автореферат диссертации по процессам и машинам агроинженерных систем, 05.20.01, диссертация на тему:Обоснование параметров и разработка рулонного пресса для шерсти

^ К^рССКЛЯ АКАДЕМИЯ СРЛЬСКОХГОЯИСТВЕШШХ НАУК

/О ^

Л4 "'ЧКЛЗАХСКОЕ НАУЧНО - ПРОИЗВОДСТВЕННОЕ ОБЪЕДИНЕНИЕ N М£Х«П!Э,шга1 И ЭЛЕКТРИФИКАЦИИ СЕЛЬСКОГО ХОЗЯКСТЙА

(НПО "Казсельхозмеханпзацпя")

На правах рукописи

АБСАТОВ ДЖАМБУЛ

ОБОСНОВАНИЕ ПАРАМЕТРОВ И РАЗРАБОТКА РУЛОННОГО ПРЕССА

ДЛЯ ШЕРСТИ

СПЕЦИАЛЬНОСТЬ 0J.20.01 - Механизация сельскохозяйственного производства

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание учеиоГ! степени кандидата технических наук

Алматьт -1995

Работа выполнена в Казахском научно-производственном объединении механизации н электрификации сельского хозяйства (НПО "Казсельхозм^ханизащ'л").

---Взучкш'доювддйтеяи : академик КазАСХН, доктор технически!-.

каук, профессор Сеигъек.ов Л.С. . кандидат технических наук, доцека Ахыеюв К.Л.

Ведугзаа организация - Казахская мааинсиспктательная станция

Официальное оппонента: доктор технических наук, профессор, Лешаш К.Г.

кандидат технических наук., доцент Куланов B.C.

Защита диссертащга состоятся " Зо •• июля 1995г. с _ часов

на заседании специализированного Совета Д.55.57.01 по ирисужде-нип ученой степени доктора наук прч Казахском научно-производственном объединении механизации и элекгрофикашги сельского хозяйства по адресу:

480005, Республика Казахстан г.Алматы, пр. Рашмбека, 312, НПО "Каасельхоэмеханизация".

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке НПО "Каг-с-гдьхоамеханизация".

Автореферат диссертации разослан " '¿г •• м лР_ 1995 Г.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАШТЫ

Актуальность те« и. Шерсть является одним из основных источников доходов овцеводства. Ежегодно зато-тазливая 60-80 тыс.тонн гаерсти а мытом волокне, Казахстан аходит в первую десятку стран-шерстопроиэводитедей мира.

Благодаря ценным гигиеническим, теплозащитным и технологическим свойствам потребность в шерсти в мире из года в год растет. Яри переработке натуральной шерсти получают шерстный кир, являющийся ценнегадам сырьем для медицинской и парфюмерной промышленности.

Шерсть, имеющая малую объемную массу, транспортируют на большие расстояния и хранят часто длительное время. Но она легко загрязняется и быстро теряет свои ценные качества. Поэтому её прессуют и упаковывают в специальные тары. В настоящее время для этой цели используют порвневые и Енековые прессы. Однако они несовершенны, допускают нарушение цельности рун, образование кусковой шерсти, метадло- и энергоемки. Возникает необходимость совершенствования существующей и разработки новой технологии и техники для прессования шерсти.

Работа выполнена согласно тематических планов НИР 07.СХ.102. 01.03.03 ГКНТ СССР по заданию "Подготовить обоснованные предложения, по номенклатуре и параметрам технологических средств механизации и автоматизации овцеводства на 1985-1995гг." раздел 20.08.03.11 "Разработать машины и оборудование для механизации процессов содержания и стрижки овец" 1(е 1 » я задачи исследования. Целью исследований является разработка рулонного пресса для шерсти, который обеспечивает сохранение цельности рун эа счет упорядоченной укладки юс в кипе и повышение производительности труда в 1,5 - 2,0 раза, а также снижение материальных затрат в 1,5 - 2,5 раза.

Для достижения поставленной цели сформулировано решение следующих.задач:

исследовать физико-механические и реологические свойства рунной шерсти при различных нагрузках;

провести теоретические и экспериментальные исследования по обеспечен!» условий сохранения цельности рун и полной релаксаций напряжения в прессуемой массе;

исследовать процесс образования петпр-сссьа-яия и обосновать сснс.вкые параметры руленнего серстс.-р-с-сса;

- г -

разработать рулонный верстопресс и провести хозяйствен -вые испытания;

расчет экономической зффо:-стишостй рудоннсго шератс-цресса и разработать рекомендации по его применению.

Обьоктацк исследований послужили рунная шерсть и технологический процесс прессования, экспе-р¡ментальные и макетные образцы рулонного пресса.

Научная новизна. Впервые предложена и,разработана принципиально новая технология прессования шерсти в рулоны, обоснована реологическая модель и получены закономерности уплотнения рунной шерсти и релаксации напряжения в ней. Определены параметры релаксации напряжения и коэффициента предельного относительного удлинения слоя рунной шерсти, а также "коэффициенты трения покоя его о прорезиненную поверхность;

определены и математически описаны условия работы пег-ли-камеры прессования, рулонного пресса в начальном периоде работы;

разработана методика расчет параметров релаксации напряженна и установлены зависимости между нагрузкой и плотностью прессования;

обоснованы оптимальные размеры рулона и способы их ата-Оелироваиия, оСеспечиваюшие рациональное использование транспортных средств и шерстохранилищ.

