автореферат диссертации по технологии материалов и изделия текстильной и легкой промышленности, 05.19.02, диссертация на тему:Обоснование параметров и характеристик малогабаритной трепальной машины

РГ6 од

п >.

На правах рукописи УДК 677.1.051.151.256

НОВИКОВ Эдуард Валерьевич

ОБОСНОВАНИЕ ПАРАМЕТРОВ И ХАРАКТЕРИСТИК МАЛОГАБАРИТНОЙ ТРЕПАЛЬНОЙ МАШИНЫ.

Специальность 05.19.02. Первичная обработка текстильного сырья

АВТОРЕФЕРАТ

диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук

Кострома - 1998 г.

Работа выполнена в Костромском государственном ордена Трудового Красного технологическом университете.

Научные руководители: доктор технических наук, профессор

Смирнов Борис Иванович * заслуженный деятель науки и техники Российской Федерации, доктор технических наук, профессор

Ипатов Александр Михайлович

Официальные оппоненты: д.т.н., профессор

Иванов Анатолий Николаевич

к.т.н., доцент Румянцев Сергей Николаевич

Ведущая организация: Костромской научно- исследовательский

институт лубяных культур

У/п

Зашита состоится 1998 года в часов

на заседании диссертационного Совета Д.063.89.01. в Костромском Государственном технологическом университете по адресу-. 156021, г. Кострома, ул. Дзержинского 17, ауд. 214.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке университета.

Автореферат разослан "Л0 " 1998 г.

Ученый секретарь

диссертационного совета,

доктор технических наук, профессор

¡иМ

О/

Н. 43. Лустгартен

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ Актуальность темы.

В условиях рыночной экономики льняной комплекс России переживает трудные времена.

Большинство льнозаводов, оснащенных крупногабаритным, металлоемки}/, энергоемким и малопроизводительным по длинному волокну оборудованием находятся в глубоком кризисе.

Основной продукцией льнозаводов является низкокачественное короткое волокно. Содержание длинного волокна,_ в общей массе выработанного волокна, составляет не более 20...20 X при выходе длинного волокна не более 8...10 % и большом количестве (40...60 %) недоработанного длинного волокна, несмотря на установку в линии двух трепальных машин.

Положение льносеющих хозяйств также нельзя назвать стабильным. Высокая трудоемкость и стоимость работ по возделыванию, выращиванию и уборке, низкие закупочные цены на льняную тресту, общие неплатежы делают невыгодным возделывание льна и производство тресты.

Для обеспечения конкурентноспособности продукции и рентабельности производства предприятия первичной обработки льна должны Сыть оснащены высокоэффективным промышленным оборудованием, обеспечивающим реализацию ресурсосберегающих технологий для качественной переработки льняного сырья.

В данной работе рассматривается новый процесс трепания и устройство для его осуществления, реализованные в малогабаритной трепальной машине для переработки льна. Машина входит в комплект, оборудования новой технологии переработки льна.

ЦЕЛЬ И ЗАДАЧИ РАБОТЫ. Обоснование параметров и характеристик новой трепальной машины.

Задачи работы.

1. Теоретическое исследование нового малогабаритного процесса трепания и технических характеристик машины.

С целью определения:

- сущности новых схем одностороннего и двустороннего трепания, веда и количества механических воздействий, осуществляющих процесс очистки сырца;

- законов изменения параметров изгиба и скорости скользящего

изгиба;

- скорости ударных воздействий и частоты поперечных колебаний участков сырца, расположенных между кромками бил смежных трепальных барабанов и между сечением закрепления кромками бил;

- максимального изгиба сырца, минимального зазора между билами смежных барабанов, диаметра барабанов по заданным условиям.

2. Экспериментальное обоснование основных параметров и характеристик машины с целью определения оптимальных пределов изменения (регулирования)-:

- линейной плотности и влажности слоя, горстей;

- зазоров между направляюпцаш козырьками и траекторией кромок бил;

- скорости кромки била (частоты вращения трепальных барабанов) , скорости транспортирования, времени обработки, количества воздействий, рабочей длины зон одностороннего и двустороннего трепания;

- закостренности, очистительного аффекта, выхода длинного и короткого волокна, содержания длинного волокна в общей массе выработанного волокна;

- определения значении технических характеристик и удельных показателей, на которые может выйти опытный образец трепальной машины в процессе производственных испытаний при обработке тресты различных свойств.

