Удосконалення умов перемотування пряжі на мотальному автоматі "Автоконер"

Размещено на http://www.allbest.ru/

ХЕРСОНСЬКИЙ ДЕРЖАВНИЙ ТЕХНІЧНИЙ УНІВЕРСИТЕТ

УДК 677.024.1

Удосконалення умов перемотування пряжі на мотальному автоматі “Автоконер”

Спеціальність 05.19.03 - Технологія текстильних матеріалів

АВТОРЕФЕРАТ

дисертації на здобуття наукового ступеня

кандидата технічних наук

Баран Ірина Анатоліївна

Херсон 1999

Дисертацією є рукопис.

Робота виконана в Херсонському державному технічному університеті Міносвіти України

Захист відбудеться “15” квітня 1999 р. о 12 годині на засіданні спеціалізованої вченої ради Д67.052.02 в Херсонському державному технічному університеті за адресою: 325008, м. Херсон, Бериславське шосе, 24.

З дисертацією можна ознайомитися в бібліотеці Херсонського державного технічного університету (325008, м. Херсон, Бериславське шосе, 24).

Автореферат розісланий “ 15 ” березня 1999 р.

Вчений секретар спеціалізованої ради Якимчук Р.П.

1. ЗАГАЛЬНА ХАРАКТЕРИСТИКА РОБОТИ

Актуальність теми. У сучасних умовах ринкової економіки перед підприємствами текстильної промисловості постала задача - забезпечити випуск конкурентноздатної продукції (тканини) при високих техніко-економічних показниках виробництва. А це означає: при використанні сучасного вітчизняного та кращих моделей зарубіжного обладнання підвищити якість продукції, знизити витрати сировини, зменшити собівартість продукції і підвищити продуктивність обладнання.

Важливу роль у досягненні цієї задачі відіграють технологічні процеси підготовки пряжі до ткацтва. Якість, асортимент тканин і продуктивність кінцевого процесу - ткацтва зумовлюються рівнями технологічності підготовчих процесів - перемотування, снування, шліхтування. Процес перемотування пряжі є одним із важливих етапів підготовки пряжі до ткацтва. Зараз цей технологічний перехід підготовки пряжі до ткацтва є найбільш автоматизованим і найбільш підготовленим до створення на підприємствах цехів із САК (системою автоматичного керування). Це пов'язано з тим, що на зміну старим мотальним машинам прийшли найбільш сучасні мотальні автомати як вітчизняного, так і зарубіжного виробництва.

Але незважаючи на велику увагу, що приділяється дослідниками та виробничниками цьому процесу, залишається чимало проблем, що неминуче виникають при впровадженні нового обладнання. Основними проблемами є: вдосконалення технологічних параметрів процесу, удосконалення форми і структури пакування, скорочення витрат на сировину.

Таким чином, важливого народногосподарського значення й особливої актуальності набувають розробка раціональних режимів перемотування та впровадження нового обладнання на підприємствах України.

Зв'язок роботи з науковими програмами, планами, темами. Дисертаційна робота виконана у відповідності до завдання, передбаченого кафедральним напрямком держбюджетної роботи “Удосконалення та оптимізація процесу перемотування пряжі”, узгодженої з бюджетом та державною науково-технічною програмою на 1996-2000 р.р.

Мета та задачі дослідження. Розробити технологію перемотування бавовняної пряжі, що дозволить підвищити ефективність використання мотального автомата “Автоконер” у вітчизняній промисловості.

Об'єкти і методи досліджень. Експериментальні дослідження проводилися на Херсонському виробничому бавовняному об'єднанні (ХВБО), на 3-ій фабриці на мотальному автоматі “Автоконер”. З метою визначення ефективності використання мотального автомата “Автоконер” проведені порівняльні дослідження характеристик процесу перемотування на мотальному автоматі “Аутосук” і мотальній машині М-2.

Завдання, що були поставлені в даній роботі, вирішувалися теоретичними й експериментальними методами. Результати експериментів оброблені аналітичними методами та методами математичної статистики з використанням ЕОМ.

Наукова новизна одержаних результатів

- Визначено вплив особливостей конструкції ниткорозкладача автомата “Автоконер” в умовах розкладки нитки на поверхню намотування. Отримано математичні моделі кінематичних умов розкладки нитки конічним мотальним барабанчиком. Отримано емпіричні залежності коефіцієнта ковзання у фрикційній парі “конус-конус” (бобіна-барабанчик). Визначено математичну залежність коефіцієнта ковзання в міру формування пакування. Вперше розглянуто явище деформації ділянки нитки, що набігає, на поверхню конічної бобіни та визначено закон зміни деформації цієї ділянки.

