автореферат диссертации по технологии материалов и изделия текстильной и легкой промышленности, 05.19.03, диссертация на тему:Повышение эффективности процесса чесания на шляпочной чесальной машине

САНКТ-ПЕТЕРБУРГСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ ТЕХНОЛОГИИ И ДИЗАЙНА

РГБ ОД 1 3 ИЮН 2000

На правах рукописи

УАХИДИ АБДЕЛЛАХ

ПОВЫШЕНИЕ ЭФФЕКТИВНОСТИ ПРОЦЕССА ЧЕСАНИЯ НА ШЛЯПОЧНОЙ ЧЕСАЛЬНОЙ МАШИНЕ

Специальность 05.19.03 -Технология текстильных материалов

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Санкт-Петербург 2000

Работа выполнена в Санкт-Петербургском государственном университете технологии и дизайна

НАУЧНЫЙ РУКОВОДИТЕЛЬ доктор технических наук, профессор

Н.М.Ашнин

ОФИЦИАЛЬНЫЕ ОППОНЕНТЫ

доктор технических наук, профессор А.М.Челышев

кандидат технических наук, доцент Е.М.Крайнов

ВЕДУЩЕЕ ПРЕДПРИЯТИЕ АО ПНК "Советская звезда"

Защита состоится 13 июня 2000 года в 12 часов на заседании диссертационного совета Д 063.67.03 при Санкт-Петербургском государственном университете технологии и дизайна.

Адрес: 191186, Санкт-Петербург, ул.Болыиая Морская, 18, ауд. 241

С текстом диссертации можно ознакомиться в библиотеке университета.

Автореферат разослан "_" мая 2000 года

Ученый секретарь диссертационного

совета, д.т.н., профессор С—^^^^А^^Рудин

1. ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. Текстильная промышленность Марокко - одна из крупнейших отраслей экономики. Одной из наиболее важных задач текстильной промышленности является выпуск качественных и конкурентоспособных изделий.

При этом особое внимание обращается на снижение затрат на производство изделий: рациональное использование сырья, материалов, максимальное использование технологических возможностей технологического оборудования.

В прядении важнейшим процессом, определяющим качество готовой продукции - пряжи любого назначения, является кардочесание. За последние десятилетия в кардочесалии достигнут значительный прогресс. Так производительность чесальных машин в прядении хлопка достигает 80-100 кг/час. Но требование к качеству готовой продукции постоянно возрастает. От кар-дочесания требуется дальнейшее улучшение разъединенности волокон, качества прочеса за счет увеличения содержания сорных примесей в отходах.

На шляпочной чесальной машине в хлопкопрядении процесс чесания происходит, в основном, в двух зонах: приемного барабана и главный барабана-шляпки. В этих зонах устанавливаются различные устройства, позволяющие интенсифицировать процессы разъединения волокон и выделения сорных примесей.

В целях дальнейшего совершенствования процесса кардочесания важным является теоретическое обоснование процессов, происходящих между чешущими поверхностями рабочих органов, выявление физической сущности происходящих процессов.

Следовательно, изучение процесса кардочесания с целью повышения его интенсивности и эффективности имеет важное значение и является актуальным.

Цель работы - изучение процесса разъединения волокон при наличии неподвижных чешущих поверхностей в зоне главный барабан-шляпки, выявление резервов повышения эффективности чесания в этой зоне, а также на основе экспериментальных исследований разработка рекомендаций но оптимальному использованию технологических возможностей шляпочных чесальных машин, оснащенных неподвижными чешущими сегментами.

Методы исследования. В работе сочетаются теоретические и экспериментальные методы исследования. При анализе процесса чесания между чешущими сегментами и главным барабаном и в зоне главный барабан-щляпки использованы теоретические модели вероятности перехода волокон с одной кардной поверхности на другую, учитывающие различные факторы. Экспериментальные исследования и производственная проверка проводились в условиях АО ПНК "Советская звезду" на модернизированной шляпочной че-

сальной машине фирмы "Унирия" 4С. Для оценки качества пряжи и полуфабрикатов применялись современные измерительные приборы. При проведении экспериментальных исследований применялись методы математического многофакторного планирования эксперимента. При обработке результатов испытаний и эксперимента применялись методы математической статистики. Расчеты проводились на ПЭВМ.

Научная новизна работы состоит в теоретическом обосновании и экспериментальном подтверждении теоретического анализа эффективности применения неподвижных чешущих сегментов в зоне главный барабана-шляпки.

Практическая ценность работы. На основе теоретических и экспериментальных исследований дано обоснование применения неподвижных чешущих сегментов на главном барабане. Установка неподвижного чешущего сегмента между приемным барабаном и шляпками приводит к уменьшению загрузки шляпок, к снижению процента шляпочного очеса при увеличении процента содержания в нем сорных примесей, что ведет к улучшению качества чесания.

Установка чешущего сегмента между шляпками и съемным барабаном приводит к увеличению коэффициента съема, уменьшению остаточной загрузки главного барабана.

Получены зависимости между свойствами чесальной ленты и некоторыми параметрами заправки чесальной машины. Предложены оптимальные параметры работы оборудования, позволяющие получить экономический эффект 212 руб. при производстве 1 тонны пряжи.

Апробация работы. Основные результаты диссертационной работы доложены на заседании кафедры прядения натуральных и химических волокон СПГУТД в апреле 2000 г., а также на заседании научно-технических советов АО НИИ "Петронить" и АО ПНК "Советская звезда".

Публикации. По материалам диссертационной работы опубликована одна статья.

Структура работы и ее объем. Диссертационная работа изложена на страницах машинописного текста и состоит из введения, 4 основных разделов, выводов и рекомендаций, приложений.

