автореферат диссертации по машиностроению и машиноведению, 05.02.13, диссертация на тему:Разработка и исследование параметрического ряда кольцепрядильных машин

îXt^FCMCKC^ CEûJiA ?Р>д£1&Г0 KFAJÜCI 0"с:J&cHH

ii 1 U j ^Hcjcnrtc?1/::'. шш.т >

На пилил, р.,kgi.üj«

-ДК 677 Oó¿. 5^2.0G3.J.3

CCBLTGB ЬАЛЛТКН

разработка к кссл^оьашь

ПА?А1.СТКГ^КСГО Ff¿A КСЛЬЦЕПРадиЬН^л

С5.С2.13 - Малина и аг.пьрати логкой нромшлинноста C0.C0.2Ù - Организация проазьодстви /ироньшлбшкгсть/

Автореферат диссорхадид нь соискание ¿чсной стаиьнн кьлдвдьта тмшачасках кьук

Кострома - 1990

Работа втащена в Костромской ордена Тр;, дового Красного Знамени технологическое институте.

Научный руководетиль - доктор технических на^к,

профессор З.В. Братина Официальные оппоненты:доктор технических на^к,

профессор K.M. Пирогов - кандидат технических на;к, доцэнт C.B. Незеленов Ведущая организация - Костромское специальное конструкторское бюро текстильного ыашшос- :>"нш

Защита состоится .г. в _час. на

.заседании специализированного Совета к. 063. R9. Ol при Костромском ордена Трудового красного Знамени технологическом институте.

Адрес: 156021, Кострома, ул. Дзержинского, ¿7 G диссертацией можно ознакомиться в библиотеке института

Автореферат разослан j^-f.-^) 1S91 г.

ученый секретарь, специализированного Совета доктор технических на.,к,

профессор C^Ss-—Ю.В. Ее..ов

ОВЦАЯ ХАРАКТЕР!' СГИКА . РАБОТЫ.

; 1 ^б^летворение потребностей населения в техстильнкх изделиях • шно достичь лишь совершенствованием производственной системы, травленной на: •

повышение качества продук-цки;

сокращением затрат на производство продукции за счет модернизации и автоматизации оборудования.

В ближайшем будущем не предусматривается никакой революционной гхнологии, способной изменить способ пол^'чения пряжи..Наряду с >адиционным кольцевым способом прядения применяятся'некольцевые. :новнкм доетогаством некольцевгтх способов прядения яг-ляется бат.-1я, по сравнению с кольцевым, производительность труда. Одна::о, ли^пдио этим способам недостатки: ограниченные ассортиментное еоз-шности, частичные несоответствия качественных характеристик пря-I лредъявляета-м требования».!, позволяет утверждать, что кольцепря-пьные мак:ины будут в ближайшие 15-25 лет основни/и для получения

>ЯЖИ.

Основные недостатки кольцевого способа прядения - 6олш:::е за-)атг ручного труда(до 4С0 чел. час на 1т) при ограниченной рабо-:й скорости маыинп. Следовательно, усилия разработчиков хольце-)чдил!-ного Обору,-;оган!1П долгкны быть направлены на создание обсру-)вания, обеспечивающего максимальное'сшсенне затрат на прядение учетом технических и технологических ограничений присущих кзль-¡вому способу.

ЦЕЛЬ И ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЯ. Основной целью работы является разработка параметрического ряда кольцевых машин для производства пряжи различной линейной плотности с учетом вида перерабатываемого сырья.

Для этого решены следующие задачи:

- проведен анализ парка кольцевых машин для производства пряжи из различных видов сырья /лен,шерсть ,хло*пок/;

- исследованы этапы НИОКР, их задачи и содержание;

- проанализирована взаимосвязь составных элементов производственного процесса;

- выявлены связи технико-экономических показателей рабо^ гехниче ской характеристикой отдельных узлов оборудования;

- проведена проверка объективности технической характеристики отде^ ных узлов с экономической точки зрения;

- разработан метод экономического обоснования технических параметре рабочих узлов и направлений автоматизации кольцепрядильных машин, который включает в себя:

а) алгоритм и программное обеспечение модели производственного процесса прядения и перемотки пряжи на ЭШ; .