Апробация. Основные положения работы доложаш, оОсуддены и одовре!ш ка ученых советах НПО "Казсельхсзмеха-Еизадая "«международных,Всесоюзных и областных конференциях, совместном Заседании Научно-технического совета Миклегпром СССР и ШШиерсти (г.Алматы, 1976-1993г.. г.Ставрополь, 1986г., г.Москва. 108В г.).

001811 диссертации. Диссертация состоит из введения, четырех глав, оОаих выводов и предложения, и изложена на 143 стр. машинописного текста, содержит 45 рисунков, 25 таблиц. Список использованной литературы включает 124 наименований.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении отражено актуальность темы, изложены основные положения, которые выносятся на вавдпу.

В первой главе "Состояние вопроса и задачи исследования" приведены обшие сведения о немытой шерсти.

Анализированы существующие технологии и средства прессования шерсти и других материалов в рулоны, а так ке работы Г.Н.Кузнецова, Г.Н.Кукина, А,И.Соловьева,В.Е.Гусева.Ван Уик, Ф.Н.Райхлина, П.А.Александрова, Р.Ф.Хздсона, Э.Р.Кессведя и других,исследования физико-механических,реологических и технологических свойств отдельных волокон шерсти.

. Процесс прессования немытой шерсти поршневыми прессами изучались Н.И. Чуйковой, В.И. Козявкиным, В.И.Крамаровым, Б.Г.Локторовым.В.й.Волченок.Н.В.Бессарабовым и Г.А.Ивапенко, мытой - П.Д.Балясовым, П.В.Байдюк, В.А.Федоровым,где Прессование шерсти производилось в закрытой камере в хаотичнсм состоянии при большой толщине прессуемой массы. Физическая модель реологических свойств шерсти, предложенная П.В.Байдюк я Г.А.Иващенко, предполагает наличие пластических деформаций, что недопустимо с точки зрения сохранения качества шерсти.

Процесс прессования в рулоны сено-соломистых и других волокнистых материалов, по своим физико-механическим свойствам Слизки к шерсти, изучен А.А.Григорьевым, В.И.Особовым, А.Г.Хайлиссм. Однако в вышеуказанных работах не изучались условия образования петли-камеры прессования лентой н не учитывались влияния вяэкоупругих свойств прессуемой массы на качественное выполнение технологического процесса, а также при предварительной подпрессовке. Так же и не были изучены вопросы сохранения качества шерсти при рулоно-образовании. 3 результате определены цель и задачи исследований.

Во вторая глаже "Теоретические предпосылки" длч описания деформативных и реологических свойств шерсти в процессе прессования в качестве физической модели было принято тело Кельвина (рис.1 ), которое состоит из 2-х последовательно соединенных тел - тела Гука ( -упругал пружина) к те-га 1ойгта ( - упругая пружина к псрсень в вяакой среде).

Характеристики упругих элементе« £i и Ег приняты идентичными. ■ При деформации элементовLi к £а. на величину ¿¡ц и bst у них возникают силы упругости pit и paj, • Сопротивление к деформированию элемента ^ зависит от скорости % деформации Ре На начальном

зтапе деформации сначала деформируется только элемент Hi , потому что тело Фойгта кроме элемента Ег включает вязкий элемент и имеет общее сопротивление ( ^ +■ Ре), Рис. 1.Схема тела Кельрчна большее, чем сопротивление тела

Гуна.

На первом этапе зависимость между нагрузкой на тело Кельвина и деформацией Р - $ (£) Судет как у тела Гука.

Когда деформация S*t элемента £ i достигнет значения Pat > Р^г v Рг , начинается деформация тела Фойгта. В начале из-за небольших значений &аи£за. элементов ti и Е^ влияние сопротивления Pi в какой-то мере будет заметным и Р - i(S) носит непрямолинейный характер.

При больших значениях S'jih&vj значения Pji и будут значительными, а Р<- из-за низкой скорости деформаций малыми и ими можно пренебречь. Тогда зависимость Р - i (<5) мохло считать линейной. Таким образом при деформации тела Кельвина яа&лвдается 3 этапа деформации, как при деформации рунной ЕорСТИ.

Если прекратить деформацию тела и удерживать в фиксированном состояния значений внешних нагрузок на нее, то при г.од воздействием упругой силы происходит деформации'элементов тела Фойгта и скорость ее постепенно увеличивается и в результате которого увеличивается Рб и чере» некоторое время наступит такой момент, когда.

Рп - pi - Pi (1|

1 ' rifli

Оно,приводят к прекращению деформации тела Фойгта, т.е. ¿---и Pi - О. Это вновь нар/пит равенство ( 1 ), которое вызывает последующую деформацию тела Сойгта.

lij

W / г// /'

Охот циклический процесс происходит за счет разжатия элемента Е1 тела Гука и продолжится до тех пор пока не наступить

= ¿(М - =

где п - число циклов, и приводит к снижению общего напряжения в теле Кельвина. Это есть процесс релаксации напряжения и предложенная модель - тело Кельвина в достаточной степени отратает деформативные и реологические свойства слоя рунной шерсти. Ото позволяет списать указанный процесс дифференциальным уравнением деформации тела Кельвина, т.е.

