Совершенствование пильно-колосниковой системы очистителей волокна с целью повышения эффективности очистки тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 05.02.13, кандидат технических наук Громова, Екатерина Ивановна

• Громова, Екатерина Ивановна
• кандидат технических наук
• 2008

Оглавление диссертации кандидат технических наук Громова, Екатерина Ивановна

Введение. Общая характеристика работы.

1. Аналитический обзор. Цель и задачи исследования.

1.1.Обзор существующих конструкций волокноочистителей.

1.2. Аналитический обзор теоретических и экспериментальных исследований, посвященных совершенствованию волокноочистителей.

1.3.Выводы по главе. Цель и задачи исследования.

2. Теоретические аспекты взаимодействия очищаемого волокна с колосниками в волокноочистителях.

2.1 .Моделирование процесса ударного взаимодействия прядки волокна с колосником.

2.1.1. Теоретическое исследование процесса взаимодействия волокна с колосником треугольного профиля.

2.1.2. Взаимодействие прядки волокна с колосником в процессе очистки с учетом аэродинамического сопротивления.

2.2.Силовые факторы взаимодействия прядки волокна с колосником.

2.2.1. Определение сил, действующих на прядь волокна в процессе взаимодействия с колосником.

2.2.2. Теоретико-экспериментальный метод исследования причин укорачивания волокна в процессе очистки.

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Совершенствование пильно-колосниковой системы очистителей волокна с целью повышения эффективности очистки»

Актуальность исследования

Основными направлениями экономического и социального развития страны остаются повышение производительности и качества выпускаемой продукции во всех областях промышленности.

В текстильной промышленности России наметился подъем производства. На первый ' план выносятся проблемы совершенствования технологических процессов и создания нового высокопроизводительного оборудования. При создании нового оборудования первостепенное значение необходимо уделить поиску решений по более эффективной переработке волокнистых материалов, позволяющей улучшить качество полуфабрикатов и пряжи, снизить ее себестоимость.

Одним из важнейших процессов технологии текстильной промышленности является технологический процесс очистки волокнистого материала от сорных примесей и пороков волокна. Именно здесь закладываются основы высокого качества конечной продукции.

Переработка волокна с повышенной засоренностью и широкое использование пневмомеханических прядильных машин требует увеличения степени очистки волокнистого материала. Модернизация существующего очистительного оборудования заключается, в основном, в изменении скоростных режимов рабочих органов, ужесточении технологических разводок, увеличении числа ступеней очистки, замене некоторых рабочих органов. Однако интенсификация механических воздействий на волокнистый материал при последовательном применении однотипных рабочих органов приводит к зажгучиванию волокна, утере волокном природных свойств: прочности, эластичности, длины и тонины.

Для удовлетворения потребности предприятий текстильной промышленности в натуральных волокнах в последние годы ведутся поиски дополнительных источников сырья. При переработке в смеси с хлопковым волокном на оборудовании хлопчатобумажной отрасли текстильной промышленности льняное волокно подвергается котонизации. Технологический процесс котонизации сводится к изменению длины и линейной плотности льняного волокна, очистке от костры и пыли. В современных условиях, когда решающим критерием технологических процессов является фактор экономичности, использование для очистки короткоштапельного льняного волокна традиционного очистительного оборудования хлопкопрядильного производства, к недостаткам которого относятся низкий очистительный эффект и высокая волокнистость отходов, нельзя считать рациональным.

Решение задачи повышения интенсивности технологического процесса очистки волокнистого материала при сохранении природных свойств и бережном использовании сырья требует совместных усилий научных и проектных организаций в разработке фундаментальных вопросов прикладной науки и создании высокоэффективных очистительных машин. В этой связи тема диссертационной работы является актуальной.

Цель и задачи исследования

Цель исследования: на основании результатов теоретических и экспериментальных исследований процессов взаимодействия волокнистого материала с элементами очистительной секции, совершенствование конструкции очистительной машины для хлопкового и короткоштапельного льняного волокон.

