Обоснование рациональных параметров трясильных машин с нижним гребенным полем

Обзор публикаций и современного состояния техники показал, что в условиях жесткой конкуренции снижение металлоемкости, энергоемкости производства, обновление производственной базы становится насущной задачей. Отрасль первичной обработки лубяных волокон (ПОЛВ) нуждается в экономичном, производительном оборудовании с высокими технологическими характеристиками.

Трясильные машины с нижним гребенным полем выполняют важную функцию подготовки слоя отходов трепания перед обработкой в куделеприго-товительных агрегатах. В первой трясильной машине из отходов трепания выделяется основная масса насыпной костры и сорных примесей, что непосредственно влияет на качество конечной продукции. Снижение неровноты отходов трепания по толщине приводит к повышению КПВ работы куделеприготови-тельного агрегата за счет снижения количества забивок и намотов в трепальных секциях агрегата, при этом повышается прочность получаемого волокна.

Повышение технологического эффекта процесса трясения путем увеличения интенсивности и количества встряхивающих воздействий приводит к ухудшению структуры волокна и потере его прочности. В связи с этим работа, направленная на определение путей повышения эффективности процесса трясения, является актуальной.

Цель работы — повышение эффективности процессов очистки и выравнивания слоя отходов трепания при обработке в трясильной машине с нижним гребенным полем.

Задачей исследования является установление закономерных связей параметров обрабатываемого материала с технологическими и конструктивными параметрами трясильной машины, а именно:

• разработка математической модели взаимодействия рабочих органов трясильной машины с перерабатываемым материалом, описывающей скорость поступательного перемещения материала вдоль трясильной машины;

• математическое описание свойств обрабатываемого материала, влияющих на характер взаимодействия обрабатываемого материала с рабочими органами;

• формулировка принципов рациональной организации процесса трясения;

• установление путей повышения эффективности процесса трясения.

Практическая цель работы — разработка рекомендаций по выбору конструктивных и технологических параметров трясильных машин, позволяющих повысить эффективность очистки волокна и равномерность слоя на выходе из машины.

Методы исследования.

При выполнении диссертационной работы использовались теоретические и экспериментальные методы исследования. Теоретические исследования про-водись с применением методов дифференциального и интегрального исчисления. Экспериментальные исследования проводились на оборудовании лаборатории кафедры ТПЛВ КГТУ и в производственных условиях льнозавода Шог лоховского подразделения ООО «Магрико-Кострома».

Статистическая обработка экспериментальных данных проведена на основе общепринятых методов оценки и интерпретации при доверительной вероятности не ниже 0,95.

Математическое описание процессов и количественный их анализ осуществлялись в среде программы «MathCAD».

Для получения необходимых данных были изготовлены оригинальные экспериментальные установки, а также использованы известные тензометриче-ские методы исследований.

Статистическая обработка экспериментальных данных осуществлялась с помощью программы «Excel».

Научная новизна работы заключается в том, что:

• установлено, что при ассиметричном расположении траектории движения конца иглы относительно решетки, свободные участки слоя, не подвергающиеся обжатию иглами при их движении к крайнему положению, способствуют поступательному перемещению материала и влияют на скорость его движения вдоль машины;

• разработана математическая модель перемещения материала в трясильной машине с учетом влияния участков слоя, находящихся в промежутках между иглами;

• получены математические модели, описывающие технологические параметры (угол опережения, угол размаха, вылет иглы в крайнем переднем положении) через параметры механизма привода рабочих органов машины;

• математически описаны свойства материала, обрабатываемого в трясильных машинах: жесткости на сжатие и растяжение, коэффициента аэродинамического сопротивления перемещению в воздушных потоках, коэффициента трения о решетку;

• разработана математическая модель, описывающая условия сохранения природных свойств волокна при обработке в трясильных машинах с нижним гребенным полем;

• сформулированы принципы рациональной организации процесса трясения.

Практическая полезность и реализация результатов.

Разработанные научные положения, выводы и рекомендации позволяют более обоснованно выбирать рациональные технологические и конструктивные параметры трясильных машин с нижним гребенным полем.

На основе разработанных теоретических положений были выданы исходные требования ООО «ПРОМТЕКС» по модернизации трясильной машины, рекомендации по настройке трясильных машин с нижним гребенным полем для льнозавода Шолоховского подразделения ООО «Магрико-Кострома».

Апробация работы.

Основные положения диссертационной работы докладывались и обсуждались на конференциях:

— IV Всероссийская научная конференция «ТЕКСТИЛЬ XXI века». — МГТУ им. Косыгина. — 2006;

— «Современные наукоемкие инновационные технологии развития промышленности региона» (Лен — 2006). — Кострома;

— Международная научно-техническая конференция «Повышение экономической эффективности льноперерабатывающего комплекса». — Вологда. -2007;

— Всероссийская студенческая конференция «Студенты и молодые ученые КГТУ — производству». — Кострома. — 2006, 2008;

— Восьмая Всероссийская научная студенческая конференция «Текстиль ХХ1века» — МГТУ им. Косыгина. — 2009;

— 62 Региональная научно-техническая конференция студентов, аспирантов и магистрантов высших учебных заведений с международным участием «Молодёжь. Наука. Инновации — 2009». — Ярославль;

— Научно-техническая конференция «Дни науки-2009». — Санкт-Петербург. -2009.