- Розроблена й апробована методика визначення об'ємної щільності тіла намотування з урахуванням і без урахування тиску шарів намотки, що лежать вище. Отримано математичні моделі об'ємної щільності намотки з урахуванням і без урахування тиску шарів намотки, що лежать вище, для пакувань, що формуються на мотальному автоматі “Автоконер”. Отримано експериментальні залежності розподілу відносної щільності намотування бобіни уздовж її твірної та розроблено рекомендації по зниженню нерівномірності розподілу щільності намотування.

- Розроблено методику для визначення раціонального використання пряжі на мотальному автоматі “Автоконер”. Розроблено рекомендації по зниженню відходів при перемотуванні бавовняної пряжі на мотальному автоматі “Автоконер”.

Практичне значення одержаних результатів. На основі одержаних результатів розроблені та впроваджені у виробництво раціональні режими перемотування пряжі на мотальному автоматі “Автоконер”, що дозволили підвищити ефективність використання мотального автомата за рахунок підвищення фактичної продуктивності перемотування та зниження витрат сировини. Рекомендовані режими можуть бути використані в бавовняній промисловості на текстильних підприємствах України й інших країн.

Особистий внесок здобувача. Постановка задачі та мети роботи, проведення експериментальних досліджень, опрацювання й аналіз отриманих результатів, формування основних наукових і практичних положень та висновків.

Розробка раціональних режимів роботи мотального автомата “Автоконер” і рекомендацій по впровадженню у виробництво ресурсозберігаючої технології за рахунок науково обгрунтованої методики нормування витрат пряжі в процесі перемотування.

Апробація результатів дисертації. Головні положення дисертаційної роботи доповідались та обговорювались на:

розширеному засіданні кафедри “Ткацтво і дизайн” Херсонського державного технічного університету в 1998 р., м.Херсон;

розширеному засіданні кафедри “Хімічна технологія” Хмельницького технологічного університету Поділля в 1999 р., м. Хмельницький.

Публікації. Основні положення дисертації викладені в семи наукових працях: чотири опубліковані в наукових журналах, одна розміщена в збірнику наукових праць, дві опубліковані в матеріалах наукової конференції.

Структура та обсяг дисертаційної роботи. Дисертаційна робота складається з вступу, п'яти розділів, висновків і рекомендацій, списку використаних джерел та додатків. Повний обсяг дисертації складає 135 сторінок, 31 таблицю, 20 рисунків, 11 додатків, 80 найменувань літературних джерел.

2. ОСНОВНИЙ ЗМІСТ

автомат ниткорозкладач ковзання

У вступі обгрунтовано актуальність теми дисертаційної роботи, сформульовано мету та задачі досліджень, показано наукове та практичне значення одержаних результатів.

Розділ 1. Літературний огляд

У першому розділі обгрунтована актуальність теми дисертації, сформульована її основна мета, перераховані найбільш важливі положення, закономірності, що були отримані автором і мають наукову цінність. Розглянуті та проаналізовані основні напрямки експериментальних досліджень процесу перемотування, а також наведений порівняльний аналіз мотальних автоматів різних фірм і результатів їх впровадження на вітчизняних підприємствах.

У цьому розділі поданий аналітичний огляд літератури з досліджуваного питання, що дозволило сформулювати мету та задачі дослідження. Проаналізовано основні наукові праці класичних теорій процесів перемотування, формування пакувань та їхнього напружено-деформованого стану професорів В.А.Гордєєва, Є.Д. Єфремова, А.П. Мінакова, І. Мігушева, В.Б. Кльонова, В.Ю. Щербаня й інших, що послужили для розробки методик даного дослідження.

Розділ 2. Дослідження кінематичних характеристик процесу намотування пряжі

Однією з причин нерівномірної щільності намотування пряжі на бобіну є нерівномірна швидкість намотування нитки.

На основі теоретичного методу розрахунку швидкості точки розкладки, запропонованого професором Єфремовим Є.Д., для умов формування конічної бобіни на мотальному автоматі “Автоконер” були отримані математичні моделі для визначення:

величини переміщення точки намотування

(1)

швидкості точки намотування

(2)

Виходячи з цих залежностей, була визначена лінійна швидкість точки розкладки. Розрахунки показали, що швидкість розкладки нерівномірна як у циклі, так і в міру формування бобіни.

