автореферат диссертации по технологии материалов и изделия текстильной и легкой промышленности, 05.19.03, диссертация на тему:Разработка технологии пневмомеханического двухконденсерного способа формирования армированной пряжи большой линейной плотности

г ц №. №

На правах рукописи УДК: 677.022.484.4 (043.3)

Привалов Илья Игоревич

РАЗРАБОТКА ТЕХНОЛОГИИ ПНЕВМОМЕХАНИЧЕСКОГО ДВУХКОНДЕНСЕРНОГО СПОСОБА ФОРМИРОВАНИЯ АРМИРОВАННОЙ ПРЯЖИ БОЛЬШОЙ ЛИНЕЙНОЙ ПЛОТНОСТИ

Специальность 05.19.03 -ТЕХНОЛОГИЯ ТЕКСТИЛЬНЫХ МАТЕРИАЛОВ

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Москва - 1997

Работа выполнена в Московской государственной текстильной академии имени А.Н. Косыгина АО "Научно-исследовательском экспериментально-конструкторском институте прядильных машин (НИЭКИПМмаш)", г. Пенза Научный руководитель -заслуженный деятель науки и техники Российской Федерации, доктор технических

наук, профессор Севостьянов А.Г.

Официальные оппоненты:

доктор технических наук, профессор Усенко В.А.

заслуженный деятель науки и техники РФ

кандидат технических наук Сиыонян В.О.

Ведущая организация - АО "Пензмащ",

г. Пенза

Защита состоится - ¿L/Z^t^Ud 1997 г. в 7j£ часов на заседании диссертационного совета К 053.25.02 в Московской государственной текстильной академии имени А.Н. Косыгина по адресу: 117918, Москва, Малая Калужская, 1.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Московской

государственной текстильной академии

•у

Автореферат разослан • 1997 г.

Ученый секретарь диссертационного совета Осьмин H.A.

- 3 -

АННОТАЦИЯ

Диссертационная работа посвящена разработке технологии пнев-механического двухконденсерного способа прядения, включающей оретическое и экспериментальное исследование основных технологи-ских процессов, определение оптимальных конструктивных и техно-1гических параметров устройств, осуществляющих эти процессы при ршровании армированной пряжи большой линейной плотности, и высотку рекомендаций, направленных на создание нового оборудова-гя.

Экспериментально установлены математические зависимости, »зводяющие проектировать физико-механические свойства пряжи личной плотностью от 50 до 100 текс с волокнистой оболочкой из одного хлопка.

Определены оптимальные скоростные режимы прядильного уст-:йства при выработке армированной пряжи линейной плотностью 50 •кс при минимальных затратах, а так же технологические парамет-I, позволяющие вырабатывать качественный продукт со скоростью шуска до 150 м/мин.

Автор защищает:

- конструктивные, технологические и аэродинамические парамет-I двухконденсерного прядильного устройства;

- метод и приспособление для измерения усилия сопротивления «ещению оболочки армированной пряжи;

- результаты теоретического описания силового взаимодействия т сообщении продукту крутки в зазоре прядильных конденсеров-,

- установленные зависимости между технологическими парамет-ами и физико-механическими свойствами вырабатываемой пряжи;

- технико-экономические аспекты создания отечественной маш-реализующей технологию пневмомеханического двухконденсерного

эядения.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность. С начала 70-х годов пневмомеханический камер-ш способ прядения благодаря более высокой производительности за кроткий срок потеснил позиции кольцепрядения в сфере выработки эяжи большой и средней линейной плотности.

В настоящее время ведущие фирмы продолжают вести активный

поиск альтернативных решений для самого дорогостоящего перехода I производстве пряжи-прядения. Среди них в мировой практике все большую известность приобретает двухконденсерный способ прядения, потенциально обладающий более высокой производительностью пс сравнению с пневмомеханическим камерным способом и большей универсальностью в отношении к исходному сырью.

Дополнительное преимущество этому способу дает производстве на его основе армированной пряжи, поскольку в данном случае, пр> использовании в качестве сердечника химических нитей экономите? натуральное волокно. В армированной пряже наилучшим образом достигается сочетание положительных качеств химических нитей и образующих наружный слой натуральных волокон.

В настоящее время отечественные производители тестильногс оборудования не готовы к разработке машин пневмомеханического двухконденсорного способа прядения, главным образом, вследствие отсутствия рекомендаций, которые могут быть получены только Не основании теоретических, экспериментальных и технико- экономических проработок, составивших основу данной диссертационной работы, которая в связи вышеуказанным является актуальной.

Делью данной работы является разработка технологии пневмомеханического двухконденсерного способа формирования армированной пряжи большой линейной плотности, теоретическое и зкпериыенталь-ное исследование технологических процессов и выработка рекомендаций для создания прядильной машины.

Научная новизна диссертационной работы заключается в следующем:

- проанализированы условия сообщения волокнистому продукту крутки, скоростные и прочие ограничения, свойственные современных безверетенным способам прядения, перспективы их совершенствовали!

- разработана технологическая схема и конструкция основны> рабочих органов прядильного устройства пневмомеханического двухконденсерного способа, • позволяющего получать армированную пряда, из широкого спектра текстильных волокон;

- произведен анализ процесса сгущения волокон и показана эффективность выравнивания, обеспечивающая высокую равномерноси получаемой пряжи;

- на основе закона сохранения механической энергии выведенг аналитическая зависимость для оценки натяжения пряжи в процессе

ее формирования от свойств применяемых текстильных материалов и заправочных параметров, характеризующих процесс;

- выявлены корреляционные связи между основными физико-механическими свойствами армированной пряжи, вырабатываемой пневмомеханическим двухконденсерным способом прядения;

- получены адекватные математические модели (неполные полиномы второго порядка), характеризующие изменение нескольких выходных параметров процесса с учетом пяти факторов, определяющих технологический процесс формирования армированной пряжи линейной плотности 50-100 текс;

- предложен критерий оптимизации процесса формирования армированной пряжи (смещающее усилие оболочки относительно сердечника) и методика его численного измерения;

- получена зависимость критерия оптимизации от скоростных режимов формирования пряжи двухконденсерным способом, имеющая вид полиномиальной модели второго порядка;

- определены оптимальные технологические и конструктивные параметры разработанного прядильного устройства.

Практическая ценность заключается в следующем:

- разработано и изготовлено устройство, позволяющее двухконденсерным способом формировать армированную пряжу большой линейной плотности с оболочкой из хлопка, шерстяных, химических волокон и их смесей со скоростью выпуска 70-150 м/мин и.выше;

- разработанное устройство позволяет получать пряжу линейной плотности 50-100 текс с сердечником из комплексной нити, армированной кардным хлопком (доля оболочки от 45 до 72%), которая

по основным физико-механическим свойствам превышает среднемировой уровень согласно данным Uster Statistics для пряжи из 100% кардного хлопка, полученной пневмомеханическим камерным способом прядения;

- определены оптимальные технологические параметры разработанного устройства с учетом сравнительного равенства затрат на обеспечение технологических процессов камерного и двухконденсер-ного пневмомеханических способов прядения;

- выявлены технико-экономические преимущества разработанной технологии формирования пряжи;

- обоснована конструктивная база создания машины двухконден-серного способа формирования армированной пряжи на основе серийного прототипа пневмомеханической прядильной машины и предложены

компановочные решения основных узлов и рабочих органов.