Диссертация выполнена в рамках МНТП по теме 5-БФ-97 "Малогабаритное оборудование для первичной обработки льна в условиях льнозаводов и -.крестьянских хозяйств." Полное название программы " Развитие льняной промышленности как единого промышленного комплекса на основе наиболее аффективной организации экономической структуры при-работе в условиях рынка, новых технологий и оборудования, методов оптимизации технологических процесбов первичной обработки льна, прядении и ткачества, "

МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ.- Анализ работ по теоретическому и экспериментальному исследованию процесса трепания, параметров и характеристик трепальных машин проведен по критериям машин нового поколения и параметрическим.уравнениям процесса трепания, связывающим основные параметры и характеристики процесса.

При проведении теоретических исследований использован геометрический метод анализа' процесса взаимодействия рабочих органов

с обрабатываемым материалом с последующим расчетом основных параметров процесса трепания на ЭВМ с помощью программы, разработанной автором диссертации на языке TURBO BASIC.

При проведении экспериментальных исследований оценка результатов проведена не только по проценту выхода, закостренности и проценту недоработки длинного волокна, но по проценту выхода короткого волокна, очистительному эффекту (в %), по проценту общего выхода волокна и проценту содержания длинного волокна в общей массе выработанного волокна.

При измерении сил натяжений волокна в процессе трепания использована самопишущая электротензометрическая аппаратура.

Результаты экспериментальных исследований обработаны методами математической статистики на ЭВМ с помощью программы, составленной автором диссертации, а также с помощью известного пакета прикладных прогремм 5TATGRAPHICS на персональном компьютере.

НОВЫЕ НАУЧНЫЕ И ПРАКТИЧЕСКИЕ РЕЗУЛЬТАТЫ. В результате впервые проведенных теоретических исследований нового малогабаритного процесса трепания ( положительное решение на выдачу патента РФ N 95109743/12 (017022) от 23.01.97. Способ получения длинного лубяного волокна и устройство для его осуществления. / Смирнов В.И., Платов A.M., Новиков Э.В., Смирнов A.B. КГТУ) получены аналитические зависимости, позволяющие:

Анализировать :

- механизмы очистки сырца посредством ударных воздействий, воздействий скользящего изгиба на кромках Сильных планок, воздействий поперечных колебаний в зонах трепания;

- законы изменения периметров изгиба сырца на кромках биль-кых планок, скоростей скользящего изгиба, рабочих зазоров в поле трепания.

Расчитывать :

- размеры зон трепания;

- число-бил и кромок бильных планок, взаимодействующих с сырцом в поле трепания;

- параметры изгиба, рабочие зазоры, скорости скользящего изгиба, время обработки сырца-,

- количество ударных воздействий, воздействий скользящего изгиба, воздействий поперечных колебаний;

- минимальный диаметр парных барабанов по заданным условиям.

По результатам впервые проведенных экспериментальных исследований универсальной трепальной установки ( положительное решение на выдачу патента РФ N 95109743/12 (017022) от 23.01.97. Способ получения длинного лубяного волокна и устройство для его осуществления. / Смирнов Б.И., Ипатов A.M., Новиков Э.В., Смирнов А.Б. КГТУ), реализующей различные виды новых малогабаритных процессов трепания выбраны:

- наиболее эффективный вариант малогабаритного процесса трепания;

- оптимальные пределы изменения основных параметров и характеристик малогабаритной трепальной машины коеого поколения, определяющие ее производительность, эффективность, надежность, габаритные размеры, массу и энергоемкость, удельные показатели.

ПРАКТИЧЕСКАЯ ЦЕННОСТЬ К РЕАЛИЗАЦИЯ РЕЗУЛЬТАТОВ РАБОТЫ.

Новые научные и практические результаты теоретических и экспериментальных исследований реализованы:

- в учебном процессе: лекции, практические занятия, курсовое и дипломное проектирование по дисциплинам "Технология и оборудование производства лубяных волокон" и Проектированием машин первичной обработки лубяных волокон".

- при разработке проектной документации на опытный образец малогабаритного мильно- трепального агрегата АЛС-1 (агрегат льняной Смирновз) в состав которого вошли две машины нового поколения, одной из которых является станок трепальный СТО (Костромское СКВ ТМ совместно о КГТУ). Машина СТС изготовлена и проходит обкатку в составе указанного агрегата.

АПРОБАЦИЯ РАБОТЫ. Материалы диссертационной работы доложены и обсуждены:

- на международной научна- технической конференции "Актуальные проблемы техники и технологии переработки льна и производства льняных изделий" (" Лен 96 "), Кострома, КГТУ, 1996 г.;

- на 49-й научно- технической конференции молодых ученых и студентов" Студенты и молодые ученые университета развитию науки и производства Костромской области", Кострома 1997-98 г.;

- на заседании кафедры "Технологии производства льняного волокна" Костромского государственного технологического университета,

- на техническом совещании при генеральном директоре АООТ " Костромское СКБ ТМ ", 1998 г.

Публикации. Основные положения диссертационной работы опубликованы в 8- ми изданиях.

