изменения (опытный вариант к контрольному)

Чесальная лента

Линейная плотность ленты, ктекс

Качество прочеса, пор./г

Cv по линейной плотности  ленты, %

Cv на коротких отрезках, %

Выход отходов в исследуемой зоне, %

5,56

-

8,00

4,00

2,20

5.55

88

4,60

5,30

2,11

5,53

84

3,85

4,80

1,51

-

4,54

16,30

9,43

28,44

Лента с І перехода ленточных машин

Линейная плотность ленты, ктекс

Cv по линейной плотности ленты, %

Cv на коротких отрезках, %

3,85

2,6

7,5

3,70

3,02

7,91

3,50

3,69

7,20

-

22,2

8,97

Лента со ІІ перехода ленточных машин

Линейная плотность ленты, ктекс

Cv по линейной плотности ленты, %

Cv на коротких отрезках, %

4,00

2,1

8,0

4,02

1,9

7,75

4,05

1,41

6,07

-

25,78

21,68

Проведен расчет экономического эффекта от внедрения узла модернизации с использованием одинарных валиков. Ожидаемая эффективность составляет 64,2 тыс. руб. на три модернизированные малогабаритные чесальные машины.

В третьей главе рассматриваются результаты экспериментальных исследований вариантных исполнений дискретизирующих устройств. Цель эксперимента состояла в вы­боре оптимальных параметров гарнитур дискретизирующих барабанчиков и параметров работы узла дискретизации при выработке кардной пряжи линейной плотности 29 текс на пневмомеханических прядильных машинах ППМ-120-МС. Для проведения эксперимента изготовлены новые дискретизирующие барабанчики с игольчатой гарнитурой (рис.3). Предприятием, на ко­тором производился эксперимент, предложены дискретизирующие барабанчики, обтянутые пильчатой лентой с гарнитурой ОК-40, которые выбраны в качестве контрольного варианта. Техническая характеристика гарнитуры дискретизирующих барабанчиков представлена в табл. 3.

Таблица 3

Техническая характеристика дискретизирующих барабанчиков по вариантам

Вариант

Ширина

барабанчика,

мм

Диаметр по иглам (зубьям), мм

Шаг, мм

Угол наклона игл (зубьев), градус

Рабочая

высота игл (зубьев), мм

Диаметр игл (толщина зубьев), мм

Плотность игл (зубьев)

на 1см2

между рядами игл (зубьев), мм

между

иглами (зубьями) в ряду, мм

1

2

3

4

5

6

7

8

9

А

21,0

63,7

5,1

3,5

65

2,5

1,3

7

В

21,0

63,0

5,5

3,0

55

1,8

0,9

5

Г

21,0

63,5

2,8

2,3

55

2,5

1,3

20

Д

21,0

63,0

8,4

4,5

60

2,5

0,7

3

К*

21,0

63,0

4,3

2,5

24

2,0

0,1

25

*К – контрольный вариант. 

  Вариант А  Вариант В

Вариант Г Вариант Д

Рис. 3. Дискретизирующие барабанчики по вариантам

На обрыв и повреждаемость волокон оказывает влияние интенсивность воздействия дискретизирующего барабанчика на бородку.

Под интенсивностью дискретизации понимается количество зубьев расчесывающего барабанчика, приходящееся на одно волокно.

Интенсивность воздействия дискретизирующего барабанчика на бородку определим по формуле

m=znТвlшт /(1000·ТлVп), 

где z - число зубьев на поверхности дискретизирующего барабанчика;
n - частота вращения дискретизирующего барабанчика мин-1;
Тв, Тл - линейная плот­ность соответственно волокна и ленты, текс;
lшт - средневзве­шенная длина волокон в питающей ленте, мм;
Vп - линейная скорость питания, м/мин.

Данные расчетов  представлены  в табл. 4.

