автореферат диссертации по технологии материалов и изделия текстильной и легкой промышленности, 05.19.02, диссертация на тему:Влияние технологических режимов формирования бескруточной ровницы на ее способность к переработке в прядении

На правах рукописи

СМИРНОВА СВЕТЛАНА ГЕННАДЬЕВНА

ВЛИЯНИЕ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ РЕЖИМОВ ФОРМИРОВАНИЯ БЕСКРУТОЧНОЙ РОВНИЦЫ НА ЕЕ СПОСОБНОСТЬ К ПЕРЕРАБОТКЕ В ПРЯДЕНИИ

Специальность: 05.19.02 - Технология и первичная обработка текстильных материалов и сырья

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Кострома —2010

004604404

Работа в Государственном образовательном учреждений высшего профессионального образования «Костромской государственный технологический университет».

Научный руководитель:

доктор технических наук, профессор Соркин

Аркадий Павлович

Официальные оппоненты: ,

доктор технических наук, профессор Телицин Анатолий Алексеевич (Костромской

государственный технологический университет);

кандидат технических наук, профессор Ларин Игорь Юрьевич (Ивановская государственная текстильная академия)

Ведущая организация:

ОАО «Костромской НИИ льняной промышленности» (КНИИЛП)

Защита состоится 24 июня 2010 года в 10.00 часов на заседании диссертационного совета Д 212.093.01 в Костромском государственном технологическом университете по адресу: 156005 г. Кострома, ул. Дзержинского, 17. ауд. Б-106.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке КГТУ. Автореферат разослан 22 мая 2010 года.

Ученый секретарь

диссертационного совета, *

доктор технических наук, профессор

Рудовский П.Н.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы диссертационного исследования.

Льняное производство в России это единственная отрасль легкой промышленности, которая не зависит от импорта и использует отечественное сырье. Кроме того, Россия традиционно являлась экспортером льнопродукции. В конце XIX и первой половине XX вв. льноводство и льняная промышленность России быстро развивались и были самыми эффективными в мире. Русское льноводство обеспечивало 85% мировой потребности во льне. После распада СССР и разрушения старых хозяйственных связей, текстильное и, в частности, льняное производство в России пришло в упадок. Текстильная отрасль, удовлетворявшая в 1990-х годах до 80% рациональной нормы потребления населения, практически была уничтожена, как и отраслевая наука, и производственная база предприятий. Промышленность резко (в 5 раз) сократила производство, а льноводы сократили посевы льна.

Льняная промышленность России ориентирована, в основном, на производство тканей для столового и постельного белья. Доля тканей бытового назначения составляет не более трети всего объема льняных тканей, а доля одежных в них - всего 7%. Страны же Западной Европы вырабатывают из льна в основном бытовые ткани, доля которых в общем объеме составляет 80-85%, из них доля одежных тканей - 65% и более. Переход к рыночной экономике в 90-е годы прошлого века показал, что платежеспособный спрос на ткани бытового назначения упал. Для выработки льняных тканей костюмно-плательного назначения, удовлетворяющих требованиям мирового рынка, необходимо вырабатывать чистольняную пряжу значительно более тонкую и более высокого качества. Если льняная пряжа средней линейной плотности составляет № 6,5(153 текс), то для тонких тканей надо иметь № 20-30(50-ЗЗтекс), для этого необходима технология, позволяющая получать льняную ровницу линейной плотности ниже 500 текс. Таким образом, для развития исконно русской льняной отрасли необходимо совершенствование технологических процессов и создание новых, недорогих, но высокопроизводительных машин, обновление ассортимента и повышения качества выпускаемой продукции.

Технологические процесс получения и переработки ровницы в пряжу тесно взаимосвязаны й, как правило, не могут рассматриваться раздельно. Поэтому работа, направленная на совершенствование способов получения и переработки ровницы в пряжу, представляется актуальной.

Цель работы: повышение качества мокрой бескруточной ровницы из льняного волокна и пряжи из нее за счет совершенствования технологии ее получения.

Для реализации заявленной цели в диссертации решаются следующие задачи:

• разработка математической модели прочности льняной бескруточной ровницы, учитывающей влияние обвивочных волокон на ее поверхности;

• экспериментальное определение зависимости прочности суровой ровницы, полученной мокрым бескруточным способом, от условий ее формирования;

• анализ структуры мокрой бескруточной ровницы и влияния ее на качественные характеристики ровницы;

• определение технологических режимов формирования мокрой бескруточной ровницы с параметрами качества, обеспечивающими выработку из нее пряжи высокого качества.

Научная новизна.

В диссертационной работе впервые: ^

• разработана математическая модель прочности мокрой, бескруточной льняной ровницы с учетом влияния обвивочных волокон; /. |

• разработана методика расчета параметров обвивки волокнистого сердечника ровницы волокнами, расположенными на его поверхности в зависимости от условий формирования ровницы;

• проведен анализ процесса скольжения обвивочного волокна по влажному волокнистому сердечнику, на основе которого получены выражения для расчета давления обвивочных волокон на волокна сердечника и оценки увеличения прочности ровницы, вызванного наличием обвивочных волокон;

• определено влияние частоты вращения вьюрка крутильно-формирующего устройства на структуру и разрывную нагрузку мокрой бескруточной ровницы и пригодность ее к переработке на прядильной машине;

• экспериментально определены фрикционные характеристики мокрого льняного волокна при его скольжении по волокнистому сердечнику ровницы и по стали;

• разработана методика экспериментального определения предельной крутки ровницы, создаваемой механическим вьюрком крутильно-формирующего устройства;

• определены основные показатели качества мокрой бескруточной ровницы, влияющие на качество получаемой из нее пряжи.

Практическая значимость.

Практическая ценность работы заключается в том, что в результате выполненных исследований:

• установлены рациональные технологические режимы формирования мокрой бескруточной ровницы с параметрами качества, обеспечивающими выработку из нее высококачественной пряжи;

• предложено выражение для расчета прочности мокрой бескруточной ровницы;

• определены значения коэффициентов трения мокрых льняных волокон и ровницы по льняному волокнистому продукту;

• установлены значения предельной крутки, создаваемой механическим вьюрком крутильно-формирующего устройства в процессе формирования ровницы;

• показано, что из мокрой бескруточной ровницы, волокна в которой в основном располагаются параллельно ее оси, за счет стабилизации процесса вытягивания таких волокон, можно получать пряжу с более высокими качественными показателями, чем при выработке ее из крученой ровницы;

• разработанные в рамках диссертационной роботы методики экспериментальных исследований, рекомендации по выбору технологических параметров формирования мокрой бескруточной ровницы приняты к использованию в ОАО «Костромской НИИ льняной промышленности» (КНИЛП);

• предложены направления модернизации устройства для формирования ровницы из льняного волокна для обеспечения получения качественной бескруточной ровницы (патент РФ на полезную модель № 90444). Методика проведения теоретических и экспериментальных исследований. При выполнении диссертационной работы использовались теоретические и

экспериментальные методы исследования. Теоретические исследование базируются на апробированных положениях текстильной технологии, текстильного материаловедения, теоретической механики. Статистическая обработка экспериментальных данных проведена на основе общепринятых методов оценки и интерпретации данных при доверительной вероятности не ниже 95 %. В работе использованы известные методы определения качественных показателей льняных ленты, ровницы и пряжи по действующим ГОСТам. Параметры структуры волокон и структурную неровноту продуктов прядения анализировали с помощью

автоматизированного комплекса KJIA-2. Для получения ряда данных были созданы экспериментальные установки оригинальной конструкции. При проведении исследований и обработке экспериментальных данных применялись ПЭВМ и пакеты прикладных программ: Microsoft Excel, Microsoft Word, MathCad 2000, Adobe AutoCad 2000, Microsoft Paint.

Апробация работы.

Основные материалы работы были доложены и получили положительную оценку: на международной научно-методической конференции «Развитие профессионального инженерного образования: «От текстильного института к инновационному университету» (г. Кострома: КГТУ, 2007г.); на международной научно-практической конференции «Наука, сельское хозяйство и промышленность -пути развития и ожидаемые результаты» (г. Вологда, 2008г.); на международной научно-практической конференции «Лен-2008» (г. Кострома); на международной научно-технической конференции «Современные наукоемкие технологии и перспективные материалы текстильной и легкой промышленности» (Прогресс 2008г. Иваново); на всероссийской научно-технической конференции «Современные технологии и оборудование текстильной промышленности» (ТЕКСТИЛЬ - 2009); НА общероссийском научном семинаре «Технология текстильных материалов» (КГТУ, Кострома, 2010г.); на расширенном заседании кафедры МТВМ КГТУ (Кострома, апрель 2010г.).

Публикации. Основное содержание работы представлено в 18 публикациях, из них 2 статьи в журналах, входящих в список ВАК РФ.

Структура и объем работы. Диссертационная работа состоит из введения, четырех глав, общих выводов, списка литературы, изложенных на 134 страницах, а также приложений на 7 страницах. Работа иллюстрирована 54 рисунками, содержит 11 таблиц.

