автореферат диссертации по технологии материалов и изделия текстильной и легкой промышленности, 05.19.02, диссертация на тему:Совершенствование технологии получения и подготовки нитей натурального шелка к ткачеству

На правах рукописи

ИШМАТОВ Аскар Базарович

СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ ТЕХНОЛОГИИ ПОЛУЧЕНИЯ И ПОДГОТОВКИ НИТЕЙ НАТУРАЛЬНОГО ШЕЛКА К ТКАЧЕСТВУ

Специальность 05.19.02 - Технология и первичная обработка текстильных материалов и сырья

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени доктора технических наук

005050297

МАР 2013

Кострома 2012

005050297

Работа выполнена в технологическом университете Таджикистана и Костромском государственном технологическом университете

Научный консультант: Рудовский Павел Николаевич,

доктор технических наук, профессор.

Официальные оппоненты: Брут-Бруляко Альберт Борисович,

доктор технических наук, профессор, ФГБОУ ВПО «Костромской государственный технологический университет», профессор кафедры ткачества,

Плеханов Алексей Федорович,

доктор технических наук, профессор, ФГБОУ ВПО «Московский государственный текстильный университет им. А.Н.Косыгина», профессор кафедры прядения

Иброгимов Холназар Исломович,

доктор технических наук, профессор филиал технологического университета Таджикистана, г. Куляб, директор.

Ведущая организация: ФГБОУ ВПО «Ивановская государственная текстильная академия».

Защита диссертации состоится 22 марта 2013 года в Ю00 часов на заседании диссертационного совета Д 212.093.01 при ФГБОУ ВПО «Костромской государственный технологический университет» по адресу: 156005, г. Кострома, ул. Дзержинского, 17, ауд. 214.

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

Автореферат разослан 20 февраля 2013 г.

Ученый секретарь диссертационного совета, доктор технических наук, профессор

//I Г.К. Букалов

Общая характеристика работы

Актуальность темы диссертации

Актуальность темы обусловлена требованиями предприятий шелковой промышленности Республики Таджикистан по их обеспечению, в необходимом объеме, качественным сырьем-натуральным шелком, используемым для выработки легких, гигиенических и красивых тканей^ которые, вследствие своей структуры, неповторимого колорита и своеобразного рисунка пользуются большим спросом в республиках Средней Азии и далеко за её пределами. Вместе с тем, в последние годы в шелковой отрасли наблюдается снижение объемов производства и качества коконов, шелка-сырца и шелковых тканей.

Для исправления сложившейся ситуации в Республике Таджикистан принято постановление Президента от 30 августа 2011 года за №409, об утверждении «Программы развития шелководства и переработки коконов тутового шелкопряда в Республике Таджикистан на 2012-2020 годы». Этим постановлением предусмотрено увеличение объема производства коконов, шелка-сырца и шелковых тканей ежегодно не менее чем на 15-20 %. В связи с этим постановлением вопросы совершенствования технологии переработки натурального шелка приобретают особую актуальность.

В настоящее время на шелкомотальных предприятиях Республики Таджикистан, выход шелка-сырца, не превышает по отрасли 28-30 % при шелконосности оболочки коконов 50-53%. В то же время уяпонских шелководов, этот показатель составляет 44-46 %. Качество производимого шелка-сырца также низко и не соответствует международным стандартам. Степень использования волокнистых отходов натурального шелка, являющихся ценным текстильным и биологическим сырьем, также остается очень низкой и не превышает 12% от массы- коконов, в то время как их фактическое содержание составляет 22-23%. Пытаясь улучшить результаты переработки коконов, многие предприятия предприняли попытку замены отечественного оборудования на импортное. Однако эксплуатация этого оборудования при использовании местного сырья пока не оправдывает материальных затрат на его приобретение.

При выработке тканей из натурального шелка производительность труда ткачей при обслуживании станков СТБ остается самой низкой по сравнению с выработкой тканей из химических нитей, так как типовая зона обслуживания ткача составляет 2,0-3,0 станка. Дальнейшее повышение зоны обслуживания ткача тормозится высоким уровнем обрывности основных нитеи, время на ликвидацию, которой составляет около 70% загруженности ткача. Комплексный анализ существующей технологии производства коконов, первичной обработки и подготовки из них нитей к ткачеству показал, низкую технико-экономическую эффективность современного состояния шелковой отрасли республики. Появилась необходимость в совершенствовании существующих и создании новых технологий переработки натурального шелка, в большей степени адаптированных к

особенностям поступающего на кокономотальные фабрики сырья, что обуславливает актуальность настоящей работы.

Цель работы и задачи исследования

Целью диссертационной работы является повышение эффективности использования коконного сырья, качества шелка-сырца и шелковых тканей за счет совершенствования технологических параметров получения и подготовки нитей натурального шелка к ткачеству.

Для достижения этой цели поставлены и решались следующие основные задачи:

- разработка инструментального метода контроля и усовершенствование методики определения влажности коконов на заготовительных пунктах при приемке;

- исследование закономерности изменения технологических показателей оболочки коконов при их подготовке к размотке и усовершенствование режимно-температурных параметров запаривания и растряски для снижения вымываемости серицина из оболочки коконов;

- разработка методов и способов снижения деформированности оболочки коконов при очистке их от ваты-сдира на сдиросдиральных машинах;.

- разработка методов и способов снижения неровноты шелка-сырца по линейной плотности путем дифференцированного способа размотки коконов;

-разработка рекомендаций по снижению структурной неровноты нитей шелка-сырца путем их совместного трощения;

-разработка математической модели процесса разматывания шелка-сырца и трощеных нитей натурального шелка при сматывании с различных входящих паковок;

- разработка рекомендаций по снижению неравномерности натяжения нитей натурального шелка при перематывании и сновании с вращающихся и неподвижных паковок;

- изыскание возможности более полного использования отходов шелкомотального производства для получения пряжи в смеси хлопковым волокном;

- создание новых рецептов шлихты, позволяющих исключить процесс расшлихтовки тканей перед крашением с целью снижения трудоемкости и себестоимости получения тканей.

Объектами исследования являются технологические процессы подготовки нитей натурального шелка к ткачеству и получения ткани.

Предметом исследования являются существующие и предлагаемые технологические процессы кокономотания, выработки тканей из натурального шелка, переработки отходов шелкомотального производства.

Методика исследований

В работе применялись теоретические и экспериментальные методы исследований. В теоретических исследованиях использовались положения теоретической механики, теории механических колебаний, механической технологии волокнистых материалов, методы математического планирования эксперимента, математической статистики, теории массового обслуживания. В экспериментальных исследованиях применялись микроскопические методы анализа, тензометрический метод измерения натяжения нити, методы фотосъемки. Статистическая обработка результатов экспериментальных исследований проводились с применением ПЭВМ, на основе общепринятых методов оценки и интерпретации при доверительной вероятности не ниже 0,95.

Научная новизна работы заключается в развитии теории процессов получения и подготовки нитей натурального шелка к ткачеству, на основе комплексного подхода к сохранению их природных свойств, а также в создании моделей взаимодействия нитей с рабочими органами технологических машин, обеспечивающих повышение эффективности ткацкого производства.

При этом впервые получены следующие научные результаты:

- предложена концепция оценки эффективности технологических процессов переработки шелка на основе учета степени их влияния на качество конечного продукта. Суть концепции заключается в оценке качества выполнения каждой операции по сохранению структурных параметров исходного сырья, определяющих его пригодность к разматыванию, с минимальным повреждением волокна, максимально возможным содержанием серицина в шелке-сырце и минимальной обрывностью нитей по всем переходам ткацкого производства;

- предложена новая организационно - технологическая структура кокономотального производства, создающая наилучшие условия для нахождения концов коконных нитей и разматывания различных слоев оболочки коконов с целью снижения неровноты шелка-сырца по линейной плотности;

- разработана методика инструментального контроля влажности коконов на заготовительных пунктах, а также оборудование для ее реализации, позволившие существенно сократить сроки приемки и исключить снижение качества коконов из-за несвоевременной приемки;

- сформулированы условия бездеформационного прохождения коконов через механизм отражателей сдиросдирального автомата СА-70;

- проведен теоретический анализ условий сматывания нитей шелка-сырца с вращающейся катушки в переходных режимах работы машины, предложены рекомендации по стабилизации натяжения;

- обоснована эффективная двухстадийная технология очистки ваты-сдира от сорных примесей;

- разработана методика выделения экстракта серицина из отходов кокономотальных фабрик и предложен рецепт шлихты на его основе, позволивший существенно снизить себестоимость х/б тканей за счет исключения операции расшлихтовки;

- разработана и теоретически обоснована конструкция ремизной рамы обеспечивающая, равномерное натяжение основных нитей при зевообразовании;

- разработана и апробирована рапира к пневморапирным ткацким станкам, обеспечивающая повышение надежности прокладывания уточных нитей.

Наряду с указанными новыми научными результатами, в работе определены перспективы дальнейшего развития теории процессов получения и переработки нитей натурального шелка.

На защиту выносятся: теоретические положения и результаты практической реализации перспективной технологии выработки тканей из предварительно трощеных нитей натурального шелка:

1. Технология получения и подготовки ткачеству трощеных нитей шелка-сырца и выработка из них тканей, позволяющая существенно повысить производительность станков в шелкоткачестве и качество тканей;

2. Теоретические положения, раскрывающие механизм неравномерности натяжения нити при сматывании с вращающихся и неподвижных паковок;

3. Эмпирические "зависимости, связывающие технологические параметры шелка-сырца с изменением натяжение нити натурального шелка, при его сматывании с вращающихся и неподвижных катушек;

4. Метод экспресс-контроля влажности коконов на заготовительных пунктах при их приемке, позволяющий обеспечить ритмичную работу и исключить снижение качества шелко-сырья из-за несвоевременной приемки;

5. Метод расчета конструктивно-технологических параметров устройства, выравнивающего натяжение снующихся нитей по глубине и высоте сновальной рамы в зависимости от места расположения входных паковок, позволяющее снизить процент брака в виде полосатости ткани;

6. Математические модели, описывающие изменение натяжения нитей натурального шелка от технологических параметров процесса снования, позволяющие обоснованно подходить к их выбору;

7. Разработанные й апробированные в производственных условиях методы очистки оболочки коконов от ваты-сдира и получения клеящего материала из отходов кокономотальных производств;

8. Разработанные и апробированные в производственных условиях способы: раздельной размотки коконов, очистки волокнистой массы и получения из них хлопкошелковой пряжи;

9. Разработанные, изготовленные и внедренные в производство устройства: выравнивания натяжение снующихся нитей в зависимости от

б

места расположения входных паковок в шпулярнике и натяжного прибора для нитей натурального шелка.

Практическая значимость работы

Работа доведена до практической реализации технологии приготовления основ из предварительно трощеных нитей шелка-сырца. Предложенная технология позволяет значительно повысить скоростной режим оборудования по всем технологическим переходам ткацкого производства. В частности производительность ленточных сновальных машин может быть увеличена в 2,5-3,0 раза.

Разработаны и освоены технические решения по совершенствованию технологических операций приготовления основ из предварительно трощеных нитей (А.с.СССР: №№644882,1252408, 1763527), Патент РФ на полезную модель (№121309, решение о выдаче патента на полезную модель по заявке 2012115898/12(023968) от 19.04.2012). Патенты на полезные модели Республики Таджикистан (№№ TJ 122, TJ421, TJ400, TJ459 TJ 542, а также решение о выдаче патента на полезную модель по заявке №1100603 от 29.03.2012) позволили обеспечить выработку ткани крепдешин арт. 11022 с высокой производительностью в сновании и ткачестве за счет возможности использования автоматического основонаблюдателя, проборки и привязки. Предложена новая методика и устройство для измерения влажности коконов непосредственно при приемке на заготовительных пунктах позволили обеспечить ритмичную приемку сырья, поступающего от сдатчиков и устранить снижение его качества из-за вынужденного ожидания. Мероприятия внедрены на Худжандском ООО СП «ВТ-СИЛК» Душанбинском шелковом ООО СП «ВТ-Рохи абрешим» и Душанбинском хлопчатобумажном ООО . «Таджиктекстиль» с общим экономическим эффектом на 458531 сомони'или 3056874руб.

