автореферат диссертации по машиностроению и машиноведению, 05.02.13, диссертация на тему:Разработка и исследование игольчатой гарнитуры чесальных машин

ВВЕДЕНИЕ.

1 .СОВРЕМЕННОЕ СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА.

1.1. Современное представление процессов чесания волокнистых материалов.

1.2. Современные конструкции гарнитур для чесальных машин.

2.ОПРЕДЕЛЕНИЕ СИЛ ЧЕСАНИЯ ВОЛОКНИСТЫХ МАТЕРИАЛОВ.

2.1 Прядение шерсти.

2.1.1. Зависимость между свойствами пряжи и волокон.

2.2 Силовой анализ взаимодействия барабана с рабочим валиком.

2.3.Анализ вытягивания единичного волокна из клочка без учета динамических сил.

2.4.Влияние динамических сил на процесс чесания.

2.5.Поведение волокон в зоне чесания.

2.6 Анализ экспериментальных данных.

3.ПОСТРОЕНИЕ МОДЕЛИ ПРОЦЕССА ЧЕСАНИЯ.

3.1.Физическое описание процесса чесания.

3.2. Пути построения параметрической модели процесса чесания.

3.3.Экспериментальное исследование сил извлечения волокон из комплекса.

4.0ПРЕДЕНИЕ МОДУЛЯ ЮНГА МАТЕРИАЛОВ И КОЭФФИЦИЕНТОВ ПОСТЕЛИ ОСНОВАНИЯ.

4.1 .Постановка эксперимента.

4.2. Особенности обработки ограниченного числа опытов.

4.3.Оценки для математического ожидания и дисперсии.

4.4.Достоверность эксперимента.

4.5.Определение модуля Юнга материалов.

4.6.Определение коэффициентов постели основания.

5. ИССЛЕДОВАНИЕ ПРОЧНОСТНЫХ И ДЕФОРМАЦИОННЫХ ХАРАКТЕРИСТИК ГАРНИТУРЫ ЧЕСАЛЬНОЙ МАШИНЫ.

5.1. Выбор показателей работоспособности игольчатых лент.

5.2. Определение прочностных и деформационных характеристик.

5.3. Определение показателей работоспособности игольчатых лент

5.4. Расчет показателей работоспособности игольчатых лент.

5.5 Учет ударного характера нагрузок.

5.6.Способ монтажа игольчатой гарнитуры.

Чесание на чесальных машинах - один из важнейших процессов в технологии обработки волокнистых материалов, от которого зависит качество выпускаемой продукции. Эффективность чесания , то есть максимальное разъединение комплексов на отдельные волокна , очистка волокон от сорных примесей ,пороков и формирование чесальной ленты или холста , равномерных по толщине , обеспечивается при максимальной проникающей способности зубьев или игл гарнитуры , имеющих относительное движение в массу обрабатываемых волокон. От тщательности прочеса зависит качество ровницы, пряжи, суровой и готовой ткани, обрывность нитей в прядении и ткачестве, производительность прядильного и ткацкого оборудования, а так же правильное протекание процессов отделки ткани и качество её в готовом виде. В связи с этим исследование гарнитур чесальных машин имеет большое значение.

Изучением процесса чесания занимались многие ученые: H.A. Васильев, Н.Я. Канарский, В.А. Ворошилов, Н.Т. Павлов, Ф.С. Холмогоров, И.В. Будников, М.В. Эммануэль, И.Г. Борзунов, Г.И. Карасёв, Б.Н. Фридман и многие другие.

Волокнистый материал, поступающий в чесание, состоит из клочков, на которые в процессе чесания действуют различные силы. Клочки в свою очередь состоят из извитых перепутанных между собой волокон, имеющих различную конфигурацию. Если проследить за формой залегания какого-либо волокна в клочке шерсти, то можно обнаружить, что она имеет вид сложной пространственной кривой. Части волокна, как правило, располагаются в самых различных частях объёма клочка. С поверхности клочка волокно может уходить вглубь его и, сделав там несколько поворотов, вновь выходить на поверхность клочка или располагаться каким-то другим образом. Волокно своими извитками полностью или частично обвивает группы соседних с ним волокон, а те, обладая собственной извитостью, в свою очередь переплетаются с группами других волокон.

Во время кардочесания, в особенности в начальной его стадии (предпрочёс, первый основной прочёс), разрыхление шерсти в значительной мере сводиться к растаскиванию клочков, которое осуществляется в основном между главными барабаном и рабочими валиками. Здесь же (не считая узла питания) происходит наибольшее количество обрывов волокон.

