автореферат диссертации по технологии материалов и изделия текстильной и легкой промышленности, 05.19.03, диссертация на тему:Усовершенствование технологии бесхолстового питания на базе чесального агрегата

РГ6 од

' ИВАНОВСКИЙ ОРДЕНА ТРУДОВОГО КРАСНОГО ЗНАМЕНИ ТЕКСТИЛЬНЫП ИНСТИТУТ имени М. В. ФРУНЗЕ

На правах рукописи

ФРОЛОВА Ирина Вениаминовна

УСОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ ТЕХНОЛОГИИ БЕСХОЛСТОВОГО ПИТАНИЯ НА БАЗЕ ЧЕСАЛЬНОГО АГРЕГАТА

Специальность 05.19.03 — Технология текстильных материалов

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Иваново 1993

Работа выполнена в Ивэнобском ордена Трудового Красного Знамени текстильном институте и Костромском ордена Трудового Красного Знамени технологическом институте.

Научный руководитель —

доктор технических наук, профессор | Комаров В. Г.

Официальные оппоненты:

заслуженный деятель науки и техники РСФСР, доктор технических наук, профессор Севостьянов А. Г.,

кандидат технических наук, доцент Ефимова А. К.

Ведущее 'предприятие —

Ликинская прядиль'но-ткздкая фабрика.

Защита состоится » . . . . 1993 г.

в {О. часов на заседании специализированного совета К 063.33.01 при Ивановском ордена Трудового Красного Знамени текстильном институте по адресу: 153475, г. Иваново, лр. Ф. Энгельса, д. 21.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке института. * 1

Автореферат разослан « . . . » . . . 1993 г.

Ученый секретарь специализированного созста кандидат технических наук,

доцент КУЛ И ДА Н. А.

СБ!ЦАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Основные направления технического прогресса в хлопкопрядении:

- дальнейшее внедрение поточной линия "кипа-лента" (бесхолс-товое питание чесальных машин);

- модернизация агрегатов, использование в агрегатах машин с высокой эффективностью очистки;

- улучшение условий труда обслуживающего персонала, уменьшение шума и пылевыделенлй, повышение производительности машин и труда на базе широкого применения новой техники и технологии.

Актуальность работы. 3 современной поточной линии ключевым вопросом является бункерный питатель, • позволяющий автоматизировать процесс питания чесальных машин в прядильном производстве, но при этом качественные показатели волокнистого слоя, выходящего из питателя, значительно уступают качественным характеристикам холста с трепальных машин, а это влияет на конечный продукт прядения, на ход технологического процесса - повышается расход сырья, увеличивается обрывность. В связи с этим в исследованиях решается проблема подготовки полуфабрикатов прядения в поточной линии с целью улучшения технологических и экономических характеристик путем выработки волокнистого слоя с улучшенной структурой, распрямленностью, очисткой и ровнотой из различных видов волокон, в том числе из' отходов хлопкопрядильного производства.

Цель и задачи исследования. Цель работы - создание и исследование модернизированного бункерного \ питателя как отдельно, так и совместно с аэродинамическим холс-.тообразователем на чесальном агрегате в поточной линии для регулирования объемной плотности волокнистого слоя, уменьшения

неровноты полуфабрикатов и обрывности а прядении.

Для достижения указанной цели необходимо решить следующие задачи:

- изучение законов распределения волокнистой массы в бункерном питателе;'

- теоретическое обоснование дискретного управления бункерным питателем;

- создание и исследование модернизированного бункерного питателя для средневолокнистого хлопка 2 типовых сортировках как отдельно, так и совместно с аэродинамическим холстоооразо-вателеы на чесальнол агрегате в поточной линий;

- определение диапазонов регулирования, необходимых для компенсации технологических возмущений к нахождение оптимальных вариантов по результатам технологических исследований по всем переходам предильного производства.

Методы исследований. Для теоретического'исследования использован аппарат дифференциального и интегрального исчисления, теория случайных функций, математическая статистика.

В ^кспериыенгальннх исследованиях применялся дисперсион-ний и корреляционный анализ с обработкой результатов на Эй.;. . Одним ио основных условий, необходимых для выполнения поставленных задач, является качественней контроль параметров технологического процесса, осуществляемого путем непрерывной записи толщины .волокнистого полотна после бункерного питателя.

