автореферат диссертации по технологии материалов и изделия текстильной и легкой промышленности, 05.19.02, диссертация на тему:Совершенствование технологии кардочесания и повышение эффективности его технологического оснащения

00553»о*°

Направскрукописи

Савельев Григорий Викторович

Совершенствование технологии кардочесания и повышение эффективности его технологического оснащения

Специальность: 05.19.02 Технология и первичная обработка текстильных

материалов и сырья

Автореферат

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

21 НОЯ 2013

Кострома 2013

005538698

z

Работа выполнена в ФГБОУ ВПО «Московский государственный университет технологии и управления им. К.Г. Разумовского» и ОАО «ЦНИИМашдеталь» - институт технологической оснастки текстильного оборудования.

Научный руководитель:

Официальные оппоненты:

кандидат технических наук, старший научный сотрудник Оренбах Семён Борисович.

Битус Евгений Иванович, доктор технических наук, профессор, ФГБОУ ВПО «Московский государственный университет технологии и управления им. К.Г.Разумовского», профессор кафедры «Прядения и нетканых материалов», начальник международного отдела университета,

Ильин Лев Сергеевич, кандидат технических наук, ОАО «Костромской научно-исследовательский институт льняной промышленности» (ОАО «КНИИЛП»), заместитель директора по научной работе.

Ведущая организация: ООО НПК «ЦНИИШерсть», г. Москва.

Защита состоится 13 декабря 2013 г. в 12.00 на заседании диссертационного совета Д 212.093.01 в Костромском государственном технологическом университете по адресу: 156005, г. Кострома, ул. Дзержинского, 17. ауд. 214.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ФГБОУ ВПО «Костромского государственного технологического университета». Текст автореферата размещен на сайте ВАК РФ: http://vak2.ed.gov.ru.

Автореферат разослан 11 ноября 2013 г.

Ученый секретарь

диссертационного совета Д 212.093.01 доктор технических наук, профессор

Г.К. Букалов

Общая характеристика работы

Актуальность темы. Повышение конкурентоспособности отечественной текстильной промышленности, выход её из продолжающегося кризиса возможны только на пути глубокой модернизации, одним из направлений которой может стать подъём научно-технического уровня действующего оборудования путём повышения его функциональных возможностей и эффективности работы. Это в значительной мере может быть достигнуто за счет замены технологической оснастки на новые современные их виды и конструкции и качественной настройки рабочих органов.

В текстильной промышленности РФ эксплуатируется 900 валичных чесальных машин для переработки шерстяных и химических волокон и около 1000 чесальных аппаратов в производстве нетканых материалов. Значительные сроки эксплуатации оборудования приводят к нарушению и неравномерности установленных разводок между его рабочими органами, повышенному биению барабанов, что вызывает появление периодических колебаний линейной плотности ленты и ватки прочеса, снижение выравнивающей и очищающей способностей чесальных машин. Износ пильчатой поверхности барабанов, отклонение её образующей от прямолинейности, резко снижают производительность валичных чесальных машин и аппаратов.

Значительный вклад в теоретические и экспериментальные исследования влияния технического состояния чесальных машин и характеристики процесса внесен работами Ашнина Н.М., Бойко C.B., Борзунова И.Г., Гусева В.А., Задерия Г.Н., Карасева Г.И., Кауфмана Д., Лежебруха Г.О., Столбушкина Н.М, Оренбаха С.Б. и др.

Вместе с тем, в имеющихся публикациях глубоко не рассматриваются проблемы установки, поддержания и контроля параметров настройки валичных чесальных машин и аппаратов при подготовке их к эксплуатации, и особенно при проведении модернизации оборудования, что и определяет актуальность данного диссертационного исследования.

- Работа выполнялась в рамках программам::

- Стратегия развития легкой промышленности на период до 2020 года, утвержденная приказом Минпромторга России от 24.092009г. №853, госконтракт №10411.0816900.19.060-3 от 26.04.2009г.

- Программа прикладных научных исследований и проектов в интересах города Москвы на 2005-2011 годы, утвержденная постановлением Правительства г.Москвы №932-ПП от 29.11.05., госконтракт №186-ПП от 10.03.2009 «Шпинбау», «Базальт».

Отдельные разделы исследования вошли в работу «Научные основы создания и модернизации технологической оснастки и оборудования прядильного производства для реконструкции текстильных предпржшй и обеспечения конкурентоспособности выпускаемой продукции», удостоенную Премии Правительства РФ в области науки и техники за 2012 г.

Цель и задачи исследования. Цель исследования состоит в повышении производительности и качества процесса чесания на валичных чесальных машинах иаппаратах за счет проведения модернизациипутем обеспечения рациональных параметров гарнитуры и параметров настройки машин.

Для достижения цели поставлены и решены следующие задачи:

- разработать методическое обеспечение расчета эффективных параметров чесальной гарнитуры;

- разработать и предложить методы дифференциальной диагностики барабанов валичных чесальных машин;

- разработать методы и средства выравнивания обечайки и обтягивания барабанов гарнитурой;

- обосновать выбор критериев и разработать методическое и техническое обеспечение интегральной оценки качества настройки валичных чесальных машин и аппаратов;

- провести широкую апробацию и эффективное внедрение предложенных методов, методик и технических средств их обеспечения.

Объект исследования - технологические процессы и оснастка валичных чесальных машин и аппаратов.

Предмет исследования - методы расчета, обеспечения и контроля параметров настройки, производительность и качество продукции валичных чесальных машин.

Методы исследования.Исследования выполнены с использованием методов сравнительного анализа, математической статистики, элементарной геометрии и тригонометрии, силового анализа, дифференциального и интегрального исчисления, нелинейных методов наименьших квадратов, методов сравнений и обобщений. Эмпирической базой служили массивы информации: результаты лабораторных исследований волокон, качественных характеристик чесальной ленты и ватки прочеса, отчеты НИОКР.

Научная новизна. Новые научные положения и результаты, выносимые на защиту выражаются в том, что впервые:

- установлено, что для эффективного использования жесткой гарнитуры при переработке шерсти необходимо обеспечить: биение барабанов не более 30 мкм, вибросмещение не более 10 мкм, наличие обезрепеивающих устройств, зажиренность волокон до 0,7%. Разработаны рекомендации по параметрам гарнитуры для рабочих органов по переходам процесса чесания;

- разработана методика проектного расчета передних углов пильчатой гарнитуры, основанная на анализе взаимодействия гарнитур в процессе переноса волокон между барабанами чесальных машин и позволяющая устанавливать другие её параметры;

- предложена методика и алгоритм автоматизированного расчета параметров жесткой гарнитуры, устанавливающие такую модель зависимости между параметрами, при которой, задавая числовые значения четырех из них, с достаточной достоверностью определяется значение пятого;

- предложен перечень параметров, подлежащих контролю при настройке и эксплуатации машин. Сформирован комплекс методов, приборов и устройств для дифференциальной диагностики и контроля: цилиндричности обечаек барабанов с использованием лазерного датчика, позволяющего создавать ЗД модель барабанов; низкочастотной их динамической балансировки; остроты игл гарнитуры;

- предложено уровень настройки валичных чесальных машин отражать с помощью обобщенных параметров, характеризующих качество процесса, либо качество продукта через количество пороков и показатели неровноты ленты или

прочеса. Из двух параметров оценки качества, разводка и площадь (объем) зоны чесания, предпочтение следует отдать разводке.

