автореферат диссертации по технологии материалов и изделия текстильной и легкой промышленности, 05.19.03, диссертация на тему:Исследование технологического процесса получения чесальной ленты на поточной линии с применением инструментальных методов диагностики

РГ5 ОД - 3 СсН 20СЗ

РОССИЙСКИЙ ЗАОЧНЫЙ ИНСТИТУТ ТЕКСТИЛЬНОЙ И ЛЕГКОЙ ПРОМЫШЛЕННОСТИ

На правах рукописи

ШАМОВ МИХАИЛ ЮРЬЕВИЧ

А

ИССЛЕДОВАНИЕ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО ПРОЦЕССА ПОЛУЧЕНИЯ ЧЕСАЛЬНОЙ ЛЕНТЫ НА ПОТОЧНОЙ ЛИНИИ С ПРИМЕНЕНИЕМ ИНСТРУМЕНТАЛЬНЫХ МЕТОДОВ ДИАГНОСТИКИ

Специальность 05.19.03 —Технология текстильных материалов

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Москва-2000

Работа выполнена на кафедре технологии прядения Российского заочного института текстильной и легкой промышленности

Научный руководитель:

Кандидат технических наук Усенко Б.В.

Официальные оппоненты: д.т.н. проф. Кирюхин С.М.

кл.н. проф. Давыдов А.Ф.

Ведущая организация — ЗАО «Пряжа и трикотаж «ОРЕТЕКС»

В Российском заочном институте текстильной и легкой промышленности по адресу:

123298, Москва, ул. Народного ополчения, 38, кор. 2 С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Российского заочного института текстильной и легкой промышленности.

Отзыв на автореферат в двух экземплярах, заверенных печатью, просим направлять в совет института по адресу: 123298, г. Москва, ул. Народного ополчения, 38

Автореферат разослан « ( I » 2000г.

Ученый секретарь

г. Орехово-Зуево

Защита состоится « /3 » ^и-СкЭ^ 2000г. В !( часов на заседания диссертационного совета К 064.1$.03

диссертационного совета кандидат технических наук

- 3 -

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы

На отдельных отечественных предприятиях создание поточных линий «кипа-чесальная лента» осуществляется за счет модернизации существующего оборудования, без замены имеющихся в наличии машин. Это ставит перед предприятиями ряд проблем связанных с необходимостью поддерживать на достаточно высоком уровне стабильность протекания технологических процессов и качества выпускаемой продукции.

Для повышения эффективности работы поточной линии и улучшения качественных показателей полуфабрикатов и пряжи необходимо определить состав и качество сортировки, оптимальный состав оборудования, а так же его последовательность в поточной линии «кипа-чесальная лента». Кроме того, необходимо подобрать оптимальные скоростные режимы рабочих органов, так же разводки между ними, как факторы влияющие на степень очистки, смешивания и потери прядо-мых отходов.

Объектом управления на поточной линии хлопкопрядильного производства являются процессы формирования полуфабрикатов и пряжи. Управление такими технологическими процессами - сложный комплекс мероприятий направленных на обеспечение желаемого эффекта путем подбора и поддержания соответствующих режимов работы оборудования.

Кроме того, работа поточных линий связанна со следующими характерными особенностями: большим числом параметров влияющих на ход технологических процессов, возмущениям, не поддающимся контролю, отсутствием достаточно полного и достоверного математического описания связей между входными и выходными величинами.

Если учесть все упомянутое выше, то очевидно, что создание научных основ однопереходной системы прядения требует дальнейшего уг-

лубленного изучения и исследования технологических процессов предпрядения с целью совершенствования математического описания и реализации на его базе задачи оптимального управления технологическими процессами при однопереходной системе прядения.

Цель работы

- определение рационального состава смеси в зависимости от наличия и качества перерабатываемого сырья и требований предъявляемых к качеству пряжи.

- выявление влияния сопряженности по производительности машин РТА в составе поточной линии «кипа - чесальная лента» на качество чесальной ленты и уровень обрывности в прядении.

- исследование применения автоматизированного метода диагностики состояния технологического оборудования с целью распознавания организационно-технологических ситуаций и оптимизации скоростных режимов оборудования входящего в состав поточной линии.

- разработка рекомендаций по оптимизации процессов работы оборудования разрыхлигельно-трепального агрегата входящего в состав поточных линий и выбор критериев оптимизации их работы.

Задачи работы

1. Анализ современного состояния агрегирования оборудования в поточную линию «кипа - чесальная лента» и их классификации.

2. Исследование вопроса прогнозирования качества пряжи в зависимости от свойств волокон на основе математического моделирования.

3. Разработка моделей для выявления состава смески, учитывающих, как технологические, так и экономические факторы использования сырья с целью получения оптимального состава смеси волокон по заданному критерию.

4. Выявление влияния сопряженности по производительности технологического оборудования поточной линии на стабильность техноло-

гических процессов с применением инструментального метода контроля.

5. Разработка требований предъявляемых к поточным линиям и рекомендаций по оптимизации их работы на основе данных полученных в процессе исследования.

Научные результаты и их новизна

В работе на основе всестороннего комплексного теоретического и экспериментального анализа технологических технических и организационных решений:

1. Проведена классификация поточных линий, уточнены предъявляемые к ним требования и выбраны критерии качества их работы.

2. Получены экспериментальные модели для выявления влияния состава смески на качество полуфабрикатов и конечного продукта в прядении.

3. Разработана методика исследования режимов работы оборудования, входящего в поточную линию для оценки его сопряженности по производительности.

4. Разработаны требования и даны рекомендации по оптимизации работы и внедрению поточных линий в промышленность при переработке различных видов волокнистых материалов.

Достоверность полученных результатов и выводов обоснована большим объемом экспериментальных исследований проведенных с использованием современных методов и средств, включая обработку результатов с помощью ЭВМ.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Диссертационная работа состоит из введения, пяти глав с выводами, списка литературы из 52 наименований и приложения. Работа выполнена на 152 страницах,имеет 14 рисунков и 18 таблиц.

