автореферат диссертации по технологии материалов и изделия текстильной и легкой промышленности, 05.19.03, диссертация на тему:Совершенствование процесса формирования ленты на ленточных машинах с применением ложной крутки

.....

ИВАНОВСКИИ ОРДЕНА ТРУДОВОГО КРАСНОГО ЗНАМЕНИ ТЕКСТИЛЬНЫЙ ИНСТИТУТ им. Д1..В. ФРУНЗЕ

На правах рукописи

ДАФИС Абдул Хакпм Абдул Карим

СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ ПРОЦЕССА ФОРМИРОВАНИЯ ЛЕНТЫ НА ЛЕНТОЧНЫХ МАШИНАХ С ПРИМЕНЕНИЕМ ЛОЖНОЙ КРУТКИ

Специальность 05.19.03 — Технология текстильных материалов

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Иваново 1992

Работа выполнена в Ивановском ордена Трудового Красного Знамени текстильном институте им. М. В. Фрунзе.

Научный руководитель —

доктор технических наук, профессор Ю. В. Павлов.

Официальные оппоненты:

доктор технических наук, профессор И. И. Мигушов, кандидат технических наук, ст. н. с. Ю. П. Лебедев.

Ведущее предприятие —

Фурмановская прядилыю-ткацкая фабрика № 1.

Защита состоится « 1993 г.

в Л. часов на заседании специализированного совета К 063.33.01 в Ивановском ордена Трудового Красного Знамени текстильном институте им. М. В. Фрунзе по адресу: 153475, г. Иваново, пр. Ф. Энгельса, д. 21.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке института.

Автореферат разослан « /¡г-, »

Ученый секретарь специализированного совета

Н. А. КУЛИДА

АННОТАЦИЯ

Актуальность темы. Важнейшая задача,поставленная перед легкой промышленностью Сирии.заключается в совершенствовании качества и ассортимента товаров народното потребления.Основой для выполнения этой задачи является внедрение в производство нового ресурсосберегаемого оборудования, прогрессивных технологических процессов,автоматизированных систем управления технологическими процессами, реализации изобретений и рациональных предложений,использования опыта стран-членов СНГ.Поставленные задачи требуют • поисков резервов повышения производительности труда и качества выпускаемой продукции.

Анализ современной техники и технологии текстильного производства позволяет сделать вывод,что ряд проблем еше не полностью решен,в частности,проблема получения ровного продукта и ликвидации обрывности в процессе производства.

Кроме Того,актуальной является проблема рационального и эконо-; мичного использования сырья.Одним иэ путей решения этой проблемы является улучшение физико-механических показателей ленты,тем самым уменьшение обрывности на ленточных,ровничных и прядильных машинах. Это приводит к росту производительности оборудования и улучшению качества выпускаемой продукции. .

Цель и задача работы.Целью настоящей диссертационной рабо>ы является проведение теоретических и экспериментальных исследований с последующим усовершенствованием лентоформирующих органов ленточных машин и разработкой нового вида устройств для формирования ленты,кот9рые бы совмешали функции уплотняющей воронки и спирального вьюрка.'

Для достижения- поставленной цели в работе решаются следующие ,задачи

- анализ существующих типов лентоформирующих органов; '

- аналитические исследования процесса сжатия волокнистого материала в рабочем канале разработанной воронки с бортиками с гранью;

- получение зависимости крутяшего момента,возникавшего в волокнистом материале при протаскивании через воронку с бортиками

с гранью.от параметров воронки;

- определение числа кручений, скапливающихся перед воронкой с бортиками с гранью, при использовании явления сгона витков.

Методика исследовани я. Работа содержит теоретические и экспериментальное исследования. Теоретические исследования применялись для изучения явления сгона или скапливания вйтков перед уплотнителем,процесс кручения волокнистого материала при продольном движении через воронку с- бортиками с гранью методом дифференциального и интегрального исчисления.

Экспериментальные^ исследования проводились с использованием тензометрических способов измерений,а обработка результатов эксперимента и расчеты по полученным математическим выражениям выполнены _на ЭЦВМ.

Научная новизна. В диссертационной работе впервые :

- разработан новый вид устройств для формирования полуфабриката; .

