Одержання крученої пряжі скороченим способом

1. ЗАГАЛЬНА ХАРАКТЕРИСТИКА РОБОТИ

кручений нитка прядіння

Актуальність теми. Вагомий внесок у поповнення бюджету держави завжди вкладала текстильна промисловість. Тому, в період кризового стану економіки України важливо, в першу чергу, забезпечити стабілізацію роботи цієї галузі.

Основні тенденції розвитку текстильної промисловості України полягають у відновленні асортименту і створенні нових ресурсозберігаючих і маловідхідних технологій, що задовольняють вимогам раціонального та економічного використання всіх видів матеріальних ресурсів. Ці тенденції зумовлені, головним чином, двома об'єктивними факторами:

- необхідністю задоволення попиту населення на нові текстильні вироби високого рівня якості, що відповідало б міжнародним стандартам і дозволило б функціонуванню ринкових відносин, конкуренцію на внутрішньому і особливо зовнішніх ринках;

- в умовах нестачі сировини, складного фінансового стану і розвалу старих економічних зв'язків виробництво повинно здійснюватися за рахунок економії сировини, енергетичних і матеріальних ресурсів.

Тому набувають важливого значення питання і наукові розробки в галузі створення перспективних технологій. Однією з умов практичного рішення поставлених завдань є використання нових способів отримання крученої пряжі з сполученням декількох технологічних переходів. Таким способом є однопроцесне прядіння і крутіння.

Враховуючи, що альтернативи кільцевому прядінню поки ще немає (мається на увазі якість виробленої пряжі, універсальність застосування, за видами волокон, що переробляються і діапазону лінійних щільностей), вдосконалення цього способу прядіння є актуальною задачею.

Спосіб, який отримав розповсюдження в гребінному прядінні вовни, представляє інтерес і для прядіння бавовни.

Зв'язок роботи з науковими програмами, темами. Враховуючи реальні потреби виробництва в рішенні завдань створення ресурсозберігаючих технологій, проведено комплекс наукових і експериментальних робіт. Роботи виконувалися на кафедрі “Прядіння натуральних і хімічних волокон” Херсонського державного технічного університету під керівництвом д. т. н., професора Якимчука Р.П., та доцента Кабанова Г.Н. за рамками господарчодоговірних тематик.

Наукові розробки створені в напрямку “Ресурсозберігаючі технології виробництва текстильних матеріалів” і задач, викладених у державній програмі розвитку легкої промисловості України на період до 2000 року.

Мета і задачі дослідження. Метою даної роботи є отримання конкурентноспроможної крученої пряжі шляхом розробки науково обгрунтованої ресурсозберігаючої технології.

Для досягнення поставленої мети необхідно:

- експериментально визначити фактори, що суттєво впливають на якість крученої пряжі, отриманої скороченим способом;

- розробити конструкцію пристрою, що підвищує надійність і забезпечує реалізацію однопроцесного способу отримання крученої пряжі;

- дати аналіз причин обривності дослідної крученої нитки при її формуванні на технологічному обладнанні;

- розробити та дослідити шляхи зниження натягу та обривності на кільцепрядильних машинах при виробництві крученої пряжі скороченим способом;

- провести дослідження фізико-механічних показників крученої пряжі, отриманої новим способом;

- зробити структурний аналіз пряжі скороченого способу виробництва;

- отримати математичну модель, що зв'язує між собою технологічні параметри машини зі властивостями одержаної пряжі;

- дати оцінку економічній ефективності нового способу отримання крученої пряжі.

Наукова новизна отриманих результатів полягає в слідуючому:

- розроблена наукова підстава для одержання бавовняної крученої пряжі скороченим способом;

- розроблений і випробуваний комбінований пристрій стеження за наявністю трикутника крутіння, який відвертає появу браку пряжі і дозволяє знизити кількість відходів у прядінні;

- отримана математична модель впливу геометричних параметрів насадки на натяг;

- розроблена і створена насадка веретена, що дозволить за рахунок зменшення радіусу балону знизити натяг у трикутнику крутіння, завдяки цьому - стабілізувати технологічний процес отримання крученої пряжі скороченим способом;

- запропонована математична модель впливу параметрів заправки кільцепрядильної машини на властивості пряжі скороченого способу виробництва.

