автореферат диссертации по машиностроению и машиноведению, 05.02.13, диссертация на тему:Совершенствование центрифугальных прядильных устройств и методов их проектирования

На правах рукописи УДК 677.052.43

ДИГУНОВА Юлия Николаевна

СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ ЦЕНТРИФУГАЛЬНЫХ ПРЯДИЛЬНЫХ УСТРОЙСТВ И МЕТОДОВ ИХ ПРОЕКТИРОВАНИЯ

Специальность 05.02.13 -машины, агрегаты и процессы (легкая промышленность)

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Кострома - 2006

Работа выполнена на кафедре «Теория машин и механизмов и проектирование текстильных машин» Костромского государственного технологического университета.

Научный руководитель:

доктор технических наук, профессор Проталинский Сергей Евгеньевич

Официальные оппоненты:

доктор технических наук, профессор Телицын Анатолий Алексеевич

кандидат технических наук, Гаврилова Алла Борисовна

доцент

Ведущая организация:

ФГУГТ «ЦНИИМашдеталь», г. Москва

Защита состоится «30» марта 2006 г. в 14 часов на заседании диссертационного Совета Д 212.093.01 Костромского государственного технологического университета. .. - ,;ория 214.

Адрес: г. Кострома, ул. Дзержинского, 17.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Костромского государственного технологического университета.

Автореферат разослан «_» февраля 2006 г.

Ученый секретарь диссертационного Совета,

доктор технических наук, профессор П. Н. Рудовский

Актуальность темы. Кольцевая прядильная машина самая универсальная, простая по конструкции, малоэнергоемкая. Однако ее производительность, в условиях рыночного производства, не устраивает предпринимателей и производственников. Существующий предел скорости скольжения бегунка по кольцу не позволяет повысить частоту вращения веретен, следовательно, производительность прядильной машины.

Альтернативой крутильно-мотальным механизмам кольцевых прядильных машин являются центрифугальные механизмы. Частота вращения веретен центрифугальных прядильных машин, следовательно, их производительность ограничивается только техническим уровнем производителей текстильных машин.

С 70-х годов прошлого столетия научно-исследовательские работы в области совершенствования конструкции центрифугальных прядильных машин практически прекращены, из-за развития технологии и техники бескольцевых способов прядения. Однако, в мокром прядении льна эти способы не нашли применения. В то же время ряд кольцевых прядильных машин мокрого прядения льна морально и физически устарели и не используются, в настоящее время, на предприятиях текстильной промышленности. Одним из путей восстановления их работы в производственном цикле может служить модернизация с использованием центрифугальных крутильно-мотальных механизмов, позволяющая повысить их рентабельность.

К сожалению, новые конструктивные идеи и, самое главное, новые современные методы расчета центрифугальных крутильно-мотальных механизмов в настоящее время отсутствуют.

В связи с этим, тема настоящей диссертационной работы, посвященная совершенствованию конструкции и методов расчета центрифугальных крутильно-мотальных механизмов, является весьма актуальной.

Цель и задачи исследования. Цель диссертационной работы состоит в совершенствовании методов расчета и конструирования центрифугальных крутильно-мотальных механизмов прядильных машин для мокрого прядения льна. Для достижения указанной цели необходимо решить следующие задачи:

1. Разработать новые конструктивные схемы центрифугального крутильно-мотального механизма.

2. Провести теоретические и экспериментальные исследования состояния и натяжения пряжи на различных участках ее формирования и определить влияние различных параметров на появление дефектов формирования паковки.

3. Дать теоретические обоснования конструктивных параметров кружки центрифуги.

4. Провести теоретические исследования динамической модели разработанного прядильного устройства.

5. разработать исходные требования к конструкции центрифугального прядильного устройства для мокрого

Методы исследования. Поставленные задачи решались с помощью экспериментальных и теоретических методов. Теоретические исследования проводились с применением методов системного анализа, общих методов теории механизмов и машин, сопротивления материалов, теоретической механики, теории колебаний, теории дифференциального и интегрального исчислений.

Теоретические расчеты и анализ экспериментальных данных при выполнении работы осуществлялись на ПЭВМ IBM PC с использованием математической системы MathCad 2000 Professional, стандартных и специально разработанных программ.

Экспериментальные исследования проводились на специально разработанных стендах с использованием современной электронной измерительной аппаратуры, как с целью использования их результатов в теоретических расчетах, так и для определения адекватности разработанных моделей.

Научная новизна. В результате выполнения диссертационной работы получены следующие новые научные результаты:

• разработана классификация крутильно-мотальных механизмов центрифугальных прядильных машин с учетом новых направлений их развития;

• проведены теоретические исследования движения пряжи в системе ее раскладки на кулич;

• разработана новая математическая модель процесса формирования пряжи при центрифугальном прядении льна;

• разработана методика расчета системы фиксации кружки и динамическая модель системы привода, позволяющая определять критические частоты вращения крутильно-мотальной системы в зависимости от ее конструкции.

Практическая значимость работы заключается в том, что разработаны новые конструкции центрифугального крутильно-мотального механизма, на которых проведены исследования теоретических положений, изложенных в диссертационной работе. Предложенная конструкция центрифугального прядильного устройства защищена патентом РФ на полезную модель и принята к исполнению в ОАО «ТМЗ».

Апробация работы. Основные положения работы доложены и получили положительную оценку:

• на международной научно-технической конференции «Актуальные

проблемы переработки льна в современных условиях» (Лен-2002),

(Кострома, 2002);

• на международной научно-технической конференции «Молодые ученые -

развитию текстильной и легкой промышленности» (Поиск-2003) (Иваново,

2003);

• на Всероссийском семинаре по теории машин и механизмов РАН (Кострома,

2004);

• на расширенном заседании кафедры ТММ и ПТМ (Кострома, 2006).

Публикации. По материалам диссертации опубликовано 10 работ, в том числе 1 статья, 8 материалов и тезисов докладов на всероссийских и международных научно-технических конференциях, 1 патент на полезную модель.

Объём работы. Диссертационная работа изложена на 155 страницах машинописного текста, содержит 53 рисунка, и состоит из введения, четырех глав, общих выводов, списка использованных источников из 94 наименований и 4 приложений.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ.

Во введении обозначены причины применения центрифугального способа прядения в текстильной промышленности, как альтернативы кольцевому способу прядения. Указаны преимущества центрифугального способа прядения и его недостатки по сравнению с традиционным кольцевым способом.

В первой главе выполнен анализ существующих конструкций прядильных центрифуг для производства хлопчатобумажной, льняной и синтетической пряжи, на основе которого далее разрабатывается классификация центрифугальных крутильно-мотальных устройств, формулируется цель работы, обозначаются задачи, которые необходимо решить для достижения поставленной цели.

Обзор известных разработок в области центрифугального прядения проводился по нескольким основным пунктам:

1. конструкции прядильных центрифуг;

2. способы формирования кулича;

3. натяжение пряжи при центрифугальном прядении;

4. способы съема наработанного кулича;

5. исследование мощности, потребной на вращение центрифуги;

6. исследование динамики центрифугальных прядильных устройств.

По первому пункту исследований нами выделены два основных конструктивных решения центрифугальных веретен: с опорными веретенами и с подвесными веретенами. Далее в диссертационной работе рассмотрен ряд конструкций прядильных центрифуг, спроектированных в разные годы в нашей стране и за рубежом, выделены их достоинства и недостатки.

Во втором пункте исследований анализируются основные способы намотки кулича: цилиндрическая и коническая намотка. В результате сравнения можно сделать несколько выводов:

1. цилиндрическая намотка более проста в исполнении, требует несложного мотального механизма и обеспечивает нормальный съем кулича из стакана, но с нарушением структуры внешних слоев;

2. для цилиндрической намотки требуется точная установка нитеводителей, не допускается смещение их по высоте;

3. коническая форма намотки конструктивно более сложная и, соответственно, требует более сложного мотального механизма;

4. коническая форма намотки не требует точной установки нитеводителей по высоте кружки. Кроме того, в случае обрыва гораздо легче находить оборвавшийся конец нити.

По третьему пункту исследований (анализ работ по натяжению пряжи при ее формировании) нами были выделены основные направления, по которым проводились все разработки в это области:

• натяжение пряжи при намотке кулича;

• равномерность кручения и распространение крутки;

• обрывность пряжи при центрифугальном прядении;

• построение математической модели процесса формирования паковки;

• исследование баллонирования пряжи при перемотке;

• усилие схода пряжи с поверхности паковки.

