автореферат диссертации по технологии материалов и изделия текстильной и легкой промышленности, 05.19.02, диссертация на тему:Исследование процесса вытягивания льняного волокна в вытяжном приборе с гребенным полем и разработка рекомендаций по его оптимизации

На правах рукописи

ПАНАСЕНКО Сергей Алексеевич

ИССЛЕДОВАНИЕ ПРОЦЕССА ВЫТЯГИВАНИЯ ЛЬНЯНОГО ВОЛОКНА В ВЫТЯЖНОМ ПРИБОРЕ С ГРЕБЕННЫМ ПОЛЕМ И РАЗРАБОТКА РЕКОМЕНДАЦИЙ ПО ЕГО ОПТИМИЗАЦИИ

Специальность 051902 - Технология и первичная обработка текстильных материалов и сырья

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Кострома 2005

Работа выполнена в Костромском государственном технологическом университете

Научный руководитель

кандидат технических наук, доцент Симонов Владимир Борисович Официальные оппоненты:

доктор технических наук, профессор Павлов Ювеналий Васильевич кандидат технических наук, доцент Кашлачев Александр Маркович

Ведущая организация:

ОАО Костромской научно-исследовательский институт льняной промышленности ( КНИИЛП ), г. Кострома

Защита состоится 22 июня 2005 г. в 13 часов на заседании диссертационного совета Д 212.093.01 в Костромском государственном технологическом университете по адресу: г.Кострома, ул.Дзержинского, 17, £>-406

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Костромского государственного технологического университета.

Автореферат разослан мая 2005г.

Ученый секретарь диссертационного совета

Доктор технических наук, профессор Рудовский П.Н.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. Переход на рыночную экономику потребовал от промышленных предприятий существенного повышения

конкурентоспособности выпускаемой продукции. Это в полной мере относится и к льняной отрасли. Для выпуска конкурентоспособных тканей требуется высококачественная пряжа.

Основой для получения высококачественной пряжи с меньшей неровнотой, наряду с сырьем, является качество ленты и ровницы. На ленточных и ровничных машинах основное влияние на качество получаемой ленты и ровницы оказывает процесс вытягивания. Протекание процесса вытягивания зависит от конструкции вытяжного прибора и параметров его работы.

Практически всякий вытяжной прибор создает при вытягивании дополнительную неровноту. Она не может быть полностью устранена за счет сложений. Для получения ровного продукта необходимо осуществлять процесс вытягивания так, чтобы неровнота от вытягивания была наименьшей.

Выявление механизма возникновения неровноты от вытягивания, изучение влияния, которое оказывают на качество работы вытяжного прибора такие важнейшие параметры процесса вытягивания, как контроль за движением волокон, скорость рабочих органов относительно друг друга, характер обрабатываемого продукта, а так же конструктивные особенности самого прибора, приобретают важное значение не только для исследования, но и, главным образом, для практического применения.

На основе ретроспективного анализа конструкций ленточных машин можно отметить, что проектирование и изготовление отечественных ленточных машин проводилось в основном методом "копирования" конструкций машин иностранных фирм.

До 1941 года механическим заводом №7 выпускались льняные ленточные машины с однозаходным червячным гребенным механизмом. Скорость выпуска на этих машинах была не более 18 м/мин [1]. В послевоенный период Орловским заводом "Текмаш" был освоен выпуск скоростных льняных ленточных машин марки Л-1,2,3,4-Л и ЛН-2,3-Л с двухкривошипным скользящим гребнем [1]. Прототипом этих машин были машины "Пушбар". Затем снова начался выпуск ленточных машин с червячным, сначала двухзаходным, затем трехзаходным гребенным механизмом марки ЛЧ-2,3,4-Л и Л1 [2,3]. Эти машины и применяются в настоящее время в промышленности. В 1989 году были приняты в серийное производство машины марки ЛЦ-2,3,4-Л с двухкривошипным гребнем и цепным приводом, но до настоящего времени машины не выпускаются.

Был проведен анализ литературных источников по исследованиям процесса вытягивания и конструкции вытяжных приборов. Большинство работ относится к процессам вытягивания в вытяжных приборах без гребенных механизмов. Значительных исследований; "до влиянию конструктивных

2-соб-Ч

особенностей гребенных вытяжных приборов и параметров их работы на процесс вытягивания и качество ленты не проводилось.

Анализ позволил так же выявить факторы, которые не учитывались при исследовании процесса вытягивания.

Поэтому тема работы по исследованию процесса вытягивания льняного волокна в вытяжном приборе с гребенным механизмом и влияния параметров работы и конструктивных особенностей вытяжных приборов на качество получаемой ленты является актуальной.

Цель и задачи исследования. Целью работы является исследование влияния более широкого спектра факторов на процесс вытягивания льняного волокна в вытяжном приборе с гребенным полем, определение значимости этих факторов и их конкретных величин, а также разработка некоторых конструктивных параметров вытяжного прибора для улучшения процесса вытягивания и качества получаемого продукта.

Для достижения поставленной цели в работе решались следующие задачи:

1. Проведение сравнительных исследований двух видов вытяжных приборов ленточных машин для переработки льняного волокна и выбор наиболее рациональной конструкции вытяжного прибора.

2. Определение влияния конструкции гребенного механизма и параметров его работы на дробление волокон.

3. Исследование влияния сужения ленты на процесс вытягивания и определение рациональной степени сужения ленты в вытяжном приборе.

4. Изучение влияния гребенного поля на распрямление волокон в зависимости от конструктивных особенностей и параметров заправки вытяжного прибора.

5. Определение факторов влияющих на изменение полей сил трения увлечения и торможения.

6. Определение влияния поля сил трения по ширине вытягиваемого продукта на структурную неровноту ленты.

7. Определение влияния конструкции вытяжной воронки на неровноту ленты.