установлена взаимосвязь отклонений разводок, обусловленных деформациями обечаек барабанов с равномерностью формирования прочеса, обусловленной значениями коэффициента распределения и съема волокон, что подтверждает равнозначность использования величины и стабильности разводки и показателей неровноты продукта как интегральных параметров оценки качества настройки валичных машин;

для оценки равномерности нетканых материалов предложена оригинальная методика и компьютеризированная установка, позволяющие с помощью программы ЗБ-МАХ детально изучать неровноту, выборочно усреднять результаты, наглядно отражать изображение, строить пространственные графики неровноты. Практическая значимость исследования заключается в:

- методическом обеспечением проектирования и автоматизации расчета параметров пильчатой гарнитуры:

- методах, устройствах и приборах для подготовки и обтяжки барабанов гарнитурой, выборе параметров настройки шлифовального круга при заточке гарнитуры;

- комплексе дифференциальных методов контроля настройки валичных чесальных машин, технических средств их реализации;

- методическом и техническом обеспечением интегральной оценки качества настройки валичных машин и аппаратов по критериям величины и стабильности разводки, неровноты продуктов чесания;

- внедрении на предприятиях текстильной промышленности и производствах технологической оснастки новых конструкций чесальной гарнитуры, системы модернизации оборудования с общим реализованным и подтвержденным экономическим эффектом около 12 млн. рублей.

Соответствие паспорту специальностей ВАК. Диссертационная работа выполнена в рамках специальности: 05.19.02. «Технология и первичная обработка текстильных материалов и сырья» по п.8 «Методы измерения параметров технологических процессов», п. 12 «Методы осуществления технического контроля за технологическими процессами...», п. 14 «Методы анализа причин возникновения дефектов, брака выпускаемой продукции и разработки мероприятий по их предупреждению» паспорта специальностей ВАК «Технические науки».

Апробация диссертации. Основные положения и результаты диссертационной работы обсуждались и получили одобрение на:

- международном симпозиуме «Новое в переработке текстильных отходов», Москва, международная ассоциация научно-технических обществ легкой промышленности, 1994 г.

- заседаниях научно-технического совета ОАО «ЦНИИМащдегаль», 2010; 2012

г.г.

- 18 Всероссийской научно-практической конференции «Техника и технология производства теплоизоляционных материалов из минерального сырья», г.Бийск, Институт проблем химико-энергетических технологий Сибирского отделения РАН, июнь 2009 г.

-Всероссийской научно - практической конференции «Модернизации отраслевой производственной инфраструктуры», г. Кострома, КГУ им. Н.А.Некрасова, май 2012 г.

-заседании Костромского филиала семинара по Теории машин и механизмов (текстильное машиноведение) РАН, апрель 2013 г.

Публикации. Основное содержание диссертационного исследования изложено в 18 печатных работах, в том числе 6 в изданиях, рекомендованных ВАК. Структура и объем работы. Диссертация состоит из общей характеристики работы, 4 глав, включающих 16 параграфов, общих выводов и рекомендаций, библиографического списка и Приложений. Работа изложена на 142 стр., содержит 30 таблиц и 38 рисунков.

Содержание работы В общей характеристике работы обоснована актуальность темыисследования, сформулированы его цель, задачи, объект и предмет, обоснованы научная новизна и практическая значимость результатов, отражены: соответствие содержания диссертации паспорту специальностей ВАК, уровень апробации и внедрения, структура и объем работы.

Глава 1. Определение параметров чесальной гарнитуры с целью повышения эффективности её использования.

Повышению производительности и качества продукции на действующих валичных чесальных машинах препятствуют: несовершенствование конструкции и монтажа, обуславливающие нарушения цилиндричности рабочих органов, искажение и колебания разводок между ними, связанные с прогибом обечаек и повышенной вибрацией, а также нерациональный выбор типа и параметров гарнитуры и нарушение остроты ее игл и зубьев.

Периодические обтяжки барабанов гарнитурой деформируют обечайку на величину 0,04 - 0,12 мм и более, что ведет к нарушению прямолинейности образующей на величину до 0,5 - 0,8 мм и уменьшению разводки в центре рабочей зоны на 5 - 10%. Существенное влияние на дестабилизацию разводок оказывают динамические факторы, возникающие при работе чесальных машин. При установлении эффективных режимов эксплуатации

высокопроизводительных чесальных машин одним из важных условий является определение рациональных параметров пильчатой гарнитуры. Определение параметров целесообразно осуществлять с нахождения передних углов наклона зубьев взаимодействующих барабанов на основе анализа процесса переноса волокна.

Математическая модель переноса имеет вид: L2 = [Д(1 - cos ааТ) + r(1 - cos соьТ)]2 + [i? sin соаТ - г sin tubT]2; Д0Kp=0-e-{aiaT + соьТ) , или © - е = Д©кр- (соа+ Cúb) Т,

где L- длина зацепленной части волокна, соа, сйь и R,r - соответственно ушовые скорости и радиусы главного и съемного барабанов; 0, 0 - углы наклона передних граней зубьев барабанов; Д0кр-разность критических углоа

Задача сводится к определению оптимальных значений угловых скоростей по критерию, характеризующему общую неровноту продукта. Таким критерием выступает коэффициент передачи K^.^^ Z);Nm- номер чесаной ленты, Z - скорость выпуска ленты. Критерий задается в виде суммы двух функций Ксв+Ки, которые согласно работе П. Артца, выражаются в виде

уравнений регрессии с коэффициентами >7т, г и 8 (разводка). При их расчете необходимо учитывать следующие ограничения: Рр^Рразр.

где РрС3. - сила, действующая на одно волокно, РразР.- величина разрывной нагрузки волокна, во - производительность чесальной машины. Для определения Ррез. рассмотрим схему действия на волокно всех сил, представленную на рисунке 1.

Рис. 1 Схема действия сил на волокно Равнодействующая сил Рц.б. (центробежная), Рус. (упругого сопротивления волокон), Рд.в. (сила давления воздуха). ^ = ^(Рус-Рче)2 + Р*,.

тогда ррез = -^р1сс + р2+2Рчес-Рса%{х+у), где Рчес. - сила чесания.