Практична цінність отриманих результатів полягає в можливості розширення асортименту крученої пряжі за рахунок реалізації в промисловості однопроцесного прядіння та крутіння. Використання цього способу дозволить:

підвищити продуктивність праці і обладнання;

знизити витрати електроенергії;

скоротити виробничі площі;

знизити втрати сировини і чисельність основних робітників.

Реалізація скороченого способу отримання крученої пряжі надає можливість відмовитися від закупки дорогокоштовного крутильного обладнання за кордоном, що дозволить текстильним підприємствам більш раціонально і ефективно використати свій виробничий потенціал, створений в народному господарстві України.

Запропонована конструкція протибалонної насадки дозволяє стабілізувати технологічний процес отримання пряжі за скороченим способом і знизити обривність на 5%.

Робота може бути реалізована на будь-якій бавовняній фабриці.

Методика дослідження передбачала теоретичні і експериментальні засоби дослідження в лабораторних та виробничих умовах. Об'єктом дослідження була бавовняна пряжа скороченого способу виробництва (ССВ) з двох рівниць результуючої лінійної щільності 40.17 текс і крученої пряжі такої ж лінійної щільності, отриманої за класичною технологією (класична).

Порівнювальні пряжі вироблені на Херсонському бавовняному комбінаті (ВАТ “ХБК”). Пряжа ССВ вироблялася на кільцепрядильній машині П-76-5М6.

Експериментальні дослідження проводилися за оптимізацією технологічних параметрів, конструктивних характеристик насадок веретена та їхнього впливу на якісні показники пряжі.

Обробка і аналіз результатів експерименту виконувалися засобами математичної статистики, регресійного та кореляційного аналізу. Помилки досліду не перевищували 2,5-3,0%. Оцінка фізико-механічних показників якості пряжі проводилася за допомогою існуючих державних стандартів та загальноприйнятих методик, основними з яких є ДСТУ 2535-94, ГОСТ 6611.1-73 “Нити текстильные. Метод определения линейной плотности (толщины)”, ГОСТ 6611.2-73 “Нити текстильные. Методы определения разрывной нагрузки и разрывного удлинения”, при оцінці ворсистості відбір і досліди проводилися в відповідності з ГОСТ 6611.0-73, та ГОСТ 6611.4-73. “Измерения, методы обработки результатов, определение оценок и доверительных границ для параметров нормального распределения” ГОСТ 11.004-74 та ГОСТ 8.207-76.

Обробка отриманих результатів проводилася на ЕОМ за допомогою оригінальної програми на мові Turbo Basiс, програми “Matlab 5.2.

Особистий внесок здобувача.

Комплекс наукових досліджень, наведених у дисертаційній роботі, виконаний автором, а також здійснено обгрунтування наукових результатів, критичне вивчення науково-технічної інформації та впровадження рекомендацій у виробництво. З робіт, виконаних у співавторстві, на захист винесено лише матеріал, що належить автору.

Апробація результатів дисертації.

Основні положення дисертаційної роботи доповідались та обговорювались на технічній раді Херсонського бавовняного комбінату (ХБК), науково-практичних конференціях, розширеному засіданні кафедри прядіння натуральних і хімічних волокон Херсонського державного технічного університету.

Публікації за темою дисертації. Включають 7 друкованих праць, а саме: 5 статей у наукових збірниках, 1 стаття у провідному фаховому виданні, 1 позитивне рішення на видання патенту України.

Структура і обсяг роботи.

Дисертаційна робота складається із вступу, п'яти розділів, загальних висновків, списку літературних джерел і додатків. Дисертація містить 110сторінок основного тексту, перелік літератури з 116 найменувань, 25 малюнків, 27 таблиць і додатків.

В додатках представлені акти випробувань, проміжні математичні доведення, таблиці допоміжних цифрових даних, розрахунок економічного ефекту.

2.ОСНОВНИЙ ЗМІСТ РОБОТИ

У вступі обгрунтована актуальність теми, сформовані мета та завдання дослідження, вказані методи дослідження, відзначено наукову новизну та практичне значення роботи.

Розділ 1. “Аналітичний огляд та завдання дослідження”

У першому розділі проведено аналіз сучасного становища при кільцевому способі прядіння, переваги і основні напрямки його розвитку. Розглянуті різноманітні способи одержання крученої пряжі. Встановлено, що одним з основних резервів збільшення продуктивності кільцепрядильних машин є застосування на цих машинах нового способу прядіння і крутіння.

