автореферат диссертации по технологии материалов и изделия текстильной и легкой промышленности, 05.19.02, диссертация на тему:Совершенствование технологии получения и переработки мокрой бескруточной ровницы из льна

На правах рукописи

□ОЗ 17068Б КИРИЛЛОВА Екатерина Сергеевна

СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ ТЕХНОЛОГИИ ПОЛУЧЕНИЯ И ПЕРЕРАБОТКИ МОКРОЙ БЕСКРУТОЧНОЙ РОВНИЦЫ ИЗ ЛЬНА

Специальность 05 19 02 — Технология и первичная обработка текстильных

материалов и сырья

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Кострома — 2008

2 9 2008

003170685

Работа выполнена на кафедре механической технологии волокнистых материалов в Государственном образовательном учреждении высшего профессионального образования «Костромской государственный технологический университет»

Научный руководитель

доктор технических наук, профессор Рудовский

Павел Николаевич

Официальные оппоненты доктор

технических наук (спец 0519 02),

профессор Военная академия

радиационной, химической и Иванов

биологической защиты (г Кострома) Анатолий Николаевич

кандидат технических наук, доцент Костромской государственный технологический университет

Ведущая организация

Титова

Ульяна Юрьевна

Костромской НИИ льняной промышленности (КНИИЛП)

Защита состоится 26 июня 2008 года в 9 00 часов на заседании диссертационного совета Д 212 093 01 в Костромском государственном технологическом университете по адресу 156005 г Кострома, ул Дзержинского, 17 ауд Б-106

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке КГТУ. Автореферат разослан 23 мая 2008 года

Ученый секретарь диссертационного совета, доктор технических наук, профессор

Рудовский П Н

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы диссертационного исследования. Развитие текстильной промышленности требует совершенствования технологических процессов и создания нового высокопроизводительного оборудования для производства конкурентноспособной продукции

В настоящее время одну из самых низких скоростей выпуска продукции в технологической цепочке обработки льна имеет ровничная машина Кроме того, она является сложной и дорогостоящей машиной При получении ровницы по традиционной технологии на рогулечной ровничной машине процессы кручения и наматывания ровницы совмещают, что не позволяет увеличивать массу формируемых паковок и скорость формирования ровницы Поэтому активно разрабатываются альтернативные способы и технологии формирования ровницы без крутки Новые технологии направлены на создание несложного, надежного и недорогого оборудования для получения ровницы, обладающего высокой производительностью Одним из наиболее перспективных направлений является получение некрученой ровницы из льна путем смачивания мычки выходящей из вытяжного прибора

В прядильном производстве ровница используется в качестве полуфабриката при выработке пряжи на кольцевых прядильных машинах Технологические процесс получения и переработки ровницы в пряжу тесно взаимосвязаны и, как правило, не могут рассматриваться раздельно Поэтому работа, направленная на совершенствование способов получения и переработки ровницы в пряжу, представляется актуальной Цель работы: повышение качества мокрой бескруточной ровницы из льняного волокна и стабилизация ее натяжения в зоне питания прядильных машин

Для реализации заявленной цели в диссертации решаются следующие задачи:

■ экспериментальное определение зависимости прочности суровой и беленой ровницы, полученной мокрым бескруточным способом, от условий формирования,

■ выявление влияния конструктивных особенностей вытяжного прибора на процесс вытягивания и качество формируемой мокрой бескруточной ровницы,

■ выявление влияния конструктивных параметров линии заправки ровницы на прядильной машине на ее натяжение и на обрывность в зоне сматывания,

« оценка вероятности обрыва и неконтролируемой вытяжки некрученой ровницы в зоне сматывания и предложения по их устранению

Научная новизна.

В диссертационной работе впервые

• установлено влияние тормозного момента, действующего на самогрузный накладной валик, и натяжения ленты на усилие зажима ее в питающей паре вытяжного прибора,

• определено влияние режимов формирования ровницы и конструктивных параметров формирующего устройства на качество ровницы и выделение костры в зоне формирования,

• определена зависимость прочности суровой бескруточной ровницы, полученной мокрым способом, от срока хранения и условий формирования,

• разработана имитационно- статистическая модель возникновения скрытой вытяжки в зоне сматывания бескруточной ровницы на прядильной машине и предложены мероприятия по ее устранению

Практическая значимость.

Практическая ценность работы заключается в том, что в результате выполненных исследований

• предложены направления модернизации вытяжного прибора и формирующего устройства для обеспечения получения качественной бескруточной ровницы (патенты РФ №58542, №58541, №49001),

• предложены и экспериментально апробированы технические решения по стабилизации натяжения в зоне питания прядильной машины (патент РФ №2298051),

• полученные по результатам выполнения работы рекомендации реализованы в конструкции опытного образца бескруточной ровничной машины РБ-4ЛО

Методика проведения теоретических и экспериментальных исследований.

При выполнении диссертационной работы использовались теоретические и экспериментальные методы исследования Теоретические исследование базируются на апробированных положениях текстильной технологии, текстильного материаловедения, теоретической механики Статистическая обработка экспериментальных данных проведена на основе общепринятых методов оценки и интерпретации данных при доверительной вероятности не ниже 95 % Экспериментальные исследования проведены с помощью электротензометрической аппаратуры в условиях лаборатории КГТУ Практически во всех исследованиях применялись ПЭВМ и пакеты прикладных программ Microsoft Excel, Microsoft Word, MathCad 2000, Adobe PhotoShop 6 0, AutoCad 2000, Microsoft Paint, а также разработаны собственные программные продукты Апробация работы.