При растаскивании клочка одна часть его продолжает двигаться с главным барабаном, вторая, зацепившись за зубья рабочего валика, остаётся на его поверхности. В зоне разрыва образуется множество систем относительно скользящих волокон. В каждой такой системе волокна, движущиеся с главным барабаном, скользят в зоне разрыва по соприкасающимся с ним волокнам другой части клочка, зацепившейся за зубья рабочего валика, и наоборот.

Необходимо учесть, что скользящие волокна (точнее, скользящие концы волокон) движутся не прямолинейно, а по сложным криволинейным траекториям, определяемым их формой залегания в клочке и взаимным расположением соседних волокон. Ясно, что при таком движении скользящие волокна всё время изгибаются.

Из этих рассуждений следует, что трение волокон в процессе кардочесания надо рассматривать как трение гибких тел. В случае трения гибких тел существенное значение имеет не только коэффициент трения, но и способность тела к изгибу.

Задача процесса чесания заключается в выполнении следующих основных операций:

1) разделение клочков волокон на более мелкие пучки и пучков на отдельные волокна;

2) частичное распрямление волокон и ориентация их в одном направлении;

3) тщательное перемешивание волокон и по возможности более полная очистка их от сорных примесей;

4) образование из отдельных волокон тонкого равномерного холстика или ватки;

5) превращение полученного холстика или ватки в ровницу или ленту и наматывание продукта в паковку определенной формы.

При экспериментальном исследовании процесса чесания суть в основном сводится к определению сил вытягивания одиночного волокна из комплекса, вытягивания группы (двух и более волокон) из комплекса и разделение комплекса на два.

Как показывает практика, эффективность процесса чесания в значительной степени зависит от качества вспомогательных изделий и оснастки, в первую очередь, от состояния игольчатой гарнитуры, участвующей в процессе чесания волокнистых материалов.

В настоящее время имеется большое разнообразие игольчатых гарнитур, различающихся профилем игл, конструкцией и материалами оснований, что зачастую нельзя оправдать ни требованиями текстильной технологии, ни экономическими соображениями. Однако в научно-технической литературе весьма мало места уделяется вопросам рационального проектирования технологической оснастки, в связи с чем исследования в этой области являются весьма актуальными.

В связи с этим, данная работа посвящена решению ряда конструктивных задач по обеспечению надежной работы гарнитуры, что представляет теоретический и практический интерес для организаций, проектирующих и эксплуатирующих оборудование для чесания 7 волокнистых материалов.

Поэтому целью данной работы является определение сил чесания волокнистых материалов, выявлению показателей работоспособности игольчатых гарнитур и на их основе разработке методики проектирования, позволяющей создавать на их основе конструкции игольчатых гарнитур повышенной надежности и долговечности.

ОБЩИЕ ВЫВОДЫ И РЕКОМЕНДАЦИИ

1. В качестве показателей работоспособности игольчатых лент шерсточесальных машин используются величины максимального перемещения конца иглы в материале основания и на конце иглы

2. Представлены методика расчетов показателей работоспособности и проведена алгоритмизация задачи и реализована на ЭВМ

3. Одним из путей повышения долговечности и экономичности конструкций игольчатых лент является замена натуральных материалов, применяемых для изготовления оснований игольчатых лент, накладками из маслостойких резин, например, 8070У,8130ХХУ1,8544У, а также х/б ткани и полульна в качестве подложки.

4. Изучено влияние динамических сил на процесс чесания, определена зависимость силы вытягивания от длины волокон.

5. Проведенный эксперимент по исследованию деформации клочков волокнистых материалов в зависимости от продольной силы подчиняется нормальному распределению

6. Зависимости модуля Юнга Е от плотности клочков нелинейна, что является характерным для волокнистых материалов

127

7. Зависимость коэффициента постели основания от силы также нелинейна, что характерно для резин и текстильных материалов

8. Получены величины сил вытягивания единичного волокна из комплекса и силы разделения комплексов волокон

9. Предложена параметрическая модель процес сачесания

10. Предложен новый способ монтажа игольчатой гарнитуры, который способствует сохранению и улучшению эксплуатационных характеристик игольчатых гарнитур не зависимо от профиля поверхности, на которую монтируется гарнитура.

1.Haizner A. Etude de la Carde. Annales-Scientifigues Textiles Belges.Mach,№3,1934

2. Ворошилов B.A. К вопросу об определении дуги чесания . Известия вузов.Технология текстильной промышленности, 1968 г.,№ 4

3. З.Эммануэль М.В. Теория и практика приготовления смесей и чесания в шерстопрядении. Доклад об опубликованных работах, представленный на соискание ученой степени д.т.н.-М.:1963.