Для достижения указанной цели исследования в диссертации решены следующие задачи:

1. Провести обзор существующих конструкций волокноочистительных машин и пильно-колосниковых систем очистительных машин, определить их недостатки. Провести анализ работ, посвященных совершенствованию технологического процесса очистки волокнистых материалов;

2. Теоретически и экспериментально исследовать процесс взаимодействия волокнистого материала с колосником волокноочистительной машины;

3. Экспериментально исследовать процесс ударного взаимодействия пряди волокон с элементами колосниковой решетки. Установить влияние отдельных факторов технологического регулирования (скорости взаимодействия, угла установки колосников и шага расстановки колосников) на характер взаимодействия, на очистительный эффект и на качество волокна;

4. Разработать конструкцию и провести экспериментальное исследование модели волокноочистительной машины с регулируемыми параметрами пильно-колосниковой системы для хлопкового и короткоштапельного льняного волокон.

Методы исследования

Диссертационная работа содержит теоретические и экспериментальные исследования. Теоретические исследования проводились с применением методов дифференциального и интегрального исчисления, теории механических колебаний. Экспериментальные исследования проводились с применением методов планирования. Статистическая обработка результатов экспериментальных исследований проводилась на основе общепринятых методов оценки и интерпретации при доверительной вероятности не ниже 0.95. Теоретические и экспериментальные исследования проводились с применением ПЭВМ, прикладных программ MathCad, AutoCad, Microsoft Excel и оригинальных программных разработок на языке программирования С++.

Научная новизна

Научная новизна работы заключается в том, что:

• Создан комплекс математических и физических моделей, описывающих процессы очистки натуральных волокон и являющихся основой для создания гибкой технологии в новой пильно-колосниковой системе очистительной машины с регулируемыми параметрами;

• Разработана математическая модель процесса взаимодействия волокна с колосниковой решеткой, описывающая взаимосвязь кинематических и конструктивных параметров волокноочистительной машины; предложена методика для определения основных параметров процесса ударного взаимодействия ;

• Разработана методика определения сил аэродинамического сопротивления для частиц натуральных волокон с возможностью использования полученных результатов для теоретических исследований и при проектировании машин;

• Получены экспериментальные зависимости усилий взаимодействия пряди волокна с колосниками от основных технологических и конструктивных характеристик очистителя;

• Установлены причины и получены зависимости укорачивания длины волокна от конструктивных параметров колосниковой решетки.

Практическая значимость

Практическая значимость работы заключается в том, что:

• Изготовлен экспериментальный стенд для исследования процесса ударного взаимодействия пряди волокон с элементами колосниковой решетки, который может быть макетом для создания будущей очистительной машины;

• Результаты теоретических и экспериментальных исследований могут быть использованы при проектировании новых волокноочистительных машин короткоштапельного волокна, а также при модернизации существующих очистителей;

• Создана новая конструкция и выбраны рациональные технологические и конструктивные характеристики пильно-колосниковой системы очистительной машины для хлопкового и короткоштапельного льняного волокон.

Заключение диссертации по теме «Машины, агрегаты и процессы (по отраслям)», Громова, Екатерина Ивановна

ОБЩИЕ ВЫВОДЫ

1. На основании обзора конструкторских разработок установлено, что известные очистительные машины не обеспечивают необходимого (согласно требованиям технологического процесса) очистительного эффекта при одновременном сохранении природных свойств волокна.

- Среди известных очистительных машин пильные волокноочистительные машины наиболее эффективны.

- Интенсификация технологического процесса очистки волокнистого материала от сорных примесей и пороков волокна на пильных волокноочистительных машинах может быть осуществлена лишь при создании новых технических и технологических решений с учетом недостатков известных;

2. Разработана математическая модель взаимодействия пряди волокна с колосником треугольного профиля, которая описывает процесс взаимодействия пряди волокна с элементом колосниковой решетки, в которой учитываются скоростные параметры взаимодействия, характеристики волокна и др. Представлена методика расчета основных кинетостатических параметров процесса;

3. Предложена методика, позволяющая оценить силы натяжения, действующие на элементы пряди волокна, при различных технологических и конструктивных характеристиках очистительной секции.

