Удосконалення технології розкладки нитки для формування пакувань

Размещено на http://www.allbest.ru/

Херсонський державний технічний університет

УДК 677.054.023

Спеціальність 05.19.03 - технологія текстильних матеріалів

Автореферат

дисертації на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук

Удосконалення технології розкладки нитки для формування пакувань

Рязанова Олена Юріївна

Херсон - 2001

Дисертацією є рукопис.

Робота виконана в Херсонському державному технічному університеті Міністерства освіти і науки України.

Науковий керівник: кандидат технічних наук, доцент Якубицька Ірина Анатоліївна, Херсонський державний технічний університет, доцент кафедри механічної технології волокнистих матеріалів

Офіційні опоненти:

- доктор технічних наук, професор Хомяк Олег Миколайович, Київський державний університет технологій та дизайну, проректор з навчальної роботи;

- доктор технічних наук, професор Кльонов Володимир Борисович, Херсонський державний технічний університет, професор кафедри обладнання легкої промисловості та побутового обслуговування

Провідна установа: технологічний університет Поділля, кафедра машин та апаратів легкої промисловості, Міністерство освіти і науки України, м. Хмельницький.

Захист відбудеться "24" жовтня 2001 року о 10-00 годині на засіданні спеціалізованої вченої ради Д 67.052.02 в Херсонському державному технічному університеті за адресою: 73008, м. Херсон, Бериславське шосе, 24

З дисертацією можна ознайомитись у бібліотеці Херсонського державного технічного університету за адресою: 73008, м. Херсон, Бериславське шосе, 24

Автореферат розісланий "21" вересня 2001 року

Вчений секретар спеціалізованої вченої ради Сумська О.П.

Анотації

Рязанова О.Ю. Удосконалення технології розкладки нитки для формування пакувань. - Рукопис.

Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук за спеціальністю 05.19.03 - технологія текстильних матеріалів. - Херсонський державний технічний університет, Херсон, 2001.

Дисертація присвячена розробці технології безінерційної розкладки нитки для формування пакувань. Встановлено, що застосування безінерційного ниткорозкладача і індивідуального осьового приводу формованому пакуванню, поряд з раціональною конструктивно-заправною лінією мотальної установки, дозволяє підвищити швидкість перемотування в 1,5…3 рази в порівнянні з виробничими показниками. При цьому можливе одержання мотальних пакувань різної форми з попередньо заданими структурними параметрами. Встановлено кількісний взаємозв'язок між основними параметрами процесу перемотування. Визначено вплив швидкості перемотування і кута обігу ниткою вічка ниткорозкладача на натяг нитки. Розроблено технологічний режим формування біконусного пакування. При перемотуванні запропонованим способом обривність пряжі не збільшується, фізико-механічні показники пряжі не погіршуються.

Ключові слова: перемотування, безінерційний ниткорозкладач, пакування, натяг, форма, структура, об'ємна щільність.

Рязанова Е.Ю. Совершенствование технологии раскладки нити для формирования паковок. - Рукопись.

Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук по специальности 05.19.03 - технология текстильных материалов. - Херсонский государственный технический университет, Херсон, 2001.

Диссертация посвящена совершенствованию технологии безынерционной раскладки нити для формирования паковок.

Анализ результатов научных исследований по вопросам перематывания пряжи и нитей позволил определить основные направления совершенствования техники и технологии процесса перематывания. При этом установлено, что традиционный способ формирования паковок на мотальных машинах и автоматах имеет ряд существенных недостатков и достиг предела в плане своего конструктивного совершенствования. Поэтому интенсификация процесса перематывания возможна только при разработке мотальных механизмов новых принципов действия, исключающих недостатки традиционного мотального оборудования.

С этой целью разработана экспериментальная установка механизма для высокоскоростного перематывания, на которой снижение инерционности нити при раскладке достигнуто за счет замены ее движения по замкнутому витку мотального барабанчика на движение по замкнутой круговой траектории с заданным радиусом вращения. Это обеспечивает равномерный гармонический закон раскладки нити без динамических ударов в момент смены направления раскладки. Установлено, что применение безынерционного нитераскладчика и замена фрикционной передачи движения формируемой паковке индивидуальным осевым приводом, наряду с рационально выбранной конструктивно-заправочной линией мотальной установки, позволяет повысить скорость перематывания по сравнению с производственными показателями в 1,5…3 раза в зависимости от ассортимента перематываемой пряжи. При этом основной критерий технологичности процесса перематывания - обрывность пряжи - не превысил допустимую норму обрывности и составил 2…3 обрыва на 105 м нити даже при перематывании пряжи низкой прочности и малой линейной плотности.

Получение мотальных паковок различной формы с предварительно заданными структурными параметрами обеспечивается перемещением нитераскладчика вдоль оси его вращения в процессе перематывания.