Структура и объем работы.

Диссертация состоит из введения, пяти глав, списка литературы и приложений.

Работа изложена на 162 страницахмашинописного текста, включая 27 рисунков и 20 таблиц, список литературы на 8 страницах ( 79 наименований ), приложения на 18 страницах.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ.

Введение содержит обоснование актуальности теш, указаны цель и задачи, отмечена научная новизна и практическая ценность работы.

Глава 1. Состояние вопроса . Цель и задачи работы.

Приведен обзор работ, посвященных теоретическим и экспериментальным исследованиям процесса трепания. Дан анализ характеристик и параметров трепальных машин двустороннего действия по критериям машин нового поколения: высокая эффективность, производительность по длинному волокну, надежность, простота, удобство обслуживания, малые: габаритные размеры, масса, , установленная мощность. Освещен новый подход к процессу трепания и проектирования трепальных машин. Дано описание нового способа получения длинного лубяного волокна и устройства для его осуществления.

Сформулирована цель и задачи для следующих разделов работы.

Отмечено.

Большой вклад в теорию процесса трепания внесли советские ученые. Разработке теоретических и экспериментальных исследований процессов односторонней и двусторонней очистки лубоволокнистых материалов посвящены работы A.A. Разуваева, С.О. Доброгурского,

A.B. Кузьминского, A.A. Шушкина, A.A. Андреева, H.A. Неронова,

B.Г. Трифонова, H.H. Суслова, Й.Ю. Мастекене- Пакалкайте. Более поздние исследования процесса очистки пренадлежат В.И. Савиновс-ксму, Д.А. Янушевскому, В.В. Щечкину, В.В. Коновалову, С.Н. Румянцеву, А.Б. Лапшину.

В результате исследовании:

- раскрыт механизм удаления костры из сырца;.

- установлены основные параметры, влияющие на эффективность обесксстривания и потерь волокна в отходы, а также выявлено их

влияние на выход и закостренность волокна;

- дана оценка эффективности и равномерности удаления костры вероятности потерь волокна и его механического повреждения пр) ударных воздействиях и скользящем изгибе;

- получены зависимости, позволяющие определять силы, действующие при трепании и анализировать их влияние на ход процесса;

- определено влияние сил натяжения в волокне на ход процесса трепания;

- исследована зависимость процесса очистки и потерь волокна от геометрических характеристик трепальных барабанов и подбилькой решетки;

разработаны:

- имитационная модель, позволяются оптимизировать процесс трепания двубияьными барабанами;

- разработано несколько конструкций бильньк барабанов, в то( числе конструкция барабанов с переменным числом бил по их длине;

- предложены формальные критерии для оценки эффективности работы трепальных барабанов с переменным числом бил.

Задачи процесса трепания решаются за счет ударных воздействий, воздействий скользящего изгиба и поперечных колебаний слоя при взаимодействии его с рабочими органами. Процесс трепания организован рационально если исходя из длины и свойств перерабатываемого материала определены оптимальные число бил, диаметр, расположение, длина и количество трепальных барабанов, форма и конструкция бил и подбилькой решетки.

Существует три подхода к проектированию трепальных машин. Первый подход реализован в отечественных трепальных машинах( ЛТ-1, МГ-530Л, МТ-100Л, ТЛ-4-2 , МТА-1Л (МТА-2Л), которые спроектированы с условием того, что среднее число бил в поле трепания не превышает 1,5, поэтому они имеют большие диаметры трепальных барабанов (74О мм). Чтобы увеличить при этом количество воздействий повышали длину барабанов, что привело к увеличению габаритов.

Второй-подход - осуществлен в зарубежном оборудовании, где повышение количества воздействий достигалось увеличением числа бил на барабане, однако оборудование имеет большие диаметры трепальных барабанов, крупногабаритное™, метало- энергоемкости устройств.

Третий- новый подход является актуальным в рыночной зкономи-

ке России. Этот подход предложен профессором КГТУ Смирновым Б. И. и направлен на создание оборудования нового поколения, которое имеет высокую эффективность, производительность по длинному волокну, надежность, простоту и удобство обслуживания, м^лые: габаритные размеры, масса, установленная мощность.

Основными направлениями совершенствования трепальных машин по Смирнову являются:

- создание механизмов предварительного обескостривания сырца перед вводом его в сферу трепания;

- модернизация трепальных барабанов и зажимно- транспортирующих устройств в направлении повышения их эффективности и снижения энерго и металлоемкости;

- разработка новых конструкций трепальных машин обеспечивающих значительное увеличения количества воздействий без увеличения их интенсивности металло- энергоемкости и габаритов. _ ,

Новый подход к проектированию оборудования для первичной обработки льняной и конопляной тресты позволил создать новый способ получения длинного волокна из льняного сырца.

