автореферат диссертации по технологии материалов и изделия текстильной и легкой промышленности, 05.19.03, диссертация на тему:Разработать и исследовать технологический процесс получения пневмотекстурированных химических нитей с нагонным эффектом

ВИТЕБСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ

УДК 677.072.7

ШЕЛКОВ ДМИТРИЙ ВИТАЛЬЕВИЧ

РАЗРАБОТАТЬ И ИССЛЕДОВАТЬ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ ПРОЦЕСС ПОЛУЧЕНИЯ ПНЕВШТЕКСТУРИРОВАННЫХ ХИМИЧЕСКИХ НИТЕЙ с НАГОННЫМ ЭФФЕКТОМ

Специальность 05-.19.03 -Технология текстильный материалов

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических тук

Витебск, 1997 •

Работа выполнена в Витебском государстБЭИ/юи технологическом университет©

дсетор техничоамх наук, профессор КОГАН А.Г

засяузкшдай деятель науки м тсшш России, доктор технических профессор УСЕНКО 8А, кандидат тс»с?чссиж и^г.с КОВАЛЁВ В.Н.

Коллективное предприятие' «ВитсбскйЯ комбинат шелковых тканей»

Защита состоится « 2 * мил 19Э7 г/ в 10е0 часов на заседании Совета по защите диссертаций К 02.11.01 в Витебском государственном технологической университет«*по адресу: 210026, г. Витебск, Московский проспект^ 72.

С диссертацией ио»ио ознакомиться в библиотек© Витебского государственного технологического университета.

Автореферат разослан *50 » мая 1997 г.

Ученый секретарь Совета ;по защите диссертаций, кандидат технических наук, доцент

Научный руководитель: Официальные оппоненты:

Оппонирующая организация:

Казарновская Г.В.

ОБЩАЯ ХАРА!<ТЕРИСТИКА РАБОТЫ

АКТУАЛЬНОСТЬ ТЕМЫ. ГлгвнэД фобпеиоД, стоя щей пород предприятиями промышленности Республики о том число и те*сгапы«й дпг.пег-ся обеспечение рыка сСыта своей продукции при сильной конгуронцин ал-рубежкых тосэроз. Для этого необходимо хз только поддерева гь высокий урсгскь качества изделий, но м повышать его, а таюкэ по.тгелк'ю расширять ассортимент, сгг.фгпсь кп ксг.ыс тежэлепп! г» кзобратегая

Одингд из р-ц-'^ 'тЛ псстаслегиоЯ пыит задачи г.олгштсй уоаличедао насшабса использования п техстильнсЗ промышленности тексгурирова»*-иыг химических гатей. Основным достслнстеом ТекСГур!',р<38ЛММЫХ ХИ-(гическнх нитей пвяяетсл то, что изделия из »их обладают хорошей дрзги-руемостью и ззсплоотость», они хсрошо пропускают воздух, впитывают и испаряют в скрузгаощуо среду аяагу, «ае:от по сраонзиию с изделиями т глздкнх хиыических иптеЗ выест-®« гагжжмесхна показатели. Крона того, отличительная свойствами текетурированных хг*и»чег»1х кигеЛ валяются пезышекная объемность, извитость, пористость и :: лг.чссть по срасмаеш с

ЙСЯЭД»!ЫМИ ГС1ТЯКИ.

К настоящему орэиегл вгсеатш различны» спвсоб^ производства

текстурирсзгк;-ьи нитей. Послодг.;^ дог дасяталата;» каиболез переяехтео-ггыгл считается сясссб пнзвмотгхстурирсзаьия, получающий вез большее раегтроетргкегаа вгквкзшеЯ страна, так и за рубеасоа. В этой способе процесс тепелуркреззния прокеетдит о небольшом угтроГ?зтоэ (фсрсу|-'<е) и на больших смсростях. что позволяет сократить прсигэсдстиеккыа площади, повышает грсизгодлтепьнссть труда и качество вырабатываемой токсту-ркрезгнкей сн га.

Разработка сригаиглькой кскструадш форсу««» и исследование тех-нолотчссхсго процесс2 получения текстурирсвг!Е!ых хкздгессхих гмтей с помощью турбуш-гтш% потеков воздуха, воэ№кающих в этой фсрс/дае, а также последующее внедрение этой технологе« на бэлсругскнх техспшы-ых предприятиях является актуальней гадгчей, решило которой даст возможность улучшить качество соответствующей части продукции текстальных предприятий и расширит их ассорткгччгт.

СВЯЗЬ РАБОТЫ С КРУПНЫМИ НАУЧНЫМИ ПРОГРАММАМИ, ТЕМАМИ. Основой для екполнения дадаой работы была программа по решо-кк:о Республиканской «аучно - тзяжчссксй проблзны «Создание к организация проигводетва оборудозгкия, сатсяо« частей и сснаспс* для пред-Рриятг.й легкой я «еетноЯ грскыияеклсста» (Протокол Кэ 5/123 от 5.12.83), угзерядшгая решением Комиссии Прэзкдиуиа.Соэета Министров Республики Беларусь по вопросам нзуу.чэ-т.?>351чссхзго прсфасса 12.02.94.

