автореферат диссертации по технологии материалов и изделия текстильной и легкой промышленности, 05.19.02, диссертация на тему:Совершенствование технологии регенерации волокна на машине для переработки отходов хлопкопрядильного производства с использованием модульных элементов

На правах рукописи

Кочетков Игорь Вячеславович

* С- ' * ^

СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ ТЕХНОЛОГИИ РЕГЕНЕРАЦИИ ВОЛОКНА

НА МАШИНЕ ДЛЯ ПЕРЕРАБОТКИ ОТХОДОВ ХЛОПКОПРЯДИЛЬНОГО ПРОИЗВОДСТВА С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ МОДУЛЬНЫХ ЭЛЕМЕНТОВ

Специальность: 05.19.02 - Технология и первичная обработка текстильных

материалов и сырья

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

ИВАНОВО 2005

Работа выполнена в государственном образовательном учреждении высшего профессионального образования «Ивановская государственная текстильная академия» (ИГТА).

Научный руководитель -

кандидат технических наук, профессор Зарубин

Виталий Михайлович

Официальные оппоненты:

доктор технических наук, доцент

Пигалев

Евгений Яковлевич

доктор технических наук, профессор

Плеханов

Алексей Федорович

Ведущая организация -

Открытое акционерное общество «Ивчесмаш» (г. Иваново).

Защита состоится «27» О К т 4 ору2005 г. в 4О часов на заседании диссертационного совета Д 212.061.0"! при Ивановской государственной текстильной академии по адресу: 153000, г. Иваново, пр. Ф. Энгельса, 21.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Ивановской государственной текстильной академии.

Автореферат разослан «29» сецт 2005 г.

Ученый секретарь диссертационного совета

Кулида Н.А.

lb

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. В современных условиях для интенсивного развития всех отраслей промышленности значительно возрастает потребность в создании новых малоотходных технологий. В первую очередь эта проблема должна быть решена в материалоемких отраслях, к которым относится текстильная промышленность.

Проблема экономии материальных ресурсов и сырья не является абстрактной, а находится в плоскости наиболее актуальных практических задач. В связи с этим внедрение новых ресурсосберегающих технологий и научно-технических достижений, направленных на повышение эффективности использования сырьевых ресурсов, новых машин, малоотходных и безотходных технологий является крайне необходимым.

Отечественный опыт работы текстильных предприятий в последние годы и мировой опьгг показывают, что одним из наиболее актуальных вопросов является эффективное использование регенерированных волокон и возможность их получения. Исходя из этого, ведущие мировые производители текстильного оборудования включают в свои производственные программы разработку и поставку на рынок специализированных машин для первичной переработки текстильных технологических отходов и вторичных материальных ресурсов (BMP).

Поэтому проблема получения качественных регенерированных волокон и поиск путей их более эффективного использования стала в настоящее время одной из наиболее важных задач в экономическом и экологическом аспектах.

В связи с этим исследование машины для регенерации шляпочного очеса (МРШ) является актуальной задачей, имеющей важное значение как в практическом, так и в научно-техническом плане.

Цель н задачи исследований. Целью диссертационной работы является совершенствование технологии регенераций волокна на основе исследования модульных элементов машины для переработки хлопкопрядильных отходов.

В соответствии с поставленной целью необходимо решить следующие задачи:

1. Провести критический анализ отечественных и зарубежных литературных источников, патентной литературы и определить пути совершенствования машин по регенерации текстильных хлопкопрядильных отходов.

2. Провести теоретические исследования зоны чесания машины МРШ.

3. Провести технологические испытания МРШ в производственных условиях.

4. Определить скоростные показатели рабочих органов машины для выявления оптимальных параметров работы МРШ с помощью методов математического планирования эксперимента.

5. Провести аэродинамические исследования зоны вывода

регенерированного волокна.

6. Разработать рекомендации по совершенствованию технологии

регенерации и конструкции машины. Методика исследований. Данная работа включает теоретические и экспериментальные исследования.

В теоретических исследованиях машины для регенерации шляпочных очесов использованы методы математической статистики, теория проектирования текстильных машин.

Полученные данные обрабатывались на ЭВМ. Использовались методы прикладной аэродинамики для анализа характера распределения скорости воздушного потока и скоростного давления в зоне вывода волокна, а также для получения качественных характеристик физико-механических свойств регенерированного волокна.

В научно-исследовательской работе использовались текстильные технологические отходы хлопкопрядильного производства - орешек трепальный, орешек чесальный и шляпочный очес.

Свойства полученных регенерированных волокон определялись на современных стандартных лабораторных приборах.

Экспериментальные исследования проводились в производственных условиях прядильной фабрики ОАО «Кохматекстиль» (г. Кохма, Ивановская область), а также на экспериментальном участке студенческого конструкторско-исследовательского бюро (СКИБ) ИГТА.

Научная новизна. В диссертационной работе получены следующие результаты:

♦ выявлено влияние направления вращения рабочего валика на загруженность гарнитуры и получено математическое выражение, характеризующее захватывающую способность его гарнитуры;

♦ получены математические модели исследуемого технологического процесса и определены оптимальные скоростные параметры работы разрабатывающего барабана и чистительного валика;

♦ экспериментально показана целесообразность использования в конденсоре вставки типа «короб укороченный», обеспечивающей выравнивание аэродинамических показателей и стабилизацию линейной плотности продукта по ширине конденсора;

♦ предложены новые технологические и конструкторские решения по усовершенствованию МРШ.

Новизна технических решений подтверждена двумя свидетельствами РФ на полезную модель № 27388, № 28692 и патентом РФ на полезную модель № 39602.

Практическая значимость. По результатам теоретических и экспериментальных исследований машины МРШ:

♦ разработана и изготовлена конденсорная вставка типа «короб укороченный», предназначенная для выравнивания

аэродинамических показателей и стабилизации линейной плотности продукта по ширине конденсора;

• спроектирован и изготовлен стенд конденсорной установки;

• разработаны образцы нового технологического оборудования для производства ваты и нетканых материалов.

Проведенные технологические исследования позволили определить оптимальные скоростные параметры разрабатывающего барабана и чистительного валика.

Полученные результаты работы могут быть использованы научными работниками, исследователями, специалистами и технологами на производстве.

Реализация результатов исследований. Машина для регенерации шляпочного очеса, изготовленная на Фурмановском литейно-механическом заводе (ФЛМЗ), прошла испытания в производственных условиях прядильной фабрики ОАО «Кохматекстиль» (г. Кохма, Ивановская область).

Основные положения диссертации используются при проведении научно-исследовательских работ, а также при курсовом и дипломном проектировании в Ивановской государственной текстильной академии.

Апробация работы. Материалы и результаты диссертационной работы* докладывались, обсуждались и получили положительную оценку на:

• межвузовской научно-технической конференции аспирантов, магистрантов и студентов «Молодые ученые - развитию текстильной и легкой промышленности» (Поиск-2001), Иваново: ИГТА, 2001;

• межвузовской научно-технической конференции аспирантов и студентов «Молодые ученые - развитию текстильной и легкой промышленности» (Поиск-2002), Иваново: ИГТА, 2002;

• международной научно-технической конференции «Современные наукоемкие технологии и перспективные материалы текстильной и легкой промышленности» (Прогресс-2002), Иваново: ИГТА, 2002;

• межвузовской научно-технической конференции молодых ученых и студентов «Студенты и молодые ученые КГТУ - производству», Кострома: КГТУ, 2002;

• межвузовской научно-технической конференции аспирантов -и студентов «Молодые ученые - развитию текстильной и легкой промышленности» (Поиск-2003), Иваново: ИГТА, 2003;

• республиканской научно-практической конференции студентов, аспирантов, магистрантов и молодых ученых «Перспективы развития хлопкоочистительной, текстильной и легкой промышленности», Ташкент: ТИТЛП, 2003;

• межвузовской научно-технической конференции «Современные проблемы текстильной и легкой промышленности», Москва: РосЗИТЛП, 2004;

• международной научно-технической конференции «Современные наукоемкие технологии и перспективные материалы текстильной и легкой промышленности» (Прогресс-2004), Иваново: ИГТА, 2004;

• расширенном заседании кафедры механической технологии текстильных материалов (МТТМ) ИГТА, 2005;

• научном семинаре по проблемам повышения эффективности процессов текстильной и легкой промышленности, ИГТА, 2005.

Публикации. По теме диссертации опубликованы 22 печатные работы, в том числе: 1 статья в журнале «Известия вузов. Технология текстильной промышленности», 1 статья в монгольском научном журнале «Эрдэм шинжилгээний бичиг» (г. Улан-Батор), 3 статьи в сборнике «Известия Ивановского отделения Петровской академии наук и искусств» (секция технических наук), 1 статья в периодическом научном журнале «Вестник Ивановской государственной текстильной академии», 1 статья в юбилейном сборнике научных трудов «Совершенствование техники и технологии легкой промышленности», 3 научные статьи, депонированные в ООО «Легпроминформ» и ВИНИТИ, а также 9 тезисов докладов на международных, республиканской и межвузовских научно-технических конференциях. Получены два свидетельства РФ на полезную модель № 27388, № 28692 и патент РФ на полезную модель № 39602.