Получена математическая модель натяжения при высокоскоростном перематывании с применением способа безынерционной раскладки нити, которая устанавливает количественную взаимосвязь между основными параметрами процесса перематывания. Определено влияние скорости перематывания и угла огибания нитью глазка нитераскладчика на натяжение нити. Установлено, что увеличение скорости перематывания от 18 м/с до 40 м/с приводит к увеличению среднего значения натяжения нити на 20%.

Увеличение межосевого расстояния между нитераскладчиком и поверхностью наматывания от 0,075 м до 0,232 м, приводит к уменьшению угла огибания нитью глазка нитераскладчика от 1300 до 800, что в свою очередь ведет к уменьшению среднего значения натяжения нити на 23,2%. Наряду с этим существенно снижается диапазон изменения натяжения нити в цикле раскладки с 34% до 16 %.

Принцип раскладки нити и формирования паковок на предложенном мотальном механизме существенно отличается от традиционно используемого в промышленности. В связи с этим проведены исследования формы и структуры полученных мотальных паковок. Рассмотрены параметры, влияющие на форму поверхности наматывания. Для исследования определены режимы, позволяющие сформировать устойчивую крестовую намотку пряжи на цилиндрический патрон. основной характеристикой которых явилось соотношение угловых скоростей вращения нитераскладчика и паковки. Наиболее приемлемыми для практического использования оказались режимы, при которых число оборотов поверхности наматывания равнялось или превышало в 2, 3, 4 раза число оборотов нитераскладчика. Определено влияние соотношения угловых скоростей вращения на степень седлообразности образующей паковок и высоту раскладки нити на поверхности наматывания. На основе анализа результатов проведенных исследований разработан технологический режим формирования биконусной паковки.

Основным структурным показателем мотальных паковок является плотность наматывания пряжи, в характере распределения которой вдоль образующей паковки имеются свои особенности, обусловленные способом формирования. В полуциклах раскладки при движении точки наматывания по образующей плотность неодинакова: при движении от правого торца к левому она превышает среднее значение плотности на 8 … 10 %. Вместе с тем наблюдается заметная тенденция увеличения плотности намотки на правом торце паковки по сравнению с левым. Исходя из полученных результатов исследования распределения меридиальной плотности, справедливо считать, что при наматывании паковок новым способом не только величина, но и направление скоростей точек наматывания и раскладки оказывают влияние на расположение витков в цикле наматывания. Также установлено влияние соотношения угловых скоростей вращения нитераскладчика и поверхности наматывания на плотность наматывания. При его увеличении от 1:1 до 1:4 плотность в среднем по паковке увеличивается на 15 %. Это объясняется увеличением натяжения нити в баллоне раскладки за счет увеличения скорости "подхвата" нити вращающейся паковкой.

Результаты проведенных исследований апробированы на ОАО Херсонском ХБК. Полученные на экспериментальной установке паковки были переработаны при формировании ткани в качестве утка на станках СТБ-250 и АТПР-120 и показали хорошую сматываемость пряжи с паковки и отсутствие обрывности.

Ожидаемый экономический эффект за счет увеличения скорости перематывания составит 12411 гривен (в расчете на переработку 1000 кг пряжи).

Ключевые слова: перематывание, безынерционный нитераскладчик, паковка, натяжение, форма, структура, объемная плотность.

Ryazanova O. Yu. The improvement of technology of a string disposal on a surface of formed spools. - Manuscript.

The dissertation on getting a scientific degree of the Candidate of Engineering Science on speciality 05.19.03 - Technology of textile materials. - Kherson State Technical University, Kherson, 2001.

The research paper is devoted to the development of technology without an inertia way of spreading the string for spools formation. It is proved that the application of without-the-inertia mechanism for string spreader and without- a- friction drive of the formed spool, alongside with a rational constructive - refueling line of the winder, allows to raise the rewinding speed in 1,5 - 3 times in comparison with industrial parameters. Thus the derivation of spools of various forms with the previously given structural parameters is possible. The quantitative interrelation between the basic parameters of process of a rewinding is determined. The rewinding speed and the angle of string rounding of the lug of the spreader influence on string tension is determined. The technological parameters of formation of the double-cone spool is elaborated. While rewinding with proposed method the quantity of breakages of a yarn is not increased, the physics - mechanical parameters of a yarn are not worsened.

Key words: rewinding, without-the-inertia string spreader, spool, tension, form, structure, volumetric density.