Методы исследования. При выполнении диссертационной работы применялись теоретические и экспериментальные исследования. Теоретические исследования выполнялись графоаналитическим методом.

Экспериментальные исследования проводились на действующем технологическом оборудовании в производственной лаборатории кафедры прядения ЮТУ. В экспериментальных исследованиях использовались стандартные методы измерения, штапельный и спектральный анализы, измерения с применением тензометрии. Анализ качества ленты проводился с помощью измерительного комплекса КЛА-2.

Научная новизна выполненной диссертации заключается в более широком и глубоком изучении и определении конкретных значений технологических факторов и конструктивных особенностей вытяжного прибора, влияющих на процесс вытягивания и качество получаемого продукта. В результат^ йсследований впервые:

• Установлена целесообразность сужения ленты непосредственно перед гребенным полем.

• Разработана конструкция устройства, обеспечивающего сужение ленты непосредственно перед гребенным полем, на которое получено положительное решение на выдачу патента.

• Определено, что сужение ленты перед гребенным полем влияет на структурную неровноту по ширине получаемой ленты, что связано с изменением поля сил трения в поперечном сечении вытягиваемой ленты.

• Определена рациональная степень сужения ленты перед гребенным полем.

• Исследовано изменение полей сил трения торможения и увлечения в зависимости от степени сужения ленты перед гребенным полем, процента опережения гребнями скорости питания и величины вытяжки.

• Определено, что для распрямления загнутых передних кончиков волокон опережение гребнями скорости питания необходимо устанавливать с учетом „упругого" удлинения ленты.

• Рассмотрено влияния гребенного поля на распрямление загнутых кончиков волокон с учетом конкретных конструктивных и технологических параметров.

• Установлено, что для снижения влияния вредного пространства на неровноту получаемой ленты целесообразно применять вытяжную воронку со „столиком".

Практическая ценность работы. Полученные результаты могут быть использованы для модернизации ленточных машин.

Полученные результаты по влиянию сужения на процесс вытягивания и исследования по влиянию гребенного поля на распрямление загнутых кончиков волокон используются в учебном процессе при подготовке студентов по специализации 280311.

Апробация работы. Основные материалы диссертационной работы доложены и получили положительную оценку:

- на международной научно-технической конференции „Актуальные проблемы переработки льна в современных условиях". Лен-2002. КГТУ. Кострома, 17-18 октября 2002г.

- на международной научно-технической конференции „Актуальные проблемы переработки льна в современных условиях". Лен 2004. КГТУ. Кострома, 7-8 октября 2004г.

- на международной научно-практической конференции „Инновации в производстве товаров нового поколения из льна". Вологда, 28 февраля 2005г.

- на технологическом семинаре КГТУ, март 2005г.

- на заседании кафедры прядения натуральных и химических волокон КГТУ, март 2005г.

Публикации. Основные результаты исследований, выполненных в рамках данной диссертационной работы, опубликованы в 3 статьях, 3 тезисах докладов и в патенте на полезную модель.

Структура и объем работы. Диссертационная работа состоит из введения, 5 глав, общих выводов, списка литературы из 34 наименований. Текст работы изложен на 120 страницах, включая 77 рисунков и 5 таблиц.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность темы диссертационной работы и сформулирована цель исследований.

Первая глава диссертации содержит анализ литературных источников и научных исследований процесса вытягивания. Исследованием процесса вытягивания занимались многие ученые. Первым дал теоретический анализ процесса вытягивания Васильев Н.А в опубликованной им в 1915г. работе и напечатанной затем монографии "Вопросы теории прядения". Дальнейшее развитие теория вытягивания получила в работах ученых проф. Зотикова В.Е., Афончикова Ф.А., Будникова И.В., Ворошилова В.А., Гинзбурга JI.H. и др. Анализ выполненных ранее исследований показал, что как теоретические, так и экспериментальные исследования проводились в большей степени применительно к вытяжным приборам не имеющим в зоне вытягивания гребенного поля.

Изучением вопроса вытягивания льняного волокна с гребенным полем занимались Гинзбург Л.Н., Фридман Б.Н., Белоногов Б.Н., Александрович К.Д. Анализ данных работ показал, что при исследованиях не учитывалось влияние конструктивных особенностей гребенных вытяжных приборов и параметров их работы на процесс вытягивания и качество получаемой ленты.

Анализ позволил выявить факторы, которые не учитывались при исследовании процесса вытягивания и сформулировать основные направления и задачи диссертационной работы.

Вторая глава посвящена сравнительным исследованиям вытяжных приборов для переработки ленты из льняного волокна.

Дан анализ конструктивных особенностей существующих вытяжных приборов с однопольным гребенным механизмом.

На основе анализа конструкций вытяжных приборов для сравнения были выбраны два вида вытяжных приборов ленточных машин с червячным гребенным механизмом ЛЧ-3-Л1 и с толкающими гребнями Jl-1-П. На машине ЛЧ-3-Л1 в кинематическую схему были внесены изменения, что позволило менять величину опережения гребнями скорости питающего узла. На машине Л-1-П была увеличена разводка, расширен диапазон вытяжек и величина опережения гребнями скорости питающего узла. Модернизация ленточных машин позволила перерабатывать ленту из очеса и чесаного льна.

Сравнительные исследования проведены при переработке льняной и оческовой ленты при различных вытяжках и различных опережениях гребнями

скорости питания. Оценка протекания процесса вытягивания проведена на основе анализа кривых утонения ленты, неровноты по линейной плотности и штапельных диаграмм получаемой ленты.