В результате отмечено, что вопросы изменения натяжения пряжи при прохождении ее через нитепроводящие органы и влияние колебаний натяжения на образование хорд намотки не исследованы.

Анализ способов съема наработанного кулича позволяет выделить два направления дальнейшей транспортировки куличей. Куличи транспортируются либо на специальных патронах, которые вводятся внутрь после наработки кулича; либо могут перематываться на катушки без останова машины. Нами отмечено, что оба способа транспортировки могут оставлять большое количество угаров на этапах дальнейшей перемотки и обработки пряжи.

Анализ работ, посвященных исследованию мощности, необходимой на вращение центрифугальных веретен, позволил нам сделать следующие выводы:

1. авторами для различных конструкций прядильных центрифуг были получены зависимости потребной мощности для их вращения вместе с формируемой паковкой. Однако из-за влияния большого числа факторов, данные зависимости различаются видом своей нелинейности;

2. в работах вышеупомянутых авторов описано влияние различных конструктивных параметров прядильной кружки на расход энергии на преодоление сопротивления воздуха и предложены рекомендации по выбору этих конструктивных параметров;

3. в работах по потребной мощности прядильных центрифуг отсутствуют рекомендации по ее снижению за счет изменения конструкции центрифуг.

Вопросам динамики быстровращающихся роторных систем посвящено большое количество работ. Первым, еще в конце XIX столетия, вопросами динамики твердого тела, вращающегося и закрепленного на упругой оси, помещенной в качающихся подшипниках, занимался Н. Е. Жуковский. Большой вклад в изучение динамики веретен внесли такие ученые как А. С. Кельзон, А. П. Малышев, Е. Л. Николаи, Я. И. Коритысский,

X. 3. Регельман. Под руководством Я. И. Коритысского, проводились работы по приводам центрифугальных веретен и их динамики в лаборатории кинематических и динамических исследований ВНИИЛТЕКМАШа. Работы носили комплексный характер и велись в направлении разработки методов аналитических расчетов, экспериментального исследования и испытания веретен различных типов, а также - создания новых конструкций.

Я. И. Коритысским применялись и предложены для практических расчетов три приближенных метода определения критических частот вращения веретен:

• метод краевых интегральных уравнений;

• метод А. Н. Крылова;

• метод расчленения, разработанный на основе формулы Дункерлея.

Я. И. Коритысским также была разработана теория веретен с полужестким шпинделем, которая дает возможность, с помощью удобных для инженерной практики формул, исследовать основные вопросы динамики наиболее распространенных веретен с насадками, электроверетен, центрифуг, быстровращающихся крутильных механизмов безверетенного способа прядения и др. Теория веретен с полужестким шпинделем, предложенная Я.И. Коритысским, и нашедшая широкое применение, наиболее близко описывает динамику связанных роторов, которыми являются центрифугальные веретена с вращающимися нитеводителями.

Анализ работ по центрифугальному прядению позволяет наметить область дальнейших исследований, сформулировать цель диссертационной работы и задачи для ее достижения.

Вторая глава посвящена разработке нового направления в конструкции центрифугальных устройств и исследованию процесса формирования паковки.

па основе анализа существующих конструкций центрифугальных веретен, способов формирования кулича, способов съема наработанных початков нами была разработана расширенная классификация крутильно-мотальных механизмов центрифугальных прядильных машин с учетом новых направлений развития механизмов.

В соответствии с этой классификацией все центрифугальные веретена по расположению опор делятся на два типа: опорные и подвесные. Привод таких веретен осуществляется либо с помощью бесконечной тесьмы (тангенциальный), либо от индивидуального электродвигателя. Все известные конструкции центрифугальных веретен, обозначенные в классификации, осуществляют цилиндрическую намотку. Транспортировка наработанных куличей, не зависимо от типа конструкции, осуществляется двумя способами: перемоткой кулича на катушку, или выталкиванием кулича из кружки и транспортировкой его на специальных носителях.

Чтобы улучшить условия перемотки и транспортировки куличей и минимизировать появление хорд намотки, нами предложено новое решение, которое заключается в использовании конической послойной намотки при

формировании паковки. Для осуществления данного способа формирования паковки нами предложены новые конструктивные решения центрифугальных веретен, на которые получен патент. В разработанную нами классификацию это конструктивное направление было введено под названием комбинированное. Новизна нового направления заключается в съеме кулича вместе с кружкой и в формировании кулича с послойной конической намоткой.

Во второй главе представлена новая конструкторско-технологическая схема комбинированного способа центрифугального прядения (рис. 1) и дано описание принципа работы.

Рис 1 Конструкторско-технологическая схема комбинированного способа центрифугального прядения

Возвратно-поступательное движение нитеводитель 6 получает от кронштейна 7. Кронштейн соединен с тягой 8, к которой крепится цепь 9. Цепь, огибая блок 10, периодически наматывается и сматывается с блока 11 со смещением после формирования каждого слоя намотки. Таким образом, нитеводитель формирует коническую послойную намотку. Это очень важно при модернизации существующих кольцевых прядильных машин, так как

нитеводитель может быть конструктивно связан с механизмом привода кольцевой планки.

Новизна конструкции заключается в том, что вращение нитеводителю передается от верхней крышки 14, которая, вращаясь вместе с кружкой 12, передает крутящий момент нитеводителю 6 с помощью шпонки 18.

Для реализации разработанной конструкторско-технологической схемы проведены исследования изменения натяжения пряжи от точки схода с выпускной пары вытяжного прибора до точки намотки на паковку. Для чего весь путь движения пряжи поделен нами на три участка (рис. 2.):

• 1 участок — движение пряжи внутри канала нитеводителя;

• 2 участок — движение пряжи по поверхности воронки нитеводителя;

• 3 участок — движение пряжи от точки схода с воронки нитеводителя до паковки.

03 н

•11 ■к ■ V

р\ ✓ /

у ✓ У РЗ

2 Е 3 ы

У > А'4 Ч

Рис 2 Схема движения пряжи по участкам для комбинированного способа центрифугального прядения

На основании теоретических исследований нами были получены зависимости для определения натяжения пряжи на втором и третьем участке ' движения.

На основе анализа работ, посвященных определению натяжения пряжи на участке входа в намотку при центрифугальном прядении льна, мы пришли к выводу, что многими авторами движение пряжи на этом участке рассматривается как прямолинейное, (пряжа движется по радиусу). Кроме этого часто не учитывается радиус воронки нитеводителя. В реальных условиях движение пряжи осуществляется по криволинейной траектории.

На основании исследований И. И. Мигушова по определению натяжения и формы нити в камере пневмомеханической прядильной машины, натяжение на участке от точки схода с поверхности нитеводителя до точки намотки нами предложено определять по следующей зависимости:

РЗ = Р2 + 0.5 • ю2 • Т ■ (в1 - Я22)+ 0.5 • 8„ • Ст • signvx ■

Полагая, что интегральное слагаемое натяжения составляет малую величину (менее 1%), натяжение пряжи в точке Е можно определить по следующей зависимости:

где Л — текущий радиус намотки;

со — угловая скорость вращения пряжи;

КР — радиус кружки;

Р2 — натяжение пряжи на втором участке движения (в точке £);

Т—линейная плотность пряжи. Для второго участка нами предложена методика расчета натяжения пряжи для двух конструктивных решений прядильного узла (для конструкции с вращающимся нитеводителем, со^О, и с невращающимся нитеводителем, со„=0).

В конструкции с вращающимся нитеводителем (рис. 3.) для определения натяжения пряжи нами были введены следующие допущения:

1. поверхность нитеводителя считаем равномерно гладкой;

2. пряжу считаем равномерной по линейной плотности;

3. будем считать пряжу нелинейно-упругой на изгиб;

4. при определении натяжения пряжи на данном участке учитывается поступательное движение пряжи по поверхности воронки нитеводителя, а также вращение пряжи вместе с воронкой.