- б -

Во введении обоснована актуальность, научная новизна и практическая ценность работы

В первой главе проведен анализ современного состояния вопроса агрегирования машин хлопкопрядильного производства в поточную линию в нашей стране и за рубежом.

Показано, что создание поточных линий является одним из перспективных направлений в развитии современного прядильного производства, как в нашей стране, так и за рубежом. Этому способствует бурное развитие, в последнее время, средств автоматического контроля и управления технологическими режимами на основе использования микропроцессорной техники, позволяющей значительно сокращать время принятия решения об изменениях параметров работы машин.

Работы в указанном направлении включают в себя: усовершенствование старого и создание нового оборудования поточной линии, компоновка самих линий, разработка автоматизированных систем управления технологическими процессами.

В нашей стране при решении проблемы агрегирования машин хлопкопрядильного производства в поточную линию возникают объективные трудности, связанные с достижением требуемой степени сопряженности по производительности всего оборудования поточной линии. Это вызвано, прежде всего, наличием большого количества устаревшего оборудования, особенно на стадии рыхления и очистки, что не позволяет в полной мере использовать возможности современных средств контроля и управления технологическими процессами.

Одним из путей решения вопросов внедрения сокращенных систем прядения, является создание математических моделей технологических процессов, где вся цепочка оборудования рассматривается как единый технологический комплекс, выступающий в качестве управляемого объекта. Структурная схема технологического процесса на поточ-

ных линиях «кипа-чесальная лента», как объекта управления представ--лена на рисунке 1.

Анализ зарубежных и отечественных поточных линий показал, что общими характерными направлениями в их развитии являются: повышение производительности, уменьшение количества рабочих органов воздействующих на волокно за счет применения новых способов очистки, унификация комплекта машин, увеличение диапазона качественных характеристик используемого сырья, введение элементов контроля и регулирования технологического процесса.

Классификация отечественных и зарубежных поточных линий недостаточно полно учитывает все воздействия и факторы, влияющие на технологический процесс.

В работе предложена новая классификащи поточных линий (рис.2) основанная на:

-виде перерабатываемых волокон; -способе питания волокном; -средневзвешенной сумме пороков в смеси; -принципе распределения волокна по бункерам чесальных машин.

Во второй главе проведен анализ современного состояния теории процессов на поточной линии в хлопкопрядильном производстве.

Система распределения волокнистой массы по бункерам чесальных машин предназначена для отбора разрыхленного и очищенного волокна от РТА, раздаче его по бункерам чесальных машин и формирования волокнистой массы заданной линейной плотности на столиках чесальных машин.

При бункерном питании транспортировка потока волокнистого материала является основной частью технологического процесса и непо-

УПРАВЛЯЮЩИЕ ВОЗДЕЙСТВИЯ (.X}

КОНТРОЛИРУЕМЫЕ ПОКАЗАТЕЛИ (У)

Рис. 1

средсгвенно влияет на качество питающего настила, выпускаемого бункерами чесальных машин.

К системе распределения волокнистой массы по бункерам чесальных машин предъявляются следующие требования и задачи:

распределение волокнистого материала должно осуществляться по оптимальному числу чесальных машин;

равномерное, с сохранением однородности состава, распределение волокнистого материала по всем бункерам чесальных машин, входящих в поточную линию (процесс деления);

формирование посредством бункера чесальных машин равномерного по ширине и высоте настила (процесс выравнивания);

уменьшение циркуляции волокнистого материала с целью уменьшения зажгученности волокон и количества узелков в нем.

В результате анализа существующих систем распределения волокнистого материала по бункерам чесальных машин, сделан вывод, что все они имеют технологические и эксплуатационные недостатки, влияющие на качество чесальной ленты.

Из двух существующих систем распределения более предпочтительна «тупиковая» безвозвратная система, которая позволяет избежать недостатков, присущих прямоточной системе распределения (нестабильность протекания технологического процесса, повышенная зажгу-ченность волокон и т.д.).

Однако у «тупиковой» безвозвратной системы распределения существуют определенные недостатки, связанные с проблемой равномерного питания чесальных машин находящихся в технологической цепочке на разном удалении от источника питания.

При проведении оптимизации технологического процесса в хлопкопрядильном производстве наиболее важно правильно выбрать критерии оптимизации.

- И -

К критерию оптимизации предъявляются следующие требования: он должен быть единственным, иметь по возможности ясный физический смысл, быть статистически эффективным.

Так как проводится исследование только части технологического процесса с целью моделирования условий оптимизации работы поточной линии то целесообразным является выбрать технологический критерий, смысл которого заключается в оптимизации основных показателей качества чесальной ленты при заданной производительности оборудования и стоимости сырья.

Качество чесальной ленты оценивается по следующим показателям:

- линейная плотность чесальной ленты

- неровнота чесальной ленты по линейной плотности

- засоренность чесальной ленты (ватки -прочеса)

Для создания эффективной системы управления технологическими процессами, прежде всего, необходимо знать математическую зависимость выбранного критерия оптимизации от управляющих воздействий, т.е. необходимо получить математическую модель объекта в виде зависимости:

<3=Р(Х) (2.1)

где О - выбранный критерий оптимизации, являющийся в данном случае лишь частью совокупности контролируемых показателей.

Эту зависимость можно определить с использованием математических методов планирования производственного эксперимента, что позволяет так же косвенно учесть в математической модели объекта влияние случайных возмущающих воздействий.

В первом приближении критерий оптимизации может характеризоваться произведением трех функций:

<2 = Ф(см> Фдап) Ф(чм> (2.2)

где Ф(см), Фдаго. Ф(чм> - соответственно функции характеризующие качество состава смеси, сопряженность по производительности оборудования поточной линии и качество работы самой чесальной машины.

Проведенный анализ указанных критериев оценки работы поточных линий показал, что основным направлением работ по их совершенствованию является выбор оптимального состава смеси и создание универсального приготовительного оборудования.

Это позволит по мере необходимости изменять производительность агрегата в зависимости от текущей производительности чесальных машин и получить продукт высокого качества при максимальной производительности оборудования.