Работа содержит 11 рисунков, 32 таблиц. Список литературы содержит 51 наименование.

2. Содержание работы

Во введении дано обоснование выбора темы диссертационной работы, показана ее актуальность, сформулирована цель и задачи исследования.

В первой главе диссертационной работы проведен обзор научно-технической и патентной литературы; обобщены и проанализированы иссле-

дования процесса чесания на шляпочной чесальной машине для хлопка с точки зрения повышения интенсивности и эффективности чесания.

На основе аналитического обзора патентной, технической литературы, результатов научно-исследовательских работ российских и зарубежных ученых выявлено, что чесальная машина для хлопка практически не изменяет своей классической компоновки на протяжении более 200 лет (узел предварительного чесания, главный барабан, шляпки, съемный барабан). Интенсификация процесса чесания происходит за счет модернизации основных технологических узлов шляпочной чесальной машины и применения в этих узлах новых дополнительных устройств для разъединения клочков волокон.

Показаны различные устройства для интенсификации процесса чесания в зоне приемного барабана. На современных чесальных машинах в зоне предварительного чесания устанавливается до трех приемных барабанов с несколькими устройствами для выделения сорных примесей. При анализе работы этих устройств выявлено, что масса клочков или комплексов волокон, попадающих в зону чесания главного барабана становится все меньше, что говорит о лучшей разработке клочков в этой зоне. Работа узла главный барабан-шляпки при этом не теряет своего определяющего значения. Важно интенсифицировать процесс чесания в этой зоне таким образом, чтобы эффективно проводить разъединение мелких клочков и комплексов волокон, поступающих из зоны предварительного чесания, и выделять сорные примеси, наиболее связанные с волокном. Для этого многие исследователи и фирмы, производящие оборудование, предлагают более эффективно использовать поверхность главного барабана, не участвующую в процессе кардочссаиия (между приемным барабаном и шляпками; между шляпками и съемным барабаном, а также нижнюю поверхность главного барабана). Чаще всего используются неподвижные чешущие сегменты между приемным барабаном и шляпками и между шляпками и главным барабаном. Эти сегменты устанавливаются, как на новых чесальных машинах европейских фирм, так и на машинах старых конструкций. Исследование литературных источников показало, что теоретического обоснования процессов, происходящих при установке чешущих сегментов, нет, а экспериментальные исследования не дают полного ответа об эффекте применения их на чесальной машине.

На основе анализа литературы и конструкций устройств, позволяющих интенсифицировать процесс чесания, сформулированы задачи исследований.

Во второй главе проводится теоретический анализ поведения волокон и их комплексов в зоне главного барабана шляпочной чесальной машины в зависимости от того, установлены ли дополнительные чешущие сегменты.

Отмечается, что существует два различных процесса насыщения гарнитуры рабочих органов чесальной машины волокном: ударным воздействием и за счет усилий чесания. Второй процесс предпочтительнее, так как проходит более организованно.

Установлено, что в зону главного барабана материал попадает в виде клочков (комплексов) волокон и отдельных волокон. Исследования показали, что только небольшая часть волокнистого материала связана с гарнитурой, остальной же материал транспортируется потоком воздуха, создаваемым главным барабаном. Это происходит из-за того, что разводка между крышками главного барабана и его поверхностью достаточно велика (0,35 - 0,45 мм), и в результате примерно 70 % пучков волокон, не погружаясь в гарнитуру, движется в потоке воздуха к зоне главный барабан-шляпки. Так как встречная гарнитура подвижного рабочего органа (шляпок) движется значительно медленнее главного барабана, волокна и пучки испытывают удар, в результате которою заглубляются в шляпки. В этом случае насыщение их гарнитуры происходит более интенсивно, чем за счет усилий чесания.

Рассмотрим, что будет происходить в этой же зоне между приемным барабаном и шляпками при установке чешущей поверхности. Воспользуемся для этого вероятностными моделями перехода волокон, предлагаемыми профессором Н.М.Ашниным. Факторы, влияющие на переход волокон в процессе чесания с одной поверхности на дру1ую, весьма многочисленны: длина и линейная плотность волокон, их поверхностные свойства; распрямленность и ориентация волокон, расположение их в гарнитуре; параметры гарнитуры; разводка между рабочими органами, их скорость и геометрические размеры; параметры воздушного потока и др. Учесть влияние даже основных из этих факторов в одной модели крайне трудно. Поэтому профессор Н.М.Ашнин считает целесообразным получить несколько моделей перехода волокон с учетом влияния некоторых факторов, оставляя другие неизмененными.

Рассмотрим совместное влияние на переход волокон следующих факторов: длины и распрямленности волокон, шага зубьев гарнитур взаимодействующих рабочих органов, глубины погружения волокон в гарнитуру, сопротивления воздуха и центробежных сил.

Примем следующие допущения:

1. Пучки волокон разработаны, отдельные волокна параллелизованы, их коэффициент распрямленности равен г).

2. Волокна погружены в гарнитуру первого рабочего органа и имеют свободный конец, взаимодействующий с гарнитурой второго рабочего органа.

3. Волокно не может перейти на второй рабочий орган, ссли его свободный конец не взаимодействует как минимум с двумя зубьями гарнитуры второго рабочего органа, т.е. если

где - шаг зубьев гарнитуры второго рабочего органа; г - разводка между рабочими органами.

4. Волокно не может остаться в гарнитуре первого рабочего органа, если длина его погруженного конца меньше У,"1"1 = f, (// - шаг зубьев гарнитуры первого рабочего органа).

5. Волокно не может быть сброшено с гарнитуры под действием центробежных сил и воздушных потоков.

6. Концы волокна, взаимодействующие с обоими рабочими органами, обвивая зубья, удерживаются в гарнитуре силами трения, расчет которых производится по формуле Эйлера.

