автореферат диссертации по технологии материалов и изделия текстильной и легкой промышленности, 05.19.02, диссертация на тему:Совершенствование процесса формирования и очистки ленты на чесальных машинах

ОБЩАЯ ХАРАКТЕШСШКА РАБОТЫ.

1. АНАЛИЗ СОВРЕМЕННОГО СОСТОЯНИЯ ПРОЦЕССА ПОДГОТОВКИ ПОЛУФАБРИКАТОВ В ПРЯДИЛЬНОМ ПРОИЗВОДСТВЕ

И ПОСТАНОВКА ЗАДАЧ ИССЛЕДОВАНИЙ

1.1. Значимость рассматриваемой проблемы для практики прярдльного производства

1.2. Проблемы, возникающие при выделении сорных примесей и пыли.

1.3. Влияние засоренности полуфабрикатов на протекание технологических процессов прядильного производства

1.4. Исследование влияния выделения сорных примесей, пыли и их отлсжений на пожаро- и взрывоопасность в текстильной промыишенности

1.5. Анализ конструкций пневмоотсосов ленточных машин отечественного и зарубежного производства

1.6. Выводы, цели и задачи исследований

2. МАТЕМАТИЧЕСКОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ ПРОЦЕССА ОБЕСПЫЛИВАНИЯ ПОЛУФАБРИКАТОВ В КАПСУЛИГОВАННОМ УСТРОЙСТВЕ ДЛЯ ФОРМИРОВАНИЯ И ОЧИСТКИ.

2.1. Описание принципа работы кал аудированного устройства для формирования и очистки волокнистых материалов

2.2. Аэродинамические принципы работы капсулированного формирующего устройства

2.3. Математическое моделирование цроцесса обеспыливания полуфабриката в капсулированном устройстве для формирования и очистки

2.4. Методика расчета движения сорных частиц в устройстве.

2.5. Вывода по главе

3. АНАЛИТИЧЕСКОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ ГЕОМЕТРИЧЕСКИХ ПАРАМЕТРОВ КАПСУЛИЮВАННОГО УСТГОЙСТВА ДЛЯ ФОРМИРОВАНИЯ И ОЧИСТКИ ПОЛУФАБРИКАТА ОТ СОРНЫХ ПРИМЕСЕЙ.

3.1, Расчет профиля ограждения в капсулированном устройстве.

3.2, Построение номограммы для определения геометрических параметров устройства дня очистки полуфабрикатов от сорных примесей.

3.3. Выводы по главе.

4. ПРОИЗВОДСТВЕННЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ РАЗРАБОТАННЫХ УСТРОЙСТВ

4.1. Исследования устройства для формирования и очистки волокнистых материалов на чесальных машинах в хлопкопрядеНИИ аввввясввввввввавввкавававаяявааавааававваввввв

4.2. Исследования устройства для формирования и очистки волокнистых материалов на чесальных машинах в шерстовеевваав JCJ Ht прядении.

11" * а ■ я JL

4.2.1. Исследование влияния модернизированной выпускной зоны чесальной машины ЧТ-21-Ш.

4.3. Выводы по главе.

Актуальность темы диссертации определена совершенствованием Ароцесса очистки путем повышения' интенсивности механическо-го воздействия на' волокнистый- материал. В настоящее время основными процессами подготовки достигается высокий уровень обработки полуфабриката, однако имеются и существенные недостатки'. Основные из них: за-жгучивание и разрушение волокон; переход крупных сорных частиц в мелкую и мелкодисперсную пыль и частичный возврат ее в волокнистый материал.

На оборудовании прядильного производства используют различные формирующие, транспортирующие и уплотняющие устройства при прохождении через которые из воло.кни-стого материала интенсивно выделяются сорные примеси, пух и пыль. Загрязнение рабочей зоны и рабочих органов оборудования снижает качество технологического процесса, ухудшает санитарно-гигиеническое состояние производственной среды, наносит ущерб здоровью технического персонала, повышает пожаро- и взрывоопасность в помещениях прядильного производства.