В третьей главе работы рассмотрены вопросы определения оптимального состава смески с применением современных методов моделирования технологических процессов на поточных линиях.

За последние годы наблюдается тенденция к увеличению колебаний в свойствах хлопкового волокна по важнейшим физико-механическим показателям. Большие различия свойств хлопкового волокна по селекциям и внутри ее по сортам и маркам, видимо, в первую очередь объясняются неритмичностью поступления сырья на предприятия, увеличением числа поставщиков и разрывом сложившихся производственных связей.

Одновременно с этим повышаются требования к качеству вырабатываемой продукции и полуфабрикатов на фоне постоянной необ-

ходимости снижения или поддержания на определенном уровне себестоимости единицы продукции.

Данная задача может быть решена только на основе совершенствования технологических процессов и разработке современных научных методов планирования и прогнозирования качественных и технологических показателей сырья и полуфабрикатов на всех стадиях переработки хлопка

Известно, что обоснованный выбор состава смеси из хлопкового волокна предопределяет основные технико-экономические показатели в работе производства: качество и обрывность пряжи, производительность труда и оборудования, уровень себестоимости выпускаемой продукции.

Данная задача в работе решается путем постановки пассивного эксперимента в условиях прядильной фабрики при выработке хлопчатобумажной пряжи 16,7;18,4 и 20 текс.

Трудность составления смесей состоит в том, что надо сохранить постоянство средневзвешенных характеристик смеси при систематической замене одних компонентов (по мере их срабатывания) другими. Для хлопкопрядильного производства и, в частности, для этой фабрики, характерна частая замена компонентов в рабочей сортировке.

Пассивный эксперимент предполагает регистрацию технологических параметров в режиме нормальной работы объекта без внесения преднамеренных возмущений. Этот способ удлиняет время проведения эксперимента, однако, он оказывается экономически оправданным, когда исследуется реальный промышленный объект с непрерывным производством дорогостоящего продукта.

Для интерпретации задач пассивного эксперимента наиболее удобной является модель вида:

к

к

к

(3.1)

У = Ь»+ Ё 4л + 2 Ь1}х1х] 4- £ ь,х]

На практике построить полиномиальную модель для полной матрицы "свойства-свойства" невозможно - большое количество строк опытов делает сроки разработки модели слишком длинными, т.е. при построении полной модели целесообразно охватить 6-7 факторов.

В качестве выходных контролируемых параметров в работе были приняты:

У1 - относительная разрывная нагрузка одиночной нити;

У2 - коэффициент вариации по разрывной нагрузке при испытании одиночной нити;

УЗ - число обрывов на прядильной машине БД-200, приходящихся на 1000 камер в час;

У4 - коэффициент вариации по линейной плотности пряжи.

В качестве факторов, являющихся контролируемыми возмущающими воздействиями, в работе приняты качественные показатели свойств волокон в смеси:

XI - штапельная длина, мм;

Х2 - разрывная нагрузка, сн;

ХЗ - зрелость;

Х4.— линейная плотность, текс;

Х5 - засоренность,%;

Х6 - влажность,%;

Полученные результаты для полных моделей, позволяют получить упрощенные адекватные модели, в которых отброшены незначимые факторы для соответствующих показателей процесса.

Так для пряжи Т= 16,7 текс эти модели имеют вид

У1= 9,59 + 0,1X3 - 0,14X5 + 0,18X6

(3-2)

У2= 12,62X1 +0,18X2- 0,24X3-0,19X5-0,12X6 (3.3)

У3= 106,6+ 1,95X2 + 8,56X3-1,23X4-4,78X5 - 5,13X6 (3.4) У4= 2,82+0,07X1 +0,1X3-0,1X5+0,34X6 (3.5)

На рис.3 и рис.4 приводится сравнение значений показателей У, полученных с использованием моделей для пряжи 18,4 текс в сравнении с опытными (экспераменталышми) данными.

В четвертой главе проанализирован вопрос влияния сопряженности по производительности машин поточной линии на качество технологического процесса.

Для проведения исследования предложено использовать инструментальный метод контроля, заключающийся в том, что с помощью самописцев осуществляется одновременный контроль за режимом работы всех электродвигателей питающих органов машин поточной линии в реальном масштабе времени.

Аппаратная реализация данного метода осуществлялась путем использования для записи диаграмм десятиканальных самописцев-отметчиков времени типа Н-348, которые позволяют сводить результаты регистрации к единому масштабу времени.

В состав исследуемой поточной линии входили: автоматический кипный питатель АП-18, головной питатель П-5, очиститель наклонный ОН-6-3 и ОН-6-4, смеситель непрерывного действия СН-3 и две бесхол-. стовые трепальные машины типа ТБ-3, каждая из которых осуществляет питание семи чесальных машин марки ЧМД-4.

После математической обработки диаграмм получены сводные данные о работе поточной линии.

Полученные данные позволили сделать вывод о том, что производительность всех машин поточной линии превышает технологически необходимую.

123456789 10 11 12 Номер варианта

ИПредсказаное число обрывов ПЧисло обрывов полученное эксперименталь»

Рис.3.

10,5

Номер варианта

■Предсказания разрывная нагрузка □Разрывная нафузка полученная экспериментально

Рис 4.

Последующий анализ работы каждой машины линии в отдельности позволил выработать рекомендации по ее переналадке с целью повышения уровня сопряженности по производительности с другими машинами.

В пятой главе проведено исследование влияния сопряженности по производительности машин поточной линии на качество чесальной ленты и обрывность в прядении.

На основании полученных результатов для оптимизации протекания технологических процессов, согласно рекомендациям, приведенным в главе 4, проведена переналадка оборудования.

В качестве объекта для проведения исследований выбрана поточная линия «кипа-лента» для подготовки волокнистого материала к выработке хлопчатобумажной пряжи линейной плотности 16,5 текс.

В исследуемой поточной линии работали 14 чесальных машин, разбитые на две цепочки по 7 машин в каждой (цепочки №1-7 и №814), а вместо резервного шгтателя использовалась трепальная машина ТБ-3.