Научная новизна. В результате исследований:

- теоретически обосновано распределение волокна по сечениэ .бункерного питателя;

- тйорстнчеек.! обоснована модель управляи^г: воздействий

на бункернкй питатель;

- предложено новое технологическое и конструктивное решение - регулирующий орган в виде буферной емкости с параллельным разделением воздушного потока в усовершенствованном бес-холстовом питателе;

- изучено комплексное влияние модернизированного бункера

VI аэродинамического холстообразозателя на процесс образования полуфабрикатов на чесальных агрегатах для типовых сортировок хлопка и отходов.

Практическая ценность. Работа доведена до практической реализаций. Предложена методика неразру-шаюцего контроля неровнотн волокнистого слоя на выходе из модернизированного бункерного питателя чесальной малины ЧМД-4 и на выходе аэродинамического холстообразозателя чесального агрегата АЧМ-14У.

Разработан и испытан в производственных условиях усовершенствованный бункерный питатель, позволяющий создать систему бесхолстового питания чесальных машин с улучшенными качественными характеристиками полуфабрикатов прядения из типовых сортировок хлопка и отходов.

По результатам технологических испытаний усовершенствованного бункерного питателя как отдельно, так и совместно с аэродинамическим холстообразователем, найдены оптимальные варианты и получены более качественные характеристики полуфабрикатов прядения, что позволило улучшить сортность пряжи", уменьшить обрывность в условиях производства.

Даны.рекомендации по настройке испытываемого технологического оборудования, минимизирующего колебания линейной плотности, улучшающего очистку волокнистого слоя, чесальной ленты.

Реализация результатов работы.'

Результаты исследований внедрены на поточных линиях прядиль-но-ткацкой фабрики г.Ликино-Дулево. Предусматривается широкое внедрение а.с. А"3 1093735 и а.с. $ 1039Э97 в текстильной отрасли. Экономический эффект от .внедрения предложенных уз- ■ лов модернизации составил 241.тыс.руб. в год на три агрегата (по ценам 1983 г.).

Публикации. Основные .положения диссертации отражены в статье журнала "Известия вузов. Технология текстильной промышленности", в девяти межвузовских сборниках, в ¿¿->„" авторских свидетельствах, в книге и других публикациях.

Структу.ра и объем .'работы. Диссертация состоит из 'введения и четырех глав, основных выводов, списка использованной литературы' и приложений. Она содержит 216 страниц текста, 37 таблиц, 85 рисунков. Список использованной литературы включает 83 наименования. В приложениях приведены вспомогательные результаты по расчетам на 8Н.1, акты внедрения.

.• Содержание работы. Во введении обоснованы выбор и актуальность теш, определены цель и задачи исследования, приведены основные результаты работы. • . . В первой главе приводится аналитический обзор теоретических, экспериментальных, исследований к конструкторских разработок, посвященных проблемам совершенствования технологического процесса.формирования волокнистого слоя с помощью бункерных питателей и аэродинамических холстообрааователей в процессе прядения. Выявлено, что для широкого внедрения бес-холстового питания необходимо решить задачу стабилизации процесса формирования волокнистого полотна.

В современных отечественных аэродинамических устройствах не учитывают специфику подготовки полуфабрикатов прядения из отходов хлопка и нэ изучены оптимальные технологические параметры, обеспечивающие комплексное использование бункерного питателя и аэродинамического холстообразоватеяя.

Вторая глава посвящена экспериментальному исследования бункерного питания при переработке средневолокнистого хлопка и теоретическому обоснованию усовершенствованного бункерного питателя. ...

При поступлении смеси из волокна и воздуха в расширенное сечение /7 бункерного питателя согласно уравнению изменения количества движения в массе потока импульс сил по сечениям будет равен

Изменение количества движения массы потока на расстоянии а 1 расширенном сечении с одинаковой площадыэ

/#г/г % ~р,)г0, (2)

откуда перепад давлений в расширенном сечении

где 0. - расход подаваемого потока, м^/мин; ^ - массовая плотность, кг/м3} о1 == - расход отбираемого потока, м3/мин; Р - наибольшая сторона расширенного сечения питателя. Поскольку основная задача в бункерном питателё сводится в поддержанию стабильных характеристик при формировании волокнистого столба, то для локального регулирования поступаю-

а

щей смеси волокна и воздуха предлагается'устройство в гиде не-~ скольких перфорированных конструктивных элементов (а.с. № 1093735) с дозированным отводом воздушного потока сорных примесей и пыли.

формирование волокнистого потока в бесхолстовом питателе, в составе поточной линии, существенно зависит от распределения поступающей в питатель волокнистой массы и воздуха по ходу' движения продукта по ширине бункера. Волокнистая смесь с концентрацией Сс из общего воздуховода поступает в рабочую зо- . ну бункера, площадь поперечного сечения которого превышает площадь поперечного сечения воздуховода. В результате уменьшения плотности расширяющегося воздушного потока концентрация волокнистой массы в общем потоке снижается до С . . В этом случае распределение волокна происходит в полуограниченном . пространстве между двумя стенками и слоем волокна в верхней части бункерного питателя при установившемся процессе массо-г проводности.