В настоящее время проблема усугубляется, так как перерабатывается волокнистый материал и его смеси с высоким процентом засоренности.

Одним из направлений решения этой задачи является разработка и внедрение различных узлов и устройств, обеспечивающих сбор и удаление сорных примесей, пуха и пыли из мест их наибольшего скопления (выделения) . Особое значение приобретает разработка конструкций, решаю5 щих несколько проблем комплексно, в частности формирование полуфабриката и его очистку.

Диссертационная работа посвящена актуальной проблеме изучения и развития направления связанного с совершенствованием формирования и очистки полуфабрикатов прядильного производства с учетом влияния движения технических воздушных потоков и определения возможности управления ими.

Работа выполнена по программе гранта 1998 года Министерства образования Российской Федерации.

Цель и задачи исследования. Целью работы является разработка и внедрение в производство технологических и технических решений, направленных на улучшение качества полуфабрикатов прядиль«ого производства при их формировании и очистке.

При реализации поставленной цели решены следующие основные задачи:

1. Разработано устройство для уплотнения и очистки волокнистых материалов, в котором происходит "выделение и удаление сорных примесей в процессе их формирования.

2. Выполнено математическое моделирование процесса обеспыливания полуфабриката; разработана математическая модель воздушного потока, обтекавшего ленту, позволяющая установить линейный расход воздуха.

3. Разработана методика расчета движения сорных частиц и получены значения проекций скоростей сорных' частиц при их неупругом взаимодействии с рабочей поверхностью устройства.

4. Изучено движение сорных частиц с учетом внутренней аэродинамики разработанного устройства. 6

5. Апробированы и внедрены в производство новые способы и технические средства формирования и очистки волокнистого материала .

Объекты и методы исследования. Объектами исследований явились продукты прядильного производства. -При теоретических исследованиях основой послужили расчетно-аналитические методы: дифференциального и интегрального исчислений-, корреляционного, регрессионного и векторного анализа, теория функций комплексного переменного, методы построения номограмм и аспирации.

Для экспериментальных исследований применялись стандартные методики испытания полуфабрикатов и пряжи и статистические ме-.тоды обработки данных. Обработка результатов эксперимента выполнена с применением современных компьютерных программ. Погрешности прямых и косвенных измерений определялись с использованием положений метрологии.

Научная новизна. В диссертационной работе впервые: - выполнены аналитические исследования изменения профиля трубопровода капсулированного устройства и установлена зависимость его конфигурации от линейной плотности ленты и расхода воздуха при различных параметрах выходных отверстий;

- получено уравнение для определения профилей трубопровода при различных вариантах конструкций капсулированного устройства;

- разработана методика для определения текущего значения величины, описывающей профиль устройства в зависимости от линейной плотности продукта и длины выходных отверстий;

- разработаны высокоэффективные способы и технические средства для формирования и очистки хлопковой и шерстяной чесальной ленты в прядильном производстве.

Практическая ценность выполненной работы состоит в возможности непосредственного использования полученных теоретических и экспериментальных результатов для создания новых и совершенствования существующих устройств формирования и обеспыливания волокнистых полуфабрикатов .

Разработана программа по расчету конфигурации профиля кап-сулированного устройства для персональных компьютеров, которая позволяет пользователю адаптировать программные модули к особенностям задаваемых параметров и представляемым результатам расчета.

Реализация результатов работы. Промышленная реализация результатов работы осуществлена на ОАО «Томна» (г. Кинешма, Ивановская область) и ОАО «Белфа» (г. Жлобин, Беларусь). Применение новых устройств для формирования и очистки полуфабрикатов на чесальных машинах позволило увеличить эффективность очистки ленты и повысить качество ленты и пряжи за счет улучшения их структурных показателей.