Апробация работы. Материалы диссертационной работы доложень и получили положительную оценку:

- на заседаниях кафедры механической технологии волокнистых материалов МГТА (Москва 1993, 1994, 1995, 1996 гг.);

- на заседаниях кафедры проектирования автоматизированных текстильных машин ПГТУ (Пенза 1995, 1997 гг.);

- в АО НИЭКИШАШ (Пенза, 1995, 1997 гг.);

- на 7-ой научно-технической конференции профессорско-преподавательского состава и студентов ПГТУ (Пенза, апрель 1996 года);

- на Всероссийской научно-технической конференции "Современные технологии текстильной промышленности (Текстиль-9б)"(Москва, МГТА, ноябрь 1996 года);

- на Межрегиональной научно-практической конференции "Проблемы использования трудового потенциала в регионе" (Пенза, Приволжский дом знаний, декабрь 1996 года).

Публикации. По материалам диссертационной работы опубликовано 5 работ, подана заявка на выдачу патента Российской Федерации.

Структура и объем диссертации. Диссертационная работа состоит из введения, пяти глав, общих выводов и рекомендаций, списка литературы и приложений. Основное содержание изложено на 196 стра ницах, включает 38 рисунков и 10 таблиц. Список литературы на 9 страницах содержит 84 наименования. Приложения составляют 30 страниц.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность темы, сформулированы цель и задачи, научная новизна и практическая ценность работы.

В первой главе проведен анализ отечественных и зарубежных литературных источников, посвященных безверетенным способам прядения. Проведена системагиеация современных способов формирования пряжи, осуществляемых с разделением процессов кручения и наматывания.

Особое внимание уделено преимуществам и ограничениям пневмомеханического камерного способа прядения, способам основанным на формировании пряжи при помощи сжатого воздуха и под воздействием фрикционных сил на перфорированных поверхностях. К последним относится пневмомеханический двухконденсерный способ, сущность которого заключается в формировании пряжи из дискретного потока во-

юкон, осаждаемых под действием разрежения воздуха в зазор, образованный наружными поверхностями двух вращающихся в одном направлении цилиндрических конденсеров, которые сообщают продукту действительную крутку. При этом за один оборот прядильного конденсера пряже сообщается несколько кручений.

Так как основные отличия пневмомеханических способов касаются процессов транспортирования и кручения волокнистого продукта, сделан вывод о необходимости теоретических и экспериментальных исследований этих процессов с целью разработки технологии двух-конденсерного способа формирования армированной пряжи большой линейной плотности.

Проведенный анализ литературных источников позволил конкретизировать задачи и наметить пути их решения.

Вторая глава посвящена разработке, испытаниям и доработке элементов технологической схемы, а также методам исследования специфических свойств вырабатываемой армированной пряжи.

Одноместный стенд для выработки образцов пряжи двухконден-серным способом изготовлен с использованием узлов и агрегатов, заимствованных с серийной машины камерного прядения, так как названные пневмомеханические способы имеют общие цели и последовательность осуществления основных технологических процессов. Разработка и изготовление стенда проводились под руководством и. при участии к.т.н. Иванова A.B. в пензенском НИЭКИПмаш.

Прядильное устройство, содержащее два прядильных конденсера, позволяет без каких-либо изменений его конструкции формировать армированную пряжу в широком диапазоне линейной плотности, в том числе от 50 до 100 текс с оболочкой из волокон хлопка, шерсти и их смесей с химическими волокнами, при этом дискретизирующее устройство должно соответствовать виду и длине перерабатываемых текстильных волокон.' Выработаны образцы пряжи с использованием дискретизирующих устройств с блоков серийных машин типа ППМ-120, БД-200 и ПЕМ-240Ш. Для переработки хлопка, химических волокон хлопковой длины и их смесей наибольшую пригодность показало дискретизирующее устройство блока типа БД. Степень пригодности оценена при визуальном осмотре гарнитуры валика и по наименьшему значению коэффициента вариации линейной плотности по Устер для полученных образцов армированной пряжи.

На основании аэродинамических испытаний и с помощью анализа ориентации волокон в зазоре прядильных конденсеров методом Леонть-

евой определено предпочтительное направление отсоса воздуха из конденсера и направление выпуска пряжи относительно волокнотранс-портирующего канала.

Установлены требования к перфорации прядильного конденсера с использованием рекомендаций ЦНИХБИ по конденсерам для приготовительного оборудования. Определен коэффициент местного сопротивления при проходе воздуха через прядильное двухконденсерное устройство.

В результате вышеназванных расчетов и однофакторных экспериментов выработаны рекомендации по конструктивным и компановочным решениям узлов, которые выполняют процессы дискретизации, транспортирования потока волокон, формирования , наматывания пряжи и подачи сердечниковых нитей при выработке армированной пряжи двух-конденсерным способом прядения.

Заключительный раздел второй главы посвящен методам численного определения специфических свойств вырабатываемой пряжи. Основным физико-механическим свойством, определяющим пригодность армированной пряжи (вне зависимости от способа формирования) для последующей переработки является способность сопротивляться смещению оболочки относительно сердечника. Предложено и испытано приспособление, представляющее собой абразивный тарельчатый зажим, ус тановленный вместо верхнего зажима машины FM-3. В отличие от ранее применяемых кардных или гладких подпружиненных зажимов для пропускания через них армированной пряжи и оценки прочности ее оболочки, предложенный абразивный зажим наиболее приемлем для определения числовых значений усилия сопротивления смещению оболочга армированной пряжи до 100 текс с комплексной синтетической нитью сердечника.

Для каждого образца пряжи среднее значение величины смещающего усилия Yi определялось из 80 измерений, что согласно принятой в практике исследований параметров процессов и продуктов текстильной промышленности при доверительной вероятности рп-0,95 соответствует средней точности измерения, так как относительная ошибка 5{Yi> для каждого опыта находится в пределах 2%<5iYi><5£.

Установлено, что армированная пряжа линейной плотности 5С текс со смещающим усилием оболочки 250 сН и выше пригодна для использования в качестве утка в ткачестве.

Показано, что по физико-механическим свойствам полученная нг стенде армированная пряжа двухконденсерного способа прядения cor-

ласно данным ^ег^а^эисз превышает среднемировой уровень качества для пряжи камерного пневмомеханического прядения.

Третья глава посвящена аналитическому описанию процесса формирования пряжи в зазоре прядильных конденсеров, а также анализу процессов дискретизации и сгущения волокнистого потока на прядильных конденсерах. -

Получена передаточная функция процесса сгущения, сущность которого заключается в случайных наложениях волокон друг на друга при их осаждении из потока на волокнистый конус, образующийся в зазоре прядильных конденсеров. После введения упрощений, заключающихся в разделении волокнистого конуса длиной Ь на несколько участков длиной Ь и в допущении одномерной (погонной) плотности потока в транспортирующем канале, передаточная функция, характеризующая формирование слоя на каждом участке Ь, укладываемого на поверхности конуса, имеет вид:

И(р)-1/(1+рз/2Уп.к) . V ,

где б-длина слоя волокон,укладываемых по периметру волокнистого конуса за время г-б/Уп.к;

к-скорость поверхности прядильного конденсера. Предложена модель образования волокнистого конуса,,в соответствии с которой длина Ь каждого участка определяется равенством в/п*с-1/Коб» а количество таких участков после их сложения в пряже определяется равенством ¿-Ь/Ъ, где Ув. в"скорость выпуска пряжи, м/мин; Пс-частота вращения сердечника, мин-1; Коб-крутка оболочки фактическая. Из совместного решения двух последних зависимостей при длине и выраженной в мм, следует: 1=ЬК/1000. При Ь-70 мм и Кс,б=700 кр/м получаем 1-49, то есть имеет место значительное число сложений, а следовательно и высокий эффект выравнивания.