Проверка стабильности работы чесальных машин проводилась путем определения стабильности изменения линейной плотности чесальной ленты во времени. Для этого ежедневно со всех чесальных машин на выбранной поточной линии отбирались пробы чесальной ленты (по 10 пятиметровых отрезков с каждой машины два раза в смену) в течение 12 дней.

Затем определялись средние значения веса пятиметровых отрезков и средняя линейная плотность ленты с каждой машины. Данные по чесальным машинам (до и после переналадки) приведены в таблице 1. Анализ данных, полученных после переналадки оборудования на обеих цепочках показывает что «дрейф» чесальной ленты во времени значительно уменьшился. Чесальные машины в обеих цепочках рабо-

Качественные показатели полуфабрикатов с 7 агрегата (1-14 чесальные машины)

Таблица 1.

№ Величина показателя

п/п Наименование показателей норма до перена- после пе-

ладки реналадки

Лента чесальная

1 Линейная плотность, ктекс 3,7 3,7 3,7

2 Коэффициент вариации по массе 1 м 4,0 7,0 3,95

отрезков, С,%

3 Коэффициент вариации по массе 1 м 5,5 7,5 5,3

отрезков с группы машин, С,%

Л с ста с ленточной машины Л2-50-1

4 Линейная плотность, ктекс 3,3 3,3 3,3

5 Коэффициент вариации по массе 1 м 2,5 3,1 2,7

отрезков, С,%

Лента с ленточной машины Л2-50-220

6 Линейная плотность, ктекс 3,3 3,4 3,3

7 Коэффициент вариации по массе 1 м 1,5 2,0 1,6

отрезков, С,%

Физико-механические показатели пряжи с машины ГШМ-120МС

Таблица 2.

№ Величина показателя

п/п Наименование показателей ОСТ до перена- после пе-

17-362-85 ладки реналадки

1 Линейная плотность, текс 16,7 16,4 16,5

2 Коэффициент вариации по линейной

плотности (по пасме),% 3,5 4,3 3,8

3 Относительная разрывная нагрузка, 9,8 9,1 9,4

сН/текс

4 Коэффициеот вариации по разрывной 11,5 12,6 11,8

нагрузке,%

5 Показатель качества 0,85 0,72 0,80

6 Число обрывов на 1000 камер - 132 91

тают, в основном, в пределах нормы, т.е. отклонение линейной плотности составляет ± 4% от номинала, что видно по приведенным диаграммам усредненных значений линейной плотности чесальной ленты (рис.5 ).

Как указывалось выше, после переналадки оборудования, качественные показатели чесальной ленты значительно улучшились, а «дрейф» линейной плотности снизился.

Однако на машинах первой цепочки № 1-7 среднее значение линейной плотности чесальной ленты на отдельных машинах и по всей цепочки в целом ниже номинала Поэтому для повышения уровня стабильности работы чесальных машин на первой цепочке были проведены исследования для выбора оптимальных параметров заправки машин входящих в эту цепочку.

В фабричных условиях был проведен полный факторный эксперимент для трех факторов (ПЭФ-23). На основании априорной информации и результатов предварительных экспериментов в качестве исследуемых факторов выбраны следующие:

X] - высота установки фотодатчиков на малшне ТБ-3, мм Х2 - частота вращения трепала на малшне ТБ-3; Х3 - общая вытяжка на ЧМД-4.

В качестве критерия оптимизации в работе принята линейная плотность чесальной ленты - У, ктекс.

После обработки результатов ПФЭ с проверкой значимости коэффициентов регрессии получаем уравнение следующего вида:

У= 3,65 + 0,045X1 - 0,034Х3- 0,0312Х,Х2Х3 (5.1)

Математическая модель является адекватной. На основании полученной модели определены оптимальные параметры заправки исследуемого оборудования при переработке хлопка заданной сортировки:

3,9

3.3 У 3,7 К 3,6

3,5

3.4 3,3

3 4 5 6 7 8

Дни наблюдения

■чесальные машины № 1-7 -»-чесальные машины №8-14

+4%

норма

-4%

Рис. 5

-21- высота установки фотодатчика в бункере машины ТБ-3 -100 мм.;

- частота вращения трепала - 820 мин

- вытяжка на чесальной машине ЧМД-4 - 105-108.

Далее проведет! исследования влияния сопряженности оборудования поточной линии по производительности на обрывность в прядении.

Физико-механические показатели полуфабрикатов до и после переналадки представлены в таблице, а пряжи - в таблице. Все качественные показатели пряжи определялись в лаборатории фабрики по стандартной методике.

Из таблицы 2 видно, что обрывность на машинах ППМ-120МС после переналадки оборудования по полученным рекомендациям значительно ниже, чем при действующих режимах.

Таким образом, в результате проведенных исследований удалось в определенной степени стабилизировать технологический процесс на поточной линии, и добиться улучшения качественных показателей полуфабрикатов и пряжи.

Общие выводы

1. Одним из основных направлений совершенствования технологического процесса в хлопкопрядении является создание поточных линий "кипа-чесальная лента" и "кипа-пряжа" на основе последних достижений науки и техники.

2. Существующая система классификаций отечественных и зарубежных поточных линий недостаточно полно учитывает все воздействия и факторы, влияющие на технологический процесс, поэтому в работе предложена новая система классификации поточных линий.

3. Проведенное теоретическое исследование показало, что работа поточных линий в хлопкопрядильном производстве связана со следующими особенностями:

- 2Z -

- большим числом параметров влияющих на ход технологических процессов;

- возмущениям, не поддающимся контролю;

- отсутствием достаточно полного и достоверного математического описания связей между входными и выходными величинами.

4. Получены экспериментальные математические модели для выявления влияния состава смески на качество полуфабрикатов и конечного продукта в прядении.

5. Проведены экспериментальные исследования влияния сопряженности по производительности технологического оборудования лоточной линии на стабильность технологических процессов.

6. Разработана методика исследования режима работы оборудования входящего в состав поточной линии для оценки его сопряженности по производительности на основе инструментального метода.

7. На основании проведенных исследований даны рекомендации по оптимизации работы поточной линии и улучшению качества полуфабрикатов и пряжи.