Структура в объем диссертационной работы. Диссертационная работа состоит из введения, четырех глав с выводами, основных выводов и результатов работы, библиографического списка использованной литературы (117 наименований) и трех приложений.

Диссертация изложена на 231 странице машинописного текста, содержит 89 рисунков и 76 таблиц.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность темы диссертации, сформулированы цель и задачи исследований, определены методы исследований, показаны научная новизна и практическая ценность работы.

В первой главе проведен анализ современного состояния технологии и оборудования в области регенерации волокон из хлопкопрядильных отходов. Рассмотрено как зарубежное оборудование известных фирм, так и отечественное, применяемое для регенерации текстильных хлопкопрядильных отходов. Отмечено, что в последние годы все большее внимание уделяется вопросам более широкого использования низких сортов хлопка и отходов текстильного производства, в связи с чем вопросам их переработки придается особое внимание. Показано, что дальнейший прогресс в текстильной промышленности связан с решением проблемы сырья, в частности, с рациональным использованием значительного объема волокнистых отходов.

В заключение главы отмечено, что машина для регенерации шляпочного очеса, являясь перспективной и базовой для создания новых машин для регенерации хлопкопрядильных отходов, до настоящего времени остается

недостаточно изученной, в связи с чем определены задачи по ее исследованию в конструктивном, аэродинамическом и технологическом аспектах.

Вторая глава посвящена теоретическим исследованиям валичной зоны чесания МРШ. На протекание процесса чесания значительное влияние оказывает загруженность волокном чешущих поверхностей. Этот показатель во многом обуславливает активность чесания, смешивающую и выравнивающую способности. Рассмотрим влияние направления вращения рабочих валиков на их загрузку волокном. На рис. 1 показана валичная зона чесания машины МРШ.

Рабочие валики 2 и 4 выводят часть волокнистого материала из зоны чесания, а чистительный валик 3 возвращает волокно на поверхность главного барабана 1. При этом направления вращения валиков 2 и 4 противоположны.

Взаимодействие главного барабана 1 с рабочим валиком 4 аналогично взаимодействию главного барабана со съемным барабаном (по направлению вращения рабочих органов, по взаиморасположению гарнитуры, по соотношению скоростей). Поэтому закономерности перехода волокон с главного барабана 1 на рабочий валик 4 должны быть аналогичны закономерностям их перехода на съемный барабан.

Известно, что соотношение загруженностей гарнитур главного и съемного барабанов определяется следующим выражением:

о)

где Qг, 0С - загруженность гарнитуры соответственно главного и съемного барабанов, г/м;

К - коэффициент, определяемый по формуле:

К = К.К-уК* — гКш-

Здесь Ки К2, Къ - коэффициенты, характеризующие соотношение соответственно плотностей, захватывающих способностей и волокноемкостей взаимодействующих гарнитур;

Кш- коэффициент, характеризующий влияние центробежной силы от вращения главного барабана на его загруженность. В соответствии с этим соотношение загруженностей гарнитур главного барабана и рабочего валика можно записать в виде:

а-)

где (2Р - загруженность гарнитуры рабочего валика, г/м.

Очевидно, что при одинаковых диаметрах и гарнитурах рабочих валиков 2 и 4 различие коэффициентов К обусловлено различием коэффициентов К2.

Для взаимодействия главного барабана 1 и рабочего валика 4

коэффициент ЯГ4 можно определить аналогично соответствующему коэффициенту, характеризующему соотношение захватывающих способностей гарнитур съемного и главного барабанов:

к<а,4 _ + Рр) + / 5Ш(«Р + Рр -ДЛ-/С05(аг - рг)]

2 [$т(ар + Рр)-Гсов(ар + Рр)][софг-рг)+/&т(аг-Ь)]' (2)

где аР'аг - углы наклона рабочих граней зубьев рабочего валика и главного барабана;

/ - коэффициент трения волокон о поверхность зубьев гарнитур; Н+1/

в = агсвт-Р = агсБШ-—.

гр '

Н - расстояние от линии центров до границы зоны взаимодействия барабанов, где заканчивается распределение волокон между гарнитурами (рис. 2); I - длина волокна;

гг'гр ~ радиусы главного барабана и рабочего валика соответственно.

Рис. 2. Зона взаимодействия гарнитур главного барабана и рабочего валика

Рассмотрим взаимодействие (рис. 3) главного барабана 1 и рабочего валика 2 (см. рис. 1) для получения значения коэффициента К^"2.

Рис. 3. Взаимодействие зубьев гарнитур главного барабана и рабочего валика

При взаимодействии гарнитур главного барабана и рабочего валика, показанных на рис. 3 отдельными зубьями, их захватывающая способность по отношению к волокну характеризуется силами, способствующими удержанию волокна на каждой из этих гарнитур.

Силы, которые действуют на отдельные волокна или пучки волокон, удерживаемые зубьями, вызывают реакцию R. Выберем систему координат таким образом, чтобы начало координат располагалось в точке приложения силы (в месте взаимодействия волокна с зубом), ось X располагалась вдоль рабочей грани, а ось Y - перпендикулярно к ней. Спроецировав реакцию R на координатные оси, получим, что сила Я eos а, способствует углублению волокна

в гарнитуру главного барабана, а сила Я sin а, вызывает силу трения fR sin аг, которая противодействует переходу волокна на гарнитуру рабочего валика. Аналогично действуют силы Reos ОСр и fR sin ар на зубья рабочего валика.

Переход волокон с гарнитуры главного барабана на гарнитуру рабочего валика будет продолжаться до тех пор, пока в зоне взаимодействия не установится равновесие за счет реакции sp со стороны волокон, ранее перешедших на гарнитуру рабочего валика. При установившемся процессе на границе зоны взаимодействия будут справедливы равенства:

#(cos аг + / sin аг)-5г (sin аг - / eos аг)=0, (3)

R{cosap+fsinap)-Spí?map-fcosap)=0, (4)

где S¿ - реакция слоя волокон на гарнитуре главного барабана;

Sp - реакция слоя волокон на гарнитуре рабочего валика.

Отсюда

_ ticosa+/sin aj

-г—--(5)

sin аг -/cosa,

Sp=—-P—j-pJ- (6)

smap-fcosap w

Коэффициент, характеризующий соотношение захватывающих

S

способностей гарнитур, можно определить как К г = , С учетом равенств

г

(5) и (6):

ггтл- (eos a+f sin a )(sin аг - / eos аг)

/с2 =---• m

(cosa, + /sinaj(smap - f cosaр) v '

Тогда с учетом углов Рр и P¿, характеризующих кривизну рабочего валика и главного барабана и также влияющих на захватывающую способность гарнитур, коэффициент К°™2 определится:

кхи2 = [cos(ap -Pp)+f sin(ap - ¡3p )J[sin(«¿ + &) - / cos(a, + &)] 2 [cos(a2 + ft)+/sin(a, + £)][sin(a -ñ )-/cos(a -Я )]" (8)

Как видно, выражение (8), описывающее коэффициент^""2, характеризующий соотношение захватывающих способностей гарнитур для случая движения гарнитур в разные стороны, отлично от выражения (2) для аналогичного коэффициента, но при движении гарнитур в одну сторону.

Таким образом, загруженность гарнитуры рабочего валика определяется не только загруженностью главного барабана, центробежной силой, возникающей при вращении барабана, соотношением плотностей и волокноемкостей гарнитур рабочего валика и главного барабана, геометрическими параметрами рабочих органов и их гарнитур, но и направлением вращения рабочего валика.

Имея в виду, что аналогичные группы валиков (тройные) могут быть установлены как на машине МРШ, так и на малогабаритных чесальных машинах типа ЧММ и ЧМД, а также на чесальных машинах нормального габарита типа ЧМ, с учетом вышесказанного определим для них соотношение между загруженностью гарнитур рабочих валиков 2 и 4 (см. рис. 1). Результаты расчетов приведены в табл. 1.

_ Таблица 1

Диаметр Диаметр Загруженность Загруженность §

Тип главного рабочего н, гарнитуры гарнитуры С?

машины барабана, валика, мм рабочего рабочего 1

мм мм валика 2, (ЗрВал2 валика 4, „л 4 а а

МРШ 234 88 9,29 2,53 0,73 3,46

ЧММ (ЧМД) 670 88 10,25 2,71 0,86 3,13

ЧМ 1200 88 10,52 2,75 0,90 3,05

Анализ полученных результатов показал, что загруженность рабочего валика, имеющего встречное направление вращения, по отношению к разрабатывающему барабану в зависимости от типа машины в 3-3,5 раза выше, чем загруженность рабочего валика, имеющего попутное вращение с разрабатывающим барабаном, что существенно влияет на активность чесания, выравнивающую и смешивающую способности и следует учитывать при конструировании валичной зоны чесания.

В третьей главе приведены результаты технологических исследований машины для регенерации шляпочного очеса и определены оптимальные режимы ее работы.

