автореферат диссертации по технологии материалов и изделия текстильной и легкой промышленности, 05.19.02, диссертация на тему:Совершенствование технологии производства самокруточной пряжи путем оптимизации управления процессами формирования и кручения на машинах типа ПСК

На правах рукописи

ф.

/

¡/н

^ (/■ Филипьев Александр Федорович

Совершенствование технологии производства самокруточной пряжи путем оптимизации управления процессами формирования и кручения на машинах

типа ПСК

Специальность 05.19.02 «Технология и первичная обработка текстильных материалов и сырья»

Автореферат

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

1 9 НОЯ 2^9

Москва 2009

003483909

Работа выполнена на кафедре технологии шерсти государственного образовательного учреждения высшего профессионального образования "Московский государственный текстильный университет имени А.Н. Косыгина"

Научный руководитель:

доктор технических наук, профессор Официальные оппоненты:

доктор технических наук, профессор

кандидат технических наук Сергеев Кирилл Владимирович

Ведущее предприятие: ОАО «ЦНИИМашдеталь»

Мовшович Павел Михайлович

Павлов Ювеналий Васильевич

Защита состоится «-3 » декабря 2009 г. в «/•&» часов на заседании диссертационного совета Д 212.139.02 при государственном образовательном учреждении высшего профессионального образования "Московский государственный текстильный университет имени А.Н. Косыгина" по адресу: 119071, Москва, ул. Малая Калужская, д.1.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Московского государственного текстильного университета имени А.Н. Косыгина.

Автореферат разослан «X » нояХ]^ 2009 г.

Ученый секретарь диссертационного совета доктор технических наук, профессор

Шустов Юрий Степанович

АННОТАЦИЯ

Рассмотрена история развития самокруточного (СК) способа за рубежом и в нашей стране. Проанализированы зарубежные и отечественные патентные источники, касающиеся СК способа прядения и реализующих его устройств, а также средства управления, установленные на этом оборудовании.

Проанализированы материалы, связанные с созданием и внедрением отечественных прядильных СК машин ПСК-225-ШГ и ПСК-225-ШГ2.

Поставлена задача усовершенствования технологических процессов, протекающих в устройствах, используемых для получения самокруточного продукта, за счет оптимизации управления технологическим процессом.

Сформулированы основные технологические требования к средствам управления,-которые необходимо установить на оборудовании для получения самокруточного продукта, чтобы обеспечить оптимальные условия протекания технологического процесса самокручения.

Сформулирован и реализован на практике перечень необходимых устройств, обеспечивающих решение оптимального управления оборудованием для получения самокруточного продукта.

Сформулированы требования к оптимальной цикловой диаграмме управляющего сигнала и к устройствам, передающим его на исполнительные механизмы (аэродинамические крутильные устройства - АКУ).

Выполнен анализ переключающего устройства, обеспечивающего оптимальный технологический процесс кручения-формирования самокруточного продукта при помощи аэродинамических крутильных устройств при условиях максимальной стабильности сигнала во времени.

Рассмотрена'математическая модель аэродинамического крутильного устройства с периодическим размыканием вьюрка, с помощью которой была доказана возможность коррекции кривой изменения крутки самокруточного продукта за счет увеличения длины периода крутки..

Разработана математическая модель и структурная схема, а также проведен расчет и определены основные рациональные параметры устройства для контроля целостности самокруточного продукта.

Выполнены экспериментальные работы, связанные с отработкой упомянутых выше технологических параметров и внедрением разработанных автором устройств управления технологическим процессом получения самокруточного продукта на бабе машины ПСК-225-ШГ2.

АВТОР ЗАЩИЩАЕТ

1. Результаты теоретических и экспериментальных исследований, связанных с разработкой технологических требований к устройствам диагностики, контроля и управления оборудованием для получения самокруточного продукта.

2. Математические модели средств управления, которые обеспечивают оптимальное протекание технологического процесса самокручения.

3. Практические результаты исследований, воплощенные в серийном отечественном оборудовании для получения самокруточного продукта.

4. Ряд результатов работы направлен на перспективное развитие технических средств для реализации самокруточного процесса.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность работы

В нашей стране самокруточный способ формирования текстильных продуктов получил широкое развитие благодаря оригинальному техническому решению с применением аэродинамических крутильных устройств (АКУ). Такой подход существенно расширил возможности для управления технологическим процессом, а также упростил технологичность изготовления устройств и снизил их стоимость.

Самокруточный способ прядения, основанный на принципе ложного кручения, позволяет резко увеличить скорость выпуска пряжи (в 10-15 раз) за счет разделения процессов кручения и наматывания, а также существенно увеличить производительность труда, улучшить использование сырья, уменьшить потребность в электроэнергии и в производственных площадях, получить продукты с новыми характеристиками.

За истекший период был накоплен значительный опыт эксплуатации самокруточного оборудования, в частности, на ЗАО «Суворовская нить» и ОАО "Московской шерстопрядильной фабрике". Этот опыт подтвердил высокую эффективность применения самокруточного способа в производстве трикотажной пряжи. В то же время этот опыт показал необходимость серьезных исследований, направленных на совершенствование управления технологическим процессом. Именно этот путь обеспечивает максимальное использование возможностей АКУ.

Поэтому тема данной диссертационной работы является актуальной.

Цель и задачи исследования Основная цель представленной диссертационной работы - совершенствование технологии производства самокруточной пряжи на машинах типа ПСК-225-ШГ путем оптимизации управления процессами формирования и кручения самокруточной пряжи.