8. Экспериментальные исследования показали, что после переналадки оборудования, согласно выработанным рекомендациям, была достигнута стабилизация линейной плотности чесальной ленты, которая за весь период наблюдений не превышала + 4% от номинального значения. Основные положения диссертации опубликованы в следующих работах:

1. Усенко Б.В., Ковалев В.И., Шамов М.Ю. Прядение хлопка /Лекции/ РИО РосЗИТЛП, 1995. 54с.

2. Усенко Б.В., Виркер C.B., Шамов М.Ю. Эффективность использования двухбарабанной кардочесальной машины «МАРК-4». Текстильная промышленность, 1996, №4. с.20

3. Шамов М.Ю. Выбор оптимального состава смесей текстильных волокон с применением современных методов моделирования технологических процессов. Тез.докл. Межвузовской научно-технической конференции «Современные проблемы текстильной и легкой промышленности».^: РосЗИТЛП, .1996.4. 1-5

4. Усенко Б.В., Шамов М.Ю., Никишин В.А. Особенности реконструкции действующих предприятий при дипломном проектировании. Тез.докл. Научно-методической конференции по проблемам совершенствования высшего образования, посвященной 850-летию Москвы и 65-летию института-М: РосЗИТЛП, 1997 с.71

5. Шамов М.Ю. Усенко Б.В. Проверка стабильности работы чесальных машин в условиях поточной линии. Тез. докл. Межвузовская научно-техническая конференция «Современные проблемы текстильной и легкой промыышенности», РосЗИТЛП, 1998. с. 73

6. Усенко Б.В., Шамов М.Ю., Старков В.В. Анализ работы бесхол-стовых питателей чесальных машин в составе поточной линии фирмы «Холиигсворт». Известия ВУЗов. Технология текстильной промышленности, 1998, №1 с. 29

7. Юркова А.А.,Усенко Б.В., Шамов М.Ю. Оптимизация заправочных параметров поточных линий. Текстильная промышленность, 1998, № 3. с.31

Материалы диссертационной работы докладывались:

1. На заседании кафедры технологии прядения РосЗИТЛП, 1995,1996,1997,1998.

2. На межвузовской научно-технической конференци в МГТА им. Косыгина, ноябрь, 1996.

3. На межвузовской "научно-технической конференции «Современные проблемы текстильной и легкой промышленности» РосЗИТЛП, май, 1998г.

Введение.

1 АНАЛИЗ СОВРЕМЕННОГО СОСТОЯНИЯ ВОПРОСА АГРЕГИРОВАНИЯ МАШИН ХЛОПКОПРЯДИЛЬНОГО ПРОИЗВОДСТВА В ПОТОЧНУЮ ЛИНИЮ

1.1 Общая характеристика процесса получения ленты из волокнистой массы. о

1.2 Функциональная структура технологического процесса хлопкопрядильного производства. ^ д

1.3 Сравнительный анализ зарубежных и отечественных поточных ли

1.4 Классификация поточных линий.

Выводы по главе 1.

2 АНАЛИЗ СОВРЕМЕННОГО СОСТОЯНИЯ ТЕОРИИ ПРОЦЕССОВ ПОТОЧНОЙ ЛИНИИ

2.1 Анализ системы распределения волокнистой массы по бункерам чесальных машин. . о г

2.2 Анализ работы прямоточной системы распределения волокнистого материала с возвратом избытка.

2.3 Тупиковая безвозвратная система распределения волокнистого материала. .и

2.4 Выбор и анализ критерия оптимизации процессов хлопкопрядения. 5 о Выводы по главе 2.

3 ПРОГНОЗИРОВАНИЕ ОПТИМАЛЬНОГО СОСТАВА СМЕСОК С ПРИМЕНЕНИЕМ СОВРЕМЕННЫХ МЕТОДОВ МОДЕЛИРОВАНИЯ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ НА ПОТОЧНОЙ ЛИНИИ

3.1 Основные технологические свойства хлопкового волокна влияющие на качество составления смесок.

3.2 Оптимизация состава хлопковых смесей на основе пассивного эксперимента.

3.3 Выбор критерия оптимизации и метода математического моделирования.о

3.4 Выбор основных переменных математической модели.7^

3.5 Методика проведения эксперимента.

3.6 Предварительная статистическая обработка данных.^

3.7 Результаты расчета для моделей показателей процесса.

4 РАЗРАБОТКА ИНСТРУМЕНТАЛЬНОГО МЕТОДА КОНТРОЛЯ И ИССЛЕДОВАНИЕ РЕЖИМОВ РАБОТЫ ПОТОЧНЫХ ЛИНИЙ

4.1 Сопряженность оборудования по производительности в поточной линии.

4.2 Оценка режимов работы поточных линий.

4.3 Производительность работы технологических машин и комплексов

4.4 Влияние степени взаимосвязи между оборудованием технологиче- 9 О ского комплекса на его производительность. д

4.5 Цель и сущность инструментального метода контроля режимов работы технологического оборудования поточной линии. дд

4.6 Аппаратная реализация устройства контроля режимов работы питающих органов машин поточной линии.

4.7 Анализ режимов работы и сопряженности по производительности машин разрыхлительно-трепального агрегата.

4.8 Сравнительный анализ работы машин разрыхлительно-трепального агрегата. ^д

4.9 Анализ схемы автоматического управления работой разрыхлитель

-трепального агрегата. т т г,

Выводы по главе 4.

5 ИССЛЕДОВАНИЕ ВЛИЯНИЯ СОПРЯЖЕННОСТИ ПО ПРОИЗВОДИТЕЛЬНОСТИ МАШИН ПОТОЧНОЙ ЛИНИИ НА КАЧЕСТВО ЧЕСАЛЬНОЙ ЛЕНТЫ И ОБРЫВНОСТЬ В ПРЯДЕНИИ

5.1 Объект исследования.

5.2 Проверка стабильности работы чесальных машин на действующих режимах и после переналадки согласно рекомендациям.

5.3 Выбор оптимальных параметров заправки оборудования, входящего в состав поточной линии.