Содержание работы

Во введении отражена актуальность выбранной темы исследований, сформулирована основная цель работы, научная новизна и практическая значимость.

В первой главе представлен анализ способов получения ровницы и перспективы их использования для получения льняной ровницы.

В технологической цепочке получения пряжи мокрым способом традиционно используется рогулечная ровничная машина. Она металлоемка, энергоемка, сложна в наладке и эксплуатации, имеет низкую производительность. В связи с этим, предпринимались неоднократные попытки использования альтернативных способов получения льняной ровницы. Анализ этих способов представлен в работе. Каждый из них имеет ряд специфических недостатков. Анализ показал, что для получения льняной ровницы наиболее перспективным, с точки зрения повышения качества продукции и увеличения скоростных режимов является мокрый бескруточный способ ее формирования с механическим вьюрком. Этот способ разрабатывается с 1998г. авторским коллективом сотрудников КГТУ, КНИИЛП завода «Текмаш» под руководством Соркина А.П., Рудовского П.Н. В результате этих работ был создан опытный образец новой ровничной машины РБ-4ЛО и обоснован ряд технологических параметров получения ровницы. В настоящее время машина находится на испытаниях в КНИИЛПе. Проводятся работы по ее отладке. Исследованиям механизмов и технологических режимов выработки мокрой бескруточной ровницы посвящены работы Ямщикова A.B., Кириловой Е.С.

Однако на сегодняшний день не решен ряд задач:

• отсутствует математическая модель прочности льняной бескруточной ровницы, учитывающая влияние обвивочных волокон на ее поверхности;

• не установлены зависимости прочности суровой ровницы, полученной мокрым бескруточным способом, от условий ее формирования;

• отсутствует анализ структуры мокрой бескруточной ровницы и влияния ее на качественные характеристики ровницы;

• не определены технологические режимы формирования мокрой бескруточной ровницы с параметрами качества, обеспечивающими выработку из нее пряжи высокого качества.

Их решение требует более глубокого изучения процессов, происходящих при формировании и переработке бескруточной ровницы из льна. В настоящей работе представлены исследования направленные на решение этих задач, позволяющих совершенствовать технологию получения ровницы с целью повышения ее качества и возможности выработки из нее качественной пряжи пониженной линейной плотности.

Вторая глава посвящена разработке математической модели прочности мокрой бескруточной ровницы. В результате анализа факторов, влияющих на прочность бескруточной ровницы, выявлены основные из них, оказывающие наибольшее влияние на этот показатель. Первым из таких факторов являются силы поверхностного натяжения водяных пленок. Вторым фактором является наличие обвивочных волокон на поверхности ровницы. Третьим фактором является наличие в составе льняного волокна водорастворимых клеящих компонентов - пектинов, которые способствуют повышению прочности ровницы со временем.

Таким образом, прочность ровницы непосредственно после формирования можно представить в виде суммы двух основных компонентов:

Р = ?! + Рш (1)

где: .Г/ - предельная сила до начала сдвига волокон, необходимая для преодоления сил трения, вызванных поверхностным натяжение водяных пленок между ними;

Рп- предельная сила до начала сдвига волокон, необходимая для преодоления сил трения, вызванных давлением на волокна сердечника обвивочными волокнами; Рш — предельная сипа до начала сдвига волокон, необходимая для преодоления сил склеивания га между собой.

Проведен анализ прочности бескруточной льняной ровницы от поверхностного натяжения воды. При анализе принят ряд допущений:

• все волокна в продукте имеют круглую в сечении форму и равные диаметры;

• волокна в сечении ровницы располагаются наиболее компактным образом, т.е. каждое волокно в сечении имеет точки касания еще с шестью волокнами;

• влага в сечении волокна расположена таким образом, что образует пленку по линии касания каждых двух волокон;

• ровница имеет круглое сечение и не деформируется под давлением вышележащих слоев;

• все волокна в пределах продукта не имеют извитости.

Проведен анализ расположения волокон в сечении бескруточной ровницы (рисунок 1).

Получена математическая модель прочности мокрой бескруточной ровницы от сил поверхностного натяжения водяных пленок:

0,92

Р1 = 3 КЭ1 1а/

3,25 Зк 2 - 1

(2)

где/- коэффициент трения между волокнами;

а - коэффициент поверхностного натяжения воды, Н/м;

/ - средняя длина волокон ровницы, мм;

Кэ!~ эмпирический коэффициент;

Тр - линейная плотность ровницы, текс;

Т, - линейная плотность технических волокон, текс.

При расчете определялась сила прижима двух соседних волокон, вызванная поверхностным натяжением и умножалось на количество контактов между волокнами в сечении ровницы и длину контактов (1/4 средней длины волокна в ровнице) вдоль трех линий fg, аЬ, ее. Проверка адекватности математической модели показала неплохую сходимость с экспериментальными данными (рисунок 2).

........!...............

1 ! ¡з-^Р^Г

;......1......-

2й0 ЭОО ЛВ 500 6Ш 703 600 900 1030 линейняя плотности роаницы, такс

1 - Т, = 4,0 текс; 2 - Т„ = 7,7 текс; 3 - экспериментальная, при Т„=4,0 текс; 5 -экспериментальная, при Т,=7,7 текс; 4,6 - расчетные с поправочным коэффициентом Кэ1 =0,7; Рисунок 2 - Проверка адекватности математической модели прочности бескруточной ровницы.

Таким образом, используя формулу (2), можно заранее прогнозировать

прочность мокрой бескруточной ровницы определенной линейной плотности,

непосредственно после ее формирования (при отсутствии обвивочных волокон).

Проведен анализ изменения натяжения по дуге охвата цилиндра влажной

нитью в сечении нормальном к оси цилиндра (рисунок 3). а

Т+сГГ

Рисунок 3 - К анализу сил, действующих на влажную нить.

Обоснована невозможность применения формулы Эйлера при определении натяжения влажных волокон, т.к. она не учитывает дополнительные силы, вызванные поверхностным натяжением водяных пленок, имеющихся между волокном и поверхностью, на которой оно расположено. Установлено, что даже при отсутствии натяжения на набегающей ветви волокна (при То=0), для него движении

необходимо приложить силу равную: 1(7 КЭПЯ /2{е^а —1).

Поскольку обвивочное волокно расположено на поверхности сердечника не перпендикулярно его оси, а по винтовой линии, то в работе проведен анализ натяжения обвивочного волокна, расположенного по винтовой линии (рисунок 4).

Т-К1Т

Рисунок 4 - К расчету изменения натяжения обвивочного волокна, расположенного по

винтовой линии.

Получено выражение для расчета натяжения обвивочного волокна в произвольной точке, определяемой угловой координатой {;:

Т = 2ст Кэп Я -1) (3)

где: Кэц - эмпирический коэффициент, зависящий от фактической длины контактов между обвивочными волокнами и волокнистым сердечником ровницы.

Это дает возможность рассчитать давление обвивочного волокна на поверхность волокнистого сердечника.

Проведен анализ сил трения, возникающих между волокнами из-за наличия обвивки с учетом следующих допущений:

• ровница моделируется цилиндром радиуса Я, состоящим из одинаковых недеформируемых волокон с круглым поперечным сечением диаметром с1в\

• все волокна в ровнице имеют одинаковую длину / и параллельны между собой;

• упаковка волокон в ровнице близка к наиболее плотной, - гексагональной, когда каждое волокно в поперечном сечении имеет точки касания еще с шестью волокнами (рисунок 5.а);

• на все поверхностные волокна ровницы действуют одинаковые по величине силы Яп нормального давления от ее обвивочного компонента (рисунок 5.6);

• сила трения, препятствующая относительному скольжению волокон в ровнице, определяется в соответствии с законом трения Кулона-Амонтова

КР=Н + /г„,

• основным критерием прочности ровницы является отсутствие в ней под действием силы продольного натяжения скрытой вытяжки, т.е. неконтролируемого скольжения волокон ровницы друг относительно друга.

а) Гексагональная модель упаковки волокон; б) Силы нормального давления между волокнами.

Рисунок 5 - К анализу прочности от сил трения, возникающих между волокнами в мокрой бескруточной ровнице из-за наличия обвивки.

Получено выражение, позволяющее оценить степень влияния обвивочных волокон на прочность некрученой льняной ровницы, с учетом отсутствия натяжения на свободном конце волокна.

где: т, - число обвивочных волокон на длине скольжения: т ,= К„ с1р, здесь Кт - коэффициент, характеризующий плотность распределения свободных концов волокон на поверхности волокнистого сердечника;

а - центральный угол, соответствующий обвивке волокнистого сердечника на длине скольжения а = Я^ш р/с1р, здесь К„ - коэффициент, зависящий от длины обвивающихся концов волокон.

Для проверки адекватности полученной модели прочности мокрой бескруточной ровницы необходимо определение некоторых параметров, таких как коэффициент трения льняного волокна, по волокнистому сердечнику в мокром состоянии, предельное значение крутки, после которого начинается проскальзывание ровницы в зажиме вьюрка, количество обвивок на длине скольжения, которые определялись в ходе экспериментов.

