автореферат диссертации по технологии материалов и изделия текстильной и легкой промышленности, 05.19.03, диссертация на тему:Разработка оптимальных параметров технологии пневмомеханической пряжи большой линейной плотности

Р.ЯюСШШЯ ГОСУДАРСТВЕННАЯ ТЕКСТИЛЬНАЯ АКАДЕМИЯ ИКЕНИ А.Н.КОСЫГИНА

^С^^ |{а „равах рукописи

>ч^ ; д^ рамсис мтхя шиал фараг

ЗДК 877,21.022,484.4(043.3)

РАЗРАБОТКА ОПТИМАЛЬШ ПАРАМЕТРОВ ТЕХНОЛОГИЙ ПНЕВМОМЕХАНИЧЕСКОЙ ПРЯМИ БОЯЬМОЙ ШЕИНОИ ПЛОТНОСТИ

Специальность 05.19.03 - технология текстильян*

материалов , -

АВТОРЕФЕРАТ диссертация на соискание дченой степени кандидата технических наук

Москва - 1993

Работа' выполнена в Московской государственной текстильной академии имени А.Н.Косыгина.

Научный руководитель - доктор технических наук, профессор

БОРЗУНОВ Иван Георгиевич.

Официальные оппоненты:

Ведуцаа организация:

заслухенннй деятель науки и техники Российской Федерации, доктор технических наук, профессор СЕВОСТЬЯНОЙ Алексей Григорьевич, кандидат технических наук, доцеш УСЕНКО Борис Владимирович. Производственное Объединение "Даниловская мануфактура" г. Москва.

урНМ^Ь 1993

^Зачнта диссертации состоится нл^^-улк цш года ы часов на заседании специализированного совета К 053.25.02 в Московской государственной текстильной академии имени fl.fi.Косы гина по адресу: 117918, Москва, ул.М.Калужская, д.1.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Московской государственной текстильной академии имени А.Я.Косыгина.

Автореферат разослан "/4) * (^^^Л^^?

1993 г.

Учений секретарь специализированного совета, кандидат технических наук, доцент Н.А.ОСЬМИН

¿1(49

- 3 -АННОТАЦИЯ

В диссертационной' работе приведены результат« исследования, обеспечивающие выработку пряяи большой линейной платности с целью рационального использования хлопка, расвирения ассортимента. повнювния качества пряяи и повывения эффективности работы пневмомеханической прядильной мааины.

Разработан иетод расчета эффективности процесса кручения, который в большой мере зависит от заправочной крутки, линейной плотности пряяи и свойств перерабатываемых волокон, проведен анализ существующих методов определения фактической крутки пневмомеханической пряхи, получена формула, определявшая' границу, в пределах которой выполняется условия дискретизации и правильного*.. Формирования пряяи, а такяе формула определения гипотетической неровноти вырабатываемой пряни с учетом группируемости волокон в дискретном потоке, поступавшем в камеру. '

Исследовано влияние крутки на основные показатели качества 1 пряжи при разных сортах хлопка и отходов.

Получены регрессионные уравнения влияния технологических параметров заправки пневмомеханической прядильной машины на качество вырабатываемой прям. Приведено геометрическое представление этих уравнений, позволавдее определять оптимальный реаиы работы прядильной нз«ины. йвтор задщаег:

]. Йетод расчета эффективности процесса кручения пряяи пневмомеханического прядения.

2. Метод определения граница, в пределах котрой выполняются условия дискретизации и правильного фораировання пряги.

3. Иетод расчета гипотетического коэффициента вариации по линейной плотности пряви.

4. Регрессионные уравнения, опненваваие влияние параметров заправки пневмомеханической прядильной макины на качественные показатели вираОагвваемой пряки.

5. Оптимальные технологические параметры, обеспечивавшие выработку пряяи больвой Линейной плотности улучвенного качества мл лневиомеханических прядильных ыааинах.

ОБЦАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ .

Актуальность теуы. Б настоящее время наибольиее число

Г .'Л: ''.'•■ "" ' - 4 - .