Загальна характеристика роботи

Актуальність теми. В теперішній час народне господарство України знаходиться в стані економічної кризи, при цьому країна ввійшла в цю кризу маючи потужню і розвинуту текстильну промисловість. Обладнання більшості підприємств було на рівні світового, а в деяких випадках і випереджувало його. Але необхідно відзначити, що буквально всі машини та апарати текстильної промисловості були російського, або закордонного виробництва, тому що текстильного машинобудування на Україні не було. Відродження текстильної промисловості, крім організаційних перетворювань, повинне базуватися на відновленні парку устаткування і впровадженні нових технологічних досягнень.

Одним з основних і найбільш складних етапів приготування пряжі до ткацтва є процес перемотування, здійснюваний на мотальних машинах і автоматах. Незважаючи на те, що мотальні машини замінюються мотальними автоматами, вага їх у текстильній промисловості залишається високою. Підвищити ефективність використання мотальних машин можна за рахунок удосконалення технології процесу перемотування, а саме, за рахунок підвищення швидкості руху нитки, збільшення асортименту пряжі, що перемотується, і видів одержуваних пакувань. На сучасному виробничому мотальному устаткуванні швидкість перемотування не перевищує 15 м/с. При існуючій технології процесу перемотування, ця швидкість є граничною і подальше її підвищення неможливе через конструктивні особливості мотального устаткування. У зв'язку з цим, задачу по зняттю обмеження швидкості перемотування з метою підвищення продуктивності процесу варто визнати актуальною.

Актуальність теми полягає в комплексному технологічному, технічному й економічному рішенні проблеми удосконалення процесу перемотування.

Зв'язок роботи з науковими програмами, планами, темами. Робота проводилася згідно перспективного плану науково-дослідної роботи ХДТУ № 0199ИО 01232 на 1999 - 2001 роки в напрямку "Теоретичне обґрунтування і технічні розробки ресурсозберігаючої технології первинної переробки вовни і проектування тканих матеріалів на основі їх напружно-деформаційного стану" затвердженої на основі рішення експертної ради Міністерства освіти України (протокол №2 від 04.11.1998 р.) і задач, викладених у державній програмі розвитку легкої промисловості України на період до 2000 року (затверджена Кабінетом міністрів України 29.01.1996 р., протокол №147).

Роль автора полягає в вирішенні проблеми удосконалення процесу розкладки нитки при перемотуванні, розробці технологічного режиму формування пакувань хрестової намотки.

Мета і задачі дослідження. Метою даної роботи є удосконалення технології високошвидкісного перемотування нитки з застосуванням способу її безінерційної розкладки.

Відповідно до мети роботи були поставлені наступні задачі:

· на підставі аналізу досягнень у досліджуваній області визначити шляхи удосконалення технології процесу перемотування пряжі;

· розробити експериментальну установку мотального механізму з використанням способу безінерційної розкладки нитки по гармонійному закону без обмеження радіуса намотування формованого пакування;

· визначити конструктивно-заправні параметри експериментальної установки, які чинять істотний вплив на натяг і обривність нитки при високошвидкісному перемотуванні;

· установити кількісний взаємозв'язок між основними параметрами процесу перемотування нитки, використовуючи аналітичні й експериментальні дані;

· визначити форму і структуру пакувань, отриманих в умовах перемотування на експериментальній установці з метою з'ясування доцільності їхнього використання в промисловості;

· визначити технологічні режими одержання пакувань заданої форми при високошвидкісному перемотуванні;

· дати оцінку економічної ефективності застосування високошвидкісного способу перемотування пряжі з використанням безінерційної розкладки нитки.

Об'єкт дослідження - спосіб перемотування пряжі, інтенсифікація якого обмежена конструктивними особливостями існуючого устаткування.

Предмет дослідження - технологія високошвидкісного способу безінерційної розкладки нитки для формування пакувань хрестової мотки.

Методи дослідження - поставлені в роботі задачі вирішувалися з використанням теоретичних і експериментальних методів. Метод математичного аналізу дозволив одержати модель натягу нитки при високошвидкісному перемотуванні і за допомогою ранжирування визначити фактори, що мають суттєвий вплив на натяг. Експериментальне визначення натягу проводилося за допомогою тензометрування. Обробка результатів експериментів виконувалася методами математичної статистики, регресійного і кореляційного аналізу. Оцінка фізико-механічних показників якості пряжі проводилася за допомогою існуючих державних стандартів і загальних методик, основними з них є: ГОСТ 6611.2-73 "Нити текстильные. Методи определения разрывной нагрузки и удлинения при разрыве"; ГОСТ 6611.1-73 "Нити текстильные. Методы определения линейной плотности".

Розрахунки проводилися з використанням ІВМ - сумісного персонального комп'ютера в середовищі "Miсrosoft Exel", "Miсrosoft Word".

Наукова новизна отриманих результатів.