Для проверки формулы (3) проводился эксперимент, в ходе которого определялось натяжение в точке В (рисунок 4), определяемой углом охвата а. Для этого была разработана и изготовлена экспериментальная установка по определению зависимости натяжения обвивочных волокон от ряда параметров. К параметрам, которые могут существенно изменяться в ходе технологического процесса, особенно при смене линейной плотности ровницы или режимов ее формирования, относятся, в первую очередь, радиус волокнистого сердечника Л, который связан с линейной плотностью Тр ровницы, и угол а - характеризующий количество витков обвивки п , которое создается одним обвивочным волокном. В главе описана установка для определения натяжения обвивочного волокна в ровнице, изложена методика проведения измерений. Согласно предложенной формуле (3) зависимость силы натяжения, необходимой для движения обвивочного волокна по сердечнику от угла охвата является экспоненциальной. Полученные экспериментальные данные подтверждают теоретические зависимости.

Важным параметром, определяющим прочность бескруточной ровницы, является угол подъема витка обвивочного волокна ровницы. В работе описана

а

б

^ =0,287-\-fcc зт

(4)

экспериментальная установка для определения момента сопротивления кручению ровницы, которая является физической моделью зоны формирования бескруточной ровницы на РБ-4-ЛО.

¡5 .

: ! 1 1 : с I :

5 .......|...... ! 1 ! ! ^ : ! > i * * ........;.......у.....1 •1>7 ! 1 , ч / 1 « / 5

1 ......\......Т..... 1 1 //г^

!

1, , г^яеЙ^^т * ! !

! 1 1.1 ь.ь ■ в а -¿2 г* -¿у г» Количество оОонеок, 31 ЛКНС&НИЯ ГЬГШТНОСТЪ. ТСКС 67 О 1340 2010 -экеггс^ымеь-гггалькме -ц. « х .

1 - расчетные, при Тр-760 текс; 2 - расчетные, при 7^=1340 текс; 3 - расчетные, при 7>=2010 текс.

Рисунок 6 - Зависимости натяжения обвивочного волокна от количества обвивок волокнистого сердечника и его линейной плотности.

Изложена методика проведения измерений. По результатам эксперимента были получены расчетные зависимости момента сопротивления кручению ровницы линейной плотности 540 текс от числа ее кручений (рисунок 7а).

32Кр/М I

я &

I

/ ■

Крутка, ц)/м ♦ «окрвй ро»ницм с ■ р.

2ООО «ООО 6ООО всю О 1СООО

части I а вращения вьюрка об/мин

а б

а) Графики зависимости момента сопротивления кручению ровницы от крутки;

б) Результаты расчета угла р наклона витка обвивки к образующей волокнистого сердечника

Рисунок 7 - Расчетные зависимости.

Предельное значение крутки составило 32 кр/м. Предельная крутка - крутка, при которой момент сил трения со стороны вьюрка уравновешивается моментом сил упругости продукта (ровницы) и на поверхности волокнистого сердечника могут появляться обвивочные волокна. Определено, что обвивка при данных условиях появляется при частоте вращения 1600мин"' (рисунок 76). При- частоте вращения вьюрка Пе> 1600МИН"1 ровница проскальзывает в его зажиме и на поверхности волокнистого сердечника ровницы образуются обвивочные волокна, которые не исчезают при прохождении зоны кручения.

Для расчета прочности бескруточной ровницы по предложенной модели, необходимо значение коэффициента трения технического льняного волокна в мокром состоянии, т.е. в условиях, близких к условиям формирования ровницы на машине РБ-4-ЛО. В литературе нами не обнаружены значения коэффициента трения при таких условиях. В связи с этим возникла необходимость их экспериментального определения.

В работе описана экспериментальная установка для определения коэффициента трения, изготовленная на базе разрывной машины 2166Р-5. Изложена

методика проведения измерений. В результате обработки графиков зависимости силы, необходимой для протаскивания волокна по ровнице, от величины перемещения траверсы были рассчитаны значения коэффициента трения. Искомое значение коэффициента трения волокна по волокну при мокром состоянии составило 0,69.

Проведена проверка адекватности полученной математической модели прочности мокрой бескруточной ровницы. В качестве исходных данных при расчетах по полученной математической модели использовались характеристики волокна и технологические параметры процесса формирования, полученные в ходе экспериментов. Результаты эксперимента и расчетные зависимости подтверждают

• * ■' аоо всю еоо

■Г^ичеймая плотность роеницы, текс

1 - п,=8560 мин , 2 - пв=б120 мин'1, 3 - п,=2000 мин

Рисунок 8 - Расчетные и экспериментальные зависимости прочности бескруточной льняной ровницы от регулируемых параметров.

В третьей главе проведены экспериментальные исследования влияния условий формирования (частоты вращения вьюрка крутильно-формирующего устройства) на структуру и разрывную нагрузку мокрой бескруточной ровницы и пригодность ее к переработке на прядильной машине.

Проведен анализ показателей качества ровницы, влияющих на пригодность к переработке ее на прядильной машине. В результате определены основные показатели качества суровой мокрой бескруточной ровницы, влияющие на качество получаемой из нее пряжи. К ним относятся: квадратическая неровнота по линейной плотности, %; разрывная нагрузка ровницы; неровнота ровницы по структурным показателям комплексов волокон (Т, 1ср, С{); неровнота в зоне вытяжного прибора ровничной машин (С/ [12-400мм]).

Основными технологическими параметрами формирования, влияющими на качественные показатели вырабатываемой ровницы, являются: положение вьюрка относительно тянульной пары (20мм), частота вращения вьюрка в режиме его формирования и количество жидкости, подаваемой в формирующее устройство (0,1 до 0,2 л/мин). Показатели расположены в порядке уменьшения значимости. В работе Ямщикова А.В определены рациональные значения некоторых из них. В то же время анализ показывает, что влияние частоты вращения вьюрка на прочносты (на разрывную нагрузку) мокрой бескруточной ровницы изучено недостаточно и требует проведения дальнейших исследований. В ходе проведенных экспериментов были получены зависимости, представленные на рисунке 9а.

Установлено, что разрывная нагрузка бескруточной льняной ровницы возрастает до частоты вращения вьюрка формирующего устройства, равной 8560 мин'1 и несколько уменьшается при дальнейшем увеличении частоты вращения вьюрка. Установлено, что вырабатывать бескруточную ровницу при частоте вращения вьюрка 6120 мин"' и 13450 мин"1 нецелесообразно, в связи с ее малой

разрывной нагрузкой, недостаточной для обеспечения процесса сматывания с катушки в процессе прядения.

В ходе работы выявлено, что при увеличении частоты вращения вьюрка структура ровницы изменяется. При малой частоте вращения вьюрка бескруточная ровница представляет собой волокнистый некрученый уплотненный продукт округлой формы в сечении.

у-*-- i ......j....... •.....\......

i ■ : I j :

Г:

И ..... ...... i -Q+vrV ! i

it

5000 6000 7000 0000 9000 10000 11000 12000 13000 14000 Частота вращения п.кин'1

5000 6000 7000 6000 9000 10000 11000 12033 13X0 14000 Част, вращэния п„, мин'1

а) Влияние частоты вращения на разрывную нагрузку ровницы (Рдл=300мм) [Рд=0,95; т=34];

б) Зависимость количества обвивок волокон сердечника от частоты вращения вьюрка [Рд=0,95; т=20]

Рисунок 9 - Экспериментальные зависимости.

При увеличении частоты вращения вьюрка ровница представляет собой волокнистый некрученый сердечник, обвитый концами собственных наружных волокон. Причем характер и число обвивок зависит от частоты вращения вьюрка. Определена экспериментальная зависимость количества обвивок волокон сердечника ровницы свободными концами наружных волокон от частоты вращения вьюрка (рисунок 96). Количество обвивок подсчитывалось на поверхности участка ровницы длиной 10 см в 20-кратной повторности через препарировальную лупу с 10-кратным увеличением. Количество и длина свободных волокон, которые могли бы обвить сердечник конечно и максимальное возможное число обвивок приходится на диапазон частот вращения вьюрка 8500-9500мин"', а при дальнейшем увеличении частоты вращения вьюрка, за счет роста уплотняющих воздействий, происходит разрыв части обвивочных волокон, имеющих наименьшую линейную плотность. Этим объясняется уменьшение числа обвивок при дальнейшем увеличении частоты вращения вьюрка.

Таким образом, установлено, что рост разрывной нагрузки бескруточной ровницы определяется характером и количеством обвивок сердечника концами свободных волокон.

С целью определения показателей качества бескруточной ровницы в работе проведено исследование влияния частоты вращения вьюрка на неровноту ровницы и пригодность ее к прядению. Анализ неровноты проводился на комплексе- КЛА-2. Ровница, выработанная при частоте вращения вьюрка 11016 мин"1 имеет более низкие показатели неровноты, по сравнению с ровницей, полученной при частоте вращения вьюрка 8560 мин"1. Полученные данные согласуются с данными неровноты бескруточной ровницы по разрывной нагрузке.