Эта цель реализуется за счет решения следующих задач:

- систематизация известных способов и устройств для сообщения прядям знакопеременной крутки и формирования самокруточного продукта;

- разработка математических моделей для устройств; формирующих управляющий сигнал; и выбор их оптимальных параметров;

- исследование процесса передачи управляющего сигнала от управляющего устройства к исполнительному устройству - аэродинамическим крутильным устройствам - и выбор соответствующих оптимальных параметров этих транспортирующих устройств;

- экспериментальная проверка разработанных моделей в лабораторных и производственных условиях;

- разработка устройств контроля технологическим процессом получения самокруточного продукта;

- оптимизация основных конструктивных и технологических параметров управляющих устройств в лабораторных и производственных условиях;

- разработка устройств управления технологическим процессом получения самокруточного продукта и их экспериментальное исследование.

Общая методика исследования

Работа включает в себя теоретические и экспериментальные исследования.

В основу теоретических исследований положена разработка математических моделей управляющих устройств и коммуникационных цепей с использованием аппарата математической физики, дифференциального и интегрального исчисления, обыкновенных дифференциальных уравнений и уравнений в частных производных.

Экспериментальные исследования включают в себя отработку параметров этих устройств в лабораторных и производственных условиях.

Научная новизна работы

В работе впервые:

- систематизированы устройства управления процессами сообщения текстильному продукту знакопеременной крутки (ЗПК) и формирования самокруточного продукта;

- разработаны математические модели управляющих устройств, коммуникационных цепей и корректирующих элементов для улучшения технологических параметров самокруточной пряжи;

- определены оптимальные параметры переключающих устройств и редств коммуникации, которые прошли производственную проверку, что" позволило существенно повысить эффективность прядильного производства.

- определены требования, разработана математическая модель и структурная схема устройства целостности самокруточного продукта.

Практическая значимость работы

Разработанные автором принципы оптимального управления технологическим процессом получения самокруточного продукта позволяют значительно улучшить условия прядения и повысить качество получаемой самокруточной пряжи, снизить энергоемкость и повысить производительность оборудования, снизить эксплуатационные расходы,

получить пряжу с новыми характеристиками и ликвидировать муаровый эффект на ткани и трикотаже, вырабатываемых из традиционной самокруточной пряжи. Полученные результаты могут найти применение также в учебном процессе.

Реализация результатов работы

Результаты теоретических и экспериментальных исследований автора были внедрены на ряде отечественных предприятий: ОАО "Московская шерстопрядильная фабрика", ЗАО «Суворовская нить» и в учебном процессе ГОУВПО "МГТУ им. А.Н. Косыгина" и ГОУВПО "РосЗИТЛП".

Апробация работы

Основные результаты работы докладывались и получили одобрение на

на научном Совете ОАО НПК «ЦНИИШЕРСТЬ», кафедре технологии прядения РосЗИТЛП, кафедре технологии шерсти МГТУ им А.Н. Косыгина.

Структура и объем работы

Диссертация состоит из введения, 4 основных глав, общих выводов и 7 Приложений. Изложена на 182 страницах текста, иллюстрирована 52 рисунками, содержит 12 таблиц, библиографический список включает 56 наименования литературы.

Публикации

По материалам диссертации автором опубликовано 9 статей.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении дано обоснование актуальности проблемы, сформулированы цель и задачи исследования, охарактеризована научная новизна и практическая значимость полученных результатов. Во введении также рассмотрен вопрос о необходимости применения различных устройств управления технологическим процессом формирования самокруточного продукта.

В первой главе рассмотрены общие принципы управления процессом получения самокруточного продукта и дан обзор зарубежной литературы. Дается обзор современного состояния проблем автоматизации и использования устройств управления оборудования для получения самокруточного продукта.

Проблемой СК прядения занимался ряд зарубежных и отечественных ученых: Henshaw, Walls, П.М. Мовшович, В.П. Хавкин, Г.К. Максимов, Н.Б. Бабушкина, А.Ф. Брусникин, А.Д. Пищиков, М.И. Кокиш, Т.И. Дюканова, А.А. Телицын и др. В их работах рассматривались различные теоретические и практические аспекты СК способа, которые позволили реализовать его в производственных масштабах в виде машин «Repco» (Австралия, Англия) и ПСК (СССР).

На основе обзора зарубежной и отечественной литературы автором представлена картина развития средств контроля и управления оборудованием и процессом получения самокруточного продукта.

Из выполненного обзора следует, что современный уровень автоматизации и средств управления оборудованием для получения самокруточного продукта не позволяет полностью раскрыть потенциальные возможности самокруточного способа, расширить его ассортиментные возможности и повысить эффективность использования этого оборудования.

Сформулированы основные технологические требования к средствам управления и контроля, которые можно разбить на 2 группы:

Первая - это задачи непосредственного управления технологическим процессом, измерения и контроля основных технологических параметров оборудования и получаемого на нем самокруточного продукта. В эту группу задач следует отнести, прежде всего, элементы управляющих устройств - коммутатора и транспортирующих коммуникаций. Именно от их правильного выбора зависит качество крутящего воздействия, следовательно, качество получаемого самокруточного продукта. К этой группе относятся и средства, обеспечивающие целостность технологического продукта (контроль обрыва ровницы; контроль обрыва пряжи; контроль технического состояния оборудования для получения самокруточного продукта (диагностика состояния оборудования);

Вторую группу задач образуют задачи автоматического управления технологическими процессами на самокруточной машине (управление приводом машины; управление процессом полуавтоматической заправки; управление УКУ с электромагнитным приводом коммутатора с целью получения самокруточной пряжи с фасонными эффектами и ликвидации муарового эффекта на ткани из традиционной самокруточной пряжи).

Были определены технические средства, необходимые для реализации технологических задач, возникающих в процессе получения самокруточного продукта.