Экономический эффект, полученный при выработке шерстяной чесальной ленты в условиях ОАО «Белфа» (Беларусь) составил 2300 у. е. в год на одну машину. апробация работы. Результаты исследований доложены и получили положительную оценку на: 8 международных научно - технических конференциях «Современные наукоемкие технологии и перспективные материалы текстильной и легкой промышленности» (г. Иваново, 2000 г.), «Актуальные проблемы переработки льна в современных условиях» (г. Кострома, 2000 г., «Новое в технике и технологии текстильной и легкой промышленности» (г. Витебск, 2000 г.); расширенном заседании кафедры начертательной геометрии и черчения Ивановской государственной текстильной академии (г. Иваново, 2000 г.); заседании кафедры пожарной профилактики Ивановского филиала академии ГПС МВД РФ (г. Иваново, 2000 г.).

ОБЩИЕ ВЫВОДЫ И РЕКОМЕНДАЦИИ

1. Показано, что снижение засоренности волокнистого материала (очистка) положительно влияет на качественные характеристики пряжи, улучшает сашггарно-грюиенические условия труда, снижает пожаро- и взрывоопасность производственных помещений прядильного производства.

2. Разработано устройство (свидетельство на полезную модель РФ №15995) для уплотнения и очистки волокнистых материалов, в котором происходит выделение и удаление сорных примесей из волокнистого материала в процессе его формирования.

3. Изучено движение сорных частиц с учетом внутренней аэродинамики, создаваемые организованные потоки воздуха обеспечивают огибание ленты сорной частицей и унос ее в сороотводящлй канал.

4. Выполнено математическое моделирование процесса обеспыливания полуфабриката в устройстве для формирования и очистки волокнистых материалов, разработана математическая модель воздушного потока, обтекающего ленту. Установлено, что линейный расход воздуха при обтекании ленты по кривой тока равен разности значений функций тока в концах этой кривой.

121

5. Разработана методика расчета параметров движения сорных частиц в устройстве для формирования и очистки волокнистых материалов. Вычислены начальные скорости сорных частиц после неупругого взаимодействия с рабочей поверхностью устройства, которые обеспечивают унос сора в ссроотводящяй канал.

6. Для достижения максимальной эффективности очистки полуфабриката выполнены аналитические исследования профиля кап-сулировэнного устройства с учетом линейной плотности ленты и расхода воздуха при различных параметрах входных отверстий.

7. Получено уравнение и разработана программа для расчета профиля трубопровода при различных вариантах конструкций капсу-лированного устройства для формирования и очистки волокнистых материалов.

8. Построена номограмма для определения значения геометрического параметра линии тока, огибающей ленту, в зависимости от линейной плотности продукта и длины входных отверстий устройства .

9. В результате цроизводственных испытаний установлено, что при формировании чесальной ленты с использованием разработанного устройства за счет снижения содержания сорных примесей и пыли на 50 - 60% и улучшения структуры полуфабриката прочность ленты из хлопкового волокна повышается на 15 %, коэффициент вариации по разрывной нагрузке пряжи уменьшается на 21 I;

123

1. Зотиков В. Е., Будников И. В., Трыков П. П. Основы прядения волокнистых материалов. - М.: Гизлегпром. - 1959. - 508 с.

2. Владимиров Б.М, Анализ процесса на машинах разрыхли-тельно-трепального агрегата. М. : Легкая промышленность 1959. -178 с.

3. Борзунов И.Г. и др. Прядение хлопка и химических волокон. М.: Легкая и пищевая промышленность. - 1982. - 376 с.

4. Фролов В. Д., Сапрыкин Д. Н., Фролова И. В. Производство текстильных материалов на основе малоотходной технологии. -г.Куровское. 1995. - 268 с.

5. Фролов В. Д. и др. Малоотходная технология в текстиль нем производстве- г.Куровское. 1996. - 498 с.

6. Хосровяы Г.А. Разработка технологических процессов очистки и формирования полуфабрикатов в прядильном производстве с использованием воздушных потоков Дис. докт. техн. наук. Иваново. - 1999. - 485 с.

7. Труевцев П.И., Труевцев H.H. Прядение. М. ; Легкая индустрия. - 1966. - 276 с.