б(*о = €Г„ [1 ~ Кр(1 - е г ) ]

■1з( 2 ) следует.что текуцее напряжение 64. при г; =0 равно начальному напряжению £«. , а притС - конечному напряжение б* , принятое нами напряжением стабилизации бет :

" ~ £о (1 - ( з )

Это означает, что при релазссащш снижение напряжения зависит от величины начального напряжения и происходит до величины Сс? .определяемой упрупаш характеристиками деформируемой среды Е*, Еа. и К р . При чем

кр = еТ^ЁГ = еср " Б"> С1 - ( 4 )

Предязрнгельное упдотнетта (подпресссзка). Образование рулена в начальной стадии происходит за счет подпрессовга рун. Полная релаксация напряжения происходит .тогда, когда слой шерсти находится в сжатом состоянии определенное время, называемое временем полной релаксации напряжения, т.е.

+ см 5- -Г „ (■ 5 }

Из( 4 } следует.что зависит от 6« , ^игико-механических и реологических сесйств рук пел персти * ? н .

Длительность сжатия слоя в зоне падпрессовки обуславливается 3-мя группами факторов: первая - параметрами слоя руна С плотность $ ад .высота слоя руна в свободном состоянии и физико-механические свойства i иЬ); вторая группа - параметрами пресса (диаметр ® и барабана, ширина Iii и толщина Sm ленты транспортера ПТ)| и третья группа - режимами работы пресса! давление ленты транспортера ПТ на слой руна Ри и производительность npeccaW ):

i- ЗГч*«ц-3>&л&ст * I hco -fco / S Р» / Л ' s . tflo« • У„т i 6 >

Оптимальными следует считать условия, когда обеспечивается полная релаксация напряжения в слое и бесперебойная работа пресса: ic«t - —<• win,

V* - — ( 7 )

где Va ,V|on - соответственно фактическая и допустимая скорости ленты подающего транспортера, обеспечивающие оптимальную производительность пресса.

Образование петли-камеры прессования. В предлагаемом рулонном прессе камера прессования образуется за счет образования петли лентой транспортера KT, которая имеет длину L * , большую чем длина траектории ее движения.

Рис.2. Схема взаимодействия барабана и лент транспортеров

1.Барабан; 2. Лента транспортера КТ; 3. Валец; 4, Лента транспортера ПТ.

Проекции сил на оси х и У действующих на участок ленты KT ( рис. 2 ) равны:

2 эс ^{'Т+оГО.соз— -Т

г г ( 8 ) После его преобразований и допущений получаем

Т -Г , / ¿«.н I

и= 1 "1Г"*1' Iе ~ < 9 )

Так как натяжение ленты транспортера КТ со стороны клапана камеры отсутствует ("йсГ =о), то натяжение набегающей ее ветви будет равно

Отсюда усилие прижатия ленты КТ к барабану, обеспечивающее ее движение,, будет равно

t 1и5

.( и )

Ctiii (eJ*" il -i)

Величина натяления набегающей ветви ленты КТ определяется по методу обхода контура конвейера.

Начало процесса прессования. На начальной этапе пресг сования, когда слой шерсти находится на части дуги контакта лент ПТ и КГ,образуется подгона (угол ), где отсутствует контакт лент ПТ и КТ, длина которой г.авиагг от еысогы сзгл-того в зоне контакта слоя персти Нее и радиуса контакта лент ПТ и КТ - *1г ;

Ti

Let -ta-aTt:cos --— (12>

*C-i + Пес

С другой стороны увеличивается дуга контакта лент за счет заполнения перстьс промежутка между -лентами транспсрте-ров

=1, -агссо* (13)

N

1

6 - прессуеыач массь

3,5 - взльш'

2,4 - ленты транспортеров;

Paz. 3 Схема начала процесса прессования

- барабан;

ВЗЛЬШ'

Учитывая,. что высота поступающего слоя Кю (не сжатого; значительно больше, чем высота слоя в зоне контакта К«, определяем длину дуги контакта лент

когда (14) будет положительным, то не происходит уменьшение гены контакта лент траспортеров и сохраняются условия бесперебойного перенесения ленты камерооьразующего транспортера

кт.

Условии сохранения цельности рун. Одним иг основных требований к прессованию версти является сохранение цельное тк рун, которая обеспечивается при условии, когда смешение лент ЗП и КТ относительно друг друга ь L> не преьииае'! предельного значения й. L^on

üt é^Lgan (15 i

Величина ь Ljan должна быть равна или меньше допустимого предельного удлинения слоя руна, при которых сохраняется его неразрывность и определяется экспериментально. При отсутствии пробуксовки лент транспортеров и слоя руна относительно лент ИТ и КТ длина верхнего и-нижнего слон, находящегося на подпрессоьке, определяется соответственно длиной дуг лент КТ по наружной поверхности и по внутренней поверхности ПТ (ркс.З) :

ta.

üLi* =^-axccos~

-tj ftlctoj --Г— (.14)

h + hec-

Ькт = ( К« + ] ¿КН

[_, - ( т £*.т + и«} 1

Относительное смещение & и

\ » ~ ЬпТ — ЬкТ

После некоторых преобразований (15).

П.'С. '

д

(16) (17)

(13) ;:мгеы

(13)

которое не должна превышать допустимое удлинение рука.

3 третьей главе изложены программа и мет:дика экспериментальных исследований. Исследование процесса прессовзн.'гя персти (без бокового ограничения к трения) проводилось на специальной установке при скоростях з 4,3; 5,4; 7,2; 8,4; 12,0 м/мин. Прессование производилось до плотности 420 кг/и значениер определялось по начальной Ьи и конечной Ьсс высоте слся. Давление на неподвижную плиту с псиасгв тенэабал-ки записывалось кз осциллограф непрерывно. Для определения значения плотности прессования была использована коиог-рамма(ркс. 4).Обработка опытных данных производилась на ЗШ.

