автореферат диссертации по технологии материалов и изделия текстильной и легкой промышленности, 05.19.03, диссертация на тему:Исследование неровноты линейной плотности чесальной шерстяной ленты и разработка системы ее стабилизации при выработке пряжи пневмомеханическим способом

РОССИЙСКИЙ ЗАОЧНЫЙ ИНСТИТУТ ТЕКСТИЛЬНОЙ И ЛЕГКОЙ ПРОМЫШЛЕННОСТИ

ИССЛЕДОВАНИЕ НЕРОВНОТЫ ЛИНЕЙНОЙ ПЛОТНОСТИ ЧЕСАЛЬНОЙ ШЕРСТЯНОЙ ЛЕНТЫ И РАЗРАБОТКА СИСТЕМЫ ЕЕ СТАБИЛИЗАЦИИ ПРИ ВЫРАБОТКЕ ПРЯЖИ ПНЕВМОМЕХАНИЧЕСКИМ СПОСОБОМ

05.19.03. - технология текстильных материалов

Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук

Научный руководитель кандидат технических наук, доцент Е.В.Колпаков

На правах рукописи

Иванов Павел Львович

Москва - 1998

ОГЛАВЛЕНИИ. стр^

Глава: Г. Современная технология и оборудование для подготовки чесальной ленты из смесей шерсти ш химическими волокнами для выработки аппаратной пря-

ш пневмомеханическим способом прядения............4

Глава. 2. Анализ нешвноты ленты при ее выработке на чесальном аппарате с вытяжным устройством...........Л

2.Г.. Основные понятия о неровноте чесальной ленты....Л

гп

2.2. Выравнивающая способность чесального аппарата....

2.3.. Динамическая характеристика вытяжного устройства........................................... ¿1

2.4. Экспериментальное определение неровноты ленты, выработанной на чесальном аппарате с вытяжным

ус трой с твои......................................33

Глава 3. Системы стабилизации линейной плотности ленты......40

3.Г. Общие* понятия и виды систем стабилизации........

3.2. Обоснование и выбор системы стабилизации линейной плотности чесальной ленты....................45

3.3. Устройство и принцип работы промышленных замкнутых систем стабилизации линейной плотности ленты.......................................................................50

Глава 4. Разработка и исследование системы стабилизации линейной* плотности чесальной ленты.........................60

4.Г. Исходные' данные для разработки системы стабилиза-

С»-- О <-5 )

ции линеинои плотности чесальной ленты...........

4:.2. Аппаратурная реализация замкнутой релейной системы стабилизации линейной плотности чесальной ленты...............................................61

4.3. Устойчивость замкнутой релейной системы стабилизации линейной плотности ленты.................... 77

3.

стр.

4.4". Стабилизирующая способность замкнутой релейной

системы.............

Глава 5>. Технологическая эффективность замкнутой релейной системы стабилизации линейной плотности

ленты* .............

5.Г Методика технологических испытаний чесальной

ленты. . • . ..••>«••-•*•• 87

5.2. Экспериментальное определение неровноты чесальной ленты. • • ; ; "i I % . . . . 90

5.3. Проверка на стабильность релейной ССШ11. . . . 95

5.4. Эффективность стабилизации линейной плотности

ленты замкнутой релейной ССЖЛ. • . ► . .. 97 5.5 Аналитическое определение стабилизирующей способности замкнутой релейной системы. .... . . 101 5.6. Экономическая целесообразность использования

системы стабилизации линейной плотности чесальной ленты для выработки аппаратной пряж пневмомеханическим способом прддения. . I........ ; 1Г8

Основные выводы, и предложения......120

Литература. . •*••••* '122

Приложение Г.

Приложение 2.

Приложение 3.

Приложение 4.

Акты внедрения.

Глава Г. Современная технология и оборудование для выработки чесальной ленты из смесей шерсти ш химическими волокнами для выработки аппаратной пряжи пневмомеханическим способом прядения.

Шерстяная промышленность является одной из основных отраслей текстильной промышленности. На ее предприятиях вырабатывают пряжу как из чистой шерсти, так и из смесей шерсти с химическими волокнами, из которой изготавливают трикотажные изделия,одеяла, ковры, ткани бытового и технического назначения.

Одной из основных задач дальнейшего развития шерстяной промышленности является увеличение производительности оборудования и труда, расширение ассортимента вырабатываемых изделий, улучшение качества продукции, эффективное использование- сырья'.