5.4 Технологические исследования работы машин, входящих в поточную линию «кипа-чесальная лента» в кардной системе прядения . ¡

Выводы по главе 5.

Развитее техники и технологии прядильного производства осуществляется по пути сокращения числа технологических переходов, повышения производительности труда и оборудования, автоматизации технологических процессов, лучшего использования перерабатываемого сырья, что позволяет снизить затраты и улучшить качество выпускаемой продукции.

Дальнейшее сокращение числа технологических переходов позволит создать непрерывные автоматизированные поточные линии, вплоть до создания однопереходной системы прядения.

Однако однопереходные способы прядения не могут иметь, в настоящее время, практического применения из-за отсутствия надежно работающих устройств обеспечивающих равномерное и стабильное распределение и ориентацию волокнистого материала, а так же сопряженность по производительности машин входящих в состав поточной линии.

В месте с тем следует отметить, что автоматизация операций выполняемых на отдельных машинах хлопкопрядильного производства достигла высокой степени, что дает возможность поддерживать стабильность технологического процесса на довольно большом промежутке времени, однако на ряде оборудования она находится еще на низком уровне.

Исходя из вышесказанного, можно сделать вывод, что создание поточных линий для получения пряжи по однопереходному способу, в ближайшее время, станет основным направлением в развитии и модернизации, как отечественного, так и зарубежного прядильного производства.

Актуальность темы

На отдельных отечественных предприятиях создание поточных линий «кипа-чесальная лента» осуществляется за счет модернизации существующего оборудования, без замены имеющихся в наличии машин. Это ставит перед предприятиями ряд проблем связанных с необходимостью поддерживать на достаточно высоком уровне стабильность протекания технологических процессов и качества выпускаемой продукции.

Для повышения эффективности работы поточной линии и улучшения качественных показателей полуфабрикатов и пряжи необходимо определить состав и качество сортировки, оптимальный состав оборудования, а так же его последовательность в поточной линии «кипа-чесальная лента». Кроме того необходимо подобрать оптимальные скоростные режимы рабочих органов, так же разводки между ними, как факторы влияющие на степень очистки, смешивания и потери прядомых отходов.

Объектом управления на поточной линии хлопкопрядильного производства являются процессы формирования полуфабрикатов и пряжи. Управление такими технологическими процессами - сложный комплекс мероприятий направленных на обеспечение желаемого эффекта путем подбора и поддержания соответствующих режимов работы оборудования.

Кроме того, работа поточных линий связанна со следующими характерными особенностями: большим числом параметров влияющих на ход технологических процессов, возмущениям, не поддающимся контролю, отсутствием достаточно полного и достоверного математического описания связей между входными и выходными величинами.

Если учесть все упомянутое выше, то очевидно, что создание научных основ однопереходной системы прядения требует дальнейшего углубленного изучения и исследования технологических процессов предпрядения с целью совершенствования математического описания и реализации на его базе задачи оптимального управления технологическими процессами при однопереходной системе прядения.

Цель работы

- определение наиболее рационального состава смеси в зависимости от наличия и качества перерабатываемого сырья и требований предъявляемых к качеству пряжи.

- выявление влияния сопряженности по производительности машин РТА в составе поточной линии «кипа - чесальная лента» на качество чесальной ленты и уровень обрывности в прядении.

- исследование применения автоматизированного метода диагностики состояния технологического оборудования с целью распознавания организационно-технологических ситуаций и оптимизации скоростных режимов оборудования входящего в состав поточной линии.

- разработка рекомендаций по оптимизации процессов работы оборудования разрыхлительно-трепального агрегата входящего в состав поточных линий и выбор критериев оптимизации их работы.

Задачи работы

Общие выводы по работе

1. Одним из основных направлений совершенствования технологического процесса в хлопкопрядении является создание поточных линий "кипа-чесальная лента" и "кипа-пряжа" на основе последних достижений науки и техники.

2. Существующая система классификаций отечественных и зарубежных поточных линий недостаточно полно учитывает все воздействия и факторы, влияющие на технологический процесс, поэтому в работе предложена новая система классификации поточных линий.

3. Проведенное теоретическое исследование показало, что работа поточных линий в хлопкопрядильном производстве связана со следующими особенностями:

- большим числом параметров влияющих на ход технологических процессов;

- возмущениям, не поддающимся контролю;

- отсутствием достаточно полного и достоверного математического описания связей между входными и выходными величинами.

4. Получены экспериментальные математические модели для выявления влияния состава смески на качество полуфабрикатов и конечного продукта в прядении, которые позволяют с необходимой долей достоверности прогнозировать качественные показатели пряжи.

5. Разработана методика исследования режима работы оборудования входящего в состав поточной линии для оценки его сопряженности по

- 147производительности основанная на инструментальном методе контроля основе инструментального метода.

6. Проведены экспериментальные исследования влияния сопряженности по производительности оборудования поточной линии на стабильность протекания технологических процессов.

7. На основании проведенных исследований даны рекомендации по оптимизации работы поточной линии и улучшению качества полуфабрикатов и пряжи.

8. Экспериментальные исследования показали, что после переналадки оборудования, согласно выработанным рекомендациям, была достигнута стабилизация линейной плотности чесальной ленты, которая за весь период наблюдений не превышала ± 4% от номинального значения.

1. Гончаров В.Г. Сокращенные системы прядения хлопка М.:Легпром-бытиздат, 1991.

2. В. Роглена, А. Бодняк, М.Вилферт и др. Безверетенное прядение. Перевод с чешского. М: Легкая и пищевая промышленность, 1981.

3. Вальков В.М., Вершин В.Е. Автоматизированные системы управления технологическими процессами. Л: Политехника. 1991.

4. Зотиков В.Е., Будников И.В., Трыков ПЛ. Основы прядения волокнистых материалов. М: Легпромбытиздат. 1969.

5. Гончаров В.Г., Николаев В.Б., Богатков В.М. Трехпереходная система прядения на опытной фабрики безверетенного пневмомеханического способа прядения текстильных волокон. Текстильная промышленность / экспресс-информ/. ЦНИИТЭИлегпром. 1973.