4. Разработана математическая модель взаимодействия пряди волокна с колосником треугольного профиля, которая описывает процесс взаимодействия пряди волокна с элементом колосниковой решетки с учетом аэродинамического сопротивления. Показано, что воздушные потоки могут значительно уменьшать скорость огибания прядью колосника, а, следовательно, и силу взаимодействия.

5. Разработана методика экспериментального определения сил аэродинамического сопротивления, действующих на волокно. Определены значения коэффициента аэродинамического сопротивления для короткоштапельного льняного волокна и хлопкового волокна. Установлены зависимости изменения силы аэродинамического сопротивления и ее соотношения с центробежной силой инерции от вида сырья, скорости набегающего воздушного потока, площади поперечного сечения и объемной плотности пряди волокна.

6. Предложена методика, позволяющая оценить напряжения, возникающие в опасном сечении волокна, при различных технологических и конструктивных характеристиках очистительной секции.

- Показано, что с увеличением скорости взаимодействия возникают большие инерционные нагрузки, которые приводят к обрыву волокна. Для снижения обрыва волокон необходимо регулировать угловую скорость вращения.

- Наибольшее влияние на укорачивание волокна оказывают ножевой и треугольной формы колосники с малым радиусом скругления рабочей кромки г. Для снижения обрыва волокна необходимо радиус скругления рабочей кромки треугольного и ножевого колосников увеличивать до 1 — 2 мм.

- Результаты экспериментального исследования процесса ударного взаимодействия пряди волокон с элементами колосниковой решетки позволили установить влияние скорости взаимодействия, массы и длины пряди волокон, а также угла установки колосника на силу ударной нагрузки, дробленость волокна и потери волокна по массе.

7. Разработана конструкция волокноочистительной машины с регулируемыми параметрами пильно-колосниковой системы позволяющая повысить очистительный эффект с 30 до 40%.

Список литературы диссертационного исследования кандидат технических наук Громова, Екатерина Ивановна, 2008 год

1. Машиностроение. Энциклопедия в 40 томах. Том 4 XIII. Машины и агрегаты текстильной и легкой промышленности / Ред. совет: К.В.Фролов и др. — М.: Машиностроение, 1997.

2. Корабельников Р.В. Теория и практика совершенствования очистителей волокна: монография / Р.В. Корабельников, А.Р. Корабельников. Кострома: КГТУ, 2001.

3. Мирошниченко Г.И. Основы проектирования машин первичной обработки хлопка / Г.И. Мирошниченко. М.: Машиностроение, 1972.

4. Малафеев P.M. Машины текстильного производства / P.M. Малафеев, Ф.Ф. Светик. — М.: Машиностроение, 2002.

5. Турсунов Х.К. Исследование механики процессов и рабочих органов волокноочистительных машин: диссертация.канд. техн. наук / Х.К. Турсунов. Кострома, 1978.

6. Будин Е.Ф. Исследование колосниково-пильчатых рабочих органов очистителей хлопка-сырца машинного сбора средневолокнистых сортов: автореф. дисс. канд. техн. наук / Е.Ф. Будин, 1968.

7. Макхамов Р.Г. Повышение технологической надежности хлопкоочистительных машин, работающих в ударном режиме / Р.Г. Макхамов. Ташкент, 1989.

8. Крыгин А.И. Исследование прямоточного принципа очистки волокна на хлопкозаводах: диссертация .канд. техн. наук / А.И. Крыгин. Ташкент, 1966.

9. Разин С.Н. Теоретические основы совершенствования механической модификации льна: монография / С.Н. Разин, E.JI. Пашин. Кострома: КГТУ, 2005.

10. Корабельников P.B. Взаимодействие прядки волокна с колосником в пильных волокноочистителях / Р.В. Корабельников, А.Р. Корабельников // Изв. ВУЗов. «Технология текстильной промышленности». — Иваново. — 2000. № 1.

11. Корабельников А.Р. Процесс ударного взаимодействия частицы волокна с рабочим органом / А.Р. Корабельников, Д.А. Лебедев, Р.В. Корабельников // Изв. ВУЗов. «Технология текстильной промышленности». Иваново. - 2003. - № 1.