4. Борзунов Б.М. Основы технологического режима кардочесания./Наука и жизнь. 1980,№11 с.34

5. Липенков Я.Я., Канарский Н.Е. Учение о шерсти и ее первичной обработке.-М.-Л.:Гизлегпром,1939.-436 с.

6. Панин П.М. О силах, возникающих при чесании шерстяных и химических волокон на валичных чесальных машинах.-Текстильная прмышленность, 1966-№6,с. 16-21

7. Thorndike G. Automatic cintrol of the Wollen card.- Texnical Reconder, 195 5 ,№ 10,p. 17-74

8. Richards R.T.The Mehanical Properties of Woven Fabrics.-The bending of Woven Fabrics/ Texnical Reconder,1968,v36,p.205-211

9. Jowerts P.D.The Mehanical Bent Yarn/ Texnical Reconder, 1952,v. 10,p.665-681

10. Труевцев И.И., Ашнин H.A. Теория и практика кардочесания в аппаратной системе прядения шерсти.-М.:Легкая индустрия, 1968.348 е.,ил.

11. Лежебрух Т.О. Новая техника и технология чесания шерсти и химволокон.-М.:Легпромбытиздат,1985.-38 с.14.3адоя А.Ф. Какой должна быть чесальная машина? /Тестильная промышленность^ 11,1985г

12. Komoru T.,Makisima K. Estimation of fiwer orientation and lengh in fewer assembles.T.K.J. 1989,V59.№5,p. 309.

13. Узел чесания. Патент № 1797631. CCC: МКИ3 Д01615/08/

14. Иванов Ю.В.- опубл.- 23.02.93. Бюл.№7 — 4 с.

15. Чернышов В.А., Невских A.A., Астафьев С.Д.

16. Справочник по шерстопрядению/Под ред.Ковалева Ф.Л.

17. М.:Научно-техническая литература, 1976.-456с.21. .Чериышов В.А. и др. Сравнительный анализ работы полужесткой гарнитуры шляпочных полотен.-Текстильнаяпромышленность»,1978, № 1.

18. Ашнин Н.М. Теоретическое и экспериментальное исследование процесса кардочесания волокнистых материалов.-JI. Автореферат докторской диссртации, 1979-40 с.

19. Лежебрух Г.О. Использование современных чесальных машин и аппаратов в шерстяной промышленности.-М.:ЦНИИТЭИЛегпром,1981г.-54 с.

20. Левкович Б.А. и др. Первичная обработка хлопка.-М.:Гизлегпром, 1959.-280 с.

21. Столбушкин Н.М., Кузьмина H.A. Способ изготовления гарнитуры чесальной машины /АС № 597754,04.08.76

22. АнгаровЭ.И.,Уральская С.Л., Корелен В.И. Исследование структуры волокнистых потоков на главном барабане кардочесальных машин./Текстильная промышленность №6,1973

23. D01G15/86. Яп.заявка №56-48609.Приоритет 17.11.81 .№31216. Способ изготовления основания для игольчатой гарнитуры.28£>01С15/86.Яп.заявка53-2631. Приоритет 21.06.76 №51-73496.Основание игольчатой ленты.

24. Английский патент БОШ №1474889,заявлен 4.10.73.Гарнитура для чесальных машин

25. Английский патент №1462674 Б01С15/86. Приоритет 26.04.73. Основание игольчатой ленты

26. Английский патент БОШ №1521001. Приоритет 6.04.76. Кардная гарнитура.

27. Английский патент БОШ №1349652.Приоритет 02.11.71. Способ изготовления кардной ленты для чесальных машин

28. Французская заявка №2169416 Б0Ш15/84 . Приоритет 23.08.73. Антифрикционная подложка для игольчатой ленты и способ ее изготовления.

29. ООШ15/86. Яп.заявка№62-248.Приоритет 07.11.87.№3-7 Игольчатая гарнитура.

30. Патент Швейцарии ООШ15/84. №636134 . Приоритет 13.05. 83.

31. Патент ФРГ Б0Ш15/84. №2052898. Приоритет 21.02.74.

32. Патент США кл.19-144 №3290729.Приоритет 13.12.66

33. Английский патент БОШ №2146669 .Приоритет 24.04.85.Кардная гарнитура.

34. Павлов Г.Г. Аэродинамика технологических процессов иоборудования текстильной промышленности.-JI.:Легкая индустрия, 1975342 с

35. Виноградов Ю.С. Математическая статистика и ее применение к исследованиям в текстильной промышленности.-М.: Легкая индустрия, 1970-320 с.

