автореферат диссертации по технологии материалов и изделия текстильной и легкой промышленности, 05.19.02, диссертация на тему:Моделирование процесса вытягивания льняной ровницы в валичных вытяжных приборах

Введение

1 .Состояние вопроса и постановка задачи

2.Исследование структуры льняной ровницы, комплексов, формирующих ее и процесса вытягивания в валичном вытяжном приборе

2.1 .Обзор литературных источников

2.2.Планирование и постановка физических экспериментов

2.2.1 .Исследование характеристик технических комплексов

2.2.2.Исследование расположения элементарных волокон в комплексе <.

2.2.3.Исследование плотности передних концов комплексов в ровнице

2.2.4.Определение количества элементарных волокон, формирующих комплексы

2.2.5.Исследование характера поведения комплексов в процессе вытягивания

2.2.6.Исследование процесса дробления комплексов в вытяжном приборе льнопрядильной машины ПМ-88-Л

3 .Графическое моделирование структуры льняной ровницы и процесса вытягивания в валичных вытяжных приборах

3.1.Выбор графической модели потока волокнистого материала на питании вытяжного прибора

3.2.Моделирование структурных элементов ровницы по заданной кривой распределения

3.3. Моделирование волокнистого слоя на питании валичного вытяжного прибора

3.4.Моделирование передвижения волокон в зоне вытягивания валичного вытяжного прибора

3.5.Моделирование передвижения волокон в зоне вытягивания при эксцентриситете вытяжного цилиндра

3.6.Моделирование передвижения волокон в зоне вытягивания с учётом рифленой поверхности тумбочки вытяжного цилиндра

3.7.Программы расчета неровноты волокнистого материала до и после выпускной пары

3.8.Анализ результатов моделирования структуры льняной ровницы и моделей вытягивания

4.Численное моделирование структуры льняной ровницы и процесса вытягивания в валичных вытяжных приборах

4.1 .Численное моделирование в системе Borland Pascal

4.2.Численное моделирование в системе Delphi

Актуальность работы. В условиях современной рыночной экономики большое значение приобретает проблема совершенствования оборудования и повышения качества выпускаемой продукции.

Большинство предприятий льняной отрасли используют кольцевые прядильные машины мокрого прядения льна, качество выпускаемой пряжи на которых в значительной степени определяется вытяжным прибором. Натурные испытания достаточно громоздки, продолжительны и возможны лишь на заключительном этапе проектирования машины. Кроме того, при натурных экспериментах затрудняется возможность варьирования такими факторами, которые связаны с конструктивными изменениями.

Одним из прогрессивных методов, которые позволяют решать задачи определения оптимальной конструкции вытяжного прибора, а также структуры исходного продукта является математическое моделирование.

Обзор литературы показал, что в выполненных рядом авторов теоретических исследованиях работы вытяжных приборов вопрос взаимодействия элементов вытяжного прибора изучен недостаточно. Здесь, как правило, рассматриваются отдельные элементы вытяжного прибора и идеализируется структура исходного продукта.

Таким образом, у конструктора, проектирующего новый вытяжной прибор или совершенствующего существующую конструкцию, и технолога, определяющего технологические параметры заправки вытяжного прибора, имеются затруднения в оценке своей разработки.

Вытяжной прибор является важнейшим механизмом прядильной машины. Правильная организация процесса вытягивания в существенной степени определяет равномерность готовой пряжи, уровень ее обрывности в процессе прядения и, как следствие, уровень ее обрывности в ткачестве и качество готовой ткани. Технологический процесс вытягивания представляет собой сложный комплекс физических явлений, изучить которые можно лишь с использованием современных достижений науки и техники. Процесс вытягивания базируется на вероятностных схемах и имеет закономерности, присущие событиям массового характера, тем событиям, которые выявляются с помощью методов теории вероятности и математической статистики. Сам продукт состоит из большого числа неравномерных и неоднородных по своим свойствам текстильных волокон.

Сущность процесса вытягивания заключается в относительном смещении волокон вытягиваемого продукта и распределении их на большей длине, распрямлении и ориентации волокон.