Таким образом, наилучшим значением частоты вращения вьюрка в исследуемом диапазоне частот при формировании бескруточной льняной ровницы с

точки зрения качества, получаемой из нее ровницы является величина 11016 мин"1, при таком режиме формирования бескруточной ровницы предполагается, что можно получить пряжу, более высокого качества.

Конечным продуктом прядильного производства является пряжа. Ее качественные показатели в соответствии с ГОСТ, а также ее структурные показатели характеризуют возможность выработки из неё качественной ткани. Поэтому окончательный вывод о влиянии частоты вращения вьюрка при формировании мокрой бескруточной ровницы на качественные показатели ровницы, на наш взгляд целесообразно делать именно по показателям качества пряжи. Кроме того, практический интерес представляет определение возможности выработки пряжи из мокрой бескруточной ровницы при конструктивно существующих разводках однозонного вытяжного прибора на прядильной машине ПМ-88-Л8М.

В ходе эксперимента на ровничной машине РБ-4-ЛО нарабатывались катушки с мокрой бескруточной ровницей линейной плотности 520 текс при частоте вращения вьюка 11016 мин'1 и 8560 мин"1, из ленты линейной плотности 5 ктекс. В смеску использовался чесаный лен №18 - 50% и чесаный лен №20 - 50%. Катушки с суровой ровницей подвергались щелочной варке на аппарате АКДС-601-Л (концентрация сульфида натрия 0,3 г/л, общая щелочность 6,5 г/л). После химической обработки вареная ровница имела среднюю линейную плотность 435 текс (отходы на химическую обработку составили 16%). В качестве регулируемых параметров выступали длина разводки вытяжного прибора: длинная (140мм) и короткая (50мм), а также частота вращения вьюрка формирующего устройства (8560 мин"1 и 11016 мин'1). Полученные в ходе эксперимента показатели качества ровницы и пряжи линейной плотности 42 текс (№23,8) представлены в работе. Пряжа, полученная из ровницы, сформированной при частоте вращения вьюрка 11016 мин"1, имеет более высокие показатели качества, как на длинной, так и на короткой разводке. Установлено, что среди полученных образцов пряжи наилучшим является образец, выработанный из бескруточной ровницы, сформированной при частоте вращения вьюрка 11016 мин'1, на прядильной машине с короткой разводкой(50 мм). Он имеет, наилучшие показатели физико-механических свойств по ГОСТ 10078 - 1с СЛ так и по показателям, определяемым по данным комплекса КЛА-2. У него наиболее низкий параметр неровноты Су2 [12-400 мм]=1100, и наилучшие показатели по длине и толщине комплексов волокон, они длиннее и более тонкие. Показатель количества комплексов в поперечном сечении продукта также наилучший. Все это говорит о лучшей дробимости волокон в процессе вытягивания. Данный образец имеет также более низкие показатели по порокам пряжи.

В результате экспериментов установлено, что пряжа, вырабатываемая из мокрой бескруточной ровницы, сформированной при частоте вращения вьюрка 11016 мин"1, имеет лучшие качественные показатели.

Установлено, что технологический процесс выработки пряжи протекает стабильнее при короткой (50 мм) разводке вытяжного прибора прядильной машины ПМ-88-Л8М. Однако для определения оптимальных значений разводки, с точки зрения получения наивысшего качества пряжи требуются дополнительные исследования.

В главе 4 приведены результаты сравнительных испытаний и определения качественных показателей пряжи, наработанной рогулечным и бескруточным мокрым способом.

Проведен анализ процесса вытягивания мокрой бескруточной ровницы в мокром прядении (однозонном вытяжном приборе прядильной машины ПМ-88-Л8М.) На основе проведенного анализа были выделены следующие преимущества данной технологии:

• так как продукт некрученый, то отсутствует «сгон крутки». Не происходит преждевременного увлечения волокон, движущихся со скоростью вытяжной пары.

• волокна в бескруточной ровнице распрямлены и расположены параллельно, находятся в одинаковых условиях вытягивания. В результате силы вытягивания оказываются более рациональными и равномерными, что должно позволить получать пряжу с более низкой неровнотой.

Структура бескруточной мокрой льняной ровницы отличается от структуры крученой ровницы, традиционно используемой для производства пряжи. В связи с этим актуальным является определение сопоставимости качественных показателей пряжи, полученной из ровницы различной структуры. Результаты сравнительного анализа представлены в работе.

Для достоверности получаемых результатов для выработки ровницы использовалась лента 5 ктекс из одного таза. На рогулечной машине РН-216-ЛЗ (пРогульки=850мин"') и бескруточной РБ-4-ЛО (пвьюрка=11016мин"1) вырабатывалась ровница линейной плотностью 520 текс. Заправочная крутка при рогулечном способе составила 21,0 кр/м. Катушки с суровой ровницей опытного и контрольного вариантов (крученая) после формирования подвергались щелочной варке на аппарате АКДС-601-Л (концентрация сульфита натрия 0,3 г/л, общая щелочность 6,5 г/л). Отходы на химическую обработку составили 16%. С помощью программно-аппаратного комплекса КЛА-2, определялся коэффициент вариации по линейной плотности для образцов вареной ровницы. Анализ показал, что коэффициент вариации по линейной плотности для ровницы, наработанной различными способами, находится на одном уровне.

Для определения и сравнения качества пряжи, вырабатываемой из ровницы различных способов формирования, на прядильной машине ПМ-88-Л8М на однозонным вытяжным приборе с короткой разводкой (50мм) была получена льняная пряжа 42 текс (№23,8) из мокрой вареной бескруточной и крученой льняной ровницы средней линейной плотности 435 текс. По ГОСТ 10078 были проверены физико-механические свойства наработанных образцов пряжи. Определена линейная плотность, удельная разрывная нагрузка и коэффициенты вариации по ним. Пряжа, полученная из вареной бескруточной ровницы, имеет более высокие показатели и относится к 1 сорту группа специальная льняная - СЛ, тогда как пряжа из крученой ровницы определена как 1 сорт обыкновенная льняная - ОЛ.

Показатели параметров структуры комплексов волокон (Т, 1ср, С/) для обоих образцов являются близкими по значениям. Параметр неровноты в зоне вытягивания Су в диапазоне [12- 400 мм], являющийся количественной оценкой неровноты пряжи на коротких отрезках, для обоих образцов пряжи также имеет соизмеримые значения, однако несколько завышен для пряжи данной линейной плотности. Пряжа, полученная из бескруточной ровницы, имеет более низкие значения по порокам.

Проведенные сравнительные испытания по выработке пряжи из традиционной крученой и мокрой бескруточной ровницы показали принципиальную возможность выработки качественной пряжи из бескруточной ровницы и подтвердили высказанное предположение, что за счет лучшей структуры этой ровницы из нее можно вырабатывать более качественную пряжу, чем из традиционной крученой ровницы.

Выработанные по результатам работы рекомендации по определению технологических параметров формирования мокрой бескруточной ровницы, а также рекомендованные теоретические зависимости по определению прочности бескруточной ровницы, приняты к использованию в ОАО «Костромской НИИ льняной промышленности» (КНИИЛП).

Общие выводы по работе

1. На основе анализа способов формирования льняной ровницы определена перспективность применения способов, обеспечивающих получение бескруточного продукта;

2. Разработана математическая модель прочности мокрой бескруточной ровницы, учитывающая особенности строения ровницы и отсутствие натяжения на свободном конце обвивочного волокна;

3. Определены условия появления обвивочных волокон на поверхности бескруточной ровницы;

4. Проведенный анализ структуры бескруточной ровницы позволяет определить рациональное значение частоты вращения вьюрка формирующего устройства, обеспечивающее достаточную прочность ровницы и возможность получения из нее качественной пряжи;

5. Определены рациональные режимы формирования бескруточной ровницы, позволяющие получать из нее качественную пряжу;

6. Установлено, что за счет лучшей структуры бескруточной ровницы из нее можно получит пряжу с более высокими качественными показателями, чем из крученой;

7. Разработаны методика и установка для определения предельной крутки ровницы;

8. Экспериментально определены фрикционные характеристики мокрого льняного волокна при скольжении его по льняному волокнистому сердечнику.

Публикации, отражающие основные положения диссертации Статьи в изданиях, рекомендованных ВАК РФ:

1. Смирнова С.Г. Анализ влияния на прочность некрученой ровницы электрохимически активированного водного раствора./ С.Г. Смирнова, А.П. Соркин // Известия вузов. Технология текстильной промышленности. - 2008, №4С. - С.56-58.

2. Смирнова С.Г. Исследование качественных показателей пряжи, полученной из ровницы разной структуры./ С.Г. Смирнова, А.П. Соркин // Известия вузов. Технология текстильной промышленности. - 2009 - №4С. - С. 56-58.