(2)

У

- \\со

тр* V, ,рз

Ф

Рис 3. Расчетная схема для определения натяжения на поверхности воронки нитеводителя

На основе анализ сил, действующие на пряжу на поверхности воронки, определены уравнения относительного равновесия элемента нити (18 в

проекциях на касательную и нормаль, получены зависимости для определения натяжения пряжи в точке Е:

Р2т = [Р1 + 0.5 • О)2 ■ Т■ (Л2 -Я2г)-vг■т]■e^+vг■т--В° ■

2ЛКн+Г)

г-у.-д+р,)-^ 2 ■ у2 • (1+р2) 1 '(3)

где V— скорость выпуска пряжи;

со — угловая скорость вращения пряжи; Т— линейная плотность пряжи; Л — текущий радиус намотки; г — радиус нити;

Р1 — натяжение нити на первом участке (внутри канала нитеводителя), определенное экспериментально для конструкции с вращающимся нитеводителем;

к — коэффициент трения льняной мокрой пряжи о стенки нитеводителя; В0 — изгибная жесткость нити; Рь Ъ — коэффициенты нагрузки-сгибания ветви нити; р2,72 — коэффициенты разгрузки-разгибания ветви нити; ф — угол охвата нитью поверхности воронки нитеводителя в радиальной плоскости.

Для определения жесткости нити нами была использована методика С. Е. Проталинского. Так как нами рассматривался частный случай движения жесткой нити по цилиндрической поверхности, то для нелинейно-упругой на изгиб нити справедливо следующее выражение: 71=72 = 7, Р1 = Рг= Р-

Для определения натяжения пряжи на поверхности воронки невращающегося нитеводителя мы рассматривали задачу контурного движения пряжи по поверхности воронки с учетом силы трения и без учета вращательного движения нитеводителя. На основании исследований И. И. Мигушова для данного случая, будем считать пряжу абсолютно гибкой, а изгибную жесткость пряжи равной нулю, Вй=0, При движении пряжи по неподвижной цилиндрической поверхности изгибная жесткость непосредственно не оказывает влияния на изменение натяжения. Тогда натяжение пряжи в точке Е определяется зависимостью:

Р2нн = [л + 0.5 • со2 • Т • (й2 - К22) - V2 • Г]• е*+ V2 ■ Г, (4)

где <р„ — отклонение конфигурации пряжи на воронке нитеводителя от плоскости контура осевого разреза.

Для определения натяжения пряжи на первом участке нами были выделены силы, оказывающие наибольшее влияние на натяжение пряжи (сопротивлением воздуха пренебрегаем). Для варианта конструкции с невращающимся нитеводителем натяжение пряжи будет приближенно равно силе сопротивления движению, Р\НН=РС. Эта сила обусловлена сцеплением мокрой пряжи со стенками нитеводителя, а также тангенциальным движением

пряжи. Существенное влияние на величину силы сцепления оказывают влажность пряжи (IV), линейная плотность пряжи (Г), то есть РС=/(Т¥,Т). Силу сопротивления движению пряжи по поверхности нитеводителя теоретически оценить сложно. Поэтому, для определения натяжения пряжи на первом участке были проведены экспериментальные исследования на стендах.

Методика проведения экспериментального исследования состояла в следующем: мокрая пряжа различной линейной плотности проводится через внутренний канал вращающегося и невращающегося нитеводителя. Один конец пряжи закрепляется в передвижном устройстве. В момент начального сдвига пряжи фиксируется пиковое значение силы трения пряжи о стенки нитеводителя. Проводится 50 повторных замеров. Среднеквадратическое отклонение выборки составляет <т=0,394. Определяется значение силы трения мокрой пряжи той или иной линейной плотности о стенки нитеводителя.

В качестве факторов, варьируемых при проведении экспериментального исследования, принимались следующие величины: линейная плотность пряжи -Т (46-290 текс); влажность пряжи - IV (мокрая пряжа с влажностью 87 - 93%, полусухая пряжа с влажностью 58 - 66%). Результаты эксперимента представлены в виде графических зависимостей, необходимых для дальнейших расчетов.

Для нормального протекания технологического процесса прядения необходимо выполнение следующего условия: натяжение пряжи на входе в воронку нитеводителя должно быть больше, чем натяжение в канале нитеводителя. В противном случае, мгновенная задержка или колебания натяжения при движении нити приводит к образованию хорд намотки. При размоте такого кулича нить сходит с кулича с повышенным натяжением и обрывается.

В результате теоретических и экспериментальных исследований получены значения натяжения пряжи различной линейной плотности и влажности в точке С (рис. 2).

Разработана методика расчета натяжения пряжи при ее движении от выпускной пары до точки намотки как сумма натяжений пряжи на отдельных участках. По полученным результатам расчетов сделаны следующие выводы:

1. с увеличением скорости вращения кружки центрифуги необходимо уменьшать диаметр кружки, чтобы избежать отставания в подаче пряжи и предотвратить появление хорд намотки;

2. применение конструкции с вращающимся нитеводителем уменьшает величину натяжения пряжи, так как величина силы трения льняной мокрой пряжи о стенки трубки нитеводителя значительно меньше и изменение этой силы по участкам движения пряжи происходит более плавно;

3. влажность пряжи в процессе прядения должна поддерживаться на постоянном уровне. Увеличение этого показателя приведет к возрастанию силы сцепления пряжи со стенками нитеводителя, что может привести к неравномерности движения пряжи в зоне кручения.

Третья глава посвящена исследованию прочностных показателей кружки, а также выбору и анализу рациональной схемы фиксации кружки в центрифугальном устройстве.

На основании теоретических и экспериментальных исследований, связанных с определением натяжения пряжи, проведенных во второй главе, нами разработана новая конструкция крутильно-мотального механизма с послойной конической намоткой.

В предложенной конструкции крутильно-мотального механизма нить подвергается значительно меньшему истирающему воздействию, улучшаются условия распространения крутки. Применение съемной кружки позволяет получать пригодную для дальнейшей транспортировки и переработки паковку. Проверка разработанной конструкции проводилась на стенде, собранном на базе прядильной машины ПМ-88-Л5, и показала возможность ее применения в базовом варианте, но на более высоких скоростях.

Проектирование новой конструкции требует исследования напряженного состояния кружки вместе с нарабатываемым куличом. Материал кружки необходимо выбирать применительно к специфическим условиям мокрого прядения, то есть учитывать наличие агрессивной среды и высокие температуры в процессе сушки пряжи. Для ликвидации недостатков существующих способов прядения разработана методика расчета напряженно деформированного состояния съемной кружки и выбора ее конструктивных параметров.

Предлагаемая в диссертационной работе методика оценки напряженно-деформированного состояния кружки и определения ее прочностных показателей позволят определить предельно допустимую нагрузку на кружку центрифуги вместе с наработанным куличом; а также дать рекомендации по выбору рациональных режимов работы механизма.

Методика оценки была применена для расчета разработанной кружки центрифуги, применяемой в новом крутильно-мотальном механизме. Конструкция кружки предполагает наличие поперечных разрезов по периметру кружки (рис. 4).

А—А

I

Рис 4. Элемент развертки кружки

уменьшения концентрации напряжении

Такая конструкция кружки центрифуги позволяет сохранить напряженно-деформированное состояние внешнего слоя кулича при его усадке в процессе сушки, за счет упругих деформаций элементов кружки.

Поперечные разрезы по периметру кружки, в процессе работы механизма, вызывают местное повышение напряжений в материале кружки, являясь концентраторами напряжений. Для на концах поперечных надрезов

предлагается выполнять небольшие отверстия. Изменением плеча надреза Ь можно регулировать упругие силы, действующие на паковку в процессе сушки и дальнейшей перемотки.

Для определения максимального напряжения, возникающего в стенке кружки центрифуги, нами предложена следующая зависимость:

2-е е аЛ '

а-и-£-->(4)

где ш—угловая скорость вращения кружки центрифуги;

Ккрви — внутренний радиус кружки;

Якрн — наружный радиус кружки;

Уо — удельный вес материала кулича;

У) — удельный вес материала кружки;

ц — коэффициент Пуассона материала кружки;

а — коэффициент концентрации напряжений;

к— коэффициент занимаемой площади, который определяется по формуле: к=1$от/Зы>щ, где 1$отв — суммарная площадь отверстий, 5о6ц( — общая площадь поверхности кружки. Для сравнения результатов, расчет напряженно-деформированного состояния проводился для кружек, выполненных из полимерных материалов, и для кружек из нержавеющей стали.