Рпс.4 Номограмма определена плотности по зависимости

6 . т

-начальная плотность и высота слся ^•.ьЬ -плотность я гг-иенение высоты слоя а цемент времени

А В Л

•, V -продолжительность и скорость сжатия. ■ Экспериментальное исследование процесса релаксации нап-рялеки проводилось елноаремезно с прессованиеи к яг;:лосг его продолжением после прекращения дек«нкя дрессугщен гл::-ты.Прп зтеи запись нгиеиезня в слое прсдсллалд-съ е^е е т-че-

ние 30 с после остановки прессплиты, а затек повторялось через какдые 30 с по 1-2 с и по истечению 600 с.

Параметры оелаксашда «яшомши г-«^:-— образом: по полученной осциллограмме визуально (рис.5) определялось предполагаемое время стабилизация ТР1 и соответс:-Еугсре ему напряжение Определялось значение минимального напряжения G-t.pi ,прк котором результаты опыта считаются достоверными, т. е.

1 1

■0.05 (5 а

5(1; г

6гр

агс.ЪЧС.. I

Со - начальное напряжение; напряжение в момент времени;

1-9,. - гекушэе время;

" предполагаемое Еремя стабилизации напряжения;

Чч ^С»

Рис. Б. Грзфик релаксации напряжения

По значению кв кривой релаксации определяется время^;. « 1«, Если , - (г^,- 1Р1 то значение принимается как время стабилизации напряжения, а СГ1р< - га: конечное напряжение стабилизации -

В случае невыполнения этого условии поиск повторялся при "^Р! у 1р4 до достижения достоверного результата,

Коаф&ициент релаксации напряжения определяется из уравнения (4).

Джз «ацюдэлг!в» «ээф^адккхаа трегап лаков рунной шерсти о поверхность прорезиненной ленты при различные нагрузках были отобраны по ГОСТу 4452-76 образцы шерсти, которые приклеивались на поверхность брезентовой плоскости так, чтобы волокна находились в вертикальном полонекик Привод к измерительный прибор соединялись к брезентовой основе ('рабочая плоскость), а полоска кг лепты транспортеров пресс-подбор-зцкка Е?Ц-1,Б крепилась к раме установи: неподвижно. Удельное давление на образцы изменилось ст 24,5 до 122,0 кДа.

Услсзлэ сбрззозагпа потля-пгмэрл прессования определялось при холостой работе пресса, где лента качерообразующего транспортера КТ долота образовать пйтло камеры длиной 250280 мм. Движение зенты КТ без пробуксовки обеспечивалось яа-тяжением ленты ведомого вала транспортерз ПТ с помощью натяжного механизма. Давление ленты ПТ на ленту КТ замерялось з 3-х точках контакта лент: з начальной .средней и верхней и усреднялось. На осциллографе записывались усилия вытягивания стташрсванных стадыгых полосок размером 250 х 10 х 3 мм. находящихся меяшу лентами на вышеуказанных точках и по тарирсвсчной кривой определялось значение удельного давления, обеспечивающего движение ленты КТ без пробуксовки при длине петли 200; 220; 260; 280; 300 мм. Длина петли изменялась положением натяжного ролика.-

!!сслсдоплжэ тг-ип^-гп продздр:гтел5Г!о:1 подпртссозкп на плотность рулона. Сначала определялось натя-т.ение ленты КТ. обеспечивэоцее давление на рулон а 25,7; 37,05; -13,1; 55,4; 61,0 кПа с помогаю оттарированных сталыгых полосок при минимальном натяжении ленты ПТ, сбеспечивавдим работу пресса при холостой работе. После, при каждом значения натяхеинп ленты КТ проводилось прессование рунной шерсти при натяжении ленты ПТ: 22,3; 36,1; 45,?; 56,3; 68.8 кПа. И затем путем обмера к взвешивания определялись объем и плотность рулона. При дом опыте определялось давление лент на слой персти.

Ояредехатэ согракясета- изгыюсгя руа проводилось по завершение какого этапа прессования.

При предварительном прессовании визуально обследовалось положение волокон, находящихся мс.хт/ лентами па герцах прессуемого слоя,на отсутствие разрыва и заверялось расстояние мехду нихшш конпем вслогазз предцдуцего слоя л верхним игн-цом волокон последующего слоя, которое прижималось за относительное перенесение слсяаЬ. Исследования ярсводилксъ на участке подпрессозкп слоя у ведупего вала шдгяще-подпрессу-г;™его транспортера, где ицеетса с:п:о на Соковой стенке экспериментального образца пресса.

Полная сценка влияния технологического процесса прессования шерстя на цельность рул производилась путем рагаерта-вания готового рулона на ровней аде:идке. При этом оцежза-лись упорядоченность укладка л цельность рут; э рулене. ГЬ

общепринятой методике;по трафарету на развернутом участке руна определялись 5 участков, которые отмечались легкосмыза-емсй краской (типа "Овцевот;")Волокна эткх участков обследовались по методике, приведенной при обследовании образцов при предварительной подпрессовки. Визуально определялись, таете участки, где произошли разрыв или сгруживание, слипание или переплетение слоев.