Новый способ получения длинного волокна из льняного сырца, зключаощий операции зажима, транспортирования и очистки комлевых или вершинных участков посредством трепания сырца в. зонах 1, 2, и 3 образованных одной парой барабанов.

Цель, нового способа - выделить основную массу волокна (60...80Х) в виде высококачественного длинного волокна без недоработки, при высокой производительности, малых габаритах, малой массе и малой мощности устройства. .

Указанная цель достигается за счёт того, что процесс трепания выполняют последовательно за три операции в зонах 1, 2, 3, образованных одной парой барабанов.

В зоне 1 параллелизуют комплексы волокна, производят их продольное деление и удаляют из сырца основную массу костры.

В зоне 2 очищают волокно от связанной с ним костры и других неволокнистых тканей, производят продольное деление комплексов волокна,

В зоне 3 удаляют недоработку и делят волокно на более тонкие, чем в зоне 2 продольные комплексы.

Бысокодифференцированные "щадящие" режимы обработки в зонах 1, 2 и 3 исключат интенсивные воздействия на слой при ударах, при

скользящем изгибе и обеспечит за счёт большого количества воздействий малой интенсивности высокий эффект очистки в зонах бег существенного снижения выхода и качества длинного волокна.

Устройства и процесс трепания во второй секции аналогичнь описанным в первой секции.

Глава 2. Исследование эффективности различных вариантов новых малогабаритных процессов трепания.

Впервые проведено экспериментальное исследование эффективности различных вариантов новых малогабаритных процессов трепания

Дано описание универсальной экспериментальной установки для исследования новых процессов трепания.

Приведены методика и результаты исследований различных вариантов нового процесса трепания, а также традиционного процесса.

При экспериментальных исследованиях установки в лаборатории КГГУ вручную формировались горсти или слой заданной плотности, выравнивались по комлям и вручную подавались в первый модуль мяльной машины М-110Л2 (6 пар вальцов).

При выходе из мяльной машины сырец вручную, прочно зажимался в транспортирующем устройстве и подавался в рабочую зону установки, где производилось трепание в заданном режиме. Это означает, что методика экспериментальных исследований максимально приближена к производственным условиям, что гарантирует высокую достоверность результатов исследований новой технологии трепания.

Исследования проводились на стланцевой льнотресте. Характеристики исследуемых типов тресты даны в таблице 2.1. Результаты исследования приведены в таблице 2.2.

Таблица 2.1

Характеристика льнотресты

Показатели качества

Тип тресты

1 2

нормальной нормальной вылежки вылежки (прочная) (прочная)

3 4

переле- нормалы: жаяая вылежки (слабая) (средняя

Сорт льнотресты N Л/т по Гост 2975-73 Горстевая длина, 1Г, см Прочность, Р, Н

Псковский Белянка П-359 4 0,75 90 71 350 230

Прогресс 0,75 72,6 30

Дашковски 1,75 76,4 122

Содержание волокна, Св, % 32,5 25,5 27,5 34,75

Отделяемасть, 0 Средний диаметр стеблей, йср, мм 6,9 5,7 5 5,7

1,4 1,3 1Д 1,3

Закостренность Еолокна в

тресте Зт, X 208 293 264 . 188

Нормативный общий выход

волокна с учетом селекционного

сорта В0, % 28 25,1 25,1 26,6

Нормативный выход длинного

волокна с учетом селекционного

сорта Вндв, 7. 22,5 9,6 9,6 14,8

Таблица 2.2

Влияние основных параметров процесса трепания на эффективность различных малогабаритных процессов трепания

Укр м/с типовой процесс новые варианты малогабаритных процессов трепания лучший вариант

п^- мин А К В, 7. 3, Ж двустороннее треп, (эа одну операцию) за три операции (односторон.-двуо. - односторонняя, за три операции (односторон.-двус - односторонняя, за две операции ( односторонняя-двусторонняя)

мин 1 К В, % 3,7. мин 1 К В, % 3 Д 1 1ИН 1 К В, X 3,% п'-1 мин 1 К В, % 3,%

7 170 34 31,6 28,7 - - - - 300 гяв гад 5,5 300 ЯЗЯ га,4 г,8 300 238 29,9 4,0

7,7 - - - - 330 251 27,5 4,9 330 261 28,0 7,0 330 261 26,9 2,8 - - - -

8,2 195 39 23,7 11,9 350 277 28,5 2,3

8,4 - - - - 360 285 25,7 2,3 360 285 26,5 1,8 360 285 27,6 1,6 - - - -

8,2 - - - - 390 309 26,0 1,7 390 309 24,3 1,6 390 309 23,9 1,4 - - - -

9,4 225 45 19,5 4,45 400 317 25,9 1,0

В результате исследований выявлен наиболее эффективный процесс трепания. Отмечено.

