автореферат диссертации по технологии материалов и изделия текстильной и легкой промышленности, 05.19.02, диссертация на тему:Технология получения крученой пряжи сокращенным способом прядения

________л

На правах рукописи

ЗЫКОВ Иван Сергеевич

ТЕХНОЛОГИЯ ПОЛУЧЕНИЯ КРУЧЕНОЙ ПРЯЖИ СОКРАЩЕННЫМ СПОСОБОМ ПРЯДЕНИЯ

05. 19. 02 - "Технология и первичная обработка текстильных материалов и сырья"

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Москва 2010

2 1 0Н7 2010

004611128

Работа выполнена в Государственном образовательном учреждении высшего профессионально образования «Российский заочный институт текстильной и легкой промышленности» на кафедре технологии прядения

Научный руководитель:

доктор технических наук, профессор

Официальные оппоненты:

доктор технических наук, профессор

Мовшович Павел Михайлович

4 Плеханов Алексей Федорович

кандидат технических наук Кудрявцева

Тамара Николаевна

Ведущая организация:

ОАО НПК Центральный научно-исследовательский институт шерсти

Защита состоится "23" ноября 2010 г. в II00 часов на заседании Диссертационного Совета Д.212.201.01 при ГОУ ВПО «Российский заочный институт текстильной и легкой промышленности» по адресу: 123298, Москва, ул. Народного ополчения, д. 38, корп. 2

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Российского заочного института текстильной и легкой промышленности и на кафедре технологии прядения.

Автореферат разослан «¿д »СДШтиЛ/ъЯ- 2010 г.

Ученый секретарь ^

Диссертационного Совета—? Д-212.201.01; /

/•"У¡'■¿¿'Ъ''"' /

к.т.н., профессор АУ ^ Тихонова Т.П.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы

Производство крученой пряжи - трудоемкий и дорогостоящий процесс, поэтому снижение трудозатрат и повышение эффективности производства - одна из важнейших задач в текстильной промышленности.

Для текстильщиков всегда представляли заметный интерес нетрадиционные, (так называемые «новые») способы прядения. Эти способы, благодаря высокой производительности, обеспечивают хорошие технико-экономические характеристики технологического процесса.

Среди этих нетрадиционных способов особое место занимает сокращенный способ прядения (ССП), который известен также под другими названиями: способ Несслера, "Сайроспая", "Дуоспан".

Известно, что ССП позволяет совместить три технологических перехода: прядение, трощение, кручение, а также поднять производительность труда на 70% и увеличить съем пряжи с единицы площади в 1,7 раза

В то же время, для промышленного внедрения данного способа предварительно должен быть решен ряд научных и технических вопросов. В связи с этим, работа, направленная на создание научных основ ССП является актуальной.

Цель настоящей работы состоит в разработке научной основы для промышленного применения ССП технологии, а также в разработке и производственной проверке устройств для ее реализации. Важнейшими задачами исследования являются:

• классификация различных способов получения крученой пряжи, исходя из физики процесса и особенностей структуры пряжи;

• обобщение результатов работ в области ССП прядения, выполненных в нашей стране и за рубежом;

• развитие теории ССП и уточнение на этой основе конструктивных и технологических параметров крутильно-формирующего устройства для производства пряжи различного ассортиментного назначения;

• разработка и исследование устройств прядильного оборудования, обеспечивающих усовершенствование технологического процесса ССП.

Методы исследований. Решение поставленных задач выполнено с использованием методов теории функций комплексного переменного, математического анализа, математической статистики, а также современной экспериментальной методики. Достоверность и обоснованность результатов исследования достигаются корректным использованием методов фундаментальных и прикладных наук, проверкой теоретических положений и новых технических решений экспериментальными исследованиями. При проведении экспериментальных исследований применялись известные методы испытаний текстильных материалов. Использовались методы математической статистики, теории вероятностей. Лабораторные эксперименты проводились на специально созданных стендах.

Расчеты при выполнении работы осуществлялись на ПЭВМ IBM PC с использованием математического пакета Mathcad 2000 Professional.

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

разработана классификация различных способов получения крученой пряжи на основании

ее структурных особенностей;

представлена концепция развития и внедрения ССП.

разработана расчетно-экспериментальная статическая модель ССП пряжи;

• разработана модель процесса формирования ССП пряжи с нестационарным положением точки соединения прядей;

• предложены и апробированы экспериментальные устройства, обеспечивающие повышение эффективности технологического процесса ССП.

Представлена концепция развития сокращенного способа прядения (ССП), определены направления теоретических и экспериментальных исследований по развитию известных и разработке новых технологий, рассмотрены и обобщены проблемные вопросы, связанные с созданием и освоением промышленного оборудования для реализации данного способа. Разработаны статическая и динамическая модели ССП.

Рассмотрены переходные режимы в ССП и предложена математическая модель, описывающая частный случай этих режимов.

Обобщены результаты работ автора, использованные на стадиях создания и промышленного освоения гаммы устройств модернизации для кольцепрядильных машин, предназначенных для получения хлопчатобумажной и шерстяной пряжи. На этой базе экспериментально проверены устройства по стабилизации технологического процесса. Проведены технологические исследования в лабораторных и производственных условиях На основании проведенных теоретических и экспериментальных исследований разработаны рекомендации по перспективам внедрения ССП. Практическая полезность и реализация результатов.

Результаты теоретических и экспериментальных исследований, выполненных автором, были реализованы на следующих предприятиях:

• Экспериментальное производство ОАО НПК «ЦНИИШерсть

• Купавинская тонкосуконная фабрика Фабрики заинтересованы в развитии указанных работ. Разработана техническая документация на узлы модернизации. Результаты работы могут быть использованы:

• на прядильных фабриках;

• машиностроительными предприятиями;

• в учебном процессе.