· одержала подальший розвиток теорія високошвидкісного перемотування пряжі, яка заключається в удосконаленні технології безінерційної розкладки нитки по гармонійному закону при формуванні пакувань;

· вперше запропанована мотальна установка для здійснення високошвидкісного перемотування нитки з можливістю регулювання відстані між площиною обертання ниткорозкладача і віссю пакування, яке формується з застосуванням розкладки нитки по любому гармонійному закону;

· визначено основні параметри пакувань, отриманих із застосуванням способу безінерційної розкладки нитки;

· розроблено математичну модель, що установлює взаємозв'язок між натягом нитки й основними параметрами процесу високошвидкісного перемотування;

· одержано технологічний режим формування біконусного пакування із застосуванням принципу безінерційної розкладки нитки.

Практичне значення отриманих результатів. Принципово новий підхід до технології процесу перемотування пряжі дозволив зняти існуючу межу швидкісного режиму перемотування. Були отримані пакування заданої форми і структури з пряжі різного складу і якості при швидкості процесу перемотування, яка перевищує виробничі показники в 1,5…3 рази.

Результати проведених досліджень апробовані на ВАТ ХБК. Отримані на експериментальній установці пакування біконусної форми були перероблені при формуванні тканини як уток на верстатах СТБ-250 і АТПР-120.

Матеріали дисертації можуть бути застосовані в різних галузях текстильної промисловості для формування пакувань хрестового намотування як з натуральних, так і синтетичних і штучних ниток, а також для формування пакувань із пряжі з дизайнерськими ефектами з високою швидкістю руху нитки. Передбачуваний економічний ефект за рахунок підвищення швидкісного режиму складає 12411 гривень (у розрахунку на переробку 1000 кг пряжі).

Особистий внесок здобувача. В дисертаційній роботі особистий внесок автора складається з теоретичного вивчення існуючого рівня розвитку технології перемотування; проведенні лабораторних дослідів на експериментальній установці і розробці режимів одержання мотальних пакувань різної форми; проведенні досліджень форми пакувань і структури намотування нитки; розробці математичної моделі натягу нитки і проведенні експериментальних досліджень, що підтвердили її адекватність; обробці експериментальних даних методами математичної статистики з використанням пакета прикладних програм Excel; формулюванні висновків і рекомендацій з подальшого удосконалення запропонованої технології високошвидкісного перемотування пряжі.

Апробація результатів дисертації. Основні положення дисертаційної роботи були заслухані й обговорені

· на наукових конференціях:

1) "Проблеми легкої і текстильної промисловості на порозі нового століття", ХДТУ, м. Херсон, 1999 р.

2) "Новітні технології в легкій промисловості та сервісі", Технологічний університет Поділля, м. Хмельницький, 1999 р.

3) "Проблеми легкої і текстильної промисловості на порозі нового століття", ХДТУ, м. Херсон, 2000 р.

· на розширеному засіданні кафедр "Ткацтво і дизайн" і "Прядіння натуральних і хімічних волокон", ХДТУ, м. Херсон, 2001 р.

· на розширеному засіданні кафедри "Механічної технології волокнистих матеріалів", ХДТУ, м. Херсон, 2001 р.

· на розширеному науковому семінарі кафедри "Технологія трикотажного виробництва" КДУТД, м. Київ, 2001 р.

· на науковому семінарі УкрНДІТП, м. Київ, 2001 р.

· на науковому семінарі кафедри "Машини та апарати легкої промисловості" технологічного університету Поділля, м. Хмельницький, 2001 р.

Публікації. Основні положення дисертаційної роботи викладені в 6 публікаціях, у тому числі статей - 3, патентів - 1, тез доповідей на конференціях - 2.

Структура й обсяг дисертації. Дисертаційна робота складається з вступу, п'яти розділів основної частини, загальних висновків і рекомендацій, списку літературних джерел і додатків. Дисертація викладена на 143 сторінках машинописного тексту, містить 20 таблиць, 41 рисунок, включає перелік літератури з 111 джерел.

Основний зміст роботи

У вступі обґрунтована актуальність теми дисертаційної роботи, сформульовані мета і задачі дослідження, наукова новизна та практичне значення роботи.

У першому розділі проведено аналіз результатів наукових досліджень з проблем процесу перемотування пряжі і формування пакувань, що дозволив установити основні напрямки вдосконалювання техніки і технології процесу перемотування. При цьому встановлено, що традиційний спосіб формування пакувань має ряд істотних недоліків і досяг межі в плані свого конструктивного удосконалення. Тому інтенсифікація процесу перемотування можлива тільки при розробці мотальних механізмів нових принципів дії, що виключають недоліки традиційних мотальних механізмів.

Виходячи з цього, сформульована мета роботи і визначені напрямки досліджень.

У другому розділі визначені об'єкти і методи досліджень. У першому підрозділі викладена методологія підходу до поставленої проблеми. Виявлено об'єкт досліджень - процес перемотування пряжі, і предмет досліджень - формування пакувань хрестового намотування. В другому підрозділі сформульовано задачі і визначено методики їхнього рішення.