Анализ кривых утонения льняной и оческовой ленты показал, что изменение процента опережения гребнями скорости питания не вносит существенного изменения в процесс утонения ленты как на машине ЛЧ-3-Л1, так и на машине Л-1-П. Кривые утонения с машины Л-1-П более отлогие. Это связано с однорядовым расположением гарнитуры гребня, что приводит к уменьшению контроля за движением волокон. Из кривых утонения оческовой ленты с машины Л-1-П, следует, что увеличение вытяжки более восьми приводит к нарушению процесса вытягивания ленты.

Неровнота льняной ленты по линейной плотности на коротких отрезках с ленточной машины ЛЧ-3-Л1 меньше, чем с машины Л-1-П.

Штапельные диаграммы льняной ленты с машин ЛЧ-3-Л1 и Л-1-П показывают наличие длинных волокон (до 700мм) и анализируя кривые утонения льняной ленты можно сказать, что процесс утонения ленты происходит по всей длине вытяжного прибора.

При переработке льняной ленты на машине ЛЧ-3-Л1 с увеличением вытяжки повышается интенсивность дробления волокон.

При переработке оческовой ленты на машине ЛЧ-3-Л1 с увеличением вытяжки интенсивность дробления волокон не изменяется.

При переработке льняной и оческовой ленты на машине Л-1-П по сравнению с машиной ЛЧ-3-Л1 происходит резкое увеличение количества коротких волокон длиной до 50мм, рис. 1-2.

Большое влияние на образование коротких волокон оказывает величина вытяжки. Это объясняется тем, что при увеличении вытяжки резко увеличивается длина участка ленты, проходящей за время опускания иглы. Поэтому на машине Л-1-П иглы, выходящие из ленты, могут удерживать часть волокон, в связи с чем может происходить послойное движение волокон, что влияет на образование коротких волокон.

Длина волокна, мм

а- льняная лента б- оческовая лента

Рис. 1 .Штапельная диаграмма ленты с машины Л-1-П

Длина волокна, мы Длив кик«», им

а- льняная лента б- оческовая лента

Рнс.2. Штапельная диаграмма ленты с машины ЛЧ-3-Л1

Проведен расчет времени выхода иглы из ленты на червячном гребенном механизме и с толкающими гребнями при одинаковых параметрах заправки вытяжных приборов. Расчет показал, что время выхода иглы из ленты в червячном механизме в 5 раз меньше времени выхода в механизме с толкающими гребнями.

На основе проведенных исследований установлено, что червячный гребенной механизм обеспечивает лучшее протекание процесса вытягивания, обеспечивает лучшую структурную ровноту ленты и дает меньшее приращение неровноты от вытягивания.

Поэтому дальнейшие исследования проводились на машине ЛЧ-3-Л1 с червячным гребенным механизмом.

Третья глава посвящена исследованию процесса сужения ленты в вытяжном приборе.

Проведено теоретическое исследование процесса сужения ленты перед вытяжной парой в вытяжном приборе с гребенным полем. Рассмотрено движение волокон перед вытяжной парой в зоне сужения с учетом полей сил трения.

В результате расчетов определено, что разница в путях, пройденных волокнами и находящимися на разном расстоянии от оси вытягиваемого продукта, зависит не только от степени сужения ленты перед вытяжной парой, но и от величины выпуклости поля сил трения вытяжной пары и величины вытяжки. Выпуклость поля сил трения у вытяжной пары можно уменьшить за счет сужения ленты на питании. На стабилизацию движения волокон в зоне сужения перед вытяжной парой существенное влияние оказывает величина шага гребней.

Проведены экспериментальные исследования процесса сужения ленты перед вытяжной парой и перед гребенным полем с различным опережением

гребнями скорости питания и при различной величине вытяжки. Критерием оценки процесса вытягивания были приняты структурная неровнота, неровнота по линейной плотности выходящей из вытяжной пары ленты, штапельный и спектральный анализы и данные тензометрических исследований.

С увеличением сужения ленты перед вытяжной парой неровнота по линейной плотности увеличивается и на спектрограмме происходит увеличение периодической неровноты от падения гребня, поэтому лента должна иметь перед вытяжной парой наименьшее сужение.

Проведены исследования сужения ленты перед узлом питания. Установлено, что ширина ленты после узла питания увеличивается. Визуальные наблюдения за лентой показали, что лента по краям имеет меньшую линейную плотность, чем в середине. Проведены замеры толщины ленты по ширине индикатором, которые подтвердили наблюдения. Разная линейная плотность ленты по ширине создает различное поле сил трения.

Для выравнивания поля сил трения по ширине ленты между узлом питания и гребенным полем устанавливалось фиксирующее устройство. Устройство состоит из двух ограничителей П-образной формы, закрепленных на планках, которые независимо друг от друга могут перемещаться в горизонтальном и вертикальном направлениях. Заданная ширина ленты, поступающей в гребенное поле, обеспечивается смещением ограничителей относительно друг друга в горизонтальном направлении, а величина утапливания ленты в гребенное поле устанавливается смещением ограничителей в вертикальном направлении.

Проведены замеры толщины ленты по ширине в гребенном поле у питающего узла при различном сужении. Сужение ленты на 30% выравнивает плотность ленты по ширине и тем самым выравнивает поле сил трения по ширине. Проведенные исследования по влиянию сужения ленты перед гребенным полем показали, что лента с более равномерным поперечным сечением, которая получается при сужении 40мм, имеет меньшую неровноту по линейной плотности.

Для определения влияния сужения ленты на структурную неровноту рассматривалось распределение волокон по ширине получаемой ленты. Для этого, лента зажималась между двух тонких пластин и с обеих сторон удалялись не зажатые волокна.

На основании резельтатов вытекает, что с увеличением степени сужения ленты перед вытяжной парой происходит значительное уменьшение длины волокон в центре ленты.

При сужении ленты перед гребенным полем на 30% наблюдается более равномерное распределение длины волокон по ширине ленты. При дальнейшем сужении длина волокон по краям ленты становится короче, чем по середине, что связано с увеличением плотности волокна по краям ленты.

