Теоретические и технические основы повышения эффективности процесса трепания недоработанного льняного волокна

- моделировать поведение пряди в поле трепания в целом на последовательно протекающих этапах: удар била по пряди, перемещение пряди по кромкам бил, сход свободного участка с била и взаимодействие с подбильной решёткой;

- смоделировать волновую природу распространения возмущений в идеально гибкой, упруговязкой неоднородной по длине нити-пряди (ранее созданные модели предполагают мгновенность перемещения отдельных участков пряди), что позволило исследовать процессы нагружений участков льна во времени;

- смоделировать скольжение пряди по билу, адаптировать модели взаимодействия пряди к реальным особенностям движения била (по окружности) и его формам (закруглённое), а также исключить ранее принимаемые допущения о прямолинейности участков пряди и об их абсолютной твёрдости;

- идентифицировать и исследовать кратковременные (до 0,001 с) локальные пиковые нагружения участков обрабатываемой пряди.

7. Получено объяснение ряду явлений, имеющих важное практическое значение и обусловливающих технологические эффекты обработки:

- величина удельного давления на прядь со стороны бильной планки при ударе определяется совместным влиянием радиуса кромки била, скорости его движения и толщины обрабатываемого слоя;

- на характер силового нагружения свободных участков пряди влияет её длина; динамика и кинематика процесса обработки этих участков существенно отличаются от других зон по высоте поля трепания.

8. Установлено, что наиболее вероятным механизмом повреждения закострённого льняного волокна в процессе трепания является его износ в процессе соприкосновения с рабочими кромками бил, обусловленный, прежде всего, силами давления этих бил на волокно. Росту величины износа способствует повышенная закострённость волокна, увеличение сил натяжения и толщины слоя обрабатываемых прядей, а также уменьшение радиуса закругления рабочих кромок бильных планок.

Повреждения части волокон вблизи их зажима, возникающие при износе, могут приводить к смещению (стаскиванию) этих волокон вдоль обрабатываемых прядей. При обработке концевых участков пряди, имеющих более «расшатанную» структуру и ослабленные межволоконные связи, указанный износ и возникающие силы инерции будут способствовать образованию волокнистых отходов. Условия возникновения таких ситуаций определяются режимно-конструктивными параметрами процесса трепания льна.

9. Осуществлённая идентификация причин и условий возникновения локальных кратковременных нагружений прядей (обусловленных ростом давления на них со стороны бил) позволила установить, что их количество и величина зависят от длины пряди и конструкции бил барабанов. Распределение этих кратковременных нагрузок по длине пряди неравномерно. Наиболее характерные нагружения образуются в результате: захлёстывания конца пряди за планки подбильной решётки, захлёстывания на тыльную сторону била, при сходе с кромки била, при ударе билом по пряди. Величины удельных давлений на волокно при ударе и при взаимодействии с планками подбильной решётки и при сходе с бильной планки имеют близкие друг к другу значения.

10. Учет, наряду с силовыми параметрами (натяжением и давлением), кинетической энергии в качестве критерия эффективности технологического воздействия позволил установить целесообразность сохранения должного уровня натяжения и удельного давления на волокно за счёт увеличения угла обхвата прядью кромок бил в поле трепания без увеличения (или с минимальным увеличением) кинетической энергии свободного участка пряди. Для реализации этого предложено сокращение числа перелётов свободного участка пряди «с била на било», а также снижение интенсивности нагрузки при захлёстывании концевого участка пряди за планки подбильной решётки и основную планку била.

11. Предложена концепция совершенствования процесса трепания недоработанного льняного волокна. Исходя из её положений требуется:

а) обеспечение дифференциации интенсивности воздействий по высоте поля трепания;

б) интенсификация процесса обескостривания недоработанного волокна вблизи его зажима за счёт усиления эффектов скользящего изгиба и обеспечения необходимых градиентов скоростей при поперечном смещений участков пряди, увеличения величины смещения прядей в слое друг относительно друга, роста варьирования их натяжения и уменьшения объёмной плотности слоя;

в) исключение условий, при которых удар билом происходит по одному и тому же месту пряди;

г) повышение эффективности одновременной обработки льняных прядей, имеющих разную длину, и снижение вероятности возникновения интенсивных локальных нагружений в поперечном и продольном направлениях волокнистых прядей.