Технологические исследования проходили в производственных условиях прядильной фабрики ОАО «Кохматекстиль» (г. Кохма, Ивановская область). В ходе испытаний перерабатывались: орешек трепальный (стандарт № 3), орешек чесальный (стандарт № 7) и шляпочный очес (стандарт № 11). Определялись: засоренность входящего продукта и регенерированного волокна; эффективность очистки от сорных примесей; качественный состав вторичных отходов; выпадение прядомого волокна в отходы; штапельная длина регенерированного волокна. Испытания проводились при 9 вариантах скоростных режимов, для чего подбирались сменные элементы (шкивы и звездочки) для двух рабочих валиков, чистительного валика и разрабатывающего барабана.

Хлопкопрядильные отходы с трепальных и чесальных машин, поступившие для регенерации на МРШ, подвергались тщательному анализу на засоренность ручным разбором согласно ГОСТ 5159-78, а также на приборах ПЗС и АХ-М с целью определения пороков по видам. Также тщательному анализу подвергались регенерированное волокно после пропуска на МРШ и вторичные отходы. Отбор проб проводился в трех повторностях. В результате испытаний установлено, что эффективность очистки регенерированного волокна составляет 53-67% в зависимости от вида перерабатываемых отходов и варианта скоростного режима. Определено, что за счет вычесывания коротких волокон наблюдается увеличение штапельной длины регенерированного

волокна на 8,5% у трепального и чесального орешка и на 12,7% у шляпочного очеса.

Далее были проведены исследования по выявлению оптимальных скоростных режимов работы для различных видов технологических отходов. В качестве факторов, оказывающих существенное влияние на очистку отходов, были выбраны: Х1 - частота вращения разрабатывающего барабана, Х2 -частота вращения чистительного валика, а в качестве параметров оптимизации: У] - засоренность регенерированного волокна, У2 - штапельная длина регенерированного волокна, У3 - выпадение прядомого волокна в отходы. Факторы и уровни варьирования представлены в табл. 2.

Таблица 2

Факторы Уровни варьирования

-1 0 +1

Х| - частота вращения разрабатывающего барабана 733,90 787,24 832,70

Х2 - частота вращения чистительного валика 1496,00 1556,00 1621,00

Матрица планирования и результаты эксперимента представлены в табл. 3.

Таблица 3

№ п/п Факторы x, х2 Отходы

Стандарт №3 Стандарт №7 Стандарт №11

х, х2 y, y2 y3 yi y2 y3 y, y2 y3

1 733,90 1496 11,0 29,5 7,4 9,6 29,9 12,0 6,4 30,5 32,2

2 - 0 733,90 1556 10,4 29,9 6,6 9,1 30,1 10,5 6,4 30,7 30,6

3 - + 733,90 1621 12,6 30,0 8,9 10,1 30,4 11,7 7,0 30,9 32,7

4 0 - 787,24 1496 13,1 31,8 6,6 10,4 31,7 ИЗ 7,8 33,1 31,5

5 0 0 787,24 1556 9,5 31,9 5,5 8,2 32,0 9,6 5,7 33,8 29,4

6 0 + 787,24 1621 11,5 31,4 7,0 9,3 31,8 11,5 6,9 33,6 31,7

7 + - 832,70 1496 12,6 30,1 8,5 10,5 30,1 12,7 7,4 31,9 32,4

8 + 0 832,70 1556 12,1 30,0 6,9 10,0 30,1 10,7 7,1 31,8 32,0

9 + + 832,70 1621 14,1 29,8 9,3 11,2 30,0 12,0 8,5 31,7 32,5

Для решения поставленной задачи расчет регрессионной модели и параметров оптимизации произведен на персональном ЭВМ PC/AT по программе MNK (метод наименьших квадратов).

В результате исследований и статистической обработки эксперимента на ЭВМ по программе MNK получены регрессионные математические модели параметров оптимизации Y1-Y3, адекватные с 95% доверительной вероятностью.

По результатам обработки эксперимента построены регрессионные модели:

— орешек трепальный:

= 10Д76 + 0,797^ + 0,262Х2 + 0,747Х^ - О.ОКХ^ + 1,822x2;

У2 =31,811+0,083Х1 -0,033*2-1,817X^-0,290X^2 -0Д67Х^; У3 =21,750+ 1,788Х1 + 2,633Х2 -1,725*2 + 0,810Х^;

— орешек чесальный:

Ух = 8,463 + 0,402Х1 + 0,008Х2 + 0,685x2 + 0,055X^2 + 1,275х|;

У2 = 31,889 - 0,033Х1 + 0,083Х2 - 1,733x2 - 0450X^2 - 0,083x 2; Г3 = 11,612 + 1^57X^0,277X2 +0,147X2 + 0,435X^2+0,677X2;

— шляпочный очес:

Ух = 6,142 + 0^28Х1 + 0Д25Х2 + 0352x2 + 0,125X^2 + 0,952x2; Г2 =33,600 + 0^50Х1 +0Д17Х2 - 2,250x 2-ОДбОХ^ -0Д50х2; У3 = 5,046 - 1,433Х] -0,643Х2 - 1,433x 2 + 0,850X^2 + 3,467х|.

Задача оптимизации скоростных параметров МРШ X] и Х2 состоит в том, чтобы параметры Ух и У3 были минимальными, а - максимальным по своей величине.

При наличии множества критериев задача оптимизации заключается в определении максимальных значений функции желательности.

Результаты обобщенной функции желательности представлены в табл. 4.

_Таблица 4

Обобщенная функция желательности

№п/п Орешек Орешек Шляпочный очес

трепальный чесальный

1 0,767 0,695 0,719

2 0,786 0,781 0,782

3 0,645 0,720 0,711

4 0,677 0,703 0,652

5 0,834 0,838 0,866

6 0,710 0,780 0,800

7 0,705 0,634 0,755

8 0,661 0,668 0,733

9 0,559 0,567 0,632

Анализ полученных результатов обобщенной функции желательности показал, что оптимальным является 5-й вариант, так как ему соответствует максимальное значение функции желательности.

Проведенная многокритериальная оптимизация целевых функций на базе результатов производственного эксперимента на машине для регенерации шляпочного очеса позволила определить следующие оптимальные параметры:

• X] - частота вращения разрабатывающего барабана 787 мин"1;

• Хг - частота вращения чистительного валика 1556 мин-1.

Оптимизационная задача успешно решена по программам ЭВМ.

Гипотезу об адекватности математических моделей проверили по критерию Фишера. Значимость коэффициентов уравнений регрессии определена по критерию Сгыодента.

В четвертой главе представлены результаты аэродинамических исследований машины для регенерации шляпочного очеса.

Проведенные аэродинамические испытания зоны съема регенерированного волокна показали неравномерность распределения скорости воздушного потока и скоростного давления по ширине машины. Для формирования равномерного волокнистого настила для ваты или нетканого материала и стабилизации линейной плотности слоя волокна произведена замена конфузора на конденсор.

Конденсор как устройство, служащее для выделения волокна из волокновоздушного потока, часто применяется на различных участках цепочки прядения при пневматическом методе транспортирования волокна. С развитием технологии производства нетканых материалов и малоотходной технологии конденсоры все чаще находят применение и как слоеформирующее устройство.

Конденсоры состоят так, что скорость воздуха у перфорации неодинакова (по краям больше, чем в средней части). Это приводит к неровноте по ширине слоя, образующегося на конденсоре. Как следствие, холст, подающийся на питающий столик чесальной машины, имеет неровноту по ширине.

Для устранения этого недостатка в студенческом конструкторско-исследовательском бюро ИГТА были разработаны и изготовлены конденсорные вставки, различающиеся между собой конструктивно, призванные выровнять скорость воздушного потока по ширине щели.

Задача вставок - обеспечить одинаковый расход воздуха на различных участках щели неподвижной трубы конденсора. Вставки разделяют внутреннее пространство трубы на полностью или частично изолированные друг от друга области поперечного сечения. Таким образом, в непосредственной близости от щели образуется несколько зон разрежения.

Для проверки целесообразности и эффективности использования конденсорных вставок проведен эксперимент, в ходе которого определены аэродинамические показатели в зоне перфорации конденсора по всей ширине щели как для базового варианта (без перегородки и с перегородкой), так и со вставкой типа «короб укороченный», представленной на рис. 4.

Рис. 4. Вставка конденсорная «короб укороченный»

Для решения поставленных задач на базе СКИБ ИГТА был спроектирован и изготовлен лабораторный стенд (рис. 5).

Рис. 5. Стенд конденсорной установки

Стенд состоит (рис. 6) из вентилятора 2 с приводом 1, соединенного воздуховодами 3 с конденсором 4. Воздуховоды соединяются с конденсорной трубой посредством мягких манжет 5, выполненных из брезента. Для исключения влияния сторонних воздушных потоков на зону измерений над заборным отверстием улитки вентилятора 2 предусмотрен козырек 6. Вся конструкция закреплена на станине 7 с подвижной платформой 8, на которой установлен непосредственно конденсорный барабан. Такое решение позволяет выдвигать конденсор для смены внутри его трубы вставок без демонтажа частей воздуховодов.

Согласно программе исследований проводились замеры скоростного давления в точках, расположенных в 3 ряда по ширине щели конденсора, по 9 в каждом ряду на расстоянии 100 мм друг от друга.

Измерения проводились в десяти повторностях; по средним значениям построены диаграммы распределения скоростного давления и скорости воздушного потока по ширине щели конденсора для базового варианта, для базового варианта с перегородкой и для варианта с конденсорной вставкой типа «короб укороченный».