ЦЕЛЬ И ЗАДАЧИ. Цепью настоящей работы является разработка и исследование технологического процесса прснгзодства пиаоиотекстур;зро-ваичых хиглических нитей с нагонньш аффэетоа, а также нового пнезмотекс-турирукщсго устройства, способного стабильно формировать пнгзиотскс-■гурироаакнуе ките (ПТН). состошциа из различных компонентов. Б соответствии сказанной целью были поставлен:» следующие задачи:

- разработать и исследовать технологический процесс производства ПТН с наганным аффектов с использованием нового пневкотсхстурирую-1Ц2го устройства (ПТУ);

- разработать тссретичесже основы и катсыатечесхую ыодель объекта исалгдоз:«;::';;

- олредаяйть агпивальдоо параметры ПТУ»

- определить хгрилгр влияния основных параметров технологического процесса из качество получаассй ПТН;

- ептиагигирозать те;з.'алогкчг5К$!й процесс получения ПТН с нагонный аффектом. различных по составу и по линейной плотности;

- оценить псрспэктл&ь; пере^чбото? ПТН с нагонным эффектом в тка- -ни и трккотаудаыа изделия;

- разработать «па» подерниггцик кашины ПК-100-ШЛК для производства ПТН.

МЕТОДИКА ИССЛЕДОВАНИЙ. Разработка технологического процес-са'прсйзсодства ПТН с купонным еффгхтои базировалась на результатах теоретических и екзперяккпепычъж «ссиздбзанйй, излахажкых в трудах отечественных и зарубежных ученых.

В теоретических лееяедезашх ксяояьгогсяись «этоды теорий азро-и термодинамики, физический захон сохранения гшпульса, алеиенты высшей математики, программирование для ПЭВМ. Экспериментальные исследования ороэодяпиоь с пр:~шскэнлегл методов катекаткческого планирования зкспериме:п"а для установления г.ногофгэтерных зависимостей. Обработка результатов вхзпаримгнтов велась с непальзозаниеи ПЭВМ. Зкспэ-рхмстальные ксалсдсзашя прсгодияпсь в уалозкях отраапсссГ: научно-исследовательской лаборатории В:стебского государственного технело-П5чаского уккзерентета, проигводегс&шах углоз;ввс Витебского кокбхната шелковых т«сгкза и ПО сВИТТЕКС». '

• НАУЧНА Я НОВИЗНА работа заключается б спедукяцеа:

- теоретически обоснован процесс форакроааняя петель при пкевко-текстурирозаиии с нагеноа и получай пйтесатечсская иодепь образугэ-

■ щихся «з глегзентаршх нитей дуг гшталь в згвисииостм от нагона и дкг,-■кстра радиальных каналов форсунка;'

- - получена катеаатичссхая нодсгьПТУ для палучешя ПТН с изгоьг-

1тыу сффсктом и по ьтой модели определены осноокыо конструктивные и газодинамические параметры устройства;

- определены огтшальные параметры ПТУ для получения ПТН г, нагонные эффектом;

- получены экспериментальные зависимости основах параметров ПТН от пераметроз тсхнолсшческого процесса их получения и конструктивных параметров форсунки;

- определены оптимальные ре>да;ды выработки ПТН средней и большой линейной плотности для выпуска обувных, кебелькых н декоративных тканей;

- определено и теоретически обосновано оптимальное местоположение зокы смачивания о процессе пневиотекстурированил

ПРАКТИЧЕСКАЯ ЗНАЧИМОСТЬ ПОЛУЧЕННЫХ РЕЗУЛЬТАТОВ. По результатам экспериментальных и теоретических исследований:

- разработана тежолсшл получения ПТН с нагонным эффектом с использованием нового ПТУ. обеспечивающая стабильность процесса выработки кзззагагых гатей;

- разработано ПТУ для выработки пневмотекстурлрованных хмш-чесл« китей с нагонный эффектом, что составило предмет заявки на выдачу патента !«тсбретск-.е; /

- выполнены расчеты кикематичеешх характер: ¡стжг иош&зиои привода оснсгагых рсбоч:« цилиндров иашика ПК-1С0ШЛК для производства ПТН в промышленных условиях Коллективного предприятия ВчтебсхиЯ комбинат шеякоаых теней;

- результаты работы используются в учебной процессе Йигебского госудзрствекнсго тенгалсгичссссгоV-'йорситета в курсах «Новое в технике и технологам прядильного производства» и' «Технология и оборудование для производства тскстурироеакных нитей»;

- разработан и внедрён на ПО вБИТТЕКС» ассортимеэт ПТН с нагонным эффектом линейной гшотаости 170-190 те:<с для мебельных тканей;

- разработан и внедрен на Коллективном предприятии ВКШТ ассортимент ПТН с кагокньш еффектои линейной плотности 45-50 текс для использования в производстве обувных тканей.

ЭКОНОМИЧЕСКАЯ ЗНАЧИМОСТЬ ПОЛУЧЕННЫХ РЕЗУЛЬТАТОВ. 0»идаеиыД еконокическиЯ эффект от внедрения ПТН с нггокныи эффекта и в производство обувных тканей составят а цена.-? на 1.03.97: при замена хлопчатобумажной пряхи - 3454 т. руб.; при замене ПТН, полученных параллельный способом о Мопшсве на ЗИВ, 14656,9 т. руб. »я 1000 м: продукции.

ОСНОВНЫЕ ПОЛОЖЕНИЯ ДИССЕРТАЦИИ, ВЗНОСИМЫЕ НА ЗАЩИТУ. Автор защищает.

- технологию производства ПТН с нагонным эффектом, позволяющую получать широкий ассортимент ПТН, отличающихся по внешнему виду, ли-¡¡ойной плотности, физико-неханическим и гигиеническим свойствам;

- конструкцию ПТУ, позволяющую устойчиво формировать объёмную петельную структуру ПТН с нагонным эффектом;

- теоретическое обоснование процесса формирования дуг и петель при пчевштекстурироазши с нагоном и математическую модель образующихся из элементарных нитей дуг,

- математическую модель ПТУ для получения ПТН с нагонным эффектом.