7. Взаимодействие волокон отсутствует.

Такая модель вполне применима в случае установки чешущих поверхностей для анализа процессов, происходящих между главным барабаном и неподвижным сегментом. Волокна, переходящие с приемного барабана на главный за счет действия потока воздуха и малых разводок, попадают в гарнитуру чешущих сегментов и насыщают ее за счет ударного воздействия. Насыщение гарнитуры главного барабана будет происходить вследствие возникновения усилий чесания при захвате свободного конца волокна, выступающего из гарнитуры неподвижного сегмента. Чем дольше волокно будет находиться в гарнитуре чешущего сегмента, тем больше будет длина его свободного конца la и меньше глубина его погружения в гарнитуру h за счет многократного прочесывания пучков волокон, погруженных в гарнитуру неподвижных сегментов зубьями гарнитуры главного барабана.

Зависимость 1С, от h и / сводится к виду

I = nl — a

св I

где а - величина, зависящая от глубины погружения волокон в гарнитуру.

Если /св < /™л, то S = 0, т.е. волокно остается на рабочем органе.

г

Если I >т]1- Z.mm, то S = 1, т.е. волокно переходит на второй рабочий

орган.

Следует отметить, что вероятность перехода, близкая к единице, может иметь место для волокон, перемещаемых, главным образом, воздушным потоком. Таких волокон без установки чешущих поверхностей перед зоной главный барабан-шляпки 70 %. Они будут быстро заполнять шляпки.

Н.М.Ашниным предложена зависимость вероятности перехода волокон на второй рабочий орган как функция длины свободного конца волокна

S = 1-ехр

j j mm

св ~l2

T]l-l -/"' ' Св I

(О

С учетом приведенных ранее формул можно показать, что

( i 4 и/-a-L

S= 1-ехр —'--2

гтгп

а-11

Проанализируем выражение (1) для случая с установкой чешущего сегмента в зоне между приемным барабаном и шляпками. При взаимодействии главного барабана с чешущим сегментом происходит увеличение 1СЯ за счет расчесывания концов волокон. Поэтому вероятность перехода волокна 5 на поверхность главного барабана увеличивается за счет увеличения длины свободного конца и коэффициента распрямленности волокон г]. Вероятность перехода волокон на главный барабан будет увеличиваться при уменьшении шага и высоты зубьев главного барабана (при этом уменьшается ).

Пучки волокон не могут самостоятельно покинуть гарнитуру неподвижных чешущих сегментов. Это происходит только за счет взаимодействия с гарнитурой главного барабана. Поэтому в этой зоне волокна и клочки волокон будут интенсивно прочесываться. Волокна, попавшие на гарнитуру главного барабана, подводятся к шляпкам. Далее, при взаимодействии со шляпками, главный барабан будет отдавать шляпкам волокна, но в значительной степени менее интенсивно, чем в случае отсутствия чешущего сегмента. Это происходит, как уже было сказано, потому, что количество свободно транспортируемых воздушным потоком волокон резко уменьшается, т.е. основная масса волокон связана с главным барабаном. Вероятность перехода волокон будет подчиняться вышеуказанному выражению. Переход волокон на шляпки будет осуществляться с большей вероятностью, если шаг и высота зуба

гарнитуры главного барабана будет меньше (/¡я"1 меньше). Насыщение шляпок волокном происходит медленнее, так как интенсивность данного процесса за счет усилий чесания значительно меньше, чем при ударном насыщении, имеющем место, если волокна переносятся потоком воздуха и не связаны с гарнитурой.

Известно, что на чесальной машине при прямом движении шляпок не полностью насыщены волокном и интенсивно прочесывают волокнистый материал только первые 12-15 шляпок, остальные шляпки имеют полную загрузку, и происходит только волокнообмен между ними и главным барабаном. При обратном движении шляпок поток волокон, движущийся с главным барабаном, встречает уже насыщенные волокном шляпки, и комплексы волокон, попадающие на шляпки, не могут углубиться в гарнитуру и сразу выводятся в шляпочный очес. В этом случае увеличивается процент шляпочного очеса за счет прядомых длинных волокон.

Установка чешущего сегмента приводит к уменьшению интенсивности насыщения шляпок волокном за счет отсутствия ударного воздействия волокна на гарнитуру. При прямом движении шляпок следует ожидать насы-

щения шляпок волокном не к 12-15-й, а к 20-25-й шляпке, что увеличивает интенсивность процесса чесания. При обратном ходе шляпок уменьшается процент очесов и увеличивается количество сорных примесей в очесах, так как на первые шляпки, загруженные волокном, попадает меньшее число не расчесанных комплексов волокон.

Установка неподвижных чешущих сегментов между приемным барабаном и шляпками преследует цель разработать оставшиеся после предварительного чесания в зоне приемного барабана комплексы волокон и, как было показано, нормализовать переход волокон с поверхности главного барабана на шляпки. Установка неподвижного чешущего сегмента после шляпок преследует другую цель, так как волокна уже достаточно разъединены

Применим для рассмотрения данной проблемы другую модель вероятностного перехода волокон, предложенную профессором Н.М.Ашниным. В формуле (1) влияние на вероятность перехода изменения пространственного положения волокна учитывается только в направлении, перпендикулярном поверхности гарнитуры, т.е. вдоль зубьев.

Рассмотрим теперь изменение вероятности S при изменении положения волокна в плоскости гарнитуры, т.е. влияние ориентации волокон на вероятность перехода.

В процессе чесания по мере увеличения кратности чесания изменяется ориентация волокон, погруженных в гарпитуру, и их свободных концов. При этом изменяется число поперечных рядов зубьев гарнитуры, с которыми взаимодействует свободный конец волокон. Это приводит к изменению задерживающей способности гарнитуры по отношению к свободным концам волокон, подвергаемым чесанию.

