автореферат диссертации по технологии материалов и изделия текстильной и легкой промышленности, 05.19.02, диссертация на тему:Повышение эффективности технологии получения регенерированных волокон из путанки и лоскута

На правах рукописи

2 0АВГШ

Горькова Алла Геннадьевна

ПОВЫШЕНИЕ ЭФФЕКТИВНОСТИ

ТЕХНОЛОГИИ ПОЛУЧЕНИЯ РЕГЕНЕРИРОВАННЫХ ВОЛОКОН ИЗ ПУТАНКИ И ЛОСКУТА

Специальность 05.19.02 - Технология и первичная обработка текстильных материалов и сырья

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Иваново - 2009

003475249

Работа выполнена в государственном образовательном учреждении высшего профессионального образования «Ивановская государственная текстильная академия»

Научный руководитель-

доктор технических наук, доцент Никифорова Елена Николаевна

Официальные оппоненты -

доктор технических наук, доцент Башков Александр Павлович

кандидат технических наук, доцент Титова Ульяна Юрьевна

Ведущая организация - ООО «Куровские ткани»

(г. Куровское, Московская обл.)

Защита состоится «10» сентября 2009 г., в // часов на заседании диссертационного совета Д 212.061.01 при государственном образовательном учреждении высшего профессионального образования «Ивановская государственная текстильная академия» по адресу: 153000, г. Иваново, пр. Ф.Энгельса, 21.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Ивановской государственной текстильной академии.

Текст автореферата размещен на сайте ИГТА: http://www.igta.гu/htшl/raznoe/avtoref/kaпdidatsk.lltml.

Автореферат разослан «3 »а-к^етс, 2009 г.

Ученый секретарь Уя-чМ ^ Н.А. Кулида

диссертационного совета • С\ ч.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

. АКТУАЛЬНОСТЬ ТЕМЫ ДИССЕРТАЦИИ. В настоящее время в России проблемы получения качественной пряжи и изделий из нее с вложением регенерированных волокон находятся в стадии поиска и решения. Кризис сырья в Российской Федерации заставляет предприятия комплексно подходить к его использованию и повсеместно внедрять безотходную технологию получения текстильных изделий. Насущным является вопрос создания простой, эффективной и высокоэкономичной технологии и оборудования для щадящего режима получения регенерированных волокон, поскольку получение таких волокон прядомой длины и вложение их определенного количества в смесь позволяет снизить себестоимость вырабатываемой пряжи без ухудшения ее физико-механических показателей.

На сегодняшний день крайне актуальными остаются научные исследования, направленные на разработку и внедрение технологий, связанных с процессами регенерации волокон из отходов текстильного и швейного производств, и повторного использования этого сырья при выпуске текстильной продукции. Анализ существующей отечественной и зарубежной техники и технологии восстановления волокон из вторичного сырья показал необходимость дальнейшего изучения вопросов получения качественных регенерированных волокон из таких видов отходов, как лоскут и путанка.

Длина получаемых регенерированных волокон и их прядомая способность зависят от эффективности работы поточных линий для разволокнения отходов. Эффективность поточных линий в свою очередь определяется конструктивными и технологическими параметрами резательных и разрыхляющих устройств, которые обеспечивают щадящее поэтапное разволокнение лоскута и путанки.

Диссертационная работа выполнена в рамках полученного гранта ИГТА для молодых исследователей 2008 года.

ЦЕЛЬ И ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЯ. Целью диссертационной работы является повышение эффективности регенерации хлопчатобумажных волокон из путанки и лоскута за счет совершенствования процессов резания и разрыхления текстильного материала на разволокняющей поточной линии путем использования предложенных технических разработок, а также последующее изготовление пряжи пневмомеханического способа прядения с вложением в смесь до 7% полученных волокон.

Для достижения поставленной цели решены следующие основные задачи:

1. Аналитически установлены условия щадящего разволокнения путанки в начальной стадии поточной линии для определения минимально необходимой силы удара игольчатого трепала по слою волокнистого материала.

2. Получено математическое описание движения сорных примесей, пуха и волокон в узле пильчатого барабана разволокняющей поточной линии.

3. Усовершенствована конструкция игольчатого трепала поточной линии для разволокнения путанки за счет использования перфорированной планки, и

предложена формула для расчета давления воздуха, необходимого для очистки игл трехбильного трепала.

4. Разработано устройство для поперечного резания длинномерного текстильного материала и проведена оптимизация заправочных параметров его основных рабочих органов с учетом свойств разрезаемого материала.

5. Устройство для поперечного резания апробировано и внедрено в производство в составе поточных линий для регенерации путанки и лоскута.

ОСНОВНЫЕ МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ. При теоретическом исследовании рассматриваемой проблемы использованы методы дифференциального и интегрального исчисления, аналитической и начертательной геометрии, математического моделирования, теоретической механики, законов аэродинамики в зоне пильчатого барабана, компьютерное имитационное моделирование.

Постановка и проведение экспериментальных исследований осуществлены на базе математических методов планирования эксперимента. Экспериментальные исследования и основные теоретические положения, полученные в диссертационной работе, прошли проверку в производственных условиях с использованием современной измерительной аппаратуры. Обработка и анализ исследований проводились в соответствии с методами математической статистики на ПК.

НАУЧНАЯ НОВИЗНА диссертационного исследования заключается в развитии теоретических основ регенерации текстильных материалов и получении новых математических зависимостей, описывающих воздействие разрыхляющих рабочих органов на перерабатываемый материал и сорные примеси, а также в использовании полученных научных выводов в целях совершенствования технологических процессов и модернизации разволокняющей поточной линии.

В диссертационной работе впервые получены следующие научные результаты:

- определена минимально необходимая величина удара игольчатого трепала, необходимая для отрыва клочка от зажатого слоя путанки;

- теоретически изучено движение сорных примесей, пуха и волокон в узле пильчатого барабана разволокняющей поточной линии, в результате чего получена система уравнений, описывающая траекторию движения частиц. Система уравнений использована для повышения эффективности очистки волокнистого материала от посторонних примесей;

- доказана возможность использования уравнения Эйлера в расчетах теоретического давления потока воздуха, создаваемого игольчатым трепалом с перфорированной поверхностью, который используется для очистки игл от волокон;

- проведена оптимизация заправочных параметров основных рабочих органов разработанного устройства для поперечного резания с целью получения регенерированных волокон максимальной длины.

Научная новизна предложений подтверждена тремя статьями в журнале «Известия вузов. Технология текстильной промышленности», включенном в перечень ВАК, и свидетельством Российской Федерации на полезную модель.

ПРАКТИЧЕСКАЯ ЗНАЧИМОСТЬ РАБОТЫ И РЕАЛИЗАЦИЯ РЕЗУЛЬТАТОВ ИССЛЕДОВАНИЙ. Разработано, изготовлено и внедрено в производство устройство для поперечного резания длинномерного материала, обеспечивающее сохранность длины регенерируемых волокон, используемых далее для получения пряжи. Выполнена конструкторская и рабочая документация на изготовление данного устройства и предложены рекомендации по его эффективному использованию, позволяющие максимально раскрыть возможности устройства.

Разработана и практически доказана новая конструкция трехбильного игольчатого трепала поточных линий для разволокнения путанки с учетом законов аэродинамики, что позволяет обеспечить щадящий режим получения регенерированных волокон.

Основные промышленные результаты работы получены и подтверждены в ООО «Куровские ткани» (г. Куровское, Московская обл.), учебном процессе кафедры прядения. Применение предложенного устройства для поперечного резания длинномерного материала и новой конструкции трехбильного игольчатого трепала позволили получить регенерированные волокна высокого качества. Вложение полученных регенерированных волокон в основную сортировку дает возможность экономить исходное сырье и снизить себестоимость пряжи без ухудшения ее физико-механических показателей.

Внедрение разработанного устройства для поперечного резания длинномерного материала, оптимизация его заправочных параметров и добавление полученных регенерированных волокон в основную сортировку позволили получить условный экономический эффект в сумме 800 тыс. руб. в год при годовом потреблении хлопкового волокна в размере 1750 т.

АПРОБАЦИЯ РАБОТЫ. Основные положения и результаты диссертационной работы опубликованы, доложены и получили положительную оценку на:

- Международной научно-технической конференции, посвященной 70-летию Российского заочного института текстильной и легкой промышленности (Москва, 2002 г.);

- международной научно-технической конференции «Современные наукоемкие технологии и перспективные материалы текстильной и легкой промышленности» (г. Иваново, 2008 г.);

- межвузовской научно-технической конференции «Молодые ученые -развитию текстильной и легкой промышленности» (г. Иваново, 2008 - 2009 г.);

- научно-техническом заседании сотрудников ООО «Куровские ткани» (г. Куровское Московской обл., 2009 г.);

- заседании кафедры начертательной геометрии и черчения Ивановской государственной текстильной академии (г. Иваново, 2009 г.);

- научном семинаре ИГТА (г. Иваново, 2009 г.).

ПУБЛИКАЦИИ. Основные результаты исследований, выполненных в рамках диссертации, опубликованы в 10 печатных работах, среди них - одна коллективная монография, три статьи в журнале «Известия вузов. Технология текстильной промышленности», одна депонированная рукопись, тезисы докладов к четырем научно-техническим конференциям, получено одно свидетельство Российской Федерации на полезную модель.