Истребляемая мощность на привод прессующих лент определялась по тяговому усилию приводного барабана и по скорости движения ленты : V/ о • VnT

^ Р' ~ 4ПП - п ( 20 ,

'Рис.6. Схема замера мощности пресса

1- барабан приводной;

2- рулон шерсти;-

3- ролик камеры;

4- силоизмерительное устройство

Так как конструкция, пресса не позволяет произвести непосредственные замеры натяжения лент Uní и Ucr приводном барабане 1, натяжение на сбегающей ветви ленты с ролика 3 камеры определялось методом последовательного обхода контура транспортера определяли по формулам:

__ е е е

i м

- Ucí

KTi • j*¿l - i

■ K-S jaJ. í

¿cS >1сГ

( 21

где-Ц , ¿i - угол контакта лент соответственно приводного барабана 1, рулона 2 и ролика камеры 3; К~х , Kt¿ , кт, -со-

■ ответственно тяговые ксэффтиенты. Тогда j»¿i , е е (е. -«V

W« - Tjcr" . г «?•:• i

Замерь: значений Tj производились с помощью динамометра при диаметрах рулона 250, 350. 450, 550, 650 мм. Плс-. тность рулона составила 370 кг/м.

В четвертой главе изложены результаты экспериментальных исследований и их анализ.

Зависимости коэффициентов трения рунной шерсти и прорезиненной лентой показывают, что с увеличением нормального давления с 24,5 до 122,0 кПа коэффициент трения покоя уменьшился на 11%: для тонкой шерсти с 0,64 до 0,54, а грубой- с 0,82 до 0,73. Начиная с давления 55 кПа темп уменьшения коэффициента трения у тонкой шерсти меньше,чем у грубой.

Коэффициент трения покоя между прорезиненными лентами с твердостью 40 по Шору с увеличением нормального давления с 24,5 до 80,0 кПа уменьшается с 0,69 до О,52,а затем начинает увеличиваться до 0,56 при 122,0 КПа. Это свидетельствует о том, что увеличение натяжения лент транспортеров пресса снижает силы сцепления между ними и при давлении 56 кПа и выше вероятность пробуксовки лент и нарушения цельности рун.

Исследования по определению предельного относительного удлинения £р слоя рунной шерсти при растягивании показали, что око изменяется в широких пределах и подчиняется нормальному закону. Математическое.ожидание составило у тонкой шерсти 3,37, а у грубой - 1,75 при значении среднеквадратичного отклонения 0,74 и 0,51 соответственно. Поэтому допустимое относительное смещение слоев руна ьЦзп при предварительном и окончательном прессовании на прессах не должно превышать 1,75' Ll, где Lt - длина волокна шерсти, обычно называемая длиной шерсти.

Результаты исследования реологических свойств рунной шерсти показали, что величина снижения начряжения при релаксации Ьб - (б„ - GV« ) зависит от плотности прессования слоя. Абсолютное значение ù£ увеличивается с увеличением плотности прессования j> , а относительное- = Кр (коэффици-

ент стабилизации напряжения) уменьшается. При р = 240 кг/м ьь составили-9,8 - 17,7 кПа, а при у = 360 кг/м - 14,0 -3-4,1 кПа. Величина Кр составляла соответственно 0,38 -0,50 и 0,30-0,42. Снижение Кр при плотностях свыше 340 -360 кг/м показывает о целесообразности проведения предварительного прессования с точки зрения снижения затрат

энергии на обеспечение полкой релаксации напряженна на этом уровне плотности.

Дскззсзэ, что сшшгыке навртаешы /161 при релаксации можно достичь путем повторного сжатия слоя и при тех же плотностях. Оно составило в среднем 9,8 и 14.0 кПа-соответственно, а коэффициент Кр; - 0,38 и 0,30. Это свидетельствует о возможности значительного снижения напряжения на -втором этапе прессования при формировании рулона.

Снижение напряжений в слое шерсти в процессе релаксации носит вероятностный характер и его изменение подчиняется нормальному закону: математическое ожидание распределения снижения напряжения при плотности р = 350,0 кг/и при первом повторном (. 2-х кратном) сжатии 32,44 ; 17,5 и 40,44 кПа с среднеквадратичными отклонениями 7,1 ; 5,7 и 6,7 кПа.

Устойчивое непрерывное движение ленты транспортера КТ и образование петли-камеры прессования обеспечивалось при удельных давлениях ленты транспортера ПТ в 25,7 кПа, которое значительно меньше, чем давление, необходимое для полкой релаксации напряжения при подпрессовке слоя руна.

Рис.7. Зависимости плотности слоя от давления

1- —_ ( «« „ сжатие Ери скорости 90 мм/с;

2- —~ - — —сжатие со скорости 150 мм/с

Плотность уплотнения слоя руна списывается уравнениями: I этап сжатия ^

Ак

II этап сжатия Рй =■ Ло • р ( 23 )

III этап сжали Pw - 6« j5 '

Значения коэффициентов уравнения

) для тонко;;

персти при гласности 16 - 15 - 122,0 rJis приведены кгак.

и давлений прессования 25.0

Коэффициенты зависимости напряжений от плотности

Коэффициенты: Ь» : Ь, : Í3 : а4 : ь: : Ь\

Значения :(1, ,91 - .: (1,22- .: 1,11- :ö,68- ■(3,3 -

коэффициентов: S, ,08)10:3,19)10: 1,38 .•0,91 ;£,51 :3,86) 10

Меньшие значения этих коэффициентов. соответствуют повторному сжатия? слоя, т.е. на повторное сжатие слоя'шерсти требуется меньше усилия. Это подтверждает обоснованность прессования в рулоны s два этапа.