Проведены исследования влияния процесса сужения перед вытяжной парой и перед гребенным полем на поля сил трения увлечения и торможения при различном опережении гребнями скорости питания и величиной вытяжки.

Анализ экспериментальных данных, полученных в результате обработки тензограмм, выявил следующее:

• увеличение сужения перед вытяжной парой увеличивает протяженность поля сил трения увлечения;

• увеличение сужения перед гребенным полем уменьшает поля сил трения увлечения;

• с увеличением опережения гребнями скорости питания граница между полями сил трения увлечения и торможения становится более четкой.

Четвертая глава посвящена теоретическим и экспериментальным исследованиям влияния гребенного поля на распрямление загнутых кончиков волокон.

Исследования процесса распрямления загнутых кончиков волокон проведены в зоне питающего узла и вытяжной пары гребенного вытяжного прибора при конкретных конструктивных и технологических параметрах.

При теоретическом исследовании процесса распрямления передних загнутых кончиков волокон в зоне питающего узла возникает три позиции расположения волокна относительно иглы: 1п., когда волокно находится впереди иглы по ходу движения и игла касается изогнутой части волокна; 2п., когда волокно находится впереди иглы по ходу движения и игла не касается изогнутой части волокна; Зп., когда волокно находится сзади иглы по ходу движения и игла не оказывает влияния на загнутый кончик волокна, а при подъеме следующего гребня могут возникнуть 1 или 2 позиции.

Максимальная длина загнутого переднего кончика волокна, который может быть распрямлен, при условии перехода волокна на скорость вытяжной пары в момент выхода его из зажима питающей пары будет равна:

При 1 позиции

где I- длина загнутого кончика волокна, мм;

Я- разводка, мм;

а- вредное пространство в зоне питающего узла, мм;

Т- расстояние от вытяжной пары до линии перехода волокон на скорость вытяжной пары, мм;

N - расстояние между иглами гребня, мм;

т}- опережение гребнями скорости питания,%.

На основании уравнений можно сделать вывод, что максимальная длина загнутого переднего кончика волокна, который может быть распрямлен в гребенном вытяжном приборе, зависит от величины разводки, величины вредного пространства перед питающей парой, от расстояния между рядами игл, процента опережения гребнями скорости питания и расстояния перехода

/¡ = (Л-а-ГХ7-1)

При 2 позиции

волокон на скорость вытяжной пары. В результате расчетов, можно сказать, что значительное влияние оказывает расположение изгиба волокна относительно иглы.

Для проверки расчетных данных были проведены эксперименты, которые показали, что при опережении гребнями скорости питания 3%, распрямления передних кончиков волокон не происходит. Это объясняется малой величиной опережения, при которой разница в скорости гребней и питающей пары компенсируется за счет "упругого" удлинения ленты. При опережении 6% распрямление загнутых передних кончиков волокон начинается приблизительно на расстоянии 1/3 длины разводки от питающей пары. При опережении 8% загнутый передний кончик волокна распрямляется непосредственно вблизи питающей пары.

Замеры "упругого" удлинения льняной ленты по переходам приготовительных машин показали, что оно составляет 6-3% и уменьшается от первых к последующим переходам. Следовательно, величина опережения, при которой происходит распрямление загнутых передних кончиков волокон, должна определяться с учетом "упругого" удлинения ленты.

При теоретическом исследовании процесса распрямления загнутых задних кончиков волокон в зоне вытяжной пары, длина загнутого заднего кончика волокна, который может быть распрямлен равна

I =d +t +в>

* max We I гр 7

где dB- доля длины "в", которую занимает участок волокна "/" в зоне вредного пространства, мм;

trp- шаг гребней, мм;

В- расстояние между рядами игл, мм.

Во вредном пространстве участок волокна при распрямлении не должен попасть в зажим вытяжной пары, т.е. должен находиться от линии зажима вытяжной пары на расстоянии

где Е- величина вытяжки;

г|- опережение гребнями скорости питания, %.

В результате расчетов получено, что на длину распрямляемых задних кончиков волокон опережение гребнями скорости питания и величина вытяжки оказывают незначительное влияние. Значительное влияние оказывает расстояние от вытяжной пары до изгиба волокна, находящегося в гребенном поле.

Пятая глава посвящена влиянию конструкции вытяжной воронки на неровноту ленты.

Гребенное поле удерживает волокна от преждевременного перехода их на скорость вытяжной пары. В зоне вредного пространства может нарушаться закономерность движения волокон и в зависимости от своей длины и величины пульсации вредного пространства волокна могут двигаться или со скоростью

гребней или со скоростью вытяжной пары, что способствует образованию дополнительной неровноты в процессе вытягивания.

Для создания контроля за движением волокон во вредном пространстве и уменьшения влияния пульсации вредного пространства сконструирована вытяжная воронка со столиком, создающим дополнительное внешнее поле сил трения.

Проведены сравнительные исследования влияния двух видов вытяжных воронок на неровноту ленты.

Градиенты неровноты полученной ленты представлены на рис.3.

Си. 15

т ю

7.5

ОД 1 3 10 25 50

Дяпш отрепде, км

Рис.3. Градиенты неровноты ленты

На основе полученных данных следует отметить, что применение вытяжной воронки новой конструкции улучшает контроль за движением волокон перед вытяжной парой, уменьшает неровноту получаемой ленты по линейной плотности и уменьшает периодическую неровноту от падения гребня.

ВЫВОДЫ И РЕКОМЕНДАЦИИ

1. На образование коротких волокон основное влияние оказывает время взаимодействия вершин игл с волокном перед вытяжной парой во время выхода игл из ленты. В вытяжном приборе с толкающими гребнями, где время выхода иглы из ленты в 5 раз больше в сравнении с червячным механизмом, образуется значительное количество коротких волокон и с увеличением вытяжки количество их возрастает, что ухудшает структурную ровноту получаемой ленты.