Полученные данные и диаграммы распределения скорости воздушного потока и скоростного давления показали, что у базового варианта конденсора без перегородки и вставки наблюдается значительная неровнота аэродинамических показателей по ширине щели, особенно по ее краям; использование перегородки приводит к незначительному выравниванию аэродинамических показателей по ширине щели конденсора; при применении вставки «короб укороченный» наблюдается заметное выравнивание скорости воздушного потока и скоростного давления по ширине щели конденсора, что подтверждает целесообразность использования конденсорных вставок для выравнивания аэродинамических показателей и приводит к стабилизации линейной плотности слоя волокна.

В результате проведенных исследований на базе машины МРШ разработаны образцы нового оборудования для производства ваты и нетканых материалов.

ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ И РЕЗУЛЬТАТЫ РАБОТЫ

1. Проведен анализ зарубежного и отечественного оборудования и определены тенденции совершенствования машин для регенерации хлопкопрядильных отходов. В результате анализа рассмотренного оборудования выбрана базовая конструкция в виде машины для регенерации шляпочного очеса (МРШ) как основы для проектирования ряда машин различного технологического назначения.

2. Приведена методика расчета и получено математическое выражение, характеризующее захватывающую способность гарнитуры, а также выявлено влияние направления вращения рабочего валика на загруженность гарнитуры.

3. Для МРШ и чесальных машин нормального и малого габаритов теоретически определены соотношения загруженностей гарнитур рабочих валиков и выявлено, что загруженность рабочего валика, имеющего встречное направление вращения, по отношению к разрабатывающему барабану в зависимости от типа машины в 3-3,5 раза выше, чем загруженность рабочего валика, имеющего попутное вращение с разрабатывающим барабаном в зоне взаимодействия их гарнитур, что существенно влияет на активность чесания, выравнивающую и смешивающую способности и следует учитывать при конструировании валичной зоны чесания.

4. В производственных условиях прядильной фабрики ОАО «Кохматекстиль» (г. Кохма, Ивановская область) проведены технологические испытания МРШ на 9 вариантах скоростных режимов, в результате которых установлено, что эффективность очистки регенерированного волокна составляет 53-67% в зависимости от вида перерабатываемых отходов и варианта скоростного режима.

5. На основе технологических исследований определено, что за счет вычесывания коротких волокон наблюдается увеличение штапельной длины регенерированного волокна из трепального и чесального орешка на 8,5%, а из шляпочного очеса на 12,7%.

6. Получены регрессионные математические модели переработки текстильных отходов на машине для регенерации шляпочного очеса. Для каждого варианта исследования рассчитана обобщенная функция желательности и построены поверхности отклика, а также определены оптимальные показатели работы машины:

•Х1 - частота вращения разрабатывающего барабана 787 мин"1;

•Хг - частота вращения чистительного валика 1556 мин"1.

7. Проведенные аэродинамические исследования зоны съема регенерированного волокна показали неравномерность распределения скорости воздушного потока и скоростного давления по ширине машины; для формирования равномерного волокнистого настила для ваты или нетканого материала и стабилизации линейной плотности слоя волокна предложен конденсорный модуль.

8. Спроектирован и изготовлен лабораторный стенд конденсорной установки, на котором проведены аэродинамические испытания, в ходе которых выявлено неравномерное распределение аэродинамических показателей; для их выравнивания обоснована целесообразность использования конденсорных вставок.

9. Разработана и изготовлена конденсорная вставка типа «короб укороченный» (патент на полезную модель РФ № 39602); проведены испытания конденсорной установки с перегородкой и со вставкой, в ходе которых

выявлено, что перегородка приводит к незначительному выравниванию скорости воздушного потока и скоростного давления, а применение вставки, напротив, ведет к заметному выравниванию аэродинамических показателей, что, в свою очередь, приводит к уменьшению неровноты продукта.

10. На базе МРШ разработаны модернизированные машины (свидетельства на полезную модель РФ № 27388 и № 28692) и предложены новые технологические и конструкторские решения по усовершенствованию данной машины для производства ваты и нетканых материалов.

ПУБЛИКАЦИИ, ОТРАЖАЮЩИЕ ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ ДИССЕРТАЦИИ

Статьи

1. Кочетков, И.В. Зарубежное и отечественное оборудование, применяемое для регенерации хлопкопрядильных отходов [Текст] / И.В. Кочетков; Ивановская государственная текстильная академия.- Иваново, 2002.- 20 с,-Библиогр.: с. 20.- Деп. в ООО «Легпроминформ» 11.11.2002, № 4074.

2. Кочетков, И.В. Аэродинамические исследования зоны съема регенерированного волокна на машине МРШ [Текст] / И.В. Кочетков, Д.А.Ульев, В.М. Зарубин // Известия Ивановского отделения Петровской академии наук и искусств. Секция технических наук: сб. науч. статей / Ивановская государственная текстильная академия.- Иваново, 2003.- С. 3035.

3. Кочетков, И.В. Технологические исследования машины для регенерации шляпочного очеса и определение ее оптимальных показателей [Текст] / И.В.Кочетков, Д.А. Ульев, В.М. Зарубин, Н.Ф. Васенев // Вестник Ивановской государственной текстильной академии.- 2003.- № 3.- С. 21-26.

4. Кочетков, И.В. Экспериментальное исследование конденсора со вставкой «укороченный короб» [Текст] / И.В. Кочетков, Д.А. Ульев, В.М. Зарубин // Известия Ивановского отделения Петровской академии наук и искусств. Секция технических наук: сб. науч. статей / Ивановская государственная текстильная академия.- Иваново, 2004,- С. 126-133.

5. Ульев, Д.А. Экспериментальное исследование конденсора с круглыми вставками [Текст] / Д.А. Ульев, И.В. Кочетков, В.М. Зарубин // Известия Ивановского отделения Петровской академии наук и искусств. Секция технических наук: сб. науч. статей / Ивановская государственная текстильная академия.- Иваново, 2004,- С. 133-155.

6. Кочетков, И.В. Состояние вопроса регенерации отходов прядильного производства на современном этапе [Текст] / И.В. Кочетков, В.М. Зарубин; Ивановская государственная текстильная академия.- Иваново, 2004.- 71 с.-Библиогр.: с. 64-71.- Деп. в ВИНИТИ 11.08.2004, № 1391.

7. Кочетков, И.В. Исследование выравнивающей способности конденсора с помощью вставок [Текст] / И.В. Кочетков, Д.А. Ульев, В.М. Зарубин, Л.Удвал // Эрдэм пшнжилгээний бичиг / Монгольский университет науки и технологии.- Улан-Батор, 2004.- № 5/67.- С. 11-17.

8. Полякова, E.B. Экспериментальное исследование конденсора с коаксиальными цилиндрическими вставками [Текст] / Е.В. Полякова, И.В.Кочетков, С.А. Шмелев, В.М. Зарубин // Совершенствование техники и технологии легкой промышленности: юбил. сб. науч. тр. / Ивановская государственная текстильная академия.- Иваново, 2004.- С. 31-38.

9. Кочетков, И.В. Теоретические исследования валичной зоны чесания машины МРШ [Текст] / И.В. Кочетков, Е.В. Виноградова, В.М. Зарубин; Ивановская государственная текстильная академия.- Иваново, 2004,- 19 е.- Библиогр.: с. 19.- Деп. в ВИНИТИ 30.11.2004, № 1884.

10. Ульев, Д.А. Исследование аэродинамических режимов работы конденсора с дезаксиалышми вставками [Текст] / Д.А. Ульев, В.М. Зарубин, И.В.Кочетков // Изв. вузов. Технология текстильной промытленности.-2004.- № 6.- С. 68-71.

Свидетельства и патенты

11. Свидетельство на полезную модель № 27388 РФ, МПК7 D Ol G 15/04. Устройство для регенерации волокна [Текст] / В.М. Зарубин, Т.В. Шмелева, Е.В. Полякова, Н.Ф. Васенев, И.Г. Терентьева, И.В. Кочетков, Г.А.Морыганов.- № 2002115326/20; заявл. 10.06.2002; опубл. 27.01.2003, Бюл. № 3.

12. Свидетельство на полезную модель № 28692 РФ, МПК7 D 01 G 15/04. Устройство для регенерации волокна [Текст] / В.М. Зарубин, Н.Ф. Васенев, Г.А. Морыганов, Т.В. Шмелева, Е.В. Полякова, И.В. Кочетков, А.В.Шестопалов, Е.В. Теплов.- № 2002114468/20; заявл. 03.06.2002; опубл. 10.04.2003, Бюл. № 10.

13. Пат. на полезную модель № 39602 РФ, МПК7 D 01 G 25/00, 15/46. Устройство для формирования волокнистого настила [Текст] / Зарубин В.М., Глинкин П.М., Шмелев С.А., Ульев Д.А., Шмелева Т.В., Полякова Е.В., Кочетков И.В.- № 2004110509/22; заявл. 07.04.2004; опубл. 10.08.2004, Бюл. №22.