На основе анализа внешних и внутренних сил, действующих на продукт в зазоре прядильных конденсеров, установлены факторы, влияющие на натяжение пряжи. Применен закон сохранения механической энергии, который справедлив при допущении отсутствия пластических деформаций элементов пряжи в короткий период времени. После определения относительной скорости поверхности волокнистого конуса и конденсера в исходной общей точке, лежащей на эффективном радиусе волокнистого конуса гэ, составлено уравнение энергетического баланса внешних и внутренних сил, действующих на данную точку пряжи, в результате преобразования которого получено следу-

ющее равенство, характеризующее натяжение армированной пряжи Р на выходе из зазора прядильных конденсеров:

Р-Ягэ2ЕуГ1+((2пГуд1ЛэШСОз0)/Ув.вЯГэ2Еу+(2ГудЬз1п8)/ЯГэ2Еу--4Уе.в2Т(1+Ип) (ГудЬсобВ)2Д2гэ4Еу2+1)1.

Установлено, что натяжение пряжи является функцией следующих переменных:

Т-линейной плотности пряжи;

й-радиуса прядильного конденсера;

1г-длины волокна;

Еу-модуля упругости волокнистой оболочки на растяжение;

Ег-модуля упругости волокна на растяжение;

цп-коэффициента Пуассона;

СЬсилы прижатия волокнистого конуса к прядильному конден-

серу;

Г-коэффициента трения волокна по прядильному конденсеру;

^'в.в, Ь, гэ-скорости выпуска, эффективной длины конденсера, эффективного радиуса пряжи, соответственно.

В связи с передачей формируемому продукту крутки в результате взаимодействия цилиндрической поверхности конденсера и волокнистого конуса (конца формируемой пряжи) имеет место в их контакте так называемое геометрическое скольжение, как результат изменения передаточного отношения вдоль образующей конуса. Это скольжение отсутствует в точке образующей, имеющей радиус гэ.

На основании анализа сил трения между поверхностями конденсеров и волокнистым конусом, с учетом сопротивления, оказываемого формируемой пряжей при кручении, получена формула для определения

гэ:

Гэ- £ (<Зпр2+с1с2)/8+М Мпр+Йс) ЛЙ- 31 /2 >

где dnp.dc-диаметры, соответственно, пряжи и сердечника;

М-момент сопротивления, оказываемый формируемой пряжей при кручении;

О-сила прижатия пряжи-к поверхности конденсера.

Это выражение уточняет полученную ранее в трудах отечественных исследователей зависимость, определявшую лишь зону расположения эффективного радиуса.

В результате анализа возможных причин потери крутки установлено, что несоответствие фактической крутки оболочки значению, рассчитанному по передаточному отношению радиуса конденсера {? \ эффективного радиуса гэ, объясняется, главным образом, наличие»

- и -

тления буксования во фрикционной паре "конденсер-волокнистый ко-[ус". Буксование полностью отсутствует лишь при выполнении усло-¡ия ФЗРокрД. где й-коэффициент запаса сцепления, исключающий ¡уксование во фрикционной паре; Рокр-усилие сопротивления круче-[ию волокнистого конуса. Так как усилие прижатия 0 при двухкон-[енсерном способе формирования пряжи создается исключительно раз-)ежением внутри конденсера, то очевидна зависимость эффективности фоцесса от режимов работы пневмосистемы.

Выявленная многофакторность условий формирования пряжи обус-завливает необходимость и важность экспериментального определения эсновных зависимостей, позволяющих прогнозировать физико-механи-1еские свойства пряжи при изменении технологических факторов.

Четвертая глава посвящена проведению и обработке результатов активных многофакторных экспериментов, проводимых на двухконден-зерном прядильном устройстве с учетом рекомендаций предшествующих глав данной работы.

При помощи дробного факторного эксперимента 2 5-1 в качестве параметров отклика исследовались: усилие сопротивления смещению зболочки У[, сН; объемная масса 5 оболочки Уц, г/дм3; неравновесность пряжи (витков/м) до запаривания Уш и после запаривания V- Для них получены регрессионные модели:в виде неполных полиномов второго порядка, позволяющие прогнозировать свойства армированной пряжи в следующих диапазонах значимых факторов:

XI-скорость выпуска пряжи Ув.в, от 100 до 150 м/мин;

Хз- абсолютная величина разрежения внутри конденсера |Р5|, от 2,8 до 3,6 кПа;

Х4-линейная плотность пряжи Т, от 50 до 100 текс.

Искомые регрессионные модели имеют следующий вид:

1) для усилия сопротивления смещению оболочки

У ш=404,1-71,5x1+49,4Хз+76,9X4+23,7х1X3-15,ЗХ2Х5;

• 2) для объемной массы оболочки

Упя-И9, б-22,2X1+15, бХз+16,7X4-6,1X2X5+5,3X3X5-5,1X4X5;

3) для меры неравновесности армированной пряжи до запаривания

^пш-24,3-3,9x1+3, бХз+3, ЗХ4+1,8X1X4;

4) для меры неравновесности армированной пряжи после запаривания

УIу=13,6-3X1+1,8x3+3,1x4+1,2x1x2.

Фактор Х5 не имеет численного выражения и определяет положение волокнистого конуса в том или ином из двух возможных зазоров,

образуемых наружными поверхностями конденсеров относительно транспортирующего канала (Х5-+1 в зазоре со стороны канала; Х5—1 в зазоре с противоположной стороны относительно канала), Рассматр: ваемый фактор был признан незначимым, так как он проявился в двух регрессионных моделях в виде парных взаимодействий коэффициентов регрессии, величина которых лишь незначительно превышает величину доверительной ошибки.

Рассчитаны коэффициенты корреляции для нескольких пар выходных параметров процесса, при этом выявлено:

- очень сильная, согласно принятой классификации, корреляционная связь между объемной массой оболочки и ее смещающим усилием относительно сердечника, коэффициент корреляции г-0,914;

- сильная, между смещающим усилием и коэффициентом крутки оболочки, г-0,78, а также между смещающим усилием оболочки и неравновесностью пряжи, г-0,83.

Выявленные корреляционные связи позволили в дальнейшем рассматривать усилие сопротивления смещению оболочки в качестве параметра оптимизации процесса.

На данном этапе исследования не было выявлено существенного влияния фактора хг, которым является скорость рабочей поверхнос ти конденсера. На основании этого была обоснована необходимость описания процесса моделью более высокого порядка.

При введенном ограничении на разрежение в конденсере Ра—2,0 кПа, объясняемом необходимостью практически важного иссле дования процесса формирования пряжи в условиях снижения энергозатрат на пневмообеспечение, определена регрессионная модель второго порядка (по плану Коно К02) параметра оптимизации при варьировании скоростных режимов процесса для выработки пряжи маетой плотности Т-50 текс с оболочкой 7об-22,3 текс из кардного хлопка:

Уш-271,2-19,58Х1+18,75X2+15,62X1X2"1,58Х12-19,08х22,

здесь Уш-усилие сопротивления смещению ободочки, сН;

XI-скорость выпуска пряжи (от 70 до 100 м/мин);

Х2-скорость поверхности прядильного конденсера (от 700 дс

1000 м/мин).