Интенсивность закрепления волокон в гарнитуре уже не может характеризоваться только длиной концов волокон (/,""", ). Поэтому в более общем виде вероятность перехода должна выражаться через задерживающую способность взаимодействующих гарнитур (отношение усилия протаскивания волокна через гарнитуру Р к начальному усилию Р0.

Пусть волокно своими концами погружено в гарнитуры взаимодействующих рабочих органов (первого и второго). Задерживающие способности каждой гарнитуры соответственно равны (P/Po)i и (Р/Ро)*

Если (P/Po)i = (Р/Рв)], го вероятность 5 перехода волокон с первого рабочего органа на второй равна 0,5.

Если (P/Po)i - 1 (минимальное значение задерживающей способности), то £=1.

Если (P/Poh - 1, то S= 0.

Исходя из вышесказанного, можно написать

т.е. по отношению задерживающей способности гарнитуры, в которую погружен свободный конец волокна (за вычетом минимального значения задерживающей способности), к сумме задерживающих способностей взаимодействующих гарнитур (за вычетом их минимальных значений).

Из формулы (3) следует, что при увеличении задерживающей способности гарнитуры второго рабочего органа (Р/Р0)г, при (P/Po)i = const вероятность перехода на него волокна увеличивается.

Использование формулы (3) позволяет осуществлять рациональный выбор параметров гарнитур главного и съемного барабанов по их задерживающей способности.

Задерживающая способность гарнитуры кроме параметров гарнитуры зависит также от свойств волокон: их разработанности, ориентации, рас-прямленности.

Рассмотрим с этой точки зрения влияние распрямленности и ориентации волокон с применением неподвижных сегментов после шляпок. После взаимодействия главного барабана со шляпками волокна удерживаются в гарнитуре главного барабана, и вероятность перехода на съемный барабан имеют те волокна, свободные концы которых выступают из гарнитуры. Чем длиннее конец волокна, выступающий из гарнитуры, и ориентация волокон вдоль оси движения, тем больше (P/Poh\ Следовательно, и больше вероятность того, что волокно останется на съемном барабане. Это происходит потому, что более ориентированные и с большим свободным концом волокна взаимодействуют с большим количеством зубьев съемного барабана. После взаимодействия со шляпками распрямленносгь и ориентация волокон без чешущих сегментов не увеличивается, а даже уменьшается за счет турбулентных потоков воздуха между главным барабаном и крышками, его прикрывающими.

При установке чешущих сегментов потоки воздуха нормализуются, а свободные концы волокон дополнительно прочесываются и ориентируются вдоль оси своего движения.

Таким образом, вероятность того, что волокно перейдет на поверхность съемного барабана, увеличивается (возрастает (Р/Р0)2). Кроме того в процессе чесания между главным барабаном и чешущим неподвижным сегментом возможен подъем волокон из гарнитуры главного барабана. Тогда величина (Р/Ро),, уменьшается, вероятность перехода волокон S на съемный барабан расчет.

Существует непосредственная связь между вероятностью перехода волокон с одной кардной поверхности на другую и коэффициентом распределения (или съема).

Вероятность перехода волокон является критерием интенсивности во-локнообмена на уровне одиночного волокна, в то время как коэффициент распределения - аналогичным показателем волокнообмена на уровне потока волокон в пределах дуги взаимодействия. Между этими величинами существует зависимость

где К,- коэффициент распределения; / - длина волокна;

Т - линейная плотность волокна.

Учитывая вышесказанное, следует ожидать при применении чешущих сегментов после зоны чесания главный барабана-шляпки увеличения коэффициента распределения (съема), что ведет к уменьшению загрузки главного барабана. Следует отметить, что вероятность перехода затруднительно определить экспериментально, а коэффициент распределения вычисляется по массе перешедших на рабочий орган волокон. Коэффициент распределения (съема) довольно легко определяется экспериментально.

В следующих главах диссертационной работы представлены результаты экспериментов, подтверждающие теоретический анализ.

Третья глава посвящена экспериментальной проверке теоретических предпосылок, выдвинутых в предыдущей главе. Для этого был проведен широкомасштабный эксперимент в производственных условиях АО ПНК "Советская звезда". В качестве обьекта исследований использовалась скоростная кардочесальная машина "Унирия" 4С. Исследования проводились при переработке тонковолокнистого хлопка 2-1 сортировки.

Эксперименты были направлены на проверку выдвинутой гипотезы -влияния дополнительных чешущих сегментов на процесс чесания.

В эксперименте была изучена зависимость физико-механических показателей чесальной ленты и процесса съема волокон на машине от следующих факторов:

Х{ - качественный показатель, показывающий наличие +1, или отсутствие -1 чешущего сегмента в задней зоне главного барабана чесальной машины;

'¡пах

(4)

Х2 — качественный показатель, показывающий наличие +1, или отсутствие -1 дополнительного чешущего сегмента а передней зоне на главном барабане чесальной машины;

Хз - линейная скорость шляпочного полотна, которая в эксперименте менялась ог 90 до 130 мм/мин с интервалом варьирования 20 мм/мин (фактор оптимизации линейной скорости шляпок выбран, исходя из теоретических предпосылок о снижении загрузки шляпочного полотна);

Х^ - частота вращения приемного барабана, которая менялась от 820 до 1320 мин"1 с интервалом варьирования 250 мин"'; данный фактор выбран для изучения эффективности работы заднего дополнительного чешущего сегмента.