Проведено аналіз причин, що перешкоджають реалізації скороченого способу одержання крученої пряжі. Виявлені причини обривності крученої пряжі, виробленої скороченим способом. В існуючих витяжних приладах установлене навантаження змінюється в процесі роботи машини.

Для нормального проходження технологічного процесу витягування на кільцепрядильних машинах істотне значення має величина навантаження та його тривалість у процесі експлуатації.

Проведено аналіз існуючих на теперішній час конструкцій автоматичного і механічного контролю та фіксації обриву одного з двох компонентів крученої пряжі.

Огляд літератури показав, що кільцепрядильні машини перспективні та економічно ефективні для вироблення крученої пряжі за скороченим способом, але при цьому потребують грунтовних досліджень проблеми підвищення продуктивності обладнання.

Розділ 2. “Розробка і дослідження шляхів зниження натягу та обривності на кільцепрядильній машині для одержання крученої пряжі за скороченим способом.”

З метою зниження натягу в небезпечній зоні і стабілізації технологічного процесу одержання крученої пряжі за скороченим способом були проведені експериментальні дослідження:

з покращення роботи вузла “'кільце-бігунок”, який істотно впливає не лише на продуктивність кільцепрядильної машини, але й на структуру і нерівноту пряжі;

з розробки оптимальної конструкції протибалонної насадки з мінімальним натягом пряжі для скороченого способу прядіння.

Для проведення досліджень були виготовлені різноманітні конструкції протибалонних насадок, які встановлювалися на веретенах кільцепрядильної машини П-66-5М7. Конструкція насадок дозволяла виробляти заміну її головок.

При роботі протибалонних насадок визначена відстань від ниткопровідника до насадки. Стабільність процесу забезпечувалась при відстані 5-6 мм.

Конструкція протибалонної насадки може мати велику різноманітність співвідношення форм і розмірів. З метою визначення оптимальних параметрів насадки і впливу кожного чинника на натяг пряжі був проведений повний факторний експеримент. За критерій оптимізації вибраний мінімальний натяг пряжі між ниткопровідником та контролюючим пристроєм. Натяг визначений за тензометричним методом.

Аналіз отриманої моделі показує, що найбільш впливає на натяг пряжі між трикутником крутіння та ниткопровідником діаметр тіла протибалонної насадки.

Для нормального проходження технологічного процесу одержання крученої пряжі скороченим способом на кільцепрядильній машині тіло протибалонної насадки повинно бути виготовлене зі стрижня такого діаметру, який не перевищує внутрішній діаметр початку.

Розділ 3.“Розробка конструкції пристрою стеження за наявністю трикутника крутіння.”

При обриві однієї з гілок трикутника крутіння утворюється брак. Був розроблений пристрій, що дозволяє підвищити надійність відключення виконавчого механізму при обриві мичок або пряжі.

Пристрій складається з важеля, одне плече якого - контактний щуп з можливістю ходу в інтервалі переміщення точки скручування по центральній осі прядіння, а інше плече має шторку фотоелектричного вимірювального приладу, вихід якого зв'язаний з виконавчим механізмом зупинення подачі рівниці в витяжний прилад.

На кресленні подана структурна схема пристрою. Фотоелектричний вимірювальний прилад (1) переміщують у площині центральної осі прядіння ОО* шляхом плоского чотириланкового механізму зі стійкої, закріпленої на балці прядильної машини, в зону трикутника крутіння АВС.

Переміщують регулюючий вантаж (2) по плечу контактного щупа (3) важеля (4) і вводять контактний щуп в інтервал АД нестійкого переміщення точки скручування А по центральній осі прядіння ОО^*. Контактний щуп (3) важеля (4) контактує з підкрученими мичками (5, 6) в точці скручування А і мігрує з нею з інтервалу нестійкого переміщення АД по центральній осі прядіння ОО в інтервал сталого переміщення АА* по цій же осі, реєструючи наявність трикутника крутіння АВС при виробництві крученої пряжі (8).

При обриві однієї з мичок або пряжі зникає трикутник крутіння АВС. Контактний щуп опускається вниз, спрацьовує вимірювальний прилад (1), вихід якого через формуватель сигналу (14) зв'язаний з пристроєм для припинення подачі рівниці.

Проведені експериментальні дослідження роботи даного пристрою показали його високу надійність і ефективність.