В главе 2 рассмотрены вопросы непосредственного управления технологическим процессом получения самокруточного продукта, которые связаны с пневматикой, поскольку ключевыми устройствами в машине ПСК являются аэродинамические крутильные устройства. Поэтому особое значение для эффективности и стабильности технологического процесса прядения является стабильность рабочих параметров, таких, как диаграмма давления сжатого воздуха на выходе управляющего устройства (пневматического переключателя) и на входе в вихревые камеры, а также картина вихревого потока в камерах.

Основной задачей аэродинамических крутильных устройств является реализация так называемой идеальной диаграммы переключения воздуха в вихревых камерах (см. рис. 1).

I

¿г

о) *р~1го°

к

ш.

I/

ш

Ж

КГ

VI

т

Жу

1 1,

5)у> = 60'

л >

ж.

И"

ш

Е

к

~ / У

VI

VI

Рис. 1. Идеальная диаграмма давления на входе в вихревые камеры.

Указанные диаграммы носят в определенной степени условный (идеальный) >актер, так как в этом случае не учитываются такие факторы, как трение и вяз-:ть сжатого воздуха, сопротивление каналов подачи сжатого воздуха, неста-1ьность давления сжатого воздуха на входе в пневматический переключатель и . На практике, даже в статике (при весьма медленных поворотах золотника) ре-,ная диаграмма имеет отличия от диаграммы, приведенной на графике рис. 1.

На форму давления на входе в аэродинамические камеры прежде всего окажет влияние величина зазора между золотником и корпусом и динамика пере-очения воздуха, определяемая, в основном, длиной коммуникаций между ка-эами и переключателем.

На рис. 2 представлена пневматическая схема цепи "переключатель - каме. Здесь:

Р - давление сети на входе в переключатель,

- пневматическое сопротивление переключателя соответственно в за-.1том и открытом положениях,

Ку - сопротивление утечки,

Нш - сопротивление подводящего шланга между переключателем и камерой,

йс - сопротивление сопла,

- сопротивление камеры в направлении "сопло - сопло",

К"1( - сопротивление камеры в направлении "сопло - атмосфера".

Цель расчета - определить величину сопротивления Язк переключателя в за-лтом положении в функции величины зазора, при котором расход воздуха в работающем отсутствует. В этом положении имеет место равенство давлений атого воздуха, который подводимых к каналу работающей и неработающей цели переключателя. При анализе представленной модели использован принцип [ерпозиции, при котором рассматриваются отдельно работающая и нерабо-эщая цепи переключателя, а затем определяется расход воздуха в цепях путем ширования полученных результатов.

Правильный выбор зазора должен обеспечивать полную компенсацию дав-1ия воздуха

(1)

Проведенный расчет дал значение зазора, равное ¿> = 60//. Это значение «ко к практически применяемому значению.

Рис. 2. Пневматическая цепь «переключатель-камера»

Необходимо отметить, что увеличение зазора выше оптимального значения приводит к паразитной утечке из неработающего сопла, уменьшение - к задуванию воздуха в это сопло.

На форму кривой давления на входе в камеры оказывает влияние также характеристики линии коммуникаций подвода воздуха. В работе проведены исследования этого процесса и показано, что этот процесс описываются уравнениями математической физики - системой с распределенными параметрами.

(2)

VI

аР

д!

Л>

р--Ь гу =----,

сЫ дх

(3)

где V - средняя по сечению скорость воздуха, г - удельное сопротивление, р - вязкость воздуха.

В работе показано, что при наших условиях с погрешностями порядка процента можно пренебречь сжимаемостью воздуха. Тогда от общих уравнений (2), (3) можно перейти к уравнениям акустики:

ду _ др 8х~ д! 8у _ др

(5)

Теоретическое исследование показало, что неидеальность переключения (отклонение кривой давления на входе в камеру от кривой давления на выходе переключателя) начинает сказываться на частотах свыше 30-40 Гц. Поскольку при скорости выпуска пряжи 200 м/минчастота переключения составляет 15-20 Гц, теоретический анализ подтвердил возможность применения шлангов с длиной порядка 0,5 м.

В работе проведено исследование работы аэродинамическое крутильное устройство с учетом эффекта размыкания: в момент переключения происходит исчезновение силового контакта вьюрка с прядью, что вызывает перераспределение крутки между зонами кручения до и после вьюрка.

Сравнительный анализ показал, что вариант с размыканием более эффективен по амплитуде крутки в области малых и средних периодов и менее эффективен в области больших периодов.

Анализ вариантов с силовым размыканием выявил возможность управления круткой по длине полупериода, что в принципе дает возможность существенно увеличивать период без существенного падения прочности.

В работе проведен анализ схем с последовательным расположением нескольких вьюрков (например, двух - см. рис. 3) и показано, что при определенной синхронизации работы этих вьюрков происходит выравнивание по форме кривой крутки (без резкого падения к концу полупериода при больших полупериодах), (см. рис. 4). Физическое объяснение этого явления состоит в том, что в тот момент, когда начинается спад крутки от действия первого вьюрка, в действие вводится следующий по ходу вьюрок, расположенный в более благоприятной зоне (меньшее значение отношения длин второй и первой зон кручения). Это продляет действие крутящего воздействие в течение данного полупериода. Такой способ управления может обеспечить важные перспективы по управлению круткой в процессе формирования СК пряжи.

А*

Рис.3 Схема кручения самокруточной пряжи с коррекцией

Рис. 4. Изменение крутки в устройстве с коррекцией

Далее, нами представленная разработанная автором конструкция аэродинамического крутильного устройства с электромагнитным приводом коммутатора. В этом устройстве пневматический переключатель конструктивно объединен с крутильной камерой, а жесткая кинематическая связь между периодом крутки пряжи и скоростью выпуска машины заменена гибкой информационной связью, управляемой микропроцессорной системой управления, входящей в состав комплекса средств управления оборудованием для получения самокруточного продукта. Аэродинамическое крутильное устройство с электромагнитным приводом коммутатора дает возможность формирования фасонных эффектов и расширяет ассортиментные возможности прядильной самокруточной машины. Разработанное аэродинамическое крутильное устройство с электромагнитным приводом коммутатора свободно от недостатков, присущих существующим конструкциям пневмоперек-лючателей и крутильных устройств.