Исследование влияния процесса подпрсссовки на плотность рулона показали, что с увеличением давления ленты ПТ с 22,3 до 68,а нПа Í в 3,0-3 раза) плотность рулона^) р увеличивается с 240,1 до 413,í \т/у (в 1,40-1,45 рзга). Оптимальная плотность рулона ЭбО кг/и достигается при давлении лент ПТ

К KT c-j.fc-u соответственно в 37,03 и 52.6; 48,01 и 43,2; 55,4 и 41.5; 61,0 и 33,6 кПа. При £ynTft > 48,01 rala с увеличением ta^r, - - <^т'л уменьшается темп снижения ( -^óit )■ Так принят»-25,7; 37,03 ; 48,01 кПа

Лр. птл //-^'«-лсоставило 17/12 и 5/11, а при^пт« =43.01; 55.1 V, 61.и КПа это соотношение составило 1,6/7 и 1,9/5,5.Поэтом-/ рекомендуется режим работы при которых подпрессовка осуществляется при 48;О кПа, а окончательное прессование - при 35.4-i4L-,r кПа.

Рис.' D. Зависимость

плотности рулене

~ 11 давлений псдпрессоЕ-

I ки г?/ птд и TSS2I '

ния cj ктл

лрессс-ва-

ЦптмЗ 57 jj'gg _г5 JO J4 364? <55 5Q 54 5ä ü„,

На процесс прессования оказывает определенное влияние скорость прессования. Так ее увеличение с 90 до 150 мм/с приведет к снижению плотности на 4 % и увеличение давления на 25,6%. Это свидетельствует о правомерности теоретических предпосылок о том, что с увеличением скорости уплотнения переход отдельных волокон в "стабилизированное" (устойчивое) состояние окажется несколько медленным, чем скорость их деформации и в слое создается Солее высокое напряженное состояние. Поэтому скорость лент транспортеров при предварительном и окончательном прессовании подбиралось с учетом этого условия.

'Относительное смещение слоев руна, соприкасающихся с лентами транспортеров ИТ и КТ в ходе подпрессовки, при различных диаметрах$£ барабана и угла контакта лент изменялось незначительно. При изменении от 450 до 600 мм, а угла oUh от 120 до 200 изменение лЬр составило 21,92-37,06 мм при расчетах по формуле(21) и 20,6 - 35,2 мм при экспериментах. Так какьЬ^о» =87,5-340мм при рассматриваемых параметрах рулонного пресса возможность разрыва руна при его подпрес-совке маловероятна.

Nvte

БЭТ И о

»fit«

Г

íiáUj.

Рис.9. Зависимость потребляемой мош,-ности от плотности прессования JJ и диаметра рулона

¿ьо553 535 ido 42а

Расчетные и эксперименталыше значения потребляемой мощности электродвигателя практически совпадают (разность ЗХ. ). Зависимость ^ - имеет вид ломаной линии, л

начиная с плотяостирр = -380 кг/м она изменяется более интенсивно. Зависимость потребляемой мощности от диаметра рулона ( рис. 9) имеет прямолинейный характер, что подтверждает правомерность замены механизма натяжения ленты КТ с гидравлической на пружинную.

Обоснование параметров рулона немытой шерсти проводилось по четырем показателям.- высоте, диаметру, массе и плот. ности. Масса рулона принята по ГОСТ 6070-78 равной ЮС кг, а линейные , размерь; - кз условие обеспечения наиболее полной загруженности автотранспорта к складоЕ для шерсти, соблюдения стандарта! перевозки и хранен!« грузоь к шерсти, а таккг-обеспечения минимальных затрат на тароупаковочные материалы.

Расчетная оптимальная плотность рулона определялась по Формуле

V рр ■ г\а>р

raeVpn.Vpp- расчетные объёмы призматических и рулонных кип; ■ rjí?r. ,Г|®?- коэффициент полезного объема призматических и рулонных rain с учетом потерь из-за образования горбушек и перехода из прямоугольного сечения В круглое, |-[ч>г, = 0,95 - 0,37; If* |> = 0,785; ^реп - стандартная плотность призматической кипи при стандартных массах Í ГОСТ 6070-73).

Значение'^рр для тонкой и полугрубой шерсти оказалось равным 335+ 34 icr/i.!.

Исследования показали, что при приложении нагрузки на рулон перпендикулярно к его боковой поверхности ок деформируется значительно сильнее, чем при воздействии.нагрузки пс торцевой поверхности. Поэтому, при хранении, где высота шта-oejjí" составляет 6000-70DC мм. рекомендуется рулоны укладывать торцевой поверхностью на спорите площади при ?ток к:-; устойчивость достигается при размерах Нр /5>р < 1. Экспериментально установлено, что это соотношение оптимально о уч-зтэь' полноты заполнение кузова транспортных средсть, пои знгчекк-ях'нрг 550-550 мм и8>р- 650-750 мм.

Расчеты коэффициента использования грузоподъемности наиболее распространенных маоок автомобилей : ГАЗ--53-0?. ГА? -53Д.ПИЛ-7В, ЗИЛ 133-Г2, КамАС 53212. Урал-377н. КамАЗ-КЕС. МАИ 5035) и 2-х типег вагонов показали, что при trp = 100 ¡:r, Sip«700-750 значения этих коэффициентов составили 0,90-0.95. '¡то на 0,10-0,15 выше чем при транспортировке призматических кип. Коэффициент Кet использования стандартных сглздов для хранения шерсти при этих значениях рулона могут достигать

0,80-0,90, что отвечает требованиям,предъявляемым к хранению шерсти (0,70-0,75). При этих параметрах рулонов обеспечивается соблюдение правил транспортиров^ и хранения шерсти, а затраты на' упаковку не превышают затрат на призматические кипы (32 пог.м. на 1 кипу).