СТРУКТУРА И ОБЪЕМ ДИССЕРТАЦИОННОЙ РАБОТЫ. Диссертационная работа состоит из введения и четырех глав, изложенных на 163 страницах машинописного текста, включающих 64 рисунка и 33 таблицы, а также списка использованных литературных источников из 122 наименований, приложения.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

В первой главе представлен анализ сырьевой базы текстильной промышленности, состояния техники и технологии получения регенерированных волокон с последующим их вложением в основную смесь. Определены цель диссертационного исследования и задачи, которые необходимо решить для достижения поставленной цели.

Разработана схема годового выхода количества отходов (путанка пряжи, кромка ткацкая, рвань лоскута, швейные межлекальные выпады) в Российской Федерации в прядильном, ткацком, швейном и трикотажном производствах в весовом и процентном показателях к общей массе перерабатываемого волокна. Кроме того, схема содержит информацию о количестве регенерированных волокон, получаемых текстильными предприятиями из данных видов отходов. Собранные статистические данные свидетельствуют о наличии достаточного количества неперерабатываемого волокна. Также было проведено сравнение потребления хлопка текстильными предприятиями России в 1994 и 2008 годах. За рассматриваемый период произошло значительное сокращение потребления хлопка производственниками из-за высокой цены на волокно. Использование регенерированных волокон в производстве пряжи позволяет сократить ее себестоимость без снижения показателей качества.

Во второй главе дано описание разработанной полезной модели, предназначенной для резки отходов прядильного и швейного производств с целью дальнейшего их разволокнения и повторного использования полученных регенерированных волокон в процессе прядения. На рис.1 изображено устройство для поперечного резания длинномерного материала (патент РФ № 49830).

Предложенное устройство работает следующим образом. Разрезаемый длинномерный волокнистый материал 1 (например, ткань) по транспортеру 2 подается к транспортирующим валикам 3, а затем - в зону резания, образуемую неподвижным ножом 4, установленным на остове 5, и режущими элементами 6, установленными с возможностью возвратно-поступательного переме-

Рис. 1. Устройство для поперечного резания длинномерного материала

щения в плоскости их установки посредством взаимодействия с коромыслово-ползунным механизмом с упругой связью 7 относительно вала 8. За счет крепления ножей с помощью упругой связи достигается наиболее рациональный вид резания - скользящее резание, характеризуемое наименьшими энергетическими затратами в силу взаимодействия режущих органов 4, 6 в точках контакта их режущих кромок.

Кроме того, в данной главе теоретически обоснованы условия разволок-нения путанки на трехбильном игольчатом трепале разрыхляющей поточной линии, для чего выполнены расчеты значения удара по зажатому слою путанки, необходимого для отрыва клочка.

Для реальных технологических условий были определены сила удара, необходимая для отрыва и отбрасывания клочка (Р[), и сила, необходимая для того, чтобы отбросить клочок путанки (Рг). Для расчетов были приняты следующие технологические условия: радиус окружности, описываемой концом била, 203 мм; угловая скорость трепала 114,45 с'1; время, в течение которого било наносит удар по слою путанки, 0,0062 с. В результате необходимых вычислений получаем следующее: для того, чтобы оторвать и отбросить клочок, нужна сила Б | = 78 Н; для того, чтобы отбросить свободный клочок, нужна сила ¥2-2Н. Следовательно, сила удара по зажатому слою путанки Б, необходимая для отрыва клочка, равна 76 Н. Удар по свободному клочку является достаточно слабым, но создается условие для сохранения длины волокна.

Производительность оборудования и качество полученного полуфабриката на разволокняющей поточной линии зависит от конструктивных параметров игольчатого трепала и пильчатой гарнитуры, при работе которых наблюдается наименьшая повреждаемость волокон. В связи с этим была проведена модернизация трехбильного игольчатого трепала. С этой целью в работе рассмотрено движение воздушного потока, возникающего вокруг трехбильного трепала.

Давление воздушного потока около несимметричного, плохо обтекаемого препятствия (тела) имеет нерегулярный турбулентный характер. Картина движения воздушного потока на некотором расстоянии от препятствия имеет

ряд вихрей с противоположным направлением вращения. Нами рассмотрено такое представление течения, когда при отрыве части потока от тела происходит возникновение вихревого слоя, который не достигает полного развития, а сворачивается в ряд индивидуальных вихрей, удерживающихся в тени кромки (конца тела) какое-то время, тем продолжительнее, чем острее (<70°) угол кромки тела, т.е. угол встречи набегающего потока.

В зоне работы трехбильного игольчатого трепала наблюдаются интенсивные воздушные потоки с выбросом пыли и сора в рабочую зону, что и было теоретически и экспериментально доказано.

На основании проведенных исследований доказана возможность использования уравнения Эйлера для преобразования энергии, подводимой к перемещаемому воздушному потоку, в давление воздуха, подаваемого для очистки игл трехбильного трепала:

М|, и2 ~ скорости закручивания потока, м/с.

На рис. 2 показано предлагаемое нами открытое игольчатое трепало с перфорированной планкой, на которой крепятся иглы. Через перфорацию планки выходит воздушный поток, который очищает острые кромки (концы) игл била от волокна до следующего удара. На рис. 2 также показаны характерные расчетные точки: А - вход в полый канал била; В - выход из полого канала била. Здесь же в точках А и В показаны окружные скорости (м/, и2), относительные скорости (Ю|, сог), абсолютные скорости (сь сг), углы входа (Р|) и выхода (р2).

Рт=р(и2с2и-и,с]и),

(1)

где Рт Р

С\и > С2и

- теоретическое давление, развиваемое рабочим трепалом, Па;

- плотность перемещаемого потока, кг/м3;

- проекции абсолютной скорости (с2, С|) на окружную, м/с;

3 ±

планка с перфорацией

било открытое

Рис* 2. Зона трепания, било открытое: 1 - полуфабрикат, 2 - питающие цилиндры, 3 — кожух, 4 - иглы, 5 - било открытое с перфорированной планкой

Инерционно-аэродинамическая сепарация компонентов волокнистого материала заключается в выделении из потока разъединенного волокнистого материала таких частиц, скорость витания которых отлична от скорости витания волокон и их 1рупп.

В плоскости поперечного сечения пильчатого барабана разволокняющей поточной линии была выбрана декартова система координат (рис. 3): начало помещено на ось вращения барабана; ось Ох направлена горизонтально (слева направо), ось Оу — вертикально вниз; барабан вращается против часовой стрелки.

Вместе с декартовой системой координат была введена полярная (рис. 4): полюс О', совпадающий с началом декартовых координат; начальная ось - с осью Ох; угол 0 отмерен против часовой стрелки от начальной оси; (Ь;8) - полярные координаты точки.

М(Ь,8

X

У

Рис. 3. Плоскость поперечного сечения пильчатого барабана в декартовой системе координат

О'

АЬ

О

Рис. 4. Плоскость поперечного сечения барабана в полярной системе

координат

Выделен элемент площади [Ь, К + ДЬ]; [0,0 + Д0] и соответствующий элемент объема с этой поперечной площадью и высотой А/ (см. рис. 4):

ДК = Мб?Д ИМ.

Сила вязкости, действующая на поверхность Д8) этого объема, находящуюся на расстоянии Ь от полюса, направлена по касательной в сторону вращения барабана и равна

^гД^тйДШ, (2)

Эу

где ~ касательное напряжение в турбулентном потоке, Па;

г) - коэффициент вязкости воздуха, Па-с.

Сила вязкости, действующая на поверхность ДБг этого объема, находящуюся на расстоянии (Ь + АЬ) от полюса, направлена по касательной против вращения барабана и равна

^ = тА52 = т(к + АИ)АвА1. При установившемся режиме Рц ~ = ^, то есть

(3)

ЁЯ. дк

ИАвМ-т]

ь;

Зу

дк

(к + ЩАвЫ = 0,

Л+дл /

Г Зу Гэу \ 2" Гэу \

удк А+ДА ) [дк Л ) дк Л+ДЛ /

А к,

(д* \ Гзу (дУ \ Гзу \ Гзу

дк И+Ыг) удк к) ^дк А+Дй ) ч3/г ь) дк

Л+дл

А/г.

При ДЬ —» 0 имеем

дк1 дк

дк

Эу дк

дк1

2 к

Введем новую переменную b - —. Тогда

д!г2~д11'д11~ 2Л' 2А'

С, С, Зу С 1пЬ = 111-7!=, Ь = -р--, — =

ди 4ъ

у = 2С1Лг+С1,

где Сь Сг - константы.

Введем граничные условия: у(Л) = 0, у(г) = V,. Это означает, что скорость машинного потока находится в интервале скоростей от V; у стенок пильчатого барабана до 0 - вплотную к кожуху. При данных граничных условиях запишем:

0 = 2 С,л/Л+С2, С2=-2С,л/Л, у = 2 С,(Л/А-Л/Л),

Учитывая второе граничное условие, получим: V, =2С,(л/Г-л/Л),

2 С, = —

"i

В результате преобразований была получена формула (4), которая представляет зависимость скорости турбулентного потока воздуха от расстояния до рассматриваемой частицы к.

v =

^(Л-Л). ,4)

Вектор средней скорости потока воздуха в точке (х, у): = +уг, 9 = arctg—) имеет координаты V = (v sin 0,- veos в), где v - из формулы (4).