Поскольку самокруточная пряжа формируется из двух ложно-крученых стренг, то каждое прядильное рабочее место оснащено двумя аэродинамическими крутильными устройствами с электромагнитным приводом коммутатора. Управление каждым аэродинамическим крутильным устройством осуществляется индивидуально от микропроцессорной системы управления через силовой блок, питаемый от источника напряжения постоянного тока (блока питания АКУ с электромагнитным приводом коммутатора).

Описанное устройство прошло производственные испытания на ЗАО «Суворовская нить» и ОАО "Московская шерстопрядильная фабрика" и было рекомендована к серийному производству.

В главе 3 рассматриваются вопросы, связанные с контролем целостности самокруточной продукта в процессе работы оборудования.

Контроль обрыва ровницы не представляет трудности, поскольку перепад полезного сигнала при обрыве весьма велик.

Задача контроля целостности пряжи является традиционной при всех способах прядения. Однако в самокруточном способе прядения эта задача имеет существенные особенности.

Во-первых, устройство определения целостности самокруточной пряжи должно фиксировать обрыв любой из стренг, образующих самокруточный продукт (в простейшем случае эти стренги имеют одинаковую линейную плотность, но возможны случаи, когда самокруточная пряжа формируется из компонентов, имеющих различную линейную плотность; при этом устройство должно уверенно фиксировать обрыв компонента с меньшей линейной плотностью).

Во-вторых, устройство определения целостности самокруточной пряжи должно быть достаточно быстродействующим, т.к. в противном случае при высоких скоростях выпуска (до 250 м/мин), на которых работает самокруточное оборудование, „мы будем иметь очень большое количество бракованной пряжи и, следовательно, экономические потери. .

В-третьих, в силу специфических условий формирования паковки на само-круточных прядильных машинах, натяжение пряжи существенно изменяется в функции положения (прорезного мотального барабанчика) раскладчика, при этом соответственно изменяется плотность пряжи, форма и размеры ее сечения.

В этой главе рассматриваются основные технологические решения, позволяющие эффективно контролировать обрыв стренги в самокруточной пряже и развивается методика расчёта, позволяющая выбрать оптимальные параметры устройства.

На рис. 5 показана структурная схема оптоэлектронного устройства определения целостности самокруточной пряжи, обеспечивающего контроль процесса формирования самокруточной пряжи при сформулированных требованиях.

Рис.5. Структурная схема устройства определения целостности самокруточной пряжи.

В четвертой главе приведены результаты экспериментальных исследований, посвященных отработке оптимальных параметров контролирующих устройств.

Основные компоненты разработанного комплекса средств управления са-мокруточш.ш оборудованием исследовались экспериментально в составе роботизированного технологического комплекса (РТКС-1) на базе прядильной само-круточной машины типа 225-ШГ-2 на ОАО "Московская шерстопрядильная фабрика".

Целыо экспериментальных исследований была проверка принципиальных конструктивных решений, реализованных с помощью комплекса средств управления в составе РТКС-1.

Комплекс может быть реализован как на базе серийных самокруточных машин ПСК-225-ШГ, так и на базе вновь разрабатываемых самокруточных прядильных машин.

Комплекс выполняет полуавтоматическую заправку крутильных устройств на каждом рабочем месте; обеспечивает регулирование скорости машины в заправочном и рабочем режимах; обеспечивает плавный переход от заправочной скорости к рабочей; осуществляет программируемое изменение длины периода кручения. При наработке заданного количества самокруточного продукта происходит автоматический останов машины. Останов машины также происходит при срабатывании хотя бы одного датчика обрыва пряжи или датчика обрыва ровницы.

В процессе работы прядильной самокруточной машины производится расчет технико-экономических показателей ее работы и индикация этих показателей на информационном табло, установленном непосредственно на машине.

В процессе экспериментальных исследований определялись физико-механические показатели самокруточной пряжи, выработанной с помощью комплекса РТКС-1, оснащенного аэродинамическими крутильными устройствами с электромагнитным приводом коммутатора. Анализ этих данных показал, что коэффициент вариации по линейной плотности, относительная разрывная нагрузка, разрывное удлинение аналогичны контрольному варианту с обычной машины ПСК-225-ШГ. Однако можно отметить, что коэффициенты вариации по разрывной нагрузке и крутке у пряжи с РТКС-1 лучше, чем с машины ПСК-225-ШГ. Объясняется это лучшей стабильностью величины пневмосигнала в крутильных камерах, из-за чего крутка более стабильна по длине, а это влияет на коэффициент вариации по крутке и разрывной нагрузке.

По результатам испытаний и органолептической оценки была доказана возможность выработки самокруточной пряжи в диапазоне 15.6текс х 2 -ПООтекс х 2 с углом сдвига фаз 15° +165° и длиной периода 60+ 360мм.. Пряжа ровнее по крутке, по длине полупериода, спокойнее, более равновесна, отсутствуют места повышенной ворсистости.

Общие выводы и рекомендации по работе

1. Комплекс средств управления самокруточным прядильным оборудованием является необходимым условием полной реализации потенциальной эффективности такого типа оборудования. Такая необходимость определяется высокими скоростями, реализуемыми при самокруточной формировании пряжи, высокой напряженностью технологического процесса и его критичностью к величинам па-

раметров, связанных с качеством изготовления, наладки и интенсивностью производственного процесса.

В работе исследованы и сформулированы технологические требования к системам контроля и управления самокруточным прядильным оборудованием.