а = агссов-

Я ■ вта, ■ Т - г ■ з1п<»А • Т

-о?а-Т ¡3 = аг

Рус Рцб

Окончательно задача оптимизации имеет вид:

дв

-> шш

< Р..

> С.

Промежуточным результатом является угол р = 0 - 0 - Д©кр, в зависимости от параметров: 1зац.=Ь /2; м>а; О. Имея значения передних углов можно рассчитать другие параметры гарнитуры по методике Харакава.

Для расчета параметров гарнитуры с помощью ЭВМ необходимо установить такую модель зависимости между различными характеристиками гарнитур, чтобы задавая численные значения четырех параметров, можно было с достаточной достоверностью определять значение пятого, т.е. Ь = Ь(рД,Ь,г,У), где Ь - высота, р - плотность, I - шаг, г - угол между образующими зуба, V - частота вращения барабана, или у = у(хь х2, х3, Х4, х5) = у(х').

Представим первоначальную модель в виде:ук= Ф(х'к) + 1к> где 1к - ошибка, при сопоставлении расчета Ф(х'к) и ук в к -й точке. Функция Ф(х') находится из условия тт£12к= ттУ(ук -Ф(х'))2.

Эта классическая задача нелинейного метода наименьших квадратов отклонений (НМНК), в которой основную трудность представляет аналитическое определение Ф(х'). Предлагается следующий алгоритм аналитической оценки Ф(х'):

- корреляционный анализ и поиск максимального коэффициента множественной корреляции;

- попарный корреляционный скан-анализ для найденного набора аргументов;

- построение аналитической зависимости для частных аргументов, нахождение частных параметров (констант) формул;

- объединение частных формул, проведение НМНК, оценка констант в объединенной формуле.

На основе полученной зависимости Ф(х') строится базовый алгоритм расчетов геометрических характеристик гарнитур и режимов.

Исследования заточки поставляемой предприятием игольчатой гарнитуры показали, что разброс остроты игл достигает 40%, что объясняется, в первую очередь, неудачным выбором режимов шлифования игл. Очевидно, задача сводится к определению величины врезания (К) абразивного круга и длины зоны взаимодействия круга с игольчатой поверхностью барабана /(рис.2). Первоначально необходимо установить взаимосвязь между силами чесания и углами заточки игл. В процессе чесания иглы преодолевают сопротивление сил трения волокон F от уплотняющей силы Н. н = C-cosfi, где С - результирующая сила, /? - угол наклона концов игл. F=pP, где Р - расчесывающая сила, ¡и -коэффициент трения между волокнами и иглами. Так как p = c-sin/3. То F=fi-C-sinP; C-cos{l>ju-Csin /?, p.<ctgfi. Отсюдаp<75°. Как видно из рисунка 2 сила /•меньше всего при угле MOQ= 0, и мах при MOQ=90°.

Взаимодействие между концом иглы и шлифованным кругом приводит к повороту иглы от первоначального положения на угол /?. Углы а и /? изменяются в диапазоне от (а+Д) до (fi-p). Принимаем р= ft, тогда при известных конструктивных параметрах«:, ft, т, п, R, Л/можно определить/},/г,

h = т cos(90 - а) + п sin ¡3;

+ 4 cos р

Откуда I = 2 (т sin а+ п sin /?)■

sin ¡3 d

—---- н--

5 + 4COS/? 2 sin/?

Рисунок 2. Деформация элемента игольчатой гарнитуры

Выполнены расчеты величин /и Крдя всех номеров игольчатой гарнитуры, выпускаемой Ногинским заводом РТИ и Московской кардной фабрикой. Производственная проверка влияния остроты игл на качество прочеса и длину волокна показала, что после заточки количество мушек в ленте уменьшается на 40%, засоренность на 50%, средняя длина волокна увеличивается на 5 мм. Глава 2. Разработка методов обеспечения параметров настройки валичных машин

На величину и стабильность разводки влияют конструктивно-технологические (точность заготовки барабана, механической обработки, точность изготовления гарнитуры), монтажно-наладочные (точность сборки, наладки после ремонта или модернизации, обтягивания гарнитурой), эксплуатационные (деформации деталей, вспучивание обечаек, вибросмещение) факторы, контролировать влияние части которых следует в статике или динамике. Контролю подлежат: величина биения барабанов и валиков, непрямолинейность их образующих, амплитуда вибросмещений барабанов, качество заточки гарнитуры, что в совокупности образует единую систему дифференциальной диагностики технического состояния валичных чесальных машин.

Рисунок 3. Схема контроля обечаек барабанов Для контроля цилиндричности обечаек барабанов и валиков до и после обтягивания гарнитурой разработан и предложен оригинальный метод с использованием лазерного датчика фирмы "Омрон" модели ZX-GT, обеспечивающий точность контроля до 0,005 мм. Принципиальная схема

контроля непрямолинейности образующей отражена на рисунке 3. Метод позволяет автоматически сканировать параметры барабана, формируя двухмерный массив отклонений от средних краевых измерений. На основе массива данных с помощью разработанной программы может создаваться ЗБ модель барабана. Программа ЗБ-МАХ позволяет изучать отклонения цилиндричности при различном масштабировании и детализации конкретной области обечайки. На рисунке 4 представлена ЗВ модель обечайки барабана.

Рис. 4. Отклонение цилиндричности обечайки барабана. (ЗБ-модель)

Для контроля вибросмещений барабанов, частота вращения которых, как правило, не превышает 5 Гц, непригодны серийно выпускаемые приборы для измерения вибраций, например «Протон-баланс», поскольку они имеют начальные частотные характеристики от 10 Гц и более. Для использования таких приборов при низких частотах требуется их существенная модернизация. Модернизация прибора по техническому заданию ОАО «ЦНИИМашдеталь» фирмой «Балтех», преобразовавшей его в «Протон-баланс II» позволяет использовать последний для контроля вибросмещений барабанов и их низкочастотной динамической балансировки с точностью измерения амплитуды ±1 мкм. Испытаниями выявлено, что при амплитуде колебаний свыше 10 мкм необходимо производить замену подшипников и выполнять балансировку барабанов непосредственно на машине, для чего нами было разработано устройство модели УББ для низкочастотной динамической балансировки барабанов в диапазоне частот 2-10 Гц.

В процессе эксплуатации валичных машин неизбежно происходят процессы изнашивания концов игл и зубьев пильчатой гарнитуры, что требует регулярного контроля остроты игл и зубьев в течение всего допустимого срока службы гарнитуры. Новая игольчатая гарнитура имеет радиус скругления концов 0,01 - 0,16 мм, а после заточки - 0,024 - 0,064 мм. Заточку следует производить с помощью специального станка УЗГ-М, разработанного по заданию ОАО «ЦНИИМашдеталь», принятого Межведомственной комиссией и выпускаемого заводом «Ивмашдеталь». Для оценки остроты зубьев гарнитуры следует использовать специализированный цифровой электронный микроскоп фирмы «Ме1Р1ае» <33 и специальный портативный прибор ИШП-101 конструкции ОАО «ЦНИИМашдеталь».