В качестве параметров оптимизации исследовались:

У/ - засоренность чесальной ленты, число пороков и узелков в одном грамме прочеса (засоренность определяли на приборе КПЛ, разработанном на кафедре прядения СПГУТД);

У2 — коэффициент распрямленности волокон в чесальной ленте (определялся на приборе и по методике Линдслей-Леонтьевой);

Уз — штапельная длина волокон в чесальной ленте, мм (получена в результате штапельного анализа);

Уу— неровнота чесальной лепты в % (С\— коэффициент вариации, полученный на приборе КЛА-2);

У} - остаточный загрузочный слой на чесальной машине в граммах, получаемый при выходе из машины после остановки питания.

В результате обработки данных, получены следующие адекватные математические модели параметров оптимизации в зависимости от выбранных факторов:

У, = Ш-6,95Х,-4,56Х2-1,27Хз-4,89Х4 + 1,9Х,Х4-4,6Х24

У2 = 0,526 + 0,010X1 +0,018X2 + 0,018X1

У3 =-35,9 + 0,38Х, + 0,43X1 + 0,154Х3 + 0,209 Х23

У4 =8,04 - ШХ, - 0,51X2 - О.З8Х3 + 0,28X3X4

У5 = 11,37 - 0,224X1 - 0,837Хг-0,16Х3

Для анализа полученных уравнений были получены поверхности отклика для различных факторов варьирования с использованием математического пакета Statgraf, а также одиофакторные сечения зависимости параметров оптимизации от факторов варьирования.

Проведенный анализ регрессионных, моделей и однофакторных сечений позволил определить оптимальные значения факторов для различных параметров оптимизации.

Анализируя представленные данные, необходимо отметить высокую эффективность применения дополнительных чешущих сегментов.

У1120

100

80

Х4 = О

ХЗ

-Х1—1; Х2—1 -Х1=-1; Х2=+1 -Х1=+1; Х2=-1 -Х1=+1; Х2=+1

-Х1=1; Х2=1 |

-Х1=-1;Х2=+1 |

-Х1=+1; Х2=-1 !

-Х1=-1:Х2=-1 !

-Х1+1; Х2=+1 -Х1=-1; Х2=+1 -Х1=+1; Х2=-1 -Х1=-1; Х2=-1

ХЗ

Х4 = 0

У4 12

10 8 6 4

ХЗ

-Х1—1; Х2=-1 I -Х1=-1; Х2=+1 I -Х1=+1; Х2=-1 I -Х1=+1;Х2=+1 !

—Х1=-1;Х2=-1 —Х1=+1;Х2=-1 —Х1=-1;Х2=+1 —Х1=+1;Х2=+1

ХЗ

Рис. Зависимости свойств чесальной ленты от варьируемых факторов

Параметры Факторы варьирования

оптимизации х1 Х3 Х4

тт V, +1 + 1 +1 0,3

тах У2 +1 + 1 +1 -

тах Гз +1 41 + 1 -

тт У4 +1 +1 +1 ' -1

тт у5 +1 +1 0 -

В четвертой главе при оптимальных заправках чесальной машины, полученных в результате анализа экспериментальных данных и математических моделей, а также комплексного показателя, была проведена производственная проверка с доведением чесальной ленты до пряжи.

При производственной проверке на машине были установлены неподвижные чешущие сегменты, скорость шляпок была равна 120 мм/мин, частота вращения приемного барабана 1145 мин"1. Снижение скорости шляпочного полотна объясняется тем, что улучшение процесса чесания за счет установки чешущих сегментов позволяет снизить процент шляпочного очеса без ухудшения качественных показателей чесальной ленты.

Показатели Варианты

контрольный опытный

Очес кардный, % 2,10 1,87

Очес гребенной, % 17,50 17,15

Доля коротких волокон и сора в кардном очесе, % 14,80 18,60

Коэффициент вариации чесальной ленты Су, % 7,60 5,70

Линейная плотность пряжи, текс 21,70 21,70

Разрывная нагрузка пряжи, сН 960 970

Неровнота пряжи по линейной плотности Сп % 17,60 16,50

Сравнивался процент выхода шляпочного очеса, процент засоренности шляпочного очеса и его штапельный анализ, процент выхода гребенного очеса, физико-механические показатели пряжи.

Анализируя представленную таблицу результатов заключительного эксперимента, можно отметить значительное снижение кардного очеса с одновременным увеличением наличия в нем сорных примесей и повышение доли коротких волокон, что показывает эффективность работы чешущего сегмента между приемным барабаном и шляпками.

Также необходимо отметить и снижение выхода гребенного очеса в опытном варианте, что объясняется повышением распрямленности волокон в чесальной ленте. Разрывная нагрузка пряжи фактически не изменяется, так как в эксперименте вырабатывалась армированная пряжа ЛХ 21 текс, а разрывная нагрузка в хлопколавсановой пряже определяется разрывной нагрузкой комплексной нити. По этой же причине не анализировалась обрывность в прядении. Изменение неровноты пряжи по линейной плотности можно объяснить более упорядоченным расположением хлопковой оплетки на стержне.

Применение оптимальных заправок в сочетании с чешущими сегментами позволило получить пряжу с наилучшими физико-механическими показателями по сравнению с контрольным (фабричным) вариантом. Проведенные исследования полностью подтвердили теоретические предпосылки, выдвинутые во второй главе.

По результатам проведешшх экспериментов была рассчитана ожидаемая экономическая эффективность от применения дополнительных чешущих сешентов на чесальной машине. Уменьшение процента выходов шляпочного и гребенного очесов позволило провести сравнительный анализ балансов сырья: контрольного (фабричного) и опытного, полученного по результатам эксперимента. Применительно к условиям АО ПНК "Советская звезда" экономическая эффективность от применения чешущих сегментов на чесальной машине составит 213 руб. на одну тонну пряжи.

ОБЩИЕ ВЫВОДЫ И РЕКОМЕНДАЦИИ

1. Изучены различные устройства, позволяющие интенсифицировать процесс кардочесания на шляпочной чесальной машине.