Основные материалы работы были доложены и получили положительную оценку

• на международных научно-практических конференциях «Лен-2004» и «Лен-2006» г Кострома,

• на международных научно-технических конференциях «Современные наукоемкие технологии и перспективные материалы текстильной и легкой промышленности» (Прогресс 2006, Прогресс 2007) г Иваново,

• на всероссийских научно-технических конференциях «Современные технологии и оборудование текстильной промышленности» (ТЕКСТИЛЬ - 2004, ТЕКСТИЛЬ - 2005, ТЕКСТИЛЬ - 2007) г Москва,

• на семинаре «Технология текстильных материалов» КГТУ, в 2006 и 2008 году

Публикации. Основное содержание работы представлено в 20 публикациях, из них 2 статьи в журналах, рекомендованных ВАК РФ

Структура и объем работы. Диссертационная работа состоит из введения, трех глав, общих выводов, списка литературы, изложенных на 96 страницах, а также приложений на 4 страницах Работа иллюстрирована 44 рисунками, содержит 8 таблиц

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ Во введении отражена актуальность выбранной темы исследований, сформулирована основная цель работы, научная новизна и практическая значимость

В первой главе представлен анализ способов получения ровницы и перспективы их использования для получения льняной ровницы.

Традиционно, ровницу получают на рогулечных ровничных машинах, где продукт после вытягивания подвергается крутке для придания ему необходимой прочности Такой способ формирования ровницы имеет существенные недостатки

• при получении ровницы скорость выпуска не более 20 м/мин,

• связано с большими трудностями получение тонкой ровницы с линейной плотностью меньше 500 Текс,

• ворсистость получаемой ровницы

В связи с этим, перспективным представляется использование альтернативных способов получения льняной ровницы По результатам проведенного анализа наиболее перспективным в настоящее время представляется мокрый способ получения бескруточной льняной ровницы предложенный специалистами Костромского государственного университета (КГТУ) (Рудовский П Н, Соркин А П, Ямщиков А В ), Костромского НИИ льняной промышленности (КНИИЛП) (Гаврилова А Б ) и завода «Текмаш» (Филиппюк А.Н) По результатам исследования этого способа получения ровницы спроектирован и изготовлен опытный образец новой ровничной машины РБ-4ЛО. В настоящее время машина находится на испытаниях в КНИИЛПе Проводятся работы по ее отладке

В ходе технологических процессов формирования ровницы и последующей ее переработки выявлены следующие недостатки

• высокая неровнота вырабатываемой ровницы;

• интенсивное выделение костры в формирующем устройстве, что требует его чистки;

• повышенная обрывность ровницы на прядильных машинах в зоне питания,

• в связи с этим возникает вопрос о влиянии срока хранения ровницы с момента ее формирования до химической отбелки на ее прочность

Их устранение требует более глубокого изучения процессов, происходящих при формировании и переработке некрученой ровницы из льна В настоящей работе представлены исследования направленные на устранение указанных недостатков и совершенствование технологии получения ровницы

Вторая глава посвящена исследованию процесса формирования некрученой ровницы мокрым способом

При модернизации ровничной машины РБ-4ЛО для улучшения контроля за движением волокон в гребенном механизме вытяжного прибора был изменен шаг гребней и увеличена плотность игл При этом выяснилось,

что конструктивные изменения вызвали негативный эффект При ударе гребня по ленте часть волокон не прокалываются иглами гребенного механизма, а изгибаются и располагаются над гребенным полем При этом такие волокна плохо контролируются в процессе вытягивания, что приводит к появлению дополнительной неровноты

В процессе испытаний выяснилось, что причиной выхода части волокон из гребенного поля является недостаточный зажим ленты в питающей паре вытяжного прибора Для изучения этого вопроса был проведем анализ натяжения ленты в зависимости от конструктивных параметров вытяжного прибора Натяжение, необходимое для извлечения ленты из зажима выпускной пары, определили в соответствии со схемой на рисунке 1

IV

/\У 14 /11 УК

т. Х^ 1 Тг ТзЛ "Г,

Рисунок 1 Схема питающей пары вытяжного прибора

Полученные формулы имеют вид Бт^н- / СОву

Г,

3/

+ М7

/соъу-%т.у 2(зту-2/ сову) / СОБ Б1П 2у - соэ у +1) + эт /(соб 2у + соэ у) ВСОБ2 у(Бту~/сову)

Т т /0"Ф

(1)

(2)

где/- коэффициент трения льняного волокна по стали Учитывая предельные значения момента трения М?р, приложенного к накладному валику, значения Г? можно рассчитать по формуле для подвижного накладного валика без торможения

ъmy + fcosy 3/

--ЬСг-

/соъу-ыпу 2(ът.у-2/соъу) > '

а для остановленного накладного валика У^ _ ^ бш/+ /со5/ | с 3/

Г, =Г,

У соэ^ — эш у 2(&ту-2/соъу)

/соб у(/бш 2у - соэ у +1) + эт /(сое 2у + соэ у)

+ Т2(еП2^)-I)

(4)

ВСОЁ у(5Шу-/с05у)

В предложенной схеме расчета впервые учитывался тормозной момент, действующий на самогрузный валик, и натяжение ленты.

Полученные аналитические выражения выявили возможность представления натяжения в виде трех составляющих в зависимости от геометрических параметров линии заправки, от веса накладного валика и от тормозного момента, приложенного к накладному валику В результате анализа полученных зависимостей установлено следующее

• натяжение продергивания ленты в питающей паре увеличивается с ростом момента трения, действующего на накладной валик;

• натяжение растет при увеличении коэффициента трения и веса «жокея»,

• натяжение, полученное для неподвижного накладного валика, выше натяжения для валика без торможения

Выявлено, что обеспечить увеличение силы зажима ленты в питающей паре можно за счет притормаживания самогрузного накладного валика Для этого предлагается применять в вытяжном приборе ровничной машины накладной валик, специальной конструкции (патент РФ на полезную модель №58542)

На качестве вырабатываемой ровницы сказывается уплотнение ленты в вытяжном приборе На входе в вытяжной прибор лента получает компактную форму за счет прохождения через прутки с профильными пластинами в питающей паре Далее лента проходит достаточно большое расстояние между питающей парой и гребенным механизмом При этом теряется компактность формы и лента не получает необходимую уплотненность Для придания ленте компактной формы и дополнительного ее уплотнения при входе в гребенное поле предложено использовать специальный уплотнитель - скобу (патент РФ на полезную модель №58541)

Для выявления эффективности предложенных мероприятий проводился эксперимент, в процессе которого проводилась оценка неровноты ровницы на приборе КЛА-2 Установлено, что в результате применения накладного валика с дополнительным торможением и скобы-уплотнителя неровнота бескруточной ровницы из льна снижается в 1,5 раза, что благоприятно сказывается на качестве вырабатываемой из нее пряжи.