научно-исследовательских работ посвящено разработке технологии выработки праяи средней и малой линейных плотностей. Однако пневмомеханический способ прядения можно успешно использовать и . при выработке прями большой линейной плотности. ;

Применение пневмомеханического способа при выработке пряжи -боль«ой линейной плотности приводит к более полному использовании ¡"хлопкового волокна, расширении ассортимента изделий и увеличении '-■ экономической эффективности в прядении и ткачестве.

Для усиеиного внедрения пнеЬмомеханического способа пряде-г ния необходимы дополнительные исследования процессов прядения и - определение оптимальных параметров работы пневмомеханических прядильных макин. Актуальность работы заключается в решениях этих вопросов.

Цели и задачи исследования; Целью работы является разработка научно обоснованной технологии выработки пневмомеханичес-• кой прями больной линейной плотности.

Для достижения указанной цели в работе поставлены и решены Следующие задачи:

- определены качественные показатели сырья, обеспечиваюцие выработку пряаи с заданными параметрами;

у разработаны параметры заправки пневмомеханической прядильной . мамины при выработке прями большой линейной плотности; * ? проведены теоретические и экспериментальные исследования эффективности процесса кручения при выработке пряжи больжой линейкой плотности с учетом свойств хлопкового волокна;

- изучены процессы дискретизации и формирования пряжи и их влияния на гипотетическую нероеноту с учетом группируемости волокон в дискретном потоке, поступающем в камеру;

- исследовано влияние крутки на основные качественные показатели пряжи при ее выработке из разных селекционных сортов хлопка и волокна, восстановленного из отходов прядильного производства.

1 Методика проведения исследований. Для определения оптимальных параметров работы пневмомеханической прядильной машины использовался метод математического плакирования эксперимента и методы м&таматической статистики. Результаты исследований обраба-тнвались на компьютерах 1ВМ РС/ЙТ. Экспериментальна исследования доводились на деЯствуацея технологическом оборудовании в прядильной лаборатории ЧТО имени А.Н.Косыгина и на прядильной фабрике Эль-Дакахлмя в г.Эль-Манеура (АРЕ).

- 5 -

Научная новизна работы., йвторои впервые: определены параметры работы пневмомеханической прядильной мамины. обеспечивающие получение заданного уровня свойств прями'. больной линейной плотности при оптимальной производительности навинн;

- определено влияние свойств хлопка и заправочной кратки на эффективность кручения при выработке пневмомеханической пря«и;

- разработаны метод и формула для расчета фактической и заправочной круток и эффективности кручения с учетом свойств хлопка и линейной плотности прями; „

- предложена формула для определения максимальной линейной плотности правя, после которой не выполняется условия дискретизации и правильного формирования прями. и формула для определения гипотетической неровнотн прям болыой линейной плотности с учетом группируемости волокон;

- определено влияние крутки на основные показатели качества вы-рабатываеой пряки из разных-селекционных сортов Хлопка и во- 1 локна, восстановленного из отходов прядильного производства.

Практическая ценность работы. Внедрение результатов работы позволит текстильным предприятиям увеличить выпуск продукции пораненного качества, и повысить эффективность производства.

Метод расчета оптимальных параметров заправки пневмомеханической прядильной кавины обеспечит получение прями с заданными свойствами при оптимальной производительности прядильной малины н рациональном использовании сырья,

Результаты работы могут использоваться в учебном процессе текстильных вузов. • "

Апробация работы. Основные результаты работа докладывались, и получили поломтельнув оценку на научной конференции профессорско-преподавательского состава, научных сотрудников и аспирантов ЫГТЙ имени А.Н.Косыгина (в 1992, .1993 гг.) и на заседаниях кафедрн прядения хлопка (в 1991-1993 гг.), П» материалам диссертации подготовлено три статьи.

Объем работы. Работа состоит из введения, пяти глав, обчих выводов и рекомендаций.'1 Содеряит 193 страницы ыавияописного текста. 25 рисунков, 14 таблиц ч 3 приложения. Список литературы зкдвчавт '116 наименований,' • . •

- 6 -С0ДЕР1АНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснована тема, цель и задачи диссертационной работы, показана ее актуальность, научная новизна, практическая ценность, .

В первой главе проведен анализ работ по теме данного исследования.