Материалы научных конференций и тезисы докладов

14. Кочетков, И.В. К вопросу о регенерации волокна из отходов прядильного производства [Текст] / И.В. Кочетков, A.B. Шестопалов, В.М. Зарубин // Молодые ученые - развитию текстильной и легкой промышленности (Поиск-2001), 23-25 апреля 2001 г.: тез. докл. межвуз. науч.-техн. конф. / ИГТА.- Иваново, 2001.- С. 36-37.

15. Шестопалов, A.B. Модернизация чесальных машин ЧМД-4 валичными зонами чесания [Текст] / A.B. Шестопалов, И.В. Кочетков, В.М. Зарубин // Молодые ученые - развитию текстильной и легкой промышленности (Поиск-2001), 23-25 апреля 2001 г.: тез. докл. межвуз. науч.-техн. конф. / ИГТА.- Иваново, 2001,- С. 25-26.

16. Кочетков, И.В. Оптимизация технологических параметров машины для регенерации шляпочных очесов [Текст] / И.В. Кочетков, A.B. Шестопалов,

С.М. Абрамов, В.М. Зарубин II Молодые ученые - развитию текстильной и легкой промышленности (Поиск-2002), 22-24 апреля 2002 г.: тез. докл. межвуз. науч.-техн. конф. / ИГТА.- Иваново, 2002.- С. 365-366.

17. Кочетков, И.В. Выбор факторов и критериев оптимизации на машине МРШ [Текст] / И.В. Кочетков // Современные наукоемкие технологии и перспективные материалы текстильной и легкой промышленности (Прогресс-2002), 27-30 мая 2002 г.: сб. материалов междунар. науч.-техн. конф. / ИГТА - Иваново, 2002.- С.36-37.

18. Кочетков, ELB. К вопросу использования волокна, регенерированного из отходов хлопкопрядильного производства [Текст] / И.В. Кочетков // Студенты и молодые ученые КГТУ - производству, 16-19 апреля 2002 г.: материалы 54-й межвуз. науч.-техн. конф., посвящ. 70-летию КГТУ / КГТУ.-Кострома, 2003.- С. 124-125.

19. Кочетков, И.В. Определение аэродинамических показателей в зоне вывода волокна на машине для регенерации шляпочных очесов [Текст] / И.В. Кочетков, В.М. Зарубин // Молодые ученые - развитию текстильной и легкой промышленности (Поиск-2003), 22-24 апреля 2003 г.: сб. материалов межвуз. науч.-техн. конф. / ИГТА.- Иваново, 2003,- С. 51-52.

20. Кочетков, И.В. Аэродинамические исследования машины для регенерации шляпочных очесов [Текст] / И.В. Кочетков, Д.А. Ульев, В.М. Зарубин // Перспективы развития хлопкоочистительной, текстильной и легкой промышленности, 22-23 мая 2003 г.: тез. докл. республ. науч.-практич. конф./ ТИТЛП.- Ташкент, 2003.- С. 70.

21. Кочетков, И.В. Изучение характера распределения воздушных потоков в зоне вывода волокна на машине МРШ [Текст] / И.В. Кочетков, В.М. Зарубин // Современные проблемы текстильной и легкой промышленности, 12-13 мая 2004 г.: тез. докл. межвуз. науч.-техн. конф. / РосЗИТЛП.- М., 2004.- Ч. 1.-С. 9.

22. Ульев, Д.А. Исследование влияния конденсорных вставок на аэродинамический режим в зоне подсоса сетчатого барабана [Текст] / Д.А.Ульев, И.В. Кочетков // Современные наукоемкие технологии и перспективные материалы текстильной и легкой промышленности / (Прогресс-2004), 25-28 мая 2004 г.: сб. материалов междунар. науч.-техн.

конф. / ИГТА.- Иваново, 2004.- Ч. 1.- С. 52-53.

«

I

Печать офсетная. Усл. Печ. л. 1,0. Тираж 80 экз. Заказ № 58

Изготовлено по технологии и на оборудовании фирмы XEROX The Document Company ООО «Ренкид-Центр» г. Иваново, ул. Степанова, 17, тел.: 41-00-33 /многоканальный/ Лицензия серия ПД № 5-0053 от 1 июля 2000 г.

f

РНБ Русский фонд

200^4 Тб578

ВВЕДЕНИЕ.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ.

1. Состояние вопроса регенерации отходов прядильного производства на современном этапе.

1.1. Анализ отходов хлопкопрядильного производства.

1.2. Зарубежный опыт в области переработки отходов прядильного производства.

1.3. Развитие малоотходной технологии с непрерывной регенерацией отходов в России.

1.4. Выводы по главе и постановка задач исследований.

2. Теоретические исследования захватывающей способности гарнитур валичной зоны чесания машины

2.1. Особенности конструкции и принцип работы МРШ.

2.2. Исследование захватывающей способности гарнитур на машине для регенерации шляпочного очеса.

2.3. Выводы по главе.

3. Технологические исследования машины для регенерации шляпочного очеса и выявление оптимальных режимов ее работы.

3.1. Определение засоренности входящего продукта и регенерированного волокна.

3.2. Определение эффективности очистки для различных видов отходов на машине МРШ. i 3.3. Определение качественного состава вторичных отходов и содержания в них прядомого волокна.

3.4. Определение длины регенерированного волокна.

3.5. Определение оптимальных режимов работы МРШ с помощью метода планирования эксперимента.

3.5.1. Выбор факторов и критериев оптимизации.

3.5.2. Расчет обобщенной функции желательности.

3.5.3. Построение поверхностей отклика.

3.6. Выводы по главе.

4. Аэродинамические исследования машины для регенерации шляпочного очеса.

4.1. Определение аэродинамических показателей в зоне вывода регенерированного волокна на машине МРШ.

4.2. Определение аэродинамических показателей в конденсорной установке при использовании вставки «укороченный короб».

4.3. Разработка машин для получения волокнистого настила на базе машины МРШ по блочно-модульному принципу.

4.4. Выводы по главе.

Текстильная промышленность является одной из важнейших отраслей народного хозяйства. По мере развития экономических реформ в России в глубоком кризисе оказались почти все отрасли народного хозяйства, не обошло это и текстильную промышленность.

Процесс распада СССР сопровождался нарушением экономических и производственных связей текстильных предприятий с хлопкопроизводящими государствами Средней Азии. Введение бывшими советскими республиками собственных валют, невыполнение межправительственных соглашений, несовершенство банковских связей в новых условиях работы Российской экономики, а также сложная политическая обстановка и ценовая политика создают большие затруднения для обеспечения предприятий сырьем.

В связи с хроническим недостатком хлопковолокна и его высокой стоимостью затруднена работа текстильных предприятий. Сложившееся отставание в развитии сырьевой базы текстильной промышленности является серьезным тормозом в дальнейшем увеличении и повышении качества выпускаемой продукции.

Высокие цены на хлопок и его ограниченное количество на мировом рынке заставляют искать пути снижения себестоимости готовой продукции, так как значительная часть в себестоимости пряжи составляет стоимость сырья.

На современном этапе развития текстильной промышленности все большее внимание уделяется вопросам рационального и эффективного использования текстильных технологических отходов и вторичных материальных ресурсов (BMP). Одним из средств эффективного использования сырья в хлопчатобумажной промышленности является переработка хлопкового волокна низких сортов и отходов текстильного производства.

В данный момент в России и за рубежом использование текстильных отходов и BMP при производстве пряжи находит все более широкое распространение, что повышает эффективность производства при сохранении на требуемом уровне качества вырабатываемой продукции.

Изучение опыта предприятий текстильной промышленности показывает, что при переработке низкосортного сырья и отходов возникает ряд проблем с наличием специализированного оборудования. Поэтому в настоящее время актуальными задачами технологии являются создание и внедрение в производство оборудования, предназначенного для очистки отходов и возврата в сортировку прядомых волокон [1-15].

Актуальность темы. В современных условиях для интенсивного развития всех отраслей промышленности значительно возрастает потребность в создании новых малоотходных технологий. В первую очередь эта проблема должна быть решена в материалоемких отраслях, к которым относится текстильная промышленность.

Проблема экономии материальных ресурсов и сырья не является абстрактной, а находится в плоскости наиболее актуальных практических задач. В связи с этим внедрение новых ресурсосберегающих технологий и научно-технических достижений, направленных на повышение эффективности использования сырьевых ресурсов, новых машин, малоотходных и безотходных технологий является крайне необходимым.

Отечественный опыт работы текстильных предприятий в последние годы и мировой опыт показывают, что одним из наиболее актушПГт.' вопросов является эффективное использование регенерированных волокон и возможность их получения. Исходя из этого, ведущие мировые

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ производители текстильного оборудования включают в свои производственные программы разработку и поставку на рынок специализированных машин для первичной переработки текстильных технологических отходов и вторичных материальных ресурсов (BMP).

Поэтому проблема получения качественных регенерированных волокон и поиск путей их более эффективного использования стала в настоящее время одной из наиболее важных задач в экономическом и экологическом аспектах.

В связи с этим исследование машины для регенерации шляпочного очеса (МРШ) является актуальной задачей, имеющей важное значение как в практическом, так и в научно-техническом плане.

Цель и задачи исследований. Целью диссертационной работы является совершенствование технологии регенерации волокна на основе исследования модульных элементов машины для переработки хлопкопрядильных отходов.