Малая частица находится в момент времени t в точке (x(t), y(t)),

ídx dy) n

—,— - средняя скорость такой частицы. Сама частица мала, и ее скорость \dt di J

не на много отличается от скорости потока, поэтому «она не порождает завихрений, и сила, действующая на частицу, пропорциональна разности скоростей (коэффициент пропорциональности К):

ъЛ ■ п

т—г = К\ -vsmв--

Л I ¿и

Л а (5)

т—г = К\ усоьв-— \ + те. Л2 { Л)

Полученная система уравнений (10) описывает движение частицы в воздушном потоке в узле пильчатого барабана разволокнягощей поточной линии. Определить траекторию движения однородных частиц можно, задаваясь их массой и скоростью пильчатого барабана.

В третьей главе приведена оптимизация заправочных параметров разработанного устройства для поперечного резания длинномерного материала.

Методы оптимизации в настоящее время являются основным инструментом решения задач улучшения качества и повышения эффективности производства. Варьирование факторов изменяет различные характеристики процесса, в том числе показателей качества полуфабрикатов, т.е. параметры оптимизации.

Основными факторами, влияющими на процесс разволокнения путанки, выбраны; х( - величина разводки между питающим столиком и резательным барабаном, мм; х2 - частота вращения резательного барабана, мин"1; хз - скорость питающего транспортера, м/мин.

С целью оптимизации заправочных параметров предложенного устройства для резания проведено исследование с использованием матрицы ро-тотабельного центрального композиционного эксперимента. Факторы и уровни варьирования представлены в табл.1.

Таблица 1

Интервалы и уровни варьирования факторов при разволокнении путанки

Факторы Уровни варьи рования Интервалы варьирования

-1,682 -1 0 +1 +1,682

Х| - величина разводки между питающим столиком и резательным барабаном, мм 0,22 0,23 0,25 0,27 0,28 0,02

х2 - частота вращения резательного барабана, мин"1 223,2 230,0 240,0 250,0 258,2 10,00

Хз - скорость питающего транспортера, м/мин 54,8 65,0 80,0 95,0 105,2 15,00

В качестве критерия оптимизации выбраны: У] - штапельная длина волокна из разволокненной путанки, мм; У2 - модальная длина волокна из разво-локненной путанки, мм; Уз - средняя длина волокна из разволокненной путанки, мм; У4 - коэффициент вариации по длине волокон, %.

В результате реализации опытов и статистической обработки результатов эксперимента на ПК получены регрессионные многофакторные математические модели параметров, адекватные с 95% -ной доверительной вероятностью:

У|расч = 20,96 - 0,638x1 - 0,593х2 - 1,152х3 - 0,583х,х, + 0,341х,х2 - 0,274х2х2 + + 0,936х1хз + 0,449х2х3 + 0,126хзхз;

У2расч = 15,902 - 0,176x1 - 0,1х2 - 0,612хз - 0,227х,х, - 0,011х,х2 - 0,003х2х2 + + 0,364Х1Х3 + 0,016х2х3 + 0,081х3х3;

Узрасч = 16,44 - 0,101x1 - 0,15х2 - 0,569х3 + 0,073Х[Х1 - 0,255х,х2 + 0,009х2х2 -

- 0,043х,х3 + 0,0680х2х3 + 0,299х3х3;

У4расч = 45,377 + 0,206х| + 0,220х2 + 0,737х3 + 0,349X1X1 - 0,401х,х2 + 0,124х2х2 -

- 0,326х,хз + 0,174х2х3 + 0,287х3х3.

Адекватность полученных уравнений проверялась согласно критерию Фишера, расчетные значения которого для каждого критерия оптимизации оказались ниже табличного. Значимость коэффициентов регрессии уравнений определялась по расчетному критерию Стьюдеита, который показал, что все коэффициенты значимы.

На рис. 5 представлен пример поверхности отклика, по которому можно определить влияние величины разводки между питающим столиком и скорости питающего транспортера на штапельную длину волокна.

Рис. 5. Зависимость штапельной длины волокна (У,) от величины разводки между питающим столиком (Х[) и скорости питающего транспортера (х3) при постоянной частоте вращения резательного барабана х2 = 240 мин'1

Получены следующие оптимальные заправочные параметры разработанного устройства для резания: X] = 0,22 мм - величина разводки между питающим столиком и резательным барабаном, мм; х2 =240 мин"1 - частота вращения резательного барабана, мин"1; х3 = 54,8 м/мин - скорость питающего транспортера, м/мин. «■

При данных оптимальных заправочных параметрах устройства для резания наблюдаются максимальные значения штапельной длины волокна из раз-

волокненной путанки (24,9 мм), модальной длины волокна (17,6 мм), средней длины волокна (18,4 мм) и минимальное значение коэффициента вариации по длине волокон (44,8 %).

Кроме того, была проведена оптимизация заправочных параметров устройства для резания при разволокнении лоскута. Основными факторами, влияющими на процесс разволокнения лоскута, выбраны те же, что и при разволокнении путанки.

Факторы и уровни варьирования факторов представлены в табл.2.

Таблица 2

Интервалы и уровни варьирования факторов при разволокнении лоскута

Факторы Уровни варьи эования Интервалы варьирования

-1,682 -1 1 0 +1 +1,682

к, - величина разводки между питающим столиком и резательным барабаном, мм 0,27 0,28 0,30 0,32 0,33 0,02

х2 - частота вращения резательного барабана, мин'1 286,4 300,0 320,0 340,0 353,6 10,00

х3 - скорость питающего транспортера, м/мин 9,2 16,0 26,0 36,0 42,8 10,00

В качестве критерия оптимизации выбраны: У! - штапельная длина волокна из разволокненного лоскута, мм; У2 - модальная длина волокна из разво-локненного лоскута, мм; У3 - средняя длина волокна из разволокненного лоскута, мм; У4 - коэффициент вариации по длине волокон, %.

В результате реализации опытов и статистической обработки результатов эксперимента на ПК получены регрессионные многофакторные математические модели параметров, адекватные с 95% -ной доверительной вероятностью:

У1расч = 21,168 - 0,502x1 + 0,138x2 - 0,706х 3 + 0,105х,х, - 0,006х,х2 - 0,322х2х2 + + 0,307х1х3 + 0,271х2х3 - 0,335х3х3;

У2расч = 15,74 - 0,717х| - 0,237х2 - 0,506х 3 - 0,160х,х, + 0,073х,х2 + 0,043х2х2 + + 0,153х,х3 + 0,370х2х3 + 0,006х3х3;

У3расч = 16,054 - 0,193x1 + 0,007х2 - 0,172х3 + 0,233х,х, + 0,150х,х2+0,184х2х2 + + 0,225х1хз + 0,130х2х3 + 0,268х3х3;

У4Расч = 49,93 + 2,441х, + 0,486х2+ 1,660х3 + 0,279х!х,-0,411х,х2-0,410х2х2 + + 1,12х1хз - 1,683х2х3 + 0,698х3х3.

Адекватность полученных уравнений также проверялась по критерию Фишера, а значимость коэффициентов регрессии уравнений определялась по расчетному критерию Стьюдента.

На рис. 6 представлен пример поверхности отклика, по которому можно определить влияние величины разводки между питающим столиком и реза-

тельным барабаном и скорости питающего транспортера на среднюю длину волокна из разволокнснного лоскута.

Рис. 6. Зависимость средней длины волокна из разволокненного лоскута (Уз) от величины разводки между питающим столиком и резательным барабаном (х:) и скорости питающего транспортера (х3) при постоянной частоте вращения резательного барабана х2 = 320 мин"1

Получены следующие оптимальные заправочные параметры устройства для резания: X) = 0,27 мм - величина разводки между питающим столиком и резательным барабаном, мм; х2 = 320 мин"1 - частота вращения резательного барабана, мин"1; хз = 9,2 м/мин - скорость питающего транспортера, м/мин.

При данных оптимальных заправочных параметрах предложенного устройства для резания наблюдаются максимальные значения штапельной длины волокна из разволокненного лоскута (23,1 мм), модальной длины волокна из разволокненного лоскута (17,6 мм), средней длины волокна из разволокненного лоскута (18,3 мм) и минимальное значение коэффициента вариации по длине волокон (44,8 %).

В четвертой главе приведены экспериментальные исследования регенерированных волокон, полученных при разволокнении путанки и лоскута в волокно.

Технологическая пригодность к прядению волокон, полученных из вторичных материальных ресурсов, зависит от природы и вида волокнистых отходов, физико-механических свойств волокон, типа ткани и выбора необходимого оборудования для регенерации в процессе предварительной и последующей обработки.

Лабораторный анализ показал, что средние численные значения распределения волокон, полученных из путанки, характеризуются более высокими значениями средней длины (на' 5,3%) и процента длинных волокон (на 8,8%), выработанных на аналогичных технологических цепочках, что свидетельствует о более высокой прядильной способности полученных регенерированных воло-

кон. Эти волокна можно смешивать, поскольку их разница по длине не противоречит теоретическим принципам смешивания и практическим рекомендациям по выработке пневмомеханической пряжи (табл. 3).