36. Королюк B.C. и др. Справочник по теории вероятностей и математической статистике.-М.:Наука, 1985.-640 с

37. Фадеев Д.К. Вычислительные методы линейной алгебры-М. :Наука, 1963—145с.

38. Бронштейн И.Н., Семендяев К.А. Справочник по математике.-М.:Наука, 1986-544 с.

39. Гинзбург Л.Н., Хавкин В.П. и др. Динамика основных процессов прядения.Ч1.-М.:Легкая индустрия, 1970-106 с.48. .Куклина H.A. Исследование динамики кардочесальных машин для шерсти. Автореферат кандидатской диссертации.-Л.1975-23с.

40. Мигушов И.И. Механика текстильной нити и ткани.-М.:легкая индустрия, 1980.-150 с.

41. Испытания материала. Справочник под ред Блюменауэра.-М.:Наука, 1979.-45 8 с.

42. Иванов С.М. Исследование и оптимизация основных конструктивных характеристик скоростей чесальных машин для хлопка. Автореферат кандидатской диссертации.-Л.,1979

43. Конышев.И Элементарная теория идеальных волокнистых структур.Депонировано в ЦНИИТЭИлегпром 2 марта 1982г№48лп-Д82

44. Лежебрух Г.О. Использование современных чесальных машин и аппаратов в шерстяной промышленности.-М.:ЩЖИТЭИлегпром,198154. .Приборы и методы испытаний материалов на растяжение.-М.:Наука, 1968.-349 с

45. Справочник по шерстопрядению. /Под ред . Афанасьева В.К.-М.:Легкая и пищевая промышленность,!983.-488 с.

46. Левкович Б.А. и др. Первичная обработка хлопка,-М.:Гизлегпром, 1950 .-280 с.

47. Садыкова Ф.Х., Садыкова Д.М., Кудряшова Н.И. Текстильное материаловедение и основы текстильных производств.-М.:Легпромбытиздат, 1989-282 с.

48. Оренбах С.Б.,Гончаров И.П. Разработка прогрессивных типов игольчатых гарнитур. В сб.-М.:ЦНИИМашдеталь,1988—с.

49. Соловьев А.Н. Оценка жесткости текстильных материалов при изгибе.-М.:Легкая индустрия, 1970.-246 с.

50. Соболев Н.Д., Богданович К.П. Механические свойства материалов и основы физики прочности,-М.:МИФИ,1985.-82 с.

51. Пановко А .Я. Введение в теорию механического удара.-М. :1977г.-224 с.

52. Лойцянский Л.Г., Лурье А.И. Курс теоретической механики.Т. 1,2

53. М.:Наука, 1982.-352с,640 с.

54. Писаренко Г.С., Яковлев А.П. Справочник по сопротивлению материалов.-Киев:Наукова думка, 1975-704 с.

55. Перепелкин К.Е. Структура и свойства волокон.-М.:Химия, 1985.208 с

56. Справочник по теории вероятностей и математической статистике./Под ред. Корнелюка В.С.-М.:Наука,1985г.-640 с.

57. Испытание материала /Под ред Блюменауэра В.С.-М. Машиностроение, 1979.-3 56 с

58. Кукин Н.И., Соловьев А.Н.,Кобляков А.И. Текстильное материаловедение.-М.:Легпромбытиздат, 1989-352 с И

59. Кудряшова Н.И.,Кудряшов Б.А. Высокоскоростное растяжение текстильных матетриалов.-М.:Легкая индустрия, 1974.-267 с.

60. Корицкий Н.И. Инженерное проектирование текстильных материалов .- Горький, 1989г.-145 с.

61. Каган В.М. Взаимодействие нити с рабочими органами текстильных машин.-М.:Легкая и пищевая промышленность, 1984г.-119с.

62. Севостьянов А.П.,Севостьянов П. А. Оптимизация механико-технологических процессов текстильной промышленности.-М.: Легкая промышленность, 1984г.-342 с.

63. Светлицкий В.А. Механика гибких стержней и нитей.-М. Машиностроение, 1978г.-640с.

64. Тимошенко С.П. Устойчивость стержней, пластин и оболчек,-М.:Машиностроение.1876г.-378 с.

65. Фесик С.П. Справочник по сопротивлению материалов. -Киев:Буд1вельник,1982г.-208 с.

66. Герсеванов Н.М. Основы динамики грунтовой массы. -М.:Госстройиздат.1933 г.-123 с.