2. Проведен теоретический анализ влияния неподвижных чешущих сегментов на волокнообмен между рабочими органами чесальной машины.

3. Теоретически показано, что установка неподвижного чешущего сегмента между приемным барабаном и шляпками приводит к нормализации процесса насыщения шляпок чесальной машины волокном, снижает количество волокон в шляпочном очссе.

4. Теоретически обосновано, что установка чешущего сегмента между шляпками и съемным барабаном приводит к увеличению распрямленности волокон, увеличению коэффициента съема.

5. Проведен многофакторный эксперимент, результаты которот подтверждают теоретически обоснованную эффективность применения неподвижных чешущих в зоне главный барабан-шляпки.

6. В результате эксперимента получены регрессионные модели, позволяющие определить оптимальные параметры заправки чесальной машины при установке этих сегментов.

7. Проведена производственная проверка выбранных оптимальных параметров заправки чесальной машины.

8. Применение оптимальных параметров заправки позволило выявить уменьшение процента выхода шляпочного очеса, уменьшение процента выхода гребенного очеса.

9. В результате проведения экономического анализа рассчитан ожидаемый экономический эффект от применения оптимальных параметров заправки чесальной машины в количестве 213 руб. на тонну пряжи.

Публикации

Основные положения диссертационной работы опубликованы в статье

Уахиди Абделлах Экспериментальные исследования чесальной машины с неподвижными чешущими сегментами. Вестник межвузовской научно-технической конференции студентов и аспирантов "Дни науки - 2000", Санкт-Петербург, 2000, с. 43-46

Лицензия серия ЛП № 000285 от 21.10.1999г. Оригинал подготовлен в РИО СПТУТД Подписано к печати 03 ■ 05 -00 . Формат 60 х 84 1/16. Усл.петл. 0,3« Заказ ЗУ Тираж {00 экз. Отпечатано в типографии СПГУТД 121028, г. Санкт-Петербург, ул. Моховая, 26

Введение.;.

1. Литературный обзор.

1.1. Пути совершенствования процесса чесания на шляпочной чесальной машине.

1.1.1. Развитие зоны питания и предварительного чесания.

1.2. Пути повышения эффективности работы узла главного барабана.:.

1.2.1. Увеличение скоростных режимов.

1.2.2. Совершенствование процесса чесания в узле главного барабана чесальной машины.

1.2.3. Совершенствование процесса съема волокнистого материала с главного барабана.:.л.

1.3. Некоторые вопросы волокнообмена на чесальных машинах в зоне главный барабана-шляпки

1.4. Выводы.

2. Теоретическое обоснование целесообразности установки неподвижных кардных поверхностей на шляпочной чесальной машине.

2.1. Неподвижные чешущие поверхности между приемным барабаном и шляпками.

2.2. Неподвижные чешущие поверхности между шляпками и съемным барабаном.

2.3. Выводы.

3. Экспериментальное обоснование эффективности применения неподвижных сегментов.

3.1. Описание объекта исследования.

3.2.Проведение основного многофакторного эксперимент.

3.2.1.Выбор факторов варьирования и критериев оптимизации.

3.2.2. Планирование, проведение эксперимента и анализ результатов

3.2.3. Методики получения значений выходных параметров.

3.2.3.1. Определение засоренности хлопкового волокна на приборе КПЛ.

3.2.3.2. Определение распрямленности и параллелизации волокон методом Линдснея-Леонтьевой

3.2.3.3. Определение влияния технологических параметров на изменение длины волокон в чесальной ленте.

3.2.3.4. Исследование неровноты чесальной ленты.

3.3. Комплексная оценка результатов эксперимента.

3.3.1. Обобщенный параметр оптимизации.

3.3.2. Обобщенная функция желательности.

3.4. Выводы.

4. Производственная проверка результатов теоретических и экспериментальных исследований.

4.1. Расчет экономической эффективности.

4.2. Выводы.

Текстильная промышленность Марокко в настоящее время имеет большие перспективы для развития, особенно хлопчатобумажная отрасль, которая может быть полностью обеспечена местным сырьем. Задача текстильщиков - обеспечивать потребности населения в тканях, одежде, повышать их качество и расширять ассортимент. При этом особое внимание должно обращаться на рациональное использование сырья, материалов, снижение затрат на производство продукции, максимальное использование технических возможностей имеющегося технологического оборудования.

Прядильное производство - основа любой текстильной отрасли, в том числе и хлопчатобумажной, а кардочесание - важнейший технологический процесс прядения. Не даром говорят : "как прочешешь, так и спрядешь".

В процессе кардочесания клочки волокнистого материала разъединяются на отдельные волокна, при этом выделяются сорные примеси и пороки, затем формируется лента, пригодная для вытягивания на ленточных машинах. Однако в кардочесании выделяется около 80 % сорных примесей и пороков, а 20 % переходит в чесальную ленту и далее в пряжу [1]. Чесальная машина сама способна создавать пороки в виде узелков, которые мешают протеканию последующих технологических процессов и ухудшают качество пряжи. В очесах с чесальных машин содержится от 30 до 50 % прядомых волокон. Степень параллелизации волокон в чесальной ленте и их распрямленность невелика. Из вышесказанного видно, что многие задачи чесальной машиной выполняются не полностью. Кроме того, производительность чесальных машин в хлопкопрядении, не смотря на резкое увеличение в последнее время до 50

100 кг/час, остается ниже, чем у смежных по технологическому процессу.

Таким образом, интенсификация процесса кардочесания на шляпочной чесальной машине является важной задачей, требующей постоянного внимания исследователей.