Таблица 3

Средние характеристики регенерированных волокон_

Регенерированные волокна,

Показатели полученные из

путанки лоскута

Штапельная длина, мм 24,3 23,6

Модальная длина, мм 17,8 17,6

Средняя длина, мм 19,7 18,9

Коэффициент вариации по длине 44,2 43,8

волокна, %

Распределение волокон по группам

длин, %

7 - 15 мм 13,7 14,1

16-20 мм 9,6 10,2

21-25 мм 28,5 23,3

26-30 мм 23,1 8,6

31 - 35 мм 6,3 2,1

более 36 мм - -

Вложение регенерированных волокон в количестве 7% в пряжу пневмомеханического способа прядения линейной плотностью 25 текс не ухудшило ее сорта и показателей качества.

ОБЩИЕ ВЫВОДЫ И РЕКОМЕНДАЦИИ

1. Построена обобщенная схема выхода отходов (путанка пряжи, кромка ткацкая, рвань лоскута, швейные межлекальные выпады) в прядильном, ткацком, трикотажном и швейном производствах и показаны возможные пути их повторного использования в прядении после регенерации.

2. Рассчитано значение силы удара игольчатого трепала разволокняю-щей поточной линии, которое необходимо и достаточно для отрыва клочка от зажатого слоя путанки. Для обеспечения щадящих условий регенерации и сохранения длины регенерированного волокна рекомендовано использовать результаты расчета, учитывающие скоростные параметры трепала и величину разводки между питающим столиком и трепалом.

3. Получена система уравнений, описывающая движение частиц в воздушном турбулентном потоке. Показана возможность повышения очищающей способности разволокняющей поточной линии на основе способа инерционно-аэродинамической очистки волокнистого материала от сорных примесей в узле пильчатого барабана.

4. Усовершенствована конструкция игольчатого трепала поточной линии для разволокнения путанки за счет использования перфорированной план-

ки с целью создания возможности очистки игл била от волокна.

5. Найдена формула, описывающая процесс преобразования энергии, подводимой к перемещаемому воздушному потоку, в давление воздуха, подаваемого для очистки игл игольчатого трепала.

6. Разработана конструкция устройства для поперечного резания длинномерного материала, в которой достигается скользящее резание, что в наибольшей степени обеспечивает сохранение длины регенерированного волокна.

7. Проведенная многокритериальная оптимизация разволокнения на базе результатов производственных экспериментов выявила следующие оптимальные заправочные параметры разработанного устройства для резания:

- для путанки: величина разводки между питающим столиком и резательным барабаном х\ - 0,22 мм, частота вращения резательного барабана Х2 = 240 мин"1, скорость питающего транспортера хз = 54,8 м/мин;

- для лоскута: величина разводки между питающим столиком и резательным барабаном xi = 0,27 мм, частота вращения резательного барабана Х2 ~ 320 мин"1, скорость питающего транспортера Хз = 9,2 м/мин.

8. Получены результаты разволокнения путанки и лоскута на поточных линиях с использованием предложенных технических средств для резания и разрыхления. Состав волокнистой массы, полученной из путанки, включает волокно - 81,2%, концы нитей - 18,8%, коэффициент вариации волокон по линейной плотности - 13,2%. Состав волокнистой массы, полученной из лоскута, включает волокно - 59,3%, концы нитей - 37,5%, лоскут - 3,2%, коэффициент вариации волокон по линейной плотности - 19%.

9. Производственные испытания доказали, что вложение в смесь до 7% регенерированных волокон не снижает физико-механические характеристики пряжи пневмомеханического способа прядения и позволяет сэкономить дорогостоящее основное сырье и снизить себестоимость получаемой пряжи.

ПУБЛИКАЦИИ, ОТРАЖАЮЩИЕ ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ ДИССЕРТАЦИИ

1. Быков, М.Ю. Совершенствование технологии производства - важный фактор увеличения прибыли предприятия [Текст] / М.Ю. Быков, А.Г. Горькова // Тезисы доклада Международной научно-технической конференции, посвященной 70-летию института. Российский заочный институт текстильной и легкой промышленности. - М, 2002. - С. 45 - 46.

2. Кабанов, С.М. Разработка новой конструкции разрыхляющих органов разволокняющих машин с учетом аэродинамики [Текст] / С.М. Кабанов, К.В. Сумароков, А.Г. Горькова, A.A. Минофьева // Изв. вузов. Технология текстильной промышленности. - Иваново: ИГТА, 2004. - №1(276). - С. 94 - 98.

3. Кабанов, С.М. Условия разволокнения путанки в начальной стадии поточной линии [Текст] / С.М. Кабанов, М.Д. Ларионова, А.Г. Горькова, С.П. Зимин, С.И. Курач // Изв. вузов. Технология текстильной промышленности.-Иваново: ИГТЛ, 2005. - №2 (283).-С. 119-121.

4. Сапрыкин, Д.Н. Условия разволокнения путанки [Текст] / Д.Н. Сапрыкин, А.Г. Горькова; Ив. гос. текст, академия. - М., 2005. - 9с. - Деп. в ВИНИТИ 06.12.05, №1596-В2005.

5. Горьков, Г.Н. Движение сорных примесей, пуха и волокон в узле приемного барабана кардочесальной машины [Текст] / Г.Н. Горьков, С.Д. Белого-ловцев, A.A. Виноградов, А.Г. Горькова // Изв. вузов. Технология текстильной промышленности. - Иваново: ИГТА, 2005. - №6. - С. 33 - 36.

6. Калинин, E.H. Устройство для поперечного резания длинномерного материала / E.H. Калинин, Г.Н. Горьков, А.Г. Горькова. - Патент на полезную модель № 49830 Российской Федерации - заявитель ГОУВПО «ИГТА». №2005122204/22; заяв. 13.07.05: опуб. 10.12.05. Бюл.№34.-5с.

7. Старостина, Е.В. Современная малоотходная техника и технология производства пряжи [Текст] / Е.В. Старостина, А.Г. Горькова, Г.И. Чистоборо-дов, Г.Н. Горьков. - Иваново: ИГТА, 2007. - 228с.

8. Горькова, А.Г. Статистические законы взаимодействия разрыхляемого материала с зубьями пильчатого барабана [Текст] / А.Г. Горькова // Молодые ученые - развитию текстильной и легкой промышленности (ПОИСК-2008): сб. материалов межвуз. науч.-техн. конф. аспир. и студ. Часть 1.- Иваново: ИГТА, 2008.-С. 6-8.

9. Горькова, А.Г. Оптимизация параметров процесса разволокнения путанки [Текст] / А.Г. Горькова, С.П. Зимин, И.П. Горькова // Современные наукоемкие технологии и перспективные материалы текстильной и легкой промышленности (ПРОГРЕСС-2008): сб. материалов междунар. науч.-техн. конф. -Иваново: ИГТА, 2008. -С. 5 -6.

10. Горькова, А.Г. Пильчатый валик чесальной машины [Текст] / А.Г. Горькова, E.H. Никифорова // Молодые ученые - развитию текстильной и легкой промышленности (ПОИСК-2009): сб. материалов межвуз, науч.-техн. конф. аспир. и студ. Часть 1Иваново: ИГТА, 2008. - С. 3 - 4.

Подписано в печать 25.0б.09.Формат 1/16 60 x 84. Бумага писчая. Усл. печ. л. 1,05.Уч.-изд. л. 1,0. Тираж 80 экз. Заказ №

РедакциОнно-издательский отдел ИГТА

Копировально-множительное бюро 153000, г. Иваново, пр. Ф. Энгельса, 21

ВВЕДЕНИЕ.

1. АНАЛИТИЧЕСКИЙ ОБЗОР ЛИТЕРАТУРНЫХ ИСТОЧНИКОВ ПО ТЕМЕ ИССЛЕДОВАНИЯ.

1.1 Обзор работ по исследованию процесса резания материалов.

1.2 Геометрия режущих инструментов и их взаимодействие с материалом.

1.3 Типы резательных машин.

1.4 Оборудование для разволокнения технологических отходов.

1.5 Выводы по главе.

2. ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ИССЛЕДОВАНИЯ УСЛОВИЙ РАЗВОЛОКНЕНИЯ ХЛОПЧАТОБУМАЖНЫХ ПУТАНКИ И ЛОСКУТА.

2.1 Устройство для поперечного резания длинномерного материала.

2.2 Условия разволокнения путанки в начальной стадии поточной линии.

2.3 Разработка новой конструкции разрыхляющих органов разволокняющей поточной линии с учетом законов аэродинамики.

2.4 Влияние разрыхляющих органов на регенерируемый материал.

2.5 Движение сорных примесей, пуха и волокон в узле пильчатого барабана разволокняющей поточной линии.

2.6 Статистические законы взаимодействия разрыхляемого материала с зубьями пильчатого барабана.

2.7 Выводы по главе.

3. ОПТИМИЗАЦИЯ ЗАПРАВОЧНЫХ ПАРАМЕТРОВ УСТРОЙСТВА ДЛЯ ПОПЕРЕЧНОГО РЕЗАНИЯ.

3.1 Выбор метода математического планирования.

3.2 Выбор факторов и критериев оптимизации заправочных параметров устройства для резания при разволокнении путанки.

3.3 Статистический анализ результатов эксперимента разволокнения путанки. Расчет регрессионных многофакторных моделей.

3.4 Многокритериальная оптимизация заправочных параметров устройства для резания при разволокнении путанки.

3.5 Выбор факторов и критериев оптимизации заправочных параметров устройства для резания при разволокнении лоскута.

3.6 Статистический анализ результатов эксперимента разволокнения лоскута. Расчет регрессионных многофакторных моделей.