Аппаратная система прядения применяется для выработки пряжи из сравнительно коротких волокон, средняя длина которых обычно ке превышает 55мм.

В "зависимости от назначения пряжи для ее выработки могут быть использованы химические волокна, отходы камвольного производства, собственные обраты и волокна, полученные при разработке шерстяных обрезков ткани, трикотажа.

Готовую смесь волокон1 пропускают через две-три чесальные машины..

Двушрочесные аппараты применяют для чесания смеси из грубой и полугрубой шерсти. Трехпрочесные- для чесания смесей из тонкой и полутонкой шерсти.

Одним из путей повышения эффективности выработки аппаратной пряжи является использование пневмомеханического способа прядения. Применение этого способа позволяет повысить производительность оборудования в 1,6- 2 раза, а производительность труда - В 2,5 - 3 раза / I /.

При выработке аппаратной пряжи пневмомеханическим способом

............5.

сохраняется, практически, технология подготовки сырья к чесанию.

Основным отличием1 является использование чесального аппарата, в

выпускной части которого устанавливается несколько лентоукладчи-

крв. Ватка причеса делится на съемном барабане на определенное

количество полос, из которых формируются ленты, укладываемые в

тазы.

Фирмой "Бефама" /Польша/ /2/ предлагается чесальный аппарат модели 642 длякыработки ленты. Чесальный аппарат выпускается с рабочей шириной 1800,2000,2200,2500мм. В зависимости от ширины ; на выпуске устанавливаются от 5 до 12 тазов диаметром 300, 900" мм.;в которые укладывается лента линейной плотности от 2 до Г0 ктекс.

К недостаткам данного выпускного устройства следует отнести большие габаритные размеры, трудность обслуживания и недостаточно равномерные по линейной плотности вырабатываемые ленты.

Чесальный аппарат фирмы "ЦоиуЛ Ъись&еъд Воъэоп » /Бельгия/ с рабочей шириной 3000 мм предназначен для выработки ковровой пряжи пневмомеханическим способом'" прядения, он имеет бункерное • питание, систему стабилизации линейной плотности ленты.

Выпускное устройство чесального аппарата обеспечивает формирование и укладку 4,6 или 8 лент в тазы.

Аналогичные чесальные аппараты с рабочей шириной 3000 -3500 мм для подготовки ленты к пневмопрядению выпускают фирмы * ОМВ № /Франция/ и "ОсЫ » /Италия/.

В отечественной промышленности для получения чесальной ленты в производстве пряжи пневмомеханическим способом прядения используются, в основном, двухпрочесные аппараты модели Н-245 фирмы

«ТехЬ'я*'

/Германия/ и трехпрочесные аппараты модели £ — 24 /Польша/, оснащенные- выпускным' устройством ВУЧ " .. О Рд.овского завода „Текмаш "/5/.

На съемном барабане аппарата прочес делится на две части, ........каждая из которых поступает в плющильные валы, затем лента ук-

ладывается в тазы.

Основным недостатком1 чесальных аппаратов модели №-245 и [Я -24 является их- малая производительность и недостаточно равномерная лента.

Чесальный апарат АЧ-226-Ш Орловского завода,, Текмаш также предназначен для получения чесальной ленты и питания пневмомеханических прядильных машин типа ШМ-240-Ш. На выпуске аппарата ленты укладываются в два таза.

Сравнительно малая .линейная плотность вырабатываемой ленты / 9-13 ктекс/ на существующих чесальных апаратах достигается путем снижения загрузки их волокнистым материалом. Это приводит к существенному снижению производительности чесальных аппаратов.

Получение максимально-допустимой производительности чесального аппарата /4, , 5/ достигается при использовании вытяжного устройства на приставке ВУЧ-

Производственные испытания вытяжного устройства на чесальных аппаратах моделей' 0-245 и ПК-24 показали технологическую и экономическую эффективность его использования.

В Г989г , по результатам производственных испытаний, вытяжное устройство было принято к серийному производству на Орловском заводе ,Хекмаш"

Вытяжное устройство ВУ предназначено для использования на чесалвных аппаратах моделей Н-245,, С Я -24, АЧ-226-Ш в составе выпускного устройства БУЧ /см.рис.Г.I/.

Вытяжное устройство предназначено для утонения прочеса, рас. нрямления и параллелизации волокон. Линейная плотность ленты 8-Г5 ктекс. Лента предназначена для' питания пневмопрядильных машин типа ППМ-240-Ш. Число выпусков ленты-цва, общая вытяжка в вытяжном устройстве ВУ Е = Г.Г2 - 2.1.