6} требования к исходной информации (перечень, диапазон изменени значность);

в) формы выходных документов и рекомендации по анализу результатов модели;

- проведена апробация метода экономического обоснования технической характеристики отдельных узлов кольцевых машин для прядения льна, шерсти и хлопка;

- предложены экономически обоснованные приоритетные направления автоматизации ручных операций прядильных машин для льна, шерсти и хлог ка; •

- проведены расчеты затрат труда в процессе перемотки льняной прязи различной линейной плотности при различной величине входной паковки;

- проведен!-! исследования влияния технической характеристики отдельна узлов на величину затрат по статья.? калькуляции;

- предложен типоразмерный ряд кольцевых машин для прядения льна, шерсти и хлопка.

Научная новизна. В представленной работе впервые:

- разработан метод обоснования технических параметров, направлений модернизации и автоматизации оборудования, основанный на теоретических зависимостях между характеристиками составных систем производственного процесса;

- получена динамика изменения структуры трудозатрат при изготовлении пряжи ил льна, шерсти и хлопка\ позволяющая определить наиболее трудоемкие операции при заданных параметрах технологического процесса, технической характеристике оборудования, свойствах сырья и продукта, трудовыми операциями на сопряженных' технологических переходах. Это тозволяет обосновать наиболее эффективные направления модернизации

I автоматизации оборудования;

- проведена количественная оценка закономерностей:

|)изменения значений показателей работы прядильного и потального технологичен ого переходов в зависимости от модернизации оборудования ;рк ияуоле прян мало!*, средней и болмпой линейной плотности; ¡)изменения трудозатрат.в зависимости от линейной скорости бегунка; :5изменения производительности труда от высоты намотки пряжи на пат-он; '

/изменения производительности труда от срока слз'жбы бегунка; .) изменения производительности труда от массы ровнчць: на катушке; )измененио производительности труда в перемотке от массы пряжи на атроне;

4

)изменение затрат по .элементам от изменения диаметра кольца и массы р$з»и на патроне.

Практическая ценность и апробация . . результатов работы

Разработанный метод пспполятт определить наиболее перспекти ные пути совершенствования оборудования путем обоснования значен технических гараметроп и экономически обоснованна направлений автоматизации.

Л;и лиг> адияния технологических параметров оборудования на тгхнико-зкономичеокие показатели его работы, при -'кработке пряж ип раяннх ¡идол сь.рья керсть, хлопок) различной линейной

плотности, почголяет разработать единый типпралмерный ряд.

Рсульт^ты работы испольоопаин при проектиропании балорой мокрого способ* прядении :2,:-90-Л, при обосновании мпдерни зации малин сухого' способа прядения льна iE-132-JI, а также при обосновании модернизации малин аппаратного прядения шерсти чарки nF-114-Ш. ' -

Использование предложенного метода попроляст полнить яконо мический ^гфект в размере 20100 рублей за счет сокращения затрат на этапе 1абораторн!лг исследопамий НШКР.

Основнке вопросы диссертации докладнгались и полумили положительную опенку: .■'••.■

- на заседании кафедры экономики и организации текстильного производства Костромского технологического института;

- на заседании кафедры предания Костромского технологического института; "-'.л----: ' '•"■'ч.

- на научных конференциях профессорско-преподавательского состав яаучнмх сотрудников и аспирантов Костромского технологического института и Иганопского течстидьного института в 1985-1990 г.г

^ Дуб *икацик.

Основные материалы диссертационной работы изложены в пяти публикациях « трех отчетах о ИИР ]» гос. per.: 0I860I34I80; 01^0016012 пра непосредственном участии соискателя.

ОБЪЕЛ РАБОТЫ.

Диссзртат.;ия изложена на 174 листах машинописного текста в трех сносных разделах. Работа иллюстрирована 27 рисунками, включает 162 чблицы ( в т.ч., 92 - в приложении ), 3 приложения, 2 акта внедре-ия. Список литературы составляет 120 наименований.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ.

Диссертационная работа состоит из введения, трех глав, выводов, лиска использованной литературы-и приложений.

Во введении обоснована актуальность работы, сформулированы основал цель, задачи, научная ноаиза и практическая значимость работы.

В первой гласе дан анализ современногб состояния технологии пря-зния и конструкции кольцепрядильтх маиин, показаны основные направ-зния развития отечественного и зарубежного прядильного оборудования, кономический анализ существующих способов прядения позволяет сде-ать следующие заключения:

кольцевой способ прядения в ближайшие 25 лет будет основным для получения пряж различной линейной плотности;.

