автореферат диссертации по технологии материалов и изделия текстильной и легкой промышленности, 05.19.03, диссертация на тему:Развитие теории и практики пневмомеханического способа прядения

Па uputuix рукописи

Hiiia.icii Кш eiiiiii Яконлснич

РАЗВИТИЕ 'ГНО 1*IIIt И И Р АКШ КИ ПНЕВМОМЕХАНИЧЕСКОГО СПОСОБА. ПРЯДЕНИЯ

Специальность 05.19.03 - Технология текстильных материал<ш

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой стспепн доктора технических наук

Иваново 1998

I'aóoia выполнена н Ивановском государственном текстильной академии

Научный консультип г -

доктор технических наук, профессор К), li. Павлов

Официальные опоиенты:

доктор технических паук, профессор М. II. I срасимкв.

доктор технических паук, профессор Л. Ф. Плеханов,

Доктор технических наук

Д. II. Caiipi.iK'iin

Ведущее предприятие -

Открытое акционерное общество «Шуйско-Тезинская фабрика» (Ивановская област ь)

Защита состоится 29 декабря 1998 г. в L1 часов на заседании докторе ко i совега Д 063.33.01 в Ивановской государственной текстильной академш Адрес: 153000, Иваново, пр. Ф. Энгельса, 21. С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ИГГЛ. Автореферат разослан < и ноября 1998 г. Ученый секретарь диссертационного coi.......

' J

,T».1I. I у сен

доктор тсхиичсских наук, профессор

/

оыцля \лглк'гкПКтмюл работы

/Vьсi yajii.iiос 11, теми диссертации.

Текепип.пая промышленность Российской Федерации переживает крнтмс, который усут'уГ>ляет ея еще и тем, ч т о предшествующая техническая ноли гика не предусматривала иерсисктику развития отрасли в соответствии е тенденциями мироного текстиля. В отличие от мировой практики для Российской текстильной промышленности характерно широкое использование и прядильном производстве для выработки кардной пряжи пневмомеханических прядильных машин типа IIIIM-120 или BD-200. Выпуск пряжи в России пневмомеханическим способом прядения (IIMCII) сегодня составляет 53.9% от её общего объёма. Пагубное! ь массового внедрения I1MCI1 состоит' и в том, что пневмомеханическая пряжа имеет ограниченный 'ассортимент но линейной плотности, а при выработ ке т каных полотен их ассортимент ограничен из-за пониженных прочностных свойств пряжи. Кроме этого, предприятие несет повышенные материальные атраты на единицу выпускаемой продукции, что делает её неконкурентоспособной па мировом рынке. Ситуация осложняется ещё и тем, что текстильное обрудование предприятий па протяжении последних К) лег не заменялось, и полому подошло к черте морального и фи'шческогои шоса.

Комплексным решением создавшейся проблемы является модернизация парка пневмомеханических прядильных машин, которая обеспечила бы снижение

sarp:iiпых сi;iicii п повышение конкурентоспособное!и пряжи по cioii.uik.tum> kii'icci iîciihi.im показателям.

Цо.м. и задачи нсследоплпии.

Целью настоящей paonn.i япдяегся papanoi к;> теоретических осп rc.Miojioi нческих операций. осуществляемых iî процессе формирования пря> пневмомеханическим способом вирабозка научно обоснованных юхиичсскнх технологических решении, обеспечивающих повышение показателей качссу иряжи и снижение затратных статей на ос производство.

Для достижения поставленной цели » облает icopei ичсских, практпчсаа и экспериментальных исследований были решены следующие чадами:

• ввыявленыо сповные структурные параметры элементарных enoëi формирующих волокнистый продукт в прядильном роюре;

• определены геометрические парамет ры свободного конца пряжи, а такж параметры учла её ирисучки г. зависимости от протяженности конца нити вводимого в прядильный ротор для возобновления процесса прядения;

• предложена теория и изучен механизм распределения крутки i поперечном сечении пряжи;

• разработана методика расчета значений крутки по радиальным слоям «ряжи и зависимости от протяженности распространении крутки на свободный конец в роторе.

• построена графоаналитическая модель формироиапия обвивочных подокон пряжи и на сё базе разработана соответствующая динамическая модель;

• выявлены основные параметры, определяющие количественное содержание обшшочных волокон м поперечном сечешш слоя пряжи:

• предложена иония технологическая операция а>родннамичсско| о ¡дсйс'1 имя на подокна в гарнитуре расчесывающего барабанчика для

стабилизации строения пряжи, а также определены основные факторы. ночнгшшо влияющие па её фи зико-мсханичсскпс свойства;

• разработан ряд технических решений но совершенствованию структуры пряжи та счет уменьшения в ней доли обвивочпых волокон, а гак же но уменьшению содержания п прядильном роторе сорных огложепий, негативно влияющих, на показатели качества пряжи.

• определены заправочные парамегры пневмомеханической прядильной машины, позволяющие резко снизить уровень интенсивное! и кручения выпускаемой пряжи, повысить её качество и уменьшить производственные затраты.

Методика исследовании.

В работа спользованы различные теоретические и экспериментальные методы исследований. В теоретических исследованиях в основном применялся графоаналитический метод, позволяющий успешно моделировать технологические операции. Полученные математические модели исследовались с применением теории вероятностей, ступенчатых функций и символических импульсных

функции (в частности была выбрана символическая дельта-функция Дирака),

I

Использовались также методы прикладной аэродинамики с применением

программировании na ll')liM п классические положении механики нити. Н )кс1 icpuMciii ;ui 1.1 ii-ix исследованиях применялись активные женеримепти с построением регрессионных миогофаюорпых моделей. позволяющих отнмизнровап. значения технологических параметров изучаемых процессов.