Определялись длина приводного барабана ширина лент транспортеров УилиШал; камеры пресса которые приняты разными высоте рулонаН? , причем - ¡и^-^м-»Яд^л , где аШкп - зазоры между приводным барабаном и стенкой камеры пресса. Длина ленты каыерообразуюцего транспортера определялась по формуле

Ь кт = Ь тюг — Ь ял ( 25 )

где I--кг-длина траектории движения лент КТ при холостом ходе;

Ь? -длина периметра рулона при оптимальном диаметре ;

Ь пл -длина петли ленты транспортера КТ, определяемая экспериментально, равная 230-320 мм. '

Диаметр приводного барабана Допределен с учетом условий обеспечения релаксации напряжения (выражения 7 ,8),. сохранения цельности рун (выражение 18) и захвата слоя руна при постуклошз! на транспортер ПТ к принят равный 550 мм.

Скорость лент ''/а транспортеров ПТ и КТ ЕЫбрана из условия обеспечение оптимальной производительности пресса (\У = 1,5-2,0 т/ч), необходимого уровня релаксации напряжения (выражение 14) к сохранения цельности рун выражение 17) и равна Уьта = 12 и/ м:ш.

Угол контакта <>-*-■* лент транспортеров ПТ и КТ с приводный барабанов принят из условия обеспечения релаксации напряжения (выражение 8), образование петли-камеры прессования (выратхчше 14) и бесперебойной- работы пресса в период пуска (выражение 17) и равен «¿*а = 180 .

Натл.г.енле лента транспортера ПТ рассчитывается на обеспечение оптимального уровня релаксации напряжения и плотности рука 355-360 кг/м , которое достигается при давлении лент ПТ в 43,01 кПа, а натяжение каме-рообразухщгго транспортера -при условии оплатил рулона для получены оптимальной плотности и обеспечения полной релаксации с учетом предварительной подпрессзвки руна, - разным в 36,4 - 42,6 кПа. Мощность электропривода принята разной 1,1 кВт.

ОБЩИЕ ВЫВОДЫ

1. Одной из основных причин низкого качества заготовляемой шерсти в условиях хозяйства - это несовершенство существующей технологии и техники первичной обработки. Доказано, что наиболее перспективными, обеспечивающими сохранность цельности рун и практически легко реализуемым является прессование шерсти в рулоны.

2. Предложены совершенно новый способ прессования шерсти в рулоны путем сближения между собой волокон без нарушения структуры и "дараллельности, где сначала слой шерсти подпрессуется определенной нагрузкой, значение которой выдерживается до полной релаксации напряжения, а после прессуется окончательно.

3. Получено уравнение (11), описывающее технологический процесс образования петли-камеры прессования лентой, размер которой постепенно меняется в зависимости от размеров рулона и обеспечивает гарантированное упорядоченное укладывание рун и прессование.

4. Обоснованы оптимальные значения удельного давления лент подпрессующего (48 кПа) и камерообразующего ( 36,4,... 43,2 кПа) транспортёров, их скорости перемещения - 120 мм/с, диаметр, приводного барабана т 560 мм, угол контакта лент транспортеров - 180 и плотность рулона - 337...370 кт/и.

5. Для аналитического описания деформативных и реологических свойств шерсти при прессовании выбрана реологическая модель (тело Кельвина), и теоретически и экспериментально доказана правомерность такого Еыбора.

6. Получены зависимости (2.15) и (2.18), описывающие процессы деформации слоя руна (2.1Р) и релаксации напряжения в слое (2.20) н были определены численные значения их коэффициентов: Ьо = (1,11...1,38); b, = .(0.68...0,91); (1.91 - -.. .9,вЗ)*10>; й,- (1.22. . .3,19)*105; Ь\ = (3,29. . .3,86)*10*

"*. Установлено, что при 2-х кратном сжатии слоя рун «= (£0,0... 118) кЛа, время стабилизации составляет - 0.9... 3,6' с, коэффициент релаксации - 0,30...0,50^ При повторном сжатии требуется, на 20,5...26,2Х ыеньие усилия, чем при пер-

вом.При этом напряжение релаксации снижается на 3,88-5,22 7..

8. Коэффициенты трения покоя тонкой и грубой шерсти при влатлости 14...17 % о прорезиненную поверхность (твердость 40 по Шору) составляют, соответственно, О.54...0,64 и 0.73...0,82. Увеличение давления с 24,5 до 122 кПа приводит к их увеличению у тонкой шерсти на 15,3 %, а у грубой - до 10,3 X. Коэффициент трения между прорезиненными поверхностями с твердостью 40 по ¡Деру при тех же давлениях колеблется в пределах от 0,56 до 0,58.

Э. Предельные значения относительного перемещения волокон при прессовании, которые сохраняют цельность рунной шерсти составляют у тонкой шерсти - 3,37+0,51 раз, а перемещение- слоев руна-относительно друг друга не превышает - 1,3 раса. При этом руно сохраняет целостность.

10. Обоснованы оптимальные паоаметры рулона : диаметр -700...750 мм; длина Й00...620 ми; плотность -335...370 кг/м.