производительность труда зависит от линейной скорости бегунка, массы ровницы и пряжи соответственно на 'входной и выходной паковках, a Taiose характеристики сырья и продукта, влияющих на непрерывность технологического процесса;

производительность труда предопределена диаметром кольца, высотой подъема кольцовой планки и сроком службы беГунка.

Отменено, что основным недостатком кольцевого способа прядения эляется низкая производительность труда, являющаяся следствием не-5алангированнзсти технологических режимов работы. Следовательно, кок-грукция оборудования называет непосредственное влияние на затраты руда в процессе его оксплуатации.

В практике работы прое::тж:х и !'онстру:сторс:::тх организаций, в на г:ч;:рремя, гжономичес:;ие расчет!:, как прашлп, являются за: «»; щяячеЯ стадией работы .Обычно г>;:ономичес::ими расчетами показывают. , что разработка соответствует директивам указаниям и пре,дусмат рисает лучшие показатели работы по сравнению с сущестьующими аняло' га»и. Однако такие экономические расчеты не оказывают существенное ьлпяния р> ранее выбранные решения.

Результаты проектных и 'онстру.порских работ могут быть существенно улучшены, если экономические расчеты будут проводиться на pat ней стадии проектирования одновременно с проведением технических расчетов и подкрепляться практическими исследования?™, при этом экономическим расчетам будет придана активная роль.

Для практики обоснования технологических параметров характнрна ориентация на два основных обстоятельства;

Во порвых существующая конструкция и её возможности.

Во вторых - закономерности технологического процесса, соответствующие максимальньз.) возможностям оборудования с учетам свойств сырья и продукта. И этом случае, экономическая результативность не может оказывать активного влияния на ркбор параметров технологического режима.

Только в том случае, если экономические расчеты бу;;ут обосновывать все технические, технологические и организационные решения, если на основании результатов этих расчетов будут приниматься решения имеющие элективные экономические последствия, можно быть у перенят в tow, что разработанная.конструкция оборудования, схема технологического процесса действительно лучте существуы:;егп.

Невысокий уровень работы пс экономическому обоснования конкретных резениЯ в процессе проектирования и конструирования новоЯ техники, а такяз в цроцессе разработки технологических режимов, отчаст; является следстзкеи отставания пкеномичеекоЯ теории от запросов практики. Экономика производственных процессов наименее изучена.

рименительно к предприятию, преимущественно развивалась другая этг.ь ?:'онс»'!Р1еской нау::и - организация производства. Из трех эле-?нтоя производственного процесса издался преимущественно сам 1уд, что привело •■: создании соответствующей дисциплины. Эконо?.«и-клпе вопросы предмета труда к средств труда, а также их взаимо-гЛстьнс / о::оно"ика технологического процесса / изучены недостало.

Тоснпл взаимосвязь составных элементов производственного про-сса диктует необходимость комплексного подхода к данной пробле-, который может быть обеспечен следующими положения™: мюг^акторный анализ эффективности процесса, в данном случае -прядпг'ия, который бы отражал технические параметры конструктивных узлов машины, значения технологических параметров, свойства сырья продукта, интенсивность трудового процесса;

лноговариантный расчет значений технологических параметров, кото-< зый »южно обеспечить путем активного эксперимента или имитации :роцесса прядений на ЭВМ;

)риснтяция на конечный результат, то есть учет экономических по-:ле;;стгий при производстве пряжи, которые могут быть выражены ра-[им рр«"енеч и стоимостью.

Комплексный подход предполагает использование теоретических за-имостей между характеристиками состарных элементов произведетвен-о процесса. Экономической наукой признано что экономия обществен-о труда является основным и важнейшим экономическим показателем, .:оно».«;г1ность тех или иных производственных процессов з условиях ипли'.:тнческого общества определяется экономией общественного тру-1а изготовление единицы проекция, которая достигается в резуль-э • применении данного хехничепкого решения. Выполнение этих третий наиболее целесообразно путем имитации производственного про-:а на ЗЬ'Л.

Вторая глава посвящена разработке алгоритма модели процесса производства и перемотки пряжи.

При разработке всякой модели, г. том числе и имитационной нз ходило учитывать существенные факторы. Сущэственность данного фак ра можно установить в результате анализа структуры формирования э трат труда. Это объясняется тем, что особенности^оборудования, па рамогры технологического процесса влияют на динамику структуры ра бочего .^леии. Руководствуясь этими правилами целесообразно имис розоть взаимодействие следующих элеменив процесса:

- техническая характеристика оборудования;

- сырье и продукция;

- организация труда и технологический режим работы оборудования..