Исследование процесса вытягивания льна в мокром прядении осложняется тем, что утонение продукта осуществляется не только за счет смещения волокон относительно друг друга, но и их дробления на более тонкие и короткие, вплоть до элементарных волокон. Только при такой степени дробления удается получить тонкий, прочный и достаточно равномерный продукт. Питающим продуктом вытяжных приборов прядильных машин мокрого способа прядения является ровница. Для устойчивого протекания процесса ровница должна иметь определенную линейную плотность, волокнистый состав, ровноту по линейной плотности и составу, величину крутки. Точность работы вытяжного прибора зависит от параметров (качества) продукта на питании (ровницы) и конструкции и качества изготовления самого вытяжного прибора.

Для успешного управления технологическими процессами и их оптимизации с целью повышения производительности оборудования и качества продукции необходимо описание всех сторон процесса. Полное математическое описание процесса вытягивания позволит решить многие практически важные задачи, такие как, выбор конструкции вытяжного прибора и технологических параметров оборудования, которые обеспечивали бы наилучшие характеристики выпускаемого продукта.

Следует отметить, что в настоящее время имеется достаточно большое число экспериментальных и теоретических работ, посвященных процессу вытягивания на тех или иных машинах (ленточных, прядильных).

Рассмотренная ниже модель ровницы и процесса вытягивания построены с учетом особенности структуры льняного комплексного волокна и процесса вытягивания его в мокром прядении (способности дробиться на более тонкие и короткие).

Цель и задачи исследований. Целью данной работы является создание новых моделей льняной ровницы и пряжи (в активной форме) и изучения влияния конструктивных параметров вытяжного прибора на неровно-ту. Для достижения поставленной цели в работе решены следующие задачи: анализ существующих моделей исходного продукта и процесса вытягивания, экспериментальное исследование структурных характеристик технических комплексов, льняной ровницы и процесса вытягивания, разработка графической модели льняной ровницы и процесса вытягивания с вычислением неровноты продукта до и после вытягивания, разработка численной модели льняной ровницы и процесса вытягивания с вычислением неровноты продукта до и после вытягивания.

Методы исследования. Исследования по определению основных структурных характеристик технических комплексов и ровницы проводились с использованием современных методов определения длин волокон и их сдвигов. Для обеспечения достоверности принимаемых выводов использовалась математическая статистика и обработка результатов велась с помощью ЭВМ.

Алгоритмы моделей исходного продукта на питании вытяжного прибора, процесса вытягивания и определения неровноты до и после процесса вытягивания реализованы в виде программ, написанных на языках программирования Pascal, Lisp, Delphi. 7

Научная новизна

Впервые разработаны. графическая и численная модели исходного продукта (льняной ровницы), учитывающие её реальное строение, графические и численные модели процесса вытягивания с дроблением технических комплексов, модели неровноты продукта по числу волокон в сечении, модели процесса вытягивания, учитывающие влияние на неровноту пряжи рифленой поверхности валиков и их эксцентриситета, установлены возможные пределы, а также закон изменения величины сдвига элементарных волокон в льняном комплексе, величины сдвига технических волокон в ровнице. Практическая ценность:

Практическая ценность данной работы заключается в разработке системы графических и численных моделей, учитывающих реальную структуру льняной ровницы и позволяющих в наглядном виде исследовать процесс вытягивания льняной ровницы, а также изучать влияние структурных характеристик исходного вытяжного прибора и его состояния на неровноту от вытягивания и осуществлять поиск новых технических решений, обеспечивающих получение конкурентно-способных текстильных продуктов (пряжи, ткани).

Отдельные положения работы в настоящее время используются в учебном процессе кафедры прядения натуральных и химических волокон Костромского государственного технологического университета.

ОБЩИЕ ВЫВОДЫ

1. В результате обзора литературных источников, выявлено, что ни одна из существующих моделей неприменима для описания процесса вытягивания льна в мокром способе прядения, т.к. не учитывает изменения состава волокон при вытягивании.