2. На основе сравнительных исследований двух видов вытяжных приборов установлено, что лучшие показатели по качеству ленты обеспечивает вытяжной прибор с червячным гребенным механизмом.

3. На основе сравнительного анализа работы вытяжных приборов, кривых утонения, штапельного анализа и качества получаемой ленты установлена целесообразность переработки льняного и оческового волокна на машинах с червячным гребенным механизмом.

4. Увеличение степени сужения вытягиваемого продукта перед вытяжной парой увеличивает разницу в путях, проходимых волокнами, находящимися на разном расстоянии от оси вытягиваемого продукта.

5. На разницу в путях, пройденных волокнами, находящимися на различном расстоянии от оси вытягиваемого продукта, влияет выпуклость поля сил трения вытяжной пары. С увеличением выпуклости увеличивается разница в проходимых ими путями.

6. Выпуклость поля сил трения у вытяжной пары можно уменьшить за счет сужения и выравнивания толщины ленты по ширине в гребенном поле, что обеспечивает создание более равномерного поля сил трения по ширине ленты.

7. Установлена целесообразность сужения ленты непосредственно перед гребенным полем и разработана конструкция устройства, обеспечивающего сужения ленты непосредственно перед гребенным полем, на которое получено положительное решение на выдачу патента.

8. Выравнивание поля сил трения по ширине ленты улучшает структурную ровноту ленты и уменьшает неровноту по линейной плотности получаемой ленты.

9. Определено, что для создания более равномерного поля сил трения по ширине ленты целесообразно осуществлять сужение ленты непосредственно перед гребенным полем до 30% от первоначальной ширины.

Ю.Увеличение сужения ленты перед гребенным полем увеличивает протяженность поля сил трения торможения.

11 .Увеличение опережения гребнями скорости питания при сужении ленты перед гребенным полем увеличивает взаимодействие между волокном и гарнитурой и граница между полями сил трения увлечения и торможения становится более четкой.

12.Сужение ленты перед гребенным полем и увеличение опережения гребнями скорости питающей пары уменьшает периодическую неровноту от падующего гребня.

13.Установлено, что длина распрямляемых передних кончиков волокон зависит от процента опережения гребнями скорости питания, от длины гребенного поля, расположения волокна относительно иглы и расстояния начала массового перехода волокон на скорость вытяжной пары от линии ее зажима. Чем ближе к втяжной паре происходит переход волокон на скорость этой пары, тем более длинные загнутые передние кончики волокон могут быть распрямлены.

14.При коэффициенте опережения гребнями скорости питания Г|=1,03 распрямления передних кончиков волокон не происходит, что обусловлено наличием "упругого" удлинения ленты.

15. Для распрямления передних кончиков волокон при установлении коэффициента опережения гребнями скорости питания необходимо учитывать "упругое" удлинение ленты, которое в зависимости от переходов

находится в пределах 6-3% и уменьшается от первого к последнему переходу.

16.Коэффициент опережения гребнями скорости питания г| и величина вытяжки Е не оказывают значительного влияния на распрямление задних кончиков волокон. Длина участка волокна, которая может быть распрямлена вытяжной парой, зависит от того, на каком гребне от вытяжной пары находится изгиб волокна.

17.Для улучшения качества получаемой ленты разработана и предложена новая конструкция вытяжной воронки (со столиком).

18.Применение вытяжной воронки новой конструкции улучшает контроль за ( движением волокон перед вытяжной парой, уменьшает пульсацию вредного пространства, неровноту ленты по линейной плотности и периодическую неровноту ленты от падения гребня.

19.Полученные результаты работы могут быть использованы при модернизации ленточных машин.

Публикации, отражающие основное содержание диссертации

1. С.А.Панасенко, В.Б.Симонов. Исследования вытяжных приборов с гребенным полем // Актуальные проблемы переработки льна в современных условиях (Лен-2002): Тез. докл, межд. научно-технич. конф.-Кострома, 2002.-С. 49.

2. С.А.Панасенко, В.Б.Симонов. О сужении ленты в вытяжном приборе с гребенным полем И Сборник научных трудов молодых ученых КГТУ.-2003.-М 4.-С.108.

3. С.А.Панасенко, В.Б.Симонов. Влияние скорости выхода иглы из ленты на дробление волокон // Вестник КГТУ.-2003,-№7.С. 18.

4. С.А.Панасенко, В.Б.Симонов. Исследование полей сил трения на ленточной машине с гребенным полем // Актуальные проблемы переработки льна в современных условиях (Лен-2004): Тез. докл. межд. научно-технич.конф.-Кострома, 2004.-С.38.

5. С.А.Панасенко, В.Б.Симонов. О модернизации ленточных машин // Инновации в производстве товаров нового поколения из льна: Тез. докл. / межд. научно-практич. конф.-Вологда, 2005.-С.18.

6. Симонов В.Б., Панасенко С.А. О влиянии гребенного поля на распрямление волокон в вытяжном приборе // Костромской государственный технологический университет. - Кострома, 2005. 12с. -Библиограф.: 1 назв. - Рус. - Депон. в ВИНИТИ 23.03.05, №380-В2005.

7. Патент на полезную модель №2004126323/22 РФ (028635). Вытяжной прибор / Панасенко С.А., Симонов В.Б.

í

i

РНБ Русский фонд

2006-4 10912

Сергей Алексеевич Панасенко

ИССЛЕДОВАНИЕ ПРОЦЕССА ВЫТЯГИВАНИЯ ЛЬНЯНОГО ВОЛОКНА В ВЫТЯЖНОМ ПРИБОРЕ С ГРЕБЕННЫМ ПОЛЕМ И РАЗРАБОТКА РЕКОМЕНДАЦИЙ ПО ЕГО ОПТИМИЗАЦИИ

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Подписано в печать 18.05.05. Формат бумаги 60x84 1/16. Печать трафаретная. Печ. л. 0,875. Заказ 318. Тираж 100.