ЛИЧНЫЙ ВКЛАД СОИСКАТЕЛ Я Соискателем лично:

- разработана .геометрическая модель ПТН и найдена зависимость высоты образующихся дуг от нггсна и д/^ыетра радиальных каналов фор-счики;

- разработана программа для ПЭВМ для расчета высоты дуг ПТН с нагонный эффектом;

- разработана ыатеиатическап кодель ПТУ для получения ПТН с нагонным эффектов;

- разработана программа для ПЭВМ, обеспечивающая расчет газодинамических характеристик ПТУ я выбор ей оптимальной конструкции;

- проведены экспериментальные работы по оптимизации конструкции ПТУ для выработки ПТН с нагонным эффектом;

- получены экспериментальные зависимости структуры и физико-аеханкческих свойств ПТН от параметров технологического процесса их получения и конструктивных параметров ПТУ;

- разработаны варианты вискозчо-полизфирных, полиэфирных и поли-зфирно-полиамидных ПТН с нагонным эффектом, на основании которых получен новый ассортимент тканных изделий;

- выполнены расчеты кинематических характеристик механизмов привода основных рабочих цилиндров иашидо ПК-ЮОШЛК для производства ПТН в промышленных условиях Коллаюивного предприятия BKLLJT.

АПРОБАЦИ Я РЕЗУЛЬТАТОВ ДИССЕРТАЦИИ. Основные результаты работы доложены и получили положгтельную оценку:

- на Международной научной конференции «Новое в технике и технологии текстильной промышленности» (Витебск, 1934 г.);

- на Республиканской научно-технической выставке «Белвузнауга-34» (Шнек, 1934);

- на нааукооай конферзкцы1 лаурзатау Рзспубл'|канскага конкурсу сту-

?

дзнцсш навукозых работ 1993/1994 навучальнага года па прыродаэнаучых, гума.ч:таркых \ тэхмчных навуках выпуоаскоу ВНУ 1995 года ЖДРС - 95» (Мжск, 1995);

- на Моздуизродной научной конференции г Проблемы прое*ышлен»юй экологии и комплексная утилизация отходов производства» (Витебск, 1995);

- на Республиканской научно-технической выставке «Беллешзш-97» (Минск, 1997);

- на Республиканской коммерческой выставке «Импортозамещение» (Минск, 1997);

- на научно-техничесхих конференциях сотрудников, преподавателей и студентов Витебского государственного технологического университета, 1992-1997 гг.;

I

- на заседаниях кафедры «Прядение натуральных и химических золо-кон» ВГТУ,.1992-1997 г.;

- на техническом совете ОАО «Витебские ковры» 11.04.97;

- на заседании Проблемного Совета ВГТУ по специальности 05.19 03, 19.05.97r.

ПУБЛИКАЦИИ. По материалам диссертации опубликовано 11 печатных работ и зарегистрирована заявка на выдачу патента на изобретение № 960037 «Пневиотекстурирующее устройство».

СТРУКТУРА И ОБЪЕМ РАБОТЫ. Работа содержит введение, общую характеристику работы, пять глав, общие выводы, список использованных

источшков и приложения. Общий объем работы составляет__страницы.

Объем диссертации составляет (5± страниц, включающих рисунка и 22 таблицы. В работе использовались 104 литературных источника, на которые сделаны ссылки, представленные на 7 страницах. В работе приведены 11 приложений, представленные на_страницах.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении дана оценка современного состояния пнев«отекетуриро-вания, обоснована актуальность работы, сформулированы цель и задачи исследования, научная новизна и практическая ценность работы.

В первой главе, основываясь на монографиях, научных работах, патентных материалах и других источниках, проведен анализ основных зтапов развития науки по вопросу пневмотекстурировадат.

Произведены обзор и краткая характеристика существующих разновидностей способа пневмотекстурирования и ПТУ.. Наиболее перспективным является способ пневмотекстурирования с нагоном. ПТУ имеют в основном конструкции двух типов:

б

- содержащие так называемые «трубку Вентури» и-«иглу» и работающие по принципу ком'-нргенция-дивергокцка (Taslan фирмы «Du Pont»);

- однокамерные, в которых воздух в главный канзл поступает через радиальные или наклонные каналы (Heir&Jet ф*>рмы «Hebertein»).

Практически все известные устройства кыеют недостатки, снижающие качество производимой или производительность способа.

Рассмотрены и проанализированы основные типы оборудования, предназначенное для производства ПТН, приводится сводная таблица технических характеристик некоторых типов пнсзмотекстурирующих машин.

Дана характеристика основных соойсто ПТН. Согласно мнению большинства исследователей наиболее специфический свойством является нестабильность нити. Рассматриваются показателя, влияющие на качество ПТН и производительность споеоза. Одними из самых действенных технологических параметров, положительно влияющих на качество нитей и производительность машлн, являются 'увлажнение или смачивало комплексных нитей перед их входом а форсунку, предварительное вытягавание'' частично- и низкоорие!пировакъг/ комплексных нитей, а также териофидаа-ция текстурироаануой нити перед наиоткой.

Ошсаны области применения ПТН. Широкий диапазон линейных плотностей этих нитей - 5-1600 текс, высокие прочностные харшстеристики и повышенная объемность позволяют применять их как в производстве одежды, так и для технических тканей и трикотажа.

От мечается, что по технино-зконокшческиы показателям способ пнеа-гютекстурирования на 50-100 % экономичнее традиционных способов пневмомеханического и кольцепрядения.

В заключении ставится задача разработки и исследования технологического процесса получения химических ПТН с нагонным аффектом с применением нового ПТУ, а таюке дальнейшего развитая теории ге-ювмотексту-рирозакия.

Вторая глава посвящена разработке и теоретическому обоснованию технол«_тического процесса получения ПТН с нагонный эффектом о использованием усовершенствованного ПТУ.