Как известно, на шляпочной чесальной машине выделяют две зоны чесания: зона приемного барабана и зона главный барабан-шляпки. В зоне приемного барабана происходит предварительное чесание волокнистого материала, происходит разъединение 70-80 % клочков, поступающих в машину. В основной зоне чесания происходит разделение оставшихся пучков волокон, выделение наиболее мелких, трудноудаляемых сорных примесей. Многие факторы влияют на процесс чесания в этих зонах: профиль столика, скорость и количество приемных барабанов, шляпок, профиль гарнитуры на барабанах и шляпках, а также степень подготовленности материала к процессу чесания. Последнее особенно важно для зоны основного чесания "главный барабан-шляпки", где происходит "тонкое" чесание.

На современных чесальных машинах для разработки клочков, поступающих на главный барабан после первой зоны чесания, устанавливают различные устройства, способствующие разъединению клочков волокон: неподвижные шляпки, валики, сегменты с гранулированной поверхностью Это приводит к интенсификации процесса основного чесания, улучшению качества прочеса, снижению выхода шляпочных очесов. Такие устройства устанавливаются и между шляпками и съемным барабаном на поверхности главного барабана. Установка таких устройств полезна и на модернизируемых чесальных машинах. Эти устройства должны быть просты в изготовлении и эффективны.

Хотя неподвижные чешущие устройства достаточно широко известны, их воздействие на процесс кардочесания теоретически обосно6 вано не достаточно. В связи с этим, а также другими вопросами, касающимися процесса чесания в зоне "главный барабан-шляпки", в данной работе делается попытка решить следующие задачи:

1. Дать теоретическое обоснование применения неподвижных чешущих поверхностей на главном барабане;

2. Выявить возможность совершенствования данного узла с целью его установки на модернизируемых чесальных машинах;

3. Определить оптимальные параметры процесса чесания при применении устройства интенсификации чесания.

1. ЛИТЕРАТУРНЫЙ ОБЗОР

ОБЩИЕ ВЫВОДЫ И РЕКОМЕНДАЦИИ

1. Изучены различные устройства, позволяющие интенсифицировать процесс кардочесания на шляпочной чесальной машине.

2. Проведен теоретический анализ влияния неподвижных чешущих сегментов на волокнообмен между рабочими органами чесальной машины.

3. Теоретически показано, что установка неподвижного чешущего сегмента между приемным барабаном и шляпками приводит к нормализации процесса насыщения шляпок чесальной машины волокном, снижает количество волокон в шляпочном очесе.

4. Установка чешущего сегмента между шляпками и съемным барабаном приводит к увеличению распрямленности волокон, увеличению коэффициента съема.

5. Проведен многофакторный эксперимент, результаты которого подтверждают теоретически обоснованную эффективность применения неподвижных чешущих в зоне главный барабан-шляпки.

6. В результате эксперимента получены регрессионные модели, позволяющие определить оптимальные параметры заправки чесальной машины при установке этих сегментов.

7. Проведена производственная проверка выбранных оптимальных параметров заправки чесальной машины.

8. Применение оптимальных параметров заправки позволило выявить уменьшение процента выхода шляпочного очеса, уменьшение процента выхода гребенного очеса.

9. В результате проведения экономического анализа рассчитан ожидаемый экономический эффект от применения оптимальных параметров заправки чесальной машины в количестве 213 руб. на тонну пряжи.

1. Борзунов И.Г., Бозунов В.Н. и др. Прядение хлопка и химических волокон. -М.: Легпромбытиздат, 1984.

2. Борзунов И.Г. Теория и практика кардочесания. М.: Легкая индустрия, 1969.

3. Карасев Г.И. Исследование процесса кардочесания с целью повышения производительности шляпочной чесальной машины и качества прочеса: Диссертация на соиск.учен.степени д.т.н. М.: МТИ, 1974.

4. Ашнин Н.М. Теоретическое и экспериментальное исследование процесса кардочесания волокнистых материалов: Диссертация на соиск. учен, степени д.т.н. Л.: ЛИТЛП, 1979.

5. Ашнин Н.М. Кардочесание волокнистых материалов. М.: Легкая промышленность и бытовое обслуживание, 1985.

6. Севостьянов А.Г. Методы исследования неровноты продуктов прядения. М.: Ростехиздат, 1962.

7. Борзунов И.Г. Исследование процесса кардочесания с целью совершенствования существующих и создания новых высокопроизводительных чесальных машин: Диссертация на соиск.учен.степени д.т.н. -М.: МТИ, 1967.

8. Аспекты модернизации чесальных машин. Chutes improve yarn for denim weaving. "Text, world", № 9, 1981 (англ.).

9. Иванов C.C. Исследование работы приемного валика с целью изыскания пути повышения производительности кардочесальных машин. Диссертация на соиск. учен, степени к.т.н. М.: МТИ, 1947.

10. Иванов Ю.В. Разработка и исследование новых конструкций узлов питания кардочесальных машин. Диссертация на соиск.учен.степени к.т.н. Иваново: ИвТИ, 1958.

11. Труевцев Н.И., Ашнин Н.М. Теория и практика кардочесания в аппаратной системе прядения шерсти. М.: 1968.

12. Киселев P.M. Некоторые вопросы процесса чесания хлопка на чесальной машине. Диссертация на соиск.учен.степени к.т.н. Иваново: ИвТИ, 1959.

13. Горьков Г.Н. Разработка и исследование узла приемного барабана чесальной машины. Диссертация на соиск.учен.степени к.т.н. Л.: ЛИТЛП, 1989.

14. Гончаренко В.Е. Выбор и проектирование рациональных параметров гарнитур чесальных машин в хлопкопрядении. Диссертация на соиск .учен, степени к.т.н. Л.: ЛИТЛП, 1987.