Выход длинного волокна, полученный на типовом трехбильном процессе ниже нормативного выхода длинного волокла на 3 7. (абс).

Новые процессы трепания на всех режимах обработки не превышают нормативную закостреннссть ( по госту "лен трепаный").

Наиболее эффективным из новых процессов трепания является процесс, где очистка сырца производится за две операции- одностороннее-двустороннее трепание. Этот вариант малогабаритного процесса обеспечизает выход длинного волокна Е= 29,9 %, что в сравнении с типовым процессом трепания на 10,4 7. (абс) выше (табл.2.2). Выход длинного волокна в оптимальном процессе выше нормативного выхода длинного волокна на 3,4...7,4 X (абс), а также превышает норматив по общему выходу волокна.

Оптимальный режим обработки при окружной скорости кромок бил Укр=7 м/с. В этом случае В= 29,9 а закостреннссть 4,0 X. Содержание длинного волокна в оптимальном варианте составляет 92 X.

В главе проведены разведочные экспериментальные исследования малогабаритных процессов трепания - чесания с использованием гарнитуры малой плотности. Результаты исследования представлены в таблице 2.3.

Таблица 2.3

Влияние основных параметров процесса трепания на выход и закостренность волокна в различных вариантах малогабаритных процессов чесания с использованием гарнитуры

Укр м/с двустороннее треп, (за одну операцию) за три операции (односторон.-двус. - односторонняя, малая длина двуст. трепания) за три операции (односторон.-двус - односторонняя, большая длина двусторон.трепан)

мин 1 к В, 7. 3,% мин 1 к В, % 3,7. п'-1 мин х к В, % 3,%

6,4 270 321 28 4,4 270 321 26,6 12 - - - -

7 300 357 26,2 3,6 - - - 300 357 26,9 3,2

7,7 330 392 26,6 1,6 330 392 28,6 2,5 330 392 28,4 3,2

3,4 360 428 24,4 1,2 360 428 25,8 1,2 360 428 27,7 1,4

9,2 - - - - 390 464 23,9 2,5 390 464 24,0 0,7

Впервые проведены экспериментальные исследования различи вариантов новых малогабаритных процессов трепания- чесания.

Отмечено.

Применение гарнитуры в новых процессах трепания (табл.2.3) возможно и решает задачу обработки сырца большой плотности п{ высоком выходе длинного волокна без недоработки. Использован! гарнитуры позволяет эффективно удалять костру, находящуюся внутр слоя, разворачивая костринки параллельно волокнистым комплексам повышать эффективность скользящего изгиба. При использование гар нитуры возможно снижение окружной скорости кромок бильных плане (частоты вращения барабанов) не снижая при этом выход длинног волокна и не увеличивая его закостренность. Об этом свидетельст вуют высокие результаты по выходу длинного волокна (табл.2.3).

Глава 3. Теоретическое исследование параметров и характери тик наиболее эффективного варианта малогабаритного процесса трепания.

Впервые теоретически исследован малогабаритный процесс тре пания сырца в первой зоне многобилЬным барабаном и во второй зон многобильными барабанами.

Впервые теоретически определены параметры и характеристик! процесса трепания в первой и второй зонах.

Теоретически исследовано влияние числа кромок, одновременно находящихся в поле трепания на ряд технологических параметров, Получены зависимости для определения угла поля трепания, с-реднегс числа кромок, находящихся в поле трепания и количества бил на барабане.

Получен алгоритм расчета минимального диаметра трепальные барабанов по заданным условиям в случае одностороннего и двустороннего трепания, который реализован на ЭЕМ, По алгоритму с помощью ЭВМ произведен расчет параметров для новой схемы трепания

Отмечено.

- зона 1 позволяет обработать свисающую прядь. длиной 600 ж

- обескостривание сырца, параллелизация и его деление на

мелкие комплексы в зоне 1 происходит при постоянной скорости скольжения материала по кромкам бильных планок, которая равна окружной скорости кромок бил;

- величина деления слоя сырца (волокна) по ширине при входе в зону 1 новой трепальной машины 1д= 5...20 мм, с помощью которого осуществляет глубокая дифференциация обработки волокна на начальной стадии трепания;

- процесс трепания, реализованный в новой трепальной машине в отличии от традиционной осуществляет сложный процесс очистки так как включает комплекс механических воздействий это: ударные воздействия, воздействия скользящего изгиба на многих кромках бильных планок, многократные поперечные колебания прямолинейных участков слоя. Поперечные колебания обеспечивают многократные, встряхивания обрабатываемого сырца при малом времени, что повышает эффективность процесса обескостривания волокна. Многократные встряхивания сырца возможны для многобильных трепальных барабанов при работе которых подбильная решетка барабанов практически не. участвует в обескостривании;

- минимальный зазор в зоне 2 между билами смежных барабанов приемлем и составляет 9,9 мм;

- частота поперечных колебаний прямолинейных участков сырца в зоне 2 новой схемы составляет не более 0,02 секунды при окружной скорости кромки бил 6 м/с ;

- процесс трепания в зоне 2 осуществляется при непостоянной скорости скольжения материала по кромка« бил и превышает окружную скорость кромок бил.