Глубокие исследования проведены многими авторами по изучению процессов выработки пневмомеханической пряяи средней линейной 'плотности. Однако особенности этих процессов при выработке пневмомеханической прдаи больной линейной плотности мало изучены: требуют уточнения методы определения заправочной и фактической крутск и эффективности процесса кручения в зависимости от основных свойств хлопка: необходимо изучить зависимости влияния крутки на качественные показатели пряви больной линейной плотности.

. Мало работ, в которых предлагаются математические модели, позволявшие прогнозировать основные свойства пневмомеханической пряяи больной линейной плотности и их взаимосвязь с параметрами >■ заправки пневмомеханической прядильной мавины. > Во/зто{рой глава приводятся характеристики принятого в работе сырья и оборудования.

Эксперименты проводились в хлопкопрядильной лаборатории КГТА и на фабрике Эль-Дакахлия (г.Эль-Иансура, АРЕ). При выработке пряжи линейных плотностей 56, 68, 84. 100 текс использовался хлопок селекционных сортов Киргизский-2 (П сорт, 5 тип), Гиза-75, Гиза-?0. и> волокна, восстановленный из отходов прядильного производства:

Селекционные сорта Гйза-?0 и Гкза-?5 используется в работе для определения влияния качественных показателей как средневолок-нистого, так и тонковолокнистого хлопка на качественные показатели пневмомеханической пряяи, на процессы дискретизации и форми-. -рования пряаи и эффективность процесса кручения.

Изготовление пряяи проводилось на пневмомеханических прядильных маиинах ППМ-120МС БД-200~(*СЕ.

Третья глава посвяцена определению эффективности процесса кручения при выработке пневмомеханической пряки большой линейной плотности.

Б пневмомевк! мг 'аническом прядении фактическая крутка ( К^,), определяемая на круткомере, меньше заправочной! Кр); Под эффек-■ньмог гни кручения ( У) ) понимается отноиение фактической крутки

к заправочной. При анализе процесса кручения явление потери крутки объясняется следувциы:

- уникальной структурой пряии пневмомеханического способа прядения 'образование оОвивочного слоя волокна на стерянеаой части пряии);

- моментом сопротивления, препятствующим сообценив крутка пряши;

- проскальзыванием волокнистой ленточки на стенке прядильной камеры:

- потерей крутки через свободный конец волокнистого клина.

При исследовании эффективности процесса кручения вирами к-валась пряяа линейных плотностей 56. 68, 64 и 100-теки г коэффициентами крутки от 4000 до 7500 из четырех селекционннх портов волокон, указанных в главе 2. На рис. 1 показана зависимость ¿¡¡й-|рективности кручения от заправочного коэффициента крутки пряаи * пряии для волокна, восстановленного Из отходов.

17с

90

во

70 60

4000 5ШО БООО РСПО .УОШ с/р

Рис. I

*

Анализ результатов проведенных- опытов доказывает, что зффе втивность кручения уменьшается с увеличением заправочной крутки, лин^ной плотности пряяи и длины волокна и увеличивается с увели1^ нче« пине'йчой плотности волокон.

Для расчета эффективности кручения в работе предлагается чмпиоическля фпркула. описыр.эюиая зависимость иеяду фактическим н ^лпрл.вачинм коэффициентами крутки (рис.2).

• -5В ганс о -ее 1е*л: в 7(?ус

1 ........ еЧ^"

6000

6000

4000

¿ООО

•4000

5000

Ибо

• -55 теме о -бз техс ®-а« гекс

7000

вооо

Ряс. 2

Эта зависимость имеет вид: '

' : У = а - Ь/Х ; • X > Ь/а

Применяя У = сСф и X = С(р , получим формулу для расчета Фактического коэффициента крутки.

.; - ' Ы. - а - Ъ/оСр . ; кр.см' .текс,

заправочного коэффициента крутки 0(р= Ь/( а - (¿у)

«г.

кр.см .текс

и эффективности кручения 2

: > ^ = ( а/сСр - Ь/оСр .Э. 100 X

Постоянные величина "а" и "Ь" определяется в зависимости от свойств волокна и линейной плотности прями'по следующим формулам:

; а » 3,813 - 0,426 Ц + 0,679 - 0,328 Тар

Ь = -т16?4 -"4.426 Ц + .26,326 Т& - 12,048 Тпр

втапельная длина волокна, мм; \ - линейная плотность волокна, мтекс; 7^- линейная плотность пряжи, текс.