6. Ковалев В.И., Решетников Я.Я. Современные отечественные и зарубежные поточные линии в хлопкопрядении /Обзор, информ./ ЦНИИТЭИлегпром. 1987.

7. Гончаров В.Г., Усенко Б.В., Памотин П.П. Агрегирование машин в поточные линии в хлопкопрядильном производстве. /Обзор, информ./ ЦНИИТЭИлегпром. 1975.

8. Усенко В.А., Усенко Б.В. Поточные линии для получения ленты из химических волокон. Учебное пособие МТИ. Ротопринт МТИ. 1991.

9. Маркарян С.С., Новикова Л.Г., Кацис A.M. и др. Усовершенствование поточных линий в хлопкопрядении в СССР и за рубежом. /Обзор, информ./ ЦНИИТЭИлегпром. 1983.

10. Хитрова Н.С. Автоматизированная поточная линия для рыхления, очистки и смешивания волокон фирмы «Фибер Конитолс» /Экспресс-информ/ Текстильная промышленность. Вып.З. ЦНИИТЭИлегпром. 1983.

11. Хитрова H.С. Автоматизированная поточная линия для безверетенного прядения /Экспресс-информ/ Текстильная промышленность. Вып.6. ЦНИИТЭИлегпром. 1984.

12. А.Г. Севостьянов, H.A. Осьмин, В.П. Щербаков и др. Механическая технология текстильных материалов. -М.: Легпромбытиздат, 1989.

13. Решетников Я.Я. Современная техника и технология хлопкопрядения. МНТЦ. «ТЕКМА» Реутово. 1992.

14. Жоховский В В. Оборудование хлопкопрядильного производства представленное на выставке ИТМА-82 в Гринвиле /Экспресс-информ/ Текстильная промышленность. Вып.2. ЦНИИТЭИлегпром. 1983.

15. R.H. Leary. ITMA-83 sirvey 17: spinning preparatory equipment."Text Asia". 1984.15 №4

16. Crawshaw Geoff. Machinery for the world. "Text Horic" № 3, 1986.6

17. Die OSAKA Textile Maschinery show-eine internationale ausstellung mit wachsender Bendntung. "Int Text-Bull Flacheuherstell", №4. 1985.

18. Сергеев K.B., Брусникин А.Ф., Попова P.A. Основные направления в совершенствовании конструкции хлопкопрядильного оборудования. НТО. Университет технического прогресса. М: Легкая индустрия. 1979.

19. Гончаров В.Г. Стабилизация технологического процесса в условиях агрегирования машин в поточную линию кипа-лента. Текстильная промышленность / экспресс-информ/. ЦНИИТЭИлегпром. 1979.

20. Усенко Б.В., Васильев Л.М. Поточные линии кипа-лента. Текстильная промышленность, №4. 1992.

21. Борзунов К.Г., Дмитриев С.С. Плеханов Ф.М. К вопросу о расчете производительности трепальной машины в условиях поточной линии кипа-лента. М: Текстильная промышленность, №7. 1984.

22. Акобджанян A.C. Вопросы аэродинамики пневмосистемы текстильного оборудования. Автореферат диссертации на соиск. учен, степени докт. техн.наук. М: МТИ. 1981.

23. Виркер Л.С., Борзунов И.Г. Определение оптимальной производительности трепальной машины при бункерном питании чесальной машины. Текстильная промышленность, №7. 1987.

24. Виркер Л.С., Борзунов И.Г. Непрерывная ступенчатая система питания чесальных машин. Текстильная промышленность, №7. 1986.

25. Штут H.H. Применение комплексных оценок при исследовании текстильных изделий и технологических процессов текстильного производства. В сборн. Новые методы оценки качества текстильных материалов,4.1.JI: 1974.

26. Корицкий К Н. Интегральные показатели качества текстильных материалов. М: Легкая и пищевая промышленность. 1983.

27. Корицкий К.Н. Технико-экономическая оценка и проектирование качества текстильных материалов. М: Легкая и пищевая промышленность. 1983.

28. Соловьев А Н. Сравнение комплексных оценок качества хлопчатобумажной пряжи В сборн. Новые методы оценки качества текстильных материалов^.!. Л: 1974.

29. Зудин А.Г. О выборе критерия при автоматизации технологических процессов. Электротехника, серия «Автоматизированные системы управления. вып.1. М: 1973.

30. Смельская И.Ф., Шаблова ГЛ., Черненок В.И. Анализ модели прогнозирования свойств пряжи по свойствам сырья. /Прогресс, техн и технол. в прядении / Ивановский текстильный институт. Иваново. 1990. с. 107-112

31. Сеидова С.М. Разработка технологии подготовки полуфабриката к пнев-мопрядению. Дисс. на соиск. учен. степ. канд. тех. наук. М.: 1975.

32. Широков В.П. и др. Справочник по хлопкопрядению. M.: Легая и пищевая промышленность. 1985.

33. Соловьев А.Н. Проектирование свойств пряжи в хлопчатобумажном производстве. М.: Легкая промышленность. 1951.-е. 6-9

34. Терюшнов A.B. Основные вопросы стабилизации технологического процесса и борьбы с обрывностью в хлопкопрядении. М. : Легкая индустрия. 1965.

35. ОСТ 17-362-85. Пряжа хлопчатобумажная и смешанная суровая кардная одиночная с пневмомеханических прядильных машин для ткацкого производства. Технические условия.

36. Новикова Н.Р. Оптимизация состава смески для выработки хлопчатобумажной пряжи линейной плотности 15,4 текс кольцевого и пневмомеханического способов прядения. Дисс. на соиск. учен. степ. канд. тех. наук. -М.: 1990.

37. Charles R. Hicks. Fundamental concepts in the design of experiments. Third Edition. CBS College publishing. Japan/ 1983

38. Закорюкин Ю.В., Павельев К.И., Ершов Ю.А. Стабилизация питания машин поточных линий и развеса волокна. Известия вузов. Технология текстильной промышленности. 1976. № 3. с. 46-48.