Работа выполнена согласно тематическим планам Министерства промышленности и энергетики Республики Таджикистан (РТ), Республиканской целевой программы номер госрегистрации 0109.ТД 777.

Результаты диссертационной работы внедрены в учебный процесс в

Технологическом университете Таджикистана (ТУТ) и используются в ходе

работ над дипломными проектами по специальности технология текстильных изделий.

Апробация работы

Основные положения и результаты диссертационной работы докладывались и получили положительную оценку на заседаниях кафедры механической технологии волокнистых материалов и профессорском семинаре КГТУ в 2012 году. Доклады по материалам работы были заслушаны: на международной научно-практической конференции «Перспективы развития науки и образования», ТУТ(2006-2008) Душанбе; на международной научной заочной конференция «Современная техник^ и технология: исследования и разработки» Липецк, 2011 г.; на международной

7

научно-технической конференции к 90-летию М.С. Осими, ТТУ, Душанбе, 2010; на международной научно-технической конференции «Современные наукоемкие инновационные технологии развития промышленности» (ЛЕН-2010), КГТУ, Кострома; на международной научно-технической конференции «Современные наукоемкие технологии и перспективные материалы текстильной и легкой промышленности» (ПРОГРЕСС-2012), ИГТА Иваново; на Общероссийском семинаре «Технология текстильных материалов», КГТУ, Кострома, 2012 г; на международной научно-технической конференции «Актуальные проблемы науки в развитии инновационных технологий (ЛЕН-2012)», КГТУ, Кострома, 2012 г; на международной научно-технической конференции «Современные проблемы текстильной и легкой промышленности» (ТЕКСТИЛЬ-2012), МГТУ им. А.Н.Косыгина Москва.

Публикации .

Основные результаты выполненных исследований представлены в 84 печатных работах, в том числе 3 монографиях, 20 статьях в журналах, входящих в «Перечень...» ВАК РФ, 25 статьях опубликованных в научно-технических журналах и сборниках научных трудов, 4 депонированных рукописях, 2 учебниках, 5 - учебных пособиях. Остальные публикации в материалах научно-практических конференций и выставок. Содержание 10 патентов на изобретения и полезные модели, которые представлены в бюллетенях Роспатента РФ и Таджикпатента РТ.

Структура и объем работы

Диссертационная работа состоит из введения, 5 глав, основных результатов и выводов по работе, библиографического списка и приложений. Основное содержание изложено на 411 страницах, содержит: 136 рисунков, 76 таблиц. Библиографический список включает 240 источников.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность темы, определена цель исследований и решаемые задачи, дана характеристика научной новизны и практической значимости работы.

В первой главе рассмотрено современное состояние технологии получения и переработки нитей натурального шелка в ткани, определены задачи исследования, направленные на совершенствование этой технологии. Проведенный анализ состояния вопроса получения и переработки натурального шелка выявил основные тенденции его современного развития, направленные на повышение эффективности использования коконного сырья, качества шелка-сырца и шелковых тканей за счет совершенствования технологических параметров получения и подготовки нитей к ткачеству

По результатам анализа установлено, что показатели шелковой отрасли РТ за последнее десятилетие существенно ухудшились. Как видно из

8

диаграммы (рис.1), за это время произошло снижение производства коконов более чем в 1,5 раз (кривая 1), шелка-сырца в 1,4 (кривая 3) и тканей более чем в 10 раз (кривая 2). Кроме этого в течение последних лет в республике наблюдается систематическое снижение не только объемов производства и переработки коконов тутового шелкопряда, но и качества коконов поступающих на заготовительные пункты. На диаграмме (рис. 2) приведен средний сортовой состав коконов за последний 10 лет. Большую часть составляют коконы 2 и 3 сорта. Полученный из них шелк-сырец не будет соответствовать международным требованиям.

-sooc , зссо

Н'

6 20С0

; 100G

А

2

К3 (—N

4

2С05

Рисунок 1 - Динамика изменения производства коконов

Рисунок 2 - Сортовой состав коконов. 1 — первый сорт, 2 -отборный, 3 - брак, 4 - третий сорт, 5 - второй сорт

Такое положение шелководческой отрасли в республике, потребовало срочного вмешательства .Правительства Республики, путем принятия «Программы развития шелководства и переработки коконов тутового шелкопряда в Республике Таджикистан на 2012-2020 годы». Для решения задач, поставленных в этой программе необходимо совершенствование существующих и создании новых технологий переработки натурального шелка, в большей степени адаптированных к особенностям поступающего на кокономотальные фабрики сырья.

Проведенный литературный обзор показал, что в период существования СССР, сложился ряд научных школ, которые занимались разработкой и совершенствованием технологических процессов переработки натурального шелка и получения продукции из него. К сожалению, имелась определенная ведомственная разобщенность, которая отрицательно сказалась на общем развитии отрасли. Так в трудах: Е.Н Михайлова, В.В. Линде и П.А. Осипова, Г. Н. Кукина, В. А. Усенко, Э. Б. Рубинова, М.М. Мухамедова, Алимовой Х.А, а также в трудах отраслевых НИИ: ЦНИИШелка, ВНИИПХВ, ЦНИИППНШ, Республиканской опытной станции шелководства сельскохозяйственной Академии Республики Таджикистан, рассматривались лишь вопросы, связанные со свойствами, структурой коконов, как исходного сырья подготовительных операций, включая операции, реализуемые в полевых условиях при выращивании и уборке коконов, а также вопросы кокономотания.

Наиболее значимые научные результаты изучения процессов подготовки нитей из натурального шелка к ткачеству, принадлежат ученым:

э

ЛИТЛП (СПГУТД), МТИ (МГТУ им. А.Н.Косыгина), ИвТИ (ИГТА), ТИТЛП и др. В рамках научных школ, руководимых В.А.Гордеевым, С.Д. Николаевым, Е.Д. Ефремовым, Э.Б. Рубиновым, Х.А. Алимовой, Э.Ш. Алимбаевым, и др., были созданы научно-технические основы, изучены ■ и решены многие задачи указанной проблемы. Значительный вклад в развитие теории формирования коконных нитей внесли зарубежные ученые и исследователи: Бткаг вгекоу, Лам Монг Хунг, Китадзава Кейдзо, Цукаиате Сахити, Ф. Накагава и др.

Нами обобщены и проанализированы известные решения, направленные на совершенствование процессов первичной обработки и подготовки коконов к размотке.

Как показали результаты анализа условий приемки коконов на заготовительных пунктах, отсутствие технических средств оперативного контроля влажности коконов, поступающих из фермерских хозяйств, приводит к неоправданному увеличению сроков приемки, что ведет к снижению их качества. Для решения этой проблемы в работе поставлена задача создания методов и оборудования для экспресс-контроля влажности коконов.

Анализ литературных источников показал, что при совершенствовании конструкции ряда машин и технологических режимов обработки коконов отсутствовал комплексный подход к оценке их влияния на ход последующих процессов переработки шелка-сырца. В связи с этим в работе поставлена задача создания новой концепции, оценки эффективности технологических процессов переработки шелка на основе учета степени их влияния на качество конечного продукта.

Результаты предварительных экспериментов показали, что если в целом, при обработке коконов на сместительно-сдиросдирально-колибровочных агрегатах количество деформированных коконов составляет 9-10%, то на долю сдиросдиральных машин приходится 4-5%.

Деформация оболочки коконов ведет к возрастанию обрывности нитей при размотке, сокращению длины непрерывно разматываемой коконной нити на 9,5 - 10% и снижению выхода шелка-сырца на 0,65 - 0,73%. В связи с этим, в работе поставлена задача выявления причин повышенной деформированное™ коконов и разработки конструктивно-технологических мероприятий по ее устранению.

Существующая технология запаривания коконов основана на набухаемости их оболочек, способности впитывать влагу, сопровождающуюся размягчением серицина. Это обеспечивает уменьшение силы сцепления коконной нити с оболочкой, и соответственно усилия схода нити. Однако одновременно с набуханием происходит другой процесс -растворение серицина. Этот процесс имеет свою отрицательную сторону. После разматывания кокона и высыхания нитей шелковины не склеиваются, что приводит к возникновению дефектов шелка-сырца, таких как расщепленность, шишки, петли, усы и др. Технологические изменения последних лет в шелководстве и возникшие в результате этого

ю

дополнительные проблемы потребовали продолжения научных изысканий для создания более эффективных технологий переработки коконов.

Серицин, как клеящее вещество входит в состав коконных нитей. В процессе размотки коконов количество серицина в нем изменяется. Однако сведения о необходимом количестве серицина в шелке-сырце, обеспечивающем наилучшую перемоточную способность нитей для технологических процессов крутильно-ткацкого производства, в литературе отсутствует. Решение этого вопроса является одной из задач настоящей работы.

В главе также приведена информация об исследованиях, направленных на совершенствование подготовки нитей к ткачеству. Было сделано заключение, что причиной высокой неравномерности натяжения и обрывности нитей по всем технологическим переходам является высокая неровнота шелка-сырца по линейной плотности и несовершенство технологического оборудования. Разработка мероприятий направленных на снижение неровноты нитей шелка-сырца и подготавливаемых из них ткацких нитей является одной из задач настоящей работы.

Особенностью шелкоткачества является малая линейная плотность нитей, следствием этого является высокая плотность тканей по основе и утку. Так при выработке тканей типа «крепдешин» основа формируется из около 30000 нитей. При таком количестве нитей невозможна установка автоматического основонаблюдателя, а также автоматическая проборка и привязка основы. Это ведет к снижению нормы обслуживания при выработке шелковых тканей, а значит и к существенному росту их себестоимости. В настоящей работе ставится задача разработки технологии позволяющей использовать при выработке тканей типа «крепдешин» современного автоматического высокопроизводительного оборудования.

В связи с переходом предприятий шелковой отрасли на рыночные отношения, объем производства изделий из натурального шелка, будет увеличиваться за счет рационального использования коконного сырья и разработки безотходных технологий переработки коконов. В настоящее время, не утилизированным отходом в шелковой отрасли остается только вата-сдир, так как она сильно засорена остатками растительных примесей шелковицы и коконника. Общий объем этого вида сырья по республикам СНГ, составляет более 500 т. в год. В результаты анализа работ по переработке шелковых отходов кокономотального производства установлено, что при разработке эффективного способа очистки ваты-сдира, имеется возможность использования его не только в качестве сырья для получения пряжи, но и для получения клеящего материала, используемого в шлихтовании хлопчатобумажных нитей.

В результате комплексного анализа предложен новый концептуальный подход к совершенствованию подготовительных операций. Качество их выполнения должно одновременно оцениваться сохранением структурных параметров исходного сырья, предопределяющих его пригодность к

ткачеству, минимальным повреждением и максимально возможным содержанием серицина на волокне.

В завершении главы сформулирована проблема повышения эффективности использования коконного сырья, качества шелка-сырца и шелковых тканей за счет совершенствования технологических параметров получения и подготовки нитей к ткачеству.

Во второй главе разработана экспресс-методика и оборудование для определения влажности коконов на заготовительных пунктах при их приемке и новые режимно-температурные параметры процесса запаривания и растряски коконов, обеспечивающие снижение вымываемости серицина из их оболочки.

Для обеспечения оперативного контроля влажности нами предложена методика, основанная на взаимосвязи влажности, массы и парусности коконов. Схема устройства, реализующего предложенную методику, приведена на рис. 3. Устройство с помощью оптопар 2 и 3 измеряет время прохождения коконом участка, равного расстоянию между оптопарами при его свободном падении внутри трубки 1. Блок первичной обработки 5 нормирует сигналы, поступающие от фотоэлементов оптопар, а блок первичной обработки 4 рассчитывает время падения и передает его для дальнейшей обработки в компьютер 6. Прибор позволяет проводить контроль влажности в присутствии сдатчиков, что обеспечивает объективную оценку качества коконов. Коэффициент корреляции между значениями, полученными, по ГОСТ 21060-87 и предлагаемой методике составил 0,93. Это позволило сделать вывод о том, что предлагаемую методику контроля влажности можно применять при приемке коконов на базах первичной обработки. Прибор и методика экспресс-контроля влажности коконов с 2010 года внедрена на

приемных пунктах Согдийской области РТ.

По результатам внедрения установлено, что при

использовании предложенной методики, время на приемку коконов от одного сдатчика, по сравнению существующей

сокращается в среднем в 2-2,5 раза, и достигается своевре-менная отправка коконов на базу первичной обработки коконов, без снижения их качества.