Розділ 4. “Порівняльне дослідження структури, властивостей пряжі скороченого способу виробництва і крученої пряжі”

Пряжа ССВ лінійної щільності 202 була вироблена на кільцепрядильній машині П-76-5М6, оснащеній новою конструкцією веретенної насадки. Одержана нами кручена пряжа аналізувалася за якісними показниками для порівняння із властивостями крученої пряжі, що випускається за теперішнім часом на виробництві із застосуванням ПК-100М3 такої ж лінійної щільності.

При виробництві крученої пряжі однопроцесним способом важливе значення має вибір оптимальної величини крутки. Від числа крутіння залежить якість пряжі, яка випускається, і рівноважність нитки, характерної для крученої пряжі.

Для вивчення впливу різноманітного числа крутіння на властивості дослідної пряжі, на машині П-76-5М6 шляхом змінної крутильної шестерні, пряжі придавалася крутка 850-1014 кр/м..

Результати досліджень порівняльних видів пряжі за стандартними показниками якості подані в табл.1

При порівнянні розглянутих варіантів пряжі виявлено, що розривне навантаження знаходиться в межах норми. Нерівнота пряжі за розривним навантаженням при дослідному варіанті зменшується у порівнянні з контрольним на 13.2%, а за товщиною - на 33%. Завдяки цьому у дослідної нитки величина відносного розривного навантаження склала 15.9 сН/текс, а у контрольного варіанту 14.6 сН/текс, різниця склала 10.6%. Це пояснюється тим, що не зважаючи на різницю крутіння, дослідна кручена пряжа має підвищену ущільнену крутку, що підтверджується з аналізу діаметру пряжі. Водночас зменшилася її ворсистість на 15.8%, що також сприяє зменшенню обривності пряжі на ткацькому верстаті.

Показники властивостей пряжі істотно залежать від її структури. Дослідження структури проводилося за допомогою угорського приладу “Lanametr”, стереоскопічного мікроскопу МБС-10, що поставляється окуляр-мікрометром і круткоміром КУ-500-1М.

Таблиця 1. Фізико-механічні показники крученої пряжі

Дослідження показали, що кручена нитка ССВ має трубчату структуру, одна мичка обвиває іншу з однаковим кроком. Розкручування нитки на круткомірі (при зажимній довжині 25 мм) показало, що обидві мички мають однакову довжину і в розкрученому стані мичка не має крутки. Нитка рівномірна за товщиною на коротких і довгих відрізках, має гладку поверхню (як в одиночній пряжі), без характерних для кручених ниток виступів. Крутка на відрізках 25 мм нерівномірна - коефіцієнт варіації рівний 5%, на відрізках 250 мм вона достатньо рівномірна, коефіцієнт варіації склав 3.5%.

При багаторазовому розтягу тривалість дослідної пряжі виявилася вище. Цей показник витривалості пряжі пояснюється тим, що інтенсивність скрученості двох видів відрізняється незначно, модифікація і відмінність показників пояснюється особливостями їхньої структури.

За рахунок більшої рухливості волокон у структурі пряжі ССВ відбувається кращий розподіл напруги за її поперечником в процесі дослідів, що забезпечує значну витривалість.

З метою визначення внутрішньої структури і взаємного розташування волокон пряжі та мички досліджувалися поперечні зрізи місця сполучення пряжі з мичкою.

Розділ 5. “Експериментальні дослідження впливу параметрів заправки кільцепрядильної машини на властивості пряжі скороченого способу виробництва”

Структура і властивості пряжі залежать від багатьох чинників. Експеримент по визначенню впливу крутки, навантаження на витяжних циліндрах проводився на кільцепрядильній машині П-76-5М6 у виробничих умовах Херсонського бавовняного комбінату ВАТ “ХБК”.

Об'єктом дослідження була пряжа результуючої лінійної щільності 40.4 текс, за прийнятим технологічним режимом на ВАТ “ХБК”.

За основні чинники, які змінюються в процесі експерименту, були вибрані: витяжка (Х1), навантаження на витяжні циліндри (Х2) і коефіцієнт крутки (Х3).

За критерії оптимізації вибиралися показники якості пряжі такі, як нерівнота з міцності пряжі, тривалість до тертя, що визначалися для кожного досліду за стандартними методиками.

На першій стадії роботи розглянута лінійна модель, побудова якої зв'язана з проведенням повного факторного експерименту.