- получены зависимости, позволяющие определять минимальный диаметр трепальных барабанов при заданных межцентравом расстоя- . нш, величине минимального зазора между взаимодействующими, билами, а также с учетом ширины бил и толщины подбильной решетки барабанов.

Глава 4-, Экспериментальное исследование параметров и характеристик наиболее эффективного варианта малогабаритного процесса трепания.

Дана методика проведения исследований и приведены результаты экспериментальных исследований процесса трепания на тресте технологической и повышенной влажности. Произведен замер сил натяжений, возникающей в волокне при трепании.

Впервые проведены и обоснованы параметры и характеристики новой трепальной машины.

Отмечено.

Зазор в зоне 1 между направляющим козырьком и кромками бил оказывает существенное влияние на удаление костры в диапазоне 10...15 мм. Его оптимальное значение для тресты различных свойств составляет 10..15 мм.

Обработка сырца в зоне 1 идет эффективно при плотности 0,5...0,8 кг/и. Применение плотности до 0,8 кг/м дает возможность уменьшать скорость транспортирования и скорость кромок бил (частоту вращения барабанов).

Очистительный эффект в зоне 1 при скорости кромок бил 8,2 м/с (частоте вращения барабана 350 мин-1) составляет 92,8 %, при скорости кромок бил 9,4 м/с (частота вращения 400 мин-1) - 95,3 %. Выход длинного волокна после обработки в зоне 1 при Укр=8,2 м/с (п=350 мин-1) составляет 29,83 при Укр=9,4 м/с (п=400 мин-1) -29,63 7,.

Оптимальными интервалами окружной скорости кромок бил и скорости транспортирования материала в зонах 1 и 2 являются соответственно Укр=7...8,2 м/с (п=300...350 мин"1) и Утр=20...36 М/МИН.

3. Силы натяжения сырца в зоне 1 (одностороннего трепания) больше, чем в зоне 2 (двустороннего трепания), так как в первой зоне обрабатывается сильно эакостренное волокно. Натяжение в зоне 2 стабилизируется, потому что, в эту зону поступает волокно практически освобожденное от костры. Величина натяжения волокна при частоте вращения 350 (скорость кромки 8,2 м/с) в зоне 1 не превышает 6,6 н/см, в зоне 2-3,3 и/см.

Новый процесс трепания в отличии от традиционного процесса позволяют обрабатывать сырец в более широком интервале варьирования влажности тресты до 19 X, что дает возможность эффективна обработать тресту неоднородную по свойствам.

Оптимальной скоростью движения сырца в трепальной машине при окружной скорости кромок бил 9,4 м/с для тресты с влажностью да 19 % является 36 м/мин. Если обработку осуществлять при меньшей скорости транспортирования, то частоту вращения следует снизить.

По результатам экспериментов при обработке тресты различных свойств (четыре типа тресты) построены математические модели

(уравнения регрессии), адекватно описывающие процесс.. трепания в новой трепальной машине. В полученных моделях определялось влияние некоторых свойств исходного сырья и технологических параметров на выход и закострённость длинного волокна.

Б качестве свойств были взяты средний диаметр стеблей в слое, отделяемость волокна от древесины и прочность тресты.

В качестве технологических параметров - скорость транспортирования материала и частота вращения трепальных барабанов.

На'основании многофакторного регрессионного анализа получены модели зависимости выхода длинного волокна и его закостренности от перечисленных свойств тресты и параметров обработки. Регрессионные модели получены по результатам исследований, проведенных на экспериментальной установке с применением пакета БТАТвКАРНХСБ

Полученные модели позволяют прогнозировать выход волокна и его закострённость в зависимости от свойств тресты и параметров обработки при работе на малогабаритной трепальной машине. Модели справедливы в следующих интервалах варьирования факторов: 0= 5...6,9, Р= 3...35 кг.е., <3ст= 1,1...1,4 мм, Утр= 12...36 и/ют, п= 250...450 мин-1, влажность тресты 12...14 X .

Глава 5. Расчет экономической эффективности применения малогабаритной трепальной машины.

Даны характеристики трепальной машины. Определена экономическая •эффективность трепальной машины в сравнении с трепальной машиной агрегата МТА- 1Л и трепальной машиной ЛТМ-1.