Таблица 4

Интенсивность воздействия гарнитуры

дискретизирующего барабанчика на волокно

Вариант

барабанчика

Кол-во игл (зубьев) дискретизирующего барабанчика, приходящееся на одно волокно, при трех скоростных режимах

7700

мин-1

8150

мин-1

8700

мин-1

А

2,2

2,3

2,5

В

1,5

1,6

1,7

Г

6,1

6,4

6,8

Д

0,91

0,96

1,02

К

7,6

8,0

8,7

С увеличением частоты вращения дискретизирующего барабанчика повышается интенсивность воздействия его зубьев на волокно. Однако, чем выше интенсивность воздействия, тем больше вероятность повреждения волокна. Рациональные значения принадлежат барабанчику варианта Г.

Следующим этапом работы явилось определение оптимального типа гарнитур и выбор благоприятных условий работы дискретизирующего устройства.

Для нахождения оптимальных параметров работы узла дискретизации проводился ряд экспериментов. В качестве факторов оптимизации были выбраны частота вращения дискретизирующего барабанчика, разводка между питающим цилиндром и питающим столиком, плотность игл барабанчика на 1 см2 (табл.5).

Таблица 5

Основная характеристика плана эксперимента

Факторы

Уровни варьирования

-1,44

-1

+1

+1,44

Х1 – величина разводки между питающим столиком и питающим цилиндром, мм

-

1,4

1,6

-

Х2 – частота вращения дискретизирующего барабанчика, мин-1

-

7700

8150

8700

Х3 – плотность игл барабанчика на 1 см2

3

5

7

20

В качестве критериев оптимизации выбраны:

Υ1 – удельная разрывная нагрузка, сН/текс;

Υ2 – коэффициент вариации по удельной разрывной нагрузке, %;

Υ3 – коэффициент вариации по линейной плотности, %.

В результате проведенных исследований получены математические модели целевых функций, по которым построены поверхности отклика:

Y1 = 4,946 - 0,268X1 - 0,056X2 + 0,347X3 + 4,946X12 +0,135X1X2 + 0,256X22 -  -0,028X1X3 -0,066X2X3 - 0,52X32; 

Y2 = 3,234 + 0,5668X1 + 0,467X2 - 0,332X3 + 3,234X12 + 0,006X1X2 + 0,284X22 + +0,327X1X3 + 0,072X2X3 + 2,182X32; 

Y3 = 0,746 + 0,334X1 + 0,037X2 + 0,088X3 + 0,746X12 - 0,052X1X2 + 0,094X22 + +0,033X1X3 +0,019X2X3 + 0,136X32.        

С достоверностью 95 % математические модели Υ1 -Υ3 адекватно описывают процесс дискретизации и позволяют определить оптимальные параметры работы дискретизирующего устройства.

На основании проведенного математического планирования эксперимента получены следующие оптимальные значения параметров работы узла дискретизации на пневмомеханической прядильной машине:

-  разводка между питающим столиком и питающим цилиндром: Х1 = 1,4 мм;

-  частота вращения дискретизирующего барабанчика: Х2 = 7700 мин-1;

-  плотность игл барабанчика: Х3 = 20 игл на 1 см2 (вариант Г). 

Полученные значения заправочных параметров узла дискретизации обеспечивают максимальное значение удельной разрывной нагрузки пряжи, минимальные  значения  коэффициента вариации по удельной разрывной нагрузке  и коэффициента вариации по линейной плотности.

Экономический эффект от внедрения в производство дискретизирующих барабанчиков с игольчатой гарнитурой составил более 3500 тыс. руб. в год.

В процессе теоретических и экспериментальных исследований  разработаны и предложены: расчесывающий барабанчик (патент на полезную модель №105295 РФ); расчесывающий барабанчик (патент на изобретение №2443808 РФ); игольчатый барабанчик (патент на изобретение №2447209 РФ).  Варианты дискретизирующих барабанчиков представлены на рис.4.