- получена формула, позволяющая' установить зависимость крутяшего >юмента,возникающего в волокнистом материале при протаскивании через воронку с бортиками с гранью от параметров воронки;

- получено уравнение для расчета крутки,скапливающейся перед воронкой, при использовании явления сгона витков с учетом геометри-

- 2 1

ческих параметров воронки,а также свойств и параметров волокнистого материала;

- разработаны, исследованы и испытаны оригинальные конструкции устройств для формирования елнты на ленточных машинах типа Л2-50-1М, Л2-50-220У й ЛНС-51-2М;

- разработана, исследована и испытана новая оригинальная конструкция для формирования ленты на ленточных машинах ЛМШ-220-1К.

Практическая ценность и реализация результатов работы. На основании теоретических и экспериментальных исследований разработаны устройства для формирования ленты и внедрены в производство, что позволило повысить производительность оборудования и улучшить Физико-механические Показатели готовой продукции.

Годовой экономический эффект от внедрения устройств для формирования ленты на фурмановской прядильно-ткацкой фабрике N 1 составляет 635 руб. на 1 машину П-76-5М4 в Год и 450 руб. на одну машину ППМ-120МС в год(в ценах 1 991г.).Годовой экономический Эффект от внедрения устройств для формирования и упрочнения ленты на Ереванском камвольном комбинате составляет 6140 руб.на 1 ленточную машину (в ценах 1991 г.)

Апробация раб-о ты. Результаты работы докладывались на:

- научных конференциях префоссорско-преподавательского состава, научных сотрудников и аспирантов Ивановского текстильного института им. Н. В. фрунэе в. 1 991, 1992гг. |

-заседаниях кафедры прядения хлопка и химических волокон Ивановского 'текстильного института им. М. В. фрунэе в 1990-I993гг!

- на расширенном заседании технического Совета Ереванского камвольного комбината в 1991г.|

- на расширенном заседании технического Совета Фурмановскои прядильно-ткацкой фабрике N 1 в 1992г.

Обь ем диссертации. Работа состоит из введения, шести глав и выводов-Основная часть работы содержит 161 страницу машинописного текста. 43 рисунка, 15 таблиц, список литературы включает 61 наименование, приложения на 19 страницах.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ Во введении обоснована актуальность темы,цель и задачи диссертационной работы,указаны методы проведения исследований, до- - -казана практическая ценность и реализации результатов работы,даны ее обьем и содержание.

В первой г"л а в е проведен анализ современного состояния сырьевой базы в мире. Отмечено, что успешное решение задачи ра--' ционального использования сырья и уменьшения отходов производства в шерстопрядении и хлопкопрядении основано на совершенствовании технологического процесса. Совершенствуя процесс формирования ленты

I

на ленточных машинах,применяя эффект ложной крутки,следует ожидать улучшение технологического процесса не толькона ленточных машинах, ио и-на прядильных.

Выявлены причины возникновения неровноты на ленточных машинах и назначение упрочнения ленты в процессе ее формирования. Исходя из анализа всех рассмотренных конструкций,был сделан выгод о целесообразности разработки и создания новой конструкции устройств для форомирования ленты,которые совмешали бы функции уплотняющей воронки и спирального вьюрка. Представлен перечень основных вопросов, решаемых в данной диссертационной работе.

Во вторую главу включены теоретические исследо-в.ания процесса формирования полуфабрикатов воронкой с бортиками с - 4 - ■

гранью. Рассмотрено движение потоков воздуха при прохождении полуфабриката через воронку. ■

Проведены аналитические исследоеания процесса сжатия ленты в рабочем канале воронки с бортиками с гранью,выведена формула крутящего момента,вызывающая ложную крутку волокнистого материала при протаскивании его через воронку с бортиками с гранью:

Л гтц! щ±{

т

-(У-*-™«)

г (С05СИ ■ С0$2р ■ -/СОЭ уб ).

где .Ду - толщина волокнистого материала; £ - модуль упругости материала;

[ - длина бортика,контактирующей с волокнистым материалом;

р - расстбяние о г оси материала до точки приложения силы;

Ш - показатель степени (0,6-1.0); У - высота бортика; 0( - угол заострения бортика;

" угол подьема витков бортика; / - коэффициент трения; б - ширина грани бортика. С целыо увеличения прочности ленты в процессе транспортировки или ее формирования можно придать ей дополнительную крутку во время ее запрааки в воронку с бортиками с гранью,тем самым увеличивая число кручений,скапливающихся перед воронкой;

где

- жесткость ленты при кручении.

формула дополнительной крутки дает возможность установить какие параметры и в какой степени влияют на процесс сгона витков предварительного подкрученного материала.