2. На основе проведенных экспериментов по изучению структуры льняной ровницы получены исходные данные для разработки графических и численных моделей структуры льняной ровницы и моделей её вытягивания в валичных вытяжных приборах.

3. Произведённая оценка графических моделей ровницы по неровноте показала достаточную близость результатов графического моделирования с результатами физических экспериментов.

4. Численное моделирование структуры льняной ровницы и моделей вытягивания на базе системы Delphi 5 позволило получить результаты достаточно адекватные реальной структуре льняной ровницы и пряжи.

1. Бахар М.И. Зависимость между неровнотой от вытягивания и движения линии перехода волокон на скорость вытяжной пары. //Изв. вузов. Технология текстильной промышленности. 1969, №4, с.61-64.

2. Берхина Т.Н. Исследование некоторых вопросов, натяжения и разрушения волокон в полях сил трения вытяжных приборов. Дис.канд.техн.наук. МТИ, 1966.

3. Берхина Т.Е. Движение волокон в реальных полях сил трения вытяжного прибора. Научно-исследовательские труды, т.21. М.: Легкая индустрия. 1966. - с.36-56.

4. Варковский М.М. Исследование технологических возможностей вытяжных приборов ВР-1. Дис. канд. техн. наук. Ленинград, 1970.

5. Васильев Н. А. Вопросы теории прядения. Сборник статей. -М.:Гизлегпром, 1932. -275с.

6. Васильев Н. А. Процесс прядения в механическом прядении. Известия Общества содействия улучшению и развитию мануфактурной промышленности. - 1935.

7. Винтер Ю.А. Исследование структурной и весовой неровнотыпродуктов, получаемых в результате гребнечесания и вытягивания. Дис.канд. техн. наук. МТИ, 1967.

8. Гаврилова А.Б. Исследование влияния параметров вытяжного прибора на качество бескруточной пряжи. Дис.канд.техн.наук. Кострома, 1981.

9. Гинзбург Л. Н. Определение штапеля волокон, участвующих в процессе вытягивания на льнопрядильных машинах для лубяных волокон. //Льно-пенько-джутовая промышленность. 1938, № 4, с.22-35.

10. Ю.Гинзбург Л.Н. и др. Справочник по прядению льна. 1957. 668с.11 .Гинзбург JI.H. Некоторые вопросы динамики процесса вытягивания. -М.: ЦИНТИИлегпром. 1962.

11. Гинзбург Л.Н. Хавкин В.П. и др. Динамика основных процессов прядения (гребнечесание и вытягивание). Часть 2. М.: Легкая индустрия. 1972.-310с.

12. Еремина К.И., Борухсон Б.В. Текстильные волокна, их получение и свойства. М.: Легкая индустрия,1971. - 356с.

13. Зотиков В. Е. Теория процесса вытягивания в хлопкопрядении. -НИТИ, 1933.-42с.

14. Зотиков В.Е., Будников И.В., Трыков П.П. Основы прядения волокнистых материалов. М. Государственное научно-техническое издательство литературы по легкой промышленности. 1959. - 508с.

15. Капитанов А. Ф., Протасова В. А. Методика исследования движения волокон в вытяжном приборе с помощью радиоактивных изотопов. // Изв. вузов. Технология текстильной промышленности. -1968, №4, с.70-73.

16. Ковнер С. С. Математические методы исследования движения волокон в процессе вытягивания. М.:Гизлегпром, 1957. - с.279.

17. Ковнер С.С. Стационарное нелокальное дробление волокон впроцессе вытягивания. //Научно-исследовательские труды ЦНИИЛВ, т. 10, 1957.

18. Комаров В.Г., Гинзбург Л.Н. и др. Прядение лубяных и химических волокон и производство крученых изделий. М.: Легкая индустрия, 1980. - 496с.

19. Крагельский И.В. Физические свойства лубяного сырья. М.: Гос. издат. легкой промышленности. 1966. - 482с.21 .Кукин Г.Н., Соловьев А.Н. Текстильное материаловедение. 2 часть,- М.: Легкая индустрия. 1964. 378с.