В настоящее время на шелкомотальных фабриках в основном применяются сдиросдиралыше машины системы УзНИИШП и автоматы СА-70, работающие на принципе отделения волокон ваты-сдира намоткой их на вращающиеся цилиндрические или конические валики. На этих

12

Рисунок 3 - Устройство доя определения влажности коконов

машинах коконы взаимодействуют с вращающимися рабочими органами в течение 15...60 с. От интенсивного трения между оболочкой кокона и поверхностью вращающегося валика и из-за несовершенства отдельных узлов машины возможно возникновение значительных нагрузок на коконы, приводящих к необратимой деформации оболочки, сопровождающейся разрушением ее внутренней структуры.

При снятии ваты-сдира на существующих машинах снижается выход шелка-сырца на 0,2-0,3% и на 0,15-0,30% соответственно увеличивается выход коконного сдира по сравнению с коконами очищенными вручную. В работе предложена модернизированная конструкция механизма отражателей коконов для машины СА-70 (рис.4). По результатам силового анализа, установлено предельное значение угла 2а между створками ограничителя 1, обеспечивающего обработку коконов 4, без остаточной деформации оболочки.

+ М'

г + —,(2)

М

= Ррпк >(3)

-ЛМЛ/^

Рисунок 4—Силы, действующие на кокон при взаимодействии со створками ограничителя

где - коэффициент трения кокона о поверхность пластин.

Максимальное значение силы натяжения нитей.

Р»

где: Рр- абсолютная разрывная нагрузка одиночной нити, 7-10 сН;

п - число нитей ваты-сдира, захваченных рабочим органом;

к— коэффициент неодновременности натяжения нитей.

Результаты производственной апробации предложенного механизма приведены в табл.1. Одним из основных процессов, при подготовке коконов к размотке является их

запаривание, заключающееся в размягчении из-за набухания и растворении серицина оболочки коконов в зависимости от температуры воды и продолжительности процесса (рис. 5). Поверхность 1 соответствует зависимости набухаемости, а поверхность 2 -растворимости серицина от температуры и продолжительности обработки. Из графиков (рис.5) видно, что максимальное значение набухаемости оболочки достигается при температуре 80-90° С, после 10 мин замочки (точка А). При дальнейшем продолжении этого процесса растворимость серицина коконных нитей повышается, что отрицательно сказывается на их качестве.

На кокономотальных фабриках республики Таджикистан, начиная с 1971 года, для первичной обработки коконов, используются японские кокономотальные автоматы системы «Гунзе» и «Кейнан» агрегированные с коконосушильными машинами системы Ямато-Санки, Ниппон-Консаки 2Z-20. Это оборудование предназначено для переработки японских коконов, выращенных в особых условиях, по промышленной технологии.

Таблица 1

Показатели Тип сдиросдиральных машин

Система УзНИИШП Система ЦНИИППНШ, (СА -70 сущ.) Модернизированная СА -70

Показатели съема ваты-сдира

Выход сортовых коконов, % 74,7 84,9 86,5

Разматываемость,% 50,3 52,7 56,5

Выход деформированных коконов, % 2,11 2,66 0,6

Выход ваты-сдира,% 0,78 0,67 0,59

Удельный расход коконов 3,81 3,76 3,60

Производительность оборудования, кг/ч 110,3 110,5 111,9

Местное сырье по качеству не соответствуют этим

требованиям. Отсутствие такого соответствия, между технологическими показателями коконов и технологических режимов оборудования, по всем переходам, приводит к снижению качества подготовки коконов к размотке и на кокономотальные автоматы поступает не предусмотренное для переработки на них сырье. В итоге снижаются технологические показатели процесса размотки коконов.

В диссертации разработан новый режим запарки коконов (рис. 6), в котором для предотвращения процесса кристаллизации и потери клеящей способности серицина принят щадящий режим обработки. Максимальная

Рисунок 5 - Набухаемость и растворимость оболочки в зависимости от температуры и времени, % от первоначальной ее массы.

температура в зонах варки коконов снижена до 90°С, а перепад температуры сокращен до 40°С, против 100°С и 50°С, соответственно. Кроме того общая продолжительность процесса сокращена на 5 мин.

При использовании предложенного режима запаривания коконов содержание серицина в шелке-сырце составляет не менее 15%, против 6% при существующем режиме.

Одним из основных требований к процессу размотки коконов является получение комплексной нити шелка-сырца заданной и равномерной линейной плотности путем сложения нескольких коконных нитей. Однако коконы в «розе» доматываются не одновременно, и она пополняется новыми коконами по мере надобности не сразу, а по истечении некоторого времени, необходимого для обнаружения отклонения линейной плотности нити от заданной нормы.

■'Т.* с

№ секши/

существующим t=22-2S мин_

_предлагаемый t=15-17 нин_

Рисунок 6 - Режимы запарки коконов, 1 - существующий 2 - предлагаемый

Если общую неровноту шелка-сырца, получаемого при размотке принять за 100 %, из них 20-25 % составляет внутрикоконная; 25-30 % межкоконная, а остальное 30-40 % составляет неровнота, получаемая при размотке коконов. Причиной образования последней, являются обрыв или сход коконных нитей и разное количество остаточного серицина в них, возникающее из-за повторных подыскиваний (до 4-х раз) концов.

Еще одной причиной образования неровноты нити шелка-сырца является температура воды для разматывания коконов, которая должна иметь разное значение для наружных, средних и внутренних слоев коконной оболочки, снижаясь от наружных к внутренним слоям. Однако при существующих схемах агрегирования растрясочных машин с кокономотальными автоматами, данное условие нарушается, что приводит к тому, что все слои оболочки кокона разматываются при одинаковых температурных условиях. В результате чего происходит интенсивное растворение серицина из средних и внутренних слоев оболочек коконов, вызывая утонение отдельных участков нити шелка-сырца. Если учесть, что внутренние нити коконной оболочки в 2,5-3,0 раза тоньше и имеют более низкое качество по сравнению с наружными, то их соединение приводит к

снижению общего качества нитей шелка-сырца, сопровождающееся повышенной обрывностью в крутильно-ткацком производстве.

Нами предлагается усовершенствованная структура агрегирования кокономотальных автоматов с растрясенными машинами, путем раздельной размотки коконов в зависимости от степени сматывания каждого кокона. Сущность новой структуры агрегирования заключается в том, что каждый комплект кокономотадьного оборудования, состоящий из одного кокономотального автомата и трех растрясочных машин, разбивается на три очереди. В каждой очереди один кокономотальный автомат агрегируется с одной растрясочной машиной. На рис.7, приведена предлагаемая схема агрегирования каждой растрясочной машины ЕВ-400 с одним кокономотальным автоматом Гунзе, в комплекте состоящем из трех очередей. Новые коконы из запарочной машины КЗ, поступают на растрясочную машину 1 первой очереди, а после нее на кокономотальный автомат 2 первой опереди. После первого обрыва коконной нити, кокон для подыскивания концов поступает на растрясочную машину второй очереди 3, а из нее на кокономотальный автомат 4 второй очереди. После второго обрыва, кокон для подыскивания концов поступает на растрясочную машину третьей очереди 5, а из нее на кокономотальный автомат 6 третьей очереди. После каждого последующего обрыва коконы возвращаются на растрясочную машину третьей очереди и на мотальный автомат третьей очереди до завершения процесса размотки. Перемещение коконов с машины на машину производится цепными транспортерами 7 и 8.

Рисунок 7— Модернизированная схема агрегирования растрясочных машин и кокономотального автомата.

Машины каждой очереди имеют свои температурные режимы, соответствующие требуемым для наружных, средних и внутренних слоев коконной оболочки. В результате уменьшается число дефектных коконов при подготовке их к размотке на 10-15%, выход шелка-сырца повышается на 10%, содержание серицина в шелке-сырце составляет 12-15%, (против 5-6%

16

при существующей технологии), что способствует улучшению связности и перемоточной способности нитей. Обрывность нитей в крутильно-ткацком производстве сокращается на 20-30%. Методами теории массового обслуживания обоснована эффективность предлагаемой организационной структуры кокономотального производства, позволяющая существенно повысить его эффективность и качество получаемой продукции за счет разделения оборудования на три очереди, осуществляющие дифференциацию режимов подыскивания концов коконной нити и разматывания в зависимости от толщины коконной оболочки. Экономический эффект от внедрения предложенного способа, по шелкомотальной фабрике Худжандского шелкового комбината составляет 46782 сомони или 311 880 руб. на тонну произведенного шелка-сырца.

Третья глава посвящена обоснованию и разработке рекомендаций по снижению структурной неровноты шелка-сырца. На основе анализа технологии получения тканей типа «Крепдешин», проведенной в первой главе работы, нами предложена новая технология подготовки основ для выработки этих тканей (рис.8).

Сущность новой технологии подготовки основных нитей к ткачеству, заключается в формировании ткацких нитей на этапе перематывания шелка-сырца путем сложения одиночных нитей при перемотке на машинах «Масузава» и «Поликон». На каждой из них можно произвести сложение двух нитей в результате получить требуемые ткацкие нити, состоящие из трех или четырех нитей шелка-сырца. Для этого предложена соответствующая модернизация перемоточных машин и разработаны новые технологические параметры перематывания.

а б

Рисунок 8 - Технологическая схема подготовки основных нитей к ткачеству для тканей типа «крепдешин»: а - существующая; б - предлагаемая.

Одним из основных факторов, влияющих на технологические показатели процесса перематывания шелка-сырца, является его влажность и привес после замочки (эмульсирования).

Анализ кривой (рис. 9) показывает, что основной процесс впитывания эмульсии трощеными нитями происходит в течение первых 10-30 мин При этом привес шелка-сырца составляет 3-5%. При продолжительности процесса 20 мин привес составляет 4% и обеспечивается сопряженность между процессами замочки и перематывания.

С целью обеспечения регулирование величины и характера натяжения перематывающейся нити, а также предотвращения зацепов нити о грани мотовила на модернизированных машинах системы Масузава, нами предлагается установка баллонообразующих колец 4 на каждом сматываемом мотовиле 3 отдельно(рис. 10). б-

Продолжительность. МИН. Рисунок 10 - Схема

Рисунок 9 - Зависимость привеса от сматывания нити с

продолжительности замачивания шелка- модернизированного мотовила сырца

Улучшение условий сматывания шелка-сырца с мотовил происходит благодаря большему, по сравнению с радиусом мотовила, радиусу баллонообразующего кольца. Нить 1, сматываемая с мотка 2. надетого на мотовило 3,направляемая \ баллонообразующим кольцом 4, сходит в радиальном направлении при этом сила сцепления нити в точке схода уменьшается за счет снижения силы трения ее о намотку, а выравнивание натяжения нити происходит за счет образования искусственного баллона с постоянным радиусом. Особенностью процесса сматывания нитей натурального шелка с мотовил является то, что сматываемые нити имеют высокую влажность и при расчете натяжения необходимо учитывать влияние поверхностного натяжения воды на силу трения нити о поверхность баллонообразующего кольца. Еще одной положительной стороной установки баллонообразующего кольца является то, что из-за увеличения размера баллона, увеличивается, действующая на влажную нить, центробежная сила, в результате чего излишняя влага сбрасывается с нити.

Анализ осциллограмм натяжения нитей показывает, что при применение баллонообразующих колец, средняя величина натяжения увеличилось от 5,56 до 6,67 сН, т.е. на 17-18%. Неравномерность натяжения характеризуемая коэффициентом вариации, уменьшилось на 8-10%. Если увеличение натяжения объясняется увеличением угла охвата нитью баллонообразующего кольца, то уменьшение его неравномерности, видимо происходит, благодаря выравниванию натяжения нити из-за образований устойчивого баллона с постоянным радиусом.

Модернизация перемоточной машины Масузава, в основном заключается, в установке двух малых мотовил на одной головке мотальной машины, так чтобы их оси совпадали. Это позволяет получать трощеные нити шелка-сырца 2/1, для выработки тканей типа «крепдешин».

Для получения из нитей шелка-сырца 2/1, сформированных на машине Масузава, ткацких нитей 3/1 и 4/1, необходимых для последующего процесса снования, нами модернизирована бобинажно-перемоточная машина(БПМ) Поликон. При модернизации БПМ Поликон на ней были установлены держатели для мотовил, позволяющие производить сматывание в осевом направлении с одновременным трощением двух нитей.