Схема технологического процесса прадеггааг.еиа на рис. 1. Она включает и себя 3 зоны: питания !, пнааиотекстурирования II и намотки 111. Комплексные химические нити 1 и 2, сматываясь с паковок 3, проходят через ки-течатяжители 4 и питающие пары: - цилиндр 5, подающий стержневую кить 2, и прижимной валик 7; - цилиндр 6, подающий нагонную нить, и прижимной валик 8. Затеи ниш с разными скоростям»! поступают в ПТУ 9, где

Ц/У, • 1-0 Р, " 0,16-0.25 У.Па . .

Р," 0,«-0.55 МПа

РИС. 1

Технологическая схема способа пневмотекстурирования с нагоном

непосредственно формируется ПТН 10. Далее полученная нить проходит через выпускную пару - выпускной цилиндр 11 и прижимной валик 12 - л поступает в устройство намотки, где с помощью мотального барабанчика 13 формируется бобина 14. Нагонная нить проходит через устройство увлажнения 15.

Принципиальная схема ПТУ изображена на рис 2 Устройство содержит втулки 1 и 2 в корпусе 3. Втулка ^.содержит пневмотекстурирующую камеру (ПТК) 4. Втупка 2 содержит транспортирующую камору (ТК) 5 НТК Л соединена через радиальные каналы 6 с полостью 7 для выравнивания давления. ТК 5 соединена через радиально расположенный под острым углом к оси ТК канал 8 с полостью 9 для выравниваиия давления. Рыход из ПТК 4 частично перекрыт заслонкой 10. Воздух под давлением подается в ПТК через патрубок 11, а в ТК - через патрубок 12. Втулки с одной стороны фиксируются стопорной шайбой 13, а с другой запираются гайкой 14 Герметизация полостей 7 и 9 для выравнивания давления обеспечивается уп-лотиительными кольцами 15.

Устройство работает следующим образом. Исходные компоненты подаются в зону формирования двумя питающими парами с различным опережением относительно огтяхной пары. Нити за счет тяговой способности ПТУ поступают в ПТК 4, где они подвергаются непрерывному разрыхлению путем воздействия двух радиально направленных перпендикулярных струй, истекающих из каналов 6. Далее в ПТК сг^чонтарные нити нагонного компонента под действием вихревых турбулентных потоков реализуются в петли

и дуги, которые закрепляются, перепутываясь о олемеетаркьсии нитями стерхиевого компонента. Получаемая ПТН отводится оттфкной парой через зазор 2 мгаеду торцом ПТК и заслонкой и посгупает в устройство намотки.

Основной принцип получения ПГН с нагонным зффектоы состоит в образовании петлистой структуры из элементарных ютей одной или нескольких комплексных гладких химических нитей, подающихся а форсунку с

Рис.2

Пнезмотекстурирующее устройство для получения ПТН с нагонным бффек-

топ

оперечжнием вместе со стержневой гладкой комплексной химической нитью (или нитями), на которой закрепляется образующаяся петлистая структура, за счет избытка находящегося в форсунке продукта переработки, непрерывно подвергаемого воздействию турбулентного потока воздуха. Причем стержневая нить подаётся с меньшим опережением, чем нагонная. Особая конструкция ПТУ обеспечивает свободное, ненатянутое состояние стержневого компонента и, следовательно, его качественное разрыхление. Одновременно осуществляется беспрепятственное прохождение через ТК в ПТК нагонного компонента, который, также подвергаясь интенсивному разрыхлению, образует (ввиду наличия его избытка) из элементарных нитей петли и дут», зафеапяемые при перепутывали с алеме>тарными нитями стержневого компонента, формируя тем самым объёмную, петлистую структуру ПТН.

Показана геометрическая модель ПТН с нагонным эффектом. Перечислены свойства ПТН, определяемые пе структурой и свойствами исходных компонентов. Проведен анализ сил, действующих на элемо:гтар>)ыв нити во время текстурирования в ПТУ. Представлсяа геокетричсскач интерпретация образующихся из элементарных нитей дуг (рис 3) и получи«

Рис.3 !

Геометрическая шгтерпретация образующихся при пневмотекстурироознии нагонным способом дуг

натематмческая модель дл;грасчета высоты этих дуг о зависимости ог нагона и диаметра радиальных каналов ЛТК, реализованная в формулах (1) и (2). Для дуг, имеющих форму часта •офужности:

1+№М0) •<!?(1-со*(а/2))/а, (1)

где ¿\-50-((а/5ог(а'7))-2) - нагон комплексных нитей, %; йе~ диаметр радиальных каналов ПТК, м; а- угол дуги, от 0 до я рад.

Высота дуг Н, состоящих из двух частей - полуокружности с радиусом Л=0,5-11г и двух прямолинейных участковвысотой кг

5-<{,-(1т'100-{к-2) -0,5), (2)

где М- нагон, величина которого больше той, при которой образуется дуга в виде полуокружности с радиусом Л=0,5ч/л

Разработана программа дпя ПЭВМ, с помощью которой можно определить требуемые значения нагона для формирования дуг заданной высоты. Опксан механизм образования дуг и петель в процессе формирования ПТН нагонным способом. Показана инерционность режима работы описанного ПТУ, что обеспечивает процесс текстурирования. Теоретичен об ос-

ковано положительное влияние зоны смачивания на прэцзсс пневиотекс.ту-рироваиая: улучшение качества нитей и увеличение производительности.

На основании известных формул для определения аэродинамических сил сделано следующее заключение, при смачивании комплексных нитей в ПТУ заносятся капельки воды, которые под воздействием воздушного поток? распыляются, увеличивая тем самый его плотность. Значит возрастают аэродинамические силы, действующие на элементарные нити и создающие петлистую Структуру ПТН. Кроме того, уменьшается сила трения ме>зду волокнами, так как влага играет роль сиазкм.