При этом найдена функция £ , дающая распределение концентрации О в полуограниченное пространство, которое имело в начальный момент концентрацию С, , затем концентрация волокна на входе в бункерный питатель внезапно понизилась до , тогда избыточная часть волокна, подготовленная к формированию, будет равна £- С»~С( =ДС при начальных условиях Т-0 и О¿К < , где 'С - аргумент времени, а се„ - величина точки смешения.

Поэтому дифференциальное уравнение для поля концентрации имеет вид

=а(дЧ («

где (I - коэффициент массопроводности. Из уравнения (4) получаем

Зс

С- '-&С / Уутг:- -/7" /

откуда

(С

Использование уравнения дс./Эг в случае

^с/с^Т -О из уравнения (б) после интегри-

рования получаем

е - а г- $х,

где а и. в - экспериментальные постоянные.

Последняя формула свидетельствует о том, что при установившемся процессе концентрация волокна в верхней части бункера изменяется линейно. Это подтверждается оценками Л и ^ , ■ минимизирующими сумму квадратов о.клонений /? , наблюдаемых значений У/ от прогнозируемых величин:

К/г; - [ Г/]/£

В ходе технологического и аэродинамического эксперимента • регулировался воздушный поток по нескольким вариантам, чтобы на выходе из питателя получить равномерный волокнистый слой по ширине и длине.

Технологические испытания неравномерности волокнистого полотна, а также чесальной ленты иа однометровых и пятиметровых отрезках выявили лучший вариант, когда перфорированные окна в правой части бункерного питателя открыты на 1/2.

Расчет характеристик случайных функций волокнистых полотен" после бункерного питателя и полуфабрикатов прядения по всем переходам технологического процесса показал эффективность вышеуказанного варианта, что согласуется с теоретическими предпосылками по регулировании бункерного питателя и конечному результату технологических испытаний снижения обрывности на 15 % и улучшения сортности пряжи со Д на I сорт.

В третьей главе приведены результаты технологических исследований бункерного питателя '. V.'; иг| о$(.<хюо 'отлодог составе поточной линии, при этом отмечено не'только выравнивание полуфабрикатов прядения, но и значительная очистка их от сорных примесей. Часть воздушного потока проходит, в дешфере бесхолс-тового питателя, который представляет собой цепочку воэдухово-\ дов по ширине бункера в виде гидравлических элементов сопротивления: фильтров, емкостей и массы, способных поглотить и рассеять энергию пульсирующей составляющей воздушного потока. .

I

Согласно уравнению неразрывности для потока воздуха через

перфорированную диафрагму имеем

: ' >>

где к у, ' - соответственно скорость воздуха и сечение (площадь) до перфорации; \/с и/ - скорость воздуха и площадь живого сечения

перфорации, в диафрагме; (1 г' « у^ - скорость воздуха и площадь после диафрагмы. Для того же сечения на преодоление сопротивления до перфорации и после перфорации уравнение Бернулли будет иметь вид:

нТчг :т = V V гу А , ' (В)

и

где У - удельный нес воздуха, кг/«3; дР - разность давлений, Па; </ - механические потери. Из уравнения неразрывности (7) подставляем значения И'/ и ¡уг в уравнение (8), которое принимает вид:

к уу г^ (9)

гдо

с'1„ - гидравлический диаметр всей перфорации; ¿/у - гидравлический диаметр перфорации с учетом регулирования.

Согласно расчета следует выбирать II'с а пределах 8-13 м/с.

Расчет характеристик случайных функций по линейной плотности волокнистого слоя на чесальном агрегате и других полуфабрикатов прядения по переходам выявил лучший Ш вариант из семи прозеденшх. Указанные исследования подтверждаются и графиками амплитудного спектр:, ленты и пряжи по переходам, полученными на спектрографе прибора "Уетер". Применение а.с. № 1093735 по варианту И не только улучшило равномерность чесальной ленты - 8,5 % по сравнению с" контрольным вариантом У] = Ю,& %, но и снизило ее засоренность на 21 %, что позволило ликвидировать наиболее выделяющиеся пики на графике амплитудного спектра, существенно повлияло на дальнейший технологический процесс по переходам и способствовало снижению обрывности на 44 %.