Вариант 1  Вариант 2  Вариант 3

Рис. 4. Варианты дискретизирующих барабанчиков

Дискретизирующие барабанчики 1 содержат цилиндрическую обечайку 2, смонтированные на ней иглы и штырьки (барабанчики вариантов 1 и 2), образующие ось вращения 4. На барабанчиках вариантов 2 и 3 между рядами игл и штырьков параллельно продольной оси барабанчика выполнены выборки 6. Штырьки 5 и выборки 6 своей кромкой прямоугольной или округлой формы поперечного сечения образуют внутри камеры у поверхности обечайки барабанчика воздушный поток – воздушную подушку, которая не допускает проникновения волокон к основанию игл и обеспечивает их расчесывание вершинами игл, что приводит к более щадящему режиму расчесывания волокнистой массы и способствует выводу расчесанного волокна в прядильную камеру.

В четвертой главе рассматриваются результаты экспериментальных исследований модернизированной малогабаритной чесальной машины с валичной зоной чесания, состоящей из одинарных валиков, в составе чесально-вязального агрегата.

Для нахождения оптимальных параметров работы валичной зоны чесания проводился ряд экспериментов. В качестве факторов оптимизации, влияющих на работу исследуемой зоны,  выбраны частота вращения рабочих валиков, разводка между ножом и рабочим валиком и разводка между рабочим валиком  и главным барабаном (табл. 6).

Таблица 6

Основная характеристика плана эксперимента

Факторы

Уровни варьирования

-1

0

+1

  Х1 – частота вращения рабочих валиков, мин-1

5

10

15

  Х2 – разводка между ножом и рабочим валиком, мм

0,15

0,20

0,25

  Х3 – разводка между рабочим валиком и главным барабаном, мм

0,2

0,25

0,3

В качестве критериев оптимизации выбраны:

Υ1 – модальная длина, мм;

Υ2  – штапельная длина, мм;

Υ3 –  количество коротких волокон, %;

Υ4 – коэффициент вариации по штапельной длине, %.

В результате проведенных исследований получены математические модели целевых функций, по которым построены поверхности отклика:

Y1=18,00+0,100X1 -0,017X2+0,044X3+0,089X12+0,158X1X2+0,139X22 -0,011X32; 

Y2=25,1+0,050X1-0,033X2+0,144X3+0,028X12+0,133X1X2-0,022X22+0,078X32; 

Y3=27,9-2,206X1-0,767X2+0,411X3+1,361X12+1,050X1X2 -0,256X22-1,289X32;

Y4=41,1- 0,817X1+0,489X2+0,650X3+1,017X12- 0,125X1X2-1,333X22+0,150X32. 

На основании проведенного математического планирования эксперимента получены следующие оптимальные значения режимов работы валичной зоны чесания с одинарными валиками:

- частота вращения рабочих валиков: Х1 = 5 мин-1;

- разводка между ножом и рабочим валиком: Х2 = 0,15 мм;

- разводка между рабочим валиком и главным барабаном: Х3 =0,3 мм. 

Полученные значения заправочных параметров позволяют обеспечить максимальные значения модальной и штапельной длин волокна, минимальные значения количества коротких волокон и коэффициента вариации по штапельной длине в прочёсе.

Проведен расчет экономического эффекта от внедрения узла модернизации с использованием одинарных валиков на малогабаритную чесальную машину в составе АЧВ-5. Ожидаемая экономическая эффективность от модернизации ЧММ-14ПС составляет более 270,0 тыс. руб. на 3 машины.

В пятой главе рассматриваются результаты экспериментальных исследований модернизированной малогабаритной чесальной машины с валичной зоной чесания, состоящей из трех групп трех валиков, в составе чесально-вязального агрегата.

Обработанный приемным барабаном волокнистый материал поступает в узел «валичная зона чесания – главный барабан», где подвергается воздействию гарнитур рабочих валиков (рис.5, 6) и главного барабана. Здесь происходит разделение клочков волокнистой массы на отдельные волокна, причем часть их уносится главным барабаном к следующей группе валиков, а часть волокон снимается чистительным валиком с рабочих валиков и передается на поверхность главного барабана, где волокна смешиваются с вновь поступающими порциями волокон. Таким образом, происходит выравнивание слоя волокон на главном барабане. К последней зоне чесания трех валиков волокно подходит достаточно параллелизованным и очищенным.