По полученным формулам произведены расчеты на ЭЦВМ зависимости крутяшего момента и-дополнительной крутки от параметров воронки с бортиками с гранью,а также от параметров ленты.По расчетным данным построены графики зависимости крутящего момента и дополнительной крутки от параметров воронки и ленты.

Третья глава включает описание - методики и средства для проведения экспериментальных исследований крутящего момента. С этой целью была разработана и'изготовлена экспериментальная установка, что позволило достаточно быстро и точно определить вели-чин^ крутящего момента.

Метод определения крутящего момента-заключается в том,что из- -меряют Мдр, вращающий воронку, по которому судят о крутяшем моменте Икр . вызьшаюший ложную крутку волокнистого материала.

Мхр --П*р ■ соэ1)3

На разработанной установке испытывали ленту, полученную на ленточных машинах Л2-50-220У и ЛНС-51-2М.Линейная плотность ленты. 3,9 ктекс.

В виду того,что менялись параметры роронки,соотвественно менялись усилия протаскивании и крутящий момент в ленте.По результатам испытаний всронки с бортиками с гранью построены графики. Проведены сравнения экспериментальных и расчетных значений крутящего, момента.

В четвертой главе рассматриваются факторы.от-. ркц^тельно влияющие на технологический процесс формирования полуфабриката на л-нточььк машинах Л2-50-220У и ЛНС-51-2М.

Руководствуясь экспериментальными данными третье^ главы,созданы оригинальные конструкции лентоформирующих органов. Предложенный способ формирования ленты обеспечивает получение ленты более однородной структуры. Выходящая мычка у вытяжного прибора собирается в треугольник не путем механического сближения.т. е не испытывает влияния плоского зажима а именно:

- волокна располагаются примерно по винтовой линии;

- волокна удлиняются и испытывают натяжение;

- волокна,находящиеся под натяжением и расположенные на цилиндрических поверхностях обуславливают давление внешних волокон на внутренние, в результате чего*.

а)уменьшается поперечник ленты;

б)увеличивае ;ся плотность ленты;

в)на поверхности соприкосновения волокон возникает сила трения, которая при разрыве ленты повышает ее прочность,т.е. лента приобретает все свойства скрученного продукта.

Лентоформируюшее устройство представляет собой универсальный кронштейн со спиральным вьюрком.Вьюрок изготовлен иг прутна диаметром 5 мм по форме пространственной спирали.с учетом подьема о

витков 50 (количество витков-2),ось рабочего канала совпадает с осью ленты.Диаметр внутреннего'рабочего канала определен в соответствии с линейной плотностью ленты.

При разработке конструкции лентоформируюшего устройства стремились к тому,чтобы получить максимальную крутку.при этом ставилась задача облегчения труда работницы.

Приводятся результаты производственных испытаний после ■знед-рения лентоформирующих органов на ленточных машинах Л2-50-22С)У и ЛНС-51-2М,которые показали,что после внедрения снижается коэф-

фициент вариации по массе 30 мм отрезков ленты на 15/., по массе метровых отрезков - 10/.. Обрывность снизилась в процессе формирования практически до 0.

Полученный эффект от внедрения данных устройств положительно сказывается на ф«зико-механиче'ские показатели пряжи и ее обрывность. Относительная разрывная нагрузка увеличилась на 4,8/., коэффициент вариации по разрывной нагрузке уменьшился на 10-15/. Показатель качества возрос на 11-20/..

По результатам исследований пряжа после установки лентоформи-рующего устройства из второго сорта перешла в первый сорт .

Годовой экономический эффект от внедрения лентоформирующих органов на ленточных машинах Л-5С-220У составил" 9, 9 тыс. руб'. в год при' выработке пряжи 3599,2 тоннц в год в ценах 1991 года. Годовой экономический эффект от внедрения лентоформирующих органов на ленточных машинах ЛНС-51-2М составил 16,45 тыс.руб.в год при выработке пряжи 7660,28 тонн в год в ценах 1991 года.

в пятой главе рассмотрены теоретические и практические возможности лентоформирующих устройств заводской конструкций, установленных на ленточных машинах ЛМШ-220-1К.

Результаты исследований показали, что для увеличения крутяшего момента и, тем самым, получения большого числа кручений необходимо увеличить фрикционный выпускной выступ или частоту вращения подвижного вьюрка, что в заводских условиях невозможно осуществить.