В четвертой главе показаны исследования комплексной обра-боткч ст;;зг:ов :г.:сп:а- в технологическом процессе с применением усовершенствованных узлов бункерного питателя а.с. II4 1093*735 и аэродинамического холстообразователя а.с.!,* |

В технологическом процессе производства чесальной ленты -на агрегате, имеющем бункерное питание и аэродинамический холстообразователь, в структуре регулирования характеристик полуфабрикатов прядения предусмотрено двойное воздействие.

Для стабилизации технологического процесса в бункерном питателе избыточный воздушный поток направляется к выпускным валам через регулируемую перфорированную стенку (а.с.№ 1093735), а сформированный слой волокна после бункерного питателя снова проходит стадии разъединения и очистки с последующим регулируемым формированием в слой ка конденсоре а.с. № 1039997.

Расчет характеристик случайных функций на ЭВМ по результатам комплексных экспериментальных исследований показал значительно лучшие показатели физико-механических свойств полуфабрикатов по сравнению с контрольным вариантог. Значительное удаление сорных примесей и пыли, улучшение равномерности-по- • луфабрикатов и протекания технологического процесса по переходам прядильного производства обеспечили получение более высокого показателя качества пряжи 0,76 против контрольного 0,31 и получение I сорта пряжи против П в контрольном варианте.

Одновременное внедрение на одном агрегате активных методов воздействия а.с.№ 1093735 и * 1039997 на технологический процесс улучшает качественные характеристики полуфабрикатов прядения, их экономические показатели (обрывность, сортность).

0БЩИ2 ШЗД!

1. Для широкого применения бесхо лотового питания с цел ¡.а обеспечения стабилизации технологического процесса неоСсодппо решить задачу уменьшения колебаний слоя по толщине, имеющего значительную неравномерность 5-7 %, связанную с рассортировкой волокнистого материала по бункерам под воздействием колебаний давления воздушного потока в системе распределения.

2. Теоретически обосновано распределение волоки . по ширине бункерного питателя, дана динамическая модель формирования волокнистого слоя в процессе заполнения бункера.

3. Теоретически обосновано дискретное управление бункерным питателем.

4. Выявлены технологические и конструктивные факторы, определяющие. работу бункерного питателя, предложена усовершенствованная конструкция (а.с.да 1093735'» для регулирования технологического процесса и улучшения качественных показателей полуфабрикатов прядения.

5. По результатам технологических испытаний на средне-волокнистом хлопке найден оптимальный вариант и получены более качественные характеристики полуфабрикатов прядения по всем его переходам, что позволило улучшить сорт пряжи со П на I, уменьшить обрывность на 15 % в условиях прядильного производства. •

6. По результатам технологических испытаний в условиях производства выявлены оптимальные варианты на усовершенствованном бункерном питателе (а.с. № 1093735) при переработке отходов хлопка и получена пряжа с более высокими физико-кзха-ническими свойствами, а сникение засоренности чесальной ленты на 21 % позволило уменьшить обрывность в 1,77 раза.

7. Новая конструкция а.с. № 1093735 бесхолстового пита- ' теля позволяет осуществлять гибкое регулирование отдельного локального технологического процесса в поточной-линии и в целом поддерживать его на стабильном уровне.

8. Комплексное применение в технологическом процессе прядильного производства усовершенствованных узлов бункерного питателя а.с. JJ 1093735 и аэродинамического холстообразова-теля а.с. Jf 1039997, для получения полуфабрикатов из отходов хлопка улучшает сортность пряжи со П на I, снижает обрывность на 65 %. '

9. На основании теории случайных функций проведен корреляционный и спектральный анализ полуфабрикатов прядения по всем переходам, а также найдены графики амплитудного спектра ленты с чесального, ленточного переходов, пряжи, что дало, возможность получить наглядную характеристику технологического процесса для отработки элементов регулирования.

10. Суммарный экономический эффект от внедрения предложенных узлов модернизации а.с. JP 1093735 и а.с, УЬ 1039997 составил 241 тас.рублей в год на три агрегата (по ценам 1988 г*.).

Апробация работы. Основные положения и выводы по работе были доложены и получили положительную оценку:

- на республиканской научно-технической конференции "Совершенствование техники и технологии текстильной промышленности", ЙвТЛ им.М.В.Фрунзе, 1983 г. (г.Иваново);

- на областных научно-технических конференциях НТО и ИвТИ им.М.В.Фрунзе, 1983г., 1984г., 1986г., 1988г. (г.Иваново);

на итоговых научнб-технических конференциях Костромского ордена Трудового Красного Знамени технологического инсти-аута 1988 г.;

- на расширенном заседании кафедры прадения лубяных и химических волокон Костромского ордена Трудового Красного Знамени технологического института, октябрь 1988 г.;

- на расширенном заседании кафедры прядения натуральных и химических волокон Ивановского ордена Трудового Красного Знамени текстильного института, март 1993 г. " '

Основные публикации, отрахатацие содержание диссертации (

I. Фролов В.Д., Сапрыкин Д.Н., оролова И.В. Усовершенство-

вав. -Иваново, 1982. -Иван.ЦНТИ, № 512.