РИО КГТУ, Кострома, ул. Дзержинского, 17

Введение

Глава 1. Состояние вопроса

Глава 2. Сравнительные исследования вытяжных приборов

2.1. Конструктивные особенности вытяжных приборов

2.2. Кривые утонения и неровнота ленты

2.3. Штапельный анализ ленты

2.4. Взаимодействие игл с лентой перед вытяжной парой

Глава 3. Исследование влияния сужения ленты в вытяжном приборе на процесс вытягивания

3.1. Теоретические исследования процесса сужения перед 39 вытяжной парой

3.2. Экспериментальные исследования процесса сужения

3.2.1. Исследование влияния сужения ленты перед 44 вытяжной парой на неровноту

3.2.2. Исследование влияния сужения ленты в зоне 51 питающего узла

3.3. Влияние сужения на структурную неровноту ленты

3.4. Штапельный анализ ленты

3.5. Исследование влияния сужения ленты на поля сил 71 трения

3.5.1. Конструкция измерительного устройства

3.5.2. Экспериментальное определение полей сил 72 трения

3.6. Спектральный анализ ленты

Глава 4. Исследование влияния гребенного поля на распрямление загнутых кончиков волокон

Глава 5. Влияние конструкции вытяжной воронки на неровноту ленты

Актуальность темы. Переход на рыночную экономику потребовал от промышленных предприятий существенного повышения конкурентоспособности выпускаемой продукции. Это в полной мере относится и к льняной отрасли. Для выпуска конкурентоспособных тканей требуется высококачественная пряжа.

Основой для получения высококачественной пряжи с меньшей неровнотой, наряду с сырьем, является качество ленты и ровницы. На ленточных и ровничных машинах основное влияние на качество получаемой ленты и ровницы оказывает процесс вытягивания. Протекание процесса вытягивания зависит от конструкции вытяжного прибора и параметров его работы.

Практически всякий вытяжной прибор создает при вытягивании дополнительную неровноту. Она не может быть полностью устранена за счет сложений. Для получения ровного продукта необходимо осуществлять процесс вытягивания так, чтобы неровнота от вытягивания была наименьшей.

Выявление механизма возникновения неровноты от вытягивания, изучение влияния, которое оказывают на качество работы вытяжного прибора такие важнейшие параметры процесса вытягивания, как контроль за движением волокон, скорость рабочих органов относительно друг друга, характер обрабатываемого продукта, а так же конструктивные особенности самого прибора, приобретают важное значение не только для исследования, но и, главным образом, для практического применения.

На основе ретроспективного анализа конструкций ленточных машин можно отметить, что проектирование и изготовление отечественных ленточных машин проводилось в основном методом "копирования" конструкций машин иностранных фирм.

До 1941 года механическим заводом №7 выпускались льняные ленточные машины с однозаходным червячным гребенным механизмом. Скорость выпуска на этих машинах была не более 18 м/мин [1]. В послевоенный период

Орловским заводом "Текмаш" был освоен выпуск скоростных льняных ленточных машин марки JI-1,2,3,4-JI и ЛН-2,3-Л с двухкривошипным скользящим гребнем [1]. Прототипом этих машин были машины "Пушбар". Затем снова начался выпуск ленточных машин с червячным, сначала двухзаходным, затем трехзаходным гребенным механизмом марки ЛЧ-2,3,4-Л и Л1 [2,3]. Эти машины и применяются в настоящее время в промышленности. В 1989 году были приняты в серийное производство машины марки ЛЦ-2,3,4-Л с двухкривошипным гребнем и цепным приводом, но до настоящего времени машины не выпускаются.

Был проведен анализ литературных источников по исследованиям процесса вытягивания и конструкции вытяжных приборов. Большинство работ относится к процессам вытягивания в вытяжных приборах без гребенных механизмов. Значительных исследований по влиянию конструктивных особенностей гребенных вытяжных приборов и параметров их работы на процесс вытягивания и качество ленты не проводилось.

Анализ позволил так же выявить факторы, которые не учитывались при исследовании процесса вытягивания.

Поэтому тема работы по исследованию процесса вытягивания льняного волокна в вытяжном приборе с гребенным механизмом и влияния параметров работы и конструктивных особенностей вытяжных приборов на качество получаемой ленты является актуальной.

Цель и задачи исследования. Целью работы является исследование более широкого спектра факторов влияющих на процесс вытягивания льняного волокна в вытяжном приборе с гребенным полем, определение значимости этих факторов и их конкретных величин, а также разработка некоторых конструктивных параметров вытяжного прибора для улучшения процесса вытягивания и качества получаемого продукта.

Для достижения поставленной цели в работе решались следующие задачи:

1. Проведение сравнительных исследований двух видов вытяжных приборов ленточных машин для переработки льняного волокна и выбор наиболее рациональной конструкции вытяжного прибора.

2. Определение влияния конструкции гребенного механизма и параметров его работы на дробление волокон.

3. Исследование влияния сужения ленты на процесс вытягивания и определение рациональной степени сужения ленты в вытяжном приборе.

4. Изучение влияния гребенного поля на распрямление волокон в зависимости от конструктивных особенностей и параметров заправки вытяжного прибора.

5. Определение факторов влияющих на изменение полей сил трения увлечения и торможения.

6. Определение влияния поля сил трения по ширине вытягиваемого продукта на структурную неровноту ленты.

7. Определение влияния конструкции вытяжной воронки на неровноту ленты.

Методы исследования. При выполнении диссертационной работы применялись теоретические и экспериментальные исследования. Теоретические исследования выполнялись графоаналитическим методом.

