автореферат диссертации по технологии материалов и изделия текстильной и легкой промышленности, 05.19.03, диссертация на тему:Разработка и исследование чесального устройства первой стадии чесания для однопереходной системы прядения

ИВАНОВСКИЙ ОРДЕНА ТРУДОВОГО КРАСНОГО ЗНАМЕНИ ТЕКСТИЛЬНЫЙ

шщ,

: < ...

р р д ИЩГЦТУГ им. М.В. ФРУНЗЕ

На правах рукописи ВЛАСОВ Алексей Александрович

РАЗРАБОТКА И ИССЛЕДОВАНИЕ ЧЕСАЛЬНОГО УСТРОЙСТВА ПЕРВОЙ СТАДИИ ЧЕСАНИЯ ДЛЯ ОДЮПЕРЕХОДНОЙ СИСТЕМЫ ПРЯДЕНИЯ

Специальность 05.19.03 - технология текстильных материалов

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Иваново - 1993

Работа выполнена в Ивановской, ордена Трудового Красного Знамени текстильном институте им. М.В. Фрунзе.

Научный руководитель Доктор технических наук, профессор В.Д. Фролов.

Официальные оппонентн: доктор технических наук¿профессор Ю.В. Павлов, . кандидат технических наук 0*М. Никифоров* . . /

В е.д у ч е е предприятие' Ивановское СКВ чесальных машин.

Защита состоится " " ^¿>¿£¿/'$ 1993 г.

в // часов на заседании специализированного Совета К.063.33.01 Ивановского ордена Трудового Красного Знамени текстильного института им. М.В. Фрунзе по адресу: 153457, г.Иваново, пр. Ф.Энгельса,

С диссертацией мошю ознакомиться в библиотеке института.

21.

Автореферат разослан

УченыА секретарь специализированного Совета, доцент

Н.А. Кулида

- 3 -АННОТАЦИЯ

Актуальность теми. Перед легкой промышленное стью поставлена задача.осуществления работ по дальнейшему значительному повышении производительности труда на основе внедрения прогрессивной технологии и автоматизации производства.

Наиболее эффективный путь развития новой техники и технологии является однопереходная система прядения "кипа-пряжа" с автоматическим управлением всем ходом технологического процесса, разрабатываемая в рамках ЫН1К "Текстиль".

Однопереходная система прядения включает одну из проблем создания нового чесального устройства первой стадии чесания с целью очистки хлопка от сорных примесей и пороков, разъединения клочков на комплексы и отдельные волокна с пневматическим съёмом волокна с пильчатого барабана.

Чесальное устройство в технологическом процессе является основным звеном,осуществляющим очистку хлопкового волокна. От эффективности кардочесания в большей мере зависят' качество пряхи и технико-экономические показатели однопереходной системы прядения. Цель и задачи исследования заключаются в создании,теоретическом и экспериментальном изучении чесального устройства первой стадии чесания, в оценке его технологических возможностей по очищающей способности,разъединенности комплексов волокон и влиянии различной частоты вращения рабочих органов на длину хлопкового волокна, о

Методика исследований включает теоретические и экспериментальные метода исследований. Первые применялись при изучении аэродинамического и технологического характера взаимодействия рабочих органов чесального устройства, при определении конфигурации очертания боковых стенок конфузсра и скорости'воздушного потока в зоне съёма. Широко использованы стнтистичоекид

методы обработки результатов эксперимента. Оптимальные параметры работы чесального устройства определялись современными методами математического планирования. Показатели качества очищенной хлопковой смеси и пряжи оценивались по стандартным методикам или с помощью специальных методов исследований, например разъединенность комплексов волокон. Все расчеты и обработка результатов экспериментов выполнены на ЭВМ.

Научная новизна состоит в создании нового чесального устройства,экспериментальном подтверждении эффективности элементов новой конструкции ЧУ-1 и теоретических разработках некоторых параметров отдельных узлов устройства,признанного- изобретением /а.с. № 1773960/. Чесальное устройство позволяет получить высокие показатели качества полуфабрикатов и пряжи вырабатываемой из них.