Статьи в журналах и сборниках научных трудов:

3. Рудовский П.Н. Влияние сил поверхностного натяжения на скольжение нити по цилиндру./ П.Н. Рудовский., С.Г. Смирнова // Вестник КГТУ. - 2007. - №15. -С. 32-33.

4. Смирнова С.Г. Экспериментальная проверка влияния параметров некрученой ровницы на силу скольжения обвивочных волокон./ С.Г. Смирнова // Научные труды молодых ученых КГТУ. Часть1: Кострома. - 2008 - Вып. 9 - С. 57-61.

5. Смирнова С.Г. Экспериментальная проверка влияния обработки трепаного льна католитом на качественные параметры прочеса./ С.Г. Смирнова, А.П.Соркин, П.Н. Рудовский и др.// Вестник КГТУ. - 2008. - №17. - С. 18-21.

6. Смирнова С.Г. Зависимость прочности бескруточной мокрой льняной ровницы от числа обвивочных волокон./ С.Г. Смирнова, А.П. Соркин // Дни науки 2009-Санкт-Петербург. Сб. ст.- 2009.С. 107-110.

7. Смирнова С.Г. Экспериментальное определение крутящего момента, создаваемого механическим вьюрком./ С.Г.Смирнова, А.П. Соркин, В.В Круглова, A.C. Куваева И Вестник КГТУ. - 2009. - №21. - С. 97-99.

8. Смирнова С.Г. О влиянии некоторых параметров на качественные показатели мокрой бескруточной льняной ровницы./ С.Г.Смирнова, Е.Е Смирнова II Научные труды молодых ученых КГТУ. Вып. 11.Часть 1. - Кострома: Изд-во КГТУ: 20010-С.24-28.

9. Смирнова С.Г. Анализ показателей качества мокрой бескруточной ровницы, влияющих на ее пригодность к переработке на прядильной машине./ С.Г. Смирнова // Научные труды молодых ученых КГТУ. Вып. 11.Часть 1. - Кострома: Изд-во КГТУ: 20010,- С.28-30.

Ю.Рудовский П.Н. Математическая модель прочности мокрой бескруточной ровницы изо льна. / рудовский П.Н., Смирнова С.Г.; КГТУ. - Кострома,2010.-с.21- Библиограф.:8 назв.- Рус. -Деп. в ВИНИТИ. № 82-В2010.

Тезисы и материалы конференций:

П.Смирнова С.Г. К определению оптимальности величины частоты вращения вьюрка при формировании бескруточной льняной ровницы./С.Г.Смирнова, П.Н. Рудовский, А.П. Соркин // Современные технологии и оборудование текстильной промышленности: Материалы Всероссийской научно-технической конференции (Текстиль-2009), Москва, МГТУ им. А.Н. Косыгина, 2009г.

12. Смирнова С.Г. О Возможности создания совмещенного способа формирования и подготовки к прядению некрученой мокрой ровницы./ С.Г.Смирнова, П.Н. Рудовский // Материалы международной научно-технической конференции «Прогресс-2008». - Иваново: ИГТА, 2008. - С. 13-14.

13. Смирнова С.Г. Влияние обвивочных волокон на прочность льняной ровницы, сформированной мокрым способом./ С.Г.Смирнова, П.Н. Рудовский // Материалы V Международной научно-методической конференции. - Кострома: КГТУ, 2007. -С. 154.

14. Смирнова С.Г. Анализ факторов, влияющих на прочность и повышение дробимости некрученой ровницы, сформированной мокрым способом./ С.Г.Смирнова, А.П.Соркин, П.Н.Рудовский // Материалы Международной научно-практической конференции. - Вологда, 2008. - С. 141-143.

15. Смирнова С.Г. Применение электрохимически активированного водного раствора при получении тонкой льняной пряжи из некрученой мокрой ровницы./ С.Г.Смирнова // Материалы международной научно-методической конференции. -Кострома: КГТУ, 2008. - С. 154.

16. Смирнова С.Г. Исследование коэффициента трения льняного волокна по льняной ровнице./ С.Г. Смирнова, А.П.Соркин, П.Н. Рудовский // Материалы 61 межвузовской технической конференции «Студенты и молодые ученые КГТУ производству ». - Кострома: 2010. - С.13.

П.Смирнова С.Г. Экспериментальное определение зависимости момента сопротивления кручению ровницы от числа ее кручений / С.Г. Смирнова, А.П.Соркин, В.В.Круглова // Материалы 61 межвузовской технической конференции «Студенты и молодые ученые КГТУ производству ». - Кострома: 2010.

Охранные документы:

18. Палочкин С.В. Устройство для формирования ровницы из льняного волокна./ Патент на полезную модель № 90444. Палочкин С.В., Рудовский П.Н., Соркин А.П., Смирнова С.Г.

Подписано в печать 20.05.2010. Печ. л. 1,0. Заказ 337. Тираж 100. РИО КГТУ, Кострома, ул. Дзержинского, 17

ВВЕДЕНИЕ

Глава 1 Анализ способов формирования ровницы

1.1 Формирование ровницы на рогулечных ровничных 12 машинах

1.2 Формирование ровницы на машинах с сучильными 14 рукавами

1.3 Самокруточный способ формирования ровницы

1.4 Производство ровницы в виде некрученого волокнистого 18 сердечника с обвивочным компонентом

1.5 Кольцевой способ формирования ровницы

1.6 Клеевые способы формирования ровницы

1.7 Мокрый бескруточный способ формирования льняной 24 ровницы

1.8 Проблемы технологии формирования ровницы и 30 переработки ее в пряжу

1.9. Цели и задачи исследования.

Глава 2. Разработка математической модели прочности мокрой бескруточной ровницы

2.1. Анализ факторов, влияющих на прочность некрученой 36 ровницы

2.2. Влияние поверхностного натяжения воды на прочность 37 некрученой льняной ровницы

2.3 Теоретический анализ влияния обвивочных волокон на прочность некрученой ровницы

2.3.1 Влияние сил поверхностного натяжения на 44 скольжение нити по цилиндру

2.3.2 Влияние давления обвивочных волокон на прочность 48 некрученой ровницы

2.4 Экспериментальная проверки влияния обвивочных волокон на прочность некрученой ровницы

2.4.1 Экспериментальное определение зависимости натяжения обвивочного волокна от технологических параметров ровницы

2.4.2 Расчетное определение угла наклона витка обвивочного волокна ровницы

2.4.3 Экспериментальное определение коэффициента трения льняного волокна по льняной ровнице

2.4.4 Проверка адекватности математической модели прочности бескруточной льняной ровницы

Глава 3. Анализ влияния технологических факторов на качество мокрой бескруточной ровницы

3.1 Анализ показателей качества мокрой бескруточной ровницы, влияющих на пригодность к переработке ее на прядильной машине

3.2 Экспериментальные исследования влияния условий формирования ровницы на ее качественные показатели

3.2.1 Экспериментальное определение влияния частоты вращения вьюрка на структуру и разрывную нагрузку бескруточной ровницы

3.2.2 Экспериментальное определение влияния частоты вращения вьюрка на неровноту ровницы и пригодность ее к переработке на прядильной машине

3.3 Влияние частоты вращения вьюрка при формировании мокрой бескруточной ровницы и величины разводки прядильной машины ПМ-88-Л8М на качественные показатели пряжи.

Глава 4. Экспериментальная проверка прядильной способности бескруточной мокрой ровницы

4.1 Анализ процесса вытягивания некрученой ровницы на 102 прядильной машине

4.2 Сравнительный анализ качественных показателей пряжи, 114 полученной из ровницы разной структуры

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ Актуальность темы диссертационного исследования.

На состоявшемся 20 июня 2008 года в Иванове заседании президиума Государственного совета Российской Федерации "О модернизации текстильной отрасли и мерах по повышению уровня жизни и социальной защищенности ее работников" Президент Д. Медведев подчеркнул необходимость срочных мер для преодоления технологической отсталости текстильной промышленности.

По итогам заседания президиума Государственного совета Российской Федерации от 20 июня 2008 года и перечня поручений Президента Российской Федерации от 03 июля 2008 г. №Пр-1369 легкая промышленность Российской Федерации включена в число приоритетных отраслей экономики страны (как это сделано в ведущих мировых странах), а также разработана стратегия развития легкой промышленности России на период до 2020 года. В рамках, которой предполагается увеличение объема производства льняных тканей с 102 млн. кв.м. (2008г.) до 122 млн. кв.м. к 2020 году [1].

Возродившийся на мировом рынке интерес к продукции из натуральных волокон, в первую очередь изо льна, благодаря его уникальным природным гигиеническим и лечебным свойствам, а также повышение в предпочтениях европейскими странами при покупке продукции таких качеств, как натуральность, полезность и экологичность, позволяет российским компаниям иметь хорошие перспективы. На данный момент, на долю России приходится порядка 15 процентов мирового производства льна. Увеличивая выпуск качественной экологически чистой продукции изо льна, Россия сможет перейти в более высокую нишу мирового товарного рынка, занимаемую сегодня странами Западной Европы.