12. В качестве эффективных технических решений по совершенствованию конструкции трепального барабана следует считать следующие:

ь применительно к размерам существующих трепальных машин целесообразно использовать трёх- или четырёхбильные барабаны;

ь для уменьшения величины пиковых нагружений пряди при её взаимодействии с планками подбильной решётки форму последней следует выбирать исходя из условия недопущения захлёстывания конца пряди за планки решётки. Примером такого исполнения является решётка-жалюзи;

ь обеспечение дифференциации воздействий по высоте поля трепания возможно, используя била с активными рабочими органами, обеспечивающими в момент схода пряди с подбильной решётки максимальное уменьшение вылета кромки била и расстояния между этой кромкой и ближайшей к ней планкой решётки, а также возможность отклонения в нижней части поля трепания кромки тыльной планки в направлении к центру вращения барабанов;

ь для дифференциации воздействия на прядь по длине трепальной секции предлагается использовать бильную планку с увеличивающейся шириной её тыльной части (по длине трепального барабана). При этом сама планка может иметь разную конструкцию: в виде пластины, в виде круглого бруса или в виде системы дискретных элементов;

ь для улучшения условий выделения костры из участков прядей вблизи их зажима следует обеспечить повышение варьирования величины расстояния от точки зажима до места удара билом по пряди. Для этого целесообразно использовать одну или две пассивные криволинейные направляющие, установленные вблизи узла зажима.

13. По результатам проведённых исследований и разработок, их проверок в лабораторных и производственных условиях для практического использования предложены:

а) новая однопроцессная машина с активными рабочими органами трепальных барабанов для обработки льна (для обработки тресты или недоработанного волокна). Разработка принята к использованию ООО «Промтекс», создан опытный образец машины;

б) новые рабочие органы для модернизации трепальных машин существующих отечественных мяльно-трепальных агрегатов. Разработка принята к использованию ГНУ ВНИИЛК, созданы новые рабочие органы для трепальных барабанов существующих мяльно-трепальных агрегатов, которые испытаны на трёх льнозаводах;

в) новый программный комплекс для исследования процесса трепания и проектирования новых конструкций трепальных барабанов. Комплекс принят к использованию ГНУ ВНИИЛК, ОАО «Промтекс», КГТУ.

Экономический эффект от использования решений по п. а) и б) формируется за счёт увеличения выхода длинного волокна. Испытания однопроцессной машины выявили, что его прирост может достигать 3-4% (абс), а использование модернизированных барабанов по результатам испытаний на трёх льнозаводах Костромской области обеспечивает прирост выхода трёпаного льна от 0,5 до 3% (абс).

Ожидаемый экономический эффект от использования новых разработок при модернизации существующих трепальных машин может составить в расчёте на одну тонну тресты 200-600 рублей. Применительно к использованию одной новой однопроцессной машины в расчёте на тонну тресты эффект может составить от 100 до 1000 рублей.

ПУБЛИКАЦИИ, ОТРАЖАЮЩИЕ СОДЕРЖАНИЕ ДИССЕРТАЦИИ

1. Бойко С.В. Влияние неоднородности текстильного материала на колебание механических систем текстильных машин / С.В. Бойко, М.А. Румянцев // Известия вузов. Технология текстильной промышленности. - 1996. - № 4. С. 83-87.

2. Бойко С.В. Выявление особенностей трепания льна трёхбильными барабанами / С.В. Бойко, Е.Л. Пашин // Известия вузов. Технология текстильной промышленности. - 2005. - № 4. С. 109-110.

3. Бойко С.В. Особенности перемещения свободного участка льноволокна при трепании / С.В. Бойко, Е.Л. Пашин // Известия вузов. Технология текстильной промышленности. - 2005. - № 5. С. 15-18.

4. Бойко С.В. Схема классификации решений в задаче о движении нити по шероховатому цилиндру / С.В. Бойко, А.Б. Лапшин // Известия вузов. Машиностроение. - 2005. - № 12. С. 3-8.

5. Бойко С.В. Особенности трепания льна трёхбильными барабанами с дополнительными тыльными опорами / С.В. Бойко // Известия вузов. Технология текстильной промышленности. - 2006. - № 2. С. 35-37.

6. Бойко С.В. Влияние конструкции трепального барабана на параметры льняной пряди при сходе с била / С.В. Бойко, А.Б. Лапшин, А.В. Безбабченко, Е.Л. Пашин // Известия вузов. Технология текстильной промышленности. - 2006. - № 4. С. 26-29.

7. Бойко С.В. Моделирование удара по пряди для разных схем её взаимодействия с билами в поле трепания / С.В. Бойко, А. Г. Гришин, А.Б. Лапшин, Е.Л. Пашин // Известия вузов. Технология текстильной промышленности. - 2006. - № 4С. С. 48-52.