Результаты расчета напряжений показали, что на всем рабочем диапазоне скоростей центрифуги, в материале кружки не происходит необратимых изменений, которые могут привести к ее разрушению. Но, применительно к условиям мокрого прядения льна, целесообразно применять стальные кружки, в связи с возможностью выполнения на них разрезов.

Далее были получены теоретические зависимости для определения усилия фиксации кружки центрифуги. Под этой величиной понимается сила, которая должна быть приложена к подвижной верхней крышке центрифугального механизма в заданной точке для осуществления гарантированного фиксирования и зажатия кружки при рабочей скорости вращения.

Для фиксирования кружки центрифуги могут применяться две схемы зажима: с внешним конусом и с внутренним конусом. Методика расчета схемы зажима с внешним конусом рассмотрена А. Ф. Прошковым. Схема зажима с внутренним конусом более рациональна с точки зрения формирования гнезда паковки.

Предлагаемая нами схема зажима с внутренним конусом, вместе с действующими силами представлена на рис. 5.

Рис

5 Схема зажима кружки центрифуги с внутренним конусом

Рассматривая отдельно равновесие подвижной верхней крышки и конструкции в целом, были определены искомые удерживающее усилие, F1, и сила прижима, F2, кружки центрифуги.

Fl = —}-J--f+G

2-(cosa + /sina]

C(/-cosa + sina) >(5) -—^-¿+G

F 2= , .

(cosa + / -sin a)

где G - вес наработанного кулича;

a - угол наклона образующей поверхности механизма фиксации кружки центрифуги; / - коэффициент трения материала кружки о поверхность прижимных дисков;

С - центробежная сила, действующая на кружку центрифуги с наработанным куличом. Центробежную силу определяем по следующей зависимости: С = т-е-со2, (6)

где т - масса кулича; со - угловая скорость кружки;

е - смещение центра тяжести паковки (кружки с наработанным куличом). В формулах (5) удерживающее усилие и зажимающая сила зависят от трех параметров:

• от частоты вращения кружки центрифуги;

• от величины эксцентриситета (смещения центра тяжести кружки вместе с нарабатываемым куличом);

• от угла наклона образующей поверхности крышек.

По полученным результатам выданы следующие рекомендации:

1. конструкция механизма прижима кружки не оказывает существенного влияния на необходимую силу ее прижима. Величина угла наклона образующей верхней и нижней крышек, а, для конструкции с внутренним конусом не должна превышать 25°. ,

2. при таком угле наклона образующей кружки центрифуги работа механизма возможна на частотах вращения не выше 15000 об/мин. На более высоких скоростях работы становится невозможным обеспечение надежной фиксации кружки во время работы механизма.

3. точность сборки центрифугального механизма должна быть достаточно высокой, так как на рабочих частотах вращения эксцентриситет не должен превышать 10'4 м.

Принимая во внимание широкий диапазон рабочих скоростей прядильного механизма (8000 - 15000 об/мин.), необходимо провести расчет конструкции не только на прочность, но и на возможность возникновения резонансных явлений.

Четвертая глава посвящена динамическому исследованию разработанных центрифугальных механизмов. Целью исследований является определение критических скоростей вращающихся шпинделей центрифугальных устройств и возможных амплитуд колебаний оси верхней крышки центрифуги. Предварительно проведен анализ основных динамических моделей веретен и их классификация. На основании проведенного анализа для центрифугальных механизмов, предложенных в работе, выбрана конструкция нижнего шпинделя с одной жесткой и одной упругоподатливой опорой. С учетом зазора в верхней опоре можно применять веретена марки ВНТ-38-70 и ВНТ-45-71, используемые на прядильных машинах мокрого прядения льна ПМ-88-Л5 и ПМ-114-ЛЗ.

Для предложенных в работе конструкций веретен разработаны динамические модели с учетом допущений: наличия зазоров в опоре верхней крышки и жестких связей в элементах трения конструкции центрифуги. Динамическая модель центрифугального прядильного устройства представлена на рис. 6,

О

О

о

II

С1

Рис 6 Динамическая модель центрифугального прядильного устройства для центрифугального прядения льна

где J¡ — момент инерции массы модернизированного шпинделя новой конструкции вместе с нижней крышкой;

J2 — момент инерции массы верхней крышки;

JK — момент инерции массы кружки центрифуги вместе с куличом.

Точку А (рис. 6) считаем свободной до некоторого ограничения зазором 5. Для математического описания упрощенной модели центрифугального прядильного устройства можно принять метод, предложенный X. 3. Регельманом, учитывающий эффект самоцентрирования кружки центрифуги.

Критические скорости вращающегося шпинделя, согласно методике

X. 3. Регельмана, определяются по следующей зависимости: а= , (7)

J,-Ja J,-J.) г ]¡{m J,-JQ J,-J.) 4 (j,-j„)-m' W

где Cc — коэффициент жесткости упругих опор при сжатии и растяжении;

Си — коэффициент жесткости упругих опор при изгибе;

т — масса вращающихся и колеблющихся частей шпинделя;

J3 — экваториальный момент инерции массы или момент инерции массы вращающихся частей шпинделя относительно поперечной оси симметрии;

J0 — полярный момент инерции массы или момент инерции вращающихся частей конструкции относительно продольной оси симметрии.

Результаты расчета низшей собственной частоты свидетельствуют о невозможности возникновения резонанса в диапазоне рабочих скоростей центрифуги.

Составлена математическая модель центрифугального прядильного устройства, которая представляет собой систему четырёх неоднородных дифференциальных уравнений второго порядка:

т ■ (у " + I, ■ Р " )+ Сс ■ у + С° = т ■ е ■ со2 • cos (со t)

'i

,т (г" +/,-у")+Сс г + С" 'У = т -е • со : - sin (со f)

.(8)

- J, -у" + J0 - со -р' - С, - у + Сс ■Il-z = -(J,-J.y 5 со2 sin( ш/-8)

J, -р" + J0 со - у7 + С. -р -С, ■/, -у = (У, - /0)-5-ш2 - cosí at-г)

Для численного решения данной системы использован метод Рунге-Кутта четвертого порядка. По результатам расчета были построены амплитудно-частотные характеристики колебательной системы. Анализ АЧХ позволил подтвердить ранее сделанный вывод о невозможности возникновения резонанса в диапазоне рабочих скоростей центрифуги.

ОБЩИЕ ВЫВОДЫ

1. В результате анализа литературных источников выявлено, что недостаточно исследованы некоторые вопросы, крайне необходимые при создании центрифугальных прядильных устройств. Это вопросы формы и натяжения пряжи при движении ее через нитепроводящие органы; вопросы выбора рациональных параметров центрифугальных веретен для конкретных режимов работы механизма; вопросы оценки прочностных параметров элементов центрифуг.

2. Разработанная классификация центрифугальных крутильно-мотальных механизмов учитывает новое направление в развитии центрифугального прядения и новые конструкторско-технологические схемы.

3. Разработана усовершенствованная методика теоретического определения натяжения, позволяющая определить натяжение пряжи на всем пути ее -движения от выпускного прибора до стенки кружки центрифуги Экспериментальные исследования подтвердили результаты теоретического исследования.

4. Разработана новая конструкция кружки центрифуги, позволяющая сохранить напряженное состояние внешнего слоя кулича при его усадке за счет упругих деформаций кружки.

5. Разработана модель, раскрывающая взаимосвязь влияния конструктивных параметров кружки центрифуги вместе с нарабатываемым куличом на напряженно-деформированное состояние кружки.

6 Результаты оценки усилия гарантированного фиксирования кружки центрифуги позволили определить конструктивные параметры механизма фиксации и разработать рекомендации по сборке механизма в целом. 7. Разработанная динамическая и математическая модели центрифугального прядильного устройства позволяют определить критические частоты вращения кружки центрифуги. 8 Результаты диссертационной работы приняты для исполнения и реализации в ОАО «ТМЗ»

Основное содержание диссертации изложено в следующих публикациях:

1. Дигунова Ю.Н. Новый способ формирования паковки при центрифугальном прядении льна // Сборник научных трудов молодых ученых КГТУ / Костромской гос. технол. ун-т. - Вып. 3. - Кострома : КГТУ, 2002. — с. 45 -48.

2. Дигунова Ю.Н., Проталинский С.Е. Центрифугальное прядильное устройство. Патент на полезную модель № 38772 от 15 декабря 2003 г.