Варьируя число сложений на модернизированных машинах «Масузава» и Поликон, можно получить практически весь диапазон трощеных ткацких нитей (3/1 и 4/1).

Результаты анализа спектров неровноты нитей шелка-сырца и трощеных показали, что с увеличением числа слагаемых нитей, неровнота по линейной плотности, снижается-

Трощение нитей шелка-сырца является подготовительным этапом к формированию ткацкой нити, заключающимся в соединении заданного числа одиночных нитей шелка-сырца в одну ткацкую нить, при этом цельность и прочность полученных нитей играет большой роль в их переработке. Одним из способов достижения требуемой целостности является склеивания одиночных составляющих нитей. Так как перематывание нитей шелка-сырца на машинах системы Масузава, происходит в мокром состоянии, а в состав нитеи входит серицин, то склеивание составляющих нитей происходит естественным образом. При дальнейшем трощении нитей на машине Поликон, их цельность достигается за счет эмульсирования.

Известно, что серицин, являющийся природным клеящим веществом, составляет 28-30% массы нитей шелка-сырца. Результаты экспериментов по разработке рецепта эмульсии для трощеных нитей показали, что при разработке эффективной технологии выделения серицина из шелковых отходов его можно использовать в качестве основного компонента для приготовления такой эмульсии.

Использование серицина в качестве эмульсии при трощении нитей шелка-сырца, совмещенного с их перематыванием, позволяет получать на первом этапе нити 2,33х2 и 3,23х2текс на МТА Масузава-М и на втором ЭТаП1е,™ 2'33х3 и 3>23х2текс (для арт.11022) или 2,33x4 и 3,23х4 текс (для арт.11023) на БПМ Поликон-М. Особенностью формирования ткацких нитей

шелка-сырца в предлагаемом варианте является то, что они получают некоторую подкрутку за счет осевого сматывания, а их элементы склеиваются между собой эмульсией, разработанной в данной работе для улучшения связности и перемоточной способности трощеных нитей. В этом случае и назначение, и результаты процесса будут отличаться от обычного трощения нитей. Следовательно, физико-механические свойства ткацких нитей из шелка-сырца, подготовленных по новой технологии (табл. 2), будут отличаться от физико-механических свойств ткацких 'нитей, сформированных на сновальной машине по существующей технологии путем объединения и проведение их через один зуб ценового берда. Диаграмма разрыва таких нитей показана на рис. 11а. Из нее видно, что одиночные нити, входящие в состав ткацкой, полученной по традиционной технологии обрываются не одновременно. В случае проборки такой нити в ламель, основонаблюдатель не фиксирует обрыв. Оборванный конец одиночной нити образует брак «подплетина». Для проборки каждой одиночной нити в ламель, при выработки тканей типа «крепдешин» требуется до 32 ламельных реек, что не позволяют габариты существующих ткацких станков. В результате ткачество производится без основонаблюдателя, что приводит к существенному снижению нормы обслуживания. Для нормального протеканияпроцесса ткачества, элементарные нити, составляющие ткацкую нить, должны обрываться одновременно (рис. 116), что обеспечивается эмульсированием. Это позволяет пробирать в ламель одну ткацкую нить и за счет этого применять механизм автоматического основонаблюдения, а также полуавтоматизированную проборку нитей в ламели, галева и бердо и автоматическое узловязание.

1 Р.еИ

- Р.сН

: 1..%

'V

23,00

Рисунок 11 - Диаграмма разрыва трощеных нитей шелка-сырца Т=3,23*3 текс (3/1) подготовленных: а - по существующей и б - по предлагаемой

технологии

по

Физико-механические характеристики ткацких нитей, полученных существующей и предлагаемой технологии приведены в табл.2.

Отсуствие единого показателя для оценки качества трощенных нитей, позволяющего прогнозировать их поведение в ходе технологических

процессов ткацкого производства, значительно затрудняет работу при разработке новых технологий.

В качестве такого показателя нами предлагается коэффициент целостности Ки нитей, определяемый по формуле

Кц = 1 - £т" ~ЕтЫ 100,(4)

Еср

где£Ш(1Г, Еср, Ет1п- максимальное, среднее и минимальное значения разрывного удлинения.

Основным технологическим параметром процесса перематывания любого вида нитей является натяжение. Среднее значение и равномерность изменения натяжения нитей, в процессе перематывания определяют качество подготовки основ к ткачеству.

Таблица2

Ед. Количество составляющих ткацкой нити

Показатели изм. 1 2 3 4

Линейная плотность текс 3,23 6,46 9,69 12,92

Разрывная нагрузка: ■

среднее значение сН 99,2/ 234,6/ 310,6/ 375,0/

139,0 332,8 405,3 622,2

коэф.вариации % 8,6/5,31 8,0/6,9 9,9/8,3 6,1/

Разрывное удлинение:

среднее значение мм 10,4/12,1 12,7/13,5 12,9/13,4 13,0/14,6

коэф.вариации % 23,6/21,5 12,5/11,4 9,3/9,1 13,0/12,7

Коэф. целостности % 100/100 59/82 70/73 48/63

Примечание: числитель-для существующей; знаменатель - для предлагаемой технологии

В большинстве известных научных работ, посвященных проблеме перематывания, использовалась хлопчатобумажная, шерстяная и льняная пряжа. Гораздо меньшая их часть посвящена перематыванию нитей из натурального шелка.

В работе для исследования были выбраны те факторы и технологические параметры, которые, влияют на среднее значение и неравномерность натяжение нитей: способ сматывания; вид входной паковки; диаметр намотки на входной паковке; высота баллона; скорость перематывания; вид нитенатяжного прибора; неровнота шелка-сырца по линейной плотности и др. Натяжение нитей фиксировалось в двух точках по ходу движения нитей, в вершине баллона и после натяжного прибора;

С целью выбора нилучшего типа нитенатяжителя для перематывания трощенных нитей шелка, нами исследованы три вида натяжных приборов с учетом возможности их установки на БПМ Поликон: гребенчатый с воздушным демпфером; дисковый и пластинчатый. Результаты обработки осциллограмм, после всех исследованных натяжных приборов приведены в табл.3.

Анализ таблицы 3 показывает, что для обеспечения равномерного натяжения нитей с наименьшим коэффициентом вариации, наилучшими являются гребенчатые и пластинчатые натяжные приборы, однако отсутсвие самоочистки в платинчатых, позволяет считать лучшими гребенчатые приборы.

Разработанная технология получения ткацких нитей из предварительно трощеных, позволяет за счет совмещения процессов перематывания и трощения нитей шелка-сырца на модернизированных перемоточных машинах повысить скорость перематывания на 15% при снижении обрывности на 13,0 %, в результате чего производительность увеличивается в целом на 25-30 %.

Таблица 3

Наименование показателей Един, изм. Виды натяжных приборов

Гребенчатый с воздушным демпфером Пластинчатый Дисковый

Сырье ш-с 3/1 3/1 3/1

Линейная плотность текс 2,33x2 2,33x2 2,33x2

Скорость перематывания м/мин 300 300 300

Натяжение нити сН 8-10 5-7 8-10

Коэффициент вариации % 13,86 14,52 26,47

Высота баллона мм 250 250 250

Диаметр баллонообразующего кольца мм 508 508 508

Обрывность на 1000 м.одиночной нити обр. 2,3 2,4 2,4

В четвертой главе представлены результаты теоретических и экспериментальных исследований процесса снования нитей натурального шелка с вращающихся и неподвижных паковок, а также рекомендации по совершенствованию отдельных механизмов сновальных машин, при подготовке основ из предварительно трощеных нитей шелка-сырца.

Анализ существующей технологии подготовки основ показал, что одним из трудоемких процессов при выработке национальных шелковых тканей, является процесс снования. Трудоемкость процесса снования основ из нитей натурального шелка, обусловлена: во-первых наличием орнаментального рисунка на лицевой стороне тканей («хан-атлас», «адрас»), а во-вторых - большим количеством нитей основы в тканях типа «крепдешин» из-за их малой линейной плотности.

Особенностью снования для тканей первой группы заключается в том, что раппорт рисунка в орнаменте создается с помощью 40-50 лент, с числом нитей в ленте всего от 50 до 200 шт., поэтому использование высокопроизводительных сновальных машин становятся малоэффективным.

Появляется необходимость подготовки нитей к ткачеству малыми партиями на сновальных машинах с вращающимися катушками. При этом используются полукруглые или наклонные сновальные рамки, которые имеют значительно меньшие размеры и удобны при перезаправках.

В установившемся режиме работы машины натяжение при сматывании с вращающихся катушек характеризуется высокой равномерностью. Однако в период пуска и останова машины наблюдаются рывки натяжения, без устранения которых использование этого оборудования невозможно. В работе проведен теоретический анализ изменения натяжения вязкоупругой нити при ее сматывании с вращающейся катушки в период разгона машины. В расчетной схеме (рис. 12) учтено влияние на натяжение нити компенсатора, состоящего из двух неподвижных 2 и одного подвижного 3 роликов. Приведенная жесткость нити и компенсатора характеризуется коэффициентом жесткости с, а их приведенная вязкость коэффициентом ц.

Показано, что движение можно представить происходящим в четыре этапа, каждый из которых описывается своим дифференциальным уравнением.

Этап I. Точка М движется по закону V = а/, где а ускорение точки М в период пуска машины. Несмотря на рост натяжения по мере удаления точки М, выполняется соотношение МТР > ЯТ . Катушка 1 остается неподвижной. —м т V Этап II. Точка М продолжает

равноускоренное движение, при этом катушка движется под действием натяжения

Т = с{а1г1г-аВ)-'п{ш-а{) (5)

Этап III. Точка М движется с постоянной скоростью КИОЛ((разгон машины завершен). Этап начинается в момент времени гг =Км,/а-Натяжение изменяется по закону Т=Т„ +с{УС0П!1((-11)-Я(а-аи)}-т1{К{а~а11)-- Уном] ^ (6)

где Г«- натяжение в момент окончания этапа II.

Этап IV. Точка М движется равномерно или равноускоренно, однако на нити образуется петля, натяжение снижается до нуля и катушка движется равнозамедленно под действием момента трения в опоре катушки.

Для каждого из этапов движения составлены дифференциальные уравнения, решение которых производится на ЭВМ по разработанной программе. На рис. 13 представлены результаты расчетов.

Из сравнения графиков рис. 13а и 136 можно сделать ожидаемый вывод о то, что увеличивая коэффициент демпфирования можно за более короткое время погасить колебания натяжения. Сравнение графиков рис.13в и 13г показывает, что за счет плавного пуска машины можно сократить амплитуду колебаний, при этом их продолжительность увеличивается.

сматывания нити с вращающейся катушки.

Снижение момента трения в опоре катушки позволяет уменьшить риск возникновения петли нити и последующих рывков натяжения.

Эксперименты, проведенные на сновальной машине СЛ-140-ШЛ с полукруглой рамкой в условиях производства, при сновании нити натурального шелка линейной плотности 3,23x2 текс и скорости снования 75 м/мин доказали адекватность полученной математической модели и позволили предложить модернизацию существующей сновальной рамки путем установки компенсатора натяжения.

б)

0.3

ь

К 0.1

я

ь

£ 0

„ а б

Н4

10 ш

12 14 16 19

_и

а р е и я , с

а=5 м/с2; с=0,03 Н/м; М-п>=5- 10"3Н-м; трЮ"3 кг/с

8 10 12 14

ввемя ,с

-2.

а=5 м/с2; с=0,03 Н/м; Мтр=5- 10"3Нм; г|=6-10"3 кг/с

5

е-'

а -. 2 2 - 3

¡Е

>ч

. о.ов

| 0.04

I 0

| 41.04

К

« Е

15

10

I«

0 -5

10

в р е н я , е

1 ......|............4-~ ......

......1.............[■■■•

0 1 3 4 6 8 1 0 > 12 14 16 18 20 Ш

..... ! ; ; ; ; ■

: ' I \ \ ; ......