Важливою характеристикою кінематичних умов намотування є “точка відносного спокою”, координата якої визначає положення точки розкладки в канавці ниткорозкладача, у якій швидкість нитки на поверхні намотування і поверхні розкладки рівні. Стосовно до умов розкладки ниткорозкладача мотального автомата “Автоконер” координата точки відносного спокою нитки в канавці визначена за формулою професора Єфремова Є.Д.

Координата точки намотування визначалася за формулою:

, (3)

;

;

- середній діаметр мотального барабанчика;

- контактний радіус;

- кут перегину нитки в канавці;

- глибина канавки мотального барабанчика;

r - поточний радіус намотки;

Н - крок витка від малого торця мотального барабанчика;

h - приріст кроку (h=0);

Таблиця 1 Результати розрахунку координати точки відносного спокою

Найменування показників	Вихідні дані	Розрахункові значення
	r, см	H, см	, рад.	, см	D, см	, см	, рад	A, см	B, см	C, см	X0, см
Точка віднос-ного спокою: на початку на-мотування бо-біни наприкінці на-мотування бо-біни	8,6 18,3	15,0 15,0	0,037 0,037	2,4 2,4	8,54 8,54	9,8 9,8	0,09 0,13	2417,8 5832,1	603277 3272172	6,47 6,47	-1,8 -4,5

З результатів розрахунку очевидно (табл.1), що точка відносного спокою з самого початку формування бобіни виведена за межі її твірної. Це значить, що технологічні умови намотування нитки на пакування на мотальному автоматі “Автоконер” більш рівномірні, ніж на мотальній машині.

Однією з технічних вимог, що ставлять до процесу перемотування, є мінімальний розмір ковзання бобіни щодо мотального барабанчика.

У наших дослідженнях розмір ковзання визначався за такою формулою:

(4)

де - теоретична швидкість барабанчика;

n_ф - фактична швидкість бобіни

Фактична швидкість бобіни визначалася експериментально по витку пряжі, намотаному на її поверхню.

На рис. 1 подані залежності розміру ковзання бобіни щодо мотального барабанчика в міру формування бобіни. Графічні залежності, подані на рис.1, апроксимуються такими математичними моделями:

- мотальна машина М-2: (5)

- мотальний автомат “Аутосук”: (6)

- мотальний автомат “Автоконер”: (7)

Теоретичний аналіз показує, що інтенсивність намотування на мотальному автоматі “Автоконер” вище в 1 … 2 рази, у порівнянні з мотальним автоматом “Аутосук” і мотальною машиною М-2.

Рис. 1 Зміна ковзання бобіни в міру її формування на різноманітному мотальному устаткуванні

1. Мотальна машина М-2 2. Мотальний автомат “Аутосук”

3. Мотальний автомат “Автоконер”

Нами вперше запропонована методика для визначення деформації ділянки нитки, що набігає на конічну поверхню намотування. На основі цієї методики отриманий закон для визначення деформації витка з боку великого торця бобіни в залежності від натягу витка Q і кута охоплення витком поверхні намотування .

 (8)

При вивченні кінематичних умов намотування пряжі за допомогою ниткорозкладача з гвинтовою канавкою не можна не згадати про контактний діаметр бобіни, діаметр, де відсутнє ковзання бобіни щодо мотального барабанчика. Розмір і положення контактного діаметра визначався виразом:

(9)

де n_м.б. - цикл розкладки мотального барабанчика;

n_б.ф. - фактична швидкість бобіни;

- середній діаметр мотального барабанчика.

Таблиця 2 Результати розрахунку розміру контактного діаметра в міру намотування бобіни

№ шару	1	2	3	4	5	6	7
	19,8	17,7	16,0	14,3	12,4	10,7	8,8
	20,0	18,1	16,5	14,6	11,5	11,5	7,9

Як видно з табл.2, контактний діаметр у всіх шарах намотки близький за своїм значенням до середнього діаметра бобіни, тому швидкість на поверхні намотування буде незначно відрізнятися від швидкості на поверхні розкладки, отже, втрати швидкості та продуктивності перемотування будуть мінімальними. Для розрахунку швидкості точки розкладки конічним мотальним барабанчиком із змінним кутом підйому гвинтової лінії канавки () подана залежність виду:

, (10)

де

R₁,R₂ - відповідно радіуси малого і великого торцевого барабанчика;

R_k - контактний радіус бобіни;

- кут підйому гвинтової лінії канавки барабанчика.

Яка дозволяє теоретично визначити швидкість розкладки в будь-якій точці перетину ниткорозкладача.