3. Дигунова Ю.Н. Расчет натяжения пряжи при центрифугальном прядении 1ьна. // «Студенты и молодые ученые КГТУ - производству»: материалы 54-й межвузовской научно-технической конференции молодых ученых и студентов, посвященной 70-летию КГТУ. - Кострома : 2002. - с. 132.

4. Дигунова Ю.Н. К вопросу о натяжении пряжи при центрифугальном прядении льна. // Сборник материалов межвузовской научно-технической

конференции аспирантов и студентов «Молодые ученые - развитию текстильной и легкой промышленности» (ПОИСК - 2003). - Иваново : ИГТА, 2003.-с. 30-31.

5. Дигунова Ю.Н., Герасимова С.Ф. Совершенствование конструкции центрифугального прядильного устройства для выработки льняной пряжи и исследование его динамических характеристик. // Материалы докладов международной научно-практической конференции «Инновации в производстве товаров нового поколения из льна». - Вологда, 2005. - с. 121.

6. Дигунова Ю.Н. Аналитическое исследование натяжения пряжи при центрифугальном прядении льна. // Тезисы доклада международной научно-технической конференции «Актуальные проблемы переработки льна в современных условиях» (Лен - 2002). - Кострома : КГТУ, 2002. - с. 51 - 52.

7. Дигунова Ю.Н. Анализ изменения натяжения пряжи при центрифугальном прядении льна. // Тезисы доклада Всероссийской научно-технической конференции «Современные технологии и оборудование текстильной промышленности» (ТЕКСТИЛЬ-2002). - Москва : МГТУ, 2002. - с. 79.

8. Дигунова Ю.Н. Использование новых конструктивных решений и методов расчета в процессе обучения студентов инженерных специальностей.// Тезисы доклада на международной научно-методической конференции «Проблемы подготовки специалистов в техническом вузе в условиях модернизации высшего образования». - Кострома : КГТУ, 2003. - с. 150.

9. Дигунова Ю.Н. Расчет механизма крепления кружки центрифуги. // Тезисы доклада международной научно-технической конференции «Актуальные проблемы переработки льна в современных условиях» (Лен - 2004). -Кострома : КГТУ, 2004. - с. 122 - 123.

10. Диг\ нова Ю.Н. К вопросу о динамике центрифугальных прядильных устройств. // Гезисы доклада международной научно-технической конференции «Актуальные проблемы переработки льна в современных условиях» (Лен - 2004). - Кострома : КГТУ, 2004. - с. 120.

-44

78

Дигунова Юлия Николаевна

Совершенствование центрифугальных прядильных устройств и методов их проектирования

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Подписано в печать 28.02.06. Формат бумаги 60x84 1/16. Печать трафаретная. Печ. л. 1,2. Заказ 173. Тираж 100.

РИО КГТУ, Кострома, ул. Дзержинского, 17

ВВЕДЕНИЕ.

ГЛАВА 1. Состояние вопроса и постановка задачи.-.

1.1. Обзор основных конструкций центрифугальных веретен.

1.2. Способы формирования куличей на центрифугальных прядильных машинах.

1.3. Работы, посвященные исследованиям мощности, потребной на вращение центрифугальных веретен.

1.4. Обзор работ, посвященных исследованию способов съема наработанного кулича.

1.5. Обзор работ, посвященных исследованию динамики центрифугальных веретен.

1.6. Постановка задачи.

ГЛАВА 2. Исследование механики нити в процессе центрифугального прядения льна.

2.1. Разработка конструкторско-технологической схемы комбинированного способа центрифугального прядения.

2.2. Теоретическое исследование процесса формирования паковки при центрифугальном прядении льна.

2.2.1. Исследование движения пряжи в месте укладки на паковку.

2.2.2. Исследование движения пряжи по поверхности воронки нитеводителя.

2.2.2.1. Натяжение пряжи на поверхности вращающейся воронки.

2.2.2.2. Натяжение пряжи на поверхности невращающейся воронки.

2.2.3. Исследование движения пряжи в канале нитеводителя.

2.3. Анализ движения пряжи в нитеводителе.

2.3.1. Техника и методика проведения экспериментального исследования.

2.4. Выводы по главе.

ГЛАВА 3. Разработка конструкции нового крутильно-мотального механизма и исследование его прочностных характеристик.

3.1. Предварительные замечания.'.

3.2. Разработка конструкции нового крутильно-мотального механизма комбинированного способа центрифугального прядения.

3.3. Разработка методики расчета прочностных показателей кружки центрифуги.

3.4. Метод расчета прочностных показателей для видоизмененной кружки центрифуги.

3.5. Разработка методики расчета механизма крепления кружки центрифуги.

3.6. Выводы по главе.1.

ГЛАВА 4. Исследование динамики разработанного центрифугального прядильного устройства и разработка методики расчета его инерционно-жесткостных характеристик.

4.1. Основные динамические модели веретен и их классификация.

4.2. Разработка динамической модели нового центрифугального прядильного устройства.

4.3. Математическое описание динамической модели.

4.4. Расчет критических частот вращения веретена.

4.5. Выводы по главе.

Значение промышленности лубяных волокон определяется диапазоном использования ее изделий, как в качестве товаров потребления, так и в качестве средств производства в различных отраслях народного хозяйства. Льняные ткани бытового назначения имеют такие свойства, которые не могут иметь ткани из других волокон. Они гигроскопичны и быстро отдают влагу, прекрасно кипятятся и стираются. Из общего количества льняных тканей бытового назначения большой объем идет на изготовление постельного белья, покрывал, обивочных тканей и т.д. Основная часть продукции отрасли используется в качестве средств производства и предметов домашнего обихода [7].

Первостепенной задачей, стоящей перед текстильным машиностроением, является дальнейшее повышение качества и производительности изготавливаемых машин, а также повышение качества производимого на них продукта.

Увеличение объема производства льняной пряжи имеет большое значение для дальнейшего развития отраслей народного хозяйства и наиболее полного удовлетворения растущих потребностей населения. А это может быть достигнуто либо благодаря строительству новых производственных площадей и ростом парка оборудования, либо за счет внедрения новых технологий получения льняной пряжи.

Для решения этой задачи требуется повышение точности изготовления рабочих органов и механизмов текстильных машин, повышение их надёжности и долговечности, выпуска всех текстильных машин на современном техническом уровне, а также усовершенствование технологических процессов, протекающих на этих машинах. Для выпуска высококачественной продукции и расширения ассортимента специалисты льняной промышленности ведут работу по созданию высокопроизводительных машин и реконструкции существующих.

Наиболее важными и прогрессивными направлениями в конструировании современного высокопроизводительного текстильного оборудования следует считать дальнейшее совершенствование бесчелночных ткацких станков, исследование и создание высокопроизводительных чесальных машин для хлопка, шерсти и льна, разработку новых методов крашения и отделки тканей, создание высокоскоростных крутильно-мотальных механизмов, автоматического оборудования, машин для без веретенного прядения хлопка, а также центрифугальных прядильных машин для прядения лубяных волокон. Вновь создаваемые машины позволяют увеличить производительность труда и существенно снизить затраты на производство пряжи.

Для производства льняной пряжи используются два метода прядения: сухое и мокрое. Пряжа, полученная сухим способом прядения, имеет меньше внешних мелких пороков, по сравнению с пряжей мокрого способа прядения, но она более ворсистая. Пряжа мокрого способа прядения более гладкая, но имеет мелкие шишки. Сухим способом вырабатывается достаточно толстая пряжа (300-80 текс), а мокрым — более тонкая (120-16 текс). Ткани бытового назначения вырабатываются, в основном, из пряжи мокрого способа прядения, на долю которого приходится более 70% общей мощности льняной отрасли промышленности.

В настоящее время в производстве льняной пряжи наибольшее распространение получили кольцевые прядильные машины с совмещенными процессами кручения и наматывания. Льняную пряжу мокрого способа прядения получают на кольцепрядильных машинах ПМ-88-Л5 (-Л8, -Л10), ПМ-114-ЛЗ (-Л6), имеющих скорость выпуска не более 15 м/мин и вырабатывающих пряжу линейной плотностью 68-32 текс.

Однако для удовлетворения возрастающего спроса оказалось недостаточным использование кольцевого способа прядения. В современной мировой практике текстильного машиностроения стремление увеличить производительность труда прядильного оборудования привело к появлению и развитию большого числа новых способов прядения, позволяющих значительно увеличить скорость выпуска пряжи.