в р е и я , с

В)

а= 5 м/с2; с=0,03 Н/м; Мп>=2-10"3Н-м;

а=1 м/с2; с=0,03 Н/м;

г\=2-10'3 кг/с Мтр=2- 10"3Н-м; г\=2- 10-3'кг/с

Рисунок 13 - Изменение натяжения нити и угловой скорости катушки (вертикальными линиями обозначены границы этапов)

На рис.14 приведены осциллограммы натяжения нити при сматывании с компенсатором и без него.'

Как видно из осциллограммы (рис.146) натяжения нити, после установки компенсатора величина пульсации натяжения уменьшается в 1,52,0 раза По результатам экспериментов установлено, что наиболее значимым фактором, влияющим на натяжение и его неравномерность за большой период времени является диаметр сматываемой паковки. Для зависимости натяжения нити от диаметра намотки при сматывании с вращающейся катушки получена регрессионная модель.

Г = 13,12 + 0,1410 + 0,199 И2

сИ| Л, пуск установившееся ; останов

40 ' движение

а)

20 О сН

О

Рисунок 14 - Осциллограмма натяжения нити с вращающейся катушки а - без компенсатора натяжения, б - с компенсатором натяжения Значительная часть четвертой главы посвящена экспериментальному исследованию процесса снования нитей натурального шелка с неподвижных паковок. Определены закономерности изменения натяжения снующихся нитей от ряда факторов: формы баллона; конструкции натяжных приборов; скорости снования; неровноты нитей; расположения паковок по глубине и высоте сновальной рамы и др. В экспериментах анализировались надежность работы: пластинчатых, гребенчатых и шайбовых натяжных приборов, часто применяющихся при сновании шелковых нитей. Для выбора наиболее приемлемого вида натяжного прибора в работе применены методы математического планирования и анализа эксперимента на основе греко-латинского квадрата 44. По результатам дисперсионного анализа лучшим оказались двухзонные шайбовые натяжные приборы. К недостаткам этих приборов можно отнести непостоянное вращение тормозных шайб,

создающее динамические удары при прохождении через них тонких и толстых мест в нитях. В работе разработан и изготовлен новый натяжной прибор СН-1М, в котором благодаря применению дифференцированного способа создания натяжения (рис.15) пиковые значения натяжения снижены в два раза. Особенность конструкции модернизи-

Т = 13,12 + 0,1410 + 0,19 9П2

Г\. пУск ■ установившееся ; останов '__движение '

Г

пуск установившееся

движение

Л

/ \ /\ _

V.......... /V

Рисунок 15 - Схема модернизированного натяжного прибора СН-1М

рованного натяжного прибора заключается в том, что нить 1 проходя первую пару тормозных шайб 2, огибает конический палец 3, получая дополнительное натяжение, далее проходит через вторую пару тормозных шайб 4,затем направляется к наматывающему механизму. Снижение динамической нагрузки на нить достигается уменьшением массы грузовых шайб 5, в два раза. Необходимая величина натяжения устанавливается с помощью конического пальца 3, в зависимости, от места установки бобины, с которой сматывается нить. Результаты испытания этого натяжного прибора приведены в табл. 4.

Показатели Значения показателей при сновании с натяжными приборами

существующим модернизированным

Натяжение нити, сН:

максимальное 27 14

среднее 16,5 10,7

минимальное 6 7,5

Среднее квадратическое отклонение, сН 4,01 1,63

Коэффициент вариации, % 32,68 16,36

Далее в работе рассмотрено, влияние различного расположения входных паковок по глубине и высоте шпулярника (рис.16) на разнонатянутость снующихся нитей. По результатам математической обработки экспериментальных данных получены эмпирические зависимости натяжения снующихся ткацких нитей из натурального шелка, различных линейных плотностей по глубине шпулярника.

для нитей 2,33*4текс Т=0,073п+ 2,56; (8)

для нитей 3,23*3текс Т =0,036п +3,2; (9)

где п - номер секции шпулярника, и по высоте шпулярника;

для нитей 2,ЗЗх4тексГ=О,04*2 -0,277к + 3,02; (Ю)

для нитей 3,23 хЗтексГ=0,0111^—0,119к+3,5; (11)

где к - номер ряда бобин.

Как показывает анализ полученных уравнений наиболее высокое значение натяжения имеют нити, снующихся с последних рядов шпулярника и расположенные на верхнем (8-рад) и нижнем (1-ряд) рядах по высоте шпулярника, что объясняется увеличением углов перегиба в сигнальной рамке нитей снующихся с верхних и нижних рядов, по отношению к нитям снующихся из средних рядов.

Для выравнивания натяжения по высоте и глубине шпулярника нами предложено устройство, в котором функцию выравнивающего органа выполняет конический пруток (рис. 17).

Рисунок 16 - Схема шпулярника

Ш-616 (вид сбоку) Рисунок 17 - Схема огибания

нитью конического прутка

Значение угла а огибания нити зависит от расположения бобины в шпулярнике. Расстояние от паковок последних рядов до сновальной машины составляет 10-12 м, и нить, проходя через несколько направляющих гребенок, получает дополнительное натяжение. Этим нитям необходимо дать меньшее дополнительное натяжение, поэтому они огибают пруток со стороны меньшего основания прутка. Нити, сматывающиеся с паковок передних рядов, проходят меньшее расстояние до сновальной машины, им необходимо придать большее дополнительное натяжение. Это достигается за счет огибания прутка со стороны большего основания.

На новой сновальной раме обеспечивается также необходимость изменения натяжения нити в зависимости от расположения паковок по высоте сновальной рамы. Это достигается тем, что прутки, установленные на каждом ряду по высоте шпулярника, имеют разные диаметры основания.

Анализ результатов апробации предложенных устройств показывает, что после модернизации сновальной рамки, амплитуда натяжения трощеных ткацких нитей линейной плотности 3,23><3текс по отношению к среднему значению величины натяжения, снизилось по глубине шпулярника с 43,3 до 23,5%, а по высоте с 21,6 до 12,8%.

Пятая глава посвящена выравниванию натяжения уточных и основных нитей на ткацком станке, а также утилизации не используемых отходов кокономотальных производств в условиях усовершенствованного технологического процесса формирования ткани.

При формировании тканей из нитей натурального шелка креповой крутки на ткацких станках, большое значение имеет натяжение уточных нитей. Известно, что при выработке тканей из нитей натурального шелка креповой группы сматывание уточных нитей правой и левой крутки производится с цилиндрических фланцевых катушек «лежень». По результатам анализа существующих условий сматывания уточных нитей на станках СТБ установлено, что одной из причин повышенной обрывности и образования пороков «затяжка утка», при доработке намотки на катушке, является заклинивание нити у фланцев катушки.

Для обеспечения равномерного натяжения уточной нити и условий, исключающих заклинивание нити у фланцев катушки, необходимо провести

27

анализ формы баллона на участке от его вершины до точки схода с паковки. При анализе полагали, что скорость сматывания постоянна и процесс сматывания такой, что на рассматриваемом участке образуется одинарный баллон. В этом случае натяжение нити в вершине баллона (рис. 18) можно рассчитать по предлагаемой формуле.

г4Ё

Т = Т0 (eos а0 + Er* eos2

cosa„

-)

(12)

гдеГ0 - натяжение схода нити с паковки; Е =

mw

т — масса 1 м нити; \у — угловая скорость баллона; ао-угол между вертикалью и касательной к нити в вершине баллона

Изменение радиуса баллона при перемещении точки схода к заднему торцу выражается формулой:

г (ÍS /А lt Гт \

ь

___

1 J¿a°

Vot

z4E

eos ап

' sin

\l+vjyíÉ

,(13)

Рисунок 18 - Схема сматывания нити с фланцевых катушек

Расчет по формуле (13) показывают, что при сматывании уточной нити из под переднего фланца (точка А) с цилиндричес-

ких катушек трение баллонирующей нити по переднему фланцу катушки неизбежно. В результате чего наблюдается резкое кратковременное повышение натяжения уточной, нити, что приводит к образованию в ткани порока «затяжка утка». По мере уменьшения диаметра намотки сила трения возрастает, что подтверждается увеличением числа пороков «затяжка утка» и обрывности при сматывании последних слоев намотки в 1,5-2,0 раза.

Результаты экспериментальных исследований натяжения уточной нити креповой крутки, линейной плотности 3,23х4тексна станке СТБ подтвердили выводы теоретических исследований. Как видно из рис. 19, натяжение уточной нити сматывающейся с цилиндрических фланцевых катушек, является неравномерным за период сматывания одного слоя (точки А и В на графике соответствуют точкам на рис.18). Исследования, описанные в главе 3, показали эффективность применения баллонообразующих колец для выравнивания натяжения при сматывании с мотовил, поэтому было предложено применять аналогичную конструкцию для сматывания нити с фланцевых катушек.

Рисунок 19 - Диаграмма натяжения нити утка за период сматывания с фланцевых катушек: 1-2,33x3 текс; 2- 2,33х4текс

По результатам

испытаний установлено, что прокладывание уточных нитей с применением баллоно-образующих колец, позволяет за счет уменьшения порока «затяжка утка»,

увеличить выпуск тканей первым сортом на 1015%., а также повысить производительность станков за счет снижения обрывности на 10%.

Основной причиной повышенной обрывности при прохождении нити через глазки галев являются динамические удары по максимально растянутым нитям со стороны нижних и верхних частей глазка галева. Для снижения обрывности нами предложена модернизация конструкции ремизной рамы, которая заключается в установке упругого элемента в местах крепления галев. Степень выравнивания натяжения нитей зависит от упругих свойств этого элемента, которые определялись экспериментально.

В результате применения модернизированной ремизной рамы неравномерность натяжения нитей при зевообразовании уменьшилась 1015%, благодаря чему обрывность снизилось на 7-10%. Это способствовало снижению неравномерности натяжения нитей основы по ширине заправки и уменьшению порока продольных полос на 10%.

Вата-сдир, снимаемая с оболочки коконов в настоящее время не перерабатывается в текстильной промышленности, так как она сильно засорена растительными примесями шелковицы и коконника. На основе изучения отечественного и зарубежного опыта, нами разработан и апробирован двухстадийный способ очистки ваты-сдира, от посторонних примесей.

На первом этапе для очистки используется технологическая цепочка ваточесального цеха, которая состоит из питателя смесителя ПС-1, головного питателя ПГ-5, очистителя наклонного ОН-6-3, трепальной машины Т-16, бункера ВН-2 и ваточесальной машины ЧВПО-бОО. Масса 1м2 холста составила 180-200г. Количество остаточного мелкого сора не превышает 17,6%. На втором этапе для удаления мелких растительных примесей производилась химическая очистка,основанная на расстворении целлюлозных составляющих сора в серной кислоте. Химическая чистка включает операции: пропитывание ваты-сдира раствором серной кислоты,

удаление избытка раствора, сушка, термическая обработка, удаление продуктов разрушения целлюлозы, удаление кислоты.

Очищенная волокнистая масса перерабатывалась по кардной системе прядения в смеси с хлопковым волокном 5-го типа, 2-го сорта. Состав смески варьировался от 0 до 100% шелка. Из полученной смеси, на кольцепрядильных машинах П-76-5М, получена хлопкошелковая пряжа линеинои плотности 11текс. Полученная хлопкошелковая пряжа линейной плотности 18,3текс, использовалась в утке при выработки плательной ткани «адрас», основа-хлопчатобумажная пряжа линейной плотности 20 текс, а уток из экспериментальной хлопкошелковой пряжи линейной плотности 18 3 текс. За время апробации на ООО СП «ВТ-Рохи абрешим»выработано 10 258 пог. м. ткани первого сорта. Экономический эффект на указанный объем ткани составил 56 345 сомони или 375 633 руб.

В работе также, решена задача получения клеящего материала из неиспользуемых отходов шелкомотальных производств. Разработан и апробирован новый рецепт шлихты из отходов ваты-сдира для шлихтования нитеи основы, позволяющий исключить операцию расшлихтовки готовых х/б тканей. Предлагаемая технология шлихтования использовалась на ООО СП «Таджиктекстиль» при выработке ткани миткаль арт.32. Экономический эффект при выработке более 4800 пог. м„ ткани составил 40 167 сомони или 267 780 руб., в том числе: от замены клеящего материала 82704руб. и от исключения расшлихтовки перед крашением ткани 185 76 руб.