15. Гончаров В.Г., Колпакжи Ю.С. Бесканавочный способ обтяжки приемных барабанов высокопроизводительных чесальных машин. PC Прядение 1967, № 5.

16. Золотарев Н.И., Ермилов Г.А. Чесальная машина для хлопчатобумажного производства М.: Легкая индустрия, 1971.

17. Борзунов И.Г. Чесальные машины хлопчатобумажной промышленности. М.: Легкая индустрия, 1971.

18. Осьмин H.A. Галкин В.Ф. Шляпочные чесальные машины хлопкопрядильного производства. М.: Легпромбытиздат, 1988.

19. Крылов В.В. Некоторые теоретические и экспериментальные данные по вопросу создания высокоскоростных чесальных машин для хлопка. Изв. вузов. Технология текстильной промышленности, 1962, № 2,3.

20. Эмануэль М.В. О смешивании и выравнивании волокна на чесальных валичных машинах. Текстильная промышленность, 1963, № 8, 9.

21. Эмануэль M.B. Смешивающая и выравнивающая способность валичной чесальной машины. -Текстильная промышленность, 1963, № 11.

22. Хавкин В.И., Гинзбург Л.И. Динамика процесса выравнивания на валичной чесальной машине. Текстильная промышленность, 1966, №7.

23. Севостьянов А.Г., Завилевич М.А. Процесс сложения потока волокна и выравнивания на валичной чесальной машине. Текстильная промышленность, 1965, № 8.

24. Задери й Г.Н. Выравнивающее действие современных чесальных машин хлопкопрядильного производства. М.: ЦНИИТЭИлегпром, 1971.

25. Белоголовцев С.Д. и др. Среднеожидаемый выход свободных волокон после прекращения питания на чесальной машине с многократным съемом. Известия вузов. Технология текстильной промышленности, 1973, №2.

26. Ашнин Н.М., Труевцев Н.И. Вероятностная модель процесса чесания на валичной чесальной машине. Известия вузов. Технология текстильной промышленности, 1965, № 3.

27. Батурин Ю.А. Выравнивающее действие чесальной машины. -Известия вузов. Технология текстильной промышленности, 1965, № 1.

28. Kaufmann D. Unterschungen an der Wanderdeckilcarde. Ttxtil Praxis, 1962.

29. Кофман Э.Д. Теоретическое и экспериментальное исследование в области создания скоростных чесальных машин. Диссертация на со-иск. учен .степени д.т.н. - Л.: ЛИТЛП, 1984.

30. Artzt Р., Maidel Н. Heimpel Р. Einfluss der Voranflousung an der Hochleistung carde auf das kardierergebnis / Textil Praxis, 1988, № 5.

31. Чхаидзе И.В. Исследование процесса чесания в зоне барабан-шляпки. Диссертация на соиск .учен, степени к.т.н. Л.: ЛИТЛП, 1977.

32. Шулешко И.С., Копелевич Э.А. Малогабаритные чесальные машины. М., 1972.

33. Карасев Г.И. Выравнивающее действие чесальной машины, оснащенной пильчатой лентой. Известия вузов. Технология текстильной промышленности, № 3. 1972.

34. Оренбах С.Б. Гарнитура чесальных машин. М.: Легпромбытиз-дат, 1987.

35. Карасев Г.И. Чесальная шляпочная машина. Авт.св.СССР № 100187.

36. H. Kamagawa, E.Kanda, H.Imai. Изучение работы чесальной машины при помощи высокоскоростной киносъемки. I.Text. Mach. Soc. Japan, 1962, №4.

37. Свидерский P.B. О вероятностном подходе к процессу чесания. -В сб.: Научные труды ЛИТЛП им.С.М.Кирова, 1970, №11.

38. Ашнин Н.М. Исследование процесса волокнообмена на чесальной машине. Отчет по г/б НИР / Теория и практика кардочесания. - Л.: ЛИТЛП, 1976.

39. Ашнин Н.М. К вопросу о проектировании параметров гарнитуры чесальной машины. Изв. вузов.Технология текстильной промышленности, 1976, № 2.

40. Адлер Ю.П., Маркова Е.В. Грановский Ю.В. Планирование эксперимента при поиске оптимальных условий. М.: Наука, 1976

41. Севостьянов А.Г. Методы и средства исследования технологических процессов в текстильной промышленности. М.: Легкая индустрия, 1980.

42. Бадалов К.И., Борзунов И.Г. и др. Лабораторный практикум по прядению хлопка и химических волокон. М.: Легкая индустрия, 1978.109

43. Севостьянов А.Г., Севостьянов П.А. Моделирование технологических процессов. М.: Легкая и пищевая промышленность, 1984.

44. Гусев В.Е., Усенко В.А. Прядение химического штапельного волокна. М.: Легкая индустрия, 1964.

45. Соловьев А.Н., Кирюхин С.М. Оценка качества и стандартизация текстильных материалов. М.- Легкая индустрия, 1974.

46. Иванов С.С., Филатова O.A. Технический контроль в хлопкопрядении. М.: Легкая индустрия, 1978.

47. Виноградов Ю.С. Математическая статистика и ее применение в текстильной и швейной промышленности. М.- Легкая индустрия, 1970.

48. Широков В.П. и др. Справочник по хлопкопрядению. М.: Легкая и пищевая промышленность, 1985.

49. Павлов Г.Г. Аэродинамика технологических процессов и оборудования текстильной промышленности. М.: Легкая индустрия, 1975.

50. Гинзбург Л.Н., Хавкин В.П., Винтер Ю.М. и др. Динамика основных процессов прядения. М.: Легкая индустрия, 1976.

51. Кукин Г.Н., Соловьев А.Н., Кобляков А.И. Текстильное материаловедение. М.: Легпробытиздат, 1989.