При разработке алгоритма учтены.следующие принципы:

- четкое разделение показателей, рассчитываемых в процессе нормир вания труда, по уровням обобщенности на: исходные, то есть фикс руемые, поддающиеся непосредственному измерения; производные -лученные в результате расчета; конечные - характеризующие урове затрат труда;

- однозначное определение правил, формул исходной и промежуточной информации.

Реализация модели осуществлена с помощью языка высокого урорн ИЛ/1 для ЕС-ЭВМ. В работе представлены основные методические указ ния по организации работы на отапе обоснования технических мраме ров оборудования. При отом рекомендовано исходные данные для моде приткать на основании результатов патентного обзора.Многовариянт ность расчетов гозволяет экономически обосновать наиболее оф'ок-.и ные направления модернизации конетрукади оборудования и приоритет ность автоматизации ручных операций при выработке ¡¡ряж различной линейной плотности из разных видов сырья. Дополнительным кркторие обоснования направлений модернизации и автоматизации кольцепрлд!_: него оборудования является технологическая себестоимость произво; сгвв х т пряжи за минусом стоимости сырья.

го связано с тем, что достижение заданного значения трудозатрат жет быть достигнуто различными методами. Поотому, когда значение )удозатрат равны, рекомендуется направление совершенствования )льцепрядильного оборудования обеспечивающее меньшую величину за->ат на производство пряжи.

В третьей главе представлены результаты пр:шенения предлагаете метода обоснования технических параметров и направлений мо-¡рнизации и автоматизации оборудования.для производства прял из ;зличнкх видов сырья различной линейной плотности.

Использование методики состояло в имитации производственного 'Одесса прядения и перемотки на ЭВМ, при этом выполнено около 1 тыс. реализаций. Перечень исследуемых параметров представлен в блице I.

Одним из определяющих производительность труда конструктивных ементов :;ольцепрядильного оборудования, является крутильно-мота-ний механизм. Изменение диаметра кольца при постоянной линейной орости бегунка оказывает не однозначное влияние на величину тру-эатрат. В зависимости от линейной плотности пряжи, диаметр коль, обеспечивающий минимум затрат труда, доджен быть различным, бл. 2

Таблица I

Перечень к диапазон исследуемых параметрon

'' .Вид сырья

Наименование параметра . Лен, очес и смеси | . i

способ прядения .• j персть. 1 Хлопок

сухой ¡мокрый' |

Линейная плотность пряжи,

гекс ' V' I2S; 200; 400'. 33,5; 68; 116 ' 45,4; 66,7; 84,5 10; 40; 84; 5

Диаметр кольца, мм - 6C-I20 , 45-100 5С-75 ЗС-60 Высота намотки пряжи на1,

патрон, мм . ЗСО; 4С0 ... "•.210-260 .300. ' БС; IC0 Исходная средняя линейная

скорость бегун/а, мм/сек 24 . . . 19 26; 23; 32 30; 3£; 40

Таблица 2

Диаметр кольца, обеспечивающий минимум трудозатрат-на прядение пряжи из разных видов сырья различной линейно?4! плотности. / не автоматизированный вариант 7.

1Д ! лгае^нал ! оптимальный ! диапазон колец, гаранти-

)ья ! плотность ! диаметр ! рукп;ип. не более 10 £ ::с-

! пряжи, т ! кольца, ■ мм . ! терь

33,5 45 45-60

'h 68 60-65 50-85

118 75 , 60-100 .

125 80 . 80-90

ее 200 80 80-95

400 100 80-120

. 45,4 10 - 50-65

рсть 66,7 £0 V50-70

100 60 50-75

• 166,7 ■ 75 55-75

10 40 • .■ . 30-50 ,

эпок 40 60 .50-60

84 60 55-60

¡чание: высота намотки пряжи на патрон соответственно видам

сырья - 210,300,300,50 мм. Следует отметить, что чем тоньше пряла, тем выгоднее применять 10 малого диаметра. Это. потверядают расчеты затрат на прядение ежном выражении.

Увеличение высоты подъема кольцевой планки ведет к снижению за-труда на прядение. При этом, наиболее динамично снижение трудо-т отмечается для малых диаметров кольца пряж средней и большой яоЯ плотности. Увеличение линейной скорости бегунка, согласно гам, таюте позволяет снижать трудозатраты. Однако, необходимо -пиески обосновать приоритетности направлений модернизации

оборудования, т.е. увеличить число оборотов веретена либо засчет увеличения линейной скорости бегунка, либо - за счет уменьшения . диаметра кольца. Выбор решения долкен основываться не только на основании расчетов, но и результатов лаборатории*, исследований.