Применение ЦМПЛ на барабанах и валиках возможно лишь при достаточно высокой жесткости обечаек, обеспечивающей их прогиб не более 0.03 мм, биение и вибросмещения до 0,01 - 0,02 мм. В реальных же условиях, например, на чесальных аппаратах СЯ-24 фирмы «Бефама», величины биения барабанов 1 и 2 прочесов составляют 0,3 - 3 мм, валиков 0,2-0,4 мм, главного барабана предпрочеса 1,5-3,6 мм. Непрямолинейность рабочих органов по гарнитуре 1-го прочеса - 0,3-0,8 мм. Деформации гарнитуры рабочих и сменных валиков 2-3 мм.

Для исправления деформации барабанов и валиков зарубежные фирмы обычно наматывают ленту из алюминия и затем её протачивают. Нами

разработано устройство для выравнивания поверхности барабанов заполнением вмятин металлосодержащими шпатлёвками с последующим обтачиванием или шлифованием, которое выполняется на специальном станке СПТ-2М, изготовленном по техническому заданию ОАО «ЦНИИМашдеталь» и принятым Межведомственной комиссией и обеспечивающем точность обработки 10 мкм.

Обтягивание барабанов и валиков игольчатой гарнитурой следует производить с усилием натяжения 2-2,8 кН, при этом нагрузка на 1 мм обечайки составляет 36-46 Н, что может вызвать деформации обечайки 0,04-0,12мм и более. Для обтягивания барабанов ЦМПЛ, во избежание неравномерной деформации обечаек, разработано специальное устройство с приводом, позволяющим поддерживать натяжение постоянным с отклонением не более2,5%. при его величине до 60Н на 1мм основания.Это устройство воплощено в специальном станке модели ПОБ, спроектированном и изготовленном по техническому заданию ОАО «ЦНИИМашдеталь», и принятом Межведомственной комиссией.

Глава 3. Разработка методов интегрального контроля настройки валичных чесальных машин и аппаратов

Использование отдельных методов контроля параметров валичных машин не всегда обеспечивает возможности оперативного управления процессом чесания волокнистых материалов. Возникает необходимость изыскания такого параметра или их совокупности, которые обладали бы достаточной информативностью, чтобы исчерпывающим образом характеризовать процессы во взаимосвязи с конечным продуктом. Такими могут быть параметры, интегрально характеризующие процесс (его этапы) или качество выходного продукта. По нашему мнению интегральной характеристикой процесса по его этапам может служить разводка между рабочими органами или, по предложению Бойко C.B., площадь (объём) зоны чесания.

Информативность площади зоны чесания обусловлена учетом геометрических характеристик барабанов, валиков и гарнитуры, параметрами волокнистого материала, параметрами процесса чесания, в связи с чем она представляется информационно более насыщенной по сравнению с разводкой, поскольку последняя выступает лишь составляющей при расчете площади (объёма) зоны чесания. Однако, при окончательном выборе интегрального параметра необходимо учитывать, что аналитический расчет площади зоны чесания представляет существенные сложности, а реализация экспериментального (ёмкостного) метода её измерения сопряжена с большими трудностями, связанными с необходимостью коренной реконструкции опор барабанов Поэтому для практического применения безусловным преимуществом обладает величина разводки, для контроля которой предложен экспресс метод с использованием пластичных датчиков. Метод основан на измерении остаточной высоты датчиков- таблеток, закрепленных на гарнитуре и прошедших через зону разводки.

Рассмотрим связь между величиной и отклонениями разводки как характеристики входа. При непрямолинейных образующих взаимодействующих рабочих органов коэффициент вариации линейной плотности ватки прочеса определяется по выражению:

Cv(x, t) =F-Ad(x, t), где Ad(x,t) - отклонения разводки в зависимости от х и t.

Ad (*,/) = [<5; - у, (*)] (1 - cos ©,/) + [<5, - y2(x)] (1 - cos ay), где индексы 1 и 2 относятся к главному и съемному барабанам. Величины у,(х) и у^Л выражающие значения деформаций обечаек барабанов, рассчитываются на основе дифференциального уравнения деформаций.

В связи с трудоёмкостью оценки качества прочеса по принятой методике нами разработан, апробирован и внедрен специально разработанный прибор ОВ-920 для оценки прочеса по количеству мушек разного класса. Дополнительно для оценки неровноты ровницы по линейной плотности специально разработан прибор модели ПКР-960 типа «Устер», который позволяет определить средний номер ровницы и установить коэффициент вариации по линейной плотности. По показаниям приборов ОВ-920 и ПКР-960 можно оценить уровень настройки чесального аппарата и своевременно определить необходимость заточки гарнитуры.

Принятая методика оценки неровноты нетканых материалов, путем вырезания образцов и их взвешивания, не всегда отражает действительную картину неровноты и вносит дополнительное деформирование образцов. Большая точность обеспечивается при использовании электронного цифрового толщиномера «Интромет 02/05» с точностью измерения ±2 мкм. Более перспективным является прибор толщиномер модели «ТМ-4», который может подключаться к компьютеру и обеспечивать вычисление результатов измерений, их обработку и построение графических отображений при погрешности измерения не более 3%.

Для контроля неровноты нетканого материала разработана специальная установка с контрольным столом, оснащенным направляющей с кареткой, на которой установлена ферромагнитная пластина. Нетканый материал находится между пластиной и датчиком (преобразователем). Количество измерений задается программой. Нетканый материал перемещают в продольном направлении, и процесс измерения по ширине повторяется, образуя массив данных. Прибор имеет встроенную память, сохраняя в ней до 5000 замеров. Устройство имеет режим выборочного усреднения результатов и возможность программирования до 15 аппромаксиционных шкал с клавиатуры прибора или с персонального компьютера. Прибор аттестован в Госстандарте России (сертификат RU.C.27.003.A №16287), зарегистрирован в Государственном реестре средств измерений под №25868-03. Программа 3D-MAX позволяет наглядно проводить анализ неровноты, детально изучать её в режиме проекции на экран с поворотом и масштабированием изображения.

Глава 4. Производственная апробация и внедрение результатов исследования.

Шерстяное волокно на пути от первичной обработки до чесания неоднократно подвергается различного рода воздействиям: увлажнению в шерстомойке и красильном аппарате, сушке, механическим воздействиям на разрыхлительном агрегате, щипальной машине, при пневмотранспортировке по трубопроводам. Все эти процессы являются источником зажгучивания клочков волокон, что приводит к затягиванию завитков в узелки на чесальном аппарате и росту обрывности в прядении. В частности, в экспериментах, проведенных на фабрике «Освобожденный труд» пробы отбирались в следующих точках:

1 - до щипальной машины, незамасленный материал;

2 - после смесовой машины с тремя вариантами замасливания;

3 - перед самовесом с двумя вариантами прохождения по трубопроводам;

4 - ватка после третьего прочеса.