Основными направлениями увеличения эффективности кольцепрядильных машин являются увеличение размеров прядильной паковки и скорости вращения веретена. Препятствием, сдерживающим увеличение размеров паковок, является ограничение скорости вращения бегунка. Увеличение его скорости вращения приводит к нагреванию и быстрому износу бегунка, а также к снижению срока работы колец принятых форм. Для увеличения размеров паковок необходимо увеличивать диаметр колец, что требует повышения скорости вращения веретен, которая, в свою очередь, ограничивается достаточно невысокой предельной скоростью бегунка.

Добиться некоторого увеличения скорости выпуска кольцевых прядильных машин можно, используя специальные конструкции колец, а также применяя особые, более прочные материалы для изготовления колец и бегунков. Однако при увеличении скорости веретен свыше 12000 об/мин возрастает их вибрация, увеличивается обрывность, ухудшается и качество пряжи.

Другой причиной, сдерживающей увеличение размера паковок пряжи при данном размере кольца, является диаметр патрона, от которого зависит угол, образуемый пряжей с осью шпули или патрона. Если этот угол достаточно мал, то возрастает натяжение нити, и, следовательно, ее обрывность; если же угол большой, то может возникнуть необходимость уменьшения ёмкости шпули или патрона.

Исключение баллона нити при формировании пряжи позволяет значительно повысить скорость выпуска прядильных машин и добиться получения паковок больших размеров.

С целью повышения производительности труда и оборудования разрабатываются новые способы прядения, которые можно разделить на две группы:

- прядение мычки на основе классической системы непрерывного прядения, но с использованием новых средств кручения, позволяющих в 2-3 раза повысить скорость выпуска пряжи. К данной группе можно отнести производство бескруточной, самокруточной пряжи, центрифугальное, безбалон-ное, термохимическое, термопластическое прядение и др.

- прерывистое прядение, или прядение с разделением мычки на отдельные волокна, так называемое «прядение с открытым концом».

Прерывистое прядение льна осуществляется на машинах ППМ-240-JI.

Пряжа вырабатывается сухим способом, поэтому линейная плотность ее достаточно высока, порядка 200 текс. Для получения более тонкой пряжи к льняному добавляют химическое волокно, благодаря чему можно вырабатывать пряжу линейной плотностью 76 текс. Однако при этом теряются гигиенические свойства, характерные для чистого льняного волокна. По сравнению с кольцевыми машинами производительность увеличена в 2-2,5 раза, отходы снижены в 3 раза, масса прядильной паковки увеличена до трёх килограмм. Скорость выпуска машин данной группы до 39 м/мин.

Прядильно-крутильные машины ПКС-132-ЛП и ПКМ-114-JI соответственно сухого и мокрого способов прядения также позволяют повысить производительность оборудования по сравнению с кольцевым. На этих машинах осуществляется одновременно прядение одной нити по сухому или мокрому способу и прикрутка готовой льняной, синтетической или хлопчатобумажной нити. Процесс кручения отделен от наматывания, что позволяет увеличить скорость выпуска до 38 м/мин. Линейная плотность вырабатываемой пряжи сухим способом 200-100 текс, мокрым - 200-40 текс.

Скорость выпуска оборудования, производящего самокруточную пряжу, достигает 140-220 м/мин. Линейная плотность вырабатываемой на машине ПС-100-Л01 льняной пряжи составляет порядка 200 текс. Однако, в мокром прядении льна эти способы не нашли применения.

С этой точки зрения большой интерес представляет центрифугалыюе прядение [10]. Центрифугальный способ прядения получил наибольшее применение, как правило, в производстве искусственных волокон. Использование центрифугального крутильно-мотального механизма взамен кольцевого открывает новые перспективы для дальнейшего развития техники прядения льна: позволяет значительно повысить производительность веретена, снизить обрывность, увеличить прядильную паковку и значительно повысить производительность труда.

Увеличение размеров прядильных паковок в 3-4 раза, снижение в два раза числа обрывов в процессе прядения, приходящихся на каждый километр пряжи, существенно повысили качество пряжи и позволили улучшить ход процессов в мотальном и ткацких цехах.

Такой метод прядения даёт возможность механизировать и автоматизировать почти все операции, связанные с обслуживанием машины, включая съём продукции и даже заправку оборвавшихся нитей.

Отсутствие ведомого нитью органа (катушки, бегунка) снижает колебания натяжения, а отсутствие открытого баллона и трения нити о рогульку или бегунок резко уменьшает пылевыделение. При применении метода центрифугального прядения можно полностью герметизировать основные рабочие органы и таким образом значительно улучшить условия труда.

К сожалению, новые конструктивные идеи и, самое главное, новые современные методы расчета центрифугальных крутильно-мотальных механизмов в настоящее время отсутствуют.

В связи с этим, тема настоящей диссертационной работы, посвященная совершенствованию конструкции и методов расчета центрифугальных крутильно-мотальных механизмов, является весьма актуальной*.

Цель и задачи исследования

Цель диссертационной работы состоит в совершенствовании методов расчета и конструирования центрифугальных крутильно-мотальных механизмов прядильных машин для мокрого прядения льна. Для достижения указанной цели необходимо решить следующие задачи:

1. Разработать новые конструктивные схемы центрифугального крутильно-мотального механизма.

2. Провести теоретические и экспериментальные исследования состояния и натяжения пряжи на различных участках ее формирования и определить влияние различных параметров на появление дефектов формирования паковки.

3. Дать теоретические обоснования конструктивных параметров кружки центрифуги.

4. Провести теоретические исследования динамической модели разработанного прядильного устройства.

5. разработать исходные требования к конструкции центрифугального прядильного устройства для мокрого прядения льна.

Методы исследования

Поставленные задачи решались с помощью экспериментальных и теоретических методов. Теоретические исследования проводились с применением методов системного анализа, общих методов теории механизмов и машин, сопротивления материалов, теоретической механики, теории колебаний, теории дифференциального и интегрального исчислений.

Теоретические расчеты и анализ экспериментальных данных при выполнении работы осуществлялись на ПЭВМ IBM PC с использованием математической системы MathCad 2000 Professional, стандартных и специально разработанных программ.

Экспериментальные исследования проводились на специально разработанных стендах с использованием современной электронной измерительной аппаратуры, как с целью использования их результатов в теоретических расчетах, так и для определения адекватности разработанных моделей. j

Научная новизна

В результате выполнения диссертационной работы получены следующие новые научные результаты:

• разработана классификация крутильно-мотальных механизмов центрифугальных прядильных машин с учетом новых направлений их развития;

• проведены теоретические исследования движения пряжи в системе ее раскладки на кулич;

• разработана новая математическая модель процесса формирования пряжи при центрифугальном прядении льна;

• разработана методика расчета системы фиксации кружки и динамическая модель системы привода, позволяющая определять критические частоты вращения крутильно-мотальной системы в зависимости от ее конструкции.

Практическая значимость работы

Практическая значимость работы заключается в том, что разработаны новые конструкции центрифугального крутильно-мотального механизма, на которых проведены исследования теоретических положений, изложенных в диссертационной работе. Предложенная конструкция центрифугального прядильного устройства защищена патентом РФ на полезную модель и принята к исполнению в ОАО «ТМЗ».

Апробация работы

Основные положения работы доложены и получили положительную оценку:

• на международной научно-технической конференции «Актуальные проблемы переработки льна в современных условиях» (Лен-2002), (Кострома, 2002);

• на международной научно-технической конференции «Молодые ученые -развитию текстильной и легкой промышленности» (Поиск-2003) (Иваново, 2003);

• на Всероссийском семинаре по теории машин и механизмов РАН (Кострома, 2004);

• на расширенном заседании кафедры ТММ и ПТМ (Кострома, 2006).

Публикации. По материалам диссертации опубликовано 10 работ, в том числе 1 статья, 8 материалов и тезисов докладов на всероссийских и международных научно-технических конференциях, 1 патент на полезную модель.

Объём работы. Диссертационная работа изложена на 133 страницах машинописного текста, содержит 51 рисунок, и состоит из введения, четырех глав, общих выводов, списка использованных источников из 94 наименований и 3 приложений.