В работе рассмотрен вопрос комплексной модернизации сдиросдирального автомата СА-70. В результате проведенной модернизации решен вопрос штапелирования ваты сдира, снимаемой на этой машине в виде моточков, что обеспечивает возможность переработки его в пряжу. Проведена оптимизация параметров шероховатости шлицевых валиков, что позволило поднять эффективность захвата волокна и за счет этого увеличить производительность машины на 7-10%. Решен вопрос обеспечения равномерной подачи коконов в рабочую зону на сдиросдиральных автоматах, благодаря чему увеличилось пропускная способность автомата на 10-12%.

По результатам диссертационной работы модернизировано 6-технологических процессов и 9 механизмов к различным машинам (получены патенты), которые прошли апробацию, получили положительную оценку и внедрены: на Худжандском шелковом комбинате-ООО СП «ВТ-СИЛК»; Душанбинском шелковом комбинате - ООО СП «ВТ-Рохи абрешим»; и Душанбинском хлопчатобумажном комбинате-ООО «Таджиктекстиль».

Основные результаты и выводы по работе 1. Предложена, обоснована теоретически и проверена экспериментально принципиально новая технология подготовки основ для выработки тканей типа «крепдешин», которая заключается в формировании ткацких нитеи на этапе перематывания шелка-сырца, путем совмещения процессов перематывания и трощения.

зо

2. Установлены условия трощения нитей шелка-сырца, при которых трощеная нить обрывается как единое целое, что позволяет применять автоматическое основонаблюдение, полуавтоматическую проборку и привязку основ при выработке тканей типа «крепдешин».

3. Теоретически ^обоснованы и разработаны комплексные мероприятия по выравниванию натяжения нитей на всех этапах приготовительно-ткацкого производства позволившие снизить обрывность в перематывании на 10-12%, в сновании на 20-30%,в ткачестве на 15-20%.

4. Установлены щадящие режимы подготовки коконов к разматыванию, позволяющие исключить кристаллизацию серицина и его чрезмерное удаление из шелка-сырца, что позволило снизить брак, шелка-сырца в виде усиков, раздвоения и т.д. в 1,5-2,0 раза.

5. Методами теории массового обслуживания обоснована и экспериментально проверена новая организационная структура кокономоталыюго производства, позволяющая существенно повысить его эффективность и качество получаемой продукции за счет разделения оборудования на три очереди, осуществляющие дифференциацию режимов разматывания в зависимости от толщины коконной оболочки.

6. Разработана методика и создан прибор для экспесс-контроля влажности коконов на приемных пунктах позволившие устранить неоправданное увеличении сроков сдачи сырья, приводившее к снижению его качества.

7. Предложены и внедрены на производстве мероприятия по повышению эффективности работы сдиросдиральных машин, позволившие снизить процент неразматываемых коконов с деформированной оболочкой на 8-10%, повысить пропускную способность машины на 10 - 12% и использовать получаемую с машины вату-сдир для выпуска хлопкошелковой пряжи.

8. Предложена технология и обоснованы параметры получения прядомого шелкового волокна из неиспользуемых ранее отходов шелка, установлен рациональный волокнистый состав хлопкошелковой пряжи и разработаны несколько вариантов плательно-костюмной ткани с ее использованием в утке. Подтвержденный экономический эффект от использования в утке хлопкошелковой пряжи для выработки 10 258 пог. м. ткани, составил 56 345 сомони или 375 633 руб.

9. Разработан и апробирован, новый рецепт шлихты из отходов ваты-сдира, для шлихтования нитей основы, позволяющий исключить операцию расшлихтовки готовых х/б тканей. Экономический эффект, от внедрения предлагаемого рецепта шлихты при выработке 4800 пог. м ткани, составил 40 167 сомони или 267 780 руб., в том числе: от замены клеящего материала 82704 руб. и от исключения операции расшлихтовки тканей перед крашением 185 076 руб.

10. Суммарный экономический эффект от предложенных в диссертации мероприятий составляет 458 531 сомони или 3 056 874 руб. в год.

Публикации, отражающие содержание работы Монографии

1. Салимджанов С. Шелк. ч. I, II: монография. / С. Салимджанов. А.Б. Ишматов. - Худжанд. - 2009,2010. - 487 с.

2. Ишматов А.Б. Технология переработки коконов на импортном оборудовании: монография. /.А.Б. Ишматов, С.К.Ниёзбокиев,

С. Салимджанов. - Душанбе. 2010.-186 с.

3. Ишматов А.Б. , Словарь, таджикско-русский текстильный: монография. /А.Б. Ишматов,'М.Ф. Иброхимов. - Душанбе:ТУТ, 2010. - 603 с.

Статьи в журналах, включенных в список ВАК РФ

4. Ишматов А.Б. Совершенствование процесса съема коконного сдира / А.Б. Ишматов. // Изв. ВУЗов. Технология текстильной промышленности

— 2012. — № 1.-С. 25-30.

5. Ишматов А.Б. Обоснование рационального режима замачивания коконов тутового шелкопряда. / А.Б. Ишматов, С. Салимджанов. //Изв. ВУЗов. Технология текстильной промышленности. - 2012. - № 2. - С. 34-38.

6. Ишматов А.Б. Влияние неровноты по линейной плотности на неравномерность натяжения нитей при сновании./ А.Б. Ишматов, ПН.Рудовский. // Изв. ВУЗов. Технология текстильной промышленности.

- 2012.-№2.-С. 65-69.

7. Ишматов А.Б. Усовершенствованная технология получения крепдешина. / А.Б. Ишматов, ПН.Рудовский // Текстильная промышленность. - 2012. - № 2. - С. 29-31.

8. Ишматов А.Б. Влияние расположения бобин в шпулярнике сновальной машины на натяжение нитей шелка-сырца. / А.Б. Ишматов, П.Н.Рудовский.// Текстильная промышленность. - 2012. - № 3. - С. 42-44.

9. Ишматов А.Б. Влияние количества остаточного серицина на качество шелка-сырца. / А.Б. Ишматов. // Изв. ВУЗов. Технология текстильной промышленности. -2012. -№ 3. - С.31-34.

10. Ишматов А.Б.Состояние и перспективы развития производства натурального шелка в Таджикистане./ А.Б Ишматов, С Салимджанов, А.Б.Бадалов. //.Вестник ТТУ им.М.С.Осими, -.№1. - Душанбе. - 2010.

11. Ишматов А.Б. Основные влияющие факторы и термодинамический анализ процесса набухания коконных оболочек./ А.Б. Ишматов, С. Салимджонов, А.Б.Бадалов.// Доклады АН РТ, - № 141. - Душанбе. - 2010.

12. СалимджоновС. Характер и термодинамика процесса десорбции влаги коконов. / С.Салимджонов, А.Б. Ишматов, А.Б.Бадалов // Известия АН РТ,- №4. - Душанбе. - 2010. - С.58-65.

13.Ишматов А.Б. Технология получения пряжи из шелковых отходов. / А.Б. Ишматов. //Вестник ТНУ.-№12(76), - Душанбе. - 2011. - С.37-39.

14. Ишматов А.Б. Подготовка основных нитей из натурального шелка к ткачеству./А.Б. Ишматов.//Вестник ТНУ. - Душанбе. - 2012. - №1/1,-С.114.

15. Ишматов А.Б. Теоретический анализ изменения натяжения нити при сматывании с вращающейся катушки, без учета трения на ее оси. /

А.Б. Ишматов, П.Н.Рудовский, М.Ф.Сафаров. // Вестник Таджикского технического университета им.М.С.Осими,- №2, - Душанбе. - 2012.-С.22-27.

16. Рудовский П.Н. Изменение натяжения вязкоупругой нити при сматывании с вращающейся катушки в переходном режиме. / П.Н.Рудовский, А.Б. Ишматов. // Изв. ВУЗов. Технология текстильной промышленности. -2012. -№ 5. - С.20-23.

17. Ишматов А.Б. Применение серицина для шлихтования основ / А.Б. Ишматов, П.Н.Рудовский, З.Я. Яминова. // Изв. ВУЗов. Технология текстильной промышленности. - 2012. - № 6.

18. Рудовский П.Н. Теоретический анализ изменения натяжения нити при сматывании с вращающейся катушки, с учетом трения на ее оси /П.Н.Рудовский, А.Б. Ишматов, М.Ф.Сафаров. // Вестник Таджикского технического университета им. М.С.Осими, - №3, - Душанбе. —2012. — С.27-32.

Авторские свидетельства и патенты

19. А.С.СССР: № 644882. Шпулярник к текстильным машинам. / А.Б. Ишматов, Э.Ш. Алимбаев- 0публ.06.10.1978, Бюл. №20.

20.А.С.СССР: № 1252408. Ремизная рама ткацкого станка. /П.С.Сиддиков, А.Б.Ишматов- 0публ.22.04.1984, Бюл. №4.

21. А.С.СССР: 1763527. Устройство для снятия сдира с коконов. /

A.Б. Ишматов, Т.М. Мирхаликов, И.З. Бурнашев. - Оп.19.12.1989, Бюл. №35.

22.Патент на полезную модель №119748.Россия, МПК D03.D47/00. Рапира для ткацкого станка. / А.Б. Ишматов, В.А.Тягунов, И.В.Старинец.

—0публ.27.08.2012, Бюл.№24.

23.Патент на полезную модель № TJ 122.Таджикистан, МПК (2006) D03D 47|27 Рапира для пневморапирного ткацкого станка. / А.Б. Ишматов,

B.М.Миракилов, М.Ф.Иброхимов, Р.Г.Гуломов.- от 20.02.2008.

24.Патент на полезную модель № TJ 400.Таджикистан, МПК (2006) D03D 47|27 Шпулярник к сновальным машинам / А.Б. Ишматов, М.Ф.Иброхимов, Ф.Р.Джапилов.— от 22.12.2009.

25.Патент на полезную модель № TJ 421.Таджикистан, МПК (2006) D03D 47|27 Галевоноситель для ремизной рамы ткацкого станка. /

А.Б. Ишматов, М.Ф. Иброхимов, Ф.Р.Джалилов.- от 22.12.2009.

26. Патент на полезную модель № TJ 459. МПК (2006) D03.D 47|27 способ получения пряжи./ А.Б. Ишматов, З.А.Яминова. - от 23.05.2011.

Статьи в других журналах, в сборниках научных трудов и депонированные статьи

27. IschmatovA.B. Untersuchungenzur Ungleichmäßigkeitder Fadenzugkraftim Schärprozeß. / A.B. Ichmatov, R.Seidl. // Textiltechnik, 34,

- DDR. - 1984 - №10,- S. 544.

28 Ischmatov A.B. Verhalten von Fadenverbindungenim textile Verarbeitungsprozeß. / A.B. Ichmatov, R.Seidl. //Textiltechnik, 35 - DDR

— 1985,—№2,—S. 94. ' '

29. Ischmatov A.B.- Untersuchung der Empfindlichkeit von Fadenspannembeim Durchlauf von Knoten./A.B. Ichmatov, L Simon

// Textiltechnik, 35, - DDR.- 1985. - №9. - S. 482.

30. Ишматов А.Б. Анализ производства натурального шелка в Республике Таджикистан. / А.Б. Ишматов. // Научный вестник КГТУ

- Кострома. - 2011, - №2, - С.28-30.

31. Ишматов А.Б. Исследование процесса снования на физической модели сновальной машины. / А.Б. Ишматов. И Сб. НИР, выпуск 28 ТИТЛП

-Ташкент,-1977.-С. 105-107.

//otJ2' Ишматов АБ Исследование натяжных приборов /. А.Б. Ишматов //НИТруды выпуск 29, ТИТЛП. - 1977, - С. 73-77.

33.Ишматов А.Б. Получение пряжи из отходов шелкомотальных производств. /А.Б.Ишматов, П.Н.Рудовский. // Вестник КГТУ. - Кострома

— 2012. — №1, — С. 18-20.

34. Ишматов А.Б. Применение предварительно трощеных нитей для получения основ из натурального шелка./ А.Б.Ишматов, П.Н.Рудовский С.В.Палочкин. // Вестник МГГУ им А.Н.Косыгина. Москва.- .2012.-.С.12-15.'

35. Ишматов А.Б. Подготовка основных нитей из натурального шелка -™?-№2 С20^ШМаТ°В' П-Н'Рудовский-"ВатникКГТУ,-Кострома.