Научная новизна работы.

Впервые предложены и разработаны графические модели технологических операций формирования пряжи пневмомеханическим способом, lia базе укачанного подхода выявлено влияние различных технологических параметров определяющих параметры строения пряжи, и возникновение се дефектов (образование обвшючиых волокон, концентрация крутки в зоне центрально!! оси продукта).

Впервые подучена математическая модель перовногы обвивочного слоя по количеству одноименных волокон в поперечном сечении пряжи.

Впервые с позиции совмещения технологических операций кручения и кондеисиронання волокон в прядильном роторе разработана теория распределения крутки в поперечном сечении пряжи пневмомеханического способа прядения.

Впервые с позиции сообщения крутки свободному концу пряжи дано адекватное объяснение проявления у пряжи таких специфических свойсти, как: наличие жесткою сердцевинного слоя и мягких нереферийних слоев, ограничения радиальной миграции волокон по сечениям пряжи, рыхлость структуры и вызванная в связи с )т км необходимость сообщения пряже повышенной крутки.

11 р.ч к' I ичепсаи иен нос 11..

И условиях ссгодияшнсго кризиса гсксп1л1.н0й помышлешюстп России усугубляющегося физическим и моральным старением чечподо! нческо!ч оборудования (пневмомеханических прядильных машин) и резким ищеню конкурентоспособности продукции (пряжи), определены и разрабогаш.1 вариант:, модернизации всех чипов пневмомеханических прядильных машин. Особенность новых чехиолш ических и технических разработок состоит в том, ччо они позволяют проводить модернизацию машин собственными силами предприятии в процессе выполнения ими среднего и капитального ремонтов посредством замены отслуживших срок расчесывающих малнкон па новые аэродинамические расчесывающие барабанчики.Замену прядпльпых роторов стандартной конструкции на новые роторы оснащенные «зонтиками» и «стабилизаторами» структуры пряжи, защищеными авторскими свидетельствами и патентами России на изобретения; патент № 1372995 «Устройство для пневмомеханического прядения»; а.с. №1225294 «Прядильный ротор для пневмомеханической прядильной машины»; патент №2010045 «Устройство ,тля бсскольцсвого прядения»; иачепч № 205 1995 «Способ получения пряжн».

Новые апробированные технические решения позволяют довести основные показатели физико-механических свойств пряжи пневмомеханического способа прядспия до уровня аналогичной пряжи с кольцевых прядильных машин, повысить производительность машин чн счет снижения интенсивное! и кручения на 13...20%. Нее зги мероприятия позволят поднять конкурентоспособность

• S

продукции nu качественным и жопомическпм показателям, привлекая для muo мипималми.ю фипансопые средства.

Реализации рпультатом paûo 11,1.

l'a ipauoi annue noiu.ic icuiii'icckiic решении внедрялись на текстильных преденриятиях г. Иваиона и Ивановской оСшаетн па: ОАО «MliJIAlDIGt, ОАО «КОХМА ТГК(ТИЛ1.», ОАО «ФА'П-ЖС '». ОАО «ИМ.с(> II. CAtvU HUK UiA». Годовой экономический эффект от модернизации одной пневмомеханической нрядилыюи машины составляет от снижения потребления силовой электроэнергии 11723 кпчччао. Кроме того, дополнительным выпуск пряжи прядильной машин возрастает но усредненному показателю на 16.5%, а ее показатели качества поднимутся па 20-25%.

Апробации работы.

Резулыт и исследований доложены и получили положптеллую оценку па:

■ всесоюзной научно-технической конференции «Технический прогресс н развитии ассортимента и качества изделий легкой промышленности». ИвТИ. Иваново, 19X7;

■ всесоюзной пнучпо-гехпической конференции «1 1овыс технические и технологические разработки и их внедрение в текстильной п легкой промышленное]'!!», ИвТИ. Иваново 1989;

■ между пароли их технических конференциях, проведенных в ИГГА (Иваново) за период с 1990 но 1997 годы;

ч

« расширенном заседании кафедры прядения хлопка и химических подокон ИГГЛ в году;

■ расширенном заседании кафедр прядения хлопка н химических волокон, механической технологшт текстильных материалов СапктТ 1с гербу ргского государственного университета технологии и дизайна в 1498 году;

■ Технологическом совете Костромского государственного технологического университета в 1998 юду.

Структура н объем работы.

Диссертация состоит из пяти глав, имеет выводы и рекомендации, список литературы, включающий 1-17 наименовании и приложения. Текст изложен на 189 стр., включает 83 формулы, 15 таблиц, 54 рисунка и фотографии.

СОДКГ/К'ЛИИК гм.оты

В первой главе обоснована актуальность темы диссертации, выполнен аналитический обзор, и проведен критический анализ существующих технологических операций пневмомеханического способа прядения. В результате анализа выявлено:

ослабление связей волокон с гарнитурой расчесывающего валика в зоне сороогводятего капала;

нарушение протяженност и коифузора ипевмотрапепоргного кашиш;

наличие зоны выделения сорных примесей в прядильном роторе и определен механизм его выделения;

1(1

разногласия среди исследователей к принципе сообщения распространения крутки на волокнистый продукт;

существовапис нераскрытого процесса формирования оививочпых волоко ((Mi) в структуре пряжи;

необходимое! I. неотложного решения для обеспечения чффектнвшп работы пневмомеханических прядильных машин;

направления развития узлов дискретизации по патентным разработкам; 15о торой главе произведены теоретические исследования формирования волокнистого продукта в прядильном роторе.