По данным ВТО основными странами-экспортерами текстиля являются Китай (10 процентов мирового экспорта), Гонконг, Германия, Италия и Южная Корея (по 8 процентов), Тайвань (7 процентов), США (6 процентов).

Россия, к сожалению, не входит в число ведущих производителей, экспортеров текстиля, хотя ранее она традиционно являлась экспортером льнопродукции. Предметом экспорта России до сих пор являются товары с низкой добавленной стоимостью - суровые или частично обработанные хлопчатобумажные и льняные ткани (полуфабрикат, подготовленный к окраске или печати). Успеха можно добиться не только за счет диверсификации рынков сбыта, но и путем обновления ассортимента и повышения качества выпускаемой продукции, использования для ее выработки новых видов сырья.

Льняное производство в России это единственная отрасль легкой промышленности, которая не зависит от импорта и использует отечественное сырье. В конце XIX и первой половине XX вв. льноводство и льняная промышленность России быстро развивались и были самыми эффективными в мире. Русское льноводство обеспечивало 85% мировой потребности льна. После распада СССР и разрушения старых хозяйственных связей, текстильное, и в частности, льняное производство в России пришло в упадок. Текстильная отрасль, удовлетворявшая в 1990-х годах до 80% рациональной нормы потребления населения, практически была уничтожена, как и отраслевая наука, и производственная база предприятий. Промышленность резко (в 5 раз) сократила производство, а льноводы сократили посевы льна.

Наиболее низкий уровень объема производства льняных тканей отмечен в 1998 году: он составил 68 млн. пог. м против 603,5 млн. пог. м в 1990 году. В у результате к началу XXI века Россия оказалась по комплексной проверке уровня конкурентоспособности на 127-м месте из 185 стран, входящих в ООН [2]. Таким образом, российский текстиль все последние десятилетия оставался вне главных приоритетов развития общества. В то же время в мире существует тенденция к увеличению использования натуральных волокон при производстве одежды и постельного белья. Наибольшим спросом за рубежом пользуются тонкие ткани из чистого льна, отличающиеся повышенными гигиеническими свойствами и долговечностью. В начале XX в. в России различали огромное число сортов льняного волокна (6 групп кряжей - мест произрастания, в каждой группе - 4-5 сортов, а в каждой группе еще номера — трепаный лен был от № 3 до № 21). Лен на всех стадиях обработки тщательно сортировали и в зависимости от свойств перерабатывали в очень широкий ассортимент пряжи и тканей.

Для каждой группы номеров пряжи по типоразмерам были созданы свои приготовительные системы и прядильные машины. Только для переработки чесаного льна в мокром прядении было 5 типоразмеров приготовительных систем и столько же размеров прядильных машин. Ровничные машины были с подъемом 6", 8" и 10", прядильные - с шагом веретена от 2 до 1 Уа\ все это охватывало выработку пряжи от № 6 до № 70 и даже № 90 [3].

В советский период объемы выработки льняной пряжи и ткани быстро росли. Основной задачей, стоявшей перед промышленностью и наукой, было увеличение производства и сокращение затрат труда. Не возникало никаких сложностей с реализацией всей вырабатываемой продукции. Были созданы одна унифицированная высокопроизводительная система приготовления и одна прядильная машина (с шагом 88 мм). Все предприятия вырабатывали в основном из чесаного льна пряжу только №14,5-18 (69-55,бтекс). Производительность труда -и оборудования резко возросла, но ценой этой унификации стало резкое сокращение разнообразия ассортимента и существенное увеличение отходов. Льняная промышленность России была ориентирована, в основном, на производство тканей для столового и постельного белья. В то же время страны Западной Европы вырабатывали изо льна в основном бытовые ткани, доля которых в общем, объеме составляла 80-85%, из них доля одежных тканей - 65% и более. В России же доля тканей бытового назначения составляла не более трети всего объема льняных тканей, а доля одежных в них - всего 7%. Переход к рыночной экономике в 90-е годы прошлого века показал, что платежеспособный спрос на эти средние льняные ткани упал. Для выработки льняных тканей костюмно-плательного назначения, удовлетворяющего требованиям мирового рынка, необходимо было вырабатывать чистольняную пряжу значительно более тонкую и более высокого качества. Если средняя льняная пряжа была около № 6,5(153 текс), то теперь надо иметь № 20-30(50-ЗЗтекс), но для этого нет сырья сейчас производится отечественный трепаный лен на уровне № 9—10, а надо, хотя бы № 16). Техника и технология производства льна не обеспечивают востребованного ассортимента.

Таким образом, для развития исконно русской льняной отрасли необходима коренная реструктуризация ассортимента изделий: льнопродукция должна быть востребована. Для этого надо менять технологию получения и переработки сырья. Перспективным в этом направлении представляется разработка и совершенствование технологии получения мокрой бескруточной ровницы, позволяющей получить из такой ровницы льняную пряжу высокого качества.

Объектом исследования диссертационной работы является технологический процесс получения и переработки льняной мокрой бескруточной ровницы, предметом - мокрая бескруточная ровница.

Цель работы: повышение качества мокрой бескруточной ровницы из льняного волокна и пряжи из нее за счет совершенствования технологии ее получения.

Для реализации заявленной цели в диссертации решаются следующие задачи: разработка математической модели прочности льняной бескруточной ровницы, учитывающей влияние обвивочных волокон на ее поверхности; экспериментальное определение зависимости прочности суровой ровницы, полученной мокрым бескруточным способом, от условий ее формирования; определение технологических режимов формирования мокрой бескруточной ровницы с параметрами качества, обеспечивающими выработку из нее пряжи высокого качества; анализ структуры мокрой бескруточной ровницы и влияния ее на качественные характеристики ровницы.

Научная новизна.

В диссертационной работе впервые:

• разработана математическая модель прочности мокрой некрученой льняной ровницы с учетом влияния обвивочных волокон;

• разработана методика расчета параметров обвивки волокнистого сердечника ровницы волокнами, расположенными на его поверхности в зависимости от условий формирования ровницы;

• проведен анализ процесса скольжения обвивочного волокна по влажному волокнистому сердечнику, на основе которого получены выражения для расчета давления обвивочных волокон на волокна сердечника и оценки увеличения прочности ровницы, вызванного наличием обвивочных волокон;

• определено влияние частоты вращения вьюрка крутильно-формирующего устройства на структуру и разрывную нагрузку мокрой бескруточной ровницы и пригодность ее к переработке на прядильной машине;

• экспериментально определены фрикционные характеристики мокрого льняного волокна при его скольжении по волокнистому сердечнику ровницы и по стали;

• разработана методика экспериментального определения критической крутки ровницы, создаваемой механическим вьюрком крутильно-формирующего устройства;

• определены основные показатели качества мокрой бескруточной ровницы, влияющие на качество получаемой из нее пряжи.

Практическая значимость.

Практическая значимость работы заключается в том, что в результате выполненных исследований:

• установлены рациональные технологические режимы формирования мокрой бескруточной ровницы с параметрами качества, обеспечивающими выработку из нее высококачественной пряжи;

• предложено выражение для расчета прочности мокрой бескруточной ровницы;

• определены значения коэффициентов трения мокрых льняных волокон и ровницы по льняному волокнистому продукту;

• установлены значения предельной крутки, создаваемой механическим вьюрком крутильно-формирующего устройства в процессе формирования ровницы;

• показано, что из мокрой бескруточной ровницы, волокна в которой в основном располагаются параллельно ее оси, за счет стабилизации процесса вытягивания таких волокон, можно получать пряжу с более высокими качественными показателями, чем при выработке ее из крученой ровницы

• разработанные в рамках диссертационной роботы методики экспериментальных исследований, рекомендации по выбору технологических параметров формирования мокрой бескруточной ровницы приняты к использованию в ОАО «Костромской НИИ льняной промышленности» (КНИЛП);

• предложены направления модернизации устройства для формирования ровницы из льняного волокна для обеспечения получения качественной бескруточной ровницы (патент РФ на полезную модель № 90444).

Методика проведения теоретических и экспериментальных исследований.

При выполнении диссертационной работы использовались теоретические и экспериментальные методы исследования. Теоретические исследование базируются на апробированных положениях текстильной технологии, текстильного материаловедения, теоретической механики. Статистическая обработка экспериментальных данных проведена на основе общепринятых методов оценки и интерпретации данных при доверительной вероятности не ниже 95 %. В работе использованы известные методы определения качественных показателей льняных ленты, ровницы и пряжи по действующим ГОСТам. Параметры структуры волокон и структурную неровноту продуктов прядения анализировали с помощью автоматизированного комплекса KJIA-2. Для получения ряда данных были созданы экспериментальные установки оригинальной конструкции.

При проведении исследований и обработке экспериментальных данных применялись ПЭВМ и пакеты прикладных программ: Microsoft Excel, Microsoft Word, MatLab 6.5, Adobe PhotoShop 6.0, AutoCad 2000.

Апробация работы.

Публикации. Основное содержание работы представлено в 18 публикациях, из них 2 статьи в журналах, рекомендованных ВАК РФ.

Структура и объем работы.