В четвертой гла"? приводятся анализ процессов дискретизации Формирования пряжи и исследования влияния крутки на качественные показатели пневмомеханической прям большой линейной плотности.

• - 9 -

Получена формула дяа определения максимальной линейной плотности прями (iftp), после которой условия дискретизации не выполняются not

(ЪЬ-ЩМГ

Величина (Т/р) равна примерно 25-30 текс.

. При выработке прями большей линейной плотности условия дискретизации не выполнятся, происходит группируемость волокон в дискретном потоке, которая переходит в пряму..

Предломена формула расчета среднего числа волокон в1 группе ( Пу):

V

Гипотетическая неровнота с учетом группируемости рассчитывается по формуле

П - число волокон впряме.

уровень неровноты/,, который помет слулить мерой неравно-1 мерности пневмомеханической прями, определяется отношением 'Фактической неровноты С9 к гипотетической неровнате с' учетом группируемости Сгг . . -

В пневмомеханическом прядении при выработке пряхи больной линейной плотности влияние крутки на физико-механические свойства прями мало изучено. Для решения данного вопроса нами выраба-'. тывалась пряма различных линейных плотностей от 56 до 100 текс из вышеуказанных волокон с изменением коэффициента крутки в пироном диапазоне от 4000 до 7500.

• Результаты испытания свойств вырабатываемой прями показали, что с увеличение)« крутки уменьаается коэффициент вариации по линейной плотности на приборе "Устер" и.по разрывной нагрузке, увеличивается разрывное.удлинение пряхи, тонких мест & пряяе практически нет, а число толстых мест и непсов имеет тенденцию к увеличении с увеличением коэффициента крутки.

Получены регрессионные уравнения второго порядка зависимости удельной разрывной нагрузки прями от коэффициента крутки и линейной плотности прями. Наглядное представление о геонетричес-

ком образе полученной зависимости для пряжи, выработанной из хлопка селекции Киргизский-2, показано на рис.3,

РИс. 3

Коэффициент использования прочности волокон в:прочности пряии (НИВ) для всех селекционных сортов хлопка равен примерно и,5.' Сорт хлопка сказывает малое влияние на КИВ, Тонковолокнистый хлопок имеет наибольмий КИВ. Таким образом, самым вавинм свпйством хлопкового волокна, определяющим прочность пряжи, .является его удельная разрывная нагрузка.

Разрывное удлинение пневмомеханической пряви больаой ли-иейнсй плотности увеличивается с увеличением коэффициента крутки нрявй. Изменение разрывного удлинения пряяи с увеличением ее линейной плотности носит параболический характер. Наибольшим разрывным удлинением обладает права, выработанная из хлопка селекции Киргизский-2, наименьиим - пряжа, выработанная из волокна, востаноаленного из отходов. ' •

Пятая глава посвяцена определению оптимальных параметров работы пневмомеханической прядильной машины при выработке прявн больиой линейной плотности.

Использован метод ыатэматнко-статистического планирования эксперимента для определение влияния параметров заправки пневыо-мгханической прядильной маиикы на качественные показатели вырабатываемой пряви. 3 рабств применен план Бокса В4. За переменные Факторы выбраны заправочные параметры, оказывание наибольшее влияьин на качество пряхи. В таблице приведены переменные факторы е натумльннх и кодированных значениях и уровни их варьирования.

Факторы

: Уровни варьирования : Интервал ;----------------,------; варьирования

; -1 : о :. +1 :

X, - частота врадения 6000 7000 8000 1000

дискретиэируимего

валика,

- нагрузка на питав- 22.5 25,5 28,5 3

ций столик,

- коэффициент крут- 4200 4800 5400 600

ки.

- линейная плотность 68 СО 100 16

VI

пряхи.