IÎ качестве основополагающего фактора выбран единичный слон волокон (НСВ), поступающий в ротор за один его оборот, и определены его технологические параметры.

Количество элементарных волокон m в ЕСВ,

m=(2pV„T„)/(» ITJ, (I)

где Г„ - линейная плотность пряжи; V,, - скорость выпуска пряжи из ротора; w- частота «ращения ротора; I- протяженность волокна; Т„-линейная плотность волока.

Выведена формула баланса между поступающими на формирование нряжи волокнами и выводимом из ротора пряжен

....................и

III Г„ I = Т„ М, (2)

где li - шаг пункта съёма за один оборот ротора.

Доказано, что единичный слой волокон связан посднигу между копчиками волокон, числу их н поперечном сечении, линейной плогпосгп слоя н другим показателям, с аналогичными показателями пряжи через число единичных слоен волокон составляющих пряжу S (где S = pD/h и [)- диаметр ротора).

Используя графоаналитический метод, перенесенный па гипотетический продукт и гипотетический технологический процесс, в главе определена геометрическая форма волокнистого продукта в роторе и выведена формула, определяющая его линейную плотность для любого поперечного сечения Т,1К. = Т„ -Т„„(Х/1>), (3)

где X - расстояние от пункта съема до определяемою сечении волокнистого продукта;

'1'и, Тик Леев - лнпеппые плотности, соответственно, пряжи, волокнистого клипа и единичного слоя волокон.

Смоделирован пронес формирования узла присучки, определены параметры, влияющие на линейную илотноеп, узла в различных сечениях в зависимости от протяженности I. вводимого в ротор конца нити, что даёт возможность определить максимальную линейную плотность Т}1, узла присучки и минимальную линейную плотность пряжи Т,„ следующую за узлом присучки, пз выражения

Ту„=т„ +Т„„(1Л.). (-1)

Минимальная линейная плтоиоеп. иряжи. па границе сформированного уиа нрпсучки. определяется ич еоошошепня

'!«„., 1./1. I 1). (5)

Лишни состояния свободного конца на рабочей поверхности рогора покачивает, что он в процессе формирования пряжи, подвержен кручеишо. 15 силу 'Пого обстоятельства, формирование колокнмегого продукта и ирядидыюи роторе осуществляется с совмещением операций кручения и конденсирования дискретного поюка волокон в роторе. Совмещение пнх операций окатывает доминирующее влияние на распределение крутки н поперечном сечении пряжи, так как каждый единичный слой волокон,последовательно поступающий па формирмировапие пряжи, имеет свою интенсивность кручения, отличную от любого другого слоя. Выражая ипгепсивносп, кручения 1С через шаг крутки к1г (где к - порядковый номер единичною слоя подокон в езрукзуре пряжи).

имеем

К= 1/к11 = 1/11к (6)

На основании принятой модели построена структура пряжи по ее поперечному сечению и проичведен расчет средних значений крутки для всех радиальных слоен, составляющих пряжу. Построен график распределении усредненных значений крутки по поперечному сечению пряжи.

Графоаналитический метод позволяет также смоделировать процесс формирования оовивочных волокон в структуре пряжи, который по мнению

• ----- ------ -------- П ........

многих автором является одним и) доминирующих фактором в существующих объяснениях пониженной прочности пряжи с пневмомеханических машин. Поэтому становится важным определение факторов, влияющих на количественное значение обвииочных! волокон в объёме нряжи, выялепие скрытого механизма их образования, что в итоге позволит поднять показатели качества пряжи.

Для построения модели формирования обвивочных волокон в структуре пряжи используется гипотетическая модель продукта и технологического процесса, осуществляемого на рабочей поверхности ротора. 11а основании полученной модели было определено, что статистические характеристики волокон по их длинам подчиняются закону Симпсопа, ч то позволяет определить:

• среднее значение длины обвнвочпого волокна в слое .

1= (А +В)/2 = (I - dl)/2 = 1/2; (7)

• дисперсию по длинам.

О,2 = (А + В)2 /6 = 2/3 Г2 = 0,666 Г2; (8)

• среднее квадратическое отклонение по длинам обвивочных волокон

G = Ц 0,666 |' = 0,816 I-); (9)

I

• коэффициент вариации по длине обвивочных волокон

С = G / 1 = 0,8165/1. (10)

Определено процентное содержание обвивочных волокон в структуре пряжи из соотношения

0 = (М„„/М„) 100, (И)

где М„- массп пряжи отрезка тгГ);

М„„- масса обвшючных волокон на очрезке pl).

Определена масса пряжи по выражению

Mi. ~ I .i р1>10 (12)

Рассчитана масса обвивочпых подокон

M».= T„l4«S Ш"\ (13)

¡VIÜB=(TJ к„)/2. (14)

Тогда ni формулы (14) следует

Q=KT„I k,,)/(2T„pl))| 100 = (i / 2pl)) Ш). (15) Формула (15) полностью совпадает с ранее выведенной формулой А.Г.Севоетьянова и В.В.Шеглсра, которая была предложена па базе использования теории вероятностей из соотношения протяжепностен волокна и рабочей поверхности ротора. Такое сооччктсч иие подтверждает корректность построенной модели, закономерности распределения обвивочпых волокон, а так же их характеристики, выведенные па основании принятой закономерности.