Апробация работы. Материалы по теме диссертационной работы экспонировались, докладывались и получили одобрение:

• на Республиканской научно-технической конференции в ГрузНИИТП, 1988 г. г. Тбилиси;

• на семинаре кафедры ткачества КГТУ в 2000 г.;

• на Международной конференции «Прогресс -2001», г. Иваново, 2001 г.;

• на заседании кафедры ПХВ МГТУ, 2001 г.;

• на Всероссийской научно-технической конференции «Современные технологии и оборудование текстильной промышленности (Текстиль-2001), г. Москва, 2001 г.».

На защиту выносятся:

• классификация способов получения крученой пряжи;

• концепция развития ССП получения крученой пряжи, разработанная на основе анализа технологических возможностей известных способов прядения и практического опыта автора;

• статическая и динамическая математические модели формирования ССП пряжи;

• разработанные автором технические решения по ССП. Публикации. По теме диссертации опубликовано 7 работ.

Структура и объем работы. Диссертационная работа состоит из введения, 5 глав, общих выводов и предложений по работе, списка использованной литературы и приложения. Работа изложена на 133 страницах, содержит 34 рисунка и 14 таблиц. Список литературы включает 47 наименований. Приложения представлены на 6 страницах.

Введение

В связи с наметившимися позитивными тенденциями в текстильной и легкой промышленности,.становится актуальной проблема разработки и внедрения технических предложений, которые позволили бы наиболее эффективно в относительно короткие сроки существенно улучшить технико-экономические показатели технологического процесса. При этом речь идет об использовании имеющихся резервов, о тех предложениях, которые когда-то были известны и с успехом применялись, но теперь, в новых условиях, на новой технической основе, могут получить новую производственную жизнь.

Одно из перспективных направлений в этой области - сокращенный способ прядения (ССП), совмещающий в одном технологическом переходе процессы прядения, трощения и кручения.

Применение ССП позволяет получать крученую пряжу, имеющую структуру и основные технологические показатели, близкие к традиционной кольцевой пряже. В данной работе представлены:

• обзор наиболее значительных работ в области ССП, проведенных за рубежом и в нашей стране;

• результаты теоретических и экспериментальных работ автора, выполненных с целью создания научной основы ССП;

• результаты разработок, выполненных автором с целью стабилизировать технологический процесс данного способа прядения.

В работе впервые в нашей стране рассматриваются теоретические основы ССП, характеризующие вопросы статики (структуру получаемого продукта) И динамику его формирования.

В главе 1 рассматриваются вопросы производства крученой пряжи. Эта пряжа используется в качестве основы и утка при выработке высококачественных тканей бытового и технического назначения, для производства ковровых, чулочно-носочных и трикотажных изделий, а также в гардинно-тюлевом и кружевном производствах, в швейной промышленности и т.д.

Крученая пряжа, по сравнению с одиночной пряжей, обладает радом важных преимуществ:

• повышается степень использования прочности волокон в пряже;

• повышается ее износостойкость;

• обеспечивается требуемая эластичность и уравновешенность;

• повышается степень равномерности по тонине, прочности, крутке, удлинению при разрыве;

• появляется возможность управления внешним видом крученой пряжи, в частности образованием фасонных эффектов по цвету и линейной плотности.

В связи с изложенным, в нашей стране и за рубежом уделяется все большее внимание совершенствованию оборудования и технологии производства крученой пряжи. В то же время, большая трудоемкость процесса получения крученой пряжи объясняет стремление к постоянному совершенствованию существующего оборудования и поиску принципиально новых способов получения крученой пряжи.

В данной главе рассматриваются общие принципы формирования крученой пряжи. При этом особое внимание уделено структуре получаемой пряжи. Особое значение имеет величина натяжения отдельных элементов пряжи, поскольку именно этот параметр имеет решающее значение для прочности получаемой пряжи. На основании проведенного всестороннего анализа составлена сводная таблица, которая учитывает все особенности получаемого продукта. Эта таблица позволяет систематически разграничивать большинство известных видов пряжи по структуре, физике формирования, а также по характеру связывающих сил. В сводной таблице собраны практически все известные способы прядения, а также физические основы, которые могут быть использованы для получения новых, до настоящего времени не применявшихся структур. В главе рассматриваются четыре наиболее известных способа получения крученой пряжи:

• кольцевой,

• прядильно-крутильный,

• самокруточный,

• способ сокращенного прядения.

При этом проводится сопоставление структурных и технико-экономических особенностей получаемой пряжи. Среди указанных способов прядения особое место занимает сокращенный способ прядения (ССП). С одной стороны этот способ имеет практически те же экономические достоинства, как прядильно-крутильный и самокруточный способы: совмещение технологических переходов, что обеспечивает существенный рост производительности труда и оборудования по сравнению с кольцевым способом, а также заметную экономию сырья. С другой стороны, по своей структуре ССП пряжа наиболее близка к кольцевой, что весьма важно с точки зрения вырабатываемого ассортимента изделий. Поэтому данная работа посвящается исследованию именно этого способа. На рис. 1 показана технологическая схема ССП

Рис. 1. Технологическая схема ССП

Принцип способа состоит в следующем. Под одну тумбочку 3 вытяжного прибора 2 кольцевой прядильной машины заправляются на некотором расстоянии друг от друга две ровницы 1, которые утоняются в вытяжном приборе 2. На выходе из вытяжного прибора мычки 4 соединяются и совместно скручиваются, образуя крученый продукт 5 (однопроцессную пряжу), напоминающий по внешнему виду и по своим свойствам обычную крученую пряжу. Полученная пряжа наматывается на обычный початок 6. Ключевым пунктом, от которого зависит возможность использования ССП в принципе, является возможность применения надежной системы контроля обрыва одного из компонентов и своевременная остановка технологического процесса до ликвидации образовавшегося нарушения. Отсутствие таких надежных механизмов объясняет то, что с момента изобретения способа Несслера до появления сообщений о техническом предложении СБПЮ о "новом способе получения крученой пряжи" прошел значительный промежуток времени.