В процессе технологических испытаний ровничной машины установлено интенсивное выделение костры в зоне зажима мычки губками механического вьюрка В работе для устранения этого отрицательного эффекта предложено техническое решение, позволяющее совместить процесс формирования и сороочистки некрученой ровницы (патент РФ на полезную модель №49001)

В результате экспериментальных исследований установлены рациональные конструктивные параметры формирующего устройства, обеспечивающие эффективное удаление костры из формируемой ровницы при обеспечении необходимой прочности продукта Для удаления костры ограждение формирующего устройства снабжается окном, а по бокам вьюрка устанавливаются специальные лопасти Размер окна должен составлять 0,15 0,25 внутреннего диаметра ограждения вьюрка Влажность продукта находиться на уровне от 25% до 45% массы ровницы Уровень сороочистки ровницы определяется продолжительностью работы формирующего устройства между его чистками, необходимость которых вызвана заполнением стакана кострой При указанных параметрах формирующего

устройства время между чистками составляет 8 часов, те чистка должна производиться один раз в смену

В связи с тем, что полученный при бескруточном способе формирования продукт имеет некоторую влажность, возникает опасность изменения его свойств между переходами процесса дальнейшей переработки Это может привести к повышению уровня обрывности в прядении и ухудшению качества вырабатываемой пряжи В работе проведено экспериментальное исследование влияния срока хранения и антисептика на прочность увлажненной суровой ровницы Зависимость разрывной нагрузки суровой ровницы от времени хранения представлена на рисунке 2 б

5

X от

а4

о. га

ш

Л 2

о.

1

О

1 2 3 4 5 В 7 8 9 1011 1213 1 415181718192021 22 2324252627282930 31 32333435

время после выработки, сутки

Рисунок 2 Изменение разрывной нагрузки суровой ровницы

Кривая 1 относится к ровнице, увлажненной водой при формировании, а кривая 2 к обработанной антисептиком - 5% раствором буры

В результате установлено, что максимальный срок хранения увлажненной суровой ровницы до химической обработки должен составляет не более 6 суток Выявлена нецелесообразность использования при формировании некрученой ровницы антисептиков на основе солей неорганических кислот, так как при этом из-за уменьшения коэффициента поверхностного натяжения раствора снижается прочность продукта

В третьей главе проведено исследование процесса переработки мокрой некрученой ровницы на прядильной машине

В работе экспериментально исследовано влияние конструктивных параметров линии заправки прядильной машины на натяжение льняной ровницы при сматывании с катушки В процессе эксперимента исследовались два типа опор для катушек с ровницей - нижняя опора («грибок») и верхняя опора катушки (подвеска) Для определения влияния срока службы опорного узла на натяжение сматывания ровницы исследовалось два типа нижних опор - новая и после года эксплуатации в условиях производства

Графики зависимости натяжения от диаметра намотки и вида опоры катушки представлены на рисунке 3

240 235 330 375 400 445 Диаметр намотки,мм

Рисунок 3 Зависимость натяжения ровницы от диаметра намотки для. 1- катушки на подвеске, 2 - катушки на «грибке» после года эксплуатации, 3 - катушки на новом «грибке»

В результате анализа полученных экспериментальных данных о натяжении, установлено следующее

• натяжение сматывания ровницы снижается по мере уменьшения диаметра наматывания,

• натяжение при установке катушки с ровницей на верхней опоре -подвеске ниже натяжения, полученного при использовании нижней опоры - грибка,

• срок службы нижней опоры негативно сказывается на натяжении сматывания продукта,

• не наблюдается явной зависимости натяжения от координаты точки сматывания ровницы по высоте катушки

Сравнение полученных данных о натяжении ровницы с ее прочностью позволило оценить вероятность обрыва и возникновения неконтролируемой вытяжки при сматывании и предложить устройства, обеспечивающие рациональный режим сматывания Если натяжение ровницы превышает ее разрывную нагрузку, образуется неконтролируемая вытяжка или обрыв продукта

В работе получены формулы для определения сдвига волокон и количества волокон в сечениях продукта при возникновении неконтролируемой вытяжки в зоне сматывания некрученой ровницы Полный сдвиг волокон определяется как

(5)

где г - число случаев превышения натяжением разрывной нагрузки ровницы, Atl - интервал времени, в течение которого натяжение превышало прочность, Ушт - скорость питающей пары вытяжного прибора

Изменение числа волокон по длине продукта иллюстрируется графиком на рисунке 4 Формулы для расчета числа волокон в сечениях представлены в таблице 1

и Т

и 2

м М в н

о о

Ч о м о

п,=пу

П,

•ш

IX!

п

ш

IV

V

¡5 Координата сечения по длине продукта

Рисунок 4 Изменение числа волокон по длине продукта в месте образования сдвига волокон

Таблица 1

Формулы для расчета числа волокон по длине продукта в месте образования _ сдвига волокон _

№ участка Число волокон в сечении

I П = Е(у/) 5 где щх) _ функция выделения целой части числа х

II п„=Е '1-х/ V а \ , где хц - текущая координата от начала участка II /

III п„=Е '1-ъЛ ^ а )

IV п1У=Е участка Х;у ^ ,где XIV- текущая координата от начала V а IV

V П — Е{У^ 5 Где щх) _ функция выделения целой части числа х

На основе этих зависимостей, с учетом реальной штапельной диаграммы льняного волокна, разработана имитационно-статистическая модель прогнозирования возникновения неконтролируемой вытяжки и обрывности ровницы в зоне питания на прядильной машине Модель реализована в виде программного продукта, схема алгоритма которого представлена на рисунке 5 В программе рассчитывается значение параметра неровноты Су2 некрученой ровницы и прогнозируется обрывность продукта В качестве исходных данных задаются средние значения натяжения и

прочности ровницы и их среднеквадратические отклонения, а также общая длина продукта, для которой проводятся расчеты