8. Барбакадзе Н.Ш. Содержание сорных примесей в хлопковом волокне // Научные труда ЦНИИХБИ. М. , 1978.124

9. Владимиров Б.М. и др." Влияние процесса чесания на обрывность в пневмопрядении / / Текстильная промышленность. -1972. №1. - С. 26-29.

10. Плеханов Ф.М. Технологические процессы пневмомеханического прядения.- М: Легпромиздат. 1986. - 104 с.

11. Плеханов Ф.М. и др. Пневмомеханическая- прядильная машина БД -:200. М. : Легкая индустрия. - 1976, - 152 с.

12. Борзунов И.Г. и др. Прядение хлопка и химических волокон. М.: Легпромбытиздат. - 1986. - 392 с.- 15. Протасова В.А., Белышев Б.Е., Капитанов А.Ф. Прядение шерсти и химических волокон. М.: Легпромбытиздат. - 1988. -334 с.

13. Плеханов Ф.М., Плеханов А.Ф. Теория процессов, технология и оборудование прядения хлопка и химических волокон / МГТА. Курс лекций. Кафедра прядения хлопка. М.: 1998.- 108 с.

14. Бадалов К.И. Расчет параметров очистки смесей волокон хлопка и проектирование систем очистки в прядильном производст125ве / МГТА. Конспект лекций. Кафедра прядения хлопка. М. : 1989. - 20 с.

15. Техническая информация фирмы SUESSEN (Германия) / Выделение грязи на прядильной машине с открытым концом. 1975.

16. Проспект фирмы SAVI0 (Италия) / FRS Роторная прядильная машина компании SAVIO.

17. Wolf В. Ten Years ОЕ Spinning Development and Present State. ITB Spinning. - 1977. -№1.-21. Мазяр И.П., Соков B.C. Влияние отложения сорных примесей на работу прядильных камер // Изв. вузов. Технология текстильной промышленности. -1992.- №1 С.30 - 33.

18. Мазяр И.П., Соков B.C. Влияние отложения сорных примесей на работу прядильных камер // Изв. вузов. Технология текстильной промышленности. -1992.- №2. С.29-31.

19. Kirschner Е. Melliand Textilberichte 57 -197 6.-С. 553-538, 615-617.

20. Хосровян Г. А., Лебедев В. С. Исследование процесса подготовки полуфабрикатов прядильного производства с целью снижения запыленности воздуха в основных рабочих зонах. Деп. рукопись в ООО «Легпроминформ» 26.10.2000, № 3954-ЛП, с. 16.

21. Хоцянов Л. К. Некоторые насущные вопросы труда в промышленной вентиляции в свете современного процесса126техники и индустриализации промышленного строительства. Промышленная вентиляция и ее эксплуатация. М. : Строй-издат,- 1976.

22. Фетисова A.A. Пылевая профессиональная патология у те-кстилыциков.' В сб. научных трудов Ивгосмедин-ститута выпуск 3. Иваново 1968.

23. Бурлова Л. Я. Гигиена труда на предприятиях с текстильной промышленностью. М. : Гигиена и санитария, 1967.

24. Муравьев К. К. Механизация чистки помещения и оборудования текстильных фабрик посредством передвижных промышленных установок. Известие вузов. Технология -текстильной промышленности 1968,- №1.

25. Финкелыптейн И. И., Горицкий С. Г., Морыганова Э. С. Новая техника и технология хлопчатобумажного производства. М.: Легкая индустрия 1966.127

26. Соблюдение нормированных параметров воздушной среды в рабочей зоне текстильного оборудования резерв повышения производительности оборудования и труда /РеФ. журн. «Машиностроение для текстильной промышленности».1. V Ь1. Серия А.9. М., 1974.

27. Местные отсосы в текстильной промышленности. (Май 1972)//Тезисы докладов Московский дом научно-технической пропаганды им. Ф. Э. Дзержинского, - М. : МДИТП, 1972, 35 с.