Именно важность этой проблемы, состоящей в необходимости создания точного, удобного и надежного контролирующего устройства, с одной стороны, и то, что ее в

течение долгого времени не удавалось решить, объясняют исключительно большое количество различных предлагаемых конструкций данных устройств. В работе уделено значительное место решению этой проблемы.

Работа содержит результаты технологических исследований ССП устройств различной конструкции.

В главе 2 даются результаты работы автора в области статики ССП продукта. Сюда относятся, как проблемы структуры ССП продукта, так и специфика его формирования. В нашей работе дается обзор различных подходов к анализу структуры ССП пряжи с точки зрения механики нити.

Процесс кручения одиночной пряжи достаточно сложен, так как пряжа состоит из большого числа элементарных волокон, обладающих различными свойствами. Характер деформаций и напряжений, возникающих в волокнах при их совместном кручении, как правило, не линеен. Поэтому к такому процессу не применимы законы кручения упругого круглого стержня и даже мононити. Механике сформированного крученого волокнистого продукта посвящена обширная литература: Г.В. Соколов, Batra S. (силовой анализ), Riding G. (энергетический метод).

ССП способ проанализирован в работах F. Dinkelmann и Н. Herdtie, В. Schwabe, Emmanuel A., D. Plate. Однако все упомянутые авторы рассматривали уже сформированный крученый продукт, что не дает возможности применить в готовом виде разработанные методы к анализу ССП.

В отечественной литературе ССП с теоретической точки зрения практически не анализировался.

В нашей работе предлагается расчетно-экспериментальная модель ССП крученого продукта, сформированного из компонентов, находящихся под одинаковым натяжением. В качестве исходных уравнений рассматривается известная модель формирования ССП продукта, описываемого уравнениями баланса натяжения и крутящих моментов прядей и пряжи (см. рис. 2).

Рис. 2. Расчетная статическая модель ССП

Из решений уравнений, описывающих баланс усилий и моментов, нами было получено приближенное выражение для крутки пряди:

G

т 2R-Ttsma

—-z-'

mT" -2л-Г, -cosa ^

где

К и -^í - соответственно крутка пряжи и пряди Т j р]атяжения соответственно пряжи и прядей,

М ^ Му - Мг _ КруХЯщие моменты соответственно пряжи и прядей, Я - радиус пряди, т'п>Р'1 - размерные константы, - угол между прядями.

Для определения значений коэффициентов и проверки предлагаемого расчетно-экспериментального метода был проведен эксперимент на специальном лабораторном стенде, в котором фиксировались все необходимые для расчета данные. В качестве экспериментального материала использовались х/б нити линейной плотности 12,5 текс контрастных цветов.

В процессе проведения экспериментов для получения каждой точки кривой проводилось по 10 независимых измерений.

При проведении статистической обработки полученных результатов использовались стандартные методы, в частности при построении доверительного интервала полученных оценок.

Проведенные экспериментальные исследования и последующая обработка полученных результатов показали, что расчетно-экспериментальньга метод дает хорошее совпадение значений круток в прядях в зависимости от крутки пряжи и может быть рекомендован для практической и научной работы.

Применение разработанной методики позволило получить значение параметра 2^ =10-12 мм, которое было в дальнейшем использовано в практической работе при разработке экспериментальных ССП конструкций.

В главе 3 рассмотрена динамическая модель ССП, а именно вопросы, связанные с переходными процессами, относящиеся к технологическому процессу формирования пряжи.

Принято считать, что в кольцевом прядении, процесс прядения, в основном, стационарен (если не рассматриваются, например, случаи послойного регулирования частоты вращения веретен). Однако, реальный процесс протекает значительно сложнее: неровнота пряжи вызывает изменение скорости перемещения бегунка. Изменения диаметра намотки также воздействуют на скорость бегунка. Все это вызывают переходные процессы, которые влияет на распределение крутки по длине пряжи.

ОП способ имеет свой дополнительный канал возникновения переменной крутки за счет перемещения точки соединения прядей в вертикальной плоскости. Этот процесс может происходить как случайный процесс, но может быть использован и в качестве управляющего воздействия.

В работе предложена математическая модель, описывающая данное явление, которая позволяет найти выражения для переменной составляющей крутки в прядях.

На рис. 3 показана расчетная схема получения ОП продукта.

Здесь:

1,2- скручиваемые пряди;

3 - выпускная пара вытяжного прибора;

4 - точка соединения;

5 - скрученная пряжа; б - крутильно-формирующий орган (кольцо-бегунок);

'' ~~ длина скручиваемых прядей от выпуска вытяжного прибора 6 до точки их соединения 4;

- длина пряжи от точки соединения 4 до бегунка 6; х - переменная, характеризующая длину скручиваемой пряжи.