2. Фролова И.В. Усовершенствованный бесхолсгозый питатель для бункерного питания чесальных машин. -Иваново, 1983. -Иван. ДНИ; » 279. ■

3. A.c. № 1039997 СССР.Д01 25/00. Аэродинамический холстообразователь. -Опубл. в Б.И., I9B3, №33 (соавтор).

4. A.c. № 1093735 СССР.Д01 23/00; ДОГ 25/00. Бесхолсто-вый питатель. -Опубл.в Б.И. 1984, № 19 (соавтор).

5. A.c. Ш4Сс28 СССР.Д01 15/40 , 23/04. Устройство для 'питания группы параллельно работающих текстильных машн. -Опубл. в Б.И. 1986, № 27 (соавтор).

6. A.c. № 1368483 СССР,ДОГ 25/00. Узел съема волокнистого продукта к чесальной машчне. -Опубл. в Б.И. 1988, № 14

(соавтор).

7. Фролова И.В. Выравнивание настила при формировании с

помощью бункерного питания. В кн.: Современная техника и технология х/б производства и перспективы развития отрасли на ХП пятилетку. Тез .докл.- научн.конф. Иваново, 1984, с.12-13.

вание агрегата АЧМ-14У при переработке смесей хлопка низких

и. Фролова й.В. Аэродинамический способ регулирования ли-~ нейной плотности по ширине волокнистого полотна. -В кн.: Разработка новь'х способов производств и оценки свойств нетканых материалов: Межвуз.сб.научн.тр. Л., 1984 (ЛИТШ1 им.С.М.Кирова), с.26-28.

9. Фролова И.В. Совершенствование бункерного питания. -В кн.: Совершенствование технологических процессов в области прядильного производства: Межвуз.сб.научн.тр. Иваново, 1985. (Кв1И им.1л,В.Фрунзе), с.22-24.

10. Фролова II.В. Дискретная реализация управляющих воздействий в бункерном питателе. -В кн.: Технология и оборудование прядильных производств: Меявуз.сб.чаучн.тр. Иваново, 1986. (ИвТИ им.М.В.Фрунзе), с.46-51.

11. Фролова И.В. Динамическая модель распределения волокна в бункерном питателе. Изв.вузов. Технология текстильной про- • мышенности, 1986, № 6; с.43-46.

12. Фролова И.В. Распределение воздушного потока в процессе локального управления в бункерном питателе. В кн.: Текстильной промышленности передовую технику и прогрессивную безотходную технологию. Тез.докл.научной конф. -Иваново, 1986,

с.34.

13. Фролова И.В. Демпфер в бункерном питателе, как устройство для удаления сорных примесей. -В кн.: Охрана труда и окружающей среды на предприятиях текстильной промышленности: Меж-вуз. сб.научн.тр. Иваново, 1987. -(ИвТИ им.М.В.Фрунзе),

с.142-147.

-14. Фролова И.В. Активное воздействие на качественные характеристики полуфабрикатов прядения в-агрегате. -В кн.: Технический прогресс в развитии ассортимента и качества изделий

легкой промышленности. Тез. докл. Всесоюзной научно-течн:г.'.конференции Иваново, 1987, с.3-4.

15. Фролова И.В. Бункерный питатель как средство стабилизации технологического процесса. .-В кн.: Научным разработкам широкое внедрение в практику. Тез. докл. научной конф. Иваново, 1988, с.20.

16. Фролова И.В. Уравнение движения волокна в процессе заполнения бункера. -В кн.: Совершенствование оборудования и улучшение качества продукции прядильного производства: Межвуз. сб. научн. тр. Л., Иваново, 1988. -(НзТИ им.М.В.ФруНое),

с.21-29.

17. Фролова И.З. Модель бункерного питателя с волокнистой массой. -В кн.: Новые технические и технологические разработки и их внедрение в текстильной и легкой промышленности. Тйэ.докл. научной конф. Иваново, 1983, с.22-23.

18. Фролов В.Д., Фролова И.В. Технология и оборудование для производства волокнистых полотен аэродинамическим способом. -М.: Легпроибытиэдат, 1990.