Показано, что искусственные волокна под воздействием влаги теряют жёсткость, что облегчает их разрыхление и образование дуг и петель.

В третьей главе дан анализ работы ПТУ для получения ПТН с нагонным эффектом, разработана его математическая модель и определены оптимальные конструктивные параметры устройства.

Отмечено, что глазное условие протекания процесса пневмотекстури-рования - турбулентность потоков воздуха - создается в форсунке за счет большой скорости воздушного потока, изменения его направления и разности! диаметров входных и выходных отверстий устройства.

На основе фундаментальных теорий терм о- и аэродинамики разработана математическая модель нового ПТУ, позволяющая определять основные газодинамические и конструктивные параметры устройства. Определены два главных условия качественной работы ПТУ:

- первое

(Р,(0,4168- 0,243Ц))9*"

[Л -1----:--.

2,568(0,4168-0,243Ц)0"'*57 -1

Р^е °'2857 (3)

где Р1 - давление воздуха в наклонно« канале ТК, Па; Рз - давление воздуха в радиальных каналах ПТК, Па; £ - коэффициент сопротивления, зависящий от отношения площадей сечений - площадь сечения с большим диаметром осевого канала ТК, - площадь сечения цилиндрического участка осевого канала ПТК) и выбираемый по таблицам или. диаграммам 0-0,5);

- второе

РажЯ, 1737<Р,<РЛдт/0,091?

(4)

It

Полнена формула (5) для определения объемного расхода ПТУ Сравнение расчётных данных с экспериментальными показало е^ приемлемость для практического применения.

¡2=5,

7ЛТ

г-(

Лмл____ I

¡8-0,2431%))

7RT

\Р ¡(0,4168-0,2431$))

, м3/с

\0,1737Вг)

0.Ш7

(5)

где Ss- площадь сечения входного канал ТК, м?; Г- температура воздуха, (равна 293 °К); R - универсальная газовая постоянная (28? Дж/СК-кг)); St- площадь сечения зазора 2 между заслонкой и ПТК, м\ Используя закон сохранения импульсов в Струйных аппаратах, выведена формула для определения величины зазора 2 между ПТК и заслонкой:

2 =

j

U3,9446S2-CSA\-PtSr

■ ltd.

\0,1737Рг) Jj

0,1737Pt + 2,921 1

6.2S57

-2,921PAmmSs

l Г ^Алия

(6)

где С=0,416&-0,2431% • безразмерный коэффициент, учитывающий отношение сечений -^/З^;

¿засп - диаметр усечённого участка заслонки, м.

- площади сечений соответственно наклонного канала ТК и радиальных каналов ПТК, м\

Проведён эксперимент для определения оптимальных размеров ТК исследуемого ПТУ на стенде модернизированной машины ПБК-225-ШГ для получения полиэфирной ПТН 60 текс. Исходные компоненты: стержневая нить - полиэфирная 13,8 текс; нагонная нить - полиэфирная 22 текс. Используя математическую модель ПТУ были определены значения неизменяемых факторов эксперимента и .уровни варьирования изменяемых фактором:

и а натра наклонного канала dH м входного диаметра осевого канала ТК di,. ¡олучены экспериментальные зависимости основных свойств полиэфирной ITH от диаиатров dH и dC! для нестабильности, разрывной нафузки и коэффициента вариации по линейной плотности ПТН.

По полученным моделям построены совмещенные фафики. Анализ рафиков позволил определить оптимальные размеры ТК устройства. По-газайо, что форсунка с полученными конструктивны«!! размерами способна гекстурировать все виды комплексных «шических нитей, имеющих более низкие или равные полиэфирным штям прочностные показатели.

Для расчета* основных газодинамических параметров форсунки и выбора ее оптимальной конструкции разработана профамма для ПЭВМ.

В конце главы поставлены задачи экспериментального доказательства увеличения производительности и повышения качества ПТН за счет использования зоны смачивания и изучения возможности получения ПТН с нагонным эффектом большой'лкнейнор плотности для иебельных тканей.

Четвертая глава посвящена агсслерииснталы гаау доказательству положительного влиян-дя зокы скачивания на процесс пнавмотекстурироваиия и оптимизации технолотческого процесса получения ПТН с нагонный эффектом большей линейной плотности.

' Проводились исследования, определяющие влияние зоны смачивания на процесс пновкотекстурирования. Исходные' компоненты: стержневой -полиэфирная нить 12,5 текс, нагонный - полиамидная нить 15.6 текс. Были наработаны два варианта ПТН - с использованием устройства сиачизания и без него Использовалась форсунка с конструктивными параметрами, оптимизированными в предыдущей главе. Скачивалась только нагонная нить. Варианты ПТН испьлгывались по следующим критериям: линейная плотность; разрывная нагрузка; разрывное удлинение; нестабильность; петли-стость. В результате эксперимента установлено, что при применении устройства смачивания нестабильность пяти пониисается на 10 %, а петли-стость нити повышается на 40 %; коэффициенты вариации по всем показателям (кроме линейной плотности, где они практически одинаковые) покидаются на 10-30 %. "

Проводился эксперимент для определения положения зокы смачивания в процессе пневмотекстурирования. Исходные компоненты: -стержневой - полиэфирная нить S текс; - нагонный - вискозная комплексная нить 13,3 текс. Нарабатывались три варианта: без использования устройства смачивания; с устройством смачивания, расположенным перед форсункой; с устройством скачивания, расположенный перед подающей нагонную нить парой. В результате эксперимента доказано, что наилучшими крите-

риями качества обладает ПТН. когда устройсгио увлажнении находится перед педающей нагонную нить парой

Для определения огпгшальных основных реумов выработки ПТН г. нагонным аффектом с применением устройства увлаинсния проведен двухфакторний эксперимент. Изменяемые факторы - это скорость выпуска Г и давление воздуха Рг. Исходные компоненты: стержневой - полиэфирная нить в текс; нагонный - вискозная нить 13,3 текс. Давление Рг варьировалось на трех уровнях от 0,4 МПа до и,5 МПа, скорость выпуска - на пяти уровнях от 60 и/глин до 140 м/мин. Определялись следующие свойства ПТН: коэффициент вариации по линейной плотности, разрывные нагрузка и удлинение, нестабильность и потлистость Полутоны экспериментальные модели для нестабильности, петлистости, линейной плотности, разрывной нагрузки и разрывного удлинения.