36. Ишматов А.Б. Анализ существующего технологического процесса приготовления основ из нитей натурального шелка / А.Б.Ишматов З.АЛминова. / Вестник ТУТ. -№2(16). - Душанбе. - 2010. - С.46-49.

37. Ишматов А.Б. Современное состояние и перспективы развития натуральных волокон в РТ. / А.Б.Ишматов, С.К Ниёзбокиев. / Вестник ТУТ

- №3(17). - Душанбе. - 2010. - С.32-37.

38. Ишматов А.Б. Совершенствование механизма снятие ваты -сдира

качества коконной оболочки. /А.Б.Ишматов. // Вестник ТУТ, - №2(16). - Душанбе. - 2010. - С.41-44.

39. Ишматов А.Б. Совершенствование рапира для пневморапирных ткацких станков./А.Б.Ишматов, Р.Г.Гуломов //сборник материалов научнлруд.: ТУТ. -Душанбе- 2008. -С.34-38.

40. Ишматов А.Б. Сравнительные исследования технологии выкармливания хрены. /А.Б.Ишматов, С. Салимджанов. //сборник материалов научн. труд.: ТУТ. - Душанбе - 2008. - С.23-29.

41. Ишматов А.Б. Исследование натяжение нитей при сматывание с цилиндрических катушек. / А.Б.Ишматов.// сборник материалов научн. ТРУД--'- Душанбе. ТУТ. - 2009. - С.37-42.

42-ЛШтГОВ А,Б'Состав' доение и характер процесса десорбции влага

ää;. жгAwHoro ^^ т«™,

43. Ишматов А.Б.Технологические параметры шлихтования и эмульсирования х/б пряжи. /А.Б.Ишматов, З.Г Хакимова. // Вестник ТУТ,

- Душанбе. - №3(17). - 2011,- С.36-41

44. Ишматов А.Б. Влияние потока воздуха при очистке коконов от ваты-сдира на сдиросдиральной машине. /А.Б.Ишматов, Х.Т.Мирхаликов, Н.М.Исаев.// Информационный листок Таджик НИИНТИ, -№13, -Душанбе, - 1991.-Зс.

45. Иброхимов М.Ф Исследование возможности получения переплетений в безремизном ткачестве. / М.Ф Иброхимов, А.Б.Ишматов.

// НПИЦентр - №1769.депонир. - Душанбе. - 2008.

Материалы научно-технических конференций и выставок

46. Ишматов А.Б. Оптимизация рецепта шлихты. /А.Б.Ишматов. // сборник материалов научн. - техн. конф. - Маргилан. - 1990.

47. Ишматов А.Б. Оптимизация процессов получения и переработки нитей из натурального шелка. /А.Б.Ишматов, Б.Л.Кадирова. // сборник, статей междунар. научн,- техн. конф. - Наманган. - 1996.

48. Ишматов А.Б. Сравнительные исследовании натяжных приборов сновальных машин. /А.Б.Ишматов,А.Х. Ибрагимов. // сборник статей междунар. научн,- техн. конф. - Наманган. - 1996.

49. Ишматов А.Б. Новая технология переработки шелковых отходов. /А.Б.Ишматов, М.Ю. Юнусов. // сборник статей междунар. научн,- техн. конф. - Малайзия. - 1996.

50. Ишматов А.Б. Физико-химические и технологические аспекты процесса морки коконов. /А.Б.Ишматов ,С.Салимджанов. // сборник, статей 8-ой междунар. научн. - техн. конф. ТУТ.- Душанбе . - 2009.

51. Ишматов А.Б. Технологические параметры шлихтования и эмульсирования х/б нитей. /А.Б.Ишматов,З.Г.Хакимова. // сборник статей междунар. научн,- техн. конф. ТУТ. - Душанбе. - 2010.

52. Ишматов А.Б. Аналитические исследование различного расположения поковок на натяжения снующихся нитей. /А.Б.Ишматов, С.Салимджанов. // сборник статей междунар. научн.- техн. конф. чЛ.ТУТ-Душанбе.-2010.

53. Ишматов А.Б. Влияние технологического процесса первичной обработки коконов на набухаемость при их запаривании. /А.Б.Ишматов, С.Салимджанов, А.Б.Бадалов. // сборник статей междунар. научн,- техн. конф. ч.П.ТУТ. - Душанбе. - 2010.

54. Ишматов А.Б. Состояние, проблемы и пути увеличения объема производства шелка. /А.Б.Ишматов, С.Салимджанов, А.Б.Бадалов. // сборник статей междунар. научн. - техн. конф. к 90 летаю М.С. Осими.ТТУ. -Душанбе.-2010.

55. Ишматов А.Б. Характер и термодинамика процесса десорбции влаги коконов. /А.Б.Ишматов, С.Салимджанов, А.Б.Бадалов. // сборник статей 4-ой междунар. научн,- техн. конф. ТТУ, - Душанбе. - 2010.

56. Ишматов А.Б.Использование биологического активного вещества для повышения продуктивности шелкопряда. /А.Б.Ишматов, Ф.Р.Джалилов, С.Салимджанов. // Сб. стат. междунар. научн.- техн. конф.-Липецк. -2011.

57. Ишматов А.Б.Влияние биологических активных веществ на показатели коконов. /А.Б.Ишматов, Ф.Р.Джалилов, С.Салимджанов.

// сборник статей заоч. междунар. научн.- техн. конф. - Липецк. - 2011.

58. Ишматов А.Б.О количестве серицина в шелке-сырце.

/ А.Б. Ишматов, С.Г. Смирнова // Современные наукоемкие технологии и перспективные материалы текстильной и легкой пром-сти (Прогресс-2012): сб. матер, научн. - техн.конф.ЧХИГТА, - Иваново. - 2012. - С.9.

59. Ишматов А.Б. Съем ваты-сдира с оболочки коконов.

/ А.Б. Ишматов, Е.П.Погонщикова. // Современные наукоемкие технологии и перспективные материалы текстил. и легкой пром-сти (Прогресс-2012): сб. материалов научн. -техн.конф.ЧЛ.-ИГТА, Иваново. - 2012. - С.9-10.

60. Ишматов А.Б. Совершенствование условий сматывания нитей шелка-сырца с неподвижных паковок / А.Б. Ишматов. //Актуальные проблемы науки в развитии инновационных технологий. (Лен-2012): сборник материалов научн. техн. конф. 4.1. КГТУ, - Кострома .- 2012. -С.28.

61. Ишматов А.Б Разработка методов и способов выравнивание натяжения снующихся нитей. / А.Б. Ишматов. //Актуальные проблемы науки в развитии инновационных технологий. (Лен-2012): сборник материалов научн. техн. конф. Ч. I. - КГТУ, Кострома. - 2012. - С.29.

62. Ишматов А.Б. Совершенствование способа разматывания коконов тутового шелкопряда. / А.Б. Ишматов, П.Н.Рудовский.// Современные технологии и оборудование текстил. пром-сти (Текстиль-2012): сб. матер, научн. техн. конф.Ч.1-М.: МГТУ им. А.Н.Косыгина. Москва.-2012.-С.6.

63. Ишматов А.Б.Усовершенствованный способ перематывания шелка-сырца. / А.Б. Ишматов, П.Н.Рудовский. // Современные технологии и оборудование текстил. пром-сти. (Текстиль-2012): сб. матер, научн. техн. конф. Ч. I - М.: МГТУ им. А.Н.Косыгина. Москва.-2012.-С.9.

Ишматов Аскар Базарович

Автореферат диссертации на соискание ученой степени доктора технических

наук

Подписано в печать 17.01.2013. Печ. л. 2,25. Заказ 12. Тираж 100. РИО КГТУ.

ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ ТАДЖИКИСТАНА КОСТРОМСКОЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ

УНИВЕРСИТЕТ

СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ ТЕХНОЛОГИИ ПОЛУЧЕНИЯ И ПОДГОТОВКИ НИТЕЙ НАТУРАЛЬНОГО ШЕЛКА К

ТКАЧЕСТВУ

Специальность 05. 19.02-Технология и первичная обработка текстильных материалов и сырья

На правах рукописи

УДК 677.023

05201350756

ИШМАТОВ Аскар Базарович

ДИССЕРТАЦИЯ

на соискание ученой степени

доктора технических наук

Кострома-2012

ПРИНЯТИЕ СОКРАЩЕНИЯ

ЦНИИШелка-Центральный научно-исследовательский институт шелка УзНИИШП-Узбекский научно-исследовательский институт шелковой промышленности

ЦНИИППНШ-Центральный научно-исследовательский институт первичной

переработки натурального шелка ДШК-Душанбинский шелковый комбинат ХШК-Худжандский шелковый комбинат БПОК-база первичной обработки коконов СПМ-сушильно-перемоточная машина БПМ-бобинажно-перемоточная машина ТМА-тростильно-мотальный агрегат КМС-кокономотальный станок (механический) СТ-существующая технология РТ- рекомендуемая технология НШ-натуральный шелк ШС-шелк-сырец

обр/т-ч-обрывов на один мотальный таз в час г-тазо/ч-грамм на один мотальный таз в час обр/106-обрывов нити на один миллион метр одиночной нити обр/103-обрывов на 10 тыс. метров одиночной нити обр/кг-обрывов на один кг. шелка-сырца ч.х.к.-число ходов каретки прибора

СОДЕРЖАНИЕ

ВВЕДЕНИЕ 11

Глава 1. Современное состояние проблемы получения и переработки шелка-сырца и шелковых тканей 20

1.1 Анализ современной технологии получения коконов и шелка-сырца 25

1.1.1 Замаривание и сушка коконов на базах

первичнойобработки 30

1.1.2 Очистка оболочки коконов от ваты- сдира 33

1.1.3 Запаривание коконов и подыскивания концов коконных

нитей 35

1.1.4 Размотка коконов 41 1.1.4.1 Замочка (эмульсирование) шелка-сырца 50 1.1.4.2. Перематывание нитей шелка-сырца при

кокономотании 52

1.2 Обоснование выбора базового ассортимента тканей для экспериментальных исследований 54

1.3 Перематывание нитей шелка-сырца в ткацком

производстве и параметры процесса 58

1.4 Снование шелка-сырца и параметры процесса 59

1.4.1 Натяжения нитей шелка-сырца при сматывании с вращающихся катушек 59

1.4.2 Натяжения нитей шелка-сырца при сматывании с неподвижных паковок 66

1.4.3 Натяжения нитей шелка-сырца после натяжных приборов 72

1.4.4 Натяжения снующихся нитей по глубине и высоте сновальной рамки 76

1.4.5 Влияние иеровноты нитей шелка-сырца на их

натяжение 78

1.5 Анализ процесса выработки тканей из натурального

шелка 80

1.6 Анализ состояния утилизации отходов шелкомотального производства 83

—1.7Цель и задачи исследования 87

Глава 2Совершенствование технологии получения нитей

натурального шелка. 89

2.1 Совершенствование технологии приемки коконов 89 2.1.1 Исследование и анализ процесса приемки коконов, поступающих на заготовительные пункты 89 2.1.1.1 Разработка методики экспресс- контроля влажности

коконов при их приемке на заготовительных пунктах 92

2.2 Разработка мероприятий по снижению деформированности оболочки коконов при очистке их от ваты-сдира 96

2.2.1 Исследования процесса отделения коконов от шлицевого валика на сдиросдиральном автомате СА-70 99

2.2.2 Модернизация механизма отражателей автомата СА-70 и теоретическое обоснование его конструктивно-

технологических параметров 104

2.2.3 Производственная апробация усовершенствованного сдиросдирального автомата СА-70 111

2.3 Совершенствование процессов запаривания коконов и подыскивания концов коконных нитей 113 2.3.1 Исследование вымываемости серицина с оболочки

коконов при их запаривании 117

2.3.2 Исследование вымываемости серицина в процессе подыскивания концов коконных нитей 125

2.3.3 Разработка щадящего режима запарки коконов и подыскивания концов коконных нитей 129

2.3.4 Производственная апробация рекомендуемого режима

запарки коконов 131

2.4 Разработка способов снижения неровноты шелка-сырца по линейной плотности 132

2.4.1 Совершенствование процесса подыскивания концов

коконных нитей 133

2.4.2 Совершенствование процесса размотки коконов 140

2.4.2.1 Определение рационального скоростного режима при раздельной размотке коконов 145