Из уравнений баланса числа кручений для одиночной пряди и двойной структуры нами было получено выражение для изменения крутки для нечетного полупериода = '21):

у (2)

Соответствующее выражение получается и для четного полупериода. Из полученных результатов следует, что амплитуда остаточной крутки прядей может

п

достигать 10-12% и более по отношению к постоянной составляющей крутки у . Таким образом, нами показаны особенности нестационарного процесса, протекающего при ССП, а также возможность управления этим процессом с целью оптимизации потребительских свойств получаемого продукта.

Глава 4 посвящена разработке средств стабилизации технологического процесса.

В работе отмечено, что применение ССП предоставляет большие возможности для модернизации прядильного оборудования, что способствует дальнейшему повышению эффективности рассматриваемого способа. Здесь имеется в виду, прежде всего, повышение надежности и стабильности работы контролирующих устройств. В то же время ССП позволяет максимально использовать возможности самой прядильной машины. Здесь имеется в виду, в частности, использование всех веретен, без их пропуска. Возможно также дальнейшее сокращение числа технологических переходов. В соответствии с проведенными исследованиями, нами были разработаны технические предложения, направленные на обеспечение нормального, стабильного технологического процесса, а также на повышение его технико-экономических показателей. Наши предложения были использованы для модернизации прядильных машин, установленных на ряде предприятий.

Выше отмечалось, что ключевыми устройствами, определяющими в принципе возможность применения ССП в производственных условиях, являются контролирующие устройства. Задача этих устройств состоит в том, чтобы прекратить технологический процесс в том случае, когда одна из мычек обрывается.

Нами была поставлена задача, создать конструкцию контролирующего устройства, с одной стороны, максимально надежную и удобную в обслуживании, с другой - в наибольшей степени отвечающей специфике перерабатываемого сырья (технологической цепочки). В данном случае - аппаратной системы прядения. Предложенные конструкции имеют различные варианты исполнения. Один из вариантов представлен на а рис. 4. Механизм работает следующим образом.

Рис. 4. Контрольное устройство обрыва нити

Ровницы б и 7, сматываясь с ровничной бобины, с помощью раскатных барабанчиков подаются через прорези 13 кронштейна 12. Этот кронштейн жестко закреплен на планке

А

3

водилки 4 ровницы. Далее ровницы подаются к питающей 5 и выпускной 9 парам вытяжного прибора.

В кронштейне шарнирно закреплена ось 11, на левой части которой жестко закреплен обрывающий орган 3 (в данном случае в виде гребня). На правой части оси закреплен щуп 8. Во время протекания технологического процесса ровницы 6 и 7 удерживают щуп в вертикальном положении и, следовательно, гребень в исходном положении. При обрыве одной из ровниц, например, 7, ровница б поворачивает щуп 8 и вместе с ним гребень 3 в направлении часовой стрелки. Левая часть гребня 3, закрывая прорезь 13 кронштейна 12 своими иглами, обрывает вторую составляющую - ровницу 6, которая наматывается на бобину 2. В этом случае прекращается технологический процесс на данном веретене, и предотвращается наматывание одиночной пряжи. Точно такой же процесс происходит при обрыве ровницы 6.

При ликвидации обрыва щуп 8 должен находиться в вертикальном положении, что обеспечивается при помощи противовеса 10. Кроме того, автором были разработаны и внедрены

• Способ двухстороннего питания прядильной машины с модернизированной питающей рамкой. Цель - обеспечение работы всех веретен при работе машины по ССП.

• Способ наматывания ровниц на чесальном аппарате, при котором обе ровницы наматываются на один кружок.

• Специальная конструкция мотального механизма для модернизированной кольцепрядильной машины с целью реализации ССП.

В главе 5 рассматриваются технологические вопросы, связанные с ССП. Мы уже указывали выше, что целью настоящей работы было подтвердить широкие возможности ССП не только на основании теоретических и экспериментальных исследований с целью выявления оптимальных параметров процесса. В нашу задачу входило также, на основании значительного объема экспериментальных данных, подтвердить стабильность производственного технологического процесса ССП, возможность и целесообразность его применения в промышленных масштабах. Значительная часть приводимых в работе лабораторных и производственных данных была получена при непосредственном личном участии автора. Кроме того, для получения более яркой картины возможностей, предоставляемых ССП, были также привлечены некоторые данные экспериментов, проведенных другими исследователями.

В рамках данной работы были выполнены объемные технологические испытания. Они были выполнены в лабораторных и в производственных условиях на нескольких фабриках, которые работают по камвольной и аппаратной системам прядения. Естественно, поставленные в работе цели выходят за рамки простой проверки данных, полученных автором при исследовании предложенных им экспериментальных устройств для усовершенствования технологического процесса прядения. Цель этих испытаний:

• отработка основных конструктивных и технологических параметров процесса;

• проверка возможности реализации ССП в условиях производства;

• отработка в производственных условиях конструктивных и технологических усовершенствований способа, предложенных автором, и выявление их эффективности.

В лаборатории ОАО НПК «ЦНИИШерсть» были проведены экспериментальные исследования по выработке гребенной чистошерстяной крученой пряжи при помощи ССП на стенде машины П-76-ШГ2, оборудованной датчиком контроля компонентов пряжи, направителями ровницы и уплотнителями мычки. Для проведения экспериментальных исследований было оборудовано одно рабочее место.

Целью испытаний была отработка в лабораторных условиях принципиальных заправочных параметров и предварительная оценка свойств получаемой ССП пряжи.