Але для математичного опису об'єкту досліджень з потрібною точністю недостатньо лінійного наближення. Необхідно використання планування другого порядку.

Після розрахунків коефіцієнтів регресії для поліному другого ступеню за відомими формулами було отримане наступне рівняння:

Y=17.01-0.246Х1-0.039X2+0.146X3-0.188X1X2-0,150X1X3+

+0.600X2X3+0.280X12+0.230X22+0.390X32

Аналіз математичної моделі проводимо за допомогою двомірних перетинів Х1=0; Х2=0 і Х3=0.

Розглядаючи, наприклад, перетин Х1=0, можна наблизитись до мінімальної нерівноти пряжі при оптимальних значеннях навантаження на витяжні циліндри і коефіцієнта крутки.

Підставляючи значення Х1=0 в рівняння, отримаємо:

Y=17.01+0.146Х3-0.039Х2+0.600Х2Х3+0.230Х22+0.390Х32

Таким чином, мінімальній нерівноті пряжі за Устером відповідають наступні параметри заправки кільцепрядильної машини: витяжка від 25 до 33.5; навантаження на витяжні циліндри від 7.5 до 8.5 кн.

ЗАГАЛЬНІ ВИСНОВКИ

Розроблений і випробуваний пристрій для спостереження за наявністю трикутника крутіння, який дозволить впровадити однопроцесний спосіб одержання крученої пряжі.

Кручена нитка скороченого способу виробництва має всі фізико-механічні властивості, які забезпечують можливість її переробки в подальших технологічних процесах текстильного виробництва (ткацтві, трикотажному виробництві, виробництві нетканих матеріалів) і ефективного використання при експлуатації.

Технологічний процес одержання крученої нитки з двох рівниць надає можливість розширення асортименту простих і фасонних кручених ниток за рахунок використання рівниць з даними видами волокон, волокон різної довжини і товщини.

Отримана математична модель, що пов'язує між собою технологічні параметри машини із властивостями одержаної пряжі.

Нитку, яку одержали за однопроцесним способом, не слід вважати замінником існуючих видів кручених ниток, вона являє собою новий вид ниток з особливими, притаманними їй властивостями.

Отримана математична модель впливу геометричних параметрів насадки на натяг.

З метою визначення економічного ефекту при скороченому способі виробництва пряжі був проведений аналіз собівартості продукції за статтями калькуляції. Відбулося зниження собівартості на 45.4 грн., з розрахунку на 100 кг пряжі, що склало 8.4%. Більшу частину в зниженні фабричної собівартості зайняла вартість обробки, яка склала 26.7%.

ОСНОВНІ РЕЗУЛЬТАТИ ДИСЕРТАЦІЙНОЇ РОБОТИ НАДРУКОВАНІ

Горохов В.А., Горизонтова Е.В. Выработка крученой пряжи однопроцессным способом на кольцепрядильных машинах.//Вестник Херсонского государственного технического университета.- 1998. №3. С.180-181.

Горохов В.А., Якимчук Р.П. Исследование пряжи сокращенного способа производства к многократным деформациям растяжения и к самоистиранию //Проблемы легкой и текстильной промышленности Украины.-1998.-№1 -С. 83-85

Горохов В.А. Сравнительное исследование структуры и свойств пряжи Сайроспан и крученой пряжи.//Проблемы легкой и текстильной промышленности Украины.-1998.-№1 -С.48-50

Горохов В.А., Черняк Л.А. Определение оптимальной конструкции противобалонной насадки для кольцепрядильных машин.//Вестник Херсонского государственного технического университета. 1999. №4 С.304

Горохов В.А. Сравнительное исследование внутренней структуры пряжи сокращенного способа производства и крученой пряжи.//Вестник Херсонского государственного технического университета. 1999. №4 С.308

Горизонтова Е.В., Шаповалов Я.С., Горохов В.А. Повышение эффективности работы кольцепрядильной машины.//Текстильная промышленность. 1991. №3 С.38

Горохов В.О., Якимчук Р.П., Горизонтова О.В Спосіб стеження за наявністю трикутника крутіння при однопроцесному прядінні і крутінні та пристрій для його здійснення// Рішення про видачу патенту на винахід. Реєстраційний номер заявки: 98042056. Дата прийняття рішення 17.02.99р.

Размещено на Allbest.ru