Экспериментальные исследования проводились на действующем технологическом оборудовании в учебной лаборатории кафедры прядения КГТУ. В экспериментальных исследованиях использовались стандартные методы измерения, штапельный и спектральный анализы, измерения с применением тензометрии. Неровнота ленты по линейной плотности и спектральный анализ определялись на автоматизированном лабораторном комплексе KJIA-2.

Научная новизна выполненной диссертации заключается в более широком и глубоком изучении и определении конкретных значений технологических факторов и конструктивных особенностей вытяжного прибора, влияющих на процесс вытягивания и качество получаемого продукта.

В результате исследований впервые:

• Установлена целесообразность сужения ленты непосредственно перед гребенным полем.

• Разработана конструкция устройства, обеспечивающего сужение ленты непосредственно перед гребенным полем, на которое получено положительное решение на выдачу патента.

• Определено, что сужение ленты перед гребенным полем влияет на структурную неровноту по ширине получаемой ленты, что связано с изменением поля сил трения в поперечном сечении вытягиваемой ленты.

• Определена рациональная степень сужения ленты перед гребенным полем.

• Исследовано изменение полей сил трения торможения и увлечения в зависимости от степени сужения ленты перед гребенным полем, процента опережения гребнями скорости питания и величины вытяжки.

• Определено, что для распрямления загнутых передних кончиков волокон опережение гребнями скорости питания необходимо устанавливать с учетом „упругого" удлинения ленты.

• Рассмотрено влияния гребенного поля на распрямление загнутых кончиков волокон с учетом конкретных конструктивных и технологических параметров.

• Установлено, что для снижения влияния вредного пространства на неровноту получаемой ленты целесообразно применять вытяжную воронку со „столиком".

Практическая ценность работы. Полученные результаты могут быть использованы для модернизации ленточных машин.

Полученные результаты по влиянию сужения на процесс вытягивания и исследования по влиянию гребенного поля на распрямление загнутых кончиков волокон используются в учебном процессе при подготовке студентов по специализации 280311.

Апробация работы. Основные материалы диссертационной работы доложены и получили положительную оценку:

- на международной научно-технической конференции „Актуальные проблемы переработки льна в современных условиях". Лен-2002. КГТУ. Кострома, 17-18 октября 2002г.

- на международной научно-технической конференции „Актуальные проблемы переработки льна в современных условиях". Лен 2004. КГТУ. Кострома, 7-8 октября 2004г.

- на международной научно-практической конференции „Инновации в производстве товаров нового поколения из льна". Вологда, 28 февраля 2005г.

- на технологическом семинаре КГТУ, март 2005г.

- на заседании кафедры прядения натуральных и химических волокон КГТУ, март 2005г.

Публикации. Основные результаты исследований, выполненных в рамках данной диссертационной работы, опубликованы в 3 статьях, 3 тезисах докладов и в патенте на полезную модель.

Структура и объем работы. Диссертационная работа состоит из введения, 5 глав, общих выводов, списка литературы из 34 наименований. Текст работы изложен на 120 страницах, включая 77 рисунков и 5 таблиц.

ВЫВОДЫ И РЕКОМЕНДАЦИИ

1. На образование коротких волокон основное влияние оказывает время взаимодействия вершин игл с волокном перед вытяжной парой во время выхода игл из ленты. В вытяжном приборе с толкающими гребнями, где время выхода иглы из ленты в 5 раз больше в сравнении с червячным механизмом, образуется значительное количество коротких волокон и с увеличением вытяжки количество их возрастает, что ухудшает структурную ровноту получаемой ленты.

2. На основе сравнительных исследований двух видов вытяжных приборов установлено, что лучшие показатели по качеству ленты обеспечивает вытяжной прибор с червячным гребенным механизмом.

3. На основе сравнительного анализа работы вытяжных приборов, кривых утонения, штапельного анализа и качества получаемой ленты установлена целесообразность переработки льняного и оческового волокна на машинах с червячным гребенным механизмом.

4. Увеличение степени сужения вытягиваемого продукта перед вытяжной парой увеличивает разницу в путях, проходимых волокнами, находящимися на разном расстоянии от оси вытягиваемого продукта.

5. На разницу в путях, пройденных волокнами, находящимися на различном расстоянии от оси вытягиваемого продукта, влияет выпуклость поля сил трения вытяжной пары. С увеличением выпуклости увеличивается разница в проходимых ими путями.

6. Выпуклость поля сил трения у вытяжной пары можно уменьшить за счет сужения и выравнивания толщины ленты по ширине в гребенном поле, что обеспечивает создание более равномерного поля сил трения по ширине ленты.

7. Установлена целесообразность сужения ленты непосредственно перед гребенным полем и разработана конструкция устройства, обеспечивающего сужения ленты непосредственно перед гребенным полем, на которое получено положительное решение на выдачу патента.

8. Выравнивание поля сил трения по ширине ленты улучшает структурную ровноту ленты и уменьшает неровноту по линейной плотности получаемой ленты.

9. Определено, что для создания более равномерного поля сил трения по ширине ленты целесообразно осуществлять сужение ленты непосредственно перед гребенным полем до 30% от первоначальной ширины.

Ю.Увеличение сужения ленты перед гребенным полем увеличивает протяженность поля сил трения торможения.

11.Увеличение опережения гребнями скорости питания при сужении ленты перед гребенным полем увеличивает взаимодействие между волокном и гарнитурой и граница между полями сил трения увлечения и торможения становится более четкой.

12.Сужение ленты перед гребенным полем и увеличение опережения гребнями скорости питающей пары уменьшает периодическую неровноту от падающего гребня.