ОБЩИЕ ВЫВОДЫ

1. В результате анализа литературных источников выявлено, что недостаточно исследованы некоторые вопросы, крайне необходимые при создании центрифугальных прядильных устройств. Это вопросы формы и натяжения пряжи при движении ее через нитепроводящие органы; вопросы выбора рациональных параметров центрифугальных веретен для конкретных режимов работы механизма; вопросы оценки прочностных параметров элементов центрифуг.

2. Разработанная классификация центрифугальных крутильно-мотальных механизмов учитывает новое направление в развитии центрифугального прядения и новые конструкторско-технологические схемы.

3. Разработана усовершенствованная методика теоретического определения натяжения, позволяющая определить натяжение пряжи на всем пути ее движения от выпускного прибора до стенки кружки центрифуги. Экспериментальные исследования подтвердили результаты теоретического исследования.

4. Разработана новая конструкция кружки центрифуги, позволяющая сохранить напряженное состояние внешнего слоя кулича при его усадке за счет упругих деформаций кружки.

5. Разработана модель, раскрывающая взаимосвязь влияния конструктивных параметров кружки центрифуги вместе с нарабатываемым куличом на напряженно-деформированное состояние кружки.

6. Результаты оценки усилия гарантированного фиксирования кружки центрифуги позволили определить конструктивные параметры механизма фиксации и разработать рекомендации по сборке механизма в целом.

7. Разработанная динамическая и математическая модели центрифугального прядильного устройства позволяют определить критические частоты вращения кружки центрифуги.

8. Результаты диссертационной работы приняты для исполнения и реализации в ОАО «ТМЗ».

1. Аносов В. Н. Основы проектирования прядильных машин : учеб. для вузов / А. А. Грызлов, Ф. А. Карякин, А. С. Повицкий, Н. И. Чеми-сов ; под ред. В. Н. Аносова и др... — М. : Гизлегпром, 1946.

2. Балакин В. Е. Мощность, расходуемая на сопротивление воздуха при вращении веретен : научно-исследовательские труды МТИ, том 15, 1955, стр. 32-41.

3. Бронштейн И. Н., Семендяее К. А. Справочник по математике. — М.: Наука, 1964.

4. Васильев М. Г. Обоснование типоразмеров центрифугальных машин для мокрого прядения льна : научно-исследовательские труды ЦНИИЛВ, том 4, 1960.

5. Власов В. 3. Общая теория оболочек. — М. : Гостехника, 1949.

6. Воробьев Ю. С., Медведев Н. Г. Динамика и прочность машин. — Киев : Наукова думка, 1975.

7. Герасимова С. Ф. Разработка конструкции и методики проектирования механизма раскладки бескруточной пневмопрядильной машины. Дисс. на соиск. уч. ст. канд. техн. наук. — Кострома, КГТУ, 2000.

8. Гинзбург Л. Н. Центрифугальное прядение льна. Дисс. на соиск. уч. ст. канд. техн. наук. — Москва, МТИ, 1939.

9. Гинзбург Л. Н. Центрифугальное прядение лубяных волокон. Textill (чешский), № 9, 1958.

10. Гинзбург Л. Н. Центрифугальное прядение лубяных волокон. — М.: Легкая индустрия, 1965.

11. Дицкий А. В. Основы проектирования машин ткацкого производства : учеб. для вузов / Р. В. Малафеев, В. И. Терентьев, А. А. Туваева ; под ред. А. В. Дицкого и др.. — М. : Машиностроение, 1983.

12. Жуков А. С. Некоторые способы выравнивания и уменьшения натяжения нити : сборник научно-исследовательских трудов ЦНИИ-Машдетали, — 1958. — с. 8. 17.

13. Жуковский Н. Е. Об упругой оси турбин Лаваля и об осях с качающимися подшипниками : собр. сочинений. / ГИТТЛ. — 1949. —том 3.

14. Закрьгжевский М. В. Динамика центрифуг с вертикальной осью вращения. Дисс. на соиск. уч. ст. канд. техн. наук. — Рига, ЛГУ, 1966.

15. Каган В. М. Взаимодействие нити с рабочими органами текстильных машин. — М. : Легкая и пищевая промышленность, 1984.

16. Канторович 3. Б. Основы расчета химических машин и аппаратов. —М. : Машгиз, 1946.

17. Кельзон А. С. Самоцентрирование жесткого ротора, вращающегося в двух упругих опорах : докл. АН СССР, — 1956. — том 110, — вып. 1.

18. Кельзон А. С., Семенов В. И. Некоторые вопросы динамики упруго-опорных веретен. // Текстильная промышленность. — 1953. —№ 4.

19. Кисина А. А., Чебышева К. В. О мощности, расходуемой на вращение дисков в потоке : труды ЦАГИ, — 1935. —№211.

20. Корнев И. В., Коритысский Я. И. Веретено с гибким шарниром : научно-технический сборник ВНИИЛТЕКМАШа. — ЦБТИ машиностроения, 1959.

21. Коритысский Я. И. Приборы и установки для исследования текстильных машин : сб. 4, ВНИИЛТЕКМАШ. — М. : Машгиз, 1958.

22. Коритысский Я. И. Современные методы экспериментального исследования вибрации веретен. // Текстильная промышленность. — 1953.—№4.

23. Коритысский Я. И., Лебедева Н. Н. О колебании скорости веретен. // Текстильная промышленность. — 1957. —№ 4.

24. Коритысский Я. И., Лебедева Н. Н. О качестве шелкокрутильных катушек и веретен. // Текстильная промышленность. — 1957. —№ 9.

25. Коритысский Я. К, Лебедева Н. Н., Кузнецов В. С., Корнев И. В. Новые высокоподъемные веретена для больших паковок. // Текстильная промышленность. — 1959. — № 9.

26. Коритысский Я. И., Лебедева Н. Н., Кузнецова Т. А. Конструкции веретен прядильных и крутильных машин некоторых иностранных фирм : научно-технический сборник ЦИНТИМАШ. / Общее машиностроение. — 1962. — № 11.

27. Коритысский Я. И., Карепин В. П., Корнев И. В., Одинцова А. П., Кау-ман 3. Я. Прибор марки ПДКВ для проверки катушек. // Текстильная промышленность. — 1960. — № 9.

28. Коритысский Я. И. Исследования динамики и конструкций высокопроизводительных веретен текстильных машин. — М. : Машгиз, 1963.-644 с.

29. Коритысский Я. И. Динамика упругих систем текстильных машин. — М. : Легкая и пищевая промышленность, 1982. —212 с.

30. Крылов А. Н. Об определении критических скоростей вращающегося вала : изд. АН СССР, 1932.

31. Макаров А. И. Центрифугальное прядение хлопка. — М. : Легкая промышленность, 1965.

32. Макаров А. И. Применение центрифуг с опрокинутыми кружками для выработки пряжи из хлопка и шерсти. Дисс. на соиск. уч. ст. д-ра техн. наук. —Москва, МТИ, 1952.

33. Макаров А. И. Некоторые вопросы центрифугального прядения хлопка и шерсти. // Изв. вузов. Технология текстильной промышленности. — 1961. —№ 1.

34. Макаров А. И. Расчет и конструирование машин прядильного производства. — М.: Машиностроение, 1968.

35. Макаров А. И. К вопросу о снижении мощности высокоскоростных прядильных центрифуг. // Изв. вузов. Технология текстильной промышленности. — 1961. — № 1.

36. Макаров А. И. Вибрация веретен кольцепрядильных и кольцекру-тильных машин : сборник научно-исследовательских трудов по прядению. / НИТИ — 1937.

37. Макаров А. И. О колебании цилиндрической оболочки кружки прядильной центрифуги : научно-исследовательские труды МТИ, — 1955. —т. 15.

38. Малышев А. П. Веретено. — М.: Гизлегпром, 1950.

39. Мартиросов А. А. Исследование мощности, потребляемой центрифугами фирмы «Мицубиси Дзюсен». // Изв. вузов. Технология текстильной промышленности. — 1962. —№ 3.

40. Мигушов И. И. Механика текстильной нити и ткани : моногр. — М. : Легкая индустрия, 1980.

41. Мигушов И. И. Исследование движения нити по поверхности. // Изв. вузов. Технология текстильной промышленности. — 1972. —№ 6.

42. Минаков А. П. Основы теории наматывания и сматывания нити : научно-исследовательские труды МТИ, — 1941. —т. 9. —вып. 1.