Полученная регрессионная модель"была оптимизирована, то ест! определены значения входных параметров Х1-70 м/мин, Хг-862 мЛ позволяющие получить максимальную величину выходного параметре Уш-289,3 сН, характеризующую наивысшее качество пряжи при мш

мальных затратах на создание разрежения.

На основании полученных данных установлено, что при постоянных значениях скорости выпуска пряжи и разрежения воздуха в кон-денсерах скорость их рабочей поверхности может достигать критического значения, после которого дальнейшее увеличение скорости ведет не к возрастанию смещающего усилия оболочки относительно сердечника, а к его уменьшению.

Полученные при реализации планов 25-1 и Ко2 адекватные математические модели в результате их анализа позволяют определить величины разрежения в конденсерах Ps или скорость их поверхностей Уп.к, обеспечивающие наибольшую скорость выпуска при допустимом уровне смещающего усилия. При введении ограничений Ps-inin, YB.B-jnax, Yir-250 cH определены следующие технологические параметры прядильного устройства, обеспечивающие выработку качественной пряжи при минимальных затратах:

Ps— 3,2 кПа, Vn.K-ЮОО м/мин, для скорости выпуска пряжи Vb.b-150 м/мин; Ps—2,0 кПа, Уп.к-850 м/мин для VB.B-100 м/мин. При выработке армированной пряжи линейной плотности Т, текс в диапазоне 50<Т<100 названные условия обеспечат величину смещающего усилия оболочки относительно сердечника Yir>250 сН.

В целях удобства анализа и практического использования математических зависимостей, полученных в результате экспериментального исследования, с использованием статистического програмно-го пакета STATGRAPHICS построены поверхности отклика и изолинии параметра Yir в зависимости от скоростных режимов, регулировка которых является традиционной при эксплуатации прядильного оборудования.

В пятой главе на основе анализа возможных вариантов конструктивного исполнения отечественных пневмомеханических прядильных машин ППМ-120А1М, ППМ-200, ППМ-240Ш с учетом типичных черт зарубежных безверетенных прядильных машин обоснована, в качестве конструктивной базы для создания машины двухконденсерного прядения, машина ППМ-200 АО "Пензмаш". При этом в результате предварительных конструктивных проработок показано, что создание новой машины возможно с обеспечением высокой степени унификации с серийным прототипом при сравнительном равенстве цены. Произведенными расчетами установлено, что энергоемкость новой машины при выпуске пряжи со скоростью до 150 м/мин не превышает уровня прототипа, работающего на паспортных режимах, а при скорости 100 м/мин

значительно ниже.

В данной главе приводятся основные результаты многовариантного технико-экономического расчета, выполненного с использованием норм ГПИ-1 и опыта АО НИЭКИПМАШ в проведении технико-экономических расчетов эффективности новой техники.

Расчет показал высокую эффективность двухконденсерного пневмомеханического прядения. В частности, при производстве армированной пряжи линейной плотности 50 текс (сердечник 27,7 гекс) по сравнению с машиной ППМ-200 производительность труда в прядильном переходе при выпуске пряжи со скоростью 70, 100, 150 м/мин возрастает, соотвественно, на 35; 63,4; 95,4%, а съем пряжи с единицы производственной площади в 1,12; 1,6; 2,4 раза.

ОБЩИЕ ВЫВОДЫ И РЕКОМЕНДАЦИИ

1. Проведенный анализ способов и устойств для безверетенного формирования пряжи выявил актуальность и позволил конкретизировать задачи разработки технологии пневмомеханического двухконденсерного способа прядения для выработки армированной пряжи большой линейной плотности.

2. Разработанное двухконденсерное прядильное устройство позволяет формировать армированную пряжу линейной плотности от 50 до 210 текс с оболочкой из волокон хлопка, шерсти, химических волокон и их смесей с различными сердечниковыми нитями.

3. Теоретический анализ процесса двухконденсерного формирования пряжи показал:

- преимущественное влияние'явления буксования в паре "волокнистый конус-конденсер" на потерю крутки и значительную роль разрежения в конденсере по уменьшению этого явления;

- множество факторов и характер их влияния на натяжение формируемой пряжи, выявленные с использованием метода энергетического баланса; '''-•

- высокую выравнивающую и смешивающую способность исследуемого способа формирования пряжи.

4. В результате доработки и исследования технологической схемы и конструкции устройства для формирования армированной пряжи двухконденсерным способом прядения рекомендуется:

- при использовании для наружного слоя хлопка, химических волокон хлопковой резки и их смесей применять дискретизирующее устройство с машины типа БД-200 с частотой вращения дискретизиру-

ющего валика 6000 об/мин и гарнитурой OK-36;

- использовать волокнотранспортирующий канал в форме диффузора с наклонными стенками различной длины, центральным углом наклона к образующим конденсеров 40° и выходным сечением 70x2 мм;

- отводить воздух от прядильных конденсеров со стороны более длинной стенки транспортирующего канала, а выпуск пряжи осуществлять в противоположном направлении;

- выполнять перфорацию поверхности конденсера с отверстиями диаметром 1,0 мм и относительной полезной площадью f-0,5 при размере всасывающей щели на патрубке внутри конденсера 6x70 мм и расходе воздуха через один конденсер не более 0,0157 м3/с, что исключает проникновение волокна внутрь конденсера;

- устанавливать величину натяжения сердечника в пределах от 6,5 до 18,5 сН.

5. Предложен критерий оптимизации процесса формирования армированной пряжи (сопротивление смещению волокнистой оболочки пряжи относительно сердечника-смещающее усилие) и методика его численного измерения.

6. Экспериментально получена зависимость критерия оптимизации от скоростных режимов формирования армированной пряжи линейной плотности 50 текс, имеющая вид полиномиальной модели второго . порядка, на основании которой определено, что разрежению внутри конденсера Ps—2 кПа соответствует максимальное значение смещающего усилия, равное 289,3 сН яри скорости выпуска пряжи 70 и/та. Для использования пряжи в качестве утка достаточно усилия величиной 250 сН.

7. На основании полученных математических моделей при реализации дробного пятифакторного эксперимента подтверждены теоретические выводы о значительном влиянии на физико-механические свойства армированной пряжи скорости выпуска и разрежения в конденсере. Установлено, что величина усилия сопротивления оболочки смещению, по крайней мере, для пряжи линейной плотности от 50 до 100 текс увеличивается с ростом абсолютной величины разрежения и линейной плотности оболочки и уменьшается с ростом скорости выпуска пряжи.

8. При разрежении в прядильном конденсере Р3—3,2 кПа, обуславливающем сравнительное равенство установленной мощности для машин двухконденсерного и камерного пневмомеханических способов прядения, скорость выпуска армированной пряжи линейной плотности 50 текс со смещающим усилием не менее 250 сН, составляет 150 м/мин.

9. Установлены корреляционные связи между выходными параметрами технологического процесса формирования армированной пряжи двухконденсерным способом.

10. Предложены меры, обеспечивающие уменьшение степени неравновесности армированной пряжи.

11. Обоснован тип прядильного блока и серийной машины пневмомеханического камерного способа прядения, рекомендуемых в качестве базы для создания прядильной малины пневмомеханического двухконденсерного способа прядения. Даны рекомендации по компановке узлов прядильного блока и машины, реализующих технологию формирования армированной пряжи большой линейной плотности.