8. Бойко С.В. Установившееся движение растяжимой нити по шероховатому цилиндру с учётом размеров её поперечного сечения / С.В. Бойко, А.Б.Лапшин, Е.Л. Пашин // Известия вузов. Технология текстильной промышленности. - 2006. - № 6. С. 132-135.

9. Бойко С.В. Производство волокна из недотрёпанного льна / С.В. Бойко, Д.А. Волков, Е.Л. Пашин, А.Е. Виноградова // Известия вузов. Технология текстильной промышленности. - 2007. - № 3. С. 31-33.

10. Бойко С.В. Моделирование взаимодействия полуплоскости с гибкой нитью / С.В. Бойко, А. Г. Гришин // Известия вузов. Технология текстильной промышленности. - 2007. - № 4. С. 113-118.

11. Бойко С.В Закономерности формирования волокнистых потерь при обработке недотрёпанного льна / С.В. Бойко, Д.А. Волков, Е.Л. Пашин // Известия вузов. Технология текстильной промышленности. - 2007. - № 5. С. 16-18.

12. Бойко С.В. Моделирование взаимодействия била с волокном в процессе трепания льна / С.В. Бойко, Д.А. Волков // Известия вузов. Технология текстильной промышленности. - 2007. - № 6С. С. 45-49.

13. Бойко С.В. Влияние подвижной тыльной планки била на эффективность процесса трепания льна / С.В. Бойко, Е.Л. Пашин // Известия вузов. Технология текстильной промышленности. - 2008. - № 1. С. 24-26.

14. Бойко С.В. Оценка интенсивности трепальных воздействий при получении длинного льняного волокна / С.В. Бойко, Е.Л. Пашин // Известия вузов. Технология текстильной промышленности. - 2008. - № 2. С. 27-30.

15. Бойко С.В. Анализ причин локальных повреждений льна в зоне удара при трепании / С.В. Бойко // Известия вузов. Технология текстильной промышленности. - 2008. - № 3. С. 20-23.

- в монографиях:

16. Бойко С.В. Теоретические основы повышения эффективности процесса трепания недоработанного льняного волокна: монография / С.В. Бойко, Е.Л. Пашин; ВНИИЛК. - Кострома: КГТУ, 2008. - 213 с.

- в учебном пособии:

17. Бойко С.В. Динамика текстильных машин: учебное пособие / С.В. Бойко, Г.К. Кузнецов. Ярославль: Ярослав. политехн. ин-т, 1992. - 95 с.

- в прочих изданиях:

( журналах)

18. Бойко С.В. Анализ условий схода свободного участка пряди с опоры в тыльной зоне била при трепании / С.В. Бойко, А.Б. Лапшин, Е.Л. Пашин // Вестник КГТУ. - 2005. - № 11. С. 7-9.

19. Бойко С.В. Сравнительная оценка обработки льна с использованием разных трепальных барабанов / С.В. Бойко, Е.Л. Пашин // Вестник ВНИИЛК. - 2005. - №2. С. 39-42.

20. Бойко С.В. Оценка поперечных ускорений элемента пряди от точки её закрепления до ближайшей рабочей кромки трепальных барабанов / С.В. Бойко, А.Б. Лапшин // Вестник ВНИИЛК. - 2005. - №2. С. 31-35.

21. Бойко С.В. Моделирование процесса трепания льна билами с несколькими рабочими кромками / А.В. Безбабченко, А.Б. Лапшин, С.В. Бойко // Вестник ВНИИЛК. - 2005. - №2. С. 29-31.

22. Бойко С.В. Анализ движения подвижной тыльной планки для трепального барабана / С.В. Бойко, А.В. Безбабченко, Д.А. Волков // Вестник КГТУ. - 2006. - №13. С. 58-61.

23. Бойко С.В. Изменение остаточного содержания костры в волокне при обработке недотрёпанного льна / С.В. Бойко, Е.Л. Пашин // Вестник ВНИИЛК. - 2007. - №3. С. 70-73.

24. Бойко С.В. Изменение линейной плотности прядей недотрёпанного льняного волокна в процессе обработки / С.В. Бойко, Е.Л. Пашин // Вестник ВНИИЛК. - 2007. - №3. С. 73-76.

25. Бойко С.В. Интенсификация процесса удаления костры из срединной части горсти льна в процессе её трепания / С.В. Бойко, Д.А. Волков // Вестник ВНИИЛК. - 2007. - №3. С. 66-70.

26. Бойко С.В. Предложения по модернизации конструкции машины для трепания льна / С