Ьолее полное представление о сущности процесса формирования обвивочпых волокон может дать только модель, которая максимально близка к реальному процессу. Тиковой может быть только динамическая модель.

Динамическую модель можно описан,, используя дельга-функпию Дирака. С ее применением определена суммарная длина подокон, поступающих в ротор за один цикл

1 \\': - (у/ц) \ X Г(X.) <1Я. = м11 / н. (16)

где 1 - значение случайной величины представляющую длину волокна I;

скорость движения пума ст.Ома; и ^ 1 (-у;.

111 - число волокон.

Суммарная длина обпнвочпых частей волокон, подаваемых в ротор .¡а один никл получасгся

1.™»= I» / 11 сИ = 1и I Г(ША.) (н( +Х -1) Л =* *=1п(12 + Г;:!)/2и. (17)

Нели П1„ац- среднее количество обвивочных волокон в попе-речпом сечении выпу скаемой из ротора пряжи, то !.,„-,„ = т„-,нУ / и Кч , от куда с учетом (17) будем имен, (

ш„.5„= т ( Г + с;2) Ку / 2 V (18)

Ксли волокна, поступающие в ротор, имеют одинаковую длину 1 (0<|<|), то будем иметь

■и „.-„= т 12ку IV (19)

Последнее выражение показывает. что наиболее целесообразно персрабат'ыватш по ПМСП химические волокна, так как доля обвивочных волокон в структуре пряжи снижается.

Кроме представленных математических зависимое гей в главе рассмотрена неропнота обвивочного слоя волокон во их количеству в поперечном сечсппп. на

основании чего выведена формула и приведен в качестве примера расчет значения квадратичсской нероипоти

Г „, 'Ш11/и Ц-и ; + 4/j(p + (|)к -2р(| I р'<|'/(3и-) - |4( I -<)/

(?())

где w 1AsO| k. к+ 11; к i I - целое : q - к/( l-s); р= к +1 к - целое число i I; s - v/(uky)

Формула (21) представляет аналитическое выражение для квадрач цчсской перовпоты (коэффициенту вариации) по количеству обвивочпых волокон в поперечном еечешш пряжи при всех допустимых 'значениях параметров.

Рассчитано значение Сга но полученным формулам при следующих данных; D = 0,054 м; 1,,= 0,032 м; vp = 1,2м/с; ку = 0,7. Тог да согласно выражения (21)1 =0,1X9, v = 0,007. и=1,007, s = 0.010 и Ь=0,005. Следовательно, w = 18Д к = IS, р=1У, q=l<S,2 и (c]-\v) = 0. Подставляя известные величины в формулу (21), находим С,„=2,4 %.

Третьи глава лисссрташш содежит разработку и исследование конструкции расчесывающею барабанчика с использованием аэродинамического эффекта для удержания волокон в гарнитуре барабанчика в процессе их ! транспортировки к иневмокгшалу и сброса их в пненмокамал. С этой целью ! разработана конструкция расчесывающего барабанчика и проведена апробация

I

; его рабо ты на стенде.

I 7

M процессе 'iánqiini.'ii!;]-[[.Mi.[\ исследований n;i ii.oi г.о.мгон с глрпшчры оараоаичика подавался шчок воздчча с различной скороси.м п определялось его влияние па физико-механические свойств пряжи. Но ре;\ дмагзм норного • кенерпм ли a s о i i к>| ici к >, ч;,. прядильным блок" мшшши ¡пал Hl í-JUlli-liO-. не peanipvci на монж воздчча и не оказывает влняппя па фпзпко-чючанпческие евоиста пряжи. 1>олее лого, улучшение качественных iioKaiaic.ieu пряжи i юл \ чалп при oí es i ст пни подводимого к барабанчике noioicf m > злч \л.

IIa основании проведенного анализа был спланирован и проведен второй ткеиерпмеш, исключающим принудительную подачу воздуха и расчесывающий .барабанчик для еьёма волокон с его гаршплры. Ii качестве itapi.iipvoMUX (факторов были приняты частота вращения расчесывающего ö:ipaöaii4ii;c:i и лнпейпая п.нм пост i. иыичеклемой i |ряжи. И качесте параметром от нми ¡лини были пршгны: удельная разрывная nal рузкл (У) ,ко 'ффипиеи i вариации но разрывной nal рузке. количество чтодшешш и уюпепий, пенсов по длине пряжи. И результате проведенною эксперимента значимым оказался парнмеф опгимнзакпн У. Мри )юм модель процесса oiuicMuaciCM следу ющи.м peí реесмопным v равнением.

V = I 1,4 -rl>,37,X X; - (1,433Хi(21) < >шнмх1ммч% режиму работы расчесывающего барабанчика cooTBoicuivioT параметры Х;-г<). '-1.414. чтим уровням варьирования

соответетует пряжа линейной плотности 34.6 теке при чаенче вращения блрлбанчшеа (4500 м V

IK

I lapa. ¡.leu,пи и йены кшнями расчесывающего барабанчика проводились исследования расчссываюша o nnuivi и юм же режиме, в ко юром paûoia.i барабанчик. I! рсз\лыа1с pacicia модели коэффициенты peipecciiii ока ¡длись не -значимыми, а сама модель пеадскваша

Далее приводи ich разработка (|н>рмм iiiicumoi рапепор i noi о канала с повышением >ффекта сто копфузорпоети. Испытания ра¡работайпото варианта •формы пневмом транспортного канала лиш положи юдып.ni эффект по снижению оздоженнй мнкропыди в прядильном роюре. По ре!\лыагам женернмепга подобрана он; имадьнаа формы конструкция сепаратора. обеспечивающего конфузорносп. канала при угле развертки спирали 360'.