Состав смесей при лабораторных испытаниях

Меринос союзный , II, сорн. 50%

Меринос австралийский *>4 /70*( р 25%

Меринос аргентинский 64* ( ^ норм. 25%

Итого: 100%

С целью выявления влияния крутки на физико-механические свойства пряжи и выбора ее оптимального значения исследовались три варианта крутки:

Варианты параметров заправки

№№ вариантов Крутка, кр/м Скорость выпуска, м/мин

I вар. 360 15,9

11 вар. 430 13,3

III вар. 460 12,4

Сопоставление физико-механических показателей полученных образцов пряжи показало, что показатели ССП пряжи, полученной на стенде, для всех образцов находятся примерно на одном уровне с показателями фабричной пряжи, и, в основном, соответствуют 1 сорту согласно ГОСТ 10290-85. Это касается неровногы по линейной плотности, неровноты по разрывной нагрузке, уровня относительной разрывной нагрузки, а также неровноты по крутке.

Важным преимуществом ССП пряжи, согласно данным настоящего эксперимента, является то, что при значительно меньшем коэффициенте крутки (на 30-56%) относительная разрывная нагрузка изменяется незначительно. Это обстоятельство позволяет увеличить производительность прядильной машины без увеличения частоты вращения веретен.

Купавинская токосуконная фабрика (в настоящее время - ЗАО «Компания Сервисковер») был выбран автором в качестве одного из мест, где широко проводились исследования различных устройств (см. гл. 4 настоящей работы), предложенных автором. В частности, на этом предприятии проводились производственные испытания системы для ССП,

установленной на машине ПБ-132-Ш, с механическим контролирующим устройством [41]

В табл. 1 приведены физико-механические показатели пряжи, полученной на этой машине в сопоставлении со стандартом предприятия.

Таблица 1.

Физико-механические показатели пряжи, полученной на машине ПБ-132-Ш

Показатели Опытные ССП партии Контрольная (СТП 8,7/2)

Партия № 106, коричневая Партия № 109, т. коричневая

Конд. Линейная плотность, текс 262,2 269,9 235

Неровнота по линейной пл-ти, % 3,6 6,9 7,0, не более

Крутка, кр/м 226 248 245

Неровнота по крутке, % 6,9 5,7 8,0, не более

Разрывная нагрузка, гс 3346 3508 3200

Отн. разрывная нагрузка, сН/текс 12,8 13,0 8,9, не менее

Неровнота по разр. нагрузке, % 9,6 9,6 12, не более

Удлинение при разрыве, % 11,3 11,6 7,0, не менее

Из полученных данных следует, что по своим физико-механическим показателям опытная пряжа вполне соответствует нормам, принятым на предприятии, и может быть использована для дальнейшей переработки.

Отметим также, что механические контрольные устройства, разработанные автором, прошли производственную проверку при выработке указанных экспериментальных партий пряжи. Испытания показали возможность внедрения этих устройств в серийное производство.

Выше отмечалось, что мы привлекли также дополнительные экспериментальные для того, чтобы на достаточно представительном материале показать возможности применения ССП в камвольном производстве. Приведенные данные базируются на литературных источниках, в основном, на отчетах ВНИИЛТекмаша. В качестве источника были выбраны испытания, проведенные МПКО «Октябрь» (в прошлом ф-ка им. Калинина). Испытания проводились на серийной кольцепрядильной машине П-76-ШГЗ, оборудованной узлами модернизации, обеспечивающими реализацию ССП. В качестве контролирующего органа использовалось злектронно-механичекое устройство с оптоэлектронным датчиком, которое было разработано во ВНИЛТЕКМАШЕ. Технологические испытания модернизированной кольцепрядильной машины П-76-ШГЗ проводились при выработке крученой чистошерстяной пряжи линейных плотностей 31,2 текс х 2,25 текс х 2,19,2 текс х 2.

По каждому опытному варианту линейной плотности пряжи использовалось три варианта уровня коэффициента крутки с целью выявить его оптимальные значения. Критерием

качества процесса были выбраны качество пряжи, обрывность по технологическим переходам, а также качество готовой ткани.

В табл. 2 приведены физико-механические показатели выработанной пряжи

Таблица 2

Физико-механические показатели пряжи

Наименование показателей ОП прядение и Классическое прядение

кручение

Варианты

1 2 3 М-на Wifam КШ-83-1Т ГОСТ 10290-85

Линейная плотность пряжи, 31,2x2 25x2 19,2x2 28,7 28,7x2 31,2x2

текс (запр.)

Линейная плотность пряжи, 31,4x2 25,2*2 19,3x2 29,2 29,2x2 31,3x2

текс (факт.)

Разрыв. Нагрузка, сН 464,7 393 246,7 164 450 375,6

Относитель.разрыв. нагрузка, 7,4 7,8 6,39 5,6 7,7 6 не менее

сН/текс

СУ, % по разрыв.нагрузке 9,2 10,3 13 15,7 8,5 12 не более

Удлинение при разрыве, % 13,2 12,4 13,9 6,4 12,4 10 не менее

Крутка заправ., кр/м 336 420 509 480 500 420

Крутка факт., кр/м 340 430 517 491 489 430

Коэффициент крутки 26,6 33,6 39,2 28,3 37,5 33,6

СУ, % по крутке 13 13,2 12 14,1 5,2 5 не более

Масса пряжи на початке, г 150 150 150 120 155 150

Плотность намотки, г 0,51 0,51 0,52 0,45 0,51 0,5

Скорость выпуска, м/мин 14,3 13,2 11,8 14,58 14,58

На основании данных табл. 2 можно сделать вывод о том, что выбранные при экспериментах параметры заправки, в частности коэффициенты крутки, обеспечивают достаточные (и сопоставимые с контрольным вариантом) физико-механические показатели пряжи. Так, полностью в пределах нормы, находятся показатели относительной разрывной нагрузки, крутки и разрывной нагрузки.