Выявлено, что степень зажгученности волокна от кипы до прочеса возрастает в среднем на 48-66%, в точке 1 она возрастает на 9%, в точке 3 — на 32-38%, в точке 4 - на 8,5-17,2%. Наибольшая обрывность пряжи наблюдается в тех вариантах процесса, где установлена наибольшая зажгученность волокна. На шерстяном комбинате в г.Екатеринбург нами проведена модернизация чесальной машины фирмы «Platt» путем замены игольчатой гарнитуры на пильчатые ленты, разработанные в ОАО «ЦНИИМашдеталь».Проводилась предварительная подготовка барабанов: контроля точности поверхности барабанов с помощью диагностической системы с лазерными датчиками фирмы «Omron» и специальной компьютерной программы, выравнивая их поверхности, динамической балансировки с применением низкочастотного прибора «Протон-баланс II». В результате неровнота чесальной ленты линейной плотности 22 текс с модернизированной машины по сравнению с оснащением её игольчатой гарнитурой изменилась по прибору «Uster» на коротких отрезках с 5,8 до 3,11%, по коэффициенту вариации, на длинных отрезках с 4,27 до 2,24%, по индексу неровноты с 11,9 до 9,3% при отсутствии периодической нерсвноты. При этом значительно уменьшились безвозвратные угары, сдир в пильчатой гарнитуре чесальной машине полностью отсутствовал. Степень очистки чесальной ленты от растительных примесей на модернизированной машине по сравнению с контрольной машиной оказалась выше на 27%. При испытаниях в течение 40 рабочих смен число мушек в 1 г прочеса на модернизированной машине составило 16, в то время как на 7 машинах с кардной гарнитурой в среднем 23-27. Наиболее показательны преимущества применения ЦМПЛ при анализе работы оборудования последующих переходов, где снижается количество очеса, улучшается ровнота ленты, уменьшается процент брака от её концов.

Прикладные результаты исследования реализованы по двум направлениям: на 7 предприятиях текстильной промышленности при модернизации чесальных машин и аппаратов «Шпинбау» (Германия); CR-24 «Бефама», (Польша); ЧМ-12ВН, (Россия); «Тибо», (Франция); «Октир», (Италия); «Платт», (Великобритания), а также на двух предприятиях производства технологической оснастки - современных конструкций игольчатой ленты с синтетическим амортизатором и новых типов пильчатой ленты. Обобщенный подтвержденный предприятиями, экономический эффект от внедрения составляет около 12 млн. рублей.

Общие выводы и рекомендации

1. Повышению производительности валичных чесальных машин и качества получаемого полуфабриката препятствуют: нерациональный выбор типа и параметров чесальной гарнитуры, нарушения цилиндричности рабочих органов, искажения разводок по ширине вследствие прогибов поверхностей обечаек и их колебаниям из-за повышенной вибрации опор.

2. Предложенная методика проектного расчета переднего угла пильчатой ленты позволяет устанавливать количественные значения угла в зависимости от длины зацепленной части волокна, диаметра и угловой скорости барабанов. Разработанный алгоритм и программа автоматизированного расчета параметров жесткой гарнитуры создает возможность, задавая числовые значения четырех параметров, с достаточной точностью определять значение пятого.

3. Экспериментальные исследования влияния остроты игл кардной гарнитуры на качество чесания на валичных машинах показали, что после заточки происходит уменьшение количества мушек на 40%, снижение засоренности на 50% и увеличение средней длины волокна на 5 мм. Разработана методика выбора параметров величины врезания абразивного круга и зоны его взаимодействия с игольчатой поверхностью, позволяющая обеспечивать требуемую остроту игл при их заточке.

4. На величину и стабильность разводок оказывают влияние статические и динамические факторы, сформированные в группы конструктивно-технологических, монтажно-наладочных и эксплуатационных:. К ним относятся: факторы, связанные с точностью получения заготовок барабанов, точностью их механической обработки, точностью изготовления гарнитуры, точностью сборки, неравномерностью натяжения гарнитуры, вибросмещением барабанов, их неэффективной динамической балансировкой или её отсутствием.

5.Разработанный метод контроля цилиндричности обечаек барабанов с использованием лазерных датчиков позволяет обеспечивать точность измерения в автоматическом режиме 5 мкм, а на основе массива данных замеров, создавать ЗБ модели барабанов, с помощью которых можно изучать отклонения цилиндричности в режиме проекции на экран с различным масштабированием, поворотом и детализацией конкретной области.

6. Аппаратное обеспечение контроля низкочастотных вибросмещений барабанов с помощью прибора «Протон баланс П», созданного по техническому заданию ОАО «ЦНИИМашдеталь», позволяет измерять амплитуду смещения корпусов подшипников с точностью ±1 мкм. Для динамической балансировки барабанов предлагается специальное низкочастотное устройство, работающее на частоте 2-10гц, соответствующей диапазону рабочих частот вращения барабанов.

7. Модернизация валичных машин с использованием жесткой гарнитуры возможна лишь при исходной цилиндричности барабанов, которая достигается выравниванием специальными металлосодержащими шпатлевками. Обтягивание барабанов пильчатой лентой без деформации обечайки обеспечивается при натяжении до 60Н на 1 мм основания с отклонением до 2,5%. Такие условия реализуются на специальном станке, спроектированном и изготовленном по техническому заданию ОАО «ЦНИИМашдеталь» и принятым межведомственной комиссией.

8. Теоретический и экспериментальный анализ взаимосвязи равномерности формирования и пороков прочеса с разводкой между рабочими органами машин позволяют рекомендовать в качестве показателей интегральной оценки качества их настройки величину и стабильность разводки как характеристику входа, а также неровноту и количество пороков прочеса, как характеристики выхода продукта. Рассматривая эти показатели, как информационное обеспечение поддержки принятия решения следует осуществлять управляющие воздействия по обеспечению требуемых значений дифференциальных параметров: цилиндричности барабанов, их динамических характеристик, остроты игл или зубьев гарнитуры.

9. В производстве нетканых материалов для оценки их неровноты рекомендуется использовать разработанную компьютеризованную установку и её программное обеспечение, создающие широкие возможности для исследования неровноты продукта. Для количественной оценки пороков прочеса и неровноты

ровницы предложены разработанные и изготовленные в ОАО «ЦНИИМашдеталь» специальные приборы ОВ-920, ПКР-960.