2. Разработан алгоритм автоматического контроля и управления технологическим процессом формирования самокруточной пряжи на базе микропроцессорной системы управления. Разработана и реализована на практике система, реализующая этот алгоритм, и включающая в свой состав необходимые структурные и принципиальные схемы, реализующие на практике современные системы контроля процесса изготовления самокруточной пряжи.

3. Разработана и внедрена система диагностики состояния отдельных прядильных мест и прядильного самокруточного оборудования в целом.

4. Разработана и внедрена система сбора технико-экономических показателей самокруточного оборудования и контроль за ними.

5. Сформулированы и реализованы на практике оптимальные, с точки зрения технологического процесса, принципы управления приводом самокруточной прядильной машины.

6. Разработана и внедрена система полуавтоматической заправки самокруточной прядильной машины.

7. Предложен метод и на практике разработана система, позволяющая получить самокруточную пряжу с фасонными эффектами.

Предложены меры и разработана система, позволяющая ликвидировать муаровый эффект на ткани и в трикотаже, вырабатываемых из традиционной самокруточной пряжи.

8. Проведены исследования, разработаны и внедрены рекомендации по оптимальным параметрам технологического зазора в пневматическом переключателе машины ПСК.

9. Проведены исследования, разработаны и внедрены рекомендации по оптимальным параметрам длины шлангов с точки зрения динамики переключения воздуха в вихревой камере в машине ПСК-225-ШГ.

10. Проведены исследования и разработаны рекомендации по коррекции изменения крутки в аэродинамических крутильных устройствах. Исследована математическая модель с периодическим размыканием вьюрка.

11. Определены требования, предъявляемые к устройству определения целостности самокруточной пряжи, разработана математическая модель такого устройства, структурная и принципиальная электрическая схема оптоэлектронного устройства определения целостности самокруточной пряжи. Устройство осуществляет автоматический контроль обрыва одной из стренг самокруточной пряжи.

12. Предложена конструкция аэродинамического крутильного устройства с электромагнитным приводом коммутатора. В этой конструкции пневмопереклю-чатель непосредственно совмещен с крутильной камерой. При этом жесткая кинематическая связь между периодом крутки пряжи и скоростью выпуска машины

заменена гибкой информационной связью, управляемой микропроцессорной системой управления.

Основное содержание диссертации отражено в печатных работах

Статьи в изданиях, включенных в список ВАК Российской Федерации

1. Филипьев А.Ф. Влияние длины шлангов на динамику переключения воздуха в вихревой камере в машине ПСК-225ШГ [Текст] / В.К. Разумеев, П.М. Мовшович, А.Ф. Филипьев // Изв. ВУЗов. Технология текстильной промышленности.-2008. - №4 (309), С. 31-35.

2. Филипьев А.Ф. Динамика кручения одиночной нити, в двухзонном аэродинамическом крутильном устройстве. [Текст] / В.К. Разумеев, П.М. Мовшович, А.Ф. Филипьев // Изв. ВУЗов. Технология текстильной промышленности. - 2008. -№5 (310).

Статьи в сборниках научных трудов

3. Филипьев А.Ф. О некоторых задачах автоматизации самокруточного оборудования./ Филипьев А.Ф., Пищиков А.Д., Кокиш М.И. // Сборник научных трудов.- М„ ВНИИЛтекмаш, 1987.

4. Филипьев А.Ф. Роботизированный технологический комплекс на базе прядильной самокруточной машины ПСК-225-ШГ./ Филипьев А.Ф., Пищиков А.Д., Ульянова Н.Д. //Сборник научных трудов.- М., ВНИИЛтекмаш, 1988.

5. Филипьев А.Ф. Разработка и исследование датчика обрыва самокруточной пряжи./ Филипьев А.Ф. //Сборник научных трудов,- М., ВНИИЛтекмаш, 1988

6. Филипьев А.Ф. Комплекс средств автоматизации для прядильной самокруточной машины./ Филипьев А.Ф. // Тезисы к докладу на VII научно-технической конференции молодых специалистов. М., ВНИИЛтекмаш, 1988.

7. Филипьев А.Ф. Динамика кручения одиночной нити в двухзонном аэродинамическом крутильном устройстве. / Мовшович П.М., Разумеев К.Э., Филипьев А.Ф., Разумеев В.К. //Сборник научных трудов,- М., ОАО НПК «ЦНИИ-Шерсть», 2008.

8. Филипьев А.Ф. Исследование технологического зазора в пневматическом переключателе. // Мовшович П.М., Филипьев А.Ф., Разумеев В.К. //

Сборник научных трудов,- М., ОАО НПК «ЦНИИШерсть», 2008.

Авторские свидетельства

9. Филипьев А.Ф. Устройство для контроля обрыва одного из компонентов многокомпонентной пряжи./ Филипьев А.Ф., Пищиков А.Д., Хавкин В.П., Кисин Б.М., Афанасьев В.К., Крюк Т.П., Кабытов В.П. // Авторское свидетельство СССР № 1468035

Подписано в печать 02.11.09 Формат бумаги 60x84/16 Бумага множ. Усл.печл. 1,0 Заказ 352 Тираж 80 ГОУВПО «МГТУ им. А.Н. Косыгина», 119071, Москва, ул. Малая Калужская, 1

Введение.

Глава 1. Современное состояние проблемы обеспечения оборудования для получения само1футочного продукта устройствами управления и основные требования к этим устройствам.

1.1. Современное состояние проблемы обеспечения самокруточного оборудования устройствами управления.

1.2. Технологические требования к комплексу средств управления оборудованием для получения самокруточного продукта.

1.2.1. Контроль обрыва ровницы.

1.2.2. Контроль обрыва пряжи.