Трепальная машина предназначена для выделения высококачественного волокна из льняного сырца в. фермерских хозяйствах, колхозах и на льнозаводах.

Новая технология трепания и устройство для ее осуществления защищены патентом РФ, а машина входит в " Комплект машин нового поколения", удовлетворяющих требованиям:

- высокая.производительность, эффективность и надежность;

- простота, удобство обслуживания и низкая стоимость;

- малые габариты, метало и энергоемкость и потребляемая мощность ;

- способность развиваться навстречу настоящим и будущим требованиям потребителя в условиях рыночной экономики за счет изменения в широких пределах: состава малшн, уровня механизации, произ-

водительности, массы, мощности, габаритных размеров, стоимости при неизменных: эффективности, надежности, простоте и удобств обслуживания.

Условно-годовая экономия пои_ внедрении малогабаритной тре пальной машины па отношению к ЛТМ-1 составляет 209,5 млн.руб, МТА-2Л- 1138,6 млн.руб, так как себестоимость волокна, полученно го на новой трепальной машине, меньше себестоимости волокна, по лучаемого на ЛТМ-1, в 1,13 раза и, получаемого на МТА-2Л, в 1,' раза.

Объёма товарной продукции рассчитывался по двум '{акторам:

- по количеству перерабатываемого сырья;

- по проценту выхода волокна.

По первому фактору новый вариант трепальной машины уступав' только МТА-2Л, так как имеет меньшую производителькость по трест* в 1,38 раза.

По второму фактору предлагаемая машина превосходит базовьи варианты, за счет большего процента выхода длинного волокна ( пр! одинаковом общем проценте выхода волокна ) в 1,4 раза ло сравнению с ЛТМ-1 и в 1,7 раза - с МГА-2Л. Поэтому наблюдается прирост общего изменения объёма товарной продукции.

На основании проведённого экономического расчёта целесообразно применять малогабаритную трепальную машину в фермерских хозяйствах и на заводах первичной обработки лубяных волокон.

Характеристики'и технико- экономические показатели работ! новой трепальной машины в сравнении с лучшим отечественным и зарубежным оборудованием представлены в таблице

N Характеристики размерн. Маш. ново го покол МТА-2Л+ ТЛ-4-2 АМТЛ-1 Депортер

1 длина 5000 22685 14000 24000

2 ширина без привода 1300 2500 2500 2500

3 высота 1300 1900 2000 2500

4 Масса кг 1200 16000 15000 ■36000

- ю -

5 Установленная мощность - кВт 4.85 . 43.6 26,5 54

3 Производитель ность по тресте N 1,25 кг/ч 900 900 900 900

ч г Производитель ность по длинному волокну кг/ч 162 90 135 90

3 Номер длинного золокна - 13 12 12 12

3 ¡Эффективность кгЫ кВтч 434 25 61 20

ю Съем продукции кг час м2 25 1 1,6 ! 4 ( 1,5

И Коэффициент габарита| 1 13 1 3 18

12 Коэффициент мощности| 1 9 5 11

1.3 Коэффициент массы } 1 13 17 30

14 Выход длинного волокна % 18 10 15 10

Из таблицы видно, что трепальная машина удовлетворяет всему змплексу требований, предъявляемых к машинам нового поколения. :и одинаковой производительности, на тресте N 1,25 она превосхо-1Т по удельным показателям все машины, приведенные в таблице. :о реально, так как характеристики новой машины по выходу длин-зго волокна в таблице при расчетах удельных показателей занижены 1 2... 3 %.

ОБЩЕ ВЫВОДЫ И ПРЕДЛОЖЕНИЯ

1. Применяемое в настоящее время отечественные и зарубежные )епалвные машины крупногабаритны, металле- энергоемки, имеют 1зкуга производительность по длинному волокну. Содержание длинно> золокна в общей массе выработанного волокна составляет 20... 30 при недоработке 40...60 %.

2. Параметры и характеристики, определенные по результатам исследований показывают, что малогабаритная трепальная машина, реализующая новый высокод1я£ференцирсзанный процесс трепания га две' операции при малых габаритных размерах, малой массе и малой энергоемкости, способна:

а) перерабатывать тресту в горстях и слое без подсушки при влажности 14... 19 %, линейной плотности 0,5...0,7 кг/м, производительности (по тресте) в горстях -300...400 кг/ч, в слое 600..900 кг/ч.

б) выделять основную массу выработанного волокна (60...80 %) в виде длинного волокнз без недоработки при выходе длинного волокна (из тресты № № 1,25...4,0 нормальной вылежки) не менее 18...26 X.

3. Новый процесс трепания, реализованный в малогабаритной трепальной машине в сравнении с типовым процессом обеспечивает больший выход длинного волокнз не менее, чем на 6 Z.