Из анализа прчин возникновения неровноты,скрытой вытяжки, обрывности ленты разработан,новый вид лентоформируюшего устройства. Определена оптимальная вытяжка в зоне формирования ленты в зависимости от расположения вьюрка и состава смески.

где Рср~ предельно допустимая нагрузка(натяжение) , kotq-

- Б -

рую можно сообщить ленте,не вызывая ее структурного изменения;

С - жесткость ленты при растяжении;

£ - расстояние от вытяжной пары до клубка; (длига ленты без упругого удлинения)

А - амплитуда колебания;

иХ - циклическая частота;

£ - текущее время.

Приведены результаты исследований прочности ленты при различной крутке, предельно допустимой нагрузки и жесткости на расстоянии в зависмости от состава смесок.

Производственные испытания разработанных лентоформирующих органов, установленных на. машинах ЛМШ-220-1К, показали увеличение разрывной нгарузки ленты на ЗОХ,снижение коэффициента вариаций по разрывной нагрузке на 12-13К, снижение обрывности ленты на 507.. Относительная разрывная нагрузка пряжи,полученной из этой ленты,увеличилась на 30/,коэффициент вариации по разрывной нагрузке снизился на 35Х.Годовой экономический эффект от внедрения устройства для формирования и упрочнения ленты составляет 6140 руб. на 1 ленточную на-шину( в ценах 1991г.)

ОБШИЕ ВЫВОДЫ И РЕКОМЕНДАЦИИ

1.Из всех источников экономии сырьевых ресурсов наибольший эффект обеспечивает уменьшение отходов и потерь в производстве.

2.Из литературного обзора следует, что на современных ленточных машинах скрытая вытяжка присодит к увеличению обрывности на ровничных и на прядильных машинах.снижению производительности оборудования, ухудшению качества выпускаемой продукции и увеличению отходов. •

3.Главным фактором снижения обрывности,улучшения физико-механических показателей ленты является совершенствование технологии формирования ленты на ленточных машинах.

Л.Для создания эффекта ложного кручения в зоне формирования ленты на некоторых ленточных машинах, где зона выпуска позволяет, целесообразно использовать неподвижные спиральные вьюрки.

5.Разработать новый вид устройства для формирования ленты,которые бы совмещали функции уплотняющей воронки и спирального вьюрка.

6.Выявлено,что примерно половина воздуха выдавливается из ленты при сужении внутреннего диаметра всронки.

7.Установлено,что кончики волокон,выступающие из ленты отклоняются в направлении движения выдавливаемого воздуха,меняя тем самым структуру и площадь поперечного сечения ленты,что приводит к увеличению сопротивления движению.

8. Найдена зависимость силы давления бортика уплотнителя от параметров воронки и -свойств волокнистого продукта.

9.На основании проведенных исследований вскрыта сущность явления ложной крутки продукта при протаскивании через воронку с бортиками с гранью.

10.Получено уравнение для расчета крутки,скапливающейся перед воронкой,при использования явления сгона витков с учетом геометрических и фрикционных параметров воронки,а также свойств и параметров волокнистого материала.

11.Усовершенствована методика определения крутящего, момента в ленте при протаскивании через уплотнители.

12.Создана экспериментальная установка для исследования процесса н заимопейстг.ия ленты с уплотнителями.

13.Исследовано влияние различных факторов:внутреннего диаметра 7-ннни. пнутрпцнрго диаметра вьюрка, угол поаьема витков, линейной

плотности ленты и др.- на величину крутящего момента.

13.Экспериментальные зависимости крутяшего момента от различных параметров уплотнителя аналогичны расчетным зависимостям.что подтверждает правильность сделанным нами теоретических выводов.

14.Определены причины.отрицательно влияющие на технологический процесс формирования ленты на ленточных машинах.

15.Разработаны новые способы формирования ленты применительно к ленточным машинам для хлопка.

^.Производственные испытания нового способа формирования ленты на ленточных машинах Л2-50-220У дали следующие результаты:

- уменьшение коэффициента вариации по массе метровых отрезков ленты на 9,62'/.;

' - уменьшение коэффициента вариации по массе 30 м отрезков ленты на 15,ЗХ;

- улучшение распрямленности и параллелизации волокон.

17. Благодаря внедрению на ленточных машинах Л2-50-220У нового лентоформируюшего устройства физико-механические показатели пряжи улучшились, а именно;

- уменьшился коэффициент вариации по разрывной нагрузке одиночной пряжи на 9, 4Х;

- увеличилась относительная разрывная нагрузка на 4,8X;

- увеличился показатель качества вариации на 11,08Х;~

- пряжа из второго сорта перешла в первый.