Експериментальні дослідження проводилися за допомогою тензометричних вимірювань з застосуванням математичних методів планування й аналізу даних експерименту, для обробки яких використовувалися методи математичної статистики.

У наступних підрозділах приведені методики визначення структурних показників отриманих пакувань - розподіл щільності намотування по радіусу бобіни і по довжині її утворюючої.

Фізико-механічні показники пряжі визначалися відповідно до ДЕСТу 6611.2-73 і технічних умов підприємства (ВАТ Херсонського БК) на випуск пряжі.

В третьому розділі приведений опис технології одержання мотальних пакувань при підвищених швидкостях перемотування з використанням способу безінерційної розкладки нитки.

Устаткування, на якому реалізується процес перемотування за традиційною технологією, має ряд істотних недоліків, основними з яких є:

· інерційність при розкладці нитки, обумовлена замкнутою гвинтовою канавкою ниткорозкладача;

· стираючий вплив на нитку ребер канавки мотального барабанчика при різкій зміні напрямку розкладки нитки на торцевих ділянках бобіни;

· стираючий вплив на нитку, обумовлений фрикційною передачею руху від мотального барабанчика до бобіни.

Ці недоліки обмежують підвищення швидкості руху нитки і приводять до погіршення якості пряжі, що перемотується. У зв'язку з цим у даній роботі була поставлена задача: розробити новий мотальний механізм для високошвидкісного перемотування пряжі, що виключає зазначені недоліки. Поставлена задача була вирішена за рахунок заміни мотального барабанчика безінерційним ниткорозкладачем.

Експериментальна установка механізму для високошвидкісного перемотування розроблена в лабораторії кафедри "Ткацтво і дизайн" ХДТУ. Зниження інерційності нитки при розкладці досягнуто за рахунок заміни її руху по замкнутому витку мотального барабанчика на рух по замкнутій круговій траєкторії з заданим радіусом обертання. Це забезпечує рівномірний гармонійний закон розкладки нитки без динамічних ударів у момент зміни напрямку розкладки. За рахунок такого конструктивного рішення виключаються два з вищезгаданих недоліків.

З метою виключення третього недоліку мотальних механізмів, фрикційна передача руху пакуванню, яке формується, замінена осьовим приводом за допомогою пінолей, що дозволяє виключити стираючий вплив на нитку.

Перемотуванню піддавалася бавовняна пряжа різних способів прядіння, різної структури, якості і лінійної щільності.

Експериментальні дослідження проводилися з метою визначення практичних можливостей уперше розробленої експериментальної мотальної установки.

За основну характеристику умов проведення експерименту було прийняте співвідношення кутових швидкостей обертання ниткорозкладача і пакування. Конструктивні можливості експериментальної установки дозволили здійснити режими перемотування.

Як критерії режимів перемотування були прийняті середня абсолютна швидкість руху нитки і її обривність. При цьому також оцінювалася можливість одержання пакувань різної форми.

У процесі попереднього експерименту були отримані пакування зі стійким намотуванням різних форм поверхонь намотування: сонячної, циліндричної, сідловинної. При цьому в окремих дослідах перемотування пряжі проводилося при середній абсолютній швидкості руху нитки 40 м/с.

Порівняльний аналіз виробничих швидкісних режимів і швидкостей, досягнутих на експериментальній установці, дозволяє стверджувати, що на запропонованому мотальному механізмі вдалося підвищити швидкість процесу перемотування в 1,5...3 рази в залежності від асортименту пряжі, що перемотується. При цьому основний критерій технологічності процесу перемотування - обривність пряжі - навіть при перемотуванні пряжі низької міцності і малої лінійної щільності не перевищив припустиму норму обривності і склав 2…3 обриви на 105 м нитки.

Для порівняння фізико-механічних властивостей пряжі при переробці в лабораторних умовах на машині М-150-2 і на експериментальній установці було проведене перемотування бавовняної пряжі 10 текс і 29ґ2 текс і визначені показники її міцності до і після процесу перемотування. Отримані результати показали, що зміна фізико-механічних властивостей пряжі під впливом високої швидкості перемотування (40 м/с) знаходиться в межах ДЕСТу 6611.2-73

В четвертому розділі наводяться дані, що характеризують процес перемотування нитки при підвищених швидкостях на розробленій експериментальній установці. При цьому основним вихідним показником постав натяг нитки.