H четвергом i'.та и с производится анализ образования обвивочпы.х волокон в етрукире пряжи. Для получения информации о строении пряжи произвели сё нарабнчкл из разнооттеночных волокон, а затем произведи фоюграфированне выделенных isii (mviuimimm пабдю iciiitjm \uvi. Формирчмише («litimo-m-.it« ел - -il волокна были разбиты па грузин,!. Для каждой греши,i обвивочных волокон был определен механизм к зона их формирования. Принимая во внимание строение пряжи, а 1акже рассмогронуое строение обвнвочпого сдоя волокон, огмсчаезся высокая стр\кт\ puая неоднородность тела и обвивочного слоя пряжи.

H силу вышеизложенного, научный поиск ciaran своей целыо етабплизпрова!ь cipoeniie пряжи посредством стабилизации крутки в поперечном сечении пряжи, приводящей к паралдедизацин líCli в радиальных слоях пряжи.

h>

'пи воччожпо ча счс I \ чюн.шспия эффекта .пвдкио фрнкпиопно! о кручении, a также снижения доли обвпвочнмх волокон и ciрч ui \ре ирчжи

Дчя стлоилп ¡ачпн а росши прчжн ifcrm н.чикад.'м. u-iaimno и рок>|>с ммксиалыш с исыи сранидии et и. v4ccitna.4i.iwi4' ciep.ma <«ciajiuniau'('a-структуры пряжи) 15 paooie ставилась чалача ониеаннн механизма ичанмодепсмшя формпрчсмой ирнжп с поверхностями стержня, огколящсп коронки и рабочс/i поверхности ротора. Для выяснения угого взаимодействия строится физическая модель. воспроизводящая тачо.-и'йспше ниш со стержнем и другими ыемепгами рочора. IIa базе построенной модели определяется мехаииim образования нитка и удержания ею на стержне. Выясняется, что образование нитка на стержне пршюдич к удлинению участка ниги в полости отводящей коронки. ')ю удлинение сопровождаемся увеличением скорости движения tiyntcia сьема но рабочей поверхности ротора. I lpt1 сходе внзка с поверхности стержня пункт свечи! кочучасг движение г. обратном направлении ошосшсдьио roii же рабочей поверхности Пульсирующее движение пчнкла еьё.ма приводи» к pa tp\ niemiio связей межд\ сформированной пряжей и во.юкпачш. идущим» на обра '.оваиие обвивочпото слоя. Образование и слот нитка сопровождаем каждый оборот ршорл и следовательно формируемая пряжа иолнсргасгся вибрационному нлчдейеп-дно. которое привод» п к выравниванию нагрузок меасдч волокнами п частичной очистки её от сорных примесей.

Ныявлено. что взаимодействие шип со стержнем определяется движением ниш по нему, а такялч реакцией стержня па нить, вызывающей днформаншо ниш

Движение диформирог.чнпой шпп но стержню сопровождается перераспределением напряжений между волокнами н маработкои некоторых, обвивочних волокон н тело пряжи. чп> н паюм способствует сщбилизации свойств пряжи. Определено, чю в ¡амодейо вне шпп со с1ержнсм сип,каст аффекг образования ложного кручения ш (фрикционного кзлпмоденствил её с отводящей воронкой, что также улучшает строение пряжи.

1! дальнейшем отмечается ещё один важный фактор, который определяет число взаимодействий шпп со стержнем, прежде чем первая выйдет им ротора. Для тгого вводи гея показатель интенсивности во'тдейет впя аержпя па формируем)ю пряжу

1-1....../к (22)

где 1.„„, - про1яж"енноеп. нити паск'ржпе.

Н работе доказано, что сообщение дейегши'едыиш крутки форчшрхсмои пряже с использованием стержня, от.шчас!ся от бытующего мнения, когда каждый оборот ротора сообщает пряже одно кручение. Отличительная особенное!I, сообщения крутки пряже состоит в том, что она формируется в два >1апа: первый - образование шика на стержне: второй - слет витка и преобразованиеС1 о в действительную кругкч.

Па оеноншнш наблюдения за мдом обхвата нитью поверхности стержня была выявлена закономерность, определяющая зависимость угла обхвата от расстояния конца стержня до выводного каната от водящей воронки.

')кснсримеп гально было докатано. чго дикими угод обхвата оказывает существенное влияние па удельную разрывную нш ручку пряжи, приводи к повышению значения последней с увеличением угла обмина нич ью сюржпя.

I 1|хн:сдение сори и д;кч>ра горных н произволе и;спш.1\ испытаний позволило отработать конструктивные параметры ротора и стержня, а также докатать, что применение стержня, как стабилизатора сгрукчуры пряжи, способствует резкому росту показателей качества пряжи, приближая по аналогичным показателям к пряже выпушенной с кольцевых прядильных машин.

Согласно проведенным экспериментам удельная разрывная нагрузка пряжи повысилась па 24,7 %, при одповремнном понижении интенсивности кручения с 744 м'1 до 603 м'1 (на 19%).