1.2.3. Измерение натяжения пряжи на выходе её из тянульной пары прядильной самокруточной машины.

1.1.4. Контроль технического состояния оборудования для получения самокруточного продукта (диагностика состояния оборудования).

1.2.5. Определенно технико-экономических показателей.

1.2.6. Управление приводом машины.

1.2.7. Полуавтоматическая заправка.

1.2.8. Получение самокруточной пряжи с фасонными эффектами. Ликвидация муарового эффекта на ткани из традиционной самокруточной пряжи.

1.2.9. Технические средства для реализации функций контроля и управления.

1.3. Постановка задачи.

Глава 2. Влияние элементов пневматической цепи на характеристики пряжи.

2.1. Исследование технологического зазора в пневматическом переключателе

2.2. Влияние длины шлангов на динамику переключения воздуха в вихревой камере в машине ПСК-225-ШГ.

2.3. Модель АКУ с периодическим размыканием вьюрка. Возможность коррекции кривой изменения крутки.

2.4. Управление круткой в зоне II (МКУ).

2.5. АКУ с электромагнитным приводом.

2.6. Выводы.

Глава 3. Автоматический контроль целостности продукта На прядильной самокруточной машине.

3.1. Постановка задачи.

3.2. Структурная и принципиальная схемы устройства контроля целостности самокруточного продукта обрыва.

3.3. Определение рациональных параметров устройства контроля целостности пряжи.

3.4. Выводы.

Глава 4. Экспериментальные исследования.

4.1. Методика испытаний.

4.2. Результаты второго этапа предварительных испытаний.

4.2.1. Результаты испытаний пряжи.

4.2.2. Результаты испытаний комплекса марки РТКС-1.

4.2.3. Результаты испытаний датчика обрыва пряжи.

4.3. Результаты приемочных испытаний.

4.4. Выводы.

Для решения проблемы обеспечения населения товарами народного потребления необходимо значительно увеличить масштабы создания, освоения и внедрения в производство новой высокоэффективной техники, обеспечивающей рост производительности труда, снижение материалоемкости и энергоемкости, улучшение качества выпускаемой продукции, повышение её конкурентоспособности на внешнем рынке. В полной мере это относится к оборудованию текстильной промышленности, в которой одним из перспективных направлений технического прогресса является широкое внедрение оборудования для самокруточного прядения.

Самокруточный способ прядения, основанный на принципе ложного кручения, позволяет резко увеличить скорость выпуска пряжи (в 10-15 раз) за счет разделения процессов кручения и наматывания, а также существенно увеличить производительность труда, улучшить использование сырья,.уменьшить потребность в электроэнергии и в производственных площадях, получить продукты с новыми характеристиками.

В настоящее время существуют два направления технической реализации способа самокруточного формирования продуктов прядения. Первое направление использует механические крутильные устройства [1-10]; это направление реализовано в прядильных самокруточных машинах Repco.

Второе направление основано на использовании аэродинамических крутильных устройств [15-17] . Это направление реализовано в первых отечественных прядильных самокруточных машинах ПСК-225-ШГ, разработанных ВНИИЛТекмашем и Костромским СКВ ТМ. Эти машины серийно выпуска-? лись Душанбинским заводом "Таджиктекстильмаш".

Благодаря разделению операций, формирования стренг, их кручения и намотки процесс получения продуктов прядения на самокруточном оборудовании является объектом для применения различных средств управления и средств автоматического управления. Сюда следует отнести возможность гибкого управления технологическим процессом ( варьирование фазы,, частоты и амплитуды изменения крутки по заданной программе), введение систем оптимизации технологического процесса (в частности, в функции обрывности и успеваемости работницы), автоматизацию процесса заправки, применение различных средств контроля качества продуктов прядения, систем управления разного уровня, автосъемников, обеспечение фасонных эффектов за счет программного изменения длины периода кручения и угла сдвига фаз.

Хотя достигнутый уровень развития самокруточного прядения в нашей стране, позволяющий с уверенностью говорить о его перспективности, достаточно высок, возможности самокруточного способа формирования продуктов прядения не реализованы полностью, т.к. полная реализация потенциальной эффективности этого способа прядения возможна только на базе комплексного исследования процессов и устройств для получения самокруточного продукта.

Основными факторами, определяющими необходимость применения устройств управления самокруточным оборудованием, является то, что: при высоких скоростях, реализуемых при формировании самокруточного продукта (200-280 м/мин), обслуживание вручную становится неэффективно без обеспечения хотя бы некоторого минимального объема автоматизации оборудования;

- органолептическое обнаружение нарушений технологического процесса (недостаточная степень кручения; обрыв одной стренги в готовой пряже и т.п.) связано с большими трудностями, а в ряде случаев неосуществимо;

- невозможность гибкого управления технологическим процессом получения самокруточного продукта прядения без обеспечения его средствами автоматического управления;

- своевременная диагностика СК оборудования приобретает особое значение в связи* с тем, что простои такого высокопроизводительного оборудования весьма сильно влияют на эффективность его использования.

В данной работе была поставлена задача создания и исследования технологических требований к устройствам управления прядильной самокруточной машиной. Создание такого комплекса средств управления, сдерживалось из-за сложности и громоздкости систем управления. С появлением микропроцессорной техники реализация технологических требований, предъявляемых к устройствам управления самокруточным оборудованием, стала возможной. В работе сформулированы основные требования к микропроцессорной системе управления, необходимой для управления прядильной самокруточной машиной. Разработанная микропроцессорная система управления в составе комплекса средств управления прядильной самокруточной машиной прошла производственные испытания на ОАО "Московская шерстопрядильная фабрика".

По результатам производственных испытаний комплекс средств управления прядильной самокруточной машиной (роботизированный технологический комплекс РТКС-1) принят междуведомственной комиссией к серийному производству с решением о присвоении высшей категории качества (см. Приложение 1).