Модель дает возможность определять ряд конструктивных и технологических параметров из условия исключения неконтролируемой вытяжки в продукте

Результаты работы программы, полученные для исходных данных о натяжении бескруточной льняной ровницы при сматывании с катушки, установленной на различных типах опор в питающей рамке прядильной машины, представлены в таблице 2

Таблица 2

Результаты работы программы_

Вид опоры Приращение неровноты ACv2, вызванное неконтролируемой вытяжкой Расчетное значение обрывности, обр/м

новый «грибок» 12,5 0,00097

«грибок» после года эксплуатации 19,1 0,00126

подвеска 7,3 0,0007

Таким образом, установлено, что значения обрывности и неконтролируемой вытяжки, полученные для натяжения сматывания ровницы при установке катушки на грибке и подвеске, недостаточны для стабильного протекания процесса прядения

В целях снижения натяжения и исключения неконтролируемой вытяжки и обрывности ровницы при сматывании с катушки предлагается использовать на прядильной машине питающую рамку с активной подачей ровницы, в которой катушка с ровницей вращается за счет шагового привода (патент РФ на изобретение №2298051)

В работе проведено исследование изменения натяжения ровницы при использовании питающей рамки с активной подачей При определении силы Т в зависимости от угла наклона рычага с роликом (р и положения точки а сматывания ровницы использовалась схема распределения сил, представленная на рисунке б Силами инерции в виду малой скорости процесса пренебрегали

В результате получена формула для определения силы Т

М

Gb cos а--зе-Aj.

' _. 'cm

Т(ф,а) = -

hT +hT (6)

В работе исследована эффективность использования питающей рамки с активной подачей ровницы В результате установлено, что при применении питающей рамки с активной подачей натяжение сматывания некрученой ровницы снижается в среднем в 2 раза по сравнению с натяжением, полученным для случая установки катушки с ровницей на верхней опоре -подвеске

Рисунок 5 Укрупненная схема алгоритма имитационно-статистической модели расчета неконтролируемой вытяжки в зоне сматывания ровницы

Рисунок 6 Схема сил, действующих на ровницу при ее сматывании с

катушки

Прогнозирование обрывности и неконтролируемой вытяжки на основе данных о натяжении сматывания при активной подаче ровницы дало следующие результаты значение приращения неровноты ЛСу составило 0,5, расчетное значение обрывности 0,00003 обр/м Таким образом, применение питающей рамки с активной подачей позволяет снизить натяжение сматывания и исключить обрывность и неконтролируемую вытяжку, возникающую в зоне питания прядильной машины

Рекомендации, полученные при выполнении диссертационной работы, использованы для модернизации ровничной бескруточной машины РБ-4ЛО

ВЫВОДЫ

1 Проведен анализ натяжения ленты в зависимости от конструктивных параметров вытяжного прибора с учетом дополнительных факторов -тормозного момента, действующего на самогрузный валик, и натяжения ленты

2 Установлено, что применение самогрузного валика с регулируемым тормозным моментом и предложенной в работе скобы-уплотнителя позволяет увеличить натяжение ленты на входе в гребенное поле и за счет этого снизить неровноту продукта

3 Определены рациональные конструктивные параметры формирующего устройства, обеспечивающие совмещение процессов формирования и сороочистки мокрой некрученой ровницы Установлено, что применение предложенных конструктивных изменений в формирующем устройстве при получении некрученой льняной ровницы позволяет стабилизировать

технологический процесс получения ровницы за счет снижения ее засоренности при формировании

4 Экспериментально определено, что максимальный срок хранения после выработки увлажненной суровой ровницы, при котором обеспечивается ее способность к дальнейшей переработке на прядильных машинах, составляет шесть суток При превышении этого времени существует опасность изменения свойств продукта Использование антисептиков на основе неорганических соединений для увеличения срока хранения ровницы нецелесообразно, так как при этом снижается ее прочность

5 Выявлено, что уровень обрывности и неконтролируемой вытяжки некрученой льняной ровницы в зоне сматывания прядильной машины при использовании известных типов опор для установки катушек в питающих рамках недостаточен для нормального процесса прядения

6 Разработана имитационно-статистическая модель и соответствующий программный продукт для прогнозирования вероятности появления неконтролируемой вытяжки и обрыва ровницы при сматывании с катушки в процессе прядения

7 На основании теоретического анализа процесса сматывания ровницы с помощью активной подвески и последующей экспериментальной проверки установлено, что применение питающей рамки с активной подачей ровницы позволяет снизить натяжение сматывания и исключить обрывность и неконтролируемую вытяжку, возникающую в зоне питания прядильной машины

Публикации по теме диссертации

Статьи в изданиях, рекомендованных ВАК РФ:

1 Кириллова Е С Моделирование процесса образования неконтролируемой вытяжки при сматывании ровницы на прядильной машине /ЕС Кириллова // Технология текстильной промышленности -2007 - ЛЫС - С 70-72

2 Кириллова Е С Анализ усилия зажима ленты в питающей паре вытяжного прибора /ЕС Кириллова, Е П Погонщикова // Технология текстильной промышленности -2007-№6С - С 127-129

Статьи в других изданиях:

3. Кириллова Е С Улучшение контроля за движением волокон при формировании бескруточной ровницы /ЕС Кириллова // Научные труды молодых ученых КГТУ.- Кострома - 2006 - Вып 7 - С 51-53. 4 Соркин АП Анализ натяжения льняной ровницы при сматывании с катушки/А П. Соркин, ЕС. Кириллова // Вестник КГТУ - 2005 -№11 -С 25-27

5. Кириллова Е С К вопросу о влиянии конструкции питающей рамки на натяжение льняной ровницы при сматывании в прядении /ЕС Кириллова // Научные труды молодых ученых КГТУ - Кострома -2008-Вып 9-С 42-45

6. Кириллова Е С Влияние срока хранения увлажненной бескруточной ровницы на ее качество /ЕС Кириллова, П Н Рудовский, А П Соркин //ВестникКГТУ -2006 - №13 -С 14-15