11. По результатам исследований разработан экспериментальный образец рулонного пресса для шерсти. Годовой экономический эффект от его применения составляет 1178,2 руб. (в цонах 1991 года).

ПО ros ДКССЕРХЩЕ ОПУБЛИКОВАН!! СЛЕДУЮЩИЕ РАБОТЫ :

1. Абсатов Д., Акжигитов A.M. Свёрнутости и цельности руна - должное внимание. "Сельское хозяйство Казахстана" Алматы, 1076, N 4с.

2. Абсатов Д. Определение связанности волокон руна. Труды КлзНИИМЭСХ. Актуальные вопросы механизации и электрификации с/х производства. Алматы, 1977, с. 145-143.

3. А/с N 596188(СССР) Способ безобвязечноге образования ::сков. Абсатов Д. .Жакыпбеков С. Опубликован 05.03.78. Еюл.№

4. Абсатов Д., Асаев P.A. Закономерность разрыва слоев руз-а зри прошивке. Вест, с/х науки Казахстан. Алматы. 1S78 N 11, с. 84-87.

. 5. АбсатоЕ Д. Установка для подпрессовки рун. Инф. листок N 233 (4020), КазНИИНТИ, 1980. 4 с.

5. Абсатов Д. Исследования процесса транспортировки рун шерсти. Вест, с/х наук Казахстана, Алматы,1980,N 10 с.81-34.

7. Абсатов Д., Асаев P.A. Стрижка ОЕец и первичная обработка шеостк. Алматы. Кайнар, 1981. 61с.

Р.. А/с 956539 (СССР) Линия для первичней обработки шерсти на стригальных пунктах. Абсатсв Д., Асаев P.A., Погу-ляев А.Л. Опубл. 07.09.82. Бюл. К 33.

9. Абсатов Д., Рыбкн Г.И. и др. Рекомендации по организации стрижки овец и классировка шерсти е кслхозах и совхозах. МСХ СССР, М. 1983. с.55.

10. А/о 1029892 (СССР) Пресс для волокнистых материалов. Абсатов Д.. Тургенбаев М.С., Ким П.В.. Кессель С.Б. Опубл. 23.07.83. Бюл. N 27.

11. А/с' 1045856 (СССР) Рулонный пресс для прессования' волокнистого материала. Абсатов Д., 1ургеи6аев М.С., Бай-бульсипов K.M. Опубл. 07.10.83. Бюл. N 37.

12. Абсатов Д. Современное состояние механизации процессов стрижки овей и первичной обработки шерсти на стригальных пунктах. Труды КазШШМЭСХ "Комплексная механизация производственных процессов", Алматы, Кайнар, 1983, с.46-50

13. Абсатов Д., Яантлеев Т.А., Тургенбаев М.С., Яарман-кулова С.А, Прессование шерсти рулонными прессами и целесообразность их использования. Комплексная механизация процессов с/х производства. Алматы, 1986. с. 216-220.

14. А/с N 1265067 (СССР) Горизонтальны! пресс для прессования рунной шерсти. Самодуров В.В., Огай С.С., Эм Л.Х., Абсатов Д., Погудяев А.Д., Тургенбаев М.С. Опубл. 23.10.86. Бюл. N 35.

15. Абсатов Д. Поточная технология первичной обработки шерсти. Конференция по развитию овцеводства. Труды БНИИОК, Ставрополь, 1989, с. 154-156.

16. Абсатов Д., Ахметов К.А. Обоснование размеров рулонов немытой шерсти. 1сзисы воклалоъ 1 Международной научно- практической конференции по аграрник проблемам. АЗЕК, Ai-наты, 1953 Г. с. lfJl-13L,

3'.-. АСсатоь Д.. Ахметов H.A. Реологически? свойства немытой керсти. Там ж?., с. 193-194.

1S. Абсатсв Д. Рулонный пресс для волокнистого текс-тилыюго сырья. Новости науки Казахстана. Экспресс информация. Каг!МИКТИ, серия Развитие современной науки. Алматы, l'J94. N 2 с.

- _

Кяскамазккн 1

:&гяд! орзмалап ныгкзвау алгаш сет ^сыкылып, окыц хаца тес:л: мен к.ондыргысы ласэлинды. Жабагы жянхд ж>дед1 оны =ыгыадау лене ныгыэда:.'дагы кыоымныд релаксациялаау {;кайгасу) ззкдидыктары аякындалды. Ныгыздауш таеяздая камера жасады-чг, .«аббгыдвгы адсшныа, релаксациялану (даядасуын) лене аа-бзгы б■/ т 1 нд : л 1 г i на д сакталынуы иарттары аныкталды, сснымен ;-;зтар олардыц математикзльк 5ейнелер1 дасалынды. Оргмалап тзялаиган жунн1н адгадлы жене ТИ1МД1 елиемдер! двлелденд1.

-Зерттеу нетиделер: арамаланган жгн тайлагыш жасзлганда. лаядалакылды, ал ол-иаруашылыкта тексеруден эип внд!р1ске енпзуге усынылды.

xesu.ne

For the first tine a principally new technology and press for roll wool pressing are proposed and elaborated, reclogic model is grounded, wool condensation regularities are obtained. Some physic - mechanical wool parameters and optimum wool rool dimensions are defined.

Theoretical preconditions to define the conditions to ensure roll-press working and its parare^ters are proposed. Models of roll press are elaborated and,tested in production conditions.