Общие выводы и рекомендации по работе

1. Комплекс средств управления самокруточным прядильным оборудованием является необходимым условием полной реализации потенциальной эффективности такого типа оборудования. Такая необходимость определяется высокими скоростями, реализуемыми при самокруточном формировании пряжи, высокой напряженностью технологического процесса и его критичностью к величинам параметров, связанных с качеством изготовления, наладки и интенсивностью производственного процесса.

В работе исследованы и сформулированы технологические требования к системам контроля и управления самокруточным прядильным оборудованием.

2. Разработан алгоритм автоматического контроля и управления технологическим процессом формирования самокруточной пряжи на базе микропроцессорной системы управления. Разработана и реализована на практике система, реализующая этот алгоритм, и включающая в свой состав необходимые структурные и принципиальные схемы, реализующие на практике современные системы контроля процесса изготовления самокруточной пряжи.

3. Разработана и внедрена система диагностики состояния отдельных прядильных мест и прядильного самокруточного оборудования в целом.

4. Разработана и внедрена система сбора технико-экономических показателей самокруточного оборудования и контроль за ними.

5. Сформулированы и реализованы на практике оптимальные, с точки зрения технологического процесса, принципы управления приводом самокруточной прядильной машины.

6. Разработана и внедрена система полуавтоматической заправки самокруточной прядильной машины.

7. Предложен метод и на практике разработана система, позволяющая получить самокруточную пряжу с фасонными эффектами.

Предложены меры и разработана система, позволяющая ликвидировать муаровый эффект на ткани и в трикотаже, вырабатываемых из традиционной самокруточной пряжи.

8. Проведены исследования, разработаны и внедрены рекомендации по оптимальным параметрам технологического зазора в пневматическом переключателе машины ПСК.

9. Проведены исследования, разработаны и внедрены рекомендации по оптимальным параметрам длины шлангов с точки зрения динамики переключения воздуха в вихревой камере в машине ПСК-225-ШГ.

10. Проведены исследования и разработаны рекомендации по коррекции изменения крутки в аэродинамических крутильных устройствах. Исследована математическая модель с периодическим размыканием вьюрка.

11. Определены требования, предъявляемые к устройству определения целостности самокруточной пряжи, разработана математическая модель такого устройства, структурная и принципиальная электрическая схема опто-электронного устройства определения целостности самокруточной пряжи. Устройство осуществляет автоматический контроль обрыва одной из стренг самокруточной пряжи.

12. Предложена конструкция аэродинамического крутильного устройства с электромагнитным приводом коммутатора. В этой конструкции пнев-мопереключатель непосредственно совмещен с крутильной камерой. При этом жесткая кинематическая связь между периодом крутки пряжи и скоростью выпуска машины заменена гибкой информационной связью, управляемой микропроцессорной системой управления.

169

1. Мовшович П.М. Устройство для получения самокрученой пряжи / Авторское свидетельство № 562594 - 1977г.

2. Мовшович П.М. Способ получения самокруточной пряжи / Мовшович П.М., Максимов Г.К., Шкрабов Б.С., Кокиш М.И. //Авторское свидетельство № 587755 1977г.

3. Forming twisting yarns and other twisting assemblies. // Патент Англии № 1015291 1965 г.

4. The Repco-Spinner // Piatt Bull, 11, №7, 1970, pp 248-257.

5. Walls G.W. Oscillation Rollers for Self-twist Spinning // Journal of the Textile institute, V61, № 6. 1970, pp 245-259.

6. Henshow D. E. Twist Distribution in Self-twist yarn // Journal of the Textile institute, V61, № 6. 1970, pp 269-278.

7. Ellis В. C., Walls G. W. Technological aspect of twisted self-twist yarn // Journal of the Textile institute, V61, № 6. 1970.

8. Henshow D. E. Self-twist Yarn // Journal of the Textile institute, V60, № 11. 1969, pp 443-451.

9. Henshow D. E. Model for Self-twist Yarn // Journal of the Textile institute, V61, № 3. 1970, pp 97-107.

10. Вихревая камера устройства для получения самокрученой нити / Максимов Т.К., Мовшович П.М., Шкрабов Б.С., Кокиш М.И. // Авторское свидетельство № 833014 -1981 г.

11. Мовшович П. М., Хавкин В.П., Ильин А.И. "Устройство дляформирования самокруточной пряжи"// ЦНИИТЭИлегпищемаш, М.,1971., с.38

12. Yarn structure // Патент Англии № 1047503 -1966 г

13. Хавкин В. П., Мовшович П. М. О формировании пряжи самокруточным способом // Текстильная промышленность, № 9, 1972, с.22-25

14. Рубцова А.Б., Мовшович П.М. и др. Вихревая камера устройства для получения самокруточной пряжи // Авторское свидетельство № 1089184 1977 г.

15. Научно-исследовательские и опытно-конструкторские работы по изысканию конструкции для самокруточного формирования пряжи и ровницы // Отчет по теме 94-71 1333. М., ВНИИЛТекмаш, 1971г.

16. Мовшович П.М. др. "Прядильная самокруточная машина ПСК-225-ШГ для выработки пряжи для трикотажного производства"// Текстильная промышленность, № 7, 1978г., с.34-36

17. Мовшович П. М. Самокруточное прядение // М., Легпромбытиздат, 1985г., 248 с.

18. Мовшович П. М. Разработка теоретических основ технологического процесса самокручения и промышленного оборудования для его реализации, // Докторская диссертация, Кострома- 1987г.