Практическая ценность. Образец изготов-пен в условиях экспериментального производства СКБ ЧМ, исследован в производственных условиях опытно-экспериментальных фабрик СНБ ■1М и ЦНИХБИ в составе автоматизированной однопереходной систеш 1рядения. Физико-механические показатели пряжи,полученные на сд-гопереходной системе прядения соответствуют ОСТу 17-362-85. Че-;альное устройство ЧУ-1 позволяет получать качественный полуфабрикат в поточных линиях "кипа-пряжа" и может быть использовано ■ 1Ля регенерации отходов прядильного производства.

Апробация работы. Результаты работы доклады-юлись на: - •

• итоговой международно й научно-технической конференции Ивановского ордена Трудового Красного Знамени текстильного института им. М.В» Фрунзе. - Иваново 1992;

• заседаниях кафедры механической технологии текстильных материалов Ивановского ордена Трудового Красного Знамени текстильного

- 5 -

института им. М.В. Фрунзе. - Иваново 1991-1993; - ученом совете Ивановского ордена Трудового Красного Знамени научно-исследовательского текстильнойо института хлопчатобумажной промышленности /ИвНИТИ/. - Иваново 1993.

Обгёы диссертации. Работа изложена на 120 страницах машинописного ^екста,состоит из введения,шести глав и содержит общие выводы, 26 рисунков, 21 таблица и перечень использованной литературы из 78 наименований. Приложение состоит из 14 страниц.

КРАТКОЕ СОДЕРКАШЕ РАБОТЫ

Во введении обоснована тема.цель и задачи исследования,показана актуальность, научная новизна и практическая ценность.

В первой.главе дан обзор научных работ и патентной литературы,отражающей состояние изучаемых нами вопросов, на основе которого выработаны план и этапы исследований.

Во второй главе обоснованы выбор оптимальной конструкции,технологическая и техническая характеристики и приведен принцип работы стенда чесального устройства ЧУ-1.

Третья глава содеркит теоретическое и экспериментальное исследование ЧУ-1. В посцессе работы чесальных устройств требуется интенсификация технологического процесса,позволяющая эффективнее вьделять сорные примеси в отходы. Эта эффективность в значительной степени зависит от количества валиков,находящихся в контакте,величины разводки, их направления вращения и взаимоувязанной скорости вращения, а также от воздушных вихревых потоко создаваемых етими валиками. Вихри вызывают в технологическом пото ке дополнительную ивдуцированную скорость. Под влиянием вихря час тицы воздуха перемещаются по окружностям,центром которых является

- б -

вихрь, со скоростями V .обратно.пропорциональными расстоянию Г движущейся точки от центра вихря

О =фхг) где Г - циркуляция воздуха.

Следовательно на рассматриваемых поверхностях скорости имеют значения:

тх-г/(Ьтг,)-, а-Шягп); а=г/ат).

Из уравнения Бернулли для несжимаемой среды получены разность давления Р^ - Р-> одной из пар скоростей :

Р1 ~ Р2 = (_р/2*)(и?~ 1)1), где р - плотность воздуха.

Проекции скорости,которая сообщатся вихрю I от вихря 2 определяется выражениями:

и?,* -[сЫМИг -Г/(Ш

о1;;- -[гшм^ = -Пшк)

где - расстояние между центрами вихрей;

А - проекция Ь, на ось Аналогичным образом определены проекции скоростей других взаимодействий и их суммарные составляющие.

Для точки А отсоса пыли и пуха в верхней части чесального устройства найдено значение функции тока. При этом функцию тока невозмущенного набегающего потока определены по известной суммарной скорости: ,

Чгад*,=(к*с -ГКЬА)-П(2ъкуГт)= Т/Ыу

Интегрируя это выражению, находим: -Ц

Для определения других составляющих функции тока найдены скорости, индуцируе'мне в данной точке парой вихрей I и 2

'.Ьж- к-ц

гг - ' 1 &Ж.- ' л- ~ у ■ „г<" £/ х . _£. X_

- 7 -

-,2) Л. / ¿у - Г

Г / Z7

Тогда суммарные составляющие скорости: Поскольку (X, У)

df~idy/dx)dx (i)

С учетом связи мзвду функцией пока и составляющими скорости Заменяя здесь скорости

и С^ их значениями в точке А и интегрируя выражение (I) получаем:

Функция тока суммарного течения,возпикающего^в результате наложения поступательного потока на течение,иццуцируемое парой вихрей, определяется суммой:

■ ^уЯЛяМлу]].