3.7 Многокритериальная оптимизация заправочных параметров устройства для резания при разволокнении лоскута.

3.8 Выводы по главе.

4. РЕЗУЛЬТАТЫ ПРОИЗВОДСТВЕННЫХ ИСПЫТАНИЙ ПОЛУЧЕННЫХ РЕГЕНЕРИРОВАННЫХ ВОЛОКОН.

4.1 Кинематический расчет устройства для резания путанки и лоскута.

4.2 Подготовка и разволокнение путанки для получения регенерированных волокон.

4.3 Подготовка и разволокнение лоскута для получения регенерированных волокон.

4.4 Определение прядильных свойств полученных регенерированных волокон.

4.5 Выводы по главе.

Деятельность любого текстильного предприятия характеризуется множеством количественных и технико-экономических показателей. Среди них нет ни одного, который не зависел бы от качества сырья и степени его использования. Экономия материальных сырьевых ресурсов является приоритетным направлением работы всех текстильных предприятий. Создание малоотходных технологий подразумевает не только минимизацию количества отходов при производстве пряжи, но и рациональное их использование [1].

Кризис сырья, существующий в Российской Федерации в текстильном производстве, заставляет комплексно подходить к его использованию и повсеместно внедрять безотходную технологию. Этому уделяется особое внимание во всех развитых странах мира.

Всего продукты регенерации, при годовом потреблении хлопка-волокна по РФ в 280 тыс. тонн (данные на 2008 г.), составляют:

- прядомые волокна, которые могут использоваться в производстве медицинской ваты и ватно-марлевых изделий, составляют 24,75 тыс. тонн (рис. 1);

- пуховая группа волокон (волокна длиной менее 20 мм), которые могут быть использованы для производства женских гигиенических пакетов и детских подгузников-трусиков, а также в оборонной промышленности, составляет 10,61 тыс. тонн.

Таким образом, с использованием регенерированного волокна для производства упомянутых изделий в текстильной промышленности может быть использовано дополнительно 35,36 тыс. тонн хлопка [2].

Стоимость сырья настолько возросла, что даже доли процента исходного сырья, попадающие в отходы, представляют собой значительные материальные ценности. К 2008-му году объем текстильных отходов в мире составил примерно 8,5 млн. тонн, или около 16% общего объема поступления волокнистых материалов (в т.ч. примерно 4,75 млн. тонн приходится на вторичное сырье, 0,65 млн. тонн — на отходы химических волокон и 3,6 млн. тонн на отходы отраслей последующей переработки), а в связи с увеличением выпуска продукции их объем постоянно повышается.

Вторичным текстильным сырьем называются промышленные отходы, а также изношенные и бывшие в употреблении волокнистые материалы и изделия, не пригодные для применения по прямому назначению, но пригодные после соответствующей обработки к использованию в качестве сырья для промышленной продукции [3].

Технологические процессы подготовки различных компонентов сырья к смешиванию, смешивание и чесание являются начальными звеньями в сложном процессе приготовления пряжи.

В этих процессах закладываются такие важнейшие технологические показатели качества полупродуктов, как равномерность по составу и расположению образующих ровницу или чесальную ленту волокон, сохранение их первоначальной длины и прочности, эффективная очистка от сора и пыли и другие показатели, оказывающие воздействие на последующие процессы приготовления пряжи и определяющие свойства получаемого продукта.

С непрерывно растущей потребностью в пряже связано усиление научно-исследовательской работы по созданию новых способов ее получения. Любые изменения в технологическом процессе непосредственно влияют на количество используемого оборудования, которое в свою очередь отражается на затратах по всем основным статьям себестоимости продукции [4]. В последние десятилетия стали рассматриваться патенты и лабораторные разработки, не получившие практического применения. Классический способ прядения был дополнен способом производства непрерывных искусственных нитей. Были созданы и внедрены в текстильную промышленность химические волокна.

Все это выдвигает вопросы экономного расходования сырья, сокращения количества образующихся в процессе его переработки отходов, а также сбора и использования образующихся отходов в ряд особо важных проблем.

42,7 тыс. тонн

Рис. 1 Схема выхода отходов и возможности их регенерации в прядильных, ткацких, швейных и трикотажных производствах (1994г) 11,68 тыс. тонн

Рис. 2 Схема выхода отходов и возможности их регенерации в прядильных, ткацких, швейных и трикотажных производствах (2008г.)

Актуальность работы. В настоящее время в России проблемы получения качественной пряжи и изделий из нее с вложением регенерированных волокон находятся в стадии поиска и решения. Кризис сырья в Российской Федерации заставляет предприятия комплексно подходить к его использованию и повсеместно внедрять безотходную технологию получения текстильных изделий. Насущным является вопрос создания простой, эффективной и высокоэкономичной технологии и оборудование для щадящего режима получения регенерированных волокон, поскольку получение таких волокон прядомой длины и вложение их определенного количества в смесь позволяет снизить себестоимость вырабатываемой пряжи без ухудшения ее физико-механических показателей.

На сегодняшний день крайне актуальными остаются научные исследования, направленные на разработку и внедрение технологий, связанных с процессами регенерации волокон из отходов текстильного и швейного производств, и повторного использования этого сырья при выпуске текстильной продукции. Анализ существующей отечественной и зарубежной техники и технологии восстановления волокон из вторичного сырья показал необходимость дальнейшего изучения вопросов получения качественных регенерированных волокон из таких наиболее распространенных видов отходов, как лоскут и путанка.

Длина получаемых регенерированных волокон и их прядомая способность зависят от эффективности работы поточных линий для разволокнения отходов. Эффективность поточных линий в свою очередь определяется конструктивными и технологическими параметрами резательных и разрыхляющих машин, которые обеспечивают щадящее поэтапное разволокнение лоскута и путанки. Определение оптимальных заправочных параметров резательного устройства должны обеспечить высокую эффективность разволокнения, снижение выделения в отходы регенерированных комплексов волокон, способствовать сохранению их штапельной длины без потери прочности при разволокнении.

Цель и задачи исследования. Целью диссертационной работы является повышение эффективности регенерации хлопчатобумажных волокон из путанки и лоскута за счет совершенствования процессов резания и разрыхления текстильного материала на разволокняющей поточной линии путем использования предложенных технических разработок, а также последующее изготовление пряжи пневмомеханического способа прядения с вложением в смесь до 7% полученных волокон.

Для достижения поставленной цели решены следующие основные задачи:

1. Аналитически установлены щадящие условия разволокнения путанки в начальной стадии поточной линии для определения минимально необходимой силы удара игольчатого трепала по слою волокнистого материала.

2. Получено математическое описание движения сорных примесей, пуха и волокон в узле пильчатого барабана разволокняющей поточной линии.

3. Усовершенствована конструкция игольчатого трепала поточной линии для разволокнения путанки за счет использования перфорированной планки и предложена формула для расчета напора воздуха, необходимого для очистки игл трехбильного трепала.

4. Разработано устройство для поперечного резания длинномерного текстильного материала и проведена оптимизация заправочных параметров его основных рабочих органов с учетом свойств разрезаемого материала.

5. Устройство для поперечного резания апробировано и внедрено в производство в составе поточных линий для регенерации путанки и лоскута.

Основные методы исследования. При теоретическом исследовании рассматриваемой проблемы использованы методы дифференциального и интегрального исчисления, аналитической геометрии, математического моделирования, теоретической механики и аэродинамики, компьютерное имитационное моделирование.

Постановка и проведение экспериментальных исследований осуществлялись на базе математических методов планирования эксперимента. Экспериментальные исследования и основные теоретические положения, полученные в диссертационной работе, подвергались проверке в производственных условиях с использованием современной измерительной аппаратуры. Обработка и анализ исследований проводились в соответствии с методами математической статистики на ПК.

Научная новизна заключается в развитии теоретических основ регенерации текстильных материалов и получении новых математических зависимостей, описывающих воздействие разрыхляющих рабочих органов на перерабатываемый материал и сорные примеси, а также в использовании полученных научных выводов для совершенствования технологических процессов и модернизации разволокняющей поточной линии.

В диссертационной работе впервые получены следующие научные результаты:

- определена минимально необходимое значение силы удара игольчатого трепала, необходимая для отрыва клочка от зажатого слоя путанки;

- теоретически изучено движение сорных примесей, пуха и волокон в узле пильчатого барабана разволокняющей поточной линии, в результате чего получена система уравнений, описывающая траекторию движения частиц. Система уравнений использована для повышения эффективности очистки волокнистого материала от посторонних примесей;

- показана возможность использования уравнения Эйлера в расчетах теоретического давления потока воздуха, создаваемого игольчатым трепалом с перфорированной поверхностью, который используется для очистки игл от волокон;

- проведена оптимизация заправочных параметров основных рабочих органов разработанного устройства для поперечного резания с целью получения регенерированных волокон максимальной длины.

Научная новизна предложений подтверждена тремя статьями в журнале «Известия вузов. Технология текстильной промышленности» и патентом Российской Федерации на полезную модель.

Практическая значимость работы и реализация результатов исследований. Разработано, изготовлено и внедрено в производство устройство для поперечного резания длинномерного материала, обеспечивающее сохранность длины регенерируемых волокон, используемых далее для получения пряжи. Выполнена конструкторская и рабочая документация на изготовление данного устройства (подтверждены протоколом заседания НТС ООО «Куровские ткани») и предложены рекомендации по его эффективному использованию, позволяющие максимально раскрыть возможности устройства.