Розділ 3. Дослідження структури пакувань, що формуються на мотальному автоматі “Автоконер”

Основним параметром, що характеризує структуру та напруженість формуючого тіла намотки, є об'ємна щільність намотування. У даному розділі розглянуті особливості процесу формування бобіни на мотальному автоматі “Автоконер” та вивчена структура тіла намотки. У наших дослідженнях для більш комплексного уявлення про напружено-деформований стан пакування досліджувався розподіл щільності по радіусу намотки (радіальна щільність) та по довжині твірної пакування (меридіальна щільність).

Для вивчення радіальної щільності тіла намотки нами запропонований метод міток, який дозволяє визначити об'єм шару, що намотується під дією тиску зовнішніх шарів при намотуванні та без тиску цих шарів при розмотуванні бобіни.

Результати зміни радіальної щільності намотки з урахуванням тиску шарів і без урахування тиску шарів (криві 1, 2) подані на рис.2.



Рис. 2 Графік напруженого стану бобіни з силою шарів n

1. 2.

Характеристикою нерівномірності щільності намотки уздовж твірної тіла бобіни є меридіальна щільність, зумовлена нерівномірністю швидкості прямування нитки уздовж тіла бобіни.



Рис. 3 Розподіл меридіальної щільності намотки

З метою оцінки умов розкладки на торцевих ділянках бобін, зформованих на різному мотальному обладнанні, досліджувалося розташування витка на торцях.

Таблиця 3 Розташування витка на торцях бобіни

№ варіанта	М-2	“Аутосук”	“Автоконер”
	загальна кількість випадків	Відсоток збігу, %	загальна кількість випадків	Відсоток збігу, %	загальна кількість випадків	Відсоток збігу, %
1. 2. 3. 4. 5.	37 62 21 80 101	16,2 9,7 9,5 17,5 26,7	31 31 18 44 137	12,9 16,1 11,1 20,4 43,8	45 47 25 57 116	11,1 13,5 8,0 17,5 33,6

Встановлено, що виток може зайняти одне з п'ятьох положень. З усіх випадків фіксації витка на торцевих ділянках найбільша кількість збігів виявлена в 5 варіанті на усіх видах обладнання. Для розщільнення торців намотки на мотальному автоматі “Автоконер” рекомендується застосовувати осьовий зсув мотального барабанчика 1, 2 і 3 мм.

Розділ 4. Розробка умов зниження кількості відходів ниток у процесі перемотування пряжі на мотальному автоматі “Автоконер”

Робота мотальних автоматів супроводжується виділенням великої кількості відходів ниток, довжина яких вибирається з урахуванням забезпечення надійності спрацьовування маніпуляторів і вузлозв'язувачів.

На мотальному автоматі “Автоконер” технологічно неминуче утворення відходів, які складаються з кінців пряжі, що обрізуються при їхньому зв'язуванні через обривність і заміну починків, а також залишків пряжі на недороблених починках.

Підсумковий розмір відходів визначався за такою формулою:

(11)

Довжина закріпленої в затискачі нитки, необхідна для відшукування її кінця на починку, не повинна перевищувати 0,5м. У цьому випадку за інших рівних умов відходи від загальної довжини ниток, що перемотуються, становлять 0,23%.

Вади “залипання” на мотальному автоматі були виявлені вперше, раніше на мотальних машинах вони не зустрічалися. Ці вади утворюються внаслідок накладення витків один на іншій, та утворення петель з попередніми витками в процесі намотування нитки.

Таблиця 4

Валики	Метраж, м	Всього	Вади	Число обривiв на 104 м
			“слабка нитка”	“залипання”	“непропряд”
1 2 3	32000 32000 32000	6 21 11	2 5 6	- 14 -	4 2 5	1,875 6,56 3,43
-	96000	38	13	14	11	11,865
Вiдсоток обривів за вадами	34,2	36,8	36,8	28,9

Розділ 5. Визначення економічної ефективності на мотальному автоматі “Автоконер”

Економічна ефективність була отримана за рахунок зниження норми відходів пряжі при перемотуванні бавовняної пряжі лінійних щільностей 10 і 14 текс. Річний економічний ефект на 1000 кг пряжі, що перемотується: лінійною щільністю 10 текс склав 477,4 грн., лінійною щільністю 14 текс склав 628,36 грн.