В соответствии с поставленной целью необходимо решить следующие задачи:

1. Провести критический анализ отечественных и зарубежных литературных источников, патентной литературы и определить пути совершенствования машин по регенерации текстильных хлопкопрядильных отходов.

2. Провести теоретические исследования зоны чесания машины МРШ.

3. Провести технологические испытания МРШ в производственных условиях.

4. Определить скоростные показатели рабочих органов машины для выявления оптимальных параметров работы МРШ с помощью методов математического планирования эксперимента.

5. Провести аэродинамические исследования зоны вывода регенерированного волокна.

6. Разработать рекомендации по совершенствованию технологии регенерации и конструкции машины.

Методика исследований. Данная работа включает теоретические и экспериментальные исследования.

В теоретических исследованиях машины для регенерации шляпочных очесов использованы методы математической статистики, теория проектирования текстильных машин.

Полученные данные обрабатывались на ЭВМ. Использовались методы прикладной аэродинамики для анализа характера распределения скорости воздушного потока и скоростного давления в зоне вывода волокна, а также для получения качественных характеристик физико-механических свойств регенерированного волокна,

В научно-исследовательской работе использовались текстильные технологические отходы хлопкопрядильного производства - орешек трепальный, орешек чесальный и шляпочный очес.

Свойства полученных регенерированных волокон определялись на современных стандартных лабораторных приборах.

Экспериментальные исследования проводились в производственных условиях прядильной фабрики ОАО «Кохматекстиль» (г. Кохма, Ивановская область), а также на экспериментальном участке студенческого конструкторско-исследовательского бюро (СКИБ) ИГТА.

Научная новизна. В диссертационной работе получены следующие результаты: выявлено влияние направления вращения рабочего валика на загруженность гарнитуры и получено математическое выражение, характеризующее захватывающую способность его гарнитуры; получены математические модели исследуемого технологического процесса и определены оптимальные скоростные параметры работы разрабатывающего барабана и чистительного валика; экспериментально показана целесообразность использования в конденсоре вставки типа «короб укороченный», обеспечивающей выравнивание аэродинамических показателей и стабилизацию линейной плотности продукта по ширине конденсора; предложены новые технологические и конструкторские решения по усовершенствованию МРШ.

Новизна технических решений подтверждена двумя свидетельствами РФ на полезную модель № 27388, № 28692 и патентом РФ на полезную модель № 39602.

Практическая значимость. По результатам теоретических и экспериментальных исследований машины МРШ: разработана и изготовлена конденсорная вставка типа «короб укороченный», предназначенная для выравнивания аэродинамических показателей и стабилизации линейной плотности продукта по ширине конденсора; спроектирован и изготовлен стенд конденсорной установки; разработаны образцы нового технологического оборудования для производства ваты и нетканых материалов.

Проведенные технологические исследования позволили определить оптимальные скоростные параметры разрабатывающего барабана и чистительного валика.

Полученные результаты работы могут быть использованы научными работниками, исследователями, специалистами и технологами на производстве.

Реализация результатов исследований. Машина для регенерации шляпочного очеса, изготовленная на Фурмановском литейно-механическом заводе (ФЛМЗ), прошла испытания в производственных условиях прядильной фабрики ОАО «Кохматекстиль» (г. Кохма, Ивановская область).

Основные положения диссертации используются при проведении научно-исследовательских работ, а также при курсовом и дипломном проектировании в Ивановской государственной текстильной академии.

Апробация работы. Материалы и результаты диссертационной работы докладывались, обсуждались и получили положительную оценку на:

• межвузовской научно-технической конференции аспирантов, магистрантов и студентов «Молодые ученые - развитию текстильной и легкой промышленности» (Поиск-2001), Иваново: ИГТА, 2001;

• межвузовской научно-технической конференции аспирантов и студентов «Молодые ученые - развитию текстильной и легкой промышленности» (Поиск-2002), Иваново: ИГТА, 2002;

• международной научно-технической конференции «Современные наукоемкие технологии и перспективные материалы текстильной и легкой промышленности» (Прогресс-2002), Иваново: ИГТА, 2002;

• межвузовской научно-технической конференции молодых ученых и студентов «Студенты и молодые ученые Ki ТУ - производству», Кострома: КГТУ, 2002;

• межвузовской научно-технической конференции аспирантов и студентов «Молодые ученые - развитию текстильной и легкой промышленности» (Поиск-2003), Иваново: ИГТА, 2003;

• республиканской научно-практической конференции студентов, аспирантов, магистрантов и молодых ученых «Перспективы развития хлопкоочистительной, текстильной и легкой промышленности», Ташкент: ТИТЛП, 2003;

• межвузовской научно-технической конференции «Современные проблемы текстильной и легкой промышленности», Москва: РосЗИТЛП, 2004;

• международной научно-технической конференции «Современные наукоемкие технологии и перспективные материалы текстильной и легкой промышленности» (Прогресс-2004), Иваново: ИГТА, 2004;

• расширенном заседании кафедры механической технологии текстильных материалов (МТТМ) ИГТА, 2005;

• научном семинаре по проблемам повышения эффективности процессов текстильной и легкой промышленности, ИГТА, 2005.

Публикации. По теме диссертации опубликованы 22 печатные работы, в том числе: 1 статья в журнале «Известия вузов. Технология текстильной промышленности», 1 статья в монгольском научном журнале «Эрдэм пшнжилгээний бичиг» (г. Улан-Батор), 3 статьи в сборнике «Известия Ивановского отделения Петровской академии наук и искусств» (секция технических наук), 1 статья в периодическом научном журнале «Вестник Ивановской государственной текстильной академии», 1 статья в юбилейном сборнике научных трудов' «Совершенствование техники и технологии легкой промышленности», 3 научные статьи, депонированные в ООО «Легпроминформ» и ВИНИТИ, а также 9 тезисов докладов на международных, республиканской и межвузовских научно-технических конференциях. Получены два свидетельства РФ на полезную модель № 27388, № 28692 и патент РФ на полезную модель № 39602.

Структура и объем диссертационной работы. Диссертационная работа состоит из введения, четырех глав с выводами, основных вьюодов и результатов работы, библиографического списка использованной литературы (117 наименований) и трех приложений.

ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ И РЕЗУЛЬТАТЫ РАБОТЫ

1. Проведен анализ зарубежного и отечественного оборудования и определены тенденции развития машин для регенерации хлопкопрядильных отходов. В результате анализа рассмотренного оборудования определена базовая конструкция в виде машины для регенерации шляпочного очеса (МРШ) как основы для проектирования ряда машин различного технологического назначения.

2. Приведена методика расчета и получено математическое выражение, характеризующее захватывающую способность гарнитуры, а также выявлено влияние направления вращения рабочего валика на загруженность гарнитуры.

3. Для МРШ и чесальных машин нормального и малого габаритов теоретически определены соотношения загруженностей гарнитур рабочих валиков и выявлено, что загруженность рабочего валика, имеющего встречное направление вращения по отношению к разрабатывающему барабану в зависимости от типа машины в 3-3,5 раза выше, чем загруженность рабочего валика, имеющего попутное вращение с разрабатывающим барабаном в зоне взаимодействия их гарнитур, что существенно влияет на активность чесания, выравнивающую и смешивающую способности и следует учитывать при конструировании валичной зоны чесания.

4. В производственных условиях прядильной фабрики ОАО «Кохматекстиль» (г. Кохма, Ивановская область) проведены технологические испытания МРШ на 9 вариантах скоростных режимов в результате которых установлено, что эффективность очистки регенерированного волокна составляет 53-67% в зависимости от вида перерабатываемых отходов и варианта скоростного режима.

5. На основе технологических исследований определено, что за счет вычесывания коротких волокон наблюдается увеличение штапельной длины регенерированного волокна из трепального и чесального орешка на 8,5%, а из шляпочного очеса на 12,7%.

6. Получены регрессионные математические модели переработки текстильных отходов на машине для регенерации шляпочного очеса. Для каждого варианта исследования рассчитана обобщенная функция желательности и построены поверхности отклика, а также определены оптимальные показатели работы машины:.

• Xi - частота вращения разрабатывающего барабана 787 мин*1;

• Х2 - частота вращения чистительного валика 1556 мин-1.

7. Проведенные аэродинамические исследования зоны съема регенерированного волокна показали неравномерность распределения скорости воздушного потока и скоростного давления по ширине машины; для формирования равномерного волокнистого настила для ваты или нетканого материала и стабилизации линейной плотности слоя волокна предложен конденсорный модуль.

8. Спроектирован и изготовлен лабораторный стенд конденсорной установки на которой проведены аэродинамические испытания, в ходе которых выявлено неравномерное распределение аэродинамических показателей; для их выравнивания обоснована целесообразность использования конденсорных вставок.

9. Разработана и изготовлена конденсорная вставка типа «короб укороченный» (патент на полезную модель РФ № 39602); проведены испытания конденсорной установки с перегородкой и со вставкой в ходе которых выявлено, что перегородка приводит к незначительному выравниванию скорости воздушного потока и скоростного давления, а применение вставки - напротив ведет к заметному выравниванию аэродинамических показателей, что приводит к уменьшению неровноты.