20. Кухарев М.С., Комаров В.Г. Выявление оптимальных режимов работы вытяжного прибора ПМ-88-Л8. // Изв. вузов. Технология текстильной промышленности. 1983, №4, с.34-36.

21. Кухарев М.С., Осипов Б.П. Бесконтактное изучение процесса дробления льняного волокна при вытягивании. // Изв. вузов. Технология текстильной промышленности. 1994, №1 2, с.14.

22. Лазарева С.Е. и др. Прядение льна с варкой ровницы. М.: Легкая индустрия. 1966. - 128с.

23. Левин А.А. Определение количества неконтролируемых волокон взоне вытягивания. // Изв. вузов. Технология текстильной промышленности. 1982, N°6, с.32-3 6.

24. Левин А.А. Исследование условий движения волокон в зоне вытягивания с неподвижным контролируемым устройством. // Изв. вузов. Технология текстильной промышленности. 1983, №3, с.38-41.

25. Митрополъский А.К. Техника статистических вычислений. М.: Физматгиз. 1961. - 576с.

26. Молчанов А. С. Автоматическое регулирование ровноты текстильных полупродуктов. М.ДНИИЛегпром., 1964. -301с.

27. Пиковский Г.Н. Общая технология прядения. М.: Легкая индустрия. 1968. -452с.

28. Севастьянов А.Г. Уравнение кривой утонения при нестационарной работе вытяжного прибора. // Изв. вузов. Технология текстильной промышленности. 1960, №1, с.47-59.

29. Севостьянов А.Г. Неровнота, обусловленная дефектами деталей вытяжного прибора. II Изв. вузов. Технология текстильной промышленности. - 1960, №5, с.47-54.

30. Севостьянов А. Г. Методы исследования неровноты продуктов прядения. Ростехиздат, 1962. - 386с.

31. Севостьянов А.Г., Кулигин Л.А. Исследование полей сил трения ввытяжном приборе. // Текстильная промышленность. 1967, №3.

32. Севостьянов А.Г. Методы и средства исследования механико-технологических процессов текстильной промышленности. М.: Легкая индустрия, 1980. - 392с.

33. Севостьянов А. Г., Севостьянов П. А. Основы математического моделирования механико-технологических процессов текстильной промышленности. М.: Легкая индустрия, 1974. - 70с.

34. Севостьянов А. Г., Севостьянов П. А. Моделирование технологических процессов. М.: Легкая и пищевая промышленность, 1984. - с.344.

35. Соловьев А.Я., Клятис Л.М. Учебная книга льновода. М.: Колос, 1975.-68с.

36. Стерин В.А. Пути повышения точности работы вытяжных приборов прядильных машин. // Изв. вузов. Технология текстильной промышленности. 1968, №2, с.57-61.41 .D.S. Teylor. Movement of swim fibres. J. Text. Inst., 1954,45, T 310.

37. Титова У.Ю. Исследование структуры льняной ровницы. -//Сборник трудов молодых ученых КГТУ.- 1997, с.59-62.

38. Титова У.Ю. О кривых распределения длин волокон льняной ровницы и пряжи. // Изв. вузов. Технология текстильной промышленности. - 1998, №2, с.34-36.

39. АА.Фостер Г. А. Основы процесса вытягивания и неровноты. М.: Ростехиздат, 1962. - 168с.

40. Хавкин В.П. Автоматические регуляторы процесса прядения. -М.: ЦНИИиТЭИлегпищемаш, 1973. 51с.102

41. Хрущев Г.Г. Взаимодействие волокон шерсти в процессе вытягивания. // Текстильная промышленность. -1947, №1, с.21-24.

42. Исследование возможности определения прядильной способности льняного волокна и смесей льна с химическими волокнами 43.06853710120. Отчет ЦНИИЛВ.М.: 1986.

43. Регламентированный технологический режим выработки льняной пряжи и ниток. М.: ЦНИИиТЭИлегпром, 1989. - 117с.

44. ГОСТ 6611.0-73, 6611.4-73. Нити текстильные. Правила приемки и методы испытаний. М.: Гос. комитет стандартов Совета Министров СССР, 1974.