Складові загального натягу нитки визначаються опором відриву нитки від пакування, що розмотується, опором руху нитки в балоні змотування, тертям об направляючі пристрої, силою гальмування нитки в натяжному приладі, опором руху нитки в балоні розкладки. На основі аналізу складових елементів натягу отримана математична модель, що має вид

, (1)

де mАВ, mEM - маса одиниці довжини нитки в балонах змотування і розкладки, г;

wс, wр - кутова швидкість обертання нитки в балонах змотування і розкладки, с-1;

Rс, RР -радіус обертання нитки в балонах змотування і розкладки, м;

d - коефіцієнт, що залежить від кратності балона;

kсв - коефіцієнт опору повітря;

е - підстава натурального логарифма;

m м, mф - коефіцієнт тертя нитки об метал і порцеляну відповідно;

a3 - кут обігу ниткою направляючого ролика, рад;

N - сила тиску пружини натяжного приладу, сН;

g - перемінний кут обігу ниткою вічка ниткорозкладача, рад.

Як випливає з залежності (1), вихідний показник Т (натяг) залежить від безлічі факторів. Для подальшого аналізу умов перемотування пряжі на мотальному механізмі з використанням способу безінерційної розкладки нитки треба було визначити найбільш істотні. Для цього проведене ранжирування факторів і визначені найбільш значимі - швидкість руху нитки і кут перегину нитки у вічку ниткорозкладача. В остаточному підсумку, загальна формула для визначення натягу нитки перетворена до більш простого і зручного для подальшого дослідження виду

Т = А Ч u2 + B,

коефіцієнти в якій залежать від прийнятих констант і умов розкладки. Ця формула здобуває вид:

для положення ниткорозкладача, при якому натяг нитки у циклі розкладки є мінімальним

Т 3 = Тmin = 4,42 Ч 10-3 Ч u2 Ч kсв + (3,04 Ч 10-3Ч kсв + 26,48)

для положення ниткорозкладача, при якому натяг нитки у циклі розкладки є максимальним

Т 1 = Tmax = 5,92 Ч 10-3 Ч u2Ч kсв + (3,04 Ч 10-3Ч kсв + 35,46)

Нерівномірність натягу в циклі розкладки, обумовлена як відносна величина між мінімальним і максимальним натягами, в середньому складає 22%.

Зменшити нерівномірність натягу в циклі розкладки можна за рахунок зміни відстані А між віссю обертання пакування ОеОе і площиною обертання ниткорозкладача, яке можливо здійснювати за допомогою зубчатих передач 16,17 (рис.1). Збільшення міжосьової відстані приводить до зменшення кута обігу ниткою вічка ниткорозкладача, що у свою чергу веде до зменшення середнього значення натягу нитки в циклі розкладки. З метою вивчення впливу кута обігу ниткою вічка ниткорозкладача на натяг нитки на основі загальної математичної моделі (1) отримана залежність, у якій k - коефіцієнт, постійний для прийнятих умов перемотування

,

аналіз якої дозволив зробити висновок, що при збільшенні відстані А від 0,075 м до 0,232 м, за рахунок зменшення кута обігу від 1300 до 800, натяг Т зменшується на 23,2%.

В другому підрозділі четвертого розділу приведені результати експериментального дослідження натягу нитки при перемотуванні на експериментальній установці. Фактичне визначення натягу швидкісної нитки здійснювалося за допомогою тензометрії з використанням спеціально розробленої конструкції датчика. В якості датчика використовувалася пружна балочка, встановлена у вільному проміжку між натяжним приладом і ниткопровідною воронкою.

Результати обробки тензограм і їхній аналіз показали, що середній рівень натягу нитки при перемотуванні на виробничому обладнанні на 20 % вище в порівнянні з натягом нитки, що перемотується на експериментальній установці. Це підтверджує висунуту раніше гіпотезу про зниження інерційних навантажень при високошвидкісному перемотуванні з використанням способу безінерційної розкладки нитки і раціональної конструктивно-заправної лінії. Зі збільшенням швидкості руху нитки від 18 м/с до 40 м/с, середнє значення натягу збільшується на 20%.

Збільшення заправної відстані А від вісі пакування до площини обертання ниткорозкладача від 0,075 м до 0,232 м істотно знижує діапазон зміни натягу нитки з 34% при А = 0,075 м до 16 % при А = 0,232 м.

Амплітуду коливання натягу найбільш важливо враховувати при високошвидкісних процесах, оскільки обриви нитки найчастіше викликають короткочасні різкі відхилення натягу від середньостатистичного значення.

Коефіцієнт кореляції дорівнює 0,87. Це дозволяє зробити висновок, що експериментальні дослідження підтвердили теоретично отримані залежності.

Принцип розкладки нитки і формування пакування на запропонованому мотальному механізмі в корені відрізняється від традиційно використовуваного в промисловості. У зв'язку з цим виникла необхідність докладно вивчити одержувані мотальні пакування.