28. Шумарина Н. И. Пылевой фактор и практические противопылевые- меры на предприятиях, производящих и перерабатывающих хлопок и ^льняные вещества. Автореферат канд. тех. наук. JI1 . : 1968 .

29. Корольченко А.Я. Пожаровзрывопасность промышленной пыли. М.: Химия, 1986. — 213 с.

30. Лебедев В. С., Хосровян Г. А., Пузанова Н. В. Сравнительный анализ систем пневмоотсоса ленточных машин отечественного и зарубежного производства. Деп. Рукопись в ООО «Легпро-минформ» 26.10.2000, № 3954-ЛП, с. 25.

31. Очиров B.C. Разработка и исследование процесса удаления сорных примесей из полуфабриката на леточных машинах.-Дисс. канд.техн.наук.- Иваново, 1980. 136 с.128

32. Пигалев С. А. Об эффективности работы местных отсосов от пыли на машинах хлопкопрядильных производств.// Тезисы докладов Московский дом научно-технической пропаганды им. Ф. Э. Дзержинского, М.: МДИТП, 1972, 35 с.V

33. А.с. 277599 СССР. Приспособление к вытяжному прибору ленточной машины непрерывной очистки его от пуха // Марков А. А., Щербаков В. К., Решетов Н. И., Опубл. в Б. И. - Б. И. №24; 1970.

34. Англия. Патент № 816,806, 1970.

35. США. Патент № 3377665, кл. 19-20,м 1968.

36. ФРГ. Патент,- № 12888963, 'кл. Д 01, 1969.

37. ФРГ. Патент № 1048207, кл.: Д 01,1967.

38. ФРГ. Патент №1130336, кл. Д 01, 1967.

39. Швейцария. Патент № 1041164 Мг^. Д 01, 1966.

40. Англия. Патент № 5060200, 1980.

41. Франция. Патент № 2344877. 1980.

42. Пигалев С. А. Морин Ю. Ф. Об эффективности пуховолоко-носборников на ленточных машинах ЛНС 51. - Текстильная промышленность, -1971, № 2.

43. Пахомычев А. И. Борьба с пылью на текстильных предприятиях. М.-Л.: Гизлерпром, 1940.129

44. Свидетельство на полезную модель РФ №15995. Устройство для уплотнения и очистки волокнистого материала/Хосровян Г. А., Лебедев В. С. и.др. Опубл. 2000г. - Бюл. №33.

45. Свидетельство на полезную модель №10180 РФ. Устройство' для уплотнения и очистки волокнистого материала на текстильных машинах / Г.А. Хосровян и др. Опубл. 1999 г. Бкш.№ 6.

46. Краснов Н.Ф. Аэродинамика. М.: Высш. школа г 1980.

47. Талиев В.Н. Аэродинамика вентиляции . М.: Стройиздат , 1978.

48. Турбулентность .Принципы и применение. М. : Мир, >980. .

49. Бетчов Р., Криминале В. Вопросы гидродинамической устойчивости. М.: Мир,1971.

50. Джозеф Д. Устойчивость движений жидкости М. : Мир,1981.

51. Павлов Г.Г. Применение аэродинамики в технологических процессах текстильной промышленности. М.-.ЦНИИТЭИлегпром, 1972.

52. Павлов Г.Г. Аэродинамика технологических процессов и оборудования текстильноой промышленности. М. : Легкая индустрия ,1975.

53. Самойлович Г.С. Гидроаэромеханика. М . : Машиностроение ,1980.130

54. Валландер C.B. Лекции по гидроаэромеханике. -Л. Изд во ЛГУ,1978.

55. Емцев Б. Т. Техническая гидромеханика . М. Машиностроение, 1978.

56. Павленко В.Г. Основы механики жидкости . Л.: Судостроение.198 8.

57. Горлин С.М. Экспериментальная аэромеханика. М. : Высшая школа, 1970.

58. Хосровян Г.А., Красик Я.М. Теория и практика очистки подготовки полуфабриката к прядению.- Иваново :ИГТА,1998.- 256 с.