19. Process for forming twisted fiber assemblies,//.Патент Англии № 1084371- 1966г.

20. Twisted thread assemblies. // Патент Англии № 1144614 1967 г.

21. Twisting apparatus //Патент Англии № 1121942- 1964 г.

22. Formation of twisted thread assemblies// Патент Англии № 1336932. -1975 г.

23. Strand twisting apparatus //Патент Англии № 1341293 1973 г.

24. Strand twisting apparatus // Патент Австралии № 432698 1968 г.

25. Свечников С. В. Элементы оптоэлектроники // М., Советское радио, 1971.

26. Мухитдинов М.А. и др. Фотоэлектрический способ определения толщины нитей // Авторское свидетельство №" 619790 1983г.

27. Гинзбург Л.Н., Хавкин В.П., Молчанов А.С., Винтер Ю.М.,

28. Мовшович П.М. Динамика основных процессов прядения // ч. Ill, М.,

29. Легкая индустрия, 1976, с. 124-125.

30. Терюшков А.В. Борьба с обрывностью в хлопкопрядении // Ростехиздат, М., 1962, с. 117

31. Горн И.В., Хавкин В.П., Молчанов А.С. Матиматическая модель обрывности // Труды ЦННИЛВ, т.29,М., 1974, с. 116-123.

32. Будников В.И. О вероятности обрывов пряжи // Труды МТИ, М., 1969г., с. 106-110.

33. Правила определения оценок и доверительных границ для параметров Экспоненциального распределения Пуассона. ГОСТ 11.005-74.

34. Мовшович П.М. Способ получения самокруточной пряжи/ Мовшович П.М., Шкрабов Б.С., Максимов Г.К., Хавкин В.П. // Авторское свидетельство № 400635 1973 г.

35. Мовшович П.М. Устройство для сообщения нити перемежающейся крутки / Мовшович П.М., Иванов Л.Н., Шкрабов Б.С., Максимов Г.К., Хавкин В.П. // Авторское свидетельство № 436106 - 1974г.

36. Дюканова Т.И. Разработка технологии получения самокрученой пряжи способом совмещенного формирования и кручения // Кандидатская диссертация, Кострома — 1989г.

37. Авербух Д.И., Молчанов А.С., Хавкин В.П. Формирование пряжи с фасонными эффектами // М., ЦРШИТЭИлегпищемаш, 1974г., с 41.

38. Мовшович П.М. и др. Пневматический переключатель устройства для получения самокрученой пряжи // Авторское свидетельство № 5673431977г.

39. Мовшович П.М. Переключатель устройства для получения самокрученой пряжи /П.М. Мовшович, Г.К. Максимов, Б.С. Шкрабов, В.П. Хавкин, Н.Б.Бабушкина// Авторское свидетельство № 567343 1977 г.

40. Богачева А.В. Пневматические элементы систем автоматического управления//М., Машиностроение, 1966г.

41. Максимов Г.К. Экспериментальное и теоретическое исследование основных узлов устройства для формирования самокруточной пряжи аэродинамическим способом // Кандидатская диссертация, М.,1974г,с.113-136

42. Хавкин В.П. и др. Автоматический контроль и регулирование текстильных материалов // М., Легкая индустрия, 1975г.

43. Корн Г. и Корн Т. Справочник по математике для научных работников и инженеров// М., Наука, 1974г.

44. Филипьев А.Ф. и др. Устройство для контроля обрыва одного из компонентов многокомпонентной пряжи // Авторское свидетельство»1468035- 1987г.

45. Хавкин В.П., Молчанов А.С. Формирование пряжи с фасонными эффектами на кольцепрядильной машине для льна ЭИ серия А // Текстильная промышленность, 1974, с.40.

46. Электрические измерения неэлектрических величин / Под редакцией П.В. Новицкого // Л., Энергия, 1975.

47. Новицкий П.В. и др. Цифровые приборы с частотными датчиками // Л., Энергия, 1975.

48. Филипьев А.Ф., Пищиков А.Д., Кокиш М.И. О некоторых задачах автоматизации самокруточного оборудования // Сборник научныхтрудов, ВНИИЛтекмаш, М.,1987. с. 126-135.

49. Филипьев А.Ф., Пищиков А.Д., Ульянова Н.Д. Роботизированный технологический комплекс на базе прядильной самокруточной машины

50. ПСК-225-ШГ // Сборник научных трудов, ВНИИЛтекмаш, М., 1988. с. 18-24.

51. Ю.Н. Бондаренко, Мовшович П.М. и др. Методика расчета оптимального зазора в пневматическом переключателе // М., ЦНИИТЭИЛегпищемаш, 1986г, 7 стр. (депонированная рукопись).

52. Филипьев А.Ф. Разработка и исследование датчика обрыва самокруточной пряжи // Сборник научных трудов.- М., ВНИИЛтекмаш, 1988г., с. 59-66.

53. Филипьев А.Ф. Комплекс средств автоматизации для прядильной самокруточной машины // Тезисы к докладу на VII научно-технической конференции молодых специалистов. М., ВНИИЛтекмаш, 1988г., с. 4-5

54. Филипьев А.Ф. Динамика кручения одиночной нити в двухзонном аэродинамическом крутильном устройстве / Мовшович П.М., Разумеев К.Э., Филипьев А.Ф., Разумеев В.К. // Сборник научных трудов,-М., ОАО НПК «ЦННИШерсть», 2008г., с. 71-77

55. Мовшович П.М., Филипьев А.Ф., Разумеев В.К. Исследование технологического зазора в пневматическом переключателе // Сборник научных трудов.- М., ОАО НПК «ЦННИШерсть», 2008г., с.78-82

56. Гурьев А.Н. Опыт эксплуатации прядильных самокруточных машин в производственных условиях /К.Э. Разумеев, А.Н. Гурьев// Сборник научных трудов ОАО НПК «ЦНИИШерсть», М., «0ргсервис-2000» 2006, с. 129-133.