10. Производственная проверка влияния процесса чесания на зажгучивание волокна при приготовлении аппаратной пряжи показала, что в ватке прочеса зажгученность увеличилась в среднем на 11%. Проверкой эффективности применения пильчатой ленты при модернизации чесальной машины установлено значительное уменьшение безвозвратных угаров, и числа мушек в 1г прочеса (16 против 23-26 на машинах с игольчатой гарнитурой), отсутствие сдира в гарнитуре.

11. Прикладные результаты исследования следует реализовать по двум направлениям: на предприятиях текстильной промышленности и в производстве технологической оснастки. Результаты работы внедрены в форме модернизации валичных машин при производстве шерстяных и смесовых тканей, нетканых конструкционных и декоративно-отделочных материалов из полиэфирных, полиамидных и базальтовых волокон, а также при производстве новых видов чесальной игольчатой и пильчатой гарнитуры. Общий экономический эффект от внедрения около 12 млн. рублей.

Публикации в изданиях, рекомендованных ВАК

1. Оренбах С.Б. Современные способы переработки шерстяных волокон на чесальных аппаратах / С.Б. Оренбах, В.К. Филипов, В.В. Баканов, Г.В. Савельев // Текстильная промышленность. - 1997. - №6.

2. Гончаров В.Г. Исследование и разработка технологических параметров приготовления шерстяной аппаратной пряжи / В.Г. Гончаров, С.В.Загонов, Г.В. Савельев // Известия вузов. Технология текстильной промышленности. - 2003. -№4.-С. 27-31.

3. Савельев Г.В. Практика использования пильчатой гарнитуры на чесальных машинах при производстве нетканых материалов / Г.В. Савельев // Текстильная промышленность. - 2004. - №12.

4. Оренбах С.Б. Определение оптимальных характеристик пильчатых лент / С.Б. Оренбах, Г.В. Савельев // Известия вузов. Технология текстильной промышленности. - 2008. - №2.

5. Оренбах С.Б. Современная технология модернизации линий для получения нетканых материалов. /С.Б. Оренбах, Г.В. Савельев, Е.В. Котов II Текстильная промышленность. - 2010. - №4. - С. 48-51.

6. Оренбах С.Б. Прогрессивная пильчатая лента для модернизации валичных чесальных машин камвольного производства / С.Б. Оренбах, Г.В. Савельев, К.Э. Разумеев и др. // Текстильная промышленность.-2011.-№1.-С.54-60.

Статьи в журналах и сборниках

7. Оренбах С.Б. Новое направление в развитии чесальной гарнитуры для переработки текстильных материалов и отходов. С.Б. Оренбах, Г.В. Савельев // Сб. док. Международного симпозиума «Новое в переработке текстильных отходов», - М.: Международная ассоциация научно-технических обществ легкой промышленности, 1994.

8. Оренбах С.Б., Савельев Г.В. Переработка засоренной шерсти. С.Б. Оренбах, Г.В. Савельев // В мире оборудования, №1(2), 2000.

9. Оренбах С.Б., Савельев Г.В. Стабилизация разводок между гарнитурами рабочих органов валичной чесальной машины. С.Б. Оренбах, Г.В. Савельев // СПб.: В мире оборудования, №5-6 (10-11) май-июнь 2001.

10. Оренбах С.Б., Савельев Г.В. Современная игольчатая гарнитура для валичных чесальных машин. С.Б. Оренбах, Г.В. Савельев // В мире оборудования №7(12), июль 2001.

11. Оренбах С.Б., Савельев Г.В. Новые типы чесальной гарнитуры -игольчатая кардолента. С.Б. Оренбах, Г.В. Савельев // В мире оборудования, №3(20), 2002.

12. Савельев Г.В. Конструктивно-технологические методы повышения эффективности процесса чесания на валичных машинах / Г.В. Савельев // Модернизация отраслевой производственной ифраструктуры: матер. Всеросс. науч.-практич. конф. - Кострома: КГУ им. H.A. Некрасова .- 2012. - С. 6-10.

13. Оренбах С.Б. Исследование и разработка методики для контроля пильчатой поверхности барабанов и разводок чесальных машин / С.Б.Оренбах, Г.В.Савельев, С.В.Климашевский и др.//ЭНИ технология 21 века в легкой промышленности.- №6.-часть II (2012).

14. Оренбах С.Б. Теоретические и экспериментальные исследования равномерности прочеса в процессе работы чесальной машины / С.Б. Оренбах, C.B. Ларионов, Г.В. Савельев // ЭНИ Технология XXI века в легкой промышленности, Сб. №6. - 2012.

15. Оренбах С.Б. Современные технологии переработки волокон в высококачественные текстильные материалы/ С.Б.Оренбах, Г.В.Савельев, К.Э.Разумеев и др.//Швейная промышленность.-2012.-№4.

Патенты

16. Устройство для формирования настила волокнистого материала из базальтовых волокон. Патент РФ на изобретение №2475572, 2011г./С.Б.Оренбах, В.Г.Савельев и др.

17. Материал иглопробивной нетканый / Патент на полезную модель №114322, опуб 20.03. 2012. Бюл.№8 // С.Б. Оренбах, Г.В. Савельев, В.В.Курков, В.Г. Лабок.

18. Устройство для обтяжки барабанов и валков чесальной машины цельнометаллической пильчатой лентой. Патент№2012138050/12(061668) /С.Б.Оренбах, В.Г.Лабок, В.Г.Савельев и др.

Савельев Григорий Викторович Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Подписано в печать И. 2013. Печ.л. 1,0. Заказ?«?- Тираж 100 РИО КГТУ, Кострома, ул Дзержинского, 17

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ КОСТРОМСКОЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ

УНИВЕРСИТЕТ

Совершенствование технологии кардочесания и повышение эффективности ее технологического оснащения

Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук Специальность: 05.19.02 Технология и первичная обработка

На правах ру

04201453421

Савельев Григорий Викторович

текстильных материалов и сырья

Научный руководитель: к.т.н., с.н.с. Оренбах С.Б.