Пятая глава, включает разработку и выбор параметров конструкции прядильного ротора с эффектом самоочистки его от сорных отложений и анализ строения пряжи по раениредедепию показателей скручиваемое™.

Анализируя процесс образования сорных отложений в роторе, был выявлен механизм выделения сора из потока технологического воздуха. Для снижения эффекта выделении сора было разработано повое техническое решение для прядильного ротора.

Эффект снижения выделения сорных примесей рабогаеч на усиление транзита последних через прядидьпыйй ротор. Усиление эффекча транзитного прохождения сора обеспечивает и установка в роторе диска устройств в виде

«зонтика». который способствует pacirp(>cip;uiciпih> всасывающего факела к стенкам pompa.

С целI.ю управления эффектом транзита сора чере! ротор был выполнен раече! расхода воздуха ротором с изошиком» и нроисдспо >кспсрпмсш;ин.иос нодзверждепие результатов расчета.

Для расчета расхода воздуха ротором была построена модель pompa и установлены ее иарамефы . Движение воздушною потока иод диском «зонтика» определялось по формуле

YV = (tip тг sJ) / (6m lii(UK./R,,). (23)

где dp - потери давления;

hi - динамический коэффициент вязкости;

К»- некоторое значение радиуса, взятое для отсчета

К* - радиус ротора.

s - зазор между диском зонтика и диной частью ротора. Принимаем частоту вращении ротора постоянной, а следовательно, и постоянным будет разряжение, которое формирует вентилятор ротора. Из выражения (23) следует, что с у »сличением радиуса диска, расход воздуха уменьшается из-за потерь на трение.

H подтверждение функциональной зависимости \V,(ll,,) расхода воздуха YVr от радиуса диска 1<.д были произведены замеры расхода воздуха ротором при различных.значениях радиуса диска. Скорость измеряли в канале цилиндрической

формы манометром системы ЦАГМ. При среднем значении скорости V расход воздуха определялся по формуле

NN',=N',,,14, (2-1)

где - площадь сечении м \

В первом приближении рекомендуют установить

VC|,=0.8V (25)

еде V - максимальная скорость возду ха в центре трубки. Согласуясь с известными исследованиями, максимальная скорость связана с динамическим давлением следующим соотношением.

V=l,28Hpv. (26)

где pv - динамическое (скоростное давление) давление. Значение pv заУ1ерялось пнсимомспрической трубкой и микроманометром ЦАГИ. а затем по работе производили расчет.

I>v = H>-VcpSl*si»|i. (27) где I* - показатель микроманометра, (мм); гср- пло тность спирта (гср = 809. 5 кг/м3); g - ускорение свободного палении (м/с2); |> - угол наклона ipvÓKii микроманометра, t pa;t. В эксперименте значение s¿nb = 0,5 поэ тому

pv=-v>7 i*, (28)

что в итоге позволило получить

....... ...... ■ :т .....

\УГ= 7,0-1 КГ4 VI* . (29)

Результаты испытаний роторов е различными диаметрами «зонтиков» дали следующие значения расхода воздуха (см. габл. I)

Таблица I.

Диаметр Р 2 2 3 3 3 4

зонтика, 7,5 9 2,5 6 8 0

Среднее 1 1 9 8 9 4 1

динамическое 07 03 1,3 3,3 5,3 2,5 9,9

давление

Расход 3 3 3 3 3 2 1

воздуха ,68 ,59 ,38 ,23 ,45 ,30 ос v"!

Таким образом, имеющиеся эксцеримошишше данные позволяют представить зависимость \Уг(кд) в виде кусочной функции: О <КД 2 Кк - функция неизменна и 'Л'» = 3,5 л/с. а далее надает при К. „ < II,, < 11« и достигает значения 0 при =

На основании экспериментальных, данных, предсталасиных и табл. 1, была построена линейная регрессивная модель зависимости (К.д) с параметрами диаметра зонтика Кд < зависимость которая имеет вид:

\Ут=а+в(Ик-Кд)3, (30)

где а и в - постоянные.

Анализ полученной регрессионной модели, показал, что коэффициент а незначим, а коэффициент в = 0,0049 можно принять значимым с доверительной вероятностью Рд= 0,95 и с такой же вероятностью вся модель является адекватной.

Можно утверждать. 'по приближенное значение расхода воздуха в роторе при различных значениях радиуса диска К., п диапазоне от R„ до К, находится и зависимой и

W , Л (dk-(|)\ к>\)

где d = R „Л\,: d - Кк/У„ : У„- координата оси У.

Для расчета воздуха в заданной точке была принята модель стока воздуха по окружное™ с радиусом К, точечные стоки в результате действия которых возникает потенциальное течение к всасывающему отверстию. Расход воздуха на единицу длины определяется по формуле

W = \VT / (2л 11,,) (32)

Так как элемент душ равен ds = KAdvv, расход воздуха в бесконечно малом элементе линии стока находится в зависимости.

dW = w ds = w кл dw = W, (2;r) ' il(f>. (33) Расход воздуха через полусферу равен расходу воздуха через элементарное отверстие:

2п l)!dV = <|\V (34)

I Ipoemipy скорое и. dV на ось У и решая полученные выражения находим: Vv=W,./2jt2 V2», f |(1 - ¡S sin ф)/ (I + 2« simp)'-5! dn. (35) Функция(35), выраженная интегральной зависимостью. нрпнимаег вид

1((1) = /1(1 - 5 м'иф) / (I + 8: - 28чмш ф)'-5!