13.Установлено, что длина распрямляемых передних кончиков волокон зависит от процента опережения гребнями скорости питания, от длины гребенного поля, расположения волокна относительно иглы и расстояния начала массового перехода волокон на скорость вытяжной пары от линии ее зажима. Чем ближе к втяжной паре происходит переход волокон на скорость этой пары, тем более длинные загнутые передние кончики волокон могут быть распрямлены.

14.При коэффициенте опережения гребнями скорости питания г|=1,03 распрямления передних кончиков волокон не происходит, что обусловлено наличием "упругого" удлинения ленты.

15. Для распрямления передних кончиков волокон при установлении коэффициента опережения гребнями скорости питания необходимо учитывать "упругое" удлинение ленты, которое в зависимости от переходов находится в пределах 6-3% и уменьшается от первого к последнему переходу.

16.Коэффициент опережения гребнями скорости питания г\ и величина вытяжки Е не оказывают значительного влияния на распрямление задних кончиков волокон. Длина участка волокна, которая может быть распрямлена вытяжной парой, зависит от того, на каком гребне от вытяжной пары находится изгиб волокна.

17.Для улучшения качества получаемой ленты разработана и предложена новая конструкция вытяжной воронки ( со столиком).

18.Применение вытяжной воронки новой конструкции улучшает контроль за движением волокон перед вытяжной парой, уменьшает пульсацию вредного пространства, неровноту ленты по линейной плотности и периодическую неровноту ленты от падения гребня.

19.Полученные результаты работы могут быть использованы при модернизации ленточных машин.

1. Справочник по прядению льна. М., 1957.

2. Справочник по прядению льна. М., "Легкая индустрия", 1979.

3. Справочник по прядению льна и химических волокон. М., "Легпромбытиздат", 1991.

4. Васильев Н.А. "Известия общества для содействия улучшению и развитию мануфактурной промышленности". М., 1915.

5. Васильев Н.А. "Вопросы теории прядения". Монография, М., 1932.

6. Ковнер С.С. Математические методы исследования движения волокон в процессе вытягивания. М., Гизлегпром, 1957.

7. Севостьянов А.Г. Методы исследования неровноты продуктов прядения. Ростехиздат, 1962.

8. Севостьянов А.Г. Неровнота, обусловленная дефектами деталей вытяжного прибора. Технология текстильной промышленности, 1965, №5.

9. Гинзбург Л.Н. Некоторые вопросы динамики процесса вытягивания. Прядение. 1962, №6.

10. Ю.Фридман Б.Н., Кобылянский Д.А. Технология короткого льняного волокна. Гизлегпром. М., 1948.

11. П.Волкович А.Н., Манова Т.Е. Технологические испытания оческовых ленточных машин со скользящей рейкой системы ИВС. Льно-пенько-джутовая промышленность. 1939, №6,7.

12. Белоногов Д.Н. О реконструкции гарнитуры приготовительных машин. Льно-пенько-джутовая промышленность. 1936, №3.

13. И.Александрович К.Д., Лысова З.А. Исследование плотности гарнитуры и заправок скоростных ленточных машин. ЦНИИЛВ, Научно-исследовательские труды, т. XV, М., 1961.

14. М.Александрович К.Д., Лысова З.А. Сравнение технологической эффективности скоростных ленточных машин с гребнями диаметром 6 и 9 мм. ЦНИИЛВ, Научно-исследовательские труды, т. XVI, 1962.

15. Леви Г.В. Изучение характера неровноты продуктов льняного производства. ЦНИИЛВ, Научно-исследовательские труды, т. XIX, М., 1963.

16. Фейман И.И. Игольчатая гарнитура машин льно-пенько-джутовой промышленности. "Прядение", 1962, №9.

17. Фейман И.И. К вопросу проектирования гарнитуры приготовительных и гребнепрядильных машин льно-пенько-джутовой промышленности. Известия вузов "Технология текстильной промышленности", 1961, №3.

18. Фостер Г.А.Р. "Основы процесса вытягивания и неровнота". М., Ростехиздат, 1961.

19. Иванов Л.Н. Динамика и кинематика червячных вытяжных механизмов высокоскоростных ленточных машин. М. ЦИНТИЛегпром, 1960.

20. Фейман А.И. Анализ и расчет усилий, действующих от волокнистых потоков в вытяжном механизме льняной ленточной машины с двухкривошипными толкающими гребнями. Автореферат диссертации, КТИ, 1967.

21. Севостьянов А.Г., Кулигин Л.А. Исследование полей сил трения в вытяжном приборе. "Текстильная промышленность", 1967, №1.

22. Хрущев Г.Г. О методах экспериментального изучения распределения сил трения в вытяжных приборах. "Текстильная промышленность", 1956, №4.

23. Самойлов И.А. Исследование поля трения в вытяжном приборе. "Текстильная промышленность", 1960, №7.

24. Адыров П.Б. Исследование полей сил трения в вытяжных приборах. Диссертация, МТИ, 1961.

25. Белов М.Ф. Трение хлопковых волокон в зажиме вытяжной пары. Технология текстильной промышленности. 1964, №4.

26. Берхина Т.И. Движение волокон в реальных полях сил трения вытяжных приборов. ЦНИИЛВ, Научно-исследовательские труды, т. XXI, 1966.

27. Кулигин JI.A. Использование радиоактивных датчиков для исследования закономерностей движения волокон в вытяжном приборе. "Текстильная промышленность", 1966, №4.

28. Гинзбург Л.Н.,Фридман Б.Н. Некоторые вопросы теории вытягивания при высоких вытяжках и при прядении из ленты. "Текстильная промышленность", 1961, №5,6.

29. Гинзбург Л.Н. О воздействии гребенных полей на волокно. "Текстильная промышленность", 1961, №3.

30. Аристов П.И. "Усовершенствование ленточных машин". Гизлегпром, 1952.

31. Аристов П.И. Неровнота ленты после ленточных машин и выравнивание при ее формировании. Текстильная промышленность, 1954, №4.