Общие выводы

• Выполненный обзор научных и других литературных источников показал, что ССП привлекает к себе внимание специалистов текстильной промышленности.

• Проведена систематизация различных способов получения крученого продукта в зависимости от физики процесса и структурных особенностей продукта.

• Наряду с очевидными технико-экономическими преимуществами ССП существует ряд научных и технических проблем, которые должны быть решены при промышленном освоении данного способа. Особое значение имеет стабильный контроль мычек при обрыве одной из составляющих

• Разработана расчетно-экспериментальная статическая модель ССП продукта, которая дает хорошее совпадение с экспериментальными данными.

кольцевой пряжей, которое ставит его промежуточное положение в крученом продукте.

• Разработаны оригинальные механические устройства для контроля мычек и проведена их производственная проверка. Эксперимент подтвердил возможность их промышленного освоения.

• Проведены лабораторные и производственные испытания различных ССП устройств на прядильных машинах при выработке пряжи из различных видов волокон. Полученные результаты подтверждают перспективность применения ССП способа,

• Результаты проведенной научной работы предлагаются дм использования в качестве основы для проектных и технологических работ по освоению ССП способа. Эта результаты могут быть также использованы в учебном процессе.

По теме диссертации опубликованы следующие работы:

1. Зыков И.С., Мовшович П.М., Павлюченко Е.В. Переходные процессы в сокращенном способе прядения, Швейная промышленность, 2010, № 1,с. 39-40.

2. Зыков И.С., Мовшович П.М., Павлюченко Е.В. Модель кручения пряжи, полученной по сокращенному способу прядения, Швейная промышленность, 2010, № 1, с. 40-41.

3. Зыков И.С., Мовшович П.М., Разумеев В.К., Разумеев К.Э. Математическое моделирование самокрученого продукта в три сложения. Вестник Московского государственного текстильного университета-. Сборник научных трудов. - М.: ГОУВПО «МГТУ им. А.Н, Косыгина», 2009, с. 7-9

4. Зыков И.С. Разработка статической модели для сокращенного способа получения крученой яряжи. Новое в технике и технологии текстильной промышленности, Материалы международной научной конференции, Витебск, 2009 г. 4.1. с. 27-28.

5. Зыков И.С. Экспериментальная проверка расчетной статической модели для способа сокращенного прядения. ГОУ ВПО «Российский заочный институт текстильной и легкой промышленности», 2010, с.28-30.

6. Зыков И.С. Классификация способов прядения. Сборник научных трудов «Разработка научных основ и освоение эффективных технологий производства и глубокой переработки шерсти и других натуральных и химических волокон» ОАО НПК «ЦНИИШерсть»,, 2009, с. 305-313.

7. Зыков И.С., Садыкова Д.М. Механическая технология текстильных материалов. Учебное пособие, РосЗИТЛП, Москва, 2003,72с.

РосЗИТЛП Заказ /<5&&Тираж $б~ экз.

Введение 4

ГЛАВА 1. Способы формирования крученой пряжи в два сложения 7

1.1. Формирование крученого продукта. Общий подход к классификации различных способов получения крученого продукта

1.1.1. Общие положения

1.1.2. Структура пряжи

1.1.3. Натяжение элементов пряжи в зоне формирования

1.1.4. Классификация способов прядения

1.2. Классический способ формирования крученой пряжи

1.3. Прядильно-крутильный способ

1.4. Самокруточный способ прядения

1.5. Получение крученой пряжи по сокращенному способу прядения

1.5.1. Краткая история вопроса

1.5.2. Обзор средств контроля технологического процесса

1.5.3. Работы по ССП в нашей стране

1.6. Исследования, проведенные в рамках данной работы

ГЛАВА 2. Исследование ССП продукта в статике 57

2.1.Введение

2.2. Обзор литературы, посвященной анализу крученого продукта

2.3. Обзор литературы, посвященной анализу получения ССП пряжи

2.4. Расчетно-экспериментальная модель ССП крученого продукта

2.5. Экспериментальная проверка разработанной расчетной статической модели

ГЛАВА 3. Динамика сокращенного способа прядения (ССП) 80

3.1. Переходные процессы в прядении и кручении при применении ССП

3.2. Математическая модель формирования переменной крутки в ССП пряже за счет перемещения точки соединения

3.3. Соотношение круток в крученой пряже

ГЛАВА 4. Разработка средств стабилизации технологического процесса 93

4.1. Модернизированная прядильная машина с усовершенствованными устройствами для контроля мычек

4.2. Разработка технического предложения на вытяжное устройство для подготовки ленты к прядению

4.3. Мероприятия, направленные на выравнивание волокнистой ленты по структурному составу и линейной плотности

Глава 5.Технологические испытания 112

5.1. Введение

5.2. Лабораторные испытания на стенде

5.3. Производственные испытания на ОАО НПК «ЦДИИШерсть»

5.3. Технологические испытания на Купавинской тонкосуконной фабрике

В связи с тенденциями к росту, наметившимися в отечественной промышленности, особенно заметно проявляющимися в текстильной и легкой промышленности, актуальным становится разработка и внедрение технических предложений, наиболее прогрессивных в технико-экономическом плане. Действительно, важно не просто использовать благоприятную конъюнктуру, сложившуюся благодаря ценам на сырье и курсу отечественной валюты, а разрабатывать и внедрять новые технологии, способные в короткий срок преобразить облик сложившихся традиционных производств. Конечно, актуальным остается и сохранение качества и ассортиментных возможностей предлагаемых решений.