Диссертация состоит из введения, четырех глав с выводами, общих выводов и рекомендаций, и приложений. Работа изложена на 143 страницах, содержит 54 рисунка, 11 таблиц, 4 приложения. Список литературы включает 104 наименования.

Общие выводы по работе:

1. На основе анализа способов формирования льняной ровницы определена перспективность применения способов, обеспечивающих получение бескруточного продукта; I

2. Разработана математическая модель прочности мокрой бескруточной ровницы, учитывающая особенности строения ровницы и отсутствие натяжения на свободном конце обвивочного волокна;

3. Определены условия появления обвивочных волокон на поверхности бескруточной ровницы;

4. Проведенный анализ структуры бескруточной ровницы позволяет определить рациональное значение частоты вращения вьюрка формирующего устройства, обеспечивающее достаточную прочность ровницы и возможность получения из нее качественной пряжи;

5. Определены рациональные режимы формирования бескруточной ровницы, позволяющие получать из нее качественную пряжу;

6. Установлено, что за счет лучшей структуры бескруточной ровницы из нее можно получит пряжу с более высокими качественными показателями, чем из крученой;

7. Разработаны методика и установка для определения предельной крутки ровницы;

8. Экспериментально определены фрикционные характеристики мокрого льняного волокна при скольжении его по льняному волокнистому сердечнику.

1. Стратегия развития легкой промышленности России на период до 2020 года.

2. Фатхутдинов Р. Проблема повышения конкурентоспособности России / Стандарты и качество, 2000, №9

3. Возрождение льняного дела в России // Текстильная промышленность. -2004. № 9. - с. 24-28

4. Б.Н.Фридман /Справочник по прядению льна/ Б.Н.Фридман, С.Е. Лазарев, Л.Н.Гинзбург, И.С.Шевелева и др. М.: Легкая индустрия, 1979. -376с

5. Реферативный журнал «Легкая промышленность». 1991, №3

6. Севостьянов А.Г. Механическая технология текстильных материалов. -М.: Легпромбытиздат, 1989.

7. Вавилов Е.Г. Разработка технологии формирования ровницы с уплотненной намоткой на ровничных машинах с подвесными рогульками. Автореферат дисс. .канд. техн. наук. Иваново, ИГТА, 2002 г.

8. Глазов В.Г., Пайгин Ю.Ф., Арутюнов А.Г. Основные направления развития ровничных машин (Брошюра). ЦНИИТЭИ легпищемаш, М, 1978г

9. Протасова В.А., Белышев Б.Е., Капитанов А.Ф. Прядение шерсти и химических волокон (приготовление гребенной ленты, ровницы и пряжи): Учеб. для вузов. — М.: Легпромбытиздат, 1988. 334 с.

10. Мовшович П.М. Самокруточное прядение. □ М.: Легпромбытиздат,-1985.

11. Поисковые научно-исследовательские работы по изысканию возможности создания ровничной самокруточной машины для льна. Заключительный отчет. Тема 45-86. № гос. регистрации 0186.0.061072 М., 1987.- 117 с.

12. Заявка ФРГ №2537680 МКИ D01G 37/00. Способ получения ровницы. Verfahren zur Herstellung des Vorgernes. Maag F., Unger F.

13. Заявка ФРГ №2614523 МКИ D01G 37/00. Ровница. Vorgarn. Hoerold Ernst.

14. Заявка ФРГ №2447715 МКИ D01G 37/00. Ровница и способ ее получения. Vorgarn und Verfahren zur Herstellung des Vorgernes. Maag F., Mohr W.

15. Способ получения ровницы. Кориковский П.К., Абрамов В.В., Крылов В.В. А.с. СССР №361232 МКИ D 01 G, D 01 Нзаявл. 05.02.1971.

16. Stahlecker Fritz. Способ упрочнения вытягиваемой волокнистой ленты Verfahren zum Verfestigen verstreckter Faserbander., Пат. ФРГ №3730207, МКИ D 01 Н 1/00, D 01 Н 1/13. 1987

17. Палочкин С.В., Рудовский П.Н., Соркин А.П., Козлов В.А. Ровница и способ ее получения. Патент РФ №2128251

18. Палочкин С.В. Технология формирования и переработки некрученой обвитой льняной ровницы.- М.: МГТУ им. А.Н.Косыгина, 2002.-212с.

19. Муравьева Г.Ю. Разработка технологии получения льняной ровницы кольцевым способом: Дисс. . канд. техн. наук.П Кострома: КГТУ, 2009.

20. Муравьева Г.Ю., Симонов В.Б. Получение ровницы кольцевым способом. //Тезисы докладов конференции «Современные наукоемкие технологии и перспективные материалы текстильной промышленности (Прогресс -2000)», Иваново, ИГТА, 2000. с. 74.

21. Муравьева Г.Ю. О плотности намотки льняной ровницы при кольцевом способе ее формирования. //Технология текстильной промышленности. 2008.

22. Муравьева Г.Ю., Симонов В.Б. Исследование ворсистости льняной ровницы. //Вестник Костромского государственного технологическогоуниверситета: Периодический научный журнал. Кострома: КГТУ, 1999.-№1, - с.40.

23. Смельский В.В. Исследование эффективности технологии кольцевого способа производства льняной ровницы/Смельский В.В., Муравьева Г.Ю. // Сборник докладов международной научно-технической конференции «Лен-98», Кострома, КГТУ. 1998. с.ЗО

24. Salaun H.L., Brown R.S., bonis G.L. No-twist cotton yarn made from card web. Способ получения некрученой хлопковой пряжи.// Text Res. J— 1980 — №2.-С. 115-119.

25. Heap Sydney-Alan, Naarding Willem Jacobus. Improvement in a relating the spinning of twistless yarns. Патент Англии №1524072 от 25.03.1975.

26. Эдакава Хироси, Ямосита Сигедзи, Фудзита Тасимори. Способ получения пряжи. Патент Японии №50-37298 от 09.05.1970.

27. Goldberg J.B. 1979 textile research achievements.// Результаты н.и. работ 1979 года./Text. Ind. (США).- 1980.-№1.-С. 107-113.

28. Motte Rene. Filature par collage. Формирование пряжи склеиванием волокон.// Ind. text. (Франция).- 1979.- №1095.- С.1097-1102.

29. Twilo-Produktion von Nonspuns. Получение некрученой пряжи.// Chemitfasern/Textilindustrie 1977-№11-С. 1001.

30. Daviidson Jon V. Yarn spinning has a new twist (less). Получение бескруточной пряжи.// Text. World — 1981- №10 — С. 75-76.

31. Klein W. Neue Garnherstellungsverfahren.// Melliand Textilberichte 1977-№9.- C. 258-259.

32. Adrien R. Procede de fabrication de rubans on de meches defibres textiles et rubans on meches obtenus parle procede. Патент Швейцарии № 580694 кл. D02G 3/40, от 31.08.1976.

33. Antonius Н. Verfahren zum Herstellung von drehungsfrei oder nahezu drehungsfrei Gam. Способ получения бескруточной пряжи. Патент Швейцарии №583791, кл. D01H 13/30, D02G 3/40, от 13.8.1976.

34. Еремина К.И., Борухсон Б.В. Текстильные волокна, их получение и свойства-М.: Легкая индустрия, 1971.

35. Палочкин С.В., Рудовский П.Н., Егоров Д.Л. Способ формирования некрученой ровницы из льняного волокна. Патент РФ № 2148113 МКИ 7 D 01 Н 13/30.

36. Палочкин С.В., Соркин А.П., Рудовский П.Н., Егоров Д.Л. Устройство формирования некрученой ровницы из льняного волокна. Патент РФ № 2168569 МКИ 7 D 01 Н 13/30, D 02 G 3/00.

37. Палочкин С.В., Рудовский П.Н., Соркин А.П. Ровница и способ ее получения. Патент РФ № 2164567 МКИ 7 D 02 G 3/00, D 01 Н 13/30.

38. Ямщиков А.В. Разработка технологии и устройств для формирования мокрой некрученой ровницы из льна: Дисс. . канд. техн. наук. Кострома: КГТУ, 2003.

39. Кирилова К.С. Совершенствование технологии получения и переработки мокрой бескруточной ровницы из льна: Дисс. . канд. техн. наук. Кострома: КГТУ, 2009.

40. Ямщиков А.В. Разработка технологии и устройств для формирования мокрой некрученой ровницы из льна: Дисс. . канд. техн. наук. — Кострома: КГТУ, 2003

41. Рудовский П.Н., Соркин А.П., Ямщиков А.В. Анализ прочности мокрой бескруточной ровницы. // Льняной комплекс России. Проблемы и перспективы. Материалы международной научно-технической конференции. / Вологда, 2001.

42. Соркин А.П., Кириллова Е.С. Анализ натяжения льняной ровницы при сматывании с катушки.// Вестник Костромского государственного технологического университета: Рецензируемый периодический научный журнал. Кострома: КГТУ, 2005. - №11. - 139 с

43. Смирнова С.Г., Смирнова Е.Е. О влиянии некоторых параметров на качественные показатели мокрой бескруточной льняной ровницы. Научные труды молодых ученых КГТУ. Кострома: КГТУ, 20 Юг

44. Лазарева С.Е., Королева Н.Д., Фридлянд Г.И. Прядение льна с варкой ровницы-М.: Легкая индустрия, 1966.