43. Незеленов С. В. Методы исследования и расчета центрифугальных веретен для машин мокрого прядения льна. Дисс. на соиск. уч. ст. канд. техн. наук. — Кострома, КТИ, 1969.

44. Николаи Е. Л. Теория гироскопов. — М. : Гостехиздат, 1948.

45. Павлов Ю. В. Теория процессов, технология и оборудование прядения хлопка и химических волокон : учеб. для вузов / Ю. В. Павлов, А. Б. Шапошников, А. Ф. Плеханов, А. А. Минофьев, К. Ю. Павлов ; под ред. Ю. В. Павлова и др.. — Иваново : ИГТА, 2000.

46. Пановко Я. Г. Введение в теорию механических колебаний : учеб. пособие для вузов — 3-е изд., перераб. и доп. — М. : Наука, 1991. — 256 с.ч»

47. Писаренко Г. С. Справочник по сопротивлению материалов / А. П. Яковлев, В. В. Матвеев ; под ред. Г. С. Писаренко и др.. — Киев. : Наук, думка, 1988.

48. Пономарев С. Д. Расчеты на прочность в машиностроении. — М. : Машгиз, — 1958. — т. 2, 3.

49. Проталинский С. Е. Исследование и методы проектирования механизмов дозировки уточной нити на станках СТБ. Дисо. на соиск. уч. ст. канд. техн. наук. — Кострома, КТИ, 1980.

50. Прошков А. Ф. Расчет и проектирование машин для производства химических волокон. — М. : Легкая и пищевая промышленность, 1982.

51. Регелъман X. 3. Машины для формования химических и минеральных волокон. — J1. : Машиностроение, 1972.

52. Розанов Ф. М. Технология ткачества : учеб. для вузов / П. В. Власов, М. И. Павлова ; под ред. Ф. М. Розанова — М. : Легкая индустрия, 1966.

53. Селиванова Г. Д. Неко торые вопросы аэродинамики прядильных центрифуг с опрокинутыми кружками. Дисс. на соиск. уч. ст. канд. техн. наук. — Ташкент, ТТИ, 1958.

54. Селиванова Г. Д. Исследование влияния сопротивления воздуха на потребляемую мощность прядильных центрифуг : сборник научно-исследовательских трудов ТТИ, — 1957. — вып. 4. — с. 200. .210.

55. Селиванова Г. Д. О влиянии сопротивления воздуха на процесс наматывания при центрифугальном прядении хлопка и шерсти : научно-исследовательские труды ТТИ, — 1958. —т. 19.

56. Селиванова Г. Д. К вопросу о центрифугальном прядении хлопка и шерсти : сборник научно-исследовательских трудов ТТИ, — 1961. — вып. 10.

57. Соколов В. И., Шкоропад Д. Е. Автоматические и непрерывно действующие центрифуги. — М. : Машгиз, 1954.

58. Соколов В. И. Расчет роторов сепараторов по допускаемым напряжениям и допускаемым нагрузкам. // Вестник машиностроения. — 1956.—№6.

59. Сурнина Н. Ф., Мартынова А. А. Технология и оборудования ткацкого производства. — М. : Легкая промышленность, 1981.

60. Тиль Р. Электрические измерения неэлектрических величин. // пер. с нем. — М.: Энергоатомиздат, 1987.

61. Туричин А. М. Электрические измерения неэлектрических величин.— М-Л. : Энергия, 1966.

62. Челомей В. Н. Вибрации в технике. Справочник в 6-ти томах ; под ред. В. Н. Челомея и др.. — М. : Машиностроение, 1.980.

63. Балъц В. Конструкции прядильных центрифуг. // Melliand Textil-berichte. — 1928. — № 3-8.

64. Балъц В. Динамика прядильной центрифуги. // Melliand Textilberichte. — 1930. —№10.

65. Kurt Betterman. Probleme des Topfspinnes von Baumvolle. // Deutsche textiltechnik. — 1957. —№ 1-2. — c. 37.42.

66. Дитцус X. Усовершенствование электроцентрифуги. // Kunstseide. — 1932.—№3.

67. Матена А. Краткая технология центрифугальной прядильной машины для мокрого прядения льняной пряжи. // Informativeri prehled. — 1957.-№3.

68. Taylor А. Трение между вращающимися цилиндрами. // Proceedings of the Royal Society of London. — 1936. —т. 157.

69. Хагер К. Экспериментальное исследование трения воздуха о прядильную центрифугу. // Faserforschung und Textiltechnik. — 1956. — №2.

70. Хамель Г. Проблема механики тонких нитей, имеющая большое значение в текстиле. // Ingeneur Archiv. — 1933.

71. Эртелъ Г. О разрывной прочности и натяжения нити при прядении лубяных волокон. // Melli and Textilberichte. — 1933. —№ 2.73.76,77.78,79,80,81,82,8384,85,86

72. Центрифугальное веретено для текстильных машин. Патент №1216145, Франция, кл. D02. (Приоритет ЧССР). Вокурка Э. Центрифугальное веретено на опорах скольжения. Патент № 786239, ЧССР, 1960.

73. Центрифугальное прядильное устройство. Заявка Германия № 4426897, МКИ6 D01H1/08, 1996.

74. Центрифугальное прядильное устройство. Заявка Германия № 19520153, МПК6 D01H1/08, 05.12.1996.

75. Центрифуга прядильной машины. Заявка Германия № 19548664, МПК6 D01H1/08, 1997.

76. Центрифугальная прядильная машина. Заявка Германия № 19527002, МКИ6 D01H1/08, 30.01.1997.

77. Центрифугальная прядильная машина. Заявка Германия № 19513147, МКИ7 D01H1/08, 27.02.1997.

78. Центрифугальная прядильная машина. Заявка Германия № 19628717 МПК6 D01H1/08, 17.04.1997.

79. Центрифугальная прядильная машина. Заявка Германия № 19548667, МПК6 D01H1/08, 26.06.1997.

80. Способ формирования паковки в центрифуге центрифугальной прядильнои машины. Заявка Германия № 19548669, МПК6 D01H1/08, 1997.

81. Устройство для съема паковок на центрифугальной прядильной машине. Патент Германия № 19548668, МПК6 D01H9/J0, 1997. Устройство для выгрузки пряжи из кружки центрифугальной прядильной машины. Заявка Германия № 19548673, МПК6 D01H1/08, 1997.

82. Устройство для выгрузки паковки из центрифуги центрифугальной прядильной машины. Заявка Германия № 19548674, МПК6 D01H1/08, 1997.

83. Центрифугальное прядильное устройство. Заявка Германия № 19637270, МПК6 D01H7/78, 19.03.1998.

84. Центрифугальная прядильная машина. Заявка Германия № 19650598, МПК6 D01H9/06, 10.06.1998.

85. Центрифугальное прядильное устройство. Заявка Германия № 19815546, МПК6 D01H1/08, 14.10.1999.

86. Центрифугальная прядильная машина. Заявка Германия № 19905859, МПК7 D01B7/02, 17.08.2000.

87. Центрифугальное прядильное устройство. Заявка Германия № 10102907, МПК7 D01H1/08, В65Н54/06, 25.07.2002.

88. Центрифугальная прядильная машина. Заявка Германия № 10116706, МПК7 D01H1/08, 10.10.2002.

89. Центрифугальное прядильное устройство. Заявка Германия № 10102907, МПК7 D01H1/08, В65Н54/06, 2002.

90. Дигунова Ю. Н., Проталинский С. Е. Центрифугальное прядильное устройство. Патент РФ № 38772, 15.12.2003.

91. Отчеты ЦНИИЛВа по центрифугальному прядению. — 1936 — 1963 г.1. СОГЛАСОВАНО:

92. Проректор по научной работе Koc^pgijqKpyo- государственного те^^л^ш^Ск^^^ниверситета1. Тr-JrG А tfорабельников 2006 г.1. УТВЕРЖДАЮ:1. ООО «тмз»»1. П. А. Писемский 2006 г.1. АКТ

93. ПРИЕМКИ НАУЧНО-ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКОЙ РАБОТЫ

94. А.спирантка кафедры ТММ и ПТМ ■(/JO. Н. Дигунова

95. От ООО «ТМЗ» Гл^онструктор1. А. Н. Филиппюк /аг os