ВИСНОВКИ

1. В міру намотування бобіни стабілізуються кінематичні умови намотування. Канавка мотального барабанчика автомата “Автоконер” сприяє меншій нерівномірності швидкості намотування, ніж гвинтові канавки на мотальних машинах. Проведено експериментальне дослідження відсотка ковзання бобіни відносно мотального барабанчика та отримані емпіричні залежності відсотка ковзання від середнього діаметра намотування пряжі на бобіну. Визначені величина та положення контактного діаметра бобіни в міру її формування.

2. Розроблена методика розрахунку довжини деформованої ділянки нитки при набіганні на конічну бобіну з боку великого діаметра. Запропонована методика є основою для розробки математичної моделі напружено-деформованого стану нитки на будь-якій ділянці поверхні конічної бобіни, що дозволяє керувати процесом формування пакування з раціональними параметрами.

3. Отримані емпіричні залежності:

без урахування тиску шарів

з урахуванням тиску шарів

за якими можна визначити характер зміни об'ємної щільності намотки при її формуванні до та після релаксації шарів бобіни з урахуванням її напруженого стану. Деформація шарів нерівномірна як по шарам в процесі намотування, так і в процесі розмотування. В процесі розмотування щільність зменшується за рахунок збільшення об'єму намотування на 2-3% і становить в середньому 430 кг/м³. Характер розподілу об'ємної щільності всередині тіла намотування не рівномірний. Під дією тиску зовнішніх шарів об'ємна щільність збільшується від 440 до 540 кг/м³, що становить 20% та умовно може характеризувати нерівномірність щільності намотування.

4. При рекомендованих технологічних режимах роботи автомата відходи перемотуваної гребінної пряжі лінійної щільності 10 текс становлять 0,3%, 14 текс - 0,25% від загальної довжини ниток, що перемотуються.

5. Найбільший відсоток обривів при снуванні становить вада “залипання” ниток, яка по своїй суті близька до вади “джгутове намотування”. Встановлено, що в середньому відсоток цієї вади становить 38% від всіх видів вад, виявлених при снуванні. В цілому, по контрольній ставці обривність пряжі при снуванні не перевищує нормовану.

6. Отримана економічна ефективність за рахунок зниження норми відходів для пряжі лінійною щільністю: 10 текс - 477,4 грн., 14 текс - 628,36 грн.

ОСНОВНІ РЕЗУЛЬТАТИ ДИСЕРТАЦІЙНОЇ РОБОТИ ОПУБЛІКОВАНІ

1. Бондарь (Баран) И.А., Рязанова Е.Ю., Якубицкая И.А. Исследование радиальной плотности намотки на мотальном автомате “Автоконер”. //Сборник научных трудов “Актуальные проблемы техники и технологии текстильной промышленности”. /ХГТУ. - Херсон, 1997. - С. 15-18.

2. Бондарь (Баран) И.А., Рязанова Е.Ю. Изменение скорости бобины на мотальных автоматах “Автоконер”//Вестник ХГТУ. №3, - Херсон, 1998, - С. 221-223.

3. Бондарь (Баран) И.А., Рязанова Е.Ю. Проблемы нормирования отходов на мотальном автомате “Автоконер”. //Проблемы текстильной и легкой промышленности, - Херсон, ХГТУ, 1998 , С. 198-200.

4. Бондарь (Баран) И.А., Рязанова Е.Ю., Домбровский А. Исследование меридиальной плотности намотки бобин формируемых на мотальном автомате “Автоконер”. //Проблемы текстильной и легкой промышленности, Херсон, ХГТУ, 1999 , С. 195-197.

5. Якубицкая И.А., Бондарь (Баран) И.А., Рязанова Е.Ю., Чугин В.В. Дефомация набегающего на паковку участка нить в процессе наматывания//Проблемы текстильной и легкой промышленности. - Херсон, ХГТУ, 1999 , С. 156-157.

6. Якубицкая И.А., Игнатенко Р.П., Бондарь (Баран) И.А. Изменение скорости бобины на мотальных автоматах “Автоконер”//Тезисы докладов научно-практической конференции/ХИИ. - Херсон, 1995, - С.33.

7. Игнатенко Р.П., Якубицкая И.А., Бондарь (Баран) И.А. Исследование структурных и физико-механических показателей ткани на бесчелночных ткацких станках//Тезисы докладов научно-практической конференции/ХИИ, - Херсон,- 1995, - С.32.

8. Ігнатенко Р.П., Бондар (Баран) І.А., Якубицька І.А. Проблеми нормування відходів на мотальному автоматі “Автоконер”//Тези доповіді конференції/ХІІ, - Херсон, - 1996, - С.11.

Размещено на Allbest.ru

...