Параметрами оптимизации приняты основные показатели качества прдзи:

У, - удельная разрывная нагрузка пряхи. £ , сН/текс;

- разрнвноэ удлинение пря1И, £ , "V, ;

- неровнота гГряжи по прибору Нстер,СУ, У.\ У^* - индекс качества, [}к • '

Получены следуащие уравнения регрессии влияния технологических параметров прядильной маиины "а свойства прями: 9, = 9..80 - 0,138Х3 - 0,12Х4 + 0.281Х' - О.ЗМХ* + 0.241Х/ -

- 0,105Х(Хг - 0,288)^ X,,

' У4 = 7,83 - 0.24IX, + 0,51?Х3 +■ 0.32ВХ+ + 0,48?х/ + 0.437Х* -

- 0.188Х,Х4 ' ,

9, = 14,65 - 0,411Ха + 0,5Х5 * 0,983Х+ т 0.43Х, X/-'0.463Х X, -0.7Х} X,

\ - ( 9+ = 5.07 - 0.25Ц, - 0.359Х/ + 0,659Х* - 0,326Х^ + 0.274Х, Хл --0.179Х, Х4 + *0.134^ + По виду уравнения регрессии невозмоино выявить оптимальный реяим. Поэтому на оснований уравнений регрессии на ПЗВК выполнр-на распечатка поверхностей отклика (трехмерные) и контурных кривых при всех комбинациях уровней варьирования К, и ^ . На рис. 4 приведены трехмерные поверхности отклика свойстр ирчяи:

i

к й

и 3

лмпагат ляпя

Т"

» H

К »»Al» янквыни м %McX&J«H

I

II П X

II

¡s

£

я .«.

н имей iWhaWHU vu «nc/dJm

jfixsvtur J&KÍ .

i

и

• й-О

II x

8 Я

H. wtiAljty

в

' • - 13:- .

прочности У, . разрывного удлинения.и неровнотн пряжи линейной плотности 84 текс =0) при коэффициенте крутки 0(^4200 (Х3 =-1). На рис» 1 показаны совмещенные двухмерные.се% чения поверхностей отклика свойств вырабатываемой прями У, , у, при разных крутках. .

Индекс качества,, который является комплексной сценкой качества прями, применяет как параметр оптимизации, Максимальное значение индекса качества получается при минимальной крутке н частоте вращения дискретизирувдего валика. •

Обобщая результаты влияния всех параметров заправки прядильной мамины на качественнье показатели г^яжи, установлены следующие оптимальные параметры.

для прями 86 текс - П^ =60')0 мин , Лй{ ?22,5 Н. К*509 кр/м. для лряжи 84 текс - =60и0 мин , Нд< «25,5 Н. К=458 кр/м, для прями 100 текс - =6000 мин , Нпе -28.3 Н, К=^420 кр/м.

При проверив оптимально^ режима работм пневмомеханической прядильной мамины получена*пряма, по качеству соответствущая стандарту. * .

06Ш ВЫВОДЫ И РЕКОМЕНДАЦИИ .

, 1. Особенности процессов л технологии выработки пневмомеханической прями болъаой линейной иль ¿»ости мало изучены. Требует уточнения методы определения заправочной и фактической круток пневмомеханической прями в зависимости от свойств хлопка и линейной плотности пряжи.

2. В отличив от кольцевого прядения в пневмомеханическом прядении крутка, определенная на круткомвре. меные заправочной. Отноиние между заправочной и Фактической крутками наэмваетсй эффективность® кручения. С увеличением заправочной крутки умень-жаётся зфф.ктивность кручения, т.е. повышение расчетной крутки пневмомеханичесиой лряжи не приводит к эквивалентному возрастание Фактической крутки, \

3. Эффективность крученш уменьшается с увеличением линейной плотности прями, длины перерабатываемых волокон и числа волокон в поперечном сечении пряки м уазлмчиваетсяс увеличением линейной плотности перерабатмгмеммх волокон.

Снижение эффективности ко[чения объясняется увеличением момента сопротивления и количеством обвивочимх волокон.

4. Установлено, что фактическая крцтка пряаи. определяемая . любым способом, не достигает заправочной. Предловено определять крутки методом удвоенного кручения, так как он наиболее распространен в практике..

5. Предложен новый метод определения соотновения заправочной и Фактической круток пряви пневмомеханического способа прядения с учетом ее линейной плотности, длины и линейной плотности золоон. Получены формулы расчета фактической и заправочной круток и эффективности кручения.