12. Произведен многовариантный технико-экономический расчет, получивший положительный отзыв АО НИЭКИПмаш. Выявлена высокая эффективность выработки армированной пряжи большой линейной плотности пневмомеханическим двухконденсерным способом прядения.

Основные положения диссертации отражены в публикациях:

1. Привалов И. И. Устройство и методика испытаний армированной пряжи.// Информ. листок N 325-95.Серия Р.-Пенза: ЦНТИ, 1995.

2. Севостьянов А.Г., Привалов И.И. Оптимизация скоростных режимов при формировании армированной пряжи двухконденсерным (фрикционным) способом прядения.// Изв. вузов. Технология текстильной промышленности.-1995, N6. -С.19-22.

3. Привалов И.И. Технико-экономические вопросы внедрения технологии двухконденсерного фрикционного прядения. // Информ. листок N 535-96. Серия Р. -Пенза: ЦНТИ, 1996.

4. Привалов И.И. Внедрение двухконденсерного фрикционного прядения. Межрегиональн. науч.-практич. конф. 26-27 декабря 1996г. Сб. матер. Часть I.- Пенза: Приволжский дом знаний, 1996.

5. Привалов И.И., Севостьянов А.Г. Динамика развития безверетенного прядения.// Изв. вузов. Технология текстильной промышленности. -1996, N6.

ЛР N020753 от 04.03.93

Подписано в печать 21.02.97 Сдано в производство 21.02.97 Формат бумаги 60x84/16 Бумага множ. Усл. печ.л. 1,0 Уч.-изд. л. 0.75 Заказ 85 Тираж 80

Электронный набор МГТА, 117918, Малая Калужская, 1

п Г 5 ОД

2 Ц №? 1337

На правах рукописи УДК 677.31.022.484.(043.3)

ЛЕЙКИНА ЛАРИСА НИКОЛАЕВНА

РАЗРАБОТКА ТЕХНОЛОГИИ ПРОИЗВОДСТВА КАМВОЛЬНОЙ ПНЕВМОМЕХАНИЧЕСКОЙ ПРЯЖИ МАЛОЙ ЛИНЕЙНОЙ ПЛОТНОСТИ

Специальность 05.19.03 "Технология текстильных материалов"

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

МОСКВА - 1997

Работа выполнена в Московской государственной текстильной академии им. А.Н.Косыгина на кафедре механической технологии волокнистых материалов.

Научный руководитель: доктор технических наук, профессор

заслуженный деятель науки и техники,

Российской Федерации Севостьянов Алексей Григорьевич

Официальные оппоненты: доктор технических наук, доцент

Капитанов Анатолий Федорович

кандидат технических .наук Крюк Тимур Петрович

Ведущая организация: Акционерке общество открытого ти-

па "Камвольно-прядильная фабрика" "Рязаново", Московская область.

Защита состоится " 1997 г. в часов на засе-

дании диссертационного совета К 053.25.02 в Московской государственной текстильной академии им. А.Н.Косыгина по адресу: 117918, Москва, М.Калужская, 1.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Московской государственной текстильной академии им. А.Н.Косыгина.

Автореферат разослан " ^ 1997

г.

Ученый секретарь диссертационного совета

Осьмин Н.А.

- 3 -

АННОТАЦИЯ

В диссертационной работе изложены результаты теоретических и экспериментальных исследований, проведенных с целью разработки технологии производства полушерстяной пряжи линейной плотности 22,2 текс с использованием пневмомеханического способа прядения.

Работа выполнялась на кафедре механической технологии волокнистых материалов Московской государственной текстильной академии им. А.Н. Косыгина в соответствии с Планом ГКНТ СССР, Совета Министров СССР и МТИ и, по хоздоговорной и госбюджетной тематикам кафедры на период с 1979 - 1995. гг.

В результате анализа существующих конструкций пневмомеханических прядильных машин и технологических исследований показана принципиальная возможность использования прядильной машины ППМ-160-ШГ для производства полушерстяной пряжи малой линейной плотности.

В работе исследована возможность улучшения протекания процесса формирования пряжи и свойств пряжи за счет замены в составе смеси полиэфирных волокон линейной плотности 0,333 текс на волокна линейной плотности 0,167 текс.

Исследованы основные факторы, оказывающие влияние на протекание процесса формирования пряжи и свойства пряжи, вырабатываемой на машине ППМ-160-ШГ.

Разработана методика оценки укорочения волокон различной длины в процессе дискретизациии и проведено исследование укорочения волокон шерсти в зоне дискретизации прядильного устройства машины ШМ-160-ШГ.

Разработана имитационная модель и с ее помощью проведены исследования формирования пряжи в пневмомеханическом прядильном устройстве из двухкомпонентной смеси волокон.

Автор защищает:

- результаты экспериментальных исследований по оценке влияния различных факторов на свойства полушерстяной пневмомеханической пряжи;

- методику оценки укорочения волокон в зоне дискретизации пневмомеханического прядильного устройства;

- имитационную модель процесса циклического сложения волокон в желобе прядильной камеры в случае использования двухкомпонент-ной смеси волокон;

- результаты исследований по определению оптимальных режимов производства полушерстяной пневмомеханической пряжи линейной плотности 22,2 текс.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность работы. Социально-экономическое развитие России и подъем ее экономики невозможен без развития текстильной промышленности, основой которого является быстрое техническое перевооружение производства путем широкого внедрения передовой техники и прогрессивной технологии, создания и выпуска машин и оборудования, позволяющих улучшить условия труда и повысить его производительность, экономить материальные ресурсы.

. В настоящее время в России вырабатывается пряжа малой линейной плотности из смеси шерстяных и химических волокон с использованием кольцевых прядильных машин. Наибольший удельный вес занимает производство пряжи 41,7-31,2 текс, затем пряжи - 22,2 текс.

Возможность повышения производительности кольцевых прядильных машин ограничена. Увеличение производительности возможно при .использовании других способов формирования пряжи, среди которых самым распространенным является пневмомеханический.

Сегодня в России отсутствует технология производства пряжи линейной плотности 22,2 текса из смеси шерстяных и полиэфирных . волокон на пневмомеханических прядильных машинах.

Данная работа посвящена разработке технологии производства полушерстяной пряжи линейной плотности 22,2 текс на пневмомеханической прядильной машине ППМ-160-ШГ.

Цель работы. Целью диссертационной работы является создание новой конкурентоспособной пряжи на отечественном технологическом оборудовании на основе разработки технологии производства пряжи линейной плотности 22,2 текс из смеси шерстяных и полиэфирных волокон для расширения ассортиментных возможностей отечественного оборудования.

Основными задачами исследования являются:

1. Исследование принципиальной возможности выработки пряжи малой линейной плотности из смеси шерстяных и полиэфирных волокон на прядильном устройстве машины ППМ-160-ШГ.

2. Определение влияния параметров заправки машины на свойства вырабатываемой пряжи.

3. Определение регрессионных зависимостей механических характеристик полушерстяной пряжи малой линейной плотности, выработанной на прядильном устройстве машины 1ШМ-160-ШГ от долевого участия трех компонентов смеси.

4. Исследование структуры пряжи, выработанной на прядильном устройстве машины ППМ-160-ШГ.

5. Определение оптимальной влажности воздуха в помещении и частоты вращения дискретизирующего валика.