Для нахождения оптимальных параметров работы валичной зоны чесания проводился ряд экспериментов. В качестве факторов оптимизации, влияющих на работу исследуемой зоны, выбраны частота вращения рабочего и чистительного валиков, разводка между рабочим валиком и главным барабаном, а также разводка между валиками (табл. 7).

Рис. 5. Схема зоны чесания с использованием трех групп из трех валиков

Рис. 6. Общий вид зоны чесания

Таблица 7

Основная характеристика плана эксперимента

Факторы

Уровни варьирования

-1

0

+1

Х1 – частота вращения валиков, мин-1

10

15

20

Х2 – разводка между валиками, мм

0,20

0,25

0,30

Х3 – разводка между рабочим ва­ликом

и главным барабаном, мм

0,15

0,20

0,25

В качестве критериев оптимизации выбраны:

Y1 – модальная длина, мм;

Y2  – штапельная длина, мм;

Y3 – количество коротких волокон, %;

Y4 – коэффициент вариации по штапельной длине, %.

В результате проведенных исследований получены математические модели целевых функций, по которым построены поверхности отклика:

Y1=18,018+0,114Х1-0,125Х2-0,183Х3-0,123Х12-0,021Х1Х2+0,096Х22-0,043Х32; 

Y2=24,143+0,047Х1+0,075Х2+0,066Х3-0,084Х12-0,038Х1Х2 -0,101Х22-0,240Х32; 

Y3=34,947+1,229Х1-0,027Х2+0,163Х3+0,009Х12+0,410Х1Х2 -1,091Х22 +1,179Х32; 

Y4=41,446+0,119Х1-0,275Х2-0,336Х3-0,390Х12-0,213Х1Х2 +0,427Х22+0,264Х32.

На основании проведенного математического планирования эксперимента получены следующие оптимальные значения режимов работы валичной зоны чесания, состоящей из трех групп трех валиков:

- частота вращения рабочих валиков: Х1 = 20 мин-1;

- разводка между валиками: Х2  = 0,2 мм;

- разводка между рабочим ва­ликом и главным барабаном: Х3 = 0,2 мм.

Полученные значения заправочных параметров позволяют обеспечить максимальные значения модальной и штапельной длин волокна, минимальные значения количества коротких волокон и коэффициента вариации по штапельной длине. Валичная зона чесания обеспечивает снижение выхода прядомого волокна в отходы, улучшение качества выпускаемого прочеса за счет интенсивной обработки волокнистого материала с одновременным увеличением выделенного сора. Зона может успешно использоваться для переработки хлопка низких сортов с длиной перерабатываемого волокна 32/33 мм и засоренностью до 12% и отходов производства.

Проведен расчет экономического эффекта от внедрения узла модернизации с использованием трех групп из трех валиков. Ожидаемая эффективность составит 204,8 тыс. руб. на три малогабаритные чесальные машины