6. В результате анализа условий дискретизации и правильного форнироэания прями найдена формула для определения максимальной линейной плотности пряжи (от 25 до 30 текс), после которой'эти условия не выполняется, происходит группируемость волокон в дискретном потоке. Предловена формула расчета среднего числа волокон в группе ( ), которая используется для определения гипотетической неэозноты. .

Уровень неровноты, который определяется отноасниен фактической неровноты к гипотетической неровноте с учетом группирусмости. кокет служить мерей неравномерности пневмомеханической пряаи разно« линейкой плотности. Гак, при увеличении линейной плотности прян»; от 58 до 100 текс уровень неровной увеличивается на 10 X, тогда как индекс неровноты возрастает на 40 У..

7. Показано, что коэффициент вариации по Устеру уменьшается с увеличением коэффициента крутки пряви больвей линейной платности пневмомеханического способа прядения. Однако, с.увеличением линейной плотности пряжи свыые С8 текс коэффициент вариации по Устеру увеличивается.

Число пороков пряви. толстых мест и непсов, имеет тенденций к увеличению с увеличением коэффициента крутки. Гонких мест в исследуемой лряке практически нет.

Коэффициент вариации по разрывной нагрузке пряжи, выработанной из хлопкового волокна Киргизский-2, к волокна, восстановленного ио отходов, увеличивается с увеличением крутки и линейной платности пряаи. Для пряви из тонковолокнистого хлопка наблюдается незначительное цвеньвение коэффициента с увеличением крутки и линейной плотности лряйн. - г .

8. Коэффициент использования прочности волокон в прочности мвпки (КИР) для всех селекционных сортов хлопка равен примерно 0,г1. Соог хлопка оказывает малое влияние на КИ8, Тонкпволокнис-тнй хлопок имеет наибольний НИВ.

3. Разрывное удлинение пневмомеханической прями болысой линейной плотности увеличивается с увеличением коэффициента крутки пряяи. Изменение разрывного удлинения пряяи с увеличением ее линейной плотности носит параболический характер. Наибольшим разрывным удлинением обладает пряжа, выработанная из хлопка селекции Киргизский-2. наименьшим - пряма, выработанная из йилскна, восстановленного из отходов.

10. Установлено, что на качественные показатели вырабатываемой прями оказывают судестпенное влияние следупцие заправочные параметры пневмомеханической прядильной ыаиины: частота врацения дискретизирувцего валика, нагрузка на питаний сголик, крутка и линейная плотность прями.

Методом планирования эксперимента на ЭЬН 1ВЙ РС/АТ получены регрессионные многофакторные модели второго порядка, описывавшие качественные показатели пряги в зависимости от изменения параметров заправки пневмомеханической прядильной маиины.

11. Для выявления оптимального ремима работы мамины методом аналитической геометрии на компьютере были построены трехмерные поверхности откликов и контурные криэье разработанных моделей, позволяющие бистро определять воздействие параметров заправки пневмомеханической прядильной маиины на основные свойства йыра-батываемой прями.

12. Проведен анализ и дано объяснение влияния изменения заправочных параметров прядильноГ маиины (в отдельности и в совокупности) на качественные псказатели вырабатываемой пряжи. Установлено. что изменение параызтров заправки пневмомеханической прядильной машины имеет неодинаковое влияние на разные свойства пряки, то есть при изменении какого-либо параметра момет улучшиться одно и одновременно ухудшиться другое свойство прями. Поэтому при определении оптимальных параметров заправки маиины необходимо находить компромисс мекду свойствами прями при наибольшей п[ изводительности ыаиииы.

13. Найдены оптимальные ¡¡араметры заправки пневмомеханической прядильной машины для выработки пряки больвой линейной плотности при оптимальной производительности машины,обеспечизаилвие выработку пряни первого сортт в соответствии с ОСТ 17-352-85

и данными Устер-статистики:

для прями 68 текс -Л^-6000 пин .Нпс= 22.5 Н. К =509 кр/м, для прями 34 текс - Пмин , -25.5 Н, К =458 кр/м, для прими 100 текс - р*' =60Сг-> мин . и"' =28,5 Н, Ккр/м.

Ч4.И 1 * п Г