67. ВИОС.Сборник №1. Общий метод решения задач теории упругости.-М. :Госстройздат, 1933г.-134с.77 .Липенков Я.Я. Определение сил, действующих на кардные иглы в процессе чесания. Текстильная промышленность,№ 11-12,1949 г.

68. Столбушкин Н.И. Исследование надежности гарнитуры шляпок 4M, конструкторские, технологические и эксплуатационные методы и экономические аспекты повышения качества и надежности текстильного оборудования.-Иваново :ИвТИ, 1982.

69. Столбушкин Н.М. исследование выносливости шерсточесальных гарнитур на основе полного факторного эксперимента./Известия вузов, ТТП №3,1976 г.

70. Стренг Г.,Фикс Дж. Теория метода конечных элементов.-М. :Наука, 1977г.-3 87 с.

71. Турчак Л.И. Основы численных методов — М.:Наука,1987 —320с.

72. Корн О.П. и др. Справочник по высшей математике.-М.: Наука,1986г.-458 с.

73. Прочнось, жесткость и трещиностойкость конструкций./Под ред.Гвоздева В.И.-М.Машиностроение, 1979г.-348 с.

74. Аэрогидромеханика./Под ред. Мхаторяна А.М.-М. ¡Машиностроение, 1984г.-478 с.

75. Адлер Ю.П. и др. Планирование эксперимента при поиске оптимальных условий.-М.:Наука,1976 г.-368 с

76. Бидерман В.Л. Прикладная теория механических колебаний.-М.: Машиностороение,1972г.-654 с

77. Бидерман В. Л. Теория механических колебаний.-М.: Машиностроение, 1980 г.-386 с.

78. Бутенко Ю.И. и др. Строительная механика стержневых систем и оболочек.Киев:Вища школа, 1980 Г.-462 с

79. Грайс Д. Графические средства персонального компьютера.-М.: Мир.1989г.-375 с.

80. Глявин Ю.В., Мокеев И.И. Расчеты на прочность и устойчивость.Горький, 1968г.-68 с.

81. Пановко Я.Я.Основы прикладной теории колебаний и удара.-Л.:Политехника,199г.-272 с.

82. Куликов И.С.Расчет конструкций на деформируемом основании.-Горький, 1986.-23с93 .Некоторые вопросы расчета строительных конструкций. Сб.научных трудов под ред.Леонтьева Н.Н.-М.:МИСИ. 1983.-209 с.138

83. Светлицкий В.А. Механика гибких стержней и нитей .-М.Машиностроение, 1978.-222 с.

84. Тимошенко С.П. Устойчивость стержней, пластин и оболочек.-М.:Наука, 1981.-234 с

85. Hearle S.,Orfanlaw V.,P.T.u.The deformation of fiber orientation and curl.Jovr of the Text. Instituai 979. V 70.№11 p. 487—,

86. Основания,фундаменты подземного сооружения . C6.N8,1937

87. Столбушкин Н.М. Исследование выносливости шерсточесальных гарнитур на основе полного факторного эксперимента. Известия вузов. «Технология текстильной промышленности», 1976, № 3

88. Попов A.A.EXCEL: Практическое руководство.-М.:ДЕСС КОМ,2000-3 01 с.

89. Рисунок 2.З.Силы вытягивания для волокон шерсти1. П^ЖШЖЁС-ЖЕ 2dе. W If 4 18 tí Я ш 78 leraeu8: ' v: i а 1 Q IJ i n ГВС "Y .808808в. Mü '1 ¿Í0 .eeaeee ■ Tí, ,i 006^3 ¿l»

90. Ш : . JÎ t 13 „ееэаев > 00B00ÉJfa "Ш 1 18 .800800 66 ■f O J

91. Р '1 Hä- ! 18. f y sxe fï'5ï •ЙЕ2Э1

92. Ь 'jXCU 17. ÜL-JJLL If ¿Lt, : JXZJJ

93. С :>3.JS. 3 ie, .680080 60, .¡22íV8, ce 21. . 8080)00 70.

94. В. l^Ri Л 1?, ГБ1ХС 71. гсз ¡1.,di f 3QP3tT fii <T£?m 7B 30Efcn1. C3 ^aeoao1. Z2Z2Z 73 QSESQuaction i it wwm69.00B88S 69.008000е.J ?а?вов житае. 15Ö1-0е пшга в tr#fn

95. СЛ 3QC8SH 73 "GE ЯЗ te OEEOe"1¿ 0иЕБОо1. aacööü аееава1. JGEBdJ71,080000