На построенных совмещенных графиках моделей выделена зона огь тональных значений скорости выпуска и давления.в ПТК, при которых получаются ПТН с лучшие свойствами. Это скорости выпуска от 90 до 110 м/иии п давление от 0,43 до 0,47 МПа. Для выработки ПТН с подобными свойствами без зоны смачивания необходимо снизить скорость выпуска до 60-70 »/глин и повысить давление воздуха в ПТК до 0,Ь МПа, что снижает производительность процесса и увеличивает расход воздуха.

Проведена оптимизация* форсунки для получения ПТН с нагонный эффектов большей линейной плотности для мебельных тканей Исходные компоненты: 2 полиэфирные комплексные гати 22 текс (36 ЭН) в качестве стержневого и 2 вискозные комплексные нити 33,3 текс (40 ЗН) в качестве нагонного компонента Общая линейная гтогног.тъ составила 110,6 текс Изменяемыми факторами являлись величина нагона нагонной нити Мв, давление Р? и диаметр цилиндрической часта осевого какала ПТК «/о». Критерии оптимизации - линейная плотность, нестабильность и разрывная нагрузка ПТН. Каждый фактор варьировался на трех уровнях. Остальные параметры процесса были зафиксированы на определенных значениях, полученных в ходе предварительных исследований и с помощью математической модели ПТУ. Получены экспериментальные модели критериев оптимизации для нестабильности, линейной плотности и разрывной нагрузки.

Из анализа даннцх уравнений и по их графикам определены оптимальные значения технологических параметров процесса для получения ПТН с нагонным аффектом линейной плотности 170-190 текс, с разрывной нагрузкой от 2000 сН и с нестабильностью 3-4 %: нагон /'/д^ 120-146 %, давление Рг=0,5 МПа и ¿«=2,4 шд.

Полученные ПТН лчнейной плотности 190 текс были проработаны в мебельные ткани на ПО «ВИТТЕКС» и получили положительную оценху.

Выполнены расчеты кинематических характеристик механизмов привода основных рабочих цилиндров машины ПК-100-ШЛК для производства ПТН. Показана кинематическая схема машины, даны ^технические характеристики.

В пятой главе представлены результаты переработки химических ПТН с нагонным аффектом в обувные подкладочные ткани. В условиях ОНИП «Новых способов прядения» ВГТУ разработан ассортимент полиэфирных, полиэфирно-полмашдных и пошзфирио-шскозных ПТН линейной плотмо-стъю 45-50 текс

На базе полученных ПТН совмеспю с диссенатораии Колласгивного предприятия ВКШТ разработан ассортимент обувных подкладочных тканей новых структур, которые отличаются высокими износостойкостью, форыо-устойчивостью, гигиеничностью и'низкой материалоемкостью. Ткани внедрены в производство детской спортивной обуви на Лидской обувной фабрике.

Произведён расчет зкЬношчеохой эффективности внедрения предла- " темой технологии получения химических ПТН с нагойыы аффектом в условиях Витебского комбината шелковых тканей. Отадаеный экономический эффект от внедрения ПТН с нагонным эффектом в производство обувных тканей составит в ценах на 1.03.97: при замене хлопчатобумажной пряжи -3454 т. руб.; при замене ПТН, полученных параллельный способом в Могилеве на ЗИВ, 1465S.9 т. руб. на 1000 и* продукции.

♦ ~

ОБЩИЕ ВЫВОДЫ

1. Разработана технология получения химических ПТН с нагонным эффектом с использованием ПТУ, позволяющего получать ПТН из различных комплексных химических нитей в любых комбинациях линейной плотности от 10 до 500 текс.

2. Установлено, что структура ПТН с нагонным эффектом определяется формой, размерами, ориентацией и частотой петель и дуг, а также толщиной стерхяеаого компонента. Найдена зависимость размеров образующихся при пневмотекстурировании дуг от нагона комплексных нитей и диаметра радиальных каналов ПТУ. Разработана математическая модель, позволяющая определять величину нагона нагонного компонента для получения ПТН с требуемыми размерами дуг и петель.

3. Определено, что процесс пневмотекстурирования возможен только при турбулентном режиие движения воздуха. Основываясь на теориях аэро-и термодинамики и на законе сохранения импульса получена математическая модель ПТУ, позволяющая определять основные газодинамические

и конструктивные параметры ПТУ, а также выделены два главных уепооия качественного пневмотекстурирования нзгонпым способом для данной конструкции ПТУ. Разработка методика теоретическою определении объемного расхода воздуха в ПТУ.

4. Получены экспериментальные зависимости параметров качества полиэфирной ПТН от основных конструктивных размероа ТК Определим опп'малькые размеры входного диаметра осевого канала ТК и диаметра наклонного какала ТК, при которых получатся полиэфирная ПГН наилучшего качества. Полученные размеры объяснены теоретически с помощью математической модели ПТУ.