Основные выводы по результатам исследований.

1. Получены зависимости (2.6)—(2.9), на основании которых можно производить количественный анализ перемещений рабочих органов при изменении параметров привода трясильной машины, что позволяет обоснованно выбирать конструктивные параметры трясильной машины.

2. Разработаны математические модели (2.13), (2.16), с помощью которых возможен расчет таких технологических параметров, как: угол размаха, угол опережения, вылет иглы по конструктивным параметрам привода.

3. Для моделирования взаимодействия материала с рабочими органами трясильной машины использован метод деления слоя на участки. Определены зависимости для расчета размеров участков, взаимодействующих с иглами и участков, находящихся в промежутках между иглами (3.8), (3.9). Установлены эмпирические зависимости, позволяющие по величине прикладываемой нагрузки определять величину относительной деформации материала при растяжении и сжатии (3.13), (3.22). Определены значения коэффициента, характеризующего аэродинамические свойства отходов трепания для различной плотности материала (табл. 6).

4. Расчетом по модели, описывающей взаимодействие материала, находящегося в контакте с иглой с учетом действия сил аэродинамического сопротивления и направления действия сил трения (зависимость (4.12)) установлено, что разность сил инерции, действующих на материал при движении иглы вперед и назад, не может являться причиной его поступательного перемещения вдоль машины.

5. Расчетом по модели, описывающей взаимодействие участка слоя с иглой и решеткой в крайних положениях иглы (зависимость (4.26)) установлено, что при поперечном обжатии материал покидает иглу, однако не имеет достаточной скорости для поступательного перемещения вдоль машины.

6. Разработана математическая модель перемещения материала в трясильной машине с учетом влияния участков слоя, находящихся в промежутках между иглами (4.41), (4.44), (4.45), которая позволила уточнить механизм перемещения обрабатываемого материала вдоль трясильной машины. Установлено, что при асимметричном расположении траектории движения конца иглы относительно решетки свободные участки слоя, не подвергающиеся обжатию иглами при их движении к крайнему положению, способствуют поступательному перемещению материала и влияют на скорость его движения вдоль машины.

7. Расчет перемещений материала по зависимостям (4.41), (4.44), (4.45) показал, что на скорость перемещения слоя существенно влияет вылет иглы в крайнем переднем положении, скорость вращения приводного вала машины и коэффициент трения волокна по планкам решетки и иглам. Сравнительный анализ зависимостей, полученных расчетом по математической модели и экспериментальных данных, полученных Ю.Н. Тару-ниным [9], показал адекватность полученных математических моделей.

8. Анализ перемещений слоя показал, что с ростом угловых ускорений иглы возрастают силы упругих деформаций между участками слоя, что может быть-причиной нарушения структуры слоя и деструкции технических волокон.

9. Разработаны принципы рациональной организации процесса трясения, позволяющие повысить эффективность данной технологической операции. На основе принципов разработаны технологические настройки для эффективного удаления костры и выравнивания слоя по плотности.

10. Установлено, что совмещение двух технологических операций в одной машине не позволяет добиться эффективного выполнения каждой из них, поэтому целесообразным является разделение по отдельным машинам операции удаления насыпной костры и выравнивания слоя по плотности.

11. Предложена технологическая схема подготовки отходов трепания перед куделеприготовительным агрегатом (рис. 5.66), которая позволяет снизить потери тепла в сушильной машине на нагрев насыпной костры, а также повысить равномерность влажности материала за счет подачи в сушильную машину более равномерного слоя.

12.Предложена схема технологической линии получения короткого волокна (рис. 5.7), позволяющая использовать трясильные машины в качестве питателей для получения слоя заданных параметров.

13. Производственные испытания на льнозаводе Шолоховского подразделения ООО «Магрико-Кострома». доказали рациональность разработанных рекомендаций. Предложения по совершенствованию режимов работы трясильных машин приняты к использованию льнозаводом Шолоховского подразделения ООО «Магрико-Кострома».

14. Определены более рациональные способы регулирования угла опережения без увеличения массы подвижных элементов привода (рис. 2.7).

15. Разработаны и внедрены технические решения по модернизации трясильной машины (заказчик ООО «ПРОМТЕКС», см. Приложение 1). Выданы рекомендации по настройке трясильных машин для льнозавода Шолоховского подразделения ООО «Магрико—Кострома». (заказчик ООО «Магриком», см. Приложение 2).

16. Новизна технических решений, разработанных в диссертационной работе, подтверждена двумя патентами на изобретение Российской Федерации.

7.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

.