^.Производственные испытания нового способа формирования л^н-ты на ленточных машинах ЛИС-51-2Н дали следующие результаты.: -• уменьшение коэффициента вариации по массе 1 м отрезков ленты на 4,ОХ;

- уменьшение коэффициента .вариации по массе 30 мм отрезков на 10,74'/; . '

- 1 1 -

смену на 46,7/., увеличение коэффициента относительного распрямления волокон в ленте на 15,2'/., увеличение коэффициента относительной па-раллелизации волокон в ленте на 19, 1/., увеличение коэффициента расп-рямленности на 17, IX.

25.Производственные испытания влияния нового способа формирования ленты на физико-механические показатели пряжи дали следующие результаты:увеличение относительной разрывной нагрузки пряжи на 29'/., уменьшение коэффициента вариации по разрывной нагрузке пряжи на 35, увеличение- удлинения пряжи при разрыве на 5, 4'/ и т. д.

26. Годовой экономический эффект' от внедрения устройств для формирования и упрочнения ленты на Ереванском камвольном комбинате составляет 6140 руб. на одну ленточную машину ( в ценах 1991г.)

ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИОННОЙ РАБОТЕ СДЕЛАНЫ СЛЕДУЮЩИЕ ПУБЛИКАЦИИ

КХосровян Г. А., Дафис А. X. Разработка и освоение устройств . для формирования ленты на ленточных машинах.КН:Совершенствование техники и технологии прядильного производства, Межвузовский сборник научных трупов - Иваново, 1991г.

2.Хосровян Г.А.,Дафис А. X. Устройство для формирования и упрочнения ленты на ленточных машинах П2-50-1 и Л2-50-220У. Информационный листок N 150-Иваново,ЦНТИ,1992.

3.Хосровян Г. А., Дафис А. X., Шеманаев В. Д. .Ефимова А. К. К вопросу исследования зоны формирования на ленточных машинах ПМШ-220-1К. КН:Проблемы развития текстильной и легкой промышленности в современных условиях.Иваново 1992.

А. Хосровян Г. А., Шеманаев В. Д. , Ефимова А. К.. Дафис А. X. Устройство для формирования ленты на ленточных машинах ЛМШ-220-1К. Информационный листок N 141.Иваново ЦНТИ,1991.

- уменьшение коэффициента вариации по прибору "Устер" н^ 3,8'/.;

- увеличение сопротивления на обрыв на ¡1,72'/..

19. Благодаря внедрению на ленточных машинах ШС-51-2М нового лентоформируюшего устройства физико-механические показатели ровницы и пряжи улучшились, а именно:

- уменьшился коэффициент вариации ровницы по массе 30 мм отрезков на приборе АТЛ-2 на 7, 1И;

- уменьшился коэффициент вариации по разрывной нагрузке пряжи на 31,92 У.;

- улучшился показатель качества пряжи на 35, 9 '/.;

- пряжа из первого сорта перешла в высший.

20. Годовой экономический эффект от внедрения устройства для формирования ленты на Фурмановской прядильно-ткацкой фабрике N 1 составит 9,9 тыс. руб. а гор. при выработке пряжи 3399, 2 тонны в год или 450 руб. на одну пневмомеханическую прядильную машину ППИ-120 МС в год.

21.Выявлено,что основным недостатком применяемых вьюрков'за-

■ водской конструкции является недостаточный крутяший момент,подтверждаемый числом кручений.

22. Разработан новый способ формирования ленты применительно к ленточным машинам ЛМШ-220-1К.

23. Теоретически определены вытяжки в зоне формирования ленты на ленточных машинах (1МШ-220-1К в зависимости от состава смески.

24. Производственные испытания нового способа формирования лентц дали следующие результаты; увеличение разрывной нагрузки ленты

на 30 '/..уменьшение коэффициента вариации по линейной плотности на 17, 5 У., уменьшение коэффициента вариации по разрывной нагрузке на 12,8 Я, уменьшение коээффициента вариации по массе коро.ких отрезков.на б,1И,снижение числа обрывов на ленточной машине в

3. Хосровян Г. А. , Дафис А. X. , Шеманаев В. Д. , Ефимова А. К. Исследование влияния модернизированной выпускной зоны ленточных машйн ЛМЙ-220-1К на качество ленты. КН:Новые научные разработки в прядении. Межвузовский сборник научных трудов Иваново,1992.