Для получения семейства линий тока принимаем l|/=C0itst ,то есть

Таким образок, rip;-; конструкт,.зном рафики р&счеснвашего узла текстильной изваяю, как совокупности ървх рабочих- органов, от которых отводится часть запылешюго воздушного потока, необходимо учитывать семейство линий тока в данной зоне. Используя «ороткчес.кие дацянз получен профиль пяетпканеры для отвода гзапь-

ленного воздуха и пуха.

При аэродинамическом съёме волокна необходимым условием,влияющим на качество очищенной волокнистой массы,является полный съём волокна с выпускного пильчатого барабана. Для этого необходимо создать экономичный пневмотранспортный элемент /конфузор/,обеспечивающий необходимую скорость воздуха в зона,съёма и равномерный отвод волокновоздушной смеси. Расчета показали,что при частоте вращения пильчатого /съёмного/ барабана 2289 мин~* минимальная скорость воздушного потока,необходимая для съёма волокна и/с.

Для создания более однородного поля скоростей в зоне съёма произведён расчет формы кривой образующей конфузор. Применив теорию "Ньютонова торможения",при которой частицы воздуха испытывают возмущение только при ударе о тлердую поверхность и полностью терпит нормальную к стенке составляющую количества движения получена зависимость распределения скоростей в зоне съёма.:

где - угол раскрытия боковых -гиперболических стенок конфузора; р^- давление в точке полного торможения;

давление в некоторой точке; риг- плотность воздуха в точке поного торможения. Ьлученное выражение соотношения меяду скоростью воздушного потока I углом подтверждается экспериментальными данными. Ноэффиент сорреляши мскду теоретически™ к экспериментальными данными рпр.-г ),9о, что свидетельствует- о возможности применения зтоК яависи-гасти для данной конструкции гогфузора.

Б четвертой г л а р о определялся оптимальный реши ряботи ттада ^сального устройства ЧУ-Г с помощью математически* кето-ов планирования эксперимента. В табл. приведен» числришс змлч"-ля члксороБ, уровкчй " « интервалов варьирования пс-р< нчятх.

-Таблица

Наименование переменных факторов

Уровни варьирования;, .Интервалы -I : ' 0 : "41 : варьирования

Хт - производительность, 1 кг/час 10 т:15 20 5.

Хр - частота вращения приёмного барабана, т

мин-1 1000 1300 '1600 300

Хо - разводка между первым сороотбойным ножом и первым .приёмным барабаном, мм 1 ! 2 '3 Ч

- разводка между вторым сороотбоным ножом и вторьм приёмным барабаном, мл I 2 3 1

Все эти факторы исследовались" длятпетырёх типов сортировок - (5-1, 5-П, 5-й, 5-1У).

Критерием оценки работы чесального устройства' служили эффективность очистки Уг ,а также количество прядомого волокна в отходах У^ . В результате получены адекватные (при Р = 0,95 % ) уравнения,описывающие связь указанных факторов с величиной эффективности очистки, а также'количество прядомого волокна в отходах

Ут = 44,55 + 2,53Х2 - 1,76X3X4 + 1,56X^3X4 + 3,81X3X3X4

У2 = 52,53 + 1,17X3 + 10,41X2 - 1,16Х3 + 4,22X4 - I,97X3X3 -

-1,21X2X3 + 1»03Х2Х4 " 2,52X3X^X3 + 4,44X2X3X4 + 1,86X3X3X4

Из анализа этих уравнений получены оптимальные параметры основных рабочих органов.