6. Исследование влияния процесса дискретизации в прядильном устройстве машины ППМ-160-ШГ на свойства волокон.

7. Разработка методики и исследование укорочения шерстяных волокон различной длины при дискретизации.

8. Разработка алгоритма имитационной статистической модели процесса циклического сложения волокон в желобе прядильной камеры.

9. Исследования с помощью имитационного моделирования влияния свойств волокон на неровноту волокнистой ленточки.

Методика исследований. При проведении теоретических исследований использовано имитационное статистическое моделирование на ЭВМ.

При экспериментальных исследованиях использованы методы математического планирования эксперимента и математической статистики, методы имитационного статистического моделирования. Для исследования структуры пряжи использовались методы микроскопии.

Определение длины используемых волокон и исследование укорочения волокон в зоне дискретизации проводилось с помощью гребенного анализатора.

Определение распрямленносги волокон в питающем продукте и в волокнистой ленточке ( мычке ) проводилось с использованием методики и прибора Линдслея-Леонтьевой.

Для обработки экспериментальных данных и анализа теоретической модели использовались ЭВМ "ЕС-1035", ПЭВМ .

Научная новизна. При выполнении работы впервые:

- ка основе исследований доказана возможность производства пряжи малой линейной плотности из смеси шерстяных и полиэфирных волокон на пневмомеханической машине ППМ-160-ШГ;

- определены зависимости механических характеристик полушерстяной пряжи малой линейной плотности, выработанной на прядильном устройстве машины ППМ-160-ШГ от параметров ее заправки;

- разработана методика оценки укорочения волокон различной длины в прядильном устройстве, с помощью которой исследовано укорочение волокон шерсти в дискретизирующем устройстве машины 1ШМ-160-ШГ.

- разработана имитационная статистическая модель процесса циклического сложения волокон в желобе прядильной камере в случае использования двухкомпонентной смеси волокон.

- с использованием разработанной имитационной модели проведено исследование влияния свойств волокон ( линейной плотности, длины и неровноты по длине ) на равномерность волокнистой ленточки как по линейной плотности, так и по составу.

Практическая ценность работы.

В диссертационной работе на основании теоретических и экспериментальных исследований были получены следующие практически важные результаты:

- Показана возможность производства полушерстяной пряжи малой линейной плотности на прядильном устройстве машины ППМ-160-ШГ

- Получены основные зависимости между линейной плотностью, долей полиэфирных волокон, параметрами заправки прядильной машины ППМ-160-ШГ и механическими характеристиками пневмомеханической полушерстяной пряжи.

- Определены оптимальные параметры влажности воздуха в производственном помещении и частоты . вращения дискретизирущего валика машины ППМ-160-ШГ при выработке полушерстяной пряжи,максимальной прочности.

- Разработана методика для определения степени укорочения волокон различной длины в прядильном устройстве и получены конкретные числовые данные об укорочении шерстяных волокон в прядильном, устройстве.

- Разработана имитационная модель процесса циклического сложения волокон в желобе прядильной камеры в случае использования

- 'У -

двухкомпонентной смеси волокон.

- На основании статистического моделирования установлены зависимости между свойствами волокон, поступающими в прядильную камеру и равномерностью волокнистой ленточки.

Результаты теоретических и экспериментальных исследований, целью которых являлась разработка технологии производства полушерстяной пряжи малой линейной плотности на машине ППМ-160-ШГ, будут использованы текстильными предприятиями при внедрении этих машин в производство.

Использование пневмомеханической прядильной машины

ППМ-160-ШГ ПОЗВОЛЯЕТ:

- повысить производительность оборудования в прядении на 22,2%;

- снизить себестоимость производства 1 тонны однониточ-ной пряжи на 20,8% за счет снижения капитальных затрат, затрат на з/плату и на двигательную электроэнергию;

- снизить расходы двигательной электроэнергии на 18,2X

- высвободить 18,2% производственных площадей.

Апробация работы. Основное содержание работы докладывалось:

- на Всесоюзных научно-практических конференциях ( г.Москва, 1990 г., 1995 г.);

- на научных конференциях профессорско-преподавательского состава, научных сотрудников и аспирантов Московской государственной текстильной академии (1980, 1981, 1983, 1984, 1995, 1936);

- на научно-практической конференции ( г. Москва, 1984 г.).

Публикации.

По материалам диссертационной работы подготовлено 14 публикаций.

Структура и объем работы. Диссертационная работа состоит из введения, пяти глав, общих выводов и рекомендаций, списка использованной литературы и 7 приложений.

Работа изложена на 171 страницах машинописного текста и содержит 65 рисунков, 32 таблицы.

Список использованной литературы включает 105 наименований. Приложения представлены на 44 страницах.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность теш диссертационной работы, изложена научная новизна и практическая ценность работы, сформулированы цель и задачи исследований, приведены основные сведения о результатах работы.

Первая глава посвящена аналитическому обзору отечественной и зарубежной литературы по производству пневмомеханической пряжи ив длинных текстильных волокон с помощью различных способов и устройств, исследованию возможности производства пневмомеханической пряжи малой линейной плотности на прядильном устройстве машины ППМ-160-ШГ.

Изучение и анализ литературных данных показал, что в настоящее время нет отечественной серийной пневмомеханической прядильной машины для переработки длинных текстильных волокон. Разработанные за рубежом стендовые установки и машины бевЕеретенного прядения длинных химических волокон позволяют вырабатывать пряжу больших линейных плотностей. Из известных конструкций отечественных пневмомеханических прядильных устройств только устройство машины ПШ-160-ШГ позволяет вырабатывать пряжу малой линейной плотности из длинных химических и шерстяных волокон.

Во второй главе представлены исследования свойств пневмомеханической пряжи линейной плотности 22,2 текс из смеси шерстяных и полиэфирных волокон линейной плотности 0,333 текс и 0,167 текс.

При производстве камвольной пряжи линейной плотности 22,2 текс и менее из смесей шерстяных и химических волокон в поперечном сечении пряжи число волокон составляет менее 50, что е значительной мере сказывается на равномерности пряжи по линейной плотности и по разрывной нагрузке.

Одним из возможных путей улучшения показателей физико-механических свойств пряжи и стабильности проте?:ання процессов в прядильном устройстве является увеличение числа волокон в поперечном сечении пряжи за счет введения в состав перерабатываемой смеси более тонких волокон.

В настоящее время при производстве камвольной пряжи используются полиэфирные волокна линейной плотности 0,333 текс в то время

как при производстве пряжи из смеси хлопковых и химических волокон широко используются полиэфирные волокна линейной плотности 0,167 текс.

Использование полиэфирных волокон линейной плотности 0,167 текс вместо 0,333 текс позволит увеличить число волокон в поперечном сечении пряжи и в то же время может привести к изменению свойств вырабатываемой пряжи,

В связи с этим было проведено экспериментальное исследование влияния линейной плотности полиэфирных волокон и заправочных параметров работы прядильного устройства на свойства пряжи.

Проведенное исследование показало, что при прочих равных условиях использование в составе пряжи вместо полиэфирных волокон линейной плотности 0,333 текс более тонких волокон 0,167 текс ведет к уменьшению неровноты пряжи как по линейной плотности, так и по прочности.

Проведенное исследование влияние коэффициента заправочной крутки на механические характеристики пневмомеханической полушерстяной пряжи показало, что пряжа, содержащая 60% полиэфирных волокон линейной плотности 0.167 текс имеет величину коэффициента критической крутки на 18% меньше, чем пряжа, содержащая 601 полиэфирных волокон линейной плотности 0,167 текс.