Разработана и апробирована новая конструкция трехбильного игольчатого трепала разволокняющих поточных линий для разволокнения путанки, что позволяет обеспечить щадящий режим получения регенерированных волокон.

Основные практические результаты работы получены и подтверждены в ООО «Куровские ткани» (г. Куровское, Московская обл.), учебном процессе кафедры прядения. Применение предложенного устройства для поперечного резания длинномерного материала и новой конструкции трехбильного игольчато трепала позволили получить регенерированные волокна высокого качества. Вложение полученных регенерированных волокон в основную сортировку позволяет экономить исходное сырье и снизить себестоимость пряжи без ухудшения ее физико-механических показателей.

Внедрение разработанного устройства для поперечного резания длинномерного материала, оптимизация его заправочных параметров и добавление полученных регенерированных волокон в основную сортировку позволили получить условный экономический эффект в сумме 800 тыс. руб. в год.

Апробация работы. Основные положения и результаты диссертационной работы публиковались, докладывались и получили положительную оценку на: Международной научно-технической конференции, посвященной 70-летию Российского заочного института текстильной и легкой промышленности (г. Москва, 2002 г.); международной научно-технической конференции «Современные наукоемкие технологии и перспективные материалы текстильной и легкой промышленности» (г. Иваново, 2008 г.); межвузовской научно-технической конференции «Молодые ученые -развитию текстильной и легкой промышленности» (г. Иваново, 2008-2009 гг.); заседании научно-технических сотрудников ООО «Куровские ткани» (г. Куровское Московской обл., 2009 г.); заседании кафедры начертательной геометрии и черчения Ивановской государственной текстильной академии (г. Иваново, 2009г.); научно-техническом семинаре ИГТА (г. Иваново, 2009 г.).

Публикации.

1. Быков, М.Ю. Совершенствование технологии производства - важный фактор увеличения прибыли предприятия [Текст] / М.Ю. Быков, А.Г. Горькова // Тезисы доклада Международной научно-технической конференции, посвященной 70-летию института. Российский заочный институт текстильной и легкой промышленности. - М, 2002. — С. 45 - 46.

2. Кабанов, С.М. Разработка новой конструкции разрыхляющих органов разволокняющих машин с учетом аэродинамики [Текст] / С.М. Кабанов, К.В. Сумароков, А.Г. Горькова, A.A. Минофьева // Изв. вузов. Технология текстильной промышленности. - Иваново: ИГТА, 2004. - №1(276) -С. 94-98.

3. Кабанов, С.М. Условия разволокнения путанки в начальной стадии поточной линии [Текст] / С.М. Кабанов, М.Д. Ларионова, А.Г. Горькова, С.П. Зимин, С.И. Курач // Изв. вузов. Технология текстильной промышленности. - Иваново: ИГТА, 2005. - №2 (283).-С. 119-121.

4. Сапрыкин, Д.Н. Условия разволокнения путанки [Текст] / Д.Н. Сапрыкин, А.Г. Горькова; Ив. гос. текст, академия. - М., 2005. - 9с. - Деп. в ВИНИТИ 06.12.05, №1596-В2005.

5. Горьков, Г.Н. Движение сорных примесей, пуха и волокон в узле приемного барабана кар дочесал ьной машины [Текст] / Г.Н. Горьков, С. Д. Белоголовцев, A.A. Виноградов, А.Г. Горькова // Изв. вузов. Технология текстильной промышленности. - Иваново: ИГТА, 2005. - №6. - С. 33 - 36.

6. Калинин, E.H. Устройство для поперечного резания длинномерного материала / E.H. Калинин, Г.Н. Горьков, А.Г. Горькова. - Патент на полезную модель № 49830 Российской Федерации - заявитель ГОУВПО «ИГТА». №2005122204/22; заяв. 13.07.05: опуб. 10.12.05. Бюл. №34. - 5с.

7. Старостина, Е.В. Современная малоотходная техника и технология производства пряжи [Текст] / Е.В. Старостина, А.Г. Горькова, Г.И. Чистобо-родов, Г.Н. Горьков. - Иваново: ИГТА, 2007. - 228с.

8. Горькова, А.Г. Статистические законы взаимодействия разрыхляемого материала с зубьями пильчатого барабана [Текст] / А.Г. Горькова // Молодые ученые - развитию текстильной и легкой промышленности (ПОИСК-2008): сб. материалов межвуз. науч.-техн. конф. аспир. и студ. Часть 1— Иваново: ИГТА, 2008. - С. 6 - 8.

9. Горькова, А.Г. Оптимизация параметров процесса разволокнения путанки [Текст] / А.Г. Горькова, С.Г1. Зимин, И.П. Горькова // Современные наукоемкие технологии и перспективные материалы текстильной и легкой промышленности (ПРОГРЕСС-2008): сб. материалов междунар. науч.-техн. конф. - Иваново: ИГТА, 2008. - С. 5 - 6.

10. Горькова, А.Г. Пильчатый валик чесальной машины [Текст] / А.Г. Горькова, E.H. Никифорова // Молодые ученые - развитию текстильной и легкой промышленности (ПОИСК-2009): сб. материалов межвуз. науч.-техн. конф. аспир. и студ. Часть 1 — Иваново: ИГТА, 2008. - С. 3 - 4.

Структура и объем работы. Диссертационная работа состоит из введения и 4 глав, изложенных на 163 страницах машинописного текста, включая 65 рисунков и 34 таблицы, а также списка использованных литературных источников из 122 наименований, приложения.

ОБЩИЕ ВЫВОДЫ И РЕКОМЕНДАЦИИ

1. Построена обобщенная схема выхода отходов и обратов в прядильном, ткацком, трикотажном и швейном производствах и показаны возможные пути их повторного использования в прядении после регенерации.

2. В результате расчетов определено значение силы удара игольчатого трепала разволокняющей поточной линии, которая необходима и достаточна для отрыва клочка от зажатого слоя путанки. Для обеспечения щадящих условий регенерации и сохранения длины регенерированного волокна рекомендовано использовать результаты расчета.

3. Получена система уравнений, описывающая движение частиц в воздушном турбулентном потоке. Показана возможность повышения очищающей способности разволокняющей поточной линии на основе способа инерционно-аэродинамической очистки волокнистого материала от сорных примесей в узле пильчатого барабана.

4. Усовершенствована конструкция игольчатого трепала поточной линии для разволокнения путанки за счет использования перфорированной планки для создания возможности очистки игл била от волокна во время работы.

5. Показана возможность использования уравнения Эйлера для преобразования механической энергии вращения в давление при расчете напора воздуха, создаваемого игольчатым трепалом с перфорированной планкой, для очистки игл била от волокон.

6. Разработана конструкция устройства для поперечного резания длинномерного материала, в которой достигается скользящее резание, что в наибольшей степени обеспечивает сохранение длины регенерированного волокна.

7. Проведенная многокритериальная оптимизация разволокнения на базе результатов производственных экспериментов выявила следующие оптимальные заправочные параметры устройства для резания: для путанки: величина разводки между питающим столиком и ротационным ножом Х1 = 0,22 мм, частота вращения ротационного ножа Х2 = 240 мин-1, скорость питающего транспортера Х3 = 54,8 м/мин; для лоскута: величина разводки между питающим столиком и ротационным ножом Х1 = 0,27 мм, частота вращения ротационного ножа Х2 = 320 мин"1, скорость питающего транспортера Х3 = 9,2 м/мин.

8. Получены результаты разволокнения путанки и лоскута на поточных линиях с использованием предложенных технических средств для резания и разрыхления. Состав волокнистой массы, полученной из путанки, включает волокно — 81,2%, концы нитей - 18,8%, коэффициент вариации волокон по линейной плотности - 13,2%. Состав волокнистой массы, полученной из лоскута, включает волокно - 59,3%, концы нитей - 37,5%, лоскут -3,2%, коэффициент вариации волокон по линейной плотности — 19%.

9. Производственные испытания доказали, что вложение в смесь до 7% регенерированных волокон не снижает физико-механические характеристики пряжи пневмомеханического способа прядения, позволяет сэкономить дорогостоящее основное сырье и снизить себестоимость получаемой пряжи.

1. Бершев, Е. Н. Экономия сырья в текстильном производстве

2. E.H. Бершев, E.H. Златорунская, Н.М. Друзгальская М.: Легкая и пищевая промышленность, 1984,-384 с.

3. Федорова, Е. Ф. Экспериментальные исследования потери прочности регенерированных волокон после деформации изгиба / Е. Ф. Федорова, Н. И. Кудряшова // Изв. вузов. Технология текстильной промышленности. 1997. — №1, - С. 118-119.

4. Капустин, И. И. Резание и режущий инструмент в кожевенно-обувном производстве / И. И. Капустин. М., 1950.

5. Амирханов, Д. Р. Исследование процесса вырубания деталей из настила ткани / Д. Р. Амирханов // Швейная промышленность. — 1974. — №5. -С. 11 13.

6. Афанасьев, А. А. Раскрой обувных материалов штампами

7. А. А. Афанасьев, В. И. Тол очко // Изв. вузов. Технология текстильной промышленности 1962. - №3 собщ. 2. - С. 83 - 89.