В пятой гл п-в е определялись технологические характеристики чесального устройства очищающая,расчесывающая способность, а такжо блипнис устройства на длину волокна. Исследования иокпзалиии'о наибольший эффект очистки наблюдался при отделении !'ГУ"ного сора от 75,3 % до 81,6 %, от мелких сорних примесей 53,8$

до во,0 %,кожицы с волокном от 6,4 % до 27,1 %. Разрыхляющая способность устройства колеблется в интервалах от 70 % до 90 % в зависимости от производительности и частоты вращения приемного барабана.

Результаты исследований чесального устройства показали, что после прохождения через ЧУ-1 укорачиваемое™ волокон не наблюдает ся. Показатели штапельной и модальной длин при увеличении частоты вращения приемного барабана от 700 мин-* до 1750 мин-* и соотношении скоростей Й/С^ = 1,44 практически не изменяются.

В иестой главе описаны исследования работы чесального устройства ЧУ-1 на экспериментальном участке Ивановского СКБ ЧМ и в линии автоматизированной однопереходной системы прядения /АОСП/.

На основании проведённых теоретических и экспериментальных исследований были разработаны исходные требования на проектирование экспериментального образца чесального устройства первой стадии чесания ЧУ-1 и переданы Ивановскому СКБ ЧМ на проектирование и изготовление. За основу проектирования чесального устройства была принята принципиальная схема стенда. В процессе работы над конструкцией экспериментального образца в неё были внесены некоторые отличия от с-тееда ЧУ-1. Рабочая ширина экспериментального образца была увеличена с 400 мм до .1000 мм. Питающий рифленый цилиндр заменён питаиции валиком отянутым игольчатой лентой.дополненный . с-ьёмным гребнем. Изменена кинематическая схема,рабочий валик приводится в движение от отдельного электродвигателя. Экспериментальный образец чесального устройства ЧУ-1 был установлен на экспериментальном участке Ивановского СНБ ЧМ, где была проведена ого работоспособность и проведен!,I испытания. Ц^льп проводит«- испытаний экспериментального обрпзца бглп определение влияния рлбочи>: органов на длину волокна,огг -¿деление эфф-ктиЕ»ости очистки и количества вгдлчпг.игс отходов при производит» лыпм и 9,6 кг."! и Гул-!-- .

- II -

После проверки работоспособности и испытания чесального устройства на экспериментальном участке СКВ ОД в составе линии ' минибункерами и чесальными устройствами ЧУ-2 оно было передано в МРПК 'Текстиль" с последующей установкой его в состав автоматизированной однопереходной системы прядения /АОСП/. Испытания ЧУ-1 в линии показали его рабоспособность,надёжность и соответст»-вие требованиям,предъявляемым заказчиком. Физико-механические показатели пряки,вырабоганной на линии с использованием ЧУ-1, соответствуют требованиям ОСТа на данный ассортимент пряжи.

ВЫВОДЫ

1. Разработано новое чесальное устройство (а.с. № 1773960) первой стадии чесания ЧУ-1 для однопереходной системы прядения, которое способствует получению высоких показателей качества хлопковой смеси и пряжи,вырабатываемой из неё.

2. Проведён теоретический анализ работы технологических режимов основных органов чесального устройства.

3. Установлено',что' движение воздуха,возникающего при вращении приёмных барабанов,носит сложный характер и является результатом сложения двух видов движения: поступательного - циркуляции воздуха и вращательного'.- вихревого. '

4.' Выражение,полученное :для йпредёления функции тока,возникающего" в результате наложения "поступательного воздушного потока на течение,индуцированное'вихрями,позволило спроектировать профиль пневмокамеры для отвода запылённого воздуха "и пуха С" поверхности приемного барабгна.

б. Теоретически обосновано, распределение скорости воздушного потока,определяющего характер движения волокновоздушной смеси относительно гиперболических боковых стенок конфузора в зоне съёма.

б. Теоретически определено и экспериментально проверено соотно-

- 12,-

шение меаду скоростью воздушного потока и углами раскрытии боковых стенок конфузора,обеспечивающее полный еьём • волокна со второго пильчатого барабана.