Ограничивающее влияние кольца на величину початка диктиует необходимость определить влияние массы пряжи на початке ка технико-экономические показатели работы мотального перехода. Расчеты показывают, что снижение трудозатрат в.процессе перемотки пряжи на ' неавтоматизированных метальных машинах достигается увеличением массы пряжи на початке. Кроме того, снидение трудозатрат достигается внедрением средств автоматизации. •

Актуальной проблемой внедрения' средств автоматизацк. -зляется экономическое обоснование прио.хле ности ручных .операций., подлежащих автоматизнции.Для этого, представленная методика предлагает расчет затрат труда по каждой отдельной ручной операции на единицу продукции. Модель позволяет.определить - структуру трудозатрат по операциям как при постоянных параметрах технологического процесса, так и при переменных. Это позволяет учесть многофакторность производственного процесса - техническую характеристику оборудования, режим работы оборудования, организацию производства, свойства сырья и продукта..Максимальный удельный вес трудозатрат по операции б общей величине затрат труда, показывает приоритетность автоматизации. Согласно расчетам, более 50 % затрат труда приходится на операции по поддержанию непрерывности технологического процесса. Моделирование производственного процесса прядения позволяет сделать вывод, что совершенствование оборудования должно осуществляться комплексно,- т.е. внедрение средств автоматизации диктует необходимость модернизации конструкции оборудования - изменения технической характеристики отдельных узлов. Основной задачей при этом является

. 15

точение технологического режима с целью повышения производи-ности труда. Объектом исследования является процесс техничэс-характеристики крут;шьно-мотального механизма кольцепрядильного удования.

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ И ВЫВОДЫ.

зработана экономико-математическая модель производственного оцесса прядения и перемотки пряжи из льна, счеса, шерсти и опка, базирующегося на теоретической взаимосвязи составтэс ементов этого процесса.

эимитирован процесс прядения и перемотки пряжи различной ли-йной плотности из льна, очеса, шерсти и хлопка с целью оценки ляния на технико-якономические показатели работы прядильного .ютального перехода следующих параметров: диаметра кольца и высоты намотки пряжи на патрон; :корости бегунка и срока его службы; тссы пряжи на патроне в процессе её перемотки; 5втоматизации ручных операций,

1учены зависимости трудоемкости прядения и перемотки одной тон-пряжи от исследуемых параметров. Установлено: шачение трудоемкости производства одной тонны пряжи заданной гинейной плотности можно предопределить диаметром кольца на ¡рядильной маташе;

■величение высоты намотки пряжи на патрон, линейной скорости ¡егунка и срока его службы, при неизменном диаметре кольца, % :пособствует снижении трудоемкости производства пряжи иеэави-:имо от линейной плотности и вида сырья;

[елинейная зависимость между массой пряжи на патроно и трудо-

"'костыо ез перемотки на мотальных машинах.

дложен ?'етод ->ксно,'ич'?сгсго обоснования направлений автомати-

зации кольцепрядильного оборудования на основе анализа структуры

трудоемкости по отдельным операциям.

5.Получена зависимости структуры трудоемкости от изменения диамет ра кольца при производстве пряжи различной линейной плотности из льна, очеса, персти и хлопка. Выявлено:

- перечень операций, по которым величина затрат труда на произр ство одной тонны пряжи различной линейной шгстности изменяете в прямой, обратной и не зависит от диаметра кольца;

- автоматизация ручных операций должна сопровождаться совершено вованием конструкции кольцепрядильного оборудования.

6.Получены зависимости структуры затрат в рублях на производство и перемотку одной тонны пряжи различной линейной ллоп из льна от диаметра кольца и массы пряжи на патроне. Установлено:

- нелинейная зависимость затрат на производство и перемотку одн тонны пряжи различной линейной плотности от диаметра кольца и массы цряжи на патроне; '•

- затраты на производство одной тонны пряжи заданной линейной плотности, при равном значении трудоемкости, находятся б прямей зависимости от диаметра кольца.

7.Предложен параметрический ряд кольцепрядильных машин для производства цряжи различной линейной плотности из льна, очеса, шерс и хлопка, табл.. 2..*

\