Уменьшение величины коэффициента критической крутки при использовании полиэфирных волокон меньшей линейной плотности можно объяснить большей площадью контактоз этих волокон.

Исследовано влияние линейной плотности, доли полиэфирных волокон и коэффициента заправочной крутки на структурную неровно-ту пряжи. Установлено, что пряжа, содержащая полиэфирные волокна линейной плотности 0,167 текс имеет лучшую равномерность распределения волокон компонентов по сечениям пряжи как при 60%, так и при 40%-ом содержании полиэфирных волокон.

Для определения влияния на свойства полушерстяной пряжи полиэфирных волокон различной линейной плотности проведен многофакторный эксперимент в результате которого определены регрессионные зависимости разрывной нагрузки, квадратической неровноты по разрывной нагрузке и по линейной плотности пряжи, удельной прочности волокон смеси, квадратической неровноты по линейной плотности питающего продукта и пряжи, коэффициенту использования прочности

волокон смеси в прочности пряжи, числу пороков полушерстяной пряжи малой линейной плотности, выработанной на прядильном устройстве машины ППМ~160-1ПГ от долевого участия трех компонентов смеси.

Исследовано влияние относительной влажности воздуха в помещении и частоты вращения дискретизирущего валика на свойства пряжи. Получена регрессионная модель, позволявшая определить оптимальную влажность воздуха в помещении и частоту вращения диск-ретизирующего валика, которые составили: ч> = 62% ; плв = 9000• мин"1. При этом Ру пряжи составила 12,1 сН/текс.

При зто показано, что изменение относительной влажности воздуха в помещении не оказывает значимого влияния на неровноту пряжи по линейной плотности ( по Устеру ). Средний уровень Су = 22,8%.

В третьей главе представлены результаты исследования влияния процесса дискретизации на свойства полиэфирных и шерстяных волокон.

Исследовано влияние работы дискретизирующего устройства на изменение длины волокон. Установлено, что часть волокон растягивается, а часть волокон подвергается разрыву.

Разработана методика оценки укорочения шерстяных волокон различной длины при дискретизации.

. Методика определения укорочения волокон различной длины в дискретизирующем устройстве включает:

- извлечение из реального продукта волокон одинаковой длины;

- формирование из волокон одинаковой длины питающей ленты; • - дискретизацию питающей ленты в прядильном устройстве;

- извлечение волокнистой ленточки из прядильной камеры;

- определение длины волокон, подвергшихся дискретизации.

По выше приведенной методике был проведен эксперимент, в процессе которого подготавливался питающий продукт из волокон одинаковых классов длины в диапазоне от 70 мм до 95 мм (диаметр прядильной камеры машины ПШ-160-ШГ - 82 мм ), для чего проводилась рассортировка шерстяных волокон по классам _длин с помощью гребенного анализатора с шагом между гребнями равным 5 мм.

Для оценки укорочения волокон сравнивались значения средних длин волокон в продуктах до и после процесса дискретизации.

Укорочение волокон 1-го класса определялось из следующего выражения:

hi - li2

tfi =

hi

100,

где lii - средняя длина волокон 1-го класса до дискретизации, ММ;

1i 2 - средняя длина волокон i-ro класса после дискретизации, мм.

Так как в реальной волокнистой ленте волокна по длине распределены неравномерно, а укорочение волокон по классам длин различное, то целесообразно оценивать уменьшение средней длины волокон реального продукта за счет укорочения волокон различных классов длины.

Такое укорочение оценивалось как относительное уменьшение средней длины волокон, для чего можно воспользоваться выражением:

dil - 112) • aj

ii

U

где 81 - уменьшение средней длины волокон реального продукта за счет укорочения волокон 1-го класса длины, % ; а1 - доля волокон 1-го класса длины в реальном продукте до

дискретизации, % ; Ц - средняя длина волокон реального продукта до дискретизации, мм.

Значения а! и в! представлены на рис. 1.

70 50 30 10

........-- --—...... рхюН ——

длина волокон, мм Рис.1. Влияние процесса дискретизации на среднюю длину волокон Влияние укорочения волокон различных классов длин на среднюю

длину реального продукта для всех классов длины в исследуемом диапазоне находится примерно на одном уровне, и составляет 1,5 -1,9 %, что объясняется увеличением доли волокон с уменьшением их длины.

При дискретизации реального питающего продукта средняя длина его волокон уменьшалась с 62,4 мм до 53,6 мм, т.е. на' 14 %.

Степень укорочения шерстяных волокон при дискретизации в прядильном устройстве машины ППМ-160-ШГ возрастает с увеличением их длины.

Уменьшение средней длины волокон шерсти питающего продукта почти на 701 вызывается укорочением волокон длиной более 70 мм.

Экспериментально установлено, что под воздействием дискрети-зирующего устройства полиэфирные волокна линейной плотности 0,167 текс приобретают большую остаточную деформацию, которая приводит к увеличению их средней массодлины и усадочности.

Также установлено, что изменение распрямленности волокон питающего продукта не оказывает значимого влияния на распрямлен-ность волокон в волокнистой ленточке из прядильной камеры.

С увеличением доли шерстяных волокон с 40% до 60% наблюдается увеличение распрямленности волокон в волокнистой ленточке из прядильной камеры и увеличение усадки пряжи на 26%.

При исследовании влияния частоты вращения дискретезирующего валика на распрямленность волокон и усадку пряжи установлено, что увеличение частоты вращения дискретиаирующего валика с 5000 мин-1 до 7000 мин-1 приводит к уменьшению распрямленности волокон и уменьшению усадки пряжи. Дальнейшее увеличение частоты вращения дискретизирующего валика до 9000 мин-1 ведет к увеличению распрямленности волокон и увеличению усадки пряжи.

Четвертая глава посвящена моделированию процесса циклического сложения волокон в желобе прядильной камеры.

С целью изучения влияния линейной плотности и длины волокон на неровноту волокнистой ленточки по составу и по линейной плотности была создана имитационная статистическая модель процесса циклического сложения волокон в желобе прядильной камеры из двух-компонентного дискретного потока волокон.

На алгоритмическом языке ФОРТРАН-IV составлена программа-имитатор процесса циклического сложения волокон в прядильной камере и реализована на ЭВМ.

С помощью разработанной имитационной модели был проведен эксперимент по определению влияния свойств волокон на равномерность волокнистой ленточки по линейной плотности и по составу.

В процессе эксперимента установлена, что на равномерность волокнистой ленточки наибольшее влияние оказывает линейная плотность волокон. Уменьшение линейной плотности волокон с 0,333 текс до 0,167 текс приводит к уменьшению неравномерности волокнистой ленточки по линейной плотности и по составу приблизительно в 2 раза.

При формировании волокнистой ленточки из волокон линейной плотности 0,333 текс и 0,167 текс изменение доли волокон 0,333 текс с 10 % до 40% приводит к увеличению неровноты по линейной плотности приблизительно на 45%. Дальнейшее увеличение доли волокон 0,333 текс до 90% ведет к увеличению неровноты всего лишь на 9,0%, что свидетельствует о том, что добавление в состав смеси волокон менее 40% оказывает незначительное влияние на неровноту волокнистой ленточки по линейной плотности.