г.Кострома 2013

Содержание

Общая характеристика работы 4

1. Определение параметров чесальной гарнитуры с целью повышения эффективности ее использования 10

1.1 Анализ методов повышения эффективности функционирования валичных чесальных машин и аппаратов 10

1.2 Типы и характеристика чесальной гарнитуры 15

1.3. Методика расчета передних углов пильчатой гарнитуры главного и съемного барабанов. 20

1.4. Методика автоматизированного расчета параметров пильчатой гарнитуры. 28

1.5. Расчет параметров заточки игл кардной гарнитуры валичных машин. 36

1.6. Условия обеспечения эффективного применения жесткой гарнитуры на валичных машинах. 47

2. Разработка методов обеспечения параметров настройки валичных машин. 54 2.1 Разводки между рабочими органами валичных машин как основополагающий фактор обеспечения эффективности процесса чесания. 54

2.2. Разработка методов и средств дифференциальной диагностики технического состояния барабанов валичных машин. 59

2.2.1. Разработка методов контроля цилиндричности рабочих органов 59

2.2.2. Разработка средств контроля вибросмещений и низкочастотной динамической балансировки барабанов. 66 2.2.3 Оценка и обеспечение качества заточки чесальной гарнитуры. 71

2.3. Разработка методов и средств выравнивания обечайки и обтягивания барабанов гарнитурой 75

3. Разработка методов интегрального контроля настройки валичных чесальных машин и аппаратов. 83

3.1 Выбор обобщенных параметров контроля настройки валичных чесальных машин. 83

3.2 Влияние величины и отклонения разводки на неровноту прочеса. 88

3.3 Оценка величины и стабильности разводки пластичными датчиками. 96

3.4 Оценка качества настройки чесальной машины по количеству пороков и неровноте продукта. 101 4. Производственная апробация и внедрение результатов исследований. 110

4.1 Оценка в условиях производства степени влияния процесса чесания на зажгучивание волокна при приготовлении аппаратной пряжи. 110

4.2 Производственная проверка эффективности применения пильчатой ленты при модернизации чесальных машин. 114

4.3 Области, объекты и эффективность внедрения результатов исследования. 124 Общие выводы и рекомендации 131 Библиографический список 134 Приложения

Общая характеристика работы

Актуальность темы. Повышение конкурентоспособности текстильных полуфабрикатов и материалов отечественной текстильной промышленности, выход её из продолжающегося кризиса возможны только на пути глубокой модернизации, одним из направлений которой может быть подъём научно-технического уровня действующего оборудования достигаемого путём повышения эффективности его эксплуатации и эффективности работы. Это в значительной мере может быть достигнуто за счет замены технологической оснастки на новые современные их виды и конструкции и качественной настройкой рабочих органов.

В текстильной промышленности РФ эксплуатируется значительное количество валичных чесальных машин и аппаратов для переработки шерстяных и химических волокон и в производстве нетканых материалов. Значительные сроки эксплуатации оборудования приводят к нарушению и неравномерности установленных разводок между его рабочими органами, повышенному биению барабанов, что вызывает появление периодических колебаний линейной плотности полуфабриката и ватки прочеса. Снижение выравнивающей и очищающей способностей чесальных машин. Износ пильчатой поверхности барабанов, отклонение образующих от прямолинейности, резко снижают производительность валичных чесальных машин и аппаратов.

Значительный вклад в теоретические и экспериментальные исследования влияния технического состояния чесальных машин и характеристики процесса внесен работами Ашнина Н.М., Гусева В.А., Задерия Г.Н., Карасева Г.И., Кофмана Д.Д., Лежебруха Г.О., Столбушкина Н.М., Оренбаха С.Б. , Александрова Ф.Т., Битуса Е. И. Куликова В.В. и другими отечественными и зарубежными учеными.

Вместе с тем, в имеющихся публикациях глубоко не рассматриваются проблемы установки, поддержания и контроля параметров настройки валичных чесальных машин и аппаратов в процессе их эксплуатации и модернизации оборудования, что и определяет актуальность данного диссертационного исследования.

Работа выполнялась в разные периоды времени в рамках программам::

- Стратегия развития легкой промышленности на период до 2020 года, утвержденная приказом Минпромторга России от 24.09.2009г. №853, госконтракт №10411.0816900.19.060-3 от 26.04.2009г.

- Программа прикладных научных исследований и проектов в интересах города Москвы на 2005-2011 годы, утвержденная постановлением Правительства г.Москвы №932-1111 от 29.11.05., госконтракт №186-1111 от 10.03.2009 «Шпинбау», «Базальт».

Отдельные разделы исследования вошли в работу «Научные основы создания и модернизации технологической оснастки и оборудования прядильного производства для реконструкции текстильных предприятий и обеспечения конкурентоспособности выпускаемой продукции», удостоенную в 2012 г. Премии Правительства РФ в области науки и техники.

Цель и задачи исследования. Цель исследования состоит в повышении производительности и качества процесса чесания на валичных чесальных машинах и аппаратах на основе управления их модернизацией за счет обеспечения рациональных параметров гарнитуры и параметров настройки машин.

Для достижения цели поставлены и решены следующие задачи: - разработать методическое обеспечение расчета эффективных параметров чесальной гарнитуры;

- разработать и предложить методы дифференциальной диагностики барабанов валичных чесальных машин;

разработать методы и средства выравнивания обечайки и обтягивания барабанов гарнитурой;

- обосновать выбор критериев и разработать методическое и техническое обеспечение интегральной оценки качества настройки валичных чесальных машин и аппаратов;

провести широкую апробацию и эффективное внедрение предложенных методов, методик и технических средств их обеспечения.

Объект исследования - технологические процессы и оснастка валичных чесальных машин.

Предмет исследования - методы расчета, обеспечения и контроля параметров настройки валичных чесальных машин.

Методы исследования. Исследования выполнены с использованием методов сравнительного анализа, математической статистики, элементарной геометрии и тригонометрии, силового анализа, дифференциального и интегрального исчисления, нелинейных методов наименьших квадратов, сравнений и обобщений. Эмпирической базой служили массивы информации: результаты лабораторных исследований волокон, качественных характеристик чесальной ленты и ватки прочеса, отчетов о НИОКР.

Научная новизна. Новые научные положения и результаты, выносимые на защиту выражаются в том, что впервые:

- установлено, что для эффективного использования жесткой гарнитуры при переработке шерсти необходимо обеспечить: биение барабанов не более 30 мкм, вибросмещение не более 10 мкм, наличие обезрепеивающих устройств, зажиренность волокон до 0,7%. Экспериментально проверенны и разработаны рекомендации по параметрам гарнитуры для рабочих органов по переходам процесса чесания;

- разработана методика проектного расчета передних углов пильчатой гарнитуры, основанная на анализе взаимодействия гарнитур в процессе переноса волокон между барабанами чесальных машин и позволяющая устанавливать другие её параметры;

- предложена методика и алгоритм автоматизированного расчета параметров жесткой гарнитуры, устанавливающие такую модель зависимости между параметрами, при которой, задавая числовые значения четырех из них, с достаточной достоверностью определяется значение пятого;

- предложен перечень параметров, подлежащих контролю при настройке и эксплуатации машин. Сформирован комплекс методов, приборов и устройств для дифференциальной диагностики и контроля: цилиндричности обечаек барабанов с использованием лазерного датчика, позволяющего создавать ЗД модель барабанов; низкочастотной их динамической балансировки; остроты игл гарнитуры;

- предложено уровень настройки валичных чесальных машин отражать с помощью обобщенных параметров, характеризующих качество процесса, либо качество продукта через количество пороков и показатели неровноты ленты или прочеса. Из двух параметров оценки качества процесса чесания, разводка и площадь (объем) зоны чесания, предпочтение следует отдать стабильным нормированным разводкам.