Для текстильной промышленности решение этих вопросов связано с внедрением в производство новых машин и оборудования, способных существенно поднять производительность труда и оборудования, улучшить санитарно-гигиенические условия работы, а также расширить ассортимент вырабатываемых изделий. Последнее обстоятельство особенно существенно в условиях развивающегося рынка.

К сожалению, большинство известных в настоящее время нетрадиционных способов получения пряжи (ранее называвшихся "новыми" способами) обеспечивают высокие технико-экономические показатели производственного процесса за счет снижения ассортиментных возможностей пряжи. При этом отмечается зависимость: чем ближе по своей структуре получаемая пряжа к кольцевой, тем более ценной она является в ассортиментном плане.

В этом отношении одним из наиболее важных направлений остается получение крученой пряжи из натуральных, химических волокон и их смесей способом сокращенного прядения (ССП). В свое время способ был известен под названиями «Способ Несслера» [1-3], а также "Сайроспан" или "Дуоспан" [4-5].

Важным преимуществом этого способа, совмещающего в едином технологическом процессе прядение, трощение и кручение, является использование традиционной кольцевой прядильной машины. Это предопределяет близость по своим свойствам получаемого продукта (крученой пряжи) к обычной кольцевой пряже, а также высокую степень унификации применяемого оборудования к обычным машинам. Последнее соображение обеспечивает сравнительно быстрое и недорогое переоснащение существующего кольцепрядильного оборудования специальными узлами модернизации.

В период с 1980 г. по 1995 г. в нашей стране и за рубежом был опубликован ряд работ, посвященных, в основном, практическим аспектам ССП технологии получения крученой пряжи. В то же время в рамках этой проблемы осталось еще немало так называемых «белых пятен», особенно в области теоретических разработок. Учитывая важность проблемы, автором была поставлена задача, выполнить комплекс работ, направленных на изучение всех основных аспектов данного перспективного способа.

В рамках данной диссертации были проведены следующие работы:

- выполнен обзор литературы, посвященной применению ССП способа;

- проведен анализ литературы, посвященной механике крученого продукта, в частности ССП продукта;

- проведено визуальное сопоставление структур крученой пряжи, полученной различными способами, и показано преимущество пряжи, полученной путем применения ССП:

- разработана расчетная статическая модель ССП продукта и проведены соответствующие экспериментальные работы в лабораторных условиях;

- поставлена задача исследования динамики ССП способа и предложена модель процесса с подвижной точкой соединения прядей;

- проведены изыскания устройств и технологических средств для стабилизации ССП способа;

- выполнены технологические исследования ССП устройств в лабораторных и производственных условиях;

- разработаны рекомендации по промышленному применению ССП способа и реализующих его устройств.

Проведенная работа позволяет сделать вывод о том, что по своей технической и технологической готовности, а также по своей эффективности и ассортиментным возможностям ССП может рассматриваться как многообещающее и перспективное техническое решение, которое в ближайшие годы может найти широкое промышленное применение.

ВЫВОДЫ И ПРЕДЛОЖЕНИЯ

1. Выполненный обзор научных и других литературных источников показал, что способ сокращенного пряденбия (ССП) продолжает привлекать к себе внимание специалистов текстильной промышленности.

2. Проведена систематизация различных способов получения крученого продукта в зависимости от физики процесса и структурных особенностей продукта.

3. Наряду с очевидными технико-экономическими преимуществами ССП (совмещение 3-4х технологических переходов в одном), существует ряд научных и технических проблем, которые должны быть решены при промышленном освоении данного способа. Особое значение имеет стабильный контроль мычек при обрыве одной из составляющих

4. Выполнены обзор и анализ научных источников, посвященных крученому продукту.

5. Разработана расчетно-экспериментальная статическая модель ССП продукта. Выявлено хорошее совпадение предложенной расчетно-экспериментальной модели с экспериментальными данными.

6. Предложена и исследована модель динамики рассматриваемого процесса с подвижной точкой соединения. Проведено сопоставление модифицированного ССП продукта с традиционным продуктом, самокрученой крученой пряжей и кольцевой пряжей и подтверждено его промежуточное положение в отношении крутки прядей в крученом продукте.

7. Разработаны оригинальные механические устройства для контроля мычек и проведена их производственная проверка. Эксперимент подтвердил возможность их промышленного освоения.

8. Проведены лабораторные и производственные испытания различных ССП устройств на прядильных машинах при выработке пряжи из различных видов волокон. Полученные результаты подтверждают перспективность применения ССП, в частности, для выработки аппаратной пряжи коврового назначения.

9. Результаты проведенной научной работы предлагаются для использования в качестве основы для проектных и технологических работ по освоению ССП. Эти результаты могут быть также использованы в учебном процессе.

1. Несслер А.М., Способ изготовления крученой нити, авторское св-во СССР, № 208494, кл. 76с, 24/01; 76с, 31.

2. Отчет по теме № 101. Двухмычковое кручение на прядильных машинах. Центральная научно-исследовательская лаборатория (ЦНИЛ), Минлегпром РСФСР, 1949.

3. Соколов Г.В. Вопросы теории кручения волокнистых материалов. Государственное научно-техническое издательство, Минлегпром СССР Москва, 1957.

4. L'Industrie Textile, № 1122, май 1982 г., с. 431-432.

5. Textile Month, 1980 г., № 12, с. 29.1. Глава 1

6. Корицкий К.И. и др. Крутильное и ниточное производство. М., Гизлегпром, 1957. (р. 6)

7. Гинзбург Л.Н. и др. Динамика основных процессов прядения, М., Легкая индустрия, 1976 г., ч. 2, стр.95.