Наибольшая равномерность волокнистой ленточки по составу достигается при содержании любого из компонентов в диапазоне от 40% до 60%, поэтому для повышения равномерности состава целесообразно добавлять в двухкомпонентные смеси не менее 40% волокон одного из компонентов.

Кроме того было установлено, что неровнота волокон по длине в исследуемом диапазоне практически не оказывает влияния на равномерность волокнистой ленточки как по линейной плотности, так и по составу.

Экспериментальное исследование позволило установить, что при увеличении средней длины волокон смеси от 26,0 мм до 74,0 мм неровнота волокнистой ленточки по линейной плотности и по составу увеличивается приблизительно в 2 раза, что может являться одним из объяснений повышенной неровноты пневмомеханической пряжи, выработанной из длинных волокон ( шерстяных и химических ).

В пятой главе рассматриваются вопросы использования полушерстяной пневмомеханической пряжи линейной плотности 22,2 текс для изготовления образцов ткани и трикотажа.

Таге как пневмомеханическая пряжа по своим свойствам и поведению близка кольцевой пряже, то ее можно использовать в боль-

шинстве видов продукции текстильного производства. Во многих случаях можно использовать ее специфические свойства ( например, равномерность, объемность, удлинение и способность к усадке ) : при совершенствовании технологического процесса ее переработки, улучшении качества изделий и создании новых видов продукции.

. Переработка экспериментальной пряжи в производственных условиях позволила установить возможность ее переработки на ткацких станках типа СТБ. При этом физико-механические характеристики ткани соответствовали требованиям ТУ комбинатов.

Получены акты по результатам наблюдений за обрывностью при выработке образцов ткани из пневмомеханической камвольной пряжи с машины ППМ-160-ШГ на кареточном ткацком станке СТБ-2-175, протоколы по просмотру готовых плательных тканей, выработанных из камвольной пряжи пневмомеханического способа прядения на Ростокинской камвольно-отделочной фабрике, выписка из протокола заседания Художественно-технологического совета отрасли по оценке тканей из пневмомеханической пряжи с малины ППМ-160-ШГ, утверждающие соответствие ее физико-механических показателей требованиям ГОСТ 1 сорта.

Переработка полушерстяной пряжи малой линейной плотности, проведенная Всесоюзным научно-исследовательским институтом трикотажной промышленности (ВНЖГО), показала возможность ее успешной переработки на шюскофанговых машинах и чулочных автоматах.

ОБЩИЕ ВЫВОДЫ И РЕКОМЕНДАЦИИ

1. Среди известных конструкций отечественных пневмомеханических прядильных устройств только устройство машины ПШ-160-ШГ может быть использовано для выработки пневмомеханической пряжи малой линейной плотности из длинных химических и шерстяных волокон.

2. Одним из возможных путей улучшения показателей физико-механических свойств пряжи и стабильности протекания процессов в прядильном устройстве является увеличение числа волокон в поперечном сечении пряжи за счет введения в состав перерабатываемой смеси более тонких химических волокон.

3. В результате экспериментов определено влияние доли полиэфирных волокон в питающей ленте на прочность, неравномерность

пневмомеханической пряли линейной плотности 22,2 текс и дополнительную неровноту, создаваемую в прядильном устройстве машины ППМ-160-ШГ.

4. Экспериментально установлено, что при выработке полушерстяной пряжи 22,2 текс наибольшая прочность пряжи 12,1 сН/текс достигается при частоте вращения дискретизирующёго валика, равной 9000 мин"1 и влажности воздуха в помещении 62%.

5. Разработана методика оценки укорочения волокон в зависимости от их длины, с использованием которой установлено, что степень укорочения шерстяных волокон при дискретизации в прядильном устройстве машины ППМ-160-ШГ возрастает с увеличением их длины. Уменьшение средней длины волокон шерсти питающего продукта почти на 70% вызывается укорочением волокон длиной более 70 мм.

6. Экспериментально установлено, что под воздействием диск-ретизирующего устройства полиэфирные волокна линейной плотности 0,167 текс приобретают большую остаточную деформацию, которая приводит к увеличению их средней массодлины и усадочности.

7. Разработана имитационная статистическая модель процесса циклического сложения волокнистого потока в прядильной камере, позволяющая имитировать процесс формирования волокнистой ленточки из смеси волокон, состоящей из двух компонентов.

8. С помощью разработанной имитационной статистической модели исследовано влияние длины полиэфирных волокон и их линейной плотности на равномерность, волокнистой ленточки как по линейной плотности, так и по составу.

9. Переработка экспериментальной пряжи в производственных условиях позволила установить возможность ее использования на ткацких станках типа СТБ и плоскофанговых вязальных машинах.

Основное содержание диссертации отражено в следующих печатных работа»:

1. Лейкина Л.Н. Влияние величины заправочной крутки и линейной плотности лавсановых волокон на физико-механические свойства пряжи линейной плотности 22,2 текс //Тез. докл. научн. конф. научно- педагог. состава. - М., МТИ, 1983. - 1 с.

2. Лейкина Л.Н., Цыганов И.Б. Влияние относительной влажности воздуха в помещении и частоты вращения дискретизирующего вали-

ка на свойства камвольной пневмомеханической пряжи малой линейной плотности // Тез. докл. конф. научно-педагог, состава МТИ., 20 марта 1984г. - М., 1984. - с.14-15.

3. Лейкина Л.Н., Севостьянов А.Г Влияние величины заправочной крутки и линейной плотности волокон на свойства камвольной пневмомеханической пряжи // Деп. в ЦНИИТЭИЛегпром, N1827-JCQ, 1985. - 4 с.

4. Лейкина Л.Н., Севостьянов А.Г., Шестаков A.C. Влияние частоты вращения дискретизирущего валика на степень распрямлен-ности и параллелизации волокон и на величину усадки камвольной пневмомеханической пряжи малой линейной плотности // Деп. в ЦНИИТЭИЛегпром, N1326-ЛП, 1985. - 5 с.

5. Лейкина Л.Н., Гиляревский B.C. Свойства ткани из пневмомеханической полушерстяной пряжи с машины ПШ-160-ШГ // Межвуз. сборн. научн. труд., М., РИО МТИ., 1991. - б с.

6. Лейкина Л.Н., Цыганов И.Б. Изменение распрямленности волокон в процессе дискретизации //"Текстиль 95": Тез. докл. Всерос. научно-пракг. конф.., М., МГТА, 1995 - 1 с.

7. Лейкина Л.Н., Цыганов И.Б. Исследование изменения длины полиэфирных волокон при дискретизации в пневмомеханическом прядильном устройстве // Тез. докл. научн. конф. научно-педагог.состава. , М., МГТА, 1996. - 1 с.

8. Лейкина Л.Н., Цыганов И.Б. Исследование укорочения волокон шерсти при дискретизации в пневмомеханическом прядильном устройстве // Известия вузов. Технология текстильной промышленности. - 1996. - N1. - 3 с.

9. Лейкина Л.Н. Влияние процесса дискретизации на усадоч-ность полушерстяной пряжи // Тез.докл. научн. конф. научно-педагог. состава., М., МГТА, 1996.

ЛР N 020753 от 04.03.93

Подписано в печать 21.02.97 Сдано в производство 21.02.97 Формат бумаги 60x84/16 Бумага множ. Усл. печ.л. 1.0 Уч.-изд.л. 0,75 Заказ 86 Тираж 80

Электронный набор МГТА, 117918. Малая Калужская, 1