В п'ятому розділі в першому підрозділі розглянуті параметри, що впливають на форму поверхні намотування. Для дослідження були визначені режими, що дозволяють сформувати стійке хрестове намотування пряжі на циліндричний патрон. Найбільш прийнятними виявилися режими, при яких число обертів поверхні намотування wе дорівнювало чи перевищувало в 2, 3, 4 рази число обертів ниткорозкладача wr. Зовні пакування розрізняються ступенем сідловинності. Формування пакувань з подальшим збільшенням співвідношення wr : we очевидно недоцільно, тому що це веде до збільшення сідловинності намотування і, отже, до погіршення збіжності нитки при осьовому змотуванні з пакування в процесі її подальшої переробки.

Сідловинність поверхні намотування обумовлена різною інтенсивністю приросту діаметра уздовж утворюючої. Це зв'язано з впливом прийнятих напрямків обертання поверхні намотування і ниткорозкладача.

Отримані результати по визначенню розташування витка на поверхні пакування, особливо на торцевих ділянках, дають можливість оцінити стійкість намотування і прогнозувати наступні умови сходу нитки з поверхні намотування. ниткорозкладач безінерційний пряжа пакування

Одним з параметрів, що характеризують форму пакування, є висота намотування нитки на пакування Нн. На експериментальному стенді вона залежить від величини співвідношення кутових швидкостей обертання ниткорозкладача і поверхні намотування. Зі збільшенням співвідношення від 1 до 4, висота розкладки лінійно збільшується. З часом при всіх досліджуваних варіантах співвідношення швидкостей обертання, висота розкладки нитки на поверхні намотування збільшується, що зв'язано зі зменшенням довжини вільної ділянки нитки від точки розкладки до точки намотування по мірі формування пакування, і цей фактор впливає на характер зміни Нн. Одержання залежності приросту Нн = f (t) свідчить про те, що сформувати пакування при зменшенні довжини вільної ділянки нитки не можна, тому що це приведе до масового звалення витків на торець пакування.

Отже, для одержання пакування достатнього обсягу, необхідно по мірі його наробітку або підтримувати постійним відстань від ниткорозкладача до поверхні намотування, або збільшувати її по визначеному закону. Закон зміни відстані А в процесі формування пакування, представлений на рис.5, було отримано експериментально при перемотуванні пряжі в режимі співвідношення швидкостей wr : we = 1 : 3, що дозволило сформувати біконусне пакування зі стійким розташуванням витків пряжі.

1 - wr : we = 1:1, Нн = 0,0143Ln(t) + 0,049, R2 = 0,953;

2 - wr : we = 1:2, Нн = 0,0169Ln(t) + 0,0204, R2 = 0,939;

3 - wr : we = 1:3, Нн = 0,018Ln(t) - 0,098, R2 = 0,932;

4 - wr : we = 1:4, Нн = 0,0141Ln(t) - 0,0098, R2 = 0,983.

В другому підрозділі п'ятого розділу досліджуються структурні параметри отриманих пакувань. Основним структурним показником мотальних пакувань є щільність намотування пряжі. Отримані результати досліджень підтвердили існуюче уявлення про внутрішню структуру пакувань: вплив тиску витків на характер розподілення об'ємної щільності по шарах намотки і вплив кута схрещування витків на характер розподілення щільності намотування уздовж утворюючої.

Проте, тут мають місце особливості, пов'язані зі способом формування пакувань. Так, наприклад, у полуциклах розкладки, при русі точки намотування Мі уздовж утворюючої пакування, щільність неоднакова: при переміщенні від правого торця до лівого вона на 8 … 10% перевищує середнє значення щільності при русі в зворотному напрямку.

Виходячи із отриманих результатів розподілення щільності намотування уздовж утворюючої, слушно вважати, що при намотуванні пакувань новим способом не тільки величина, але і напрямок швидкостей руху точок намотування і розкладки, впливає на розташування витків у циклі намотування. Цим можно пояснити різну щільність у полуциклах розкладки і збільшення щільності у напрямку правого торця пакування, тому що в різних точках поверхні намотування напрямок векторів відносної та пересувної швидкостей різний.

Також встановлено, що зі збільшенням співвідношення кутових швидкостей обертання ниткорозкладача і поверхні намотування щільність у середньому по пакуванню збільшується на 15%. Це пояснюється збільшенням натягу нитки в балоні розкладки за рахунок збільшення швидкості "підхоплення" нитки пакуванням, що обертається.

Таким чином, завдяки принципово новому підходу до технології процесу перемотування пряжі, вдалося на підвищених швидкістях перемотування одержати пакування заданої форми і структури. Реалізація запропонованої технології перемотування дозволить підвищити продуктивність устаткування і праці, що дасть можливість текстильним підприємствам України більш раціонально й ефективно використовувати створений у народному господарстві виробничий потенціал і сировинні ресурси. Очікуваний економічний ефект складає 12411 грн. при переробці 1000 кг пряжі.