- установлена взаимосвязь отклонений технологических разводок, обусловленных деформациями обечаек барабанов с равномерностью формирования прочеса, обусловленной значениями коэффициента распределения и съема волокон, что подтверждает равнозначность использования величины и стабильности разводки и показателей неровноты продукта как интегральных параметров оценки качества настройки валичных машин;

- для оценки равномерности нетканых материалов предложена оригинальная методика и компьютеризированная установка, позволяющие с помощью программы ЗБ-МАХ детально изучать неровноту, выборочно усреднять результаты, наглядно отражать изображение, строить пространственные графики неровноты.

Практическая значимость исследования представляется:

- методическим обеспечением проектирования и автоматизации расчета параметров пильчатой гарнитуры;

методами, устройствами и приборами для подготовки и обтяжки барабанов гарнитурой, выбором параметров настройки при заточке гарнитуры;

- комплексом дифференциальных методов контроля настройки валичных чесальных машин, техническими средствами их реализации;

- методическим и техническим обеспечением интегральной оценки качества настройки валичных машин и аппаратов по критериям величины и стабильности разводки, неровноты продуктов чесания;

- внедрением на предприятиях текстильной промышленности и производствах технологической оснастки новых конструкций чесальной гарнитуры, системы модернизации оборудования с общим реализованным и подтвержденным экономическим эффектом около 12 млн.рублей.

Соответствие паспорту специальностей ВАК. Диссертационная работа выполнена в рамках специальностей: 05.19.02. «Технология и первичная обработка текстильных материалов и сырья» по п.8 «Методы измерения параметров технологических процессов», п. 12 «Методы осуществления технического контроля за технологическими процессами...», п. 14 «Методы анализа причин возникновения дефектов и брака выпускаемой продукции и разработки мероприятий по их предупреждению» паспорта специальностей ВАК «Технические науки».

Апробация диссертации. Основные положения и результаты диссертационной работы обсуждались и получили одобрение на:

- Международном симпозиуме «Новое в переработке текстильных отходов», Москва, международная ассоциация научно-технических обществ легкой промышленности, 1994 г.

- Заседании научно-технического совета «ЦНИИМашдеталь», 2010; 2012 г.г.

- 18 Всероссийской научно-практической конференции «техника и технология производства теплоизоляционных материалов из минерального сырья», г. Бийск, Институт проблем химико-энергетических технологий Сибирского отделения РАН, июнь 2009 г.

- Всероссийской научно-практической конференции «Модернизации отраслевой производственной инфраструктуры», г. Кострома, КГУ им. Н.А.Некрасова, май 2012 г.

- Заседании Костромского филиала семинара по Теории машин и механизмов (текстильное машиноведение) РАН, апрель 2013 г.

Публикации. Основное содержание диссертационного исследования изложено в 18 печатных работах, в том числе 6 в изданиях, рекомендованных ВАК.

Структура и объем работы. Диссертация состоит из общей характеристики работы, 4 глав, включающих 16 параграфов, общих выводов и рекомендаций, библиографического списка и Приложений. Работа изложена на 142 стр., содержит 34 таблицы и 39 рисунков.

1. Определение параметров чесальной гарнитуры с целью повышения эффективности ее использования

1.1 Анализ методов повышения эффективности функционирования валичных чесальных машин и аппаратов

Понятие эффективности процессов и эффективности функционирования технологического оборудования может нести свою трактовку в зависимости от их целевого назначения, отрасли производства и других факторов. Интегральным показателем эффективности выступает экономическая эффективность. Возможно использование показателей энергетической, экологической, социальной и другой эффективности. В приложении к действующим или проектируемым технологическим процессам и средствам технологического оснащения важнейшими показателями эффективности их функционирования выступают основные целевые функции - повышение производительности и повышение качественных характеристик выпускаемой продукции [27,67].

В общем случае повышение производительности средств технологического оснащения обеспечивается путем внесения изменений в технологический процесс конкретной операции, изменений (модернизации) конструкции конкретного вида основного и дополняющего оборудования (технологической оснастки), изменений в методы и процессы их [65] настройки, как это показано на рисунке 1.

Для действующего технологического оборудования основным способом повышения эффективности его эксплуатации является модернизация, носящая инновационный характер [27,33].

В приложении к валичным чесальным машинам и аппаратам производительность процесса определяется технологическим параметром -

той долей сырья, которая переходит в полезный продукт, что оценивается коэффициентом съема Кс= ап^ап + ав ), где ап - питающая, ав -

возвратная нагрузка главного барабана на (г/м2). Чем выше Кс, тем выше производительность.

Рисунок 1. Методы повышения эффективности функционирования

процессов и оборудования

Этот коэффициент регулируется величиной возвратной загрузки ав, которая покрывает нижнюю часть поверхности главного барабана от линии его контакта со съемным барабаном до линии контакта с приемным валом. Ее уменьшение ведет к возрастанию коэффициента съема, а следовательно к увеличению производительности. Возможности снижения ав кроются в увеличении линейной скорости главного и съемного барабанов. Увеличение скорости главного барабана Уг ведет не только к снижению возвратной нагрузки а„, но и питающей загрузки ап, что обеспечивает одновременное повышение производительности и сохранение качества прочеса [4].

Это обусловлено тем, что ав снижается на величину Аав с большим числом контактов между волокнами, чем во вновь поступающем приращении

А ап. Кроме того возможности снижения ав кроются также в уменьшении разводки между главным и съемным барабанами.

Расчеты показывают, что при реальных значениях технологических параметров чесания доля поверхности главного барабана, занятая волокнами, составляет не более 35%, т.е. поверхность главного барабана используется недостаточно и в этом кроется возможность существенного повышения эффективности процесса.

Другими технологическими методами повышения производительности чесания выступают: увеличение рабочей ширины барабанов, увеличение количества съемных барабанов (при замене съемного барабана на два повышение составляет 30-33%, на три 45-49%, на четыре 54-58%).

Анализ публикаций отечественных и зарубежных исследователей, например [19], позволяет утверждать, что повышению производительности и качества выпускаемого полуфабриката препятствует ряд причин, связанных с недостатками конструкции в чесальных машинах и аппаратах и нерациональным выбором типа и параметров технологической оснастки -чесальной гарнитуры, которые следует устранить путём модернизации оборудования.

Что касается недостатков конструкции машин и аппаратов, то это:

- во-первых, нарушение исходной цилиндричности основных рабочих органов, следствием чего является невозможность установить более тесные разводки между ними;

- во-вторых, искажение разводок по ширине вследствие прогибов поверхностей рабочих органов, что предопределяет разные условия чесания по ширине;

- в-третьих, колебания технологических разводок в процессе работы машин из-за повышенной вибрации опор рабочих органов и станины.

Исходная непрямолинейность образующих рабочих органов, до