7. Проведены технологические испытания стеща чесального устрой ства ЧУ-1. Установлено, что

- наибольший эффект при определении крупных сорных примесей 75,3 % - 81,6 %, для мелкого сора эффективность очистки составила 53,8 % - 60 55, для кожица с волокном 6,4 % - 27,1 %;

- разрыхляющая способность возрастает с 70 % при частоте вращения 700 мин-* до 90 % при частоте вращения 1750 мин""*;

- увеличение частоты вращения приемного барабана с 700 ыин~* до 1750 мин-* не дает заметного изменения ни штапельной, ни модальной длины,одновременно уменьшается количество пуха в очищенном волокне по сравнен!® с исходным.

9. С помощью плана полного факторного эксперимента получены уравнения регрессии,характеризующие влияние основных заправочных параметров работы чесального устройства на эффективность очистки волокна и количество прядомого волокна,выпа-дшзщего в отхода.

9. В результате решения компрошсной задачи по обоим критериям оптимизаций", а также совместного решения уравнений регрессии на ЕШ получены оптимальные заправочные парамет-

ры чесального устройства: производительность - 20 кг/ч,частота вращения приемного барабана - 1000 мин-*,разводка ыозду приемными барабанами и сороотбойными ножами - I мм.

10. На основании проведенных исследований разработав исходные требования на проектирование экспериментального образца че • сального устройства первой стадии чесания ЧУ-1 и пгредвш Ивановскому СКВ ЧМ на проектирование и изготовление.

11. Определены технологические характеристики »кспрримг-нт^ьнм--.,

образца чесального устройства: эффективность очистки от различных фракций сорных примесей составила от 28,84$ до 33,3155, разъединяющая способность колеблется в интервале от 70^ до 90^, длина волокна при прохождении его через чесальное устройство не уменьшается. Выход отходов при производительности 9,в кг/ч составил 2,94^, при производительности 36 кг/ч -. 2,125?. ^ . ■■■•■

12. Сравнительные испытания экспериментального образца ЧУ-Г с сегментами и без сегментов показали,что неподвижные сегменты, установленные под пильчатыми барабанами,улучшают разъединённость волокон,не уменьшая длину волокна и существенно не влияя на эффективность очистки.

13. Испытания ЧУ-1 в линии автоматизированной однопереходной системе прядения показали его работоспособность,надёжность и соответствие требованиям,предъявляемым заказчиком. Физико-механические показатели пряжи,выработанной на линии АОСП с использованием ЧУ-1,соответствуют требованиям ОСТа 17-362-85 на данный ассортимент пряжи.

Основное содержание диссертационной работы отражают следующие публикации:

I. Разработать однопереходную систему прядения и создать экспериментальную линию для производства хлопчатобумажной пряжи средних линейных плотностей.

Разработать экспериментальный стецц чесального устройства с аэродинамической приставкой. Отчет о научной работе. - Иваново, .ИвНИТИ,. 1988.

Р, Провести испытания экспериментального образца чесального устройства ЧУ-1 Ьервой стадии чесания. Отчет о научной работе. -Иваново, ИвНИТИ, 1989.

3. Создать на базе узлов и деталей чесальных машин марки ЧВД-4 разрыхлительно-очищаищий агрегат с повышенным пылеудалением для'переработки засоренного хлопкового волокна и отходов. Отчет о научной работе. - Иваново, ИвШТИ, 1991.

4. Власов A.A., Андреев В.А., Москвин Ю.Г., ПуЧкова О.В.

Аэродинамическая система съёма волокна с пильчатого барабана

чесального устройства ЧУ-I. Международная научно-техническая

конференция "Проблемы развития текстильной и легкой промышлен-f

ности в современных условиях". (Прогресс-92) Тезисы доклада, Иваново, ИвТИ, 1992, с.57.

5. Фролов В.Д., Власов A.A., Сапрыкин Д.Н. Аэродинамический и технологический характер взаимодействия приемных валиков чесальной машины. Изв. вузов. Технология текстильной промышленности, 1993, № 2, с.71-74.

5. Москвин Ю.Г., Власов A.A., Пучкова О.В., Фролов В.Д. Узел питания чесальной машины. Авторское свидетельство № 1773960 по заявке № 4809801/12.