4. Впервые для нового процесса трепания теоретически определены; вид и количество механических воздействий, осуществляющих процесс трепания в новой трепальной машине, вакан изменения периметров изгиба сырца и скорости скользящего изгиба, скорости ударных воздействий и частоты поперечных колебании участков сырца, расположенных между кромками бия смежных трепальных барабанов и между сечением закрепления и кромками бил, максимального изгиба сырца, минимального зазора между билами смежных барабанов, диаметра барабанов по заданным условиям.

5. В зоне 1 (зоне одностороннего трепания) из сырца удаляется основная масса костры. В зависимости от свойств тресты и режимов обработки ив сырца в-'этой зоне удаляется не менее 60. ..90 % всей костры, находящейся в волокне, при этом выход короткого волокна составляет не более 4... 8 %.

6. Экспериментально обоснованы основные параметры и характе-зтики «глины и определены оптимальные интервалы изменения (ре-лирования): линейной плотности слоя и горстей, зазоров между правлягащими козырьками и траекторией кромок бил, частоты враще-я трепальных барабанов (скорости кромки бил), скорости транс-ртирования, времени обработки, количества воздействий, рабочей ины зон одностороннего и двустороннего трепания.

Оптимальными параметрами процесса обработки в новой грепаль-й машине при обработке тресты различных свойстз являются: ско-■сть транспортирования 20...50 м/мин, скорость кромок бил 6...б с (частота вращения трепальных барабанов 250...350 мин-1). В ■ом случае наибольший выход длинного золокка составляет 28,51,9 *. При увеличении времени обработки сырца в 2 раза выход икается, однако его значение выше нормативного выхода длинного )локна. В зависимости от степени вылежки и прочности тресты час-?ту зращения барабанов следует изменять для слабой тресты в стожу уменьшения, для прочной (труднообрабатываемой) в сторону сличения.

7. Новый процесс трепания в сравнении с традиционным позво-1ет более эффективно обработать неоднородную по свойствам тресту зк .технологической, так и повышенной влажности. Эффективность эименения нового процесса трепания, реализованного в новой тре-зльной' машине подтверждается большим объемом проведенных экспе-аментов на тресте четырех типов.

3. Силы натяжения волокна в новой схеме трепания равномерно зспределены по длине каждой зоны.

9. Экономический эффект от внедрения трепальной машины ново-о поколения в расчете на одну тонну получаемого длинного волокна ри сравнении с трепальной машиной агрегата МТА-2Л составил 3,365 лн. руб, по отношению к ЛТМ-1 - 0,68 млн. руб.

ПУБЛИКАЦИИ. Основные положения диссертационной работы иэло-

ены.

1. Разработка и создание малогабаритной трепальной машины ля выделения льноволокна из тресты,- Отчет по НИР, рук. Ипатов ,.Ы., стветств. исполнит. Смирнов В.И., Новиков 3.8.КГТУ, 995 г.

2. Новиков Э.З., Дьячксз В.А., Иратов A.M. К расчёту диаметра трепальных барабанов // Лев. вузов. Технология текстильной промышленности,- 1998 N 5. .

3. Новиков Э.В., Смирнов Б.И., Ипатсв A.M. Результаты исследования устройства для подготовки льняной тресты к трепанию//те-зисы докладов. Международн. научно-техн. конференция. "Актуальные проблемы техники и технологии переработки льна и производства льняных изделий" (Лен-96),- Кострома 1936 г.

4. Малогабаритное оборудование для первичной обработки льна в условиях крестьянских хозяйств- Отчет по НИР, рук. Ипатов A.M., Смирнов Б.И. , ответе, исполнит. Новиков З.В.,- КГТУ, 1996 г.

5. Малогабаритное оборудование для первичной обработки льна в условиях льнозаводов и крестьянских хозяйств- Отчет по НИР, рук. Смирнов Б.И. , ответе, исполнит. Новиков З.В.КГТУ, 1996 г.

6. Смирнов Б.И., Ипатов A.M., Новиков Э.В.", Смирнов A.B. Способ получения длинного лубяного волокна и устройство для его осуществления. Патент N 95109743/12 (017022) от 23.01.97.

7. Новиков Э.В., Ипатов A.M. Определение параметров подготовки льняного сырца к трепанию // Иэз. вуэоз. Техн. текст, промышленности,- 1997 N 4.

8. Новиков. Э.В., Смирнов Б.И. Алгоритм расчета минимального диаметра трепальных барабанов // Сборник научных трудов молодых ученых КГТУ- Кострома: КГТУ, 1997.- с.133.

Новиков Э.В. Автореферат

Подписано в печать" 29.04.98г.Заказ! 19.TVipaxI00. КГ ТУ .Дзержинска го 17.