и била найдена численным методом на ')1Ш. Кроме этого была осуществлена сё графическая интерпретация.

I 1ослс преобразования уравнения (36)получ1иш зависимость:

\',= (\Уг/2к2у„2) 1(8) (37)

Рассмотрим эту зависимость (37) Уу па участке 0 < б< 8„ V,. = (XV, / 2к ум2) 1(5) = (XV, / 2л2 ик2)(Кк7 у,,1) 1(0) (ЗХ) Диалогично рассмотрим зависимость для Уу на участке 6 > 8„

V, = П'т(8 /1(8. -5,,)3 2р VI К») = =(\\'т 2р2и„-гЖ 8К - 8)/( 8К- 8„)|3 1(8). (3'))

Далее обозначив

\'у = \'т/(\\-,/2п1у„1) (40)

вашли, что при 0 < 8 < й„

V, = с1к2 1(»> (41)

а при 8 < Й|п, получаем

, ~ Уу = 8К2 ¡(8К. - 8) / (8, - 5„)|3 1 (8). (42)

Аэродинамическая, сила, действующая на частицу микропыли, пропорциональна квадрату скорости воздуха. Принимая во внимание вращение ротора с угловой скоростью чу = чч'„. следует перенести это движение и на систему коордииат.Такой перенос позволяет утверждать, что с ростом Уу, сила всасывающего факела возрастает и имеет максимальное значение (Лу,

соотвегавующес оптимуму при <S Таким образом. оптимальному значению

К.,. соответствует оптимальное значение S,Hlr, при котором имеется наилучшее условие для нсасынаппя частиц микронылн.

И дальнейшем жеперемептальпым путем Пыл определен оптимальный диаметр «зонтика», при котором к прядильном роторе происходит минимальное отложение сорных примесей.

15 главе определен оптимальный режим работы ротора , оснащенного «зонтиком» и «егабилиза тором» структуры пряжи. I? результате получена регрессионная модель вида

V = 19.Х+ 5Х| + 3,75X2 +С.Х,.\2 + 25.3ХГ.

где X)- диаметр зонтика :

Хт зазор между зон тиком и донной частью ро тора.

Анализируя представленное выражение, можно с ошибкой в 5% при Р, -0,95 утверждать, ч то масса отложений к роторе, за время ею работы, равное 130 часам, не правмеит 11.5 мг.

Кроме этого проводится анализ структурного строения иряжп, выработанной па роторе модернизированным «зонтиком» и «стабилизатором» структуры пряжи.

Разработана н предложена методика по определению доли обвнвочпых волокон в структуре пряжи и методика подсчета среднего значения крутки по радиальным слоям и сердцевине пряжи. Па основании испоьзования последней

2Х

построены диаграммы распределения крутки для диух вариантом консфукш рогора (с\ шествующего п модернизированного).

ВЫВОДЫ И РГ.КОМГ.ИДАЦШ! НО l'Ai,он:.

1. С )сущеегвдси критическим анализ работ в теории и практике IIMCI ¡.

2. Выявлены технологические и конструктивные недостатки к paooi прядильного блока.

3. Определены достоинства и недостатки i фяжи, вырабатываемой 1IMC11. ; также ((¡акторы оказывающие негативное влияние на качественные характеристики пряжи.

4. Выявлены факторы, способные существенно повысить экономическую эффективность прядильных машин.

5. 11ро«сден анализ технологических и технических патентных разработок, влияющих па улучшение строения пряжи.

6. Поставлены задачи для решения проблемы совершенствования операций процесса формирования пряжи пневмомеханическим способом и снижения экономических затрат, связанных с сё производством.

7. Мл базе графоаналитического метода построены математические модели формирования свободного конца в црядилыю.м роторе, процесса запрядапия и формирования узла ирисучки, образования обвивочпых волокон.

8. Выведена, математическая зависимость распределения крупки в сечении пряжи от порядка поступления и расположения единичных сдоев волокон в радиальных слоях пряжи.

'К I locrpocna динамическая модель процесса образовании обвнвочпых волокон и пряжп. получены расчетные формулы для определения доли обвнвочпых волокон вобт.еме пряжи.

Kl. I loe i роена формула кнадратпчсской пероыкиы обвииочтм о слоя в п|1яже по количеству обпивочпмх волокон в её поперечном сечении.

11. Разработана новая конструкция расчесывающего барабанчика и проведены исследования по определению опт имального режима его работы.

12. Экспериментальным путем доказана возможность повышения прочностных характеристик пряжи па 20...25% с одновременным снижением интенсивности сё скручивания до 20 "/<>.

13. Определены условия и механизм взаимодейст вия потока воздуха с расчесывающим барабанчиком.

14. Выявлены факторы, определяющие отложения микроиыли в верхнем ярусе рабочей поверхности ирядилыюго ротора, и предюжепа форма ппевмоканала, позволяющая резко снизить количество них отложений.

15. Разработана и изготовлена механическая модель, позволяющая опредеделнть взаимодействие формируемой пряжи со стержнем прядильного ротора.

lf>. 11оказана физическая сущность взамодсйствпя пряжи с поверхностью стержня, рабочей поверхностью прядильного ротора и поступающими па формирование пряжи волокнами.

17. I'ncKpi.iг механизм образования обишючнмх подокон i¡ np¡ разработан способ, снижающий вероятность их образования.

IcS. 1 loerpoena зависимость угла обмыта пряжен поверхности ci ротора (образования витки па стержне) от расстояния последнею до с выводного радиального капала отводящей воронки, введен пока интенсивности пот взаимодействия.