ОБЩИЕ ВЫВОДЫ ПО РАБОТЕ

  1. Впервые в хлопкопрядении исследованы модернизированные чесальные машины с валичными зонами чесания и игольчатые дискретизирующие устройства в пневмомеханическом прядении.
  2. Предложенные альтернативные способы разъединения комплексов волокон полуфабриката в процессе чесания позволяют повысить качество нетканого материала.
  3. Проведенные технологические испытания в производственных условиях вариантных исполнений валичных зон чесания на чесальных машинах и игольчатых дискретизирующих барабанчиков на пневмомеханической прядильной машине доказали целесообразность использования предложенных конструкций в прядильном производстве.
  4. С  использованием методов математического планирования эксперимента определены оптимальные параметры работы модернизированной малогабаритной чесальной машины с валичной зоной чесания, состоящей из одинарных валиков. Оптимальные заправочные параметры ЧММ-14Т: частота вращения рабочих валиков – 19,5 мин -1, разводка между ножом и рабочим валиком – 0,20 мм, разводка между рабочим валиком и главным барабаном – 0,22 мм. Заправочные параметры ЧММ-14ПС: частота вращения рабочих валиков – 5 мин -1,  разводка между ножом и рабочим валиком – 0,15 мм, разводка между рабочим валиком и главным барабаном – 0,30 мм.
  5. С использованием методов математического планирования эксперимента определены оптимальные параметры работы узла дискретизации пневмомеханической прядильной машины. Оптимальные заправочные параметры ППМ-120-МС: частота вращения дискретизирующего барабанчика –  7700 мин -1, плотность игл барабанчика – 20 игл на 1 см2,  разводка между питающим столиком и питающим цилиндром – 1,4 мм.
  6. С использованием методов математического планирования эксперимента определены оптимальные параметры работы модернизированной малогабаритной чесальной машины с валичной зоной чесания, состоящей из трех групп из трех валиков, в составе АЧВ-5. Оптимальные заправочные параметры ЧММ-14ПС: частота вращения рабочих валиков – 20 мин -1, разводка между рабочим и чистительным валиками – 0,2 мм, разводка между рабочим валиком и главным барабаном – 0,2 мм.
  7. Предложены новые конструкции дискретизирующих барабанчиков:  расчесывающий барабанчик (патент на полезную модель №105295 РФ),  расчесывающий барабанчик (патент на изобретение №2443808 РФ),  игольчатый барабанчик (патент на изобретение №2447209 РФ).
  8. Получен экономический эффект от внедрения предложенных вариантов валичных зон чесания и новых конструкций дискретизирующих барабанчиков более 5000 тыс. руб. на годовой  выпуск продукции ПТФ №3 ОАО ХБК «Шуйские ситцы», г. Фурманов.

Публикации, отражающие основное содержание диссертации

Статьи в журналах, рекомендованных ВАК для опубликования основных научных результатов диссертаций:

  1. Голубева, Е.Н. Сравнительные исследования валичных зон чесания на малогабаритной чесальной машине в составе АЧВ-5 [Текст] / Е.Н.Голубева, В.М.Зарубин, Н.Ф.Васенёв // Изв.вузов. Технология текстильной промышленности. – 2011. – №1. – С.38-41.
  2. Голубева, Е.Н. Определение оптимального варианта конструкции дискретизирующего барабанчика [Текст] / Е.Н.Голубева, В.М.Зарубин, Н.Ф.Васенёв // Изв. вузов. Технология текстильной промышленности.– 2011.– №3.– С.30-33.
  3. Голубева, Е.Н. Исследование процесса чесания на малогабаритной чесальной машине, входящей в состав АЧВ-5 [Текст] / Е.Н.Голубева, В.М.Зарубин, Н.Ф.Васенёв // Изв. вузов. Технология текстильной  промышленности. – 2011. – №6. – С.27-30.
  4. Голубева, Е.Н. К вопросу о совершенствовании процесса чесания на малогабаритных чесальных машинах [Текст] / Е.Н.Голубева, В.М.Зарубин, Н.Ф.Васенёв // Изв.вузов. Технология текстильной промышленности. – 2012. – №1. – С.31-34.

Патенты:

  1. Пат. на полезную модель 105295 РФ, МПК D 01 H4/30. Расчесывающий барабанчик пневмомеханической прядильной машины [Текст] / Зарубин В.М., Васенёв Н.Ф., Голубева Е.Н., Шмелева Т.В., Полякова Е.В., Сизов А.А., Васенёв А.Н., Медведев О.С., Глинкин П.М. – № 2011104492/12; заявл. 08.02.2011; опубл. 10.06.2011, Бюл. №16.
  2. Пат. на изобретение 2443808, МПК D 01 H4/30 (2006.01). Расчесывающий барабанчик пневмомеханической прядильной машины [Текст] / Зарубин В.М., Васенёв Н.Ф., Голубева Е.Н., Шмелева Т.В., Полякова Е.В., Сизов А.А., Васенёв А.Н. – № 2010143594/12;  заявл.25.10.2010;  опубл. 27.02.2012,  Бюл. №6.
  3. Пат. на изобретение 2447209, МПК D 01 H4/30 (2006.01). Игольчатый барабанчик пневмомеханической прядильной машины [Текст] / Зарубин В.М., Васенёв Н.Ф., Голубева Е.Н., Шмелева Т.В., Полякова Е.В., Сизов А.А., Васенёв А.Н., Медведев О.С. – № 2010153039/12; заявл.23.12.2010; опубл. 10.04.2012, Бюл. №10.

Депонированные рукописи:

  1. Голубева, Е.Н. Исследование и оптимизация процесса чесания на модернизированной малогабаритной чесальной машине в составе АЧВ-5 [Текст] / Е.Н.Голубева; ИГТА. – М., 2011. – 8 с. – Деп. в ВИНИТИ 01.11.2011, №478-В2011.
  2. Голубева, Е.Н. Выбор оптимального варианта конструкции дискретизирующего барабанчика на пневмомеханической  прядильной машине [Текст] / Е.Н.Голубева; ИГТА. – М., 2011. – 7 с. – Деп. в ВИНИТИ 01.11.2011, №479-В2011.
  3. Голубева, Е.Н. Исследование зоны чесания на малогабаритных чесальных машинах в  составе АЧВ-5 [Текст] / Е.Н.Голубева; ИГТА. – М., 2011. – 7 с. – Деп. в ВИНИТИ 01.11.2011, №480-В2011.

Материалы научных конференций и тезисы докладов:

  1. Васенёв, Н.Ф. Исследование модернизированных малогабаритных чесальных машин [Текст] / Н.Ф.Васенёв, Е.Н.Голубева // Известия Ивановского отделения Петровской академии наук и искусств. Секция технических наук: сб.науч.статей / ИГТА. – Иваново, 2006. – С.182-187.
  2. Голубева, Е.Н. Исследование и оптимизация процесса чесания на модернизированной малогабаритной чесальной машине ЧММ-14Т [Текст] / Е.Н.Голубева // Современные наукоемкие технологии и перспективные материалы текстильной и легкой промышленности (ПРОГРЕСС-2006): сборник материалов международной научно-технической конференции / ИГТА. – Иваново, 2006. – С.16-17.
  3. Голубева, Е.Н. Модернизация зоны чесания малогабаритных чесальных машин ЧММ-14Т [Текст] / Е.Н.Голубева, А.А.Багрова, А.П.Москвина // Молодые ученые – развитию текстильной и легкой промышленности (ПОИСК-2006): сборник материалов межвузовской научно-технической конференции аспирантов и студентов / ИГТА. – Иваново, 2006. – С.32-33.
  4. Голубева, Е.Н. Модернизация зоны чесания на чесальных машинах ЧМД-4 [Текст] / Е.Н.Голубева // Молодые ученые – развитию текстильной и легкой промышленности (ПОИСК-2007): сборник материалов межвузовской научно-технической  конференции  аспирантов и  студентов / ИГТА. – Иваново, 2007. – С.4-5.
  5. Голубева, Е.Н. Исследование модернизированного узла дискретизации на пневмомеханической прядильной машине [Текст] / Е.Н.Голубева, Н.Ф.Васенёв, Е.Е.Гусева, Н.В.Королева, Е.А.Галаншина // Молодые ученые – развитию текстильной и легкой промышленности (ПОИСК-2008): сборник материалов межвузовской научно-технической конференции аспирантов и студентов / ИГТА. – Иваново, 2008. – С.3-4.
  6. Голубева, Е.Н. Совершенствование процесса дискретизации на пневмомеханической прядильной машине [Текст] / Е.Н.Голубева, В.М.Зарубин, Н.Ф.Васенёв // Современные наукоемкие технологии и перспективные материалы текстильной и легкой промышленности (ПРОГРЕСС-2008): сборник материалов международной научно-технической конференции / ИГТА. – Иваново, 2008. – С.15-16.
  7. Голубева, Е.Н. Определение оптимального типа гарнитуры дискретизирующего барабанчика на пневмомеханической прядильной машине ППМ – 120 МС [Текст] / Е.Н.Голубева, В.М.Зарубин, Н.Ф.Васенёв // Современные технологии и оборудование текстильной промышленности (ТЕКСТИЛЬ-2008): сбор. матер. междунар. научно-технической конф. / МГТУ. – М., 2008. – С.19-20. 
  8. Васенёв, Н.Ф. Исследование влияния дискретизирующих барабанчиков с различными игольчатыми гарнитурами на основные показатели пряжи [Текст] / Н.Ф.Васенёв, Е.Н.Голубева // Теоретические знания – в практические дела: сборник материалов межвузовской научно-практической конференции /  ОГИС. – Омск, 2008. – С.41-42.
  9. Голубева, Е.Н. Совершенствование процесса чесания при выработке нетканых материалов [Текст] / Е.Н.Голубева, Н.Ф.Васенёв // Актуальные проблемы проектирования и технологии изготовления текстильных материалов специального назначения (ТЕХТЕКСТИЛЬ-2010): сборник материалов всероссийской научно-технической конференции с международным участием / УлГТУ. – Димитровград, 2010. – С.115-116.
  10. Голубева, Е.Н. Модернизация  зоны чесания  на  чесальных  машинах в прядильном производстве [Текст] / Е.Н.Голубева, В.М.Зарубин, Н.Ф.Васенёв // Современные наукоемкие технологии и перспективные материалы текстильной и легкой промышленности (ПРОГРЕСС-2010): сборник материалов международной  научно-технической  конференции  / ИГТА. – Иваново, 2010. – С.8-9.
  11. Голубева, Е.Н. Совершенствование технологического процесса выработки пряжи на ППМ [Текст] / Е.Н.Голубева, В.М.Зарубин, Н.Ф.Васенёв // Современные наукоемкие технологии и перспективные материалы текстильной и легкой промышленности (ПРОГРЕСС-2010): сборник материалов международной  научно-технической  конференции  / ИГТА. –  Иваново, 2010.  – С.19-20.
  12. Голубева, Е.Н. Совершенствование технологии  чесания при выработке нетканого материала [Текст] / Е.Н.Голубева, А.А.Исупова, В.В.Гречина, Н.Ф.Васенёв // Молодые ученые – развитию текстильной и легкой промышленности (ПОИСК-2010): сборник материалов межвузовской научно-технической  конференции  аспирантов  и студентов / ИГТА. – Иваново, 2010. – С.4-5.
  13. Голубева, Е.Н. Влияние состава разрыхлительно-трепального агрегата на степень очистки волокнистого материала [Текст] / Е.Н.Голубева // Молодые ученые – развитию текстильной и легкой промышленности (ПОИСК-2010): сборник материалов межвузовской научно-технической конференции аспирантов и студентов / ИГТА. – Иваново, 2010. – С.9-10.
  14. Медведев, О.С. Расчесывающий барабанчик для пневмомеханической прядильной машины [Текст] / О.С.Медведев, Е.Н.Голубева, Н.Ф.Васенёв // Молодые ученые – развитию текстильной и легкой промышленности (ПОИСК-2011): тез. докл. межвуз. науч.-техн. конференции / ИГТА. – Иваново, 2011. – С.210.

Подписано в печать 23.04.2012.

Формат 1/16 60x84. Бумага писчая. Плоская печать.

Усл. печ. л. 1,22. Уч.-изд. л. 1,16. Тираж 80 экз. Заказ № 3713

Редакционно-издательский отдел

Ивановской государственной текстильной академии

Копировально-множительное бюро

153000 г. Иваново, пр. Ф. Энгельса, 21







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

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.