5. Экспериментально доказано положительное влияние зоны смачивания в процессе пнезмотекстурировзния нагонным способом на показатели качества ПТН: увеличение количества петель на 40-50 %, разрыеной на-фузки на 10-20 %, уменьшение нестабильности на 1G-15 % и коэффициектоэ -взрмгцми по всем показателям до 20-30 %. Определено оптимальное положение устройства смачивания в технологической схеме' процесса - перед подающей нагонную дать пэрой. Применение зены смачивания позволяет увеличить скорость выпуска на 30-40 % и уменьшить рабочее давление воздуха на 10-15 %.

6. Определены оптимальные режимы выработки вискозно-полиэфир-ных ПТН с нагонным эффектом линейной плотности 25 текс: скорость выпуска от 90 до 140 n/мин и давление воздуха в ПГК от 0,4 до 0,45 МПа Оптимизировано ПТУ и технологический ре>гашы для получения вис.чоэно-полиэфирных ПТН большой линейкой плотности 170-190 текс: диамегр цилиндрической части осевого канала ПТК 2,4 мм, входной диаметр ТК 1 мм, величина нпгонэ нагонного компонента 120-14Б %, стержневого компонента -14,1 %, давление воздуха о ПТК до 0,5 МПа, в ТК - 0,2 МПа Полученные ПТН проработаны в мебельные ткани на ПО «ВИТТЕКС» и получили положительную оценку.

7. Выполнены расчеты кинематических характеристик механизмов привода основных рабочих цилиндров машины ПК-ЮОШЛК на Коллективном предприятии ВКШТ для производства ПТН. Дана краткая характеристика технических возможностей машины.

8. Разработан а(Зсортиыент обувных подкладочных тканей, изготовленных из ПТН с нагонным эффектом линейной плотности 45-50 текс. Ожидаемый экономический эффект от внедрения данной технологии на Коллективном предприятии ВКШТ составит в ценах -на 01.03.97: при замене хлопчатобумажной пряжи 3454 т. руб., при замене ПТН, полученных параллельным способом в Могилеве на ЗИВ 14656,У т. руб. на 1000 м5 продукции.

Основное содержание работы отражено в публикациях.

1. Смелков Д.8., Коган А.Г., Белое АЛ. Особенности конструкции ПТУ для текстуриров&ныя нагонным способом И 27-я научно-техническая и научно-методическая конференция преподавателей*'и студентов ВТИЛП.: Тез. докл. - Витебск, 1994. - С. 37-38.

2. Смелков Д.В., Коган А.Г. Производство химических ПТН нагонный способом // Новое в технике и технологии текстильной промышленности.: Тез. докл. кждународной научной конференции. - Витебск, 1994.- С. 6.

3. Смелков Д.В., Коган А.Г. Анализ работы аэродинамического устройства для получения ПТН с кагоноа // 2б-я научно-техническая и каучно-

- методическая конференция прсподавате..эй и студентов ВГТУ.: Тез. докл. -Витебск, 1S95."- С. 31.

4. Смелков Д. В., Коган А.Г. Производство пневмотекстурированных химических нитей из отходов текстильного производства // Проблемы промышленной экологии я комплексная утилизация отходов производства.: ' Тез. докл. {Лещународной научной конференции. - Витебск. 1ЭЭ5.- С. 25.

5. Сиелков Д.В.. Добровольский С.И. Производство пнезмотекстури- • роаанных нитей нагоккьш способом // Матзр1алы Рзспубл^нскай навуксагй кгнферзнцы) студзнтау ВНУ Роспублю Беларусь (15-18 мая 1995 г., Минск). Мн.:БДУ, 1935,-С.113-116.

6. Смелков Д.В.. Коган А.Г. Математическая модель пневмотекстури-рующего устройства для получения йнеаиотекстурироваиных химических нитей нагонным способом // Сборник научных трудов ВГТУ, ч. 1. Витебск: ВГТУ, 1995 -С. 6-8.

7. Смелков Д.В., Коган А.Г., Москалёв Г.И., Казарновский В. Я Методика определения объёмного расхода воздуха в аэродинамических устройствах И Сборник научных трудов ВГТУ, ч. 1. Витебск: ВГТУ, 1995 - С. 9 -11.

б. Смелков Д.В., Белов АА Производство химических пневмотекстурированных нитей нагонным способом // Межвузовский сборник научных трудов, Иваново: ИГТА, 1995. - С. 34-36.

9. Смелков Д.В., Соколов Л.&., Коган А.Г., Евтушенко Ю.А. Проектирование конструкции машины ПБК-225ЛО для получения комбинированной пряжи аэродинамическим способом формирования // Межвузовский сборник научных трудов, Москва: МГТА, 1997.-е. 36-39.

10. Смелков Д.В., Коган А.Г., Белов А А. Производство химических пневмотекстурированных нитей нагонным способом // Межвузовский сборник научных трудов, Москва: МГТА. 1997. - С.40-42.

11. Smeikow D., Kogan A. Description of air-streams in air-jet nozzles for air-jet fancy yams // Chemical Fibers International. - October, №5,1995,- P. 372374.

РЭЗЮМЗ

Смялкоу Дзу1трый В|тальео1Ч

РАСПРАЦАВАЦЬ IДАСЛЕДАВАЦЬ ТЭХНАПАПЧНЫ ПРАЦЭС АТРЫМАННЯ ПНЕУМАТЭКСТУРАЗАНЫХ Х1М1ЧНЫХ Н1ЦЕЙ 3 НАГОННЫМ

ЭФЕКТАМ

Тзхналопп, н;ць, спосаб, устройства, фарсунха, кампанент, шпульс, расход, эксперимент, фаетар, матрица, урауяенне, уласц^васць, асарты-мент, эфёктыунасць.