Висновки

1. У розвитку теорії і практики процесу перемотування розроблена технологія безінерційної розкладки нитки на пакування при високих швидкістях її руху. З метою підвищення ефективності процесу перемотування запропановано пристрій для високошвидкісної розкладки нитки на пакування без обмеження радіуса намотування пакування, яке формується, пріоритет якого захищений Патентом України № 24537 А. Використання способу безінерційної розкладки нитки і індивідуального осьового приводу до поверхні намотування, дозволило сформувати пакування при швидкості перемотування нитки 40 м/с, що в 1,5…3 рази вище в порівнянні з існуючими виробничими режимами. При цьому обривність бавовняної пряжі різної якості і лінійної щільності в 2…3 рази нижче в порівнянні з нормованими показниками.

2. Отримана теоретична математична модель натягу нитки при високошвидкісному перемотуванні з використанням способу безінерційної розкладки, яка визначає вплив основних конструктивно-заправних параметрів експериментальної установки мотального механізму і кінематичних параметрів процесу перемотування на натяг нитки. Її аналіз дозволяє прогнозувати величину і нерівномірність натягу нитки при перемотуванні пряжі на підвищених швидкостях і визначити шляхи зниження середнього рівня натягу нитки.

3. Встановлено, що за рахунок збільшення відстані від вісі обертання пакування до площини обертання ниткорозкладача від 0,075 до 0,232 м, нерівномірність натягу нитки при перемотуванні зменшується з 34 % до 16 %.

4. Експериментальне дослідження натягу нитки підтвердило вірогідність теоретичної моделі. Коефіцієнт кореляції між експериментальною і теоретичною залежностями натягу склав 0,87.

5. З метою визначення і наступного прогнозування впливу конструктивно-заправних і кінематичних параметрів експериментальної мотальної установки на форму одержуваних пакувань:

· досліджено вплив співвідношення швидкостей обертання пакування і ниткорозкладача на форму пакувань;

· визначено закони зміни діаметрів і висоти розкладки пряжі на пакування в процесі формування;

· встановлено вплив висоти підйому ниткорозкладача на висоту розкладки пряжі на пакуванні;

на структуру одержуваних пакувань:

· визначено характер зміни об'ємної щільності намотування по радіусу і уздовж утворюючої пакування і встановлені причини її нерівномірності.

6. Розроблено технологічний режим одержання біконусного пакування, у якому по мірі формування пакування, при співвідношенні кутових швидкостей обертання ниткорозкладача і пакування wr:wе=1:3, відстань від площини обертання ниткорозкладача до вісі формованого пакування змінювалася в два етапи:

,

де t0 = 0, t1 = 250 с, t2 = 800 с.

7. Передбачуваний економічний ефект від застосування запропонованої технології складає 12411,03 гривень у розрахунку на переробку 1000 кг пряжі.

Список опублікованих праць за темою дисертації

1. Рязанова Е.Ю., Якубицкая И.А., Зубков М.П. О возможностях формирования паковок при безынерционном способе раскладки нити // Вестник Херсонского государственного технического университета. - 1997. - № 2. - С. 216-217.

2. Якубицкая И.А., Рязанова Е.Ю., Домбровский А.Г. Исследование структуры тела наматывания при высокоскоростном способе формирования паковок // Проблемы легкой и текстильной промышленности Украины. - 1999. - №2 - С.130-133.

3. Якубицька І.А., Рязанова О.Ю., Домбровський А.Г. Отримання і дослідження заданої форми поверхні намотування при розкладі нитки безінерційним способом // Вісник Технологічного університету Поділля. - 1999. - № 4 - С.29-31.

4. Чугін В.В., Якубицька І.А., Домбровський А.Г., Рязанова О.Ю. Патент №24537А Україна, МКИ В 65Н 54 / 28. Пристрій для розкладу нитки. Заявл.27.06.97; Опубл. 30.10.98, Бюл..№5.-3 с. іл.

5. Якубицкая И.А., Рязанова Е.Ю., Домбровский А.Г. Влияние кинематических условий наматывания на структуру паковки при высокоскоростном способе ее формирования // Сб. трудов Всеукраинской научно-технической конференции "Проблемы легкой и текстильной промышленности на пороге нового века". - Херсон. - 1999. - С.68-69.

6. Якубицкая И.А., Рязанова Е.Ю., Домбровский А.Г. Теоретическое исследование натяжения нити при перематывании с использованием безынерционного способа раскладки // Сб. трудов Всеукраинской научно-технической конференции "Проблемы легкой и текстильной промышленности на пороге нового века". - Проблемы легкой и текстильной промышленности Украины. - Херсон. - 2000. - С.168-169.

Размещено на Allbest.ru

...