Применение вытяжного' устройства позволило увеличить скорость выпуска, а следовательно, и производительность чесальных аппара-

тов на:* 20% - модель В-245^

30% - модель СЯ-24; 30%' - модель АЧ-226-Ш. Вытяжное устройство состоит из промежуточного и выпускного узлов, остова и привода /см.рис.1.Г./

В качестве питающего- узла ВУ использованы плющильные волы устройства ВУЧ.

Технологический процесс утонения продукта в ВУ осуществляется следующим образом: прочес со съемного барабана " поступает в плющильные валы А питающего узла, затем проходит между игольчатыми валами 2 ,5 и верхним гладким стальным самогрузным валом , потом лента направляется между нижними рифлеными цилиндрами Ч и верхним обрезиненным валом 5. выпускного узла.

Основная вытяжка происходит между игольчатыми валиками и рифлеными цилиндрами.

Вытянутая лента с помощью плющильных валов лентоуклэдчика выпускного: устройства ВУЧ укладывается во вращающийся таз размером 350 х 700мм.

После наработки ленты в таз заданной длины производится автоматическая замена ег© на резервны!.

Применение пневмомеханических прядильных машин для выработки аппаратной пряжи предъявляет повышенные требования к качеству чесальной ленты А/,/Й/.

В качестве питающего продукта используется лента линейной плотности 8-15" ктекс.

Основные характеристики ленты должны соответствовать следующим значениям:

- содержание жира не более - 1,5$;

- отклонение линейной плотности ленты от номинального значения не более - 3,5$' на отрезках более одного метра;

- линейная неровнота ленты по прибору "Устер" не более - 5,5$

—. .содержание растительных примесей в ленте не более - 0,Г5%.

На качество пряжи при пневмомеханическом способе прядения оказывает большое влияние распрямленноеть и ориентация волокон в чесальной ленте, ее неровнота по линейной плотности.

Исследования показывают /Г/, что распрямленность волокон в прочесе составляет, в среднем, 45 50%,а ориентация - 0,6 * 0,7. Недостаточная распрямленность и ориентация волокон является источником коротковолновой неровноты чесальной' ленты..

Причинами появления длинноволновой неровноты ленты является, в основном, неравномерное питание волокнистым материалом чесального аппарата.

В последние годы за рубежам все большее распространение получает бункерное питание при помощи шахтных автопитателей, которые обладают рядом преимуществ по сравнению с самовесами. Недостатком бункерного питания является возникновение в чесальной ленте длинноволновой неровноты, т1к. бункер не реагирует на возможные различия объемной массы смесей.,

В настоящее время все чесальное оборудование отечественных предприятий, в основном, оснащено самовесами.

Масса порции смеси устанавливается в зависимости от производительности чесального аппарата и линейной* плотности вырабатываемой ленты.

Масса броска может меняться, в пределах от 200 до 500 г, скорость питания -0,15 * 0,б1 м^мин, число бросков Г,3 * 3 в минуту /3/

При нормальной работе' отклонение от средней массы бросков не должно превышать — 3,5^, а при использовании электромеханических- самовесов +

1,5 *

Однако, недостаточная чувствительность и устойчивость весового механизма, инерционность рычажной системы, не одинаковый уровень загрузки бункера, неравномерность загрузки волокном иголь-

чатож решетки, после ее взаимодействия с уравнивающим гребнем, приводя? к' неравномерному питанию чесального аппарата, а следовательно, к неровноте чесальной ленты.

Для улучшения качества чесальной ленты на чесальных аппаратах в последнее время стали применять различные системы стабилизации линейной плотности ленты /6/.

Это системы, основанные на поддержании постоянства поступающей массы волокна путем изменения скорости питания. Или системы, основанные на изменении вытяжки в вытяжном устройстве в зависимости от изменения линейной плотности прочеса.

Некоторые фирмы /Ритер/ применяют комбинированные системы стабилизации линейной плотности ленты, включающие изменения скорости питания и вытяжки в вытяжном устройстве /?/.

2, Анализ неровноты ленты при ее выработке на чесальном аппарате с вытяжным устройством.

2.Г. Основные понятия о неровноте чесальной ленты.