8. Цейтлин Е.А. "Сэмюэль Крэмптон и развитие мюль машины", Гизлегпром. 1940.(25)

9. Textile World, L/68, 426-432.10. "Pragmatism with High Technology in spinning Sector", International Textile Month, 1983, 26-32?

10. Machinery Shipments Worldwide. Textile Month, 10/83, 37-42.?

11. Дюн Дж. Способ двойного кручения. Патент Англии № 846, кл. DOlh, 1861.

12. Чернов А.Е. Современное зарубежное оборудование для производства крученой пряжи. ЦНИИТЭИЛегпищемаш, М., 1972.

13. Гирш А. Устройство для кручения нити. Патент Англии № 269421, кл. D02g, 1927.

14. Хорсфол Е. Устройство для кручения нити в два сложения. Патент Англии № 572244, кл. D01, 1944.

15. Кориковский П.К. Способ получения сдвоенной крученой пряжи из любого вида волокон. Авторское свидетельство СССР № 106123, кл. 76С, 1956.

16. Патент Англии № 1015291 "Forming twisting yarns and other twisted assemblies", 1965 r.

17. Устройство контроля обрыва нити на прядильной машине. Япония. Заявка № 61-450. Wool development Intern. Ltd. Публикация 08.01. 1986. Механический датчик.

18. Кольцепрядильная машина. ФРГ. Заявка № OS3632911. Публикация 23.04.1987. Механический датчик, контролирующий обрыв мычки или пряжи.

19. Прядильная машина. США. Патент № 4404791. Публикация 20.09.1983. Механический датчик обрыва.

20. Устройство для обрыва стренги. США. Патент № 4292798. Публикация 06.10.1981. Механическое устройство для контроля и обрыва нити.

21. Способ получения компонентной крученой пряжи. Авторское свидетельство СССР № 339061 (Патент Австралии № 56569/28-12). Публикация 15.05.1972.

22. Устройство для получения двухкомпонентной пряжи. Патент ФРГ. Заявка № OS 3600985. Публикация 16.07.1987. Ташкентское СКБТМ.

23. Способ получения пряжи. Авторское свидетельство № 629893 (Патент Австралии № 8583/72). Публикация 25.10.1978.

24. Отчет о НИР "Создать кольцевую машину однопроцессного прядения и кручения с автоприсучкой и автосъемом паковок". ВНИИЛТЕКМАШ, М., 1987 г.1. Глава 2

25. Dinkelmann F., Herdtle H.'TSieues Verfahren kann den Zwirnprozess ersparen" Melliand Textilberichte, 1982, № 7, 475-479.

26. Schwabe В., Tezxtiltechnik, 1975, 416-420.

27. Emmanuel A., Plate D.E.A. "An Alternative Approach to Two-Fold Weaving Earn. Part II: The Theoretical Model": Journal of the Textile Institute., 1982, №3, 107-114.

28. Batra S. The Normal Force between Twisted Filaments. Journal of the Textile Institute, 1973, № 4, p. 209-222

29. Riding G. A Study of the Geometrical Structure of Multi-Ply Yarns. Journal of the Textile Institute, 1961, № 8, p. 366-381.

30. Treloar L. and Riding G. A. Theory of the Stress-Strain Properties of Continuous-Filament Yarns. Journal of the Textile Institute, 1963, № 4, p. 156170.

31. Рашевский П.К. Курс дифференциальной геометрии, Москва, 1950г.

32. Ю.С. Виноградов. Математическая статистика и ее применение в текстильной и швейной промышленности, Легкая индустрия, М., 1970 г., с. 208.1. Глава 3

33. Гинзбург Л.Н. и др. Динамика основных процессов прядения, ч. 3 , М., Легкая индустрия, 1976.

34. Мовшович П.М. Самокруточное прядение, М., Легпромиздат, 1985.

35. Henshaw D.E. A Model for self-twist Yarn. Journal о the textile Institute, 1970, Vol.61, № 3, 97-107.

36. Справочник по хлопкопрядению, M., Легкая и пищевая промышленность, 1985 г., стр. 294.

37. Ю.С. Виноградов. Математическая статистика и ее применение в текстильной и швейной промышленности, М., Легкая индустрия, 1970, стр. 208.1. Глава 4

38. Авторское свидетельство SU № 1550008 Al. Способ приготовления волокнистой ленты к пневмопрядению. 15.03.1990

39. A.A., Телицын, С.К. Миндовский, Н.И. Филатова. О новой концепции развития самокруточного прядения.\\Известия вузов. «Технология текстильной промышленности» 1995.-№4.

40. В.Е. Зотиков. Обрывность и меры борьбы с ней в целях повышения производительности труда. Текстильная промышленность, 1943 г., с. 71-83.

41. Вытяжное устройство для подготовки штапелированной ленты к прядению, Известия вуз'ов, Технология текстильной промышленности, № 2, 1987 г.

42. Зотиков В.Е. и др. Основы прядения волокнистых материалов. — М.: Гизлегпром, 1959.

43. Севостьянов А.Г. Методы исследования неровноты продуктов прядения. М., 1962, с. 377.

44. Слываков В.Е. Новые процессы в прядении шерсти и химических волокон. М.: Легкая и пищевая промышленность, 1981.

45. Выравнивание волокнистой ленты по структурному составу и линейной плотности, Текстильная промышленность, № 1, 1987 г.

46. В.В. Кокорин. К вопросу об обрывности в прядении. М., Труды МТИ, Т. VIII, М, Гизлегпром, 1940 г., с.71-83.