7 Кириллова Е С Основные направления совершенствования технологии формирования бескруточной ровницы мокрым способом/ ЕС Кириллова // Научные труды молодых ученых КГТУ - Кострома -2007-Вып 8-С 33-36

8 Кириллова ECK вопросу об оценке натяжения ленты в вытяжном приборе /ЕС Кириллова, Е П. Погонщикова // Вестник КГТУ - 2007 - №15 -С 59-61

Тезисы наутно-технических конференций:

9 Кириллова Е С Дополнительная очистка ровницы при ее формировании мокрым способом/ ЕС Кириллова, ПН Рудовский, А П Соркин // Современные технологии и оборудование текстильной промышленности Материалы Всероссийской научно-технической конференции (Текстиль-2004), Москва, МГТУ им АН Косыгина, 2004 г - С 25-26

10 Кириллова ЕС Совмещение процессов очистки и формирования бескруточной ровницы из льна /ЕС Кириллова, П Н Рудовский, А П Соркин // Материалы международной научно-практической конференции«Лен-2004»-Кострома КГТУ,2004 -С 37

11 Кириллова Е С Влияние условий сматывания на натяжение ровницы / Е С Кириллова, П Н Рудовский, А П Соркин // Современные технологии и оборудование текстильной промышленности Материалы Всероссийской научно-технической конференции (Текстиль-2005), Москва, МГТУ им А Н Косыгина, 2005 г - С 29-30.

12 Кириллова Е С Снижение неровноты ровницы на ровничной бескруточной машине РБ-4-JIO / Е С Кириллова, П Н Рудовский, А П Соркин // Материалы международной научно-технической конференции«Прогресс-2006» -Иваново ИГТА,2006 - С 128-129

13 Кириллова Е С Исследование влияния срока хранения суровой ровницы и антисептика на ее прочность/ ЕС Кириллова, ПН Рудовский, А П Соркин // Материалы международной научно-практической конференции «Лен-2006».- Кострома. КГТУ, 2006 - С 103-104

14 Кириллова ЕС Имитационно-статистическая модель образования неконтролируемой вытяжки ровницы в зоне питания прядильной машины / ЕС Кириллова, П Н Рудовский // Материалы V Международной научно-методической конференции - Кострома КГТУ, 2007 - С 125-126

15 Кириллова Е С Анализ натяжения ленты в питающей паре вытяжного прибора/ ЕС Кириллова, ЕП Погонщикова // Материалы V Международной научно-методической конференции - Кострома КГТУ, 2007 - С 143-144

16.Кириллова Е С Модель прогнозирования обрывности и оценки скрытой вытяжки бескруточной льняной ровницы /ЕС Кириллова // Материалы международной научно-технической конференции «Прогресс-2007» - Иваново-ИГТА, 2007 -С.13

Охранные документы:

17.Устройство для формирования ровницы из льняного волокна/ Рудовский П Н, Соркин А П, Кириллова ЕС// Патент на полезную модель №49001 от 10 11 2005

18 Питающая пара вытяжного прибора / Рудовский ПН, Соркин АП, Кириллова ЕС// Патент на полезную модель №58541 от 27 11 2006

19Питающая пара вытяжного прибора/ Рудовский ПН, Соркин АП, Кириллова ЕС// Патент на полезную модель №58542 от 27 11.2006

20 Питающая рамка прядильной машины / Рудовский П Н, Соркин А П, Соркин Б А , Плаксин Е Б , Кириллова ЕС// Патент на изобретение №2298051 от 27 04.2007

Е С КИРИЛЛОВА

СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ ТЕХНОЛОГИИ ПОЛУЧЕНИЯ И ПЕРЕРАБОТКИ МОКРОЙ БЕСКРУТОЧНОЙ РОВНИЦЫ ИЗ ЛЬНА

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук Подписано в печать 22 05 08 Формат бумаги 60x84 1/16

Печать трафаретная Печ л 1.0 Заказ 367 Тираж 100 экз

Костромской государственный технологический университет

Редакционно-издательский отдел Кострома, ул Дзержинского, 17

Введение.

1. Современные способы формирования ровницы.

1.1 Формирование ровницы на рогулечных ровничных машинах

1.2 Формирование ровницы на машинах с сучильными рукавами.

1.3 Самокруточный способ формирования ровницы.

1.4 Клеевые способы формирования ровницы.

1.5 Мокрый бескруточный способ формирования льняной ровницы.

1.6 Постановка задач исследований.

2. Исследование процесса формирования некрученой ровницы мокрым способом.'

2.1 Анализ процесса формирования мокрой некрученой ровницы на экспериментальном образце ровничной машины РБ-4ЛО.<,

2.2 Влияние конструкции питающей пары на неровноту формируемой ровницы.

2.2.1 Теоретический анализ влияния тормозного момента, действующего на самогрузный валик, на усилие зажима ленты в питающей паре вытяжного прибора.

2.2.2 Экспериментальная проверка влияния тормозного момента, действующего на самогрузный валик, на движение волокон и неровноту формируемой ровницы.

2.3 Влияние положения и формы уплотнителя на входе в вытяжной прибор на неровноту ровницы.

2.4 Экспериментальное исследование процесса сороочистки при формировании ровницы.

2.5 Экспериментальное исследование влияния условий формирования и времени хранения ровницы на ее прочность.

2.6 Разработка рекомендаций по модернизации ровничной машины РБ-4ЛО и технологическим режимам получения ровницы.

3. Исследование процесса переработки мокрой некрученой ровницы на прядильной машине.

3.1 Исследование влияния конструкции опор катушки на натяжение льняной ровницы при сматывании.

3.2 Анализ процесса возникновения неконтролируемой вытяжки ровницы в питающей рамке прядильной машины.

3.3 Имитационно-статистическая модель возникновения неконтролируемой вытяжки ровницы в питающей рамке прядильной машины.

3.4 Теоретический анализ изменения натяжения ровницы при сматывании с катушки, установленной на активной подвеске.

3.5 Экспериментальная проверка изменения натяжения*- , ровницы при сматывании с катушки, установленной на активной подвеске.