Аб'еетаи даследавання г'яуляецца хш!чная пнгуматэкстурзваная ищъ з нагонный зфестам.

Мэта работы - расгтрацоука 1 даслэдаЕанно тэхчалапчнэга працэсу ат-рымання пнгуматэкстурззакых »м'нных к'щей з нагонным эфектам, а таксама . ковага пне^ыатэкстуруючзга устройства, спасобнага стабтьна фариаваць пноуматзкстуразгныя шц| з нагонным эфеетам, яия схладпюцца з роздых каипгнэ!гга9. <

Методика даследванняу базавалась на зымгах тзарэтычных 1 эиспе-рыкекталькых даследваннпу, выкладзеных у працах айчьжных \ заме:кных вуноных. У тсарзтычных даэдедвакнях выкгрыстоувзлхь ?яотады тзорый азргдыкау'.м I тэриадынами, ф|з'!чиыя законы выхаосння пд пульсу, прагра-гд'фЕванио на мове Паскаль VI для ПЭВМ. Эксперымгнгальныя даследоаин! празодзтхя з выкарыстаинем изтадау натзматычнгга планавання эхспе-рымекту для вызначэння шматфактзрных залежнасцей. Алрацоука вын!кау зксперыментаупрзаодз'шась з выкарыстаинем ПЭВМ.

У вышку даследванняу распрацаваны тэхналапчны працэс атрымамня х!шчных пкеуматэкстураваных нщей нагонным спосабам 1 нсвае пнеунатзкс-туруючае устройства, вызначакы агттымальныя параметры устройства, распрацаваны нетодыка тэарэтычнага вызначсння асноуных параметрау фарсу™, иетодыка тэарэтычнага еызначзння расходу воздуху у фарсунке, вы-значены аптьшальныя рожымы выпрацаум' пнеуматэкстураваных йцгй э наганный эфеетам розкага асарты менту,

Прапакувшя тэхналопя у*ар?.кена на Вщобстаи камбжаце шолгавых тканм.

Распрацован асартыыент абутковых ткани з выкарыстаинем пнеумэ-тэкетураьаных юцей з нзгоккьш эфэктам.

РЕЗЮМЕ Смелков Дмитрий Витальевич

РАЗРАБОТАТЬ И ИССЛЕДОВАТЬ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ ПРОЦЕСС ПОЖЕНИ ЯПНЕВМОТЕКСТУРИРОВАННЫХ ХИМИЧЕСКИХ НИТЕЙ С . , НАГОННЫМ ЭФФЕКТОМ

Технология, нить, способ, устройство, форсунхзг компонент, иыпульс, расход, эксперимент, фактор, матрица, уравнение, свойство, ассортимент, эффективность. •

Объектом исследования является химическая пневиотекстурирован-ная нить с нагонный эффектом.

Цель работы - разработка и исследование технологического процесса получения пневмотекстурированных химических нитей с нагонным эффектом, а также нового пнееиотекстурйрующего устройства, способного стабильно формировать пн^вмотекетурирозанные нити с нагонный зффеетои, состоящие из различных компонентов.

Методика исследований базировалась на результатах теоретических« экспериментальных исследований, изложенных в трудах отечественных н зарубе»ных ученых. В теоретических исследованиях использовались методы теорий аэродинамики и термодинамики, физический закон сохранения импульса, программирование на языке Паскаль VI для ПЭВМ. Экспериментальные исследования проводились с применением иетодоа математического планирования эксперимента для установления кногофакторных зависимостей. Обработка результатов экспериментов велась с использованием ПЭВМ.

В результате исследований разработаны технологический процесс получения химических пневмотекстурированных нитей нагонным способом и новое пневмотекстурирующее устройство, определены оптимальные параметры устройства, разработаны методика теоретического определения основных параметров форсунки, ыетодика теоретического определения расхода воздуха в ПТУ, определены оптимальные рехашы выработки пневмотекстурированных нитей с нагонным аффектом различного ассортимента.

Предлагаемая технология внедрена на Коллективном предприятии Витебский комбинат шйлковых тканей.

Разработан ассортимент обувных тканей с использованной пмеаио-текстурированных нитей с нагонныызффектоц„

REZUME

Smeikov Dmitry Vitajjcvich

THE DEVELOPMENT AND RESEARCH OF TECHNOtOClCAi PROCESS OF CHEMICAL AIR JET FANCY YARNS

The technology, yam, way. device, air-jet. contponen! impwse. thro<K»ftpui. experiment, factor, matrix, equation, article, range, effectiveness The object of research is chemical air-jet fancy yam. The purpose of woric is the development and research of tecbnoio<>cjl pioc-ess for reception of chemical air-jet fancy yarns and also of the new air-jot winch is capable of the steady forming of the air-jet fancy yarns of different components

The methods of researches based one's arguments upon the results cf the theoretical and experimental researches, stated in labor domestic and foreign scientist ones were used. Theoretical researches used the methods of theory of aerodynamic and thermodynamic, the physical law of the conservation of the impulse, the programming on Pascal VI for computer. Experimental researches were conducted with application cf methods of mathematical planning of the experiment for establishments of dependencies. The processing of results of experiment has been with use of the computer.

As a result of researches the technological process of reception of chemical air-jet fancy yams and new air-jet have been developed, the optimum parameters of sir-jet has been determined, the method of the theoretical determination of basic parameters of sir-jet, the method'of the theoretical determination of the air throughput in the air-jet have been developed, the optimum regimes of output of airjet fancy yams of different range have been determined.

The given technology has been introduced at the Vitebsk centre of siS< cloths. The range of shoes cloths with application of air-jet fancy yarns has been developed.