Разработка оптимальных параметров процесса вытягивания на ленточных машинах хлопка низких сортов и прядомых отходов

Целями развития российской хлопчатобумажной промышленности являются повышение эффективности производства современных конкурентоспособных товаров, удовлетворяющих потребности населения, государства и субъектов хозяйствования.

Указанные цели предполагают решение следующих задач:

— проведение технологической модернизации предприятий легкой промышленности и обеспечение на этой основе стабильного инновационного развития отрасли;

— обеспечение их сырьем и материалами отечественного производства, услугами энергетического и транспортного комплексов, машиностроения, финансовой поддержки и торговли.

Особенностью легкой промышленности является быстрая и высокоэффективная отдача вложенных средств. Оборот средств в отрасли сейчас, несмотря на фактическое отсутствие оптовой торговли, происходит 2−4 раза в год.

Легкая промышленность относится к обрабатывающим отраслям. Технология глубокой переработки отечественного сырья и материалов в легкой промышленности включена в перечень критических технологий, утвержденный Президентом Российской Федерации В. В. Путиным по результатам совместного заседания Совета Безопасности Российской Федерации, президиума Государственного совета Российской Федерации и Совета при Президенте Российской Федерации по науке и высоким технологиям (протокол от 30 марта 2002 г. N Пр-578.).

Предприятия легкой промышленности находятся в трудном положении из-за недостатка оборотных средств, высокого износа технологического оборудования, снижения рентабельности производства в связи с ростом затрат и сдерживанием цен производителями, низкой конкурентоспособности продукции.

Повышение конкурентоспособности продукции легкой промышленности должно быть достигнуто путем технологической модернизации предприятий, минимизации непроизводственных затрат, применения государственных стандартов, обязательной и добровольной сертификации продукции на уровне международных требований, повышения уровня научно-технического и кадрового обеспечения отрасли.

В целях повышения конкурентоспособности продукции предусматриваются следующие направления развития хлопчатобумажной промышленности — внедрение в прядильном производстве автоматизированных поточных линий для разрыхления и смешивания волокна, кардочесальных и ленточных машин с авторегулятором линейной плотности ленты, прядильных и мотальных машин с автоматическими съемниками паковок и электронной очисткой пряжи.

Основой развития легкой промышленности являются результаты фундаментальных и прикладных исследований и разработок новых материалов, новых образцов продукции, новых технологий, направленных на повышение потребительских свойств товаров, обеспечение требований к ним по безопасности и экологичности.

Приоритетными направлениями научных исследований и инновационных разработок является разработка и освоение ресурсосберегающих, экологически чистых технологий текстильного производства.

Для решения задач развития отрасли необходимо обеспечить формирование на предприятиях и в научно-исследовательских институтах кадрового потенциала, соответствующего современному уровню знаний. В этих целях в программах обучения высших и средних учебных заведений должны найти отражение последние достижения мировой науки и техники в области легкой промышленности.

Повышению эффективности научно-технического сектора отрасли будет способствовать его реформирование путем создания нескольких крупных научно-технических центров и акционирование не вошедших в них государственных научно-исследовательских организаций.

Для повышения конкурентоспособности продукции легкой промышленности должны быть решены общие задачи технологического обновления отрасли, пополнения оборотных средств предприятий, организационного реформирования предприятий, повышения эффективности научно-технического обеспечения производства, а также задачи отраслей, обусловленные их спецификой.

Наиболее актуальной и финансовоемкой является задача технологического обновления отрасли, которая может быть решена поэтапно, в первую очередь для группы базовых предприятий, выпускающих в сумме больше половины отраслевого производства и имеющих положительное сальдо своего бюджета. Целесообразна разработка программы технологического обновления легкой промышленности.

Реализация данной Концепции развития легкой промышленности позволит российским производителям занять превалирующее положение на внутреннем рынке и стать конкурентом иностранных производителей на рынках других государств.

Актуальность темы

диссертационной работы обусловлена «Концепцией развития хлопчатобумажной промышленности Российской Федерации». Министерством экономики Российской Федерации, в которой определены актуальные задачи совершенствования технологии приготовления волокнистого материала к прядению, экономного и рационального использования сырья.

Хлопчатобумажная промышленность Российской Федерации, являющаяся самой крупной из стран СНГ, оказалась в неблагоприятном положении на рынке текстиля из-за острого дефицита сырья и средств на его закупку. В этих условиях проблема рационального использования сырья в хлопкопрядении приобретает первостепенное народнохозяйственное значение.

Цель и задачи исследований.

Целью диссертационной работы является определение оптимальных условий процесса вытягивания в вытяжном приборе ленточных машин при переработке смесей хлопка низких сортов и прядомых отходов:

1. Проведение теоретических исследований конструкций существующих вытяжных приборов и возможности их модернизации;

2. Исследование процессов вытягивания с целью уменьшения нагрузки на валики вытяжного прибора и повышения контроля за движением волокон в поле вытягивания;

3. Определение оптимальных параметров заправки вытяжного прибора ленточной машины при переработке хлопка низких сортов и прядомых отходов;

4.Разработка нового компьютерного метода определения длины волокна;

5. Создание нового вытяжного прибора ленточной машины.

Методы проведения исследований.