8. Зеленков, Б. Д. Исследование прорубаемости настилов ткани

9. Б. Д. Зеленков, М. А. Кострова // Швейная промышленность. 1976. — № 1.-С. 18-21.

10. Корнилов, В. П. Исследование процессов резания деталей низа обуви : автореф. дис. канд. техн. наук / В. П. Корнилов. М., 1963.

11. Кукин, Г. Н. Текстильное материаловедение. В 3 ч. Ч.З.

12. Г. Н. Кукин, А.Н. Соловьев. М.: Легкая индустрия. - 1967. - 301с.

13. Капустин, И. И. Исследование процесса сжатия тканей / И. И. Капустин, Е. А. Долин // Швейная промышленность. 1963. - №5. - С. 18 -23.

14. Палей, Я.М. Автоматизация вырубки деталей / Я.М. Палей. — М.: Легкая индустрия. 1969. - 181с.

15. Амирханов, Д.Р. Исследование пресса резания трикотажа: автореф. дис. канд. техн. наук / Д.Р. Амирханов. М., 1968.

16. Зеленков, Б.Д. Сжимаемость текстильных материалов и расчет основных размеров вырубочного инструмента / Б. Д. Зеленков // Швейная промышленность. 1973. - №5. - С. 15-18.

17. Архангельский, Н. И. Пористость тканей и ее определение

18. Н. И. Архангельский // Сб. науч. тр. / Моск. ин-та нар. хоз-ва им. Плеханова. 1959. - Вып. 16. - С. 29 - 32.

19. Амирханов, Д. Р. К вопросу о точности при раскрое деталей из ткани и трикотажа на вырубных прессах. Труды Орловского НИИлегмаша. — М., сб. №1, 1971, с. 136- 149.

20. Сафронова, Н.В. Резание швейных материалов / Н.В. Сафронова, Н.И. Галынкер. М., 1974.

21. Базюк, Г.П. Резание и режущий инструмент в швейном производстве / Г.П. Базюк. М.: Легкая.индустрия, 1980. - 192 с.

22. Горячев Ю.Н., Спицын В.М. Машина для автоматической непрерывной намотки рулонных материалов. A.c. 166296 (СССР). Опубл. в Б.И.,1965, №22.1305.71

23. Патент Японии, Кл.48С6, № 46 32041;2607.76

24. Смушкевич А.З., Блаер Ю.А., Лемехова Р.И., Жиряков В.В. Устройство для резки ткани. A.c. 293078 (СССР). Опубл. Б.И., 1971, №5.210.67

25. Патент США, кл. 242-56 (В65 h), № 3482793,

26. Патент США, кл. 83-563, № 3199393,912.69 20.06.631008.65 '

27. Медведев Б.Д. Устройство для резки полотна по бахроме. A.c. 324333 (СССР). Опубл. в Б.И., 1972, №2.

28. Кирик В.И., Загер М.С. Станок для поперечной резки полотна. A.c. 210827 (СССР). Опубл. в Б.И., 1968, №7.2801.69

29. Патент Японии, кл. 74В191 (В26 d), №49-23353

30. Патент США, кл. 83-201, № 3318179,1406.74 11.03.65905.65

31. Паланджян В.А., Погосян JI.C., Меликян В.М. Устройство для поперечной резки текстильного материала. A.c. 506669 (СССР). Опубл. в Б.И., 1976, №10.2602.64

32. Патент Швейцарии, кл.47К, №444606,

33. Патент США, кл. 83-56 (В26 d), № 3485121,

34. Патент Швейцарии, кл.В65, №5679992902.683103.672312.69 15.06.731510.75

35. Блинкен П.Ю. Устройство для резания полотна с бахромой. A.c. 293895 (СССР). Опубл. в Б.И., 1971, №6.

36. Тупицын В.Г., Соловьев Л.И., Немыгин Б.В. и др. Устройство для поперечной резки полотна. A.c. 350892 (СССР). Опубл. в Б.И., 1972, №27.

37. Ушанов Г.Н. Устройство для продольной и поперечной резки полотна. A.c. 376502 (СССР). Опубл. в Б.И., 1973, №17.

38. Борисов И.JI. Станок для поперечной резки материала. A.c. 341893 (СССР). Опубл. в Б.И., 1972, №19.

39. Галынкер И.И., Нарбеков И.А., Долин Е.А. и др. Машина для отмеривания и отрезания полотен ткани. A.c. 227992 (СССР). Опубл. в Б,И„ 1969, №31.711.62

40. Патент Англии, кл.В4В, №985037,

41. Патент Германия, kji.8f 8/01, №2030459,

42. Патент США, кл.83-210, №3203291,

43. Патент Англии, кл.В4В, №1240702,1309.65 '207.691811.71 2.09.653108.69 30.09.69

44. Патент США, кл.30-205 (В26 d), №3798767,

45. Патент Швейцарии, кл.ДОбН, №5629042807.712410.722603.74 ' 21.09.731306.75

46. Модернизация, нови технологии, ефективност.// Обзор, С. /ЦИНТИ, 1980, №7.

47. Проспект фирмы Figli di F. Becherini (Италия). 1989. - 7c.

48. Проспект фирмы Laroche (Франция). 1988. - 8с.

49. Проспект фирмы Autefa (Augsburg, Германия). — 1988. — 6с.

50. Проспект фирмы Befama (Польша). 1989. - 4с.

51. Проспект фирмы Fratelli Gamba Biella-Chiavazza (Италия). — 1989 —6 с.

52. Проспект фирмы L'lorpic L'loreus Pico Cocentiana (Испания). -1990.-8c.

53. Проспект фирмы Shirp (Wupertae, Германия). — 1989. — 6c.

54. Проспект фирмы Rolando-Biella (Италия). 1989. - 6с.

55. Проспект фирмы Saciem (Италия). 1990. - 8с.

56. Проспект фирмы Ausburger Textilmaschinenfabrik Gb 4 (Германия).- 1989.-7с.

57. Калинин, E.H. Исследование и методы проектирования устройств для поперечного резания движущегося полотна ткани: автореф. дис. канд. техн. наук / E.H. Калинин. Кострома, 1981. - 20 с.

58. Калинин, E.H. Экспериментальное исследование усилия и коэффициента полезной работы дискового ножа при резании жгута ткани

59. E.H. Калинин // Изв. вузов. Технология текстильной промышленности. — 1980.-№2.-С. 102- 104.

60. Калинин, E.H. Кинематический анализ устройства поперечной резки непрерывно движущейся ткани / E.H. Калинин // Изв. вузов. Технология текстильной промышленности. 1981. - №4. - С. 92 - 96.

61. Калашник, В.Я. Совершенствование процесса разволокнения отходов тканей / В.Я. Калашник // Текстильная промышленность. 1989. - №6.- С. 37-39.

62. Калашник, В.Я. Влияние деформации на качество волокон, полученных из отходов хлопчатобумажных тканей / В.Я. Калашник, A.B. Соколов, П.П. Козик // Текстильная промышленность. 1987. — №9. - С. 47 — 49.

63. Гусев, В.Е. Технология вторичного сырья. / Гусев В.Е. М.: Лег-промбытиздат, 1970. - 147с.

64. Фролова, И.В. Малоотходная технология в производстве нетканыхматериалов / И.В. Фролова, В.Д. Фролов, В.В. Макаров. Иваново: ИГТА, 1997.-310 с.

65. Фролова, И.В. Исследование поля направления отрезков ткани резательной машины / И.В. Фролова, В.В. Макаров // Изв. вузов. Технология текстильной промышленности. 1998. — №1. — С.56 - 58.

66. Решетников, Я.Я. Современная техника и технология разрыхления, смешивания и очистки волокнистых материалов / Я.Я. Решетников

67. Текстильная промышленность. 1997. - №2. - С. 15-16.

68. Кеворкян А. и др. Вълнено предачество. С., Техника, 1964.

69. Николов Т. и др. Справочник по предачество. С., Техника, 1981.1. Том 1.

70. Старостина, Е.В. Современная малоотходная техника и технология производства пряжи / Е.В. Старостина, А.Г. Горысова, Г.И. Чистобородов, Г.Н. Горьков. Иваново: ИГТА, 2007. - 228с.

71. Проспект АО «КАРДАТЕКС» «ЧМД-РК».

72. Проспект АО «КАРДАТЕКС» «ЧМД-РВ».

73. Проспект АО «КАРДАТЕКС» «Участок регенерации волокна из отходов хлопкопрядильного производства».

74. Кабанов, С.М. Условия разволокнения путанки в начальной стадии поточной линии / С.М. Кабанов, М.Д. Ларионова, А.Г. Горькова, С.П. Зимин, С.И. Курач // Известия вузов. Технология текстильной промышленности. — 2005.-№ 2.-С. 119-121.

75. Сапрыкин, Д. Н. Создание технологии и оборудование по регенерации текстильных отходов и разработка способов их использования : дис. д-ра. техн. наук : 05.19.02 / Сапрыкин Д. Н. Иваново: ИГТА, 1997.

76. Курач, С.И. Теоретическое обоснование аэродинамики фазового сороочистителя для текстильных машин / С.И. Курач, С.М. Кабанов // Изв. вузов. Технология текстильной промышленности. — 2002. — №6. — С. 113-116.