12. Корабельников РЛЗ. Взаимодействие волокнистой частицы с рабочим органом с учетом нелинейности восстанавливающей силы / Р.В. Корабельников, Д.А. Лебедев, А.Р. Корабельников // Изв. ВУЗов. «Технология текстильной промышленности». — Иваново. 2003. - № 2.

13. Лапшин А.Б. Развитие теории процесса трепания льна: монография / А.Б. Лапшин, Е.Л. Пашин. Кострома: КГТУ, 2004

14. Тимошенко С.П. Колебания в инженерном деле У С.П. Тимошенко. -М.: Наука, 1967.

15. Корабельников Р.В. Изучение захлестывания волокна за бильную планку в процессе трепания / Р.В. Корабельников, Э.В. Новиков // Изв. ВУЗов «Технология текстильной промышленности». -Иваново 2005. - № 6.

16. Корабельников А.Р. Определение сил аэродинамического сопротивления в процессе очистки натуральных волокон / А.Р. Корабельников, Д.А. Лебедев // Научные труды молодых ученых КГТУ.-2007.-№8.

17. Суслов H.H. Исследование воздушных потоков в зоне трепания льняных машин двустороннего действия / H.H. Суслов // Изв. ВУЗов «Технология текстильной промышленности». Иваново. -1958-№3.

18. Кузнецов Г.К. Аэродинамическая сила, действующая на слой волокна в процессе трепания / Г.К. Кузнецов, В.И. Савиновский, H.H. Суслов // Изв. ВУЗов. «Технология текстильной промышленности». Иваново. - 1986. — № 2.

19. Павлов Г.Г. Аэродинамика технологических процессов и оборудования текстильной промышленности / Г.Г. Павлов. М.: Легкая индустрия, 1975.

20. Потапов Е.Д. Аэродинамика пористых материалов / Е.Д. Потапов, Ю.А. Соколова М.: Изд. Полеотип, 2005.

21. Мигушов И.И. Механика текстильной нити и ткани: монография / И.И. Мигушов. М.: Легкая индустрия, 1980.

22. Хафизов И.К. Совершенствование техники и технологии переработки тонковолокнистого хлопка-сырца: автореферат дисс. докт. техн. наук / И.К. Хафизов. Кострома, 1983.

23. Севостьянов А.Г. Моделирование технологических процессов / А.Г. Севостьянов, П.А. Севостьянов. М.: Легкая и пищевая промышленность, 1984.

24. Адлер Ю.П. Планирование эксперимента при поиске оптимальных условий / Ю.П. Адлер, Е.В. Маркова, Ю.В. Грановский. -М.: Наука, 1976.

25. Аносов В.Н. Основы проектирования прядильных машин / В.Н. Аносов. Москва, 1946.

26. Добронравов В.В. Курс теоретической механики: учебник для машиностр. спец. ВУЗов / В.В. Добронравов, H.H. Никитин. 4-е изд., перераб. и доп. - М.: Высшая школа, 1983.

27. Бать М.И. Теоретическая механика в примерах и задачах / М.И. Бать, Г.Ю. Джанелидзе, A.C. Кельзон. Т. 1, 2. М.: Наука, 1990.

28. Рекламный проспект фирмы Rieter

29. Бурнашев Р.З. Теоретические основы технологии очистки хлопка-сырца: автореферат дисс. докт. техн. наук / Р.З. Бурнашев. Кострома, 1984.

30. Максудов И.Т. Научные основы и разработка комплексной технологии переработки вторичного сырья и отходов первичной обработки хлопка-сырца с целью создания безотходного производства: диссертация. докт. техн. наук / И.Т. Максудов. -Кострома, 1986.

31. Авторское свидетельство СССР, № 453455

32. Авторское свидетельство СССР, № 575384

33. Авторское свидетельство СССР, № 874775

34. Лебедев Д.А. Совершенствование теории процессов и конструкции очистительной машины для хлопкового и короткоштапельного льняного волокон: диссертация. канд. техн. наук / Д.А. Лебедев. Кострома, 2005.

35. Светлицкий В.А. Механика гибких стержней и нитей / В.А. Светлицкий. -М.: Машиностроение, 1978.