39. Закорюкин Ю.В., Павельев К.И., Ершов Ю.А. Усовершенствование электропривода разрыхлительно-трепальных агрегатов. Текстильная промышленность. 1977. № 3. с. 54-55.

40. Ершов Ю.А. Исследование системы автоматического управления разрых-лительно-трепальным участком поточной линии хлопкопрядения. Дисс. на соиск. учен. степ. канд. тех. наук. Иваново, 1978.

41. Колядин JI.K. Тупиковая система бесхолстового питания чесальных машин. Сборник научных трудов «Новое в технике и технологии производства хлопчатобумажной пряжи».-М:. ЦНИИТЭИлегпром. 1982. с.28-31

42. Широков В.П. Колядин Л.К. Системы бункерного питания чесальных машин в СССР и за рубежом. Обзорная информация, сер. Хлопчатобумажная промышленность, вып.1. -М.: ЦНИИТЭИлегпром. 1985

43. Юдин В.М., Федорова Л.М., Злобин П.Е. Влияние состава агрегата на выработку пряжи. Сборник научных трудов «Новое в технике и технологии производства хлопчатобумажной пряжи».-М:. ЦНИИТЭИлегпром. 1982-с. 21-23.

44. Сергеев К.В., Хавкин В.П., Новичкова Л.Г. Некоторые вопросы стабилизации питания чесальных машин при бункерном способе подачи к ним волокнистой массы. Сборник научно-исследовательских трудов № 40, М.: Ротапринт ВНИИЛтекмаша. 1982. - с. 3-10.

45. Little new in opening and fiber preparation "Afr. Text." 1984, № 2.

46. Crawshaw Geoff. Machinery for the world. "Text Horiz". 1986. № 3.

47. Осьмин Н А. Приготовительно-прядильное оборудование. Итоги науки. Машины для текстильной промышленности , т.5 М.: ВИНИТИ, 1983.

48. Владимиров Б.М. Анализ процесса на машинах разрыхлительно-трепального агрегата. -М.: Гизлегпром, 1959. с. 81-85.10 DIM11 DIM12 DIMct J- w" L, L,20 К1 115, Ю) , Y < 15) , A < 10 , 10) ,3 (10, iO> x1(15,10)

49. R 10) ,E< 10) ,0(10) , A1 v 10.)1.!40 FOR I-i TO K250 READ X (J , I >51 XI < J , I)=X<J, I)60 NEXT Is NEXT J

50. DATA i т л 't ^esf 1 q --»о ч T у ' 4 ^ ® ' ^ О ea i О4J 4 л- > ' n О"1. DATA ,0.161,2,3,4,8

51. DATA 1* 33»6,4*4,1* 9,0.162,2.7,5

52. DATA т •**> П Л Л ■ i, :} -'•-t^. • 7 | ^ я M ^ A a 7b,0.164,3,5

53. DATA 1 ,."32-9,4'- 33,1 ,9,0.138,3,5.2

54. DATA i,33.1,4.4,1» 9,0.161,2.7,5.4о 7 DATA 1 ,32» 7,4.3,1. 96,0.16,3.2,5.b

55. DATA 1 о. д *?, 1 95,0.159,2.65,5.6- <4"V с; У OA Г A 1 , 32 «¿5,4.4, 1. 97,0-161„2.55,5,4

56. DATA 1,33,4.4,1.75 •■-> 1 ,-,. -Ч к; к; ) , *./ Л Л UW . J." t w 4i '■'•А ГА ^ Ы 3 ? 4 » 4 4 -I * 75 ,0. J 7 ч-3. i

57. DATA 1 ¡5 * "7 q 4 « О <J L a /ч * > — ~> -*- л / , V' » X О •-■> , К , W . ^• \.t . i • , < 'PINT "евадм;a имя пока.;.:!тслп " :

58. T г / У PRINT "введите вей top значений "; 34о С FOR i^l TQ Ki

59. В1 PR I NT "с рзэнерными ^наченияни ф К ; . . г' ufc-- r"i Ji.o.iu RR1NT "где к о э Ф ф и ц и е и т ы ri 0 д е м v> равные"233 FOR ТО N1

60. PRINT " Ь < " 5 J " ) ~ " ; А < Л , N2 > ■235 NEXT 0

61. PPT NT "дли еыеод.5 ¿эзрззhcf»ной исцели вводит2J / I Г Г 4 THEN 294233 IJDTO . 31 229 4 PRINT "нодоль Зегразпарчыпи -< Hit Ч ОНИ Н> 1 j-ti^B; PRINT "где коэффициенты иада.пи и аены; "1. GG9IJS zoo FDR J «1 ТО N1

62. PRINT J , " > -я" ; А1 (J)311 NE A T J5 INPUT P-$311 NEXT J

63. PRINT "для сравнения опытных и нодельных значений введите 1"

64. INPUT P*íIF р*«="1" THEN 321314 GOTO 325 ¡320 NEXT J I • .

65. PRINT "HOHfeR"," модель" , " qhbiT " : PRINT322 FOR 1=1 TO KlsS=0

66. FOR J«1 TiiJ K2:S=S+A<J,N2)*K1<I,J) «.NEXT J324 PRINT I,é,Y(I)í NEXT I325 GOSUB 500 330 STOP

67. PRINT "будете работать с модель* " jS*;" ?(y/n>";:INPUT P* 510 IF F'f ="n" THEN 630 515 CLS.

68. FOR J=1 TO N1í S^S+A < J,N2)*R <J):NEXT J 610 PRINT 5*5"=";S!PRINT sGOTO SCO

69. PRINT "будете работать с другим показателем?<y/n)"зsINPUT PI*640 IF PI*»"у" THEN 75650 RETURN700 FOR J=1 TO 7710 81=0:S2=0720 FOR I*=l TQ 12

70. Sl=Sl+X<I,J)¡S2=S2+X<I,J)-2sNEXT I 740 E < J)=S1/1210(J)-SQR < S2/12-Е(J)л2 > 750 S3-S3+A < J,N2)*E < J) 755 PRINT "e(j)j E <J),"o(j)j 0 <J)760 NEXT J 770 Al(1)=S3