2.4.2.2 Экономическая оценка эффективности предлагаемой технологии разматывания коконов 146

Глава З.Совершенствование технологии перематывания

нитей натурального шелка 153

3.1 Разработка мероприятий по снижению структурной

неровноты нитей шелка-сырца 153

3.1.1 Совершенствование процесса перематывания нитей шелка-сырца при кокономотании 155

3.1.2 Модернизация перемоточно-сушильной машины

системы Масузава 160

3.1.3 Разработка конструкции и параметров баллонообразующего кольца 162

3.1.4 Исследование параметров перематывания предварительно трощеных нитей шелка-сырца 167

3.2 Разработка мероприятий по снижению неровноты ткацких

нитей, полученных из предварительно трощеных нитей шелка-

сырца 171

3.2.1 Модернизация бобинажно-перемоточной машины

Поликон 171

3.2.2 Разработка способов обеспечения цельности ткацких

нитей 173

3.2.3 Разработка рецепта эмульсии и параметров

эмульсирования предварительнотрощеных нитей шелка-сырца 177

3.2.4 Исследование неровноты ткацких нитей полученных на МТАПоликон 180

3.2.5 Исследование физико-механических свойств

эмульсированных ткацких нитей 182

3.2.6 Исследование натяжение ткацких нитей, полученных по

предложенной технологии 197

3.2.6.1 Создание экспериментального стенда для изучения процессов перематывания и снования нитей в динамических условиях 199

3.2.6.2 Методика экспериментальных исследований 201

3.2.7 Натяжения ткацких нитей после различных натяжных приборов 203

3.2.7.1 Натяжение трощеных нитей натурального шелка после гребенчатого натяжного прибора с воздушным демфером . 204

3.2.7.2 Натяжение трощеных нитей натурального шелка после пластинчатых натяжных приборов 206

3.2.7.3 Натяжение трощеных нитей натурального шелка после дисковых натяжных приборов 208

3.2.7.4 Исследование влияния узлов на неравномерность

натяжения нитей при их подготовке к ткачеству 211

Глава 4 Совершенствование технологии снования нитей

натурального шелка 220

4.1 Особенность подготовки основ из нитей натурального

шелка 220

4.2. Исследование технологии снования нитей натурального

шелка для национальных шелковых тканей 221

4.2.1 Теоретический анализ изменения натяжения при

сматывания нити с вращающейся катушки 222

4.2.1.1.Изменение натяжения при сматывании упругой нити с вращающейся катушки 222

4.2.1.2Изменение натяжения при сматывании вязкоупругой нити с вращающейся катушки 234

4.2.2 Экспериментальное исследование натяжения нитей при сновании с вращающихся катушек 241 4.2.2.1 Экспериментально-статистическая модель натяжения

нити с вращающейся катушки 247

4.3 Исследование параметров снования трощеных нитей с неподвижных паковок 248 4.3.1 Разработка параметров снования нитей приготовленных

по усовершенствованной технологии 249

4.3.1.1 Методика экспериментальных исследований 251

4.4 Исследование натяжения нитей натурального шелка по

зонам сновальной машины 254

4.4.1 Натяжение трощеных нитей в баллоне сматывания 254

4.4.2. Изменение натяжения трощеной нити по мере

уменьшения диаметра намотки 257

4.4.3 Влияние высоты баллона на неравномерность натяжения трощеных нитей 260

4.4.4 Изменение натяжения трощеных нитей от скорости сматывания нити 261

4.4.5 Экспериментально-статистическая модель натяжения трощеной нити в вершине баллона сматывания 263

4.4.6 Влияние натяжных приборов на неравномерность

натяжения снующихся нитей натурального шелка 264

4.4.6.1 Натяжение нити после пластинчатых натяжных

приборов 265

4.4.6.2 Натяжение нитей после гребенчатых натяжных

приборов с воздушным демпфером 268

4.4.6.3 Натяжение нитей после шайбовых натяжных приборов 269 4.4.6.3.1 Влияние вращения тормозных шайб, на

неравномерность натяжения снующихся нитей 275

4.4.6.4 Разработка конструктивно-технологических параметров натяжного прибора с учетом особенностей нити натурального шелка 279

4.4.7 Оценка влияния некоторых технологических параметров

на неравномерность натяжения трощеных нитей 281

4.5 Влияние структурной неровноты нитей шелка-сырца на неравномерность натяжения трощеных нитей 287

4.6 Изменение натяжения снующихся нитей от различного расположения их в сновальной рамке 290

4.6.1 Разработка математических моделей натяжения ткацких

нитей по глубине и высоте шпулярника 296

4.6.2 Разработка конструктивно-технологических параметров устройства для выравнивания натяжение одновременно снующихся нитей 298 4.7 Оценка эффективности технологии получения основ из предварительно трощеных нитей шелка-сырца 304

Глава 5 Совершенствование технологиипроцессов

выработки тканей и утилизации отходов из натурального

шелка 307

5.1 Обоснование выбора ассортимента тканей для

экспериментальных исследования 307

5.2 Теоретический анализ условий сматывания уточных нитей

с фланцевых катушек 311

5.3 1 Совершенствование процесса сматывания уточной нити с фланцевых катушек 317

5.3.2 Разработка конструктивно-технологических параметров ремизной рамы для выравнивания натяжения основных нитей

при зевообразовании 322

5.3.3 Разработка конструктивно-технологических параметров

рапиры для пневморапирных станков 325

5.4 Внедрение механизированного пробирания и автоматического узловязания для основ из натурального

шелка 328

5.5 Экономическая оценка эффективности мероприятий по

совершенствованию технологии подготовки нитей из

натурального шелка к ткачеству 329

5.6 Разработка методов и способов использования отходов 332

шелкомотальных производств

5.6.1 Природа образования, классификация, технологические и

биологические свойства ваты сдира 334

5.6.2 Классификация сдира 335

5.6.3 Разработка способовочистки ваты-сдира от посторонних примесей 339

5.6.4 Разработка способов получения пряжи из очищенных волокнистых масс ваты-сдира. 346

5.6.5 Разработка способов получения клеящего материала из неиспользуемыхотходов ваты-сдира 351

5.6.5.1 Механизированный способ получения клеящего

материала из неиспользуемых шелковых отходов 351

5.6.5.2 Способы приготовления шлихты из экстракта серицина 357 5.7 Изыскание путей использования ваты-сдира снимаемой с автоматов СА-70 360

5.7.1 Модернизация механизма сдироснимателя автомата

СА-70 360

5.7.2 Повышение надежности захвата нитей ваты-сдира шлицевыми валиками 363

5.7.3 Обеспечение равномерной подачи коконов в зону

очистки ваты-сдира сдиросдирального автомата СА-70 366

Общие выводы и рекомендации 371

Список использованной литературы 374

Приложения 400

ВВЕДЕНИЕ

АКТУАЛЬНОСТЬ ТЕМЫ обусловлена требованиями предприятий шелковой промышленности Республики Таджикистан по их обеспечению, в необходимом объеме, качественным сырьем - натуральным шелком, используемым для выработки легких, гигиенических и красивых тканей, которые, вследствие своей структуры, неповторимого колорита и своеобразного рисунка пользуются большим спросом в республиках Средней Азии и далеко за её пределами. Вместе с тем, в последние годы в шелковой отрасли наблюдается снижение объемов производства и качества коконов, шелка-сырца и шелковых тканей.

Для исправления сложившейся ситуации в Республике Таджикистан принято постановление Президента от 30 августа 2011 года за №409, об утверждении «Программы развития шелководства и переработки коконов тутового шелкопряда в Республике Таджикистан на 2012-2020 годы». Этим постановлением предусмотрено увеличение объема производства коконов, шелка-сырца и шелковых тканей ежегодно не менее чем на 15-20 %. В связи с этим постановлением вопросы совершенствования технологии переработки натурального шелка приобретают особую актуальность.

В настоящее время на шелкомотальных предприятиях Республики Таджикистан, выход шелка-сырца, не превышает по отрасли 28-30 % при шелконосности оболочки коконов 50-53%. В то же время японских шелководов, этот показатель составляет 44-46 %. Качество производимого шелка-сырца также низко и не соответствует международным стандартам. Степень использования волокнистых отходов натурального шелка, являющихся ценным текстильным и биологическим сырьем, также остается очень низкой и не превышает 12% от массы коконов, в то время как их фактическое содержание составляет 22-23%. Пытаясь улучшить результаты переработки коконов, многие предприятия предприняли попытку замены отечественного оборудования на импортное. Однако эксплуатация этого

оборудования при использовании местного сырья пока не оправдывает материальных затрат на их приобретение.

При выработке тканей из натурального шелка производительность труда ткачей при обслуживании станков СТБ остается самой низкой, по сравнению с выработкой тканей из химических нитей, так как типовая зона обслуживания ткача составляет 2,0-3,0 станка. Дальнейшее повышение зоны обслуживания ткача тормозится высоким уровнем обрывности основных нитей, время на ликвидацию, которой составляет около 70% загруженности ткача. Комплексный анализ существующей технологии производства коконов, первичной обработки и подготовки из них нитей к ткачеству показал,низкую технико-экономическую эффективность современного состояния шелковой отрасли республики. Появилась необходимость, в совершенствовании существующих и создании новых технологий переработки натурального шелка, в большей степени адаптированных к особенностям поступающего на кокономотальные фабрики сырья, что обуславливает актуальность настоящей работы.

ЦЕЛЬ И ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЯ. Целью диссертационной работы является повышение эффективности использования коконного сырья, качества шелка-сырца и шелковых тканей за счет совершенствование технологических параметров получения и подготовки нитей натурального шелка к ткачеству.

Для достижения этой цели поставлены и решались следующие основные задачи:

- разработка инструментального метода контроля и усовершенствование методики определения влажности коконов на заготовительных пунктах при приемке;

- исследование закономерности изменения технологических показателей оболочки коконов при их подготовке к размотке и

усовершенствование режимно- температурных параметров запаривания и растряски для снижения вымываемости серицина из оболочки коконов;

- разработка методов и способов снижения деформированности оболочки коконов при очистке их от ваты-сдира на сдиросдиральных машинах;

- разработка методов и способов снижения неровноты шелка-сырца по линейной плотности путем дифференцированного способа размотки коконов;

- разработка рекомендаций по снижению структурной неровноты нитей шелка-сырца путем их совместного трощения;

- разработка математической модели процесса разматывания шелка-сырца и трощеных нитей натурального шелка при сматывании с различных входящих паковок;

- разработка рекомендаций по снижению неравномерности натяжения нитей натурального шелка при перематывании и сновании с вращающихся и неподвижных паковок;

- разработка рекомендаций по снижению неравномерности натяжения нитей основы в процессе зевообразования и нитей утка при прокладывании в зев с целью предотвращения образования пороков в ткани;

- изыскание возможности более полного использования отходов шелкомотального производства для получения пряжи в смеси хлопковым волокном;

- создание новых рецептов шлихты, позволяющих исключить процесс расшлихтовки тканей перед крашением с целью снижения трудоемкости и себестоимости получения тканей.

МЕТОДИКА ИССЛЕДОВАНИЯ. В работе применялись теоретические и экспериментальные методы исследований. В теоретических исследованиях использовались положения теоретической механики, теории механических колебаний, механической технологии волокнистых материалов, методы математического планирования эксперимента, математической статистики, теории массового обслуживания. В экспериментальных исследованиях применялись микроскопические методы анализа, тензометрический метод измерения натяжения нити, методы фотосъемки. Статистическая обработка результатов экспериментальных исследований проводились с применением ПЭВМ, на основе общепринятых методов оценки и интерпретации при доверительной вероятности не ниже 0,95.

НАУЧНАЯ НОВИЗНА работы заключается в развитии теории процессов получения и подготовки нитей натурального шелка к ткачеству, на основе комплексного подхода к их оценке, а также в создании моделей взаимодействия нитей с рабочими органами технологических машин, взаимодействия нитей с рабочими органами технологических машин, обеспечивающих повышение эффективности ткацкого производства.

При этом впервые получены следующие научные результаты:

- предложена концепция, оценки эффективности технологических процессов переработки шелка на основе учета степени их влияния на качество конечного продукта. Суть концепции заключается в оценке качества выполнения каждой операции по сохранению структурных параметров

ис