Работа содержит теоретические и экспериментальные исследования. Теоретические исследования проводились с целью поиска возможностей повышения эффективности процесса вытягивания на ленточных машинах. При проведении теоретических исследований использовалась методика процесса вытягивания упругих материалов.

Экспериментальные исследования проводились в лаборатории кафедры прядения хлопка Московского государственного текстильного университета имени А. Н. Косыгина.

При проведении работы широко использовалась современная вычислительная техника.

Научная новизна полученных автором результатов.

В диссертационной работе впервые:

— установлена необходимость применения полноприводного вытяжного прибора на ленточных машинах при переработке смесей хлопка низких сортов и прядомых отходов с большим содержанием короткого волокна;

— получены математические зависимости влияния заправочных параметров ленточных машин на процесс вытягивания при переработке смеси хлопка низких сортов и прядомых отходов;

— определены оптимальные параметры заправки вытяжных приборов ленточных машин при переработке хлопка низких сортов и прядомых отходов;

— разработана компьютерная методика по определению характеристик длины волокон;

— разработан новый вытяжной прибор ленточной машины (Свидетельство на Полезную модель РФ № 28 128).

Практическая ценность и реализация результатов работы.

На основании проведённых теоретических исследований предложена модернизация технологии ленточного перехода для переработки хлопковой ленты из хлопка низких сортов и прядомых отходов.

Разработанная компьютерная методика по определению характеристик длины волокна внедрена в учебный процесс при изучении дисциплины «Теория процессов, технология и оборудование предпрядения хлопка и химических волокон» .

Апробация работы.

Результаты работы были доложены и получили положительную оценку:

— на научной студенческой конференции «Актуальные проблемы развития текстильной промышленности» МГТУ им. А. Н. Косыгина (г. Москва, 2000 г.).

— на внутривузовской нау: но-исследовательской конференции МГТУ им. А. Н. Косыгина (г. Москва, 2001 г.);

— на студенческой научно-исследовательской конференции МГТУ им. А.Н. Косыгин- (г. Москва, 2001 г.);

— на Международной научно-технической конференции «Современные наукоемкие технологии и перспективные материалы текстильной и легкой промышленности» (Прогрес 2001, г. Иваново, 2001 г.).

— на Всероссийской научно-технической конференции «Текстиль — 2002» МГТУ им. Л. Н. Косыгина (г. Москва, ноябрь 2002 г.);

— на заседаниях кафедры прядения хлопка МГТУ им. А. Н. Косыгина (2001 — 2003).

Публикации.

По теме диссертационной работы имеется 5 публикаций, в том числе Свидетельство на Полезная модель РФ № 28 128.

Структура и объем работы.

Диссертационная работа состоит из введения, пяти глав с выводами, общих выводов, списка литературы и приложений.

ОБЩИЕ ВЫВОДЫ ПО РАБОТЕ:

1. Проведен анализ различных конструкций вытяжных приборов ленточных машин. Установлено, что совершенствование вытяжных приборов шло в направлении повышения скорости выпуска, изменения вида покрытия нажимных валиков и цилиндров, количества зон вытягивания, вида и величины нагрузок.

2. Установлено, что в ряде литературных источников отмечены сложности, возникающие при переработке смесей хлопка и отходов хлопкопрядильного производства на ленточном переходе.

3. Выявлена необходимость разработки нового устройства вытяжного прибора ленточной машины для переработки смеси хлопка низких сортов и прядомых отходов, основанного на изменение условий деформации продукта в зоне деформации при входе в вытяжную пару.

4. Получены формулы, позволяющие определить величину нагрузки на питающий и выпускной валики, при которой скольжение продукта будет минимальным.

5. Теоретически доказана возможность применения полноприводного вытяжного прибора, позволяющего снизить нагрузку на валики на 50%.

6. Разработан аналитический метод расчета ских параметров зоны деформации.

7. На основе теории двухмерной (плоской) получено дифференциальное уравнение контактных возникающих в зоне зажима волокна.

8. Установлено оптимальное соотношение складываемых лент из хлопка и прядомых отходов (4 хлопковые ленты и 2 ленты из отходов). При этом сочетании коэффициент’вариации ленты на геометричедеформации напряжений, коротких отрезках — Cv=6,15%, а на длинных отрезкахСо=2,85%.

9. Получены оптимальные параметры заправки ленточной машины модели JI2—50−1 первого перехода и ленточной машины модели JI2−50−220 второго перехода при переработке ленты из хлопка с добавлением 15% отходов.

10. Разработаны рекомендации по переработке смеси, включающей 90% отходов на ленточных машинах первого и второго переходов.

11. Доказано, что использование второго перехода ленточных машин не дает снижения неровноты и повышения распрям-ленности вырабатываемой ленты. При переработке прядомых отходов и хлопка низких сортов рекомендуется использовать один переход ленточных машин.

12. Разработана методика и структурная схема компьютерного метода определения длины волокна. В результате реализации алгоритма нового метода определения длины можно получить характеристики хлопкового волокна и диаграмму распределения волокон по длине. Предлагаемая методика определения длины волокна рекомендуется для использования в производственных и лабораторных условиях.

13. Разработано новое устройство полноприводного вытяжного прибора ленточной машины (Свидетельство на Полезную модель РФ № 28 128). Предложены варианты привода для синхронизации вращения цилиндров и валиков.