77. Черкасский, В.М. Насосы, компрессоры, вентиляторы / В.М. Черкасский, Т.М. Романова, P.A. Кауль. М.: Энергоатомиздат, 1984 — 416с.

78. Сапрыкин, Д.Н. Условия разволокнения путанки / Д.Н. Сапрыкин, А.Г. Горькова ; Ив. гос. текст, акад. Иваново, 2005. - 9с. - Деп. в ВИНИТИ 06.12.05, №1596-В2005

79. Куликова, З.И. Механизация процессов пылеудаления в хлопчатобумажном производстве / З.И. Куликова, Г.Г. Павлов. — М.: Легпромбытиз-дат, 1985.- 129 с.

80. Павлов, Г.Г. Возможности инерционно-аэродинамической сепарации волокнистого материала / Г.Г. Павлов, З.И. Куликова, Т.Н. Строкова

81. Текстильная промышленность. — 1979. — №8. — С.34 — 36.

82. Владимиров, Б.М. Определение эффективности очистки хлопка на прядильных фабриках / Б.М. Владимиров, В.А. Молитвин // Текстильная промышленность. 1970. - №10. - С. 23 - 24.80.

83. В.Е. Зотиков // Изв. текст, промышленности и торговли. — 1928 №3.— С. 5—7

84. Приматов, А.В Использование регенерированного волокна для выработки пряжи средней линейной плотности / А.В Приматов, Р.З. Бурка-шев, А.Х. Каюнов // Текстильная промышленность. 1992. - №1. — С. 20 — 21.

85. Решетников, Я.Я. Современная техника и технология разрыхления, смешивания и очистки волокнистых материалов / Я.Я. Решетников

86. Текстильная промышленность. — 1997. — №2. С. 15 — 16.

87. Красик, Я.М. Исследование процесса очистки волокна приемным узлом шляпочной чесальной машины: автореф. дис./ Я.М.

88. Севостьянов, А.Г. Оптимизация механико-технологических процессов текстильной промышленности / А.Г. Севостьянов, П.А. Севостьянов -М.: Легпромиздат, 1991. -256 с.

89. Севостьянов, А.Г. Методы и средства исследования механико-технологических процессов текстильной промышленности. — М.: Легкая индустрия, 1980. С. 263 - 290.

90. Михайлов, П.Е., Оптимизация процесса кардочесания на трехпрочесном аппарате / П.Е. Михайлов, В.Е Черниченко // Изв. вузов. Технология текстильной промышленности. 1976. — №3. — С. 42 — 45'.

91. Виноградов, Ю.С. Математическая статистика и ее применение в текстильной и швейной промышленности / Ю.С. Виноградов. — М.: Легкая индустрия, 1970. 304 с.

92. Тихомиров, В.В. Планирование и анализ эксперимента / В. В. Тихомиров. М.: Легкая индустрия, 1974. - С. 93 - 109.

93. Адлер, Ю.П. Введение в планирование эксперимента / Ю.П. Адлер. М.: Металлургия, 1969. — 159с.

94. Адлер, Ю.П. Планирование эксперимента при поиске оптимальных условий / Ю. П. Адлер, Е. В. Маркова, Ю. В. Грановский. М.: Наука, 1976.-С. 362.

95. Ахназарова, С.П. Оптимизация эксперимента в химии и химической технологии / С.П. Ахназарова, В.В. Кафаров. — М.: Высшая школа, 1978.-С. 126- 145.

96. Спиридонов, A.A. Планирование эксперимента при исследовании технологических процессов / A.A. Спиридонов. — М.: Машиностроение, 1981. -С. 69.

97. Винарский, М.С. Планирование эксперимента в технологических исследованиях /М.С. Винарский, М.В Лурье. Киев: Техника, 1975.-С. 3750.

98. Налтмов, В.В. Статистические методы планирования экспериментального эксперимента / В.В. Налтмов, Н.А Чернова. М.: Наука, 1965. -304с.

99. Филиппов, А.Е. Оптимизация процессов разрыхления и очистки хлопка с использованием ЭВМ / А.Е. Филиппов, A.C. Филиппова, Б.В. Усенко // Текстильная промышленность. 1995. -№6. - С. 17-18.

100. Плеханов, А.Ф. Разработка и оптимизация параметров работы новых машин РТА с целью повышения разрыхления и очистки волокнистого материала при пневматическом прядении: дисс. канд. техн. наук. /А.Ф. Плеханов-М., 1989.-240 с.

101. Бейко, И. В. Методы и алгоритмы решения задач оптимизации.

102. И. В. Бейко, Б. Н. Бублик, П. Н. Зинько. Киев: Высшая школа, 1983. — 512с.

103. Саутин, С. Н. Планирование эксперимента в химии и химической технологии / С. Н. Саутин. JL: Химия, 1975. - 48с.

104. Вознесенский, В.А. Статистические методы планирования эксперимента в технико-экономических исследованиях / В.А. Вознесенский. -М.: Статистика, 1974. 192 с.

105. Спиридонов, A.A. Планирование эксперимента при исследовании и оптимизации технологических процессов / A.A. Спиридонов, Н.Г. Васильев. Свердловск: УПИ им. С.М. Кирова, 1975. - 140 с.

106. Спиридонов, A.A. Планирование эксперимента / A.A. Спиридонов, Н.Г. Васильев. Свердловск: УПИ им. С.М. Кирова, 1975. - 149 с.

107. Федоров, В.В. Теория оптимального эксперимента. М.: Наука, 1971.-256 с.

108. Bassere Rohstoffnutzuing im Bereich der Baumwollverarbeitung. -Melliand Textilberichte. 1987. -Bd 68, №8. - S. 610

109. Фролов, В.Д. Устройство для регенерации текстильных отходов в виде нитей и пряжи / Фролов В.Д., Фролова И.В., Сапрыкин Д.Н., Ларионова М.Д., Кабанов С.М. Патент на изобретение № 2146730, 2000.

110. Фролов, В.Д. Устройство для разволокнения лоскута. / В.Д. Фролов, Д.Н. Сапрыкин, С.М. Кабанов, В.А. Туманов, М.Д. Ларионова. Патент на изобретение № 2099449, 1997.

111. Хлебникова, В.Н. Исследование физико-механических свойств полушерстяной пряжи с содержанием обратов производства до 60%

112. В.Н Хлебников // Проблемы экономики материальных и трудовых ресурсов в текстильной и швейной промышленности. Иваново, 1986. - С. 61 — 64.

113. Разумов, Ф.И. Исследование технологических параметров производства пневмомеханической пряжи из восстановленных и вискозных волокон / Ф.И. Разумов // Прогрессивная техника и технология в прядении и перспективы ее развития. Иваново, 1990. - С. 92 - 96.

114. Лебедев, H.A. Теоретические основы процесса разволокнения текстильных отходов / H.A. Лебедев // Текстильная промышленность. — 1995. №6. - С. 10-14.

115. Калашник, В.Я. Совершенствование процесса разволокнения отходов тканей / В.Я. Калашник // Текстильная промышленность. 1989. - №6. -С. 37-39.

116. Лебедев, H.A. Теория и практика процесса разволокнения отходов тканей / H.A. Лебедев // Текстильная промышленность. 1995. — № 7-8. — С. 17-20.

117. Калинин, E.H. Устройство для поперечного резания длинномерного материала / Калинин E.H., Горьков Г.Н., Горькова А.Г. Патент на полезную модель № 49830, 2005.

118. Грикорян, Ф.Л. Оптимальная длина резки крутых концов и путанки пряжи в производстве регенерированных волокон / Ф.Л. Грикорян, С.П. Васильев, В.М. Нестеренко // Текстильная промышленность. — 1989. -№7.-С. 44-45.

119. Крылов, В.В. Исследование процесса кардочесания в зависимости от основных кинематических и технологических параметров шляпочной чесальной машины с целью увеличения ее производительности: дис. докт. техн. наук / Крылов B.B. М.: МТИ. - 1974.

120. Ашнин, Н.М. Критерий оценки смешивающей способности ва-личной чесальной машины / Н.М. Ашнин // Изв. вузов. Технология текстильной промышленности. 1975. -№5. - С. 48 - 51.

121. Фролов, В.Д. Малоотходная технология в текстильном производстве / В.Д. Фролов, Д.Н. Сапрыкин, И.В. Фролова, Г.Н. Горьков. — Куровское. 1996.-498с.

122. Фролова, И.В. Теория и практика получения и использования регенерированных волокон / И.В. Фролова. М.: Комитет государственной статистики. - 1999. - С. 237 - 240.

123. Фролова, И.В. Теория и практика получения и использования регенерированных волокон. Ч. 2. / И.В. Фролова, А.В Макаров. М.: Комитет государственной статистики. - 1999. - С. 31-32.

124. Петканова, H.H. Переработка текстильных отходов и вторичного сырья / H.H. Петканова, Д.Г. Урумова, В.П. Чернев; под ред. A.M. Челышева. -М.: Легпромбытиздат, 1991. -240с.

125. Ларионова, М.Д. Повышение эффективности технологии регенерации волокна из хлопчатобумажного лоскута: дисс.канд.техн.наук: 05.19.03 / Ларионова М.Д. Иваново: ИГТА, 2002. - 128с.

126. Ларионова, М.Д. Технические условия регенерации волокон из лоскута / М.Д. Ларионова, В.Д. Фролов // Изв. вузов Технология текстильной промышленности. 2000. - №1. — С. 64-65.