10. На базе МРШ разработаны модернизированные машины (свидетельства на полезную модель РФ № 27388 и № 28692) и предложены новые технологические и конструкторские решения по усовершенствованию данной машины для производства ваты и нетканых материалов.

1. Кочетков И.В., Зарубин В.М. Состояние вопроса регенерации отходов прядильного производства на современном этапе / Ивановская государственная текстильная академия.- Иваново, 2004.- 71 е.: ил.-Библиогр.: 79 назв.-Деп. в ВИНИТИ 11.08.04, № 1391-В 2004.

2. Рысева С.Н., Гаврилова Ю.В. Анализ и прогноз развития текстильной промышленности // Известия вузов. Технология текстильной промышленности.-1996.- № 6.- С. 3-6.

3. Шапиро И.И. Состояние и перспективы развития текстильной и легкой промышленности // Известия вузов. Технология текстильной промыпшенности.-1995.- № 11,- С. 9-15.

4. Переработка текстильных отходов и вторичного сырья: Пер. с болг. / Н.Н. Петканова, Д.Г. Урумова, В.П. Чернев; Под ред. А.М. Челышева.- М.: Легпромбытиздат, 1991.- 240 с.

5. Решетников Я.Я. Создание безотходных технологий на текстильных предприятиях // Текстильная промышленность.-1991,- № 3,- с. 29-31.

6. Полякова Д.А. Основные направления рационального использования сырья в хлопчатобумажной промышленности // Текстильная промышленность.-1983.- № 1.- С. 8.

7. Фролов В.Д. и др. Производство текстильных материалов на основе малоотходной технологии.- Куровское, 1995.

8. Плеханов Ф.М. Пути ускорения технического прогресса в хлопчатобумажной промышленности,- М.: Легкая индустрия, 1973.

9. Широков В.П., Смирнов А.Н., Павлов Ю.В., Шарова Т.М. Прядение хлопка низких сортов и отходов производства,- М.: Легкая и пищевая промышленность, 1984.

10. Ю.Смирнов А.Н., Москвин Ю.Г. Использование отходов хлопка и высокомодульного вискозного волокна сиблон // Текстильная промышленность,-1984,- № 4.- С. 34.

11. Н.Лебедев Н.А. Текстильные волокнистые отходы в производстве смешанной пряжи // Текстильная промышленность.-1994.- № 5-6.- С. 19-21.

12. Шарова Т.М., Сивак Н.М. Использование твердых разволокненных отходов для производства пряжи // Текстильная промышленность.-1998.-№6.- С. 7-8.

13. Плеханов А.Ф. Безотходная технология в пневмопрядении,- М.: Легпромбытиздат, 1994.-128 с.

14. Гордейчук Г.П. Использование и переработка угаров и вторичного сырья в ПНР // Текстильная промышленность.-1975,- № 3.- С. 41.

15. Юркова В.А., Ефимова А.К. О переработке и использовании угаров в прядильном производстве // Известия вузов. Технология текстильной промышленности,-1979.- № 1.- С. 112.

16. Шулешко И.С., Чукаев Ю.Ф. Развитие угарного прядения // Текстильная промышленность.-1971.- № 5.- С. 26.

17. Гусев В.Е. Технология вторичного текстильного сырья.- М.: Легпромбытиздат, 1970.-147 с.

18. Фролов В.Д., Сапрыкин Д.Н., Фролова И.В., Горькое Г.Н. Малоотходная технология в текстильном производстве.- Куровское, 1996.

19. Черников А.Н. Использование шляпочных очесов в смесях с хлопком при выработке пряжи на пневмомеханических прядильных машинах BD-200 RC // Текстильная промышленность.-1976.- № 11.- С. 33.

20. Марио Руис Фернандес. Разработка и исследование устройства для непрерывной регенерации шляпочного очеса: Дис. канд. техн. наук.-Иваново, 1988.

21. Сергеев К.В. и др. Основные направления в совершенствовании конструкций хлопкопрядильного оборудования // Текстильная промышленность.-1976.- № 8.- С. 41-45.

22. Луговская-Пекур А.С. Использование технологических отходов // Известия вузов. Технология текстильной промышленности.-1991.- № 11-12.- С. 25.

23. Полякова Д.А. Эта нелегкая проблема — использование отходов // Известия вузов. Технология текстильной промышленности.-1989.-№5.- С. 46-49.

24. Джаббаров Г.Д. и др. Первичная обработка хлопка: Учебник.- М.: Легкая индустрия, 1978.

25. Шадыев И .Я., Бурнашев Р.З., Авезов М.Ф. Использование отходов хлопкоочистительного производства в прядении // Известия вузов. Технология текстильной промышленности.-1990.- № 5.- С. 46.

26. Шабанова А.К. Исследование процесса удаления угаров из-под шляпочных чесальных машин: Дис. канд. техн. наук.- Иваново, 1978.

27. Кошанова М.Ж., Махкамов Р.Г. Пути использования отходов хлопчатобумажного производства // Известия вузов. Технология текстильной промышленности.-1997.- № 1.- С. 14-16.

28. Освоение новой техники по системам машин для текстильной промышленности. Информационный сборник.- М., 1990.

29. Отходы хлопчатобумажной промышленности: Справочник / Д.А. Полякова, А.П. Алленова, Е.К. Ганеман и др.- М.: Легпромбытиздат, 1990.- 208 с.

30. Лебедев Н.А. Использование отходов текстильного производства // Текстильная промышленность,-1980,- № 4.- С. 32.

31. Баев К.В., Дращук ТВ. Переработка текстильных отходов // Текстильная промышленность.-1978.- № 2,- С. 38.

32. Гончаров В.Г., Галкин В.Ф., Мельникова А.П. Использование регенерированных отходов в приготовлении хлопчатобумажной пряжи // Известия вузов. Технология текстильной промышленности.-1995.-№5.- С. 14.

33. Опыт рационального использования хлопкового волокна // Экспресс-информация. Вып. № 6.-М.: ЦНИИТЭИлегпром, 1988.37.0СТ 17-88-86. Отходы хлопчатобумажные. Технические условия.

34. Ганеман Е.К., Юдин В.М., Коряковцева А.И. Классификация хлопчатобумажных отходов // Текстильная промышленность.-1982.-№ 3.- С. 42.

35. Романов В.В., Худых МИ. Классификация пороков и сорных примесей в прочесе и экспериментальное исследование их распределения в выпускной зоне чесальной машины // Известия вузов. Технология текстильной промышленности.-1987.- № 1.- С. 3941.

36. Федорова Н.Л., Юдин В.М., Харитонов В.П. Номенклатура хлопчатобумажных отходов // Известия вузов. Технология текстильной промышленности.-1989.- № 1.-С. 38.

37. Ганеман Е.К., Юдин В.М., Коряковцева А.И. Качественная характеристика хлопчатобумажных отходов и пути их рационального использования. М.: Легкая индустрия, 1984.

38. Производство нетканых материалов за рубежом. Научно-техническая информация.- М., 1963, № 4.

39. Фролов В.Д. Анализ факторов, влияющих на структуру волокнистого слоя при производстве нетканых материалов: Дис.канд. техн. наук.-Иваново, 1972.

40. Фролов В. Д. Производство нетканых материалов на основе малоотходной технологии: Текст лекций.- Иваново, 1990.

41. Тихомиров В.Б. Нетканые материалы.- М.: Легкая индустрия, 1967.267 с.

42. Берсиев Е.Н. Состояние проблемы и тенденция развития текстильных нетканых материалов // Известия вузов. Технология текстильной промышленности.-1989.- № 2,- С. 38-42.

43. Клочков А.С., Аристов П.И. Все прядильное волокно в пряжу // Текстильная промышленность.-1977.- № 9.- с. 48.

44. Лебедев Н.А. Использование натуральных отходов в прядении // Текстильная промышленность.-1994.- № 2.- С. 20-23.

45. Сапрыкин Д.Н. Создание технологии и оборудования по регенерации текстильных отходов и разработка способов их использования: Дис.док. техн. наук.- Иваново, 1997.

46. Шмелева Т. В. Совершенствование технологического процесса регенерации шляпочного очеса: Дис.канд. техн. наук,- Иваново, 2000.

47. Юдин В.М., Федорова JI.M. Специализированный участок для регенерации волокна // Текстильная промышленность,-1991.- № 4.- С. 53-54.

48. Афанасьев А.В. Совершенствование процесса пассивной очистки волокнистого потока в прядильном производстве: Дис.канд. техн. наук.- Иваново, 2000.

49. Проспект фирмы «Trutzchler» (Германия).

50. Проспекг фирмы «Rieter» (Швейцария).

51. Проспект фирмы «Temafa» (Германия).5 7. Проспект фирмы «Laroche» (Франция).

52. Проспект фирмы «SACM» (Франция).

53. Проспект фирмы «Rolando-Biella» (Италия).

54. Проспекг фирмы «Rando Corporation» (США).

55. Проспект фирмы «LTG» (Германия).

56. Проспект фирмы «Hergeth» (Германия).

57. Полякова Д.А. Техника и технология переработки отходов хлопчатобумажного производства за рубежом // Хлопчатобумажная промышленность. Обзор. ЦДИИТЭИлегпром,- 1985.- Вып. 4.