Для числовой оценки неровноты ленты служит ее среднее арифметическое значение /8/

х=рГ(х,-х1+—+хн)' /2.1.1/ :

где Г\- число испытаний;

Х% , Х2,... -отдельные значения неровноты ленты по линейной плотности. Дисперсия будет равна:

Характеристикой неровноты является коэффициент вариации

.. С^х -М'

где^ - среднее квадратическое- отклонение.

Теоретический коэффициент вариации по линейной плотности ленты От „ для которой распределение числа волокон в сечении (т) характеризуется законом Пуассона, определяется по формуле

100/ гггг^г

¿М-

п

От = 'Тг= м+мшшк

ГШ М1 ' ~ /2.1.4/

Формула действительна для одинаковых волокон, случайным- образом расположенных по длине продукта и полностью разъединенных друг с другом.Х^" коэф.вариации по диаметру волокна»

Часто для оценки эффективности технологического процесса используют характеристику, называемую индексом' неровноты 3. Индекс неровноты представляет собой отношение измеренной' неровноты С к теоретической

3=с/г ■

/ Ьт /2.1.5/

Следовательно, чем выше индекс неровноты для1 продукта, тем

больше его неравномерность, тем менее совершенна технология его производства. Индекс неровноты повышается с увеличением среднего числа волокон в поперечном сечении продукта, поэтому по индексу неровноты можно сравнивать лишь продукты одинаковой линейной плотности.

Градиент неровноты представляет собой уравнение, характеризующее изменение квадратической неровноты /коэффициента вариации/ в зависимости от длины отрезка.

Различают градиенты внешней неровноты 8/1/ и внутренней неровноты м/1/ т.

/2.1.6/

Спектральная плотность продукта используется для изучения периодических колебаний, она раскрывает весь спектр: волн .в неровное продукта, позволяет установить долю влияния каждой волны на величину неровноты и определяется по формуле.*

)

Л + Т

X

е Л

>

/2.1.7/

5М= Ьгъ РТ

у —* оо С I

..... ^Т

где_Сс? - круговая частота; —функция, спектр которой вычисляется; Т — время наблюдения за процессом;

б5 - основание натуральных логарифмов. Спектральный анализ дает результат в виде функции спектральной плотности, или амплитудного спектРр/. /спектрограммы/. Спектрограмма выражает зависимость средней амплитуды периодических колебаний А от длины волны А .

На основе математической статистики и при некоторых допущениях, коэффициент вариации общей неровноты продукта определяется по формуле:

Со Пн +Св*г*т ' /2.1.8/

где:

Овну т - коэффициент вариации внутренней неровноты,

С вы. - коэффициент вариации внешней неровноты.

2.2. Выравнивающая способность чесального аппарата.

Способность выпускать более равномерный поток волокон по сравнению с поступающим в машину по линейной плотности называется выравнивающей способностью чесальной машины.

Валичная чесальная машина обладает мощной выравнивающей" способностью. Однако выравнивание осуществляется машиной только внутри сравнительно небольших объемов перерабатываемой смеси.

При установившемся режиме чесальная машина создает определенный запас волокон, который распрлагается в гарнитуре главного барабана и рабочих пар. Этот запас постоянно: обновляется по своему составу, изменяется также его масса.

При кратковременном уменьшении количества волокна на питании, машина в значительной? мере компенсирует эту недостачу за счет своего запаса и таким образом обеспечивает выпуск ленты почти прежней линейной плотности. При кратковременном избытке волокна на питании машина аккумулирует излишек, вследствие чего линейная плотность выходящего продукта если и увеличится, то весьма незначительно. Следовательно, чесальная машина автоматически выравнивает и поддерживает на заданном уровне линей!рг плотность выходящего продукта в случае незначительных и кратковременных колебаний линейной плотности питающего настила.

Выравнивающая способность машины тем выше, чем большим запасом волокна она располагает / при неизменной производительности/ и чем мобильнее этот запас.

Характерная особенность валичной чесальной машины состоит в том, что наряду с основным потоком волокна, поступающим на главный барабан от узла питания /или от предпрочеса/, через ее рабочие зоны движется большое число вторичных потоков, циркулирующих

в машине по замкнутым контурам. Многократное сложение и разделение основного и вторичных потоков является,наряду с наличием запаса волокна на рабочих органах, основной причиной, обуславливающей высокую выравнивающую способность валичной чесальной машины / 10 /.

Передаточная функция представляет собой отношение преобразованной по Лапласу функции на выходе объекта к функции на входе:

-

где р - комплексная переменная.

Для нахождения передаточной