1">. Экспериментальным путём установлено усиливающее влияние стс на процесс отложения сорных нримееси в ро торе.

20. Установлен механизм выделении сорных примесей из технологию потока воздуха и предложено повое техническое решение, обеснсчпиш повышенный транзит сорных примесей через прядильный ротор.

21. Рассчегным путей произведен и экспериментально подл вер: количественный расход воздуха прядильным ротором, оснашенным «зонтик Определены конструкционные параметры «¡оптика», по которым онреде максимальная скорость потока воздуха, образующею всасывающий факел, усиления эффекта транзн га сора через ротор.

22. Эмпирическим нулем построены графики отложения сор нримееси в зависимости от диаметра диска «зонтика» .позволяю определить его оптимальные конструктивные размеры. 23.11рсдожспы новые технические решение модернизации нрядилы ротора с «зонтиком« и «стабилизатором» структуры пряжи.

24. I [роведеп анализ строения пряжи, с учетом модернизированного ротора, а также определены и доминирующие факторы в снижении прочностных характеристик пряжи (протяженность распространения крутки па свободный конец, долевое содержание обвпвочных волокон в пряже.

25.Разработана методика построения диаграммы распределения крутки по

I

сечению пряжи.

26. Доказала техническая и экономическая целесообразность модернизации пневмомеханических прядильных машин с учетом новых технологических и технических решений.

Публикации, отряжающие основное содержание диссертации

1. I Ыгалев Г.Я. Графоаналитическим мегод определения количества волоком в нряже / Обл.паучн.-техн. конф. «Текстильной промышленности -передовую технику и прогрессивную безотходную 'технологию».- Иваново. Ив 1 И. -1986,-с.ЗЗ

2. Питала! Г-.Я. 1'аснределсиие крутки в нряже. формируемой из свободного конца//Изв. вузов. Технология текстильном промышленности. -1998,-№4.-с. 18.

3. Иигадёв 1л.И. Минофьев А.Д. Влияние стабилизатора струкчуры пряжи на качество пряжи / Вссс. Науч.- чехи.копф. «Технический прогресс в развита ассортимета и качества изделий легкой промышленности».- Иваново.ИвТИ. -l987.-c.32

4. Мигалёв К.Я. I рафоаиалнгичсекий метод определения обвнвочиых волокон в структуре пряжи./ -Межвузовский сб.науч.тр,- Иваново.-1988.-с.67.

5. Формирование волокнистого клипа и узла присучки в прядильном роторе /Тезисы док. 1!ссе. Науч.- техн. копф. «Новые технические и технологические разработки и их внедрение в текстильной и легкой промышленности,- Иваново.ИвТИ. -1989. -с.53.

6. Пвгалёи Г..Я., Томни II.Г. Теоретические исследования процесса образования облиночного слоя в пряже при пнеимомехапичееком прядении //Изв. Вузов. Технология текстильной промышленности. -1988. -№6.-с.ЗЗ.

7. IЬпалёв 1:.Я., Томип Н.Г. О нероиюте обвивочногосдоя в пряжи но количеству волокон в поперечном сечении //Изв. Вузов. Технология текстильной промышленности. - 1989.-№4.-с.43.

8. Псроие.ткш 1а К.Е., Пнгалсв Е.Я. Исследования самоочищающегося ротора пневмомеханических прядильных машин. Тезисы докл. Весе. Науч.- техн. конф. «Новое в технике и технологии тестильного нрооизводства. -Иваново.ИвТИ. -1991.-е. 19.

9. 11ерепелкина К.11, Иигалёв 1л.>1. Влияние отложений в желобе ротора на качество пряжи //Изв.вузов. Технология текст ильной промышленности. -1991, -№4,-с. 106.

10. Перепелктша К.Е.У Пигалёв Е,Я. Основные тенденции в исследовании влияния микропыли па процесс формирования ц свойства пряжи в

H

иневмопрядепии / И сб.науч. трудов: «Совершенствование техники и tcxho.uoi mi прядильного производства»,- Иваново. ПвТИ.-1991 ,-c. 84.

11. Соков U.C., Пигалёв |{.Я. О теории движении нити по поиерхпоги круглого конуса / пит :)HJIi ;i l 11Ч1М. - M. 19X5. -№1-170. -с.302

Il Соков U.C.. Пигалсн 11.Я.. Кусковский Jl.II. О пагяжсним тик движущейся по нокерхпоегм круглого koiivcîi/ I (ИИ I ')l 1JIIÎI 'I II'OM. -M.-I9X5.-M> 1471 .-с 70.

13. . Патент № 1372995 1'Ф. Устройство ;|дя ппевмомеханнческог прядения / I [игалён Н.Я.-Опубл. 1987, бюл. №10.

14. Патент № 1225294 РФ Устройство для бескольцевою прядения /' I 1нгалеи H.Я., Павлов 10. В., Соков Н.С.-Опубл. 1986. бюл. № 9.

15. .Патент № 2051995 1'<1>. Способ получения пряжи. Пигалёв 1:.Я.. 11игалёва H.li..-Опубл.1990, бюл. №6.

16. I larcin №2010045, 1'Ф Устройство для бескольцевого прядения /11игалёв Н.Я., 11еренелкина К.1:.- Опубл. 1989 , бюл. № 7.