59. Красик Я.М. исследование процесса очистки волокна приемным узлом шляпочной чесальной машины: Дис. канд. техн. наук. Иваново, 1985.

60. Гукасян Н.И. Чесальные машины и аппараты шерстяной промышленности. М.: Легкая индустрия, 1975, -167 с.

61. Леонтьева И.О. К вопросу о распрямленности волокон в процессе подготовки полуфабриката // Изв. вузов. Технол. текст, пром-сти. 1964. - № 2. - С. 58 -65.

62. Павлов Ю.В. Исследование неподвижных вьюрков в прядении: Дис.д-ра техн. наук. -М.,1975. -225 с.

63. Чистобородов Г.И. Исследование спиральных вьюрков и совершенствование процесса формирования полуфабрикатов в прядении: Дис. канд. техн. наук. -Иваново, 1981. -231 с.

64. Васенев Н.Ф. Исследование неподвижных вьюрков на чесальных машинах с вытяжным прибором в гребенной и кардной системах прядения // Изв. вузов. Технол. текст, пром-сти. 1979. - №1.

65. Финкелыитейн И.И. Процесс сложения и формирования продукта на ровничных машинах. М.: Легкая индустрия, 1972. - 190 с.132

66. Павлов Ю.В. Наподвижные вьюрки в прядении. -М. : Легкая индустрия, 1978 . 120 с.

67. Чистобородов Г.И. Разработка научных основ формирования текстильных материалов в процессах подачи и транспортирования: Дис.д-ра техн. наук. Иваново, 1997. - 495 с.

68. Никифоров О.М. Влияние уплотнителя ленты на распрямленность волокон // Текстильная промышленность. 1969. - № 2. - С. 34.

69. Антипин C.B. Пути снижения неровноты чесальной ленты по толщине // Текстильная промышленность. 1971. № 2. - С. 33.

70. Хлебникова В.Н. Исследование и разработка путей снижения скрытой вытяжки ленты и ровницы в зоне питания машин прядильного производства: Дис.к-та техн. наук. Иваново, 1973. - 160 с.

71. Чистобородов Г.И. Формирование текстильного материала в процессе его технологической подачи. Часть

72. Теория подачи, кручения и формирования материала на текстильных машинах. Иваново: ИГТА, 1995. - 188 с.

73. Чистобородов Г.И. Формирование текстильного материала в процессе его технологической подачи. Часть

74. Прикладные задачи теории подачи, кручения и форми133рования текстильного материала. Иваново: ИГТА, 1995. - 232 с.

75. Донков A.A. Изыскание путей улучшения структуры ленты на ленточных машинах: Дис. канд. техн. наук. Иваново, 1978. - 227 с.

76. Фрейгенберг A.A. Обеспечение неровноты чесальной ленты // Текстильная промышленность. 1977. - № 5. - С. 46.

77. Роньжин В.И. Анализ процесса ложного кручения при формировании ленты неподвижными спиральными вьюрками / ИвТИ. Иваново, 1984. - Деп. в ЦНИИТЭИлегпром, № 947 .

78. Чистобородов Г.И., Кахраманов Ф.Р., Целовальни-кова Н.В., Шагинов A.B. Графоаналитический метод конструирования неподвижных крутильных органов, имеющих форму геликоида // Изв. вузов. Технол. текст, пром-сти. -1996. № 2.5. С. 71 - 74.

79. Чистобородов Г.И., Банников A.A., Агалаков В.А. и др. Аналитическое исследования процесса кручения волокнистого продукта неподвижными крутильными органами в форме геликоида // Изв. вузов. Технол. текст, пром-сти. 1996. - № 3. С. 86 - 90.

80. Терюшнов A.B. Структурная неровнота пряжи и полуфабрикатов и ее влияние на обрывность // Текстильная промышленность. 1961. - № 8, 10.

81. Терюшнов A.B. Влияние распрямленности хлопковых и химических волокон на структурную неровноту продукта // Текстильная промышленность. 1963. - № 2. - С. 34 -39.