45. Рудовский П.Н., Смирнова С.Г. Влияние сил поверхностного натяжения на скольжение нити по цилиндру. Вестник КГТУ №15-Кострома: КГТУ, 2007.-стр.32-34.

46. Смирнова С.Г. Экспериментальная проверка влияния параметров некрученой ровницы на силу скольжения обвивочных волокон. Научные труды молодых ученых КГТУ. Часть 1: Кострома: КГТУ, 2008. - стр. 57-61.

47. Смирнова С.Г., Соркин А.П., Рудовский П.Н., Гаврилова А.Б., Петров B.JI. Экспериментальная проверка влияния обработки трепаного льна католитом на качественные параметры прочеса. — Вестник КГТУ Кострома: КГТУ, 2008.-стр. 18-21.

48. Смирнова С.Г., Соркин А. П. Анализ влияния на прочность некрученой ровницы электрохимически активированного водного раствора. Известия вузов. Технология текстильной промышленности, №4С-2008г., стр.56-58

49. Смирнова С.Г. Применение электрохимически активированного водного раствора при получении тонкой льняной пряжи из некрученой мокрой ровницы. — Тезисы докладов / 5 Международная научно-методическая конференция Кострома: КГТУ, 2008. - с. 154.

50. Смирнова С.Г., Соркин А. П. Исследование качественных показателей пряжи, полученной из ровницы разной структуры. Технология текстильной промышленности, №4С-2009г., стр.56-58.

51. Смирнова С.Г., Соркин А. П. К определению оптимальности величины частоты вращения вьюрка при формировании бескруточной льняной ровницы.- Международная научно-техническая конференция: ТЕКСТИЛЬ 2009 Москва, тезисы.

52. Смирнова С.Г., Соркин А.П., Рудовский П.Н. Исследование коэффициента трения льняного волокна по льняной ровнице. 61-я межвузовская научно-техническая конференция «Студенты и молодые ученые КГТУ - производству», 2009г.

53. Смирнова С.Г. Анализ показателей качества мокрой бескруточной ровницы, влияющих на ее пригодность к переработке на прядильной машине.- Научные труды молодых ученых КГТУ. Кострома: КГТУ, 2010г.

54. Смирнова С.Г., Смирнова Е. Е. О влиянии некоторых параметров на качественные показатели мокрой бескруточной льняной ровницы. — Научные труды молодых ученых КГТУ. Кострома: КГТУ, 2010г.

55. Смирнова С.Г. Устройство для формирования ровницы из льняного волокна./ Патент на полезную модель № 90444. Палочкин С.В., Рудовский П.Н., Соркин А.П., Смирнова С.Г.

56. Смирнова С.Г. Математическая модель прочности мокрой бескруточной ровницы изо льна. / Рудовский П.Н., Смирнова С.Г.; КГТУ. Кострома,2010.-с.21- Библиограф.:8 назв.- Рус. -Деп. в ВИНИТИ. № 82-В2010.

57. Л.Б.Карякина/ Прядение льна и химических волокон: Справочник / Под. Ред. Л.Б.Карякина, Л.Н.Гинзбурга. -М.: Легпромбытиздат, 1991. 544с.

58. В.В.Живетин /Совершенствование техники и технологии льняной промышленности/ В.В. Живетин, В.С.Морев М., «Легкая индустрия», 1977. -88с.

59. Прядение льна: учебник./Смельская И.Ф., Ильин Л.С., Жуков В.И., Кротов В.Н. Кострома: Изд-во Костром, гос. технол. ун-та, 2007. - 544 с.

60. Проспект фирмы Suessen по системе Ring Can: « Технология получения пряжи из ленты».

61. Палочкин С.В., Рудовский П.Н., Егоров Д.Л. Способ формирования некрученой ровницы из льняного волокна. Патент РФ № 2148113 МКИ 7 D 01 Н 13/30

62. Будников В.И., Будников И.В., Зотиков В.Е. Основы пряденияМ.: Гизлегпром, 1945

63. Абрамзон А.А. Поверхностные явления и поверхностно-активные вещества: справочник. — Л.: Химия.- 1984

64. Кукин Г.Н., Текстильное материаловедение. Ч.2./ Г.Н.Кукин, А.Н.Соловьев. — М.: Легкая индустрия, 1964

65. Пестовская Е.А. Совершенствование технологических процессов подготовки льняной ровницы к прядению и повышение качества чистольняной пряжи. Дисс. к.т.н. Кострома 2007.

66. Рудовский П.Н., Соркин А.П., Ямщиков А.В. Анализ прочности мокрой бескруточной ровницы. Льняной комплекс россии. Проблемы и перспективы: материалы международной научно-практической конференции, Вологда, 2001.

67. Ямщиков А.В., Рудовский П.Н.Влияние параметров формирующего устройства на прочность бескруточной ровницы. Актуальные проблемы переработки льна в современных условиях (Лён 2002). Тез. докл. между нар. научно-технич. конф. Кострома, 2002. - с. 54.

68. Ямщиков А.В., Рудовский П.Н.Измерение прочности бескруточной ровницы из льна. Материалы 53-й межвузовской научно-технической конференции молодых ученых и студентов. Тез. докл. Кострома, 2001. — с. 128.

69. Палочкин С.В. Технология формирования и переработки некрученой обвитой льняной ровницы.- М.: МГТУ им. А.Н.Косыгина, 2002.-212с

70. Минаков А.П. Основы теории наматывания и сматывания нити.- М.: Текстильная промышленность, 1944, № 10

71. Крагельский И.В. Трение волокнистых веществ/ ГИЗЛЕГПРОМ, 1941.-127с

72. Синицына М.А. Исследование трения лубоволокнистых материалов в приложении к технологическим процессам первичной обработки: Дисс. . канд. техн. наук. Кострома: КТИ, 1970г.

73. Севостьянов А.Г. Методы и средства исследования механико-технологических процессов текстильной промышленности. М.: Легкая индустрия, 1980

74. Пряжа чистольняная, льняная и льняная с химическими волокнами. Общ. ТУ, ГОСТ 10078 85, ИСУ №12, 1991 г.

75. Прядение льняных волокон. Приготовление ленты, ровницы (мокрое прядение). Общие технические требования. ОСТ 17-868-80, 1987.

76. Стандарт предприятия «Яковлевская мануфактура» СТП 69.01-10.02-02 с дополнением №1, 2007.

77. Ямщиков А.В., Рудовский П.Н., Палочкин С.В. Оптимизация технологических параметров формирования бескруточной ровницы, получаемой мокрым способом. Вестник КГТУ, №7, 2003.

78. Пестовская Е.А., Иванов А.Н. Оптимальные параметры структурной неровноты чистольняной пряжи // Вестник КГТУ. — 2007,№15, С.8-12.

79. Лазарева С.Е., Королева Н.Д., Фридлянд Г.И. Прядение льна с варкой ровницы-М.: Легкая индустрия, 1966.

80. Пестовская.Е.А., Иванов А.Н. Влияние параметров работы однозонного вытяжного прибора прядильной машины ПМ-88-Л8 на структурную неровноту чистольняной пряжи.// Технология текстильной промышленности— 2008, №2С.

81. Гаврилова А.Б, Филиппюк А.Н. Новое направление в технологии прядения льна мокрым способом // Льняной комплекс России: развитие и перспективы / Вологда— 2005.

82. Королева Н.Д. Разработка технологии прядения льна с химическимоблагораживанием ровницы. Дисс.канд. техн. наук. М., 1970. - 216с.

83. Прядение льна: учебник / И.С.Смельская, С. Ильин, В.Н.Жуков,

84. В.Н.Кротов. Кострома: Изд-во КГТУ, 2007, с.350.

85. Гинзбург Л.Н. Определение штапеля волокон, участвующих в процессе вытягивания на льнопрядильных машинах для мокрого прядения // Льнопенькоджутовая промышленность — 1938 №4 - С.28.

86. Жуков В.И., Григорович У.Ю. Определение показателей качества продуктов прядильного производства с помощью измерительной установки КЛА-2: Метод, пособие Кострома, КГТУ, 1995, 32с.

87. Комплекс лабораторный автоматизированный КЛА-2. Паспорт. НПО Автоматизация л егпр ом. М., 1990.

88. Пестовская Е.А., Иванов А.Н.Комплексная система технологического контроля прядильного производства с использованием спектральных методов анализа.// Изв. ВУЗов. Технология текстильной промышленности №2 — 2008. — с.43-46.

89. Основы прядения волокнистых материалов: В.Е.Зотиков, И.В.Будников, П.П. Трыков -М: Гизлегпром. 1969.

90. Бюллетень НИТИ «Теория процесса вытягивания в хлопкопрядении», Москва, 1933.