58. А.С. 1148912 СССР, МПК D 01 G 9/14. Очиститель волокнистого материала / В.Г. Артемьев, Н.А. Дроздов. Опубл. 1985. Бюл. №13.

59. А.С. 1146340 СССР, МПК D 01 G 9/14. Очиститель волокнистого материала / В.К. Асташев, Л.И. Тывес. Опубл. 1985. Бюл. №11.

60. Решетников Я.Я. Современная техника и технология разрыхления, смешивания и очистки волокнистых материалов // Известия вузов. Технология текстильной промышленности.-1997.- № 2.- С. 15-22.

61. A.C. 1164323 СССР, МПК D 01 G 1/10. Хлопкоочистительный агрегат /Е.Ф. Будин, Х.К. Давыдбаев, П.Н. Бородин. Опубл. 1985.Бюл. №24.

62. A.C. 1234460 СССР, МПК D 01 G 9/14. Очиститель волокнистого материала / Х.К. Давыдбаев, Н.К. Хавизов. Опубл. 1986. Бюл. №20.

63. А.С. 1219683 СССР, МПК D 01 G 9/14. Волокноотделитель / А.Н. Кралин, Г.П. Нестеров. Опубл. 1986. Бюл. №11

64. А.С. 1148913 СССР, МПК D 01 G 11/00. Машина для обработки волокнистых отходов / Г.М. Ворошилов. Опубл. 1985. Бюл. №13.

65. Молитвин В.А. Функции процессов разрыхления, очистки и смешивания хлопка.-М.: Легкая индустрия, 1984.- 38 с.

66. Проспект АО «Ивчесмаш». Модернизация машины ЧМД-4 узлами для регенерации волокна.

67. Проспект АО «Ивчесмаш». Машина ватная бытовая МВБ.

68. А.С. 225044 СССР, МПК D 01 G 15/72. Устройство непрерывной регенерации оческов к шляпочной чесальной машине / В.М. Зарубин, Е.Г. Мордовии, А.А. Рогожин, А.С. Деев. Опубл. 1984. Бюл. № 30.

69. A.C. 1353846 СССР. Устройство для регенерации отходов волокнистого настила / В.М. Зарубин, Н.Ф. Васенев, И.Г. Терентьева,-Опубл. 23.11.87. Бюл. № 43.

70. Гисматуллин P.M. Регенерация волокон из отходов поточной линии «кипа-лента» в выпускном модуле волокноочистительной машины: Дис. канд. техн. наук.-Иваново, 2002.

71. Полякова Е.В. Разработка и исследование модуля предварительного рыхления машины для регенерации отходов: Дис. канд. техн. наук.-Иваново, 2003.

72. Пат. 2134316 РФ. Машина для регенерации отходов волокнистого материала / В.М. Зарубин, С.М. Иванов, Г.А. Морыганов, P.M. Гисматуллин, ЕВ. Полякова, Т.В. Шмелева, Э.Ф. Бадаев.- Опубл. 10.08.99. Бюл. №22.

73. Мирошниченко Г.И. Основы проектирования машин первичной обработки хлопка. М., «Машиностроение», 1972,- 486 с.

74. Макаров А.И. и др. Основы проектирования текстильных машин. Учебник. М., Машгиз, 1961.-323 с.

75. А.С. 1353847 СССР. Устройство для регенерации шляпочных очесов / В.М. Зарубин, Н.Ф. Васенев, Ю.Н. Кузяев, И.А. Стрелков- Опубл. 1987. Бюл. № 43.

76. Кочетков И.В., Виноградова Е.В., Зарубин В.М. Теоретические исследования валичной зоны чесания машины МРШ / Ивановская государственная текстильная академия.- Иваново, 2004.- 19 е.: ил.-Библиогр.: 7 назв.- Деп. в ВИНИТИ 30.11.2004, № 1884 В 2004.

77. Лежебрух Г.О. Методы расчета допустимого повышения производительности валичных чесальных машин.- М.: Легкая индустрия, 1967.- 336 с.

78. Townend P. Some factors governing the transfer of material to a worker from a swift «Journ. of the Text. Inst.», 1948.

79. Martindale J.G. The distribution and movement of woll on woollen cards «Journ. of the Text. Inst.», 1945.

80. Батурин Ю.А. Загруженность гарнитуры чешущих поверхностей и процент перехода волокон с одной поверхности на другую // Известия вузов. Технология текстильной промышленности,- 1964.- № 4.- С. 38 — 44.

81. Белоголовцев С.Д., Суркова Т.А. Длина дуги съема волокон на чесальной машине // Известия вузов. Технология текстильной промышленности.-1971.- № 5.- С. 38-43.

82. Кочетков И.В., Ульев Д.А., Зарубин В.М., Васенев Н.Ф. Технологические исследования машины для регенерации шляпочного очеса и определение ее оптимальных показателей // Вестник

83. Ивановской государственной текстильной академии.- 2003.- № 3.- С. 2126.

84. Севостьянов А. Г., Севостьянов П. А. Оптимизация механико-технологических процессов текстильной промышленности: Учебник для вузов,- М.: Легпромбытиздат, 1991.- 256 с.

85. Тихомиров В.Б. Планирование и анализ эксперимента (при проведении исследований в легкой и текстильной промышленности).- М.: Легкая индустрия, 1974.

86. Кочетков И.В., Ульев Д.А., Зарубин В.М. Аэродинамические исследования зоны съема регенерированного волокна на машине МРШ // Известия Ивановского отделения Петровской академии наук и искусств. Секция технических наук. Иваново: ИГТА, 2003.- С. 30-35.

87. Кочетков И.В., Ульев Д.А., Зарубин В.М. Аэродинамические исследования машины для регенерации шляпочных очесов //

88. Перспективы развития хлопкоочистительной, текстильной и легкой промышленности: Тезисы докладов Республиканской научно-практической конференции студентов, аспирантов, магистрантов и молодых ученых (22-23 мая 2003 года).- Ташкент, 2003.- С. 70.

89. Сорокин Н.С., Талиев В.Н. Аспирация машин и пневмотранспорт в текстильной промышленности: Учебник для студентов вузов текстильной промышленности.- 3-е изд., испр. и доп. М: Легкая индустрия, 1978.-216 с.

90. Методические указания по выполнению лабораторной работы «Измерение давлений в воздуховодах» / Сост. Н.Н. Пиголицына.-Иваново: ИвТИ, 1978.- 24 с.

91. Сорокин Н.С. Вентиляция, отопление и кондиционирование воздуха на текстильных предприятиях.- М.: Легкая индустрия, 1974,- 328 с.

92. Потапов Е.Д. Движение волокнистых материалов в воздушном потоке // Известия вузов. Технология текстильной промышленности.-1966,- № 5-С. 136-141.

93. Талиев В.Н. Аэродинамика вентиляции.-М.: Госстройиздат, 1963.-340 с.

94. Кавалерчик М.Я. Пневматический транспорт на текстильных предприятиях.- М.: Легкая индустрия, 1969.- 102 с.

95. Альтшуль А.Д., Киселев П.Г. Гидравлика и аэродинамика.- М.: Изд-во литературы по строительству, 1965.- 273 с.

96. Павлов Г.Г. Аэродинамика технолотческих процессов и оборудования текстильной промышленности.- М.: Легкая индустрия, 1975.- 152 с.

97. Пат. на полезную модель № 39602 РФ. Устройство для формирования волокнистого настила / Зарубин В.М., Глинкин П.М., Шмелев С.А., Ульев Д.А., Шмелева ТВ., Полякова Е.В., Кочетков И.В.- Опубл. 10.08.2004. Бюл. № 22.

98. Кочетков И.В., Ульев Д.А., Зарубин В.М., Удвал Л. Исследование выравнивающей способности конденсора с помощью вставок // Эрдэм шинжилгээний бичиг.- 2004,- № 5/67.- С. 11-17.

99. Кочетков И.В., Ульев Д.А., Зарубин В.М. Экспериментальное исследование конденсора со вставкой «укороченный короб» // Известия Ивановского отделения Петровской академии наук и искусств. Секция технических наук.- Иваново: ИГТА, 2004.- С. 126-133.

100. Ульев Д. А., Кочетков И.В., Зарубин В.М. Экспериментальное исследование конденсора с круглыми вставками // Известия Ивановского отделения Петровской академии наук и искусств. Секция технических наук.- Иваново: ИГТА, 2004.- С. 133-155.

101. Ульев Д. А., Зарубин В.М., Кочетков И.В. Исследование аэродинамических режимов работы конденсора с дезаксиальными вставками // Известия вузов. Технология текстильной промышленности.- 2004.- № 6 С. 68-71.

102. Свидетельство на полезную модель № 28692 РФ. Устройство для регенерации волокна / Зарубин В.М., Васенев Н.Ф., Морыганов Г.А., Шмелева Т.В., Полякова Е.В., Кочетков И.В., Шестопалов А.В., Теплов Е.В.- Опубл. 10.04.2003. Бюл. № 10.

103. Свидетельство на полезную модель № 27388 РФ. Устройство для регенерации волокна / Зарубин В.М., Шмелева Т.В., Полякова Е.В., Васенев Н.Ф., Терентьева И.Г., Кочетков И.В., Морыганов Г.А.- Опубл. 27.01.2003. Бюл. № 3.