36. Кукин Г.Н. Текстильное материаловедение / Т.Н. Кукин. М.: Легпромбытиздат, 1989.

37. Живетин В.В. Лен и его комплексное использование / В.В. Живетин, Л.Н. Гинзбург, О.М. Ольшанская. М., 2004.

38. Джаббаров Г.Н. и др. Первичная обработка хлопка / Г.Н. Джаббаров. -М.: Легкая индустрия, 1978.

39. Комаров М.С. Динамика механизмов и машин / М.С. Комаров. -М.: Машиностроение. 1969.

40. Стрелков С.П. Механика / С.П. Стрелков. М.: Наука. 1975.

41. Суслов Н. Н. Исследование процесса трепания льна: дисс. . докт. техн. наук, Кострома, 1961 г.

42. Виноградов Ю.С. Математическая статистика и ее применение в текстильной и швейной промышленности / Ю.С. Виноградов. -М.: Легкая индустрия, 1970.

43. Тихомиров В.В. Планирование и анализ эксперимента / В.В. Тихомиров. — М: Легкая индустрия, 1974.

44. Кривилев A.B. Основы компьютерной математики с использованием системы MATLAB / A.B. Кривилев. М: Лекс-Книга, 2005.

45. Макаров А.И. Основы проектирования текстильных машин / А.И. Макаров. -М: Машиностроение, 1976.

46. Корабельников Р.В. и др.. Выбор основных параметров рабочих органов волокноочистителя // Изв. ВУЗов. «Технология текстильной промышленности». — Иваново 1999. - №1. '

47. Корабельников Р.В., Корабельников А.Р. Об одной проблеме выделения крупных сорных примесей из волокнистого материала // Изв. ВУЗов. «Технология текстильной промышленности». -Иваново 2000. -№3.

48. Громова Е.И. Процесс взаимодействия волокна с колосником треугольного профиля / Е.И. Громова, А.Р. Корабельников, Д.А. Лебедев // Изв. вузов. «Технология текстильной промышленности». Иваново — 2006. - № 4С.

49. Громова Е.И. Экспериментальное определение коэффициента аэродинамического сопротивления для натурального волокна / Е.И. Громова, Р.В. Корабельников, Д.А. Лебедев // Изв. вузов.

50. Технология текстильной промышленности». Иваново - 2008. -№2.

51. Громова Е.И. Изучение причин укорачивания волокон при очистке / Е.И. Громова, Р.В. Корабельников, Д.А. Лебедев // Изв. вузов «Технология текстильной промышленности». — Иваново — 2008.-№4С.

52. Громова Е.И. Определение ударной нагрузки при взаимодействии волокна с кромкой треугольного колосника в процессе очистки / Е.И. Громова, Д.А. Лебедев // Сб. научных трудов молодых ученых КГТУ. Кострома - 2007. - № 8.

53. Громова Е.И. Взаимодействие прядки волокна с колосником в процессе очистки с учетом аэродинамического сопротивления. / Е.И. Громова, Р.В. Корабельников, Д.А. Лебедев // Вестник КГТУ. Кострома - 2007. - № 15

54. Громова Е.И. Влияние основных параметров взаимодействия волокна с колосником на силу удара и характеристики льняного волокна. / Е.И. Громова, Р.В. Корабельников, Д.А. Лебедев // Вестник КГТУ. Кострома - 2008. - № 17

55. Громова Е.И. Обоснование выбора пильно-колосниковой системы с регулируемыми параметрами. / Е.И. Громова, Р.В. Корабельников, Д.А. Лебедев // Тез. докл. международной научно-технической конференции «Прогресс — 2007». Иваново - 2007.

56. Громова Е.И. Определение сил аэродинамического сопротивления, действующих на волокно в процессе очистки. / Е.И. Громова, Р.В. Корабельников, Д.А. Лебедев // Тез. докл. Ташкент

57. Громова Е.И. Создание пильно-колосниковой системы с регулируемыми параметрами. / Е.И. Громова // Тез. докл. международной научно-технической конференции «Актуальные проблемы переработки льна в современных условиях» (Лен -2008). Кострома - 2008.