3.6 Разработка рекомендаций по модернизации прядильной машины и технологическим режимам переработки некрученой ровницы.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ Актуальность темы диссертационного исследования. Развитие текстильной промышленности требует совершенствования технологических процессов и создания нового высокопроизводительного оборудования для производства конкурентноспособной продукции.

В настоящее время одну из самых низких скоростей выпуска продукции в технологической цепочке обработки льна имеет ровничная машина. Кроме того, она является сложной и дорогостоящей машиной. При получении ровницы по традиционной технологии на рогулечной ровничной машине процессы кручения и наматывания ровницы совмещают, что не позволяет увеличивать массу формируемых паковок и скорость формирования ровницы. Поэтому активно разрабатываются альтернативные способы и технологии формирования ровницы без ,крутки. Новые технологии направлены на создание несложного, надежного и недорогого оборудования для получения ровницы, обладающего высокой производительностью. Одним из наиболее перспективных направлений является получение некрученой ровницы из льна путем смачивания мычки выходящей из вытяжного прибора.

В прядильном производстве ровница используется в качестве полуфабриката при выработке пряжи на кольцевых прядильных машинах. Технологические процесс получения и переработки ровницы в пряжу тесно взаимосвязаны и, как правило, не могут рассматриваться раздельно. Поэтому работа, направленная, на совершенствование способов получения и переработки ровницы в пряжу, представляется актуальной.

Объектом исследования диссертационной работы является технологический процесс формирования и переработки ровницы, предметом - мокрая бескруточная ровница.

Цель работы: повышение качества мокрой бескруточной ровницы из льняного волокна и стабилизация ее натяжения в зоне питания прядильных машин.

Для реализации заявленной цели в диссертации решаются следующие задачи: экспериментальное определение зависимости прочности суровой и беленой ровницы, полученной мокрым бескруточным способом, от условий формирования; выявление влияния конструктивных особенностей вытяжного прибора на процесс вытягивания и качество формируемой мокрой бескруточной ровницы; выявление влияния конструктивных параметров линии заправки ровницы на прядильной машине на ее натяжение и на обрывность в зоне сматывания; оценка вероятности обрыва и неконтролируемой вытяжки некрученой ровницы в зоне сматывания и предложения по их устранению.-^ . *

Научная новизна.

В диссертационной работе впервые:

• установлено влияние тормозного момента, действующего на самогрузный накладной валик, и натяжения ленты на усилие зажима ее в питающей паре вытяжного прибора;

• определено влияние режимов формирования ровницы и конструктивных параметров формирующего устройства на качество ровницы и выделение костры в зоне формирования;

• определена зависимость прочности суровой бескруточной ровницы, полученной мокрым способом, от срока хранения и условий формирования;

• разработана имитационно-статистическая модель возникновения скрытой вытяжки в зоне сматывания бескруточной ровницы на прядильной машине и предложены мероприятия по ее устранению.

Практическая значимость.

Практическая ценность работы заключается в том, что в результате выполненных исследований:

• предложены направления модернизации вытяжного прибора и формирующего устройства для обеспечения получения качественной бескруточной ровницы (патенты РФ №58542, №58541, №49001);

• предложены и экспериментально апробированы технические решения по стабилизации натяжения в зоне питания прядильной машины (патент РФ №2298051);

• полученные по результатам выполнения работы рекомендации реализованы в конструкции опытного образца бескруточной ровничной машины РБ-4ЛО.

Методика проведения теоретических и экспериментальных исследований.

При выполнении диссертационной работы использовались теоретические и экспериментальные методы исследования. Теоретические исследование базируются на апробированных положениях текстильной технологии, текстильного материаловедения, теоретической механики. Статистическая обработка экспериментальных данных проведена на основе общепринятых методов оценки и интерпретации данных при доверительной вероятности не ниже 95 %. Экспериментальные исследования проведены с помощью электротензометрической аппаратуры в условиях лаборатории КГТУ.

Практически во всех исследованиях применялись ПЭВМ и пакеты прикладных программ: Microsoft Excel, Microsoft Word, MathCad 2000, Adobe PhotoShop 6.0., AutoCad 2000, Microsoft Paint, а также разработаны собственные программные продукты.

Апробация работы.

Основные материалы работы были доложены и получили положительную оценку:

• на международных научно-практических конференциях «Лен-2004» и «Лен-2006» г. Кострома;

• на международных научно-технических конференциях «Современные наукоемкие технологии и перспективные материалы текстильной и легкой промышленности» (Прогресс 2006, Прогресс 2007) г. Иваново;

• на всероссийских научно-технических конференциях «Современные технологии и оборудование текстильной промышленности» (ТЕКСТИЛЬ - 2004, ТЕКСТИЛЬ - 2005, ТЕКСТИЛЬ - 2007) г. Москва;

• на семинаре «Технология текстильных материалов» КГТУ, в 2006 и 2008 году.

Публикации. Основное содержание работы представлено в 20 публикациях, из них 2 статьи в журналах, рекомендованных ВАК РФ.

ОБЩИЕ ВЫВОДЫ

1. Проведен анализ натяжения ленты в зависимости от конструктивных параметров вытяжного прибора с учетом дополнительных факторов — тормозного момента, действующего на самогрузный валик, и натяжения ленты.

2. Установлено, что применение самогрузного валика с регулируемым тормозным моментом, и предложенной в работе скобы-уплотнителя позволяет увеличить натяжение ленты на входе в гребенное поле и за счет этого снизить неровноту продукта.

3. Определены рациональные конструктивные параметры, формирующего устройства, обеспечивающие совмещение процессов формирования и сороочистки мокрой некрученой ровницы. Установлено, что применение предложенных конструктивных изменений в формирующем устройстве при получении некрученой льняной- ровницы позволяет стабилизировать технологический процесс получения ровницы за счет снижения .ее засоренности при формировании. :

4. Экспериментально определено,, что максимальный срок хранения после выработки увлажненной суровойровницы, при- котором обеспечивается: ее способность к дальнейшей переработке на прядильных машинах, составляет шесть суток. При превышении этого времени существует опасность изменения свойств продукта. Использование антисептиков на основе, неорганических соединений для увеличения срока хранения ровницы нецелесообразно, так как при этом снижается^ее прочность.

5. Выявлено; что уровень обрывности^ и неконтролируемой вытяжки некрученой льняной ровницы в зоне сматывания прядильной машины при использовании известных типов опор для установки катушек в питающих рамках недостаточен для нормального процесса прядения.

6. Разработана имитационно-статистическая модель и соответствующий программный продукт для прогнозирования вероятности появления: неконтролируемой вытяжки и обрыва ровницы при сматывании с катушки в процессе прядения.

7. На основании теоретического анализа процесса сматывания ровницы с помощью активной подвески и последующей экспериментальной проверки установлено, что применение питающей рамки с активной подачей ровницы позволяет снизить натяжение сматывания и исключить обрывность и неконтролируемую вытяжку, возникающую в зоне питания прядильной машины.

94

1. Пиковский Г.И., Сальман С.И. Прядение льна. - М.: Легкая индустрия, 1968.-452 С.

2. Севостьянов А.Г. Механическая технология текстильных материалов. — М.: Легпромбытиздат, 1989.

3. Henshow D.E. Self-twist spinning. Самокруточное прядение. Text Inst, and Ind, 1970.-С. 301-304.

4. Хеншоу Д. Способ формирования крученой пряжи. Патент Англии №1015291, 1962.

5. Мовшович П.М., Шкрабов Б.С., Хавкин В.П. Способ получения, самокруточной пряжи. А.с. СССР №400635, 1973.

6. Мовшович П.М., Кабанова И.Л. Получение самокруточной ровницы.// Текстильная промышленность — 1979—№7 С. 16.

7. Мовшович П.М., Кабанова И.Л. Разъединение самокруточной ровницы • в прядении.// Известия ВУЗов. Технология текстильнойпромышленности 1979-№6 — С. 42-45.

8. Способы получения самокруточной пряжи (обзор).// ЦНИИТЭИлегпром М - 1972.

9. Nuovi sviluppi nella filatura senza torsione.// Selz. tess 1981 .-№6.- C.27-32.

10. Heap Sydney-Alan, Naarding Willem Jacobus. Improvement in a relating the spinning of twistless yarns. Патент Англии №1524072 от 25.03.1975.

11. Эдакава Хироси, Ямосита Сигедзи, Фудзита Тасимори. Способ получения пряжи. Патент Японии №50-37298 от 09.05.1970.

12. Goldberg J.B. 1979 textile research achievements.// Результаты н.и. работ 1979 года./ Text. Ind. (США).- 1980,- №1 С. 107-113.

13. Motte René. Filature par collage. Формирование пряжи склеиванием волокон.// Ind. text. (Франция).- 1979 №1095.- С. 1097-1102.

14. Falcschdrahtspinnen mit Bindefaserbeimidchung.// Texti Praxis International.- 1979.-№6.- C. 655.

15. Novi postupak predenja. Новый способ прядения.// Tekst. ind- 1976 — №8.-С. 52-53.

16. Twilo-Produktion von Nonspuns. Получение некрученой пряжи.// Chemitfasern/Textilindustrie — 1977.- № 11.- С. 1001.

17. Fills sanstorsion en coton. Nouvelles perspectives de développement. Усовершенствование бескруточной прядильной машины.// Ind. text.

18. Франция).- 1982.-№1121,- С. 327.

19. Daviidson Jon V. Yarn spinning has a new twist (less). ' Получейие бескрууточной пряжи.// Text. World 1981- №10 - С. 75-76.

20. Klein W. Neue Garnherstellungsverfahren.// Melliand Textilberichte-1977.-№9,-C. 258-259.23 .Klein W. Neue Garnherstellungsverfahren.// Weberei- und Strikerei — 1977.-№6.-C. 326-327.

21. Wolf B. Filati a fiber dicontinue offenuti con procedimenti non tradizionali. Нетрадиционные способы пряденияУ/Ind. Coton.-1981.-№3.-C.269-279.

22. Heap Sydney Allan. Inprovement in and relating to slivers, roving and yarns. // Text. World.- 1981.- №10.- C. 75-76.

23. Robler Jan. Zpusob vyroby prameu textilnich vlaken z vlakenne suspenze a zarizeni k privadeni tohoto zpûsoby. Устройство для получения ровницы. А.с. ЧССР кл. D01G 37/00 №182361 от 30.01.1974.

24. Панин П.Н., Леонтьева Т.Н. Способ приготовления ленты из шерстяного волокна. А. с. СССР №578375 D01G 37/00.

25. Adrien R. Procède de fabrication de rubans on de mèches défibrés textiles et rubans on mèches obtenus parle procede. Патент Швейцарии № 580694 кл. D02G 3/40, от 31.08.1976.

26. Antonius H. . Verfahren zum Herstellung von drehungsfrei oder nahezu drehungsfrei Garn. Способ получения бескруточной пряжи. Патент Швейцарии №583791, кл. D01H 13/30, D02G 3/40, от 13.8.1976.

27. Marius van Dorn. Zpûsob vyroby nezakrucované nebo jen mirné zakrucované prize a zarizeni k provádéni tohoto zpûsobu. A.C. ЧССР №181255, кл. D02G 3/40, от 12.09.1973.

28. Bobkowicz E. Werkwijze en inrichting voor het vervaardigen van een samengesteld garen, elsmede het garen verkregen door toepassing van deze wekwijze. Патент Нидерландов. Кл. D02G 3/40, от 15.04.1977.

29. Werkwijze voor het vervaardigen van twistlos garen of garen met een relatief läge twist uit een lont of voorgaren. Патент Нидерландов, №152611, кл. D02G 3/40 от 12.08.1976.

30. Werkwijze voor het vervaardigen van twistlos garen en het door toepassing van deze werkwijze verkregen garen. Патент Нидерландов, №150528 кл. D02G 3/40, D02G 1/02 от 10.11.1975.

31. Werkwijze voor het vervaardigen van twistlos garen of garen met een relatief läge twist en het door toepassing van deze werkwijze verkregen garen. Патент Нидерландов, №1446788 кл. D02G 3/40, D02G 63/22 от 09.04.1973.

32. Werkwijze voor het in een continu proces vervaardigen van twistlos garen of garen met een relatief läge twist en het volgens die werkwijze verkregen garen. Патент Нидерландов, №1474918 кл. D02G 3/40, от 09.04.1973.

33. Кукин Г.Н., Соловьев А.Н. Текстильное материаловедение.— М.: Легкая индустрия, 1964.

34. Еремина К.И., Борухсон Б.В. Текстильные волокна, их получение и свойства-М.: Легкая индустрия, 1971.

35. Палочкин С.В., Рудовский П.Н., Егоров Д.Л. Способ формирования некрученой ровницы из льняного волокна. Патент РФ № 2148113 МКИ 7 D 01 Н 13/30.

36. Палочкин С.В., Соркин А.П., Рудовский П.Н., Егоров Д.Л. Устройство формирования некрученой ровницы из льняного волокна. Патент РФ № 2168569 МКИ 7 D 01 Н 13/30, D 02 G 3/00.

37. Палочкин С.В., Рудовский П.Н., Соркин А.П. Ровница и способ ее получения. Патент РФ № 2164567 МКИ 7 D 02 G 3/00, D 01 Н 13/30.

38. Ямщиков A.B. Разработка технологии и устройств для формирования мокрой некрученой ровницы из льна: Дисс. . канд. техн. наук. -Кострома: КГТУ, 2003.

39. Будников В.И., Будников И.В., Зотиков В.Е. Основы прядения М.: Гизлегпром, 1945.

40. Кориковский П.К., Моисеенко М.М., Острогожский О.Г. Прядильно-крутильные машины —М.: Легкая индустрия, 1969.

41. Журавский Л.М., Жоховский В.В., Беккер Л.Г. Машины для прядения хлопка и химических волокон из подкрученной ленты.— М.: Легкая индустрия, 1972.

42. Соркин Б.А. Совершенствование питающих устройств кольцепрядильных машин: Дисс. . канд. техн. наук. Кострома: КГТУ, 2005.

43. Питающая рамка кольцевой прядильной машины. Патент Швейцарии №680738.

44. Рудовский П.Н., Соркин А.П., Соркин Б.А., Плаксин Е.Б., Кириллова Е.С. Питающая рамка прядильной машины. Патент РФ на изобретение №2298051 от 27.04.2007.

45. Рудовский П.Н., Соркин А.П., Кириллова Е.С. Питающая пара вытяжного прибора. Патент РФ №58542 от 27.11.2006.

46. Кириллова Е.С. Улучшение контроля за движением волокон при формировании бескруточной ровницы.// Научные ,труды молодых ученых КГТУ.-Вып.7.-Кострома: КГТУ, 2006.-195 с.

47. Севостьянов А.Г. Методы исследования неровноты продуктов прядения. М.: «РОСТЕХИЗДАТ», 1962.

48. Панасенко С.А. Исследование процесса вытягивания льняного волокна в вытяжном приборе с гребенным полем и разработка рекомендаций по его оптимизации: Дисс. . канд. техн. наук. Кострома: КГТУ, 2005.

49. Рудовский П.Н., Соркин А.П., Кириллова Е.С. Питающая пара вытяжного прибора. Патент РФ №58541 от 27.11.2006.,

50. Рудовский П.Н., Соркин А.П., Кириллова Е.С. Устройство для формирования ровницы из льняного волокна. Патент РФ №49001 от 10.11.2005.

51. Лазарева С.Е., Королева Н.Д., Фридлянд Г.И. Прядение льна с варкой ровницы-М.: Легкая индустрия, 1966.

52. Рудовский П.Н., Соркин А.П., Ямщиков A.B. Анализ прочности мокрой бескруточной ровницы. // Льняной комплекс России. Проблемы и перспективы. Материалы международной научно-технической конференции. / Вологда, 2001.

53. Абрамзон A.A. Поверхностные явления и поверхностно-активные вещества: справочник. Л.: Химия, 1984.

54. Муравьева Г.Ю., Симонов В.Б. К вопросу о размере ровничной паковки.// Вестник Костромского государственного технологического университета: Периодический научный журнал. Кострома: КГТУ, 2002. - №5.

55. Соркин А.П., Кириллова Е.С. Анализ натяжения льняной ровницы при сматывании с катушки.// Вестник Костромского государственного технологического университета: Рецензируемый периодический научный журнал. Кострома: КГТУ, 2005. - №11. - 139 с.

56. Кириллова Е.С. К вопросу о влиянии конструкции питающей рамки на натяжение льняной ровницы при сматывании в прядении.// Научные труды молодых ученых КГТУ. Вып.9. - Кострома: КГТУ, 2008.-187с.

57. Кириллова Е.С. Моделирование процесса образования неконтролируемой вытяжки при сматывании ровницы на прядильной машине.// Технология текстильной промышленности. — №1С, 2007.

58. Тихомиров В.Б. Планирование и анализ эксперимента (при проведении исследований в легкой и текстильной промышленности).— М.: «Легкая индустрия», 1974.-262 с.

59. Карякин Л.Б., Гинзбург Л.Н. Прядение льна и химических волокон.-М.: Легпромбытиздат, 1991.

60. Лапшин B.B. Разработка и исследование технических параметров программно-аппаратного комплекса для измерения натяжения нитей процессах ткачества: Дисс. . канд. техн. наук.-Кострома: КГТУ, 1998.

61. Севостьянов А.Г., Севостьянов П.А. Моделирование технологических процессов (в текстильной промышленности).— М.: Легкая и пищевая промышленность, 1984 344 С.

62. Справочник по прядению льна./ Под ред. Л.Н. Гинзбурга— Москва, 1957.- 668 С.

63. Бусленко Н.П. Моделирование сложных систем М.: Наука, 1978-400С.

64. Математическая теория планирования эксперимента./ Под ред. С.М. Ермакова М.: Наука, 1983 — 392 С.

65. Веников В.А., Веников Г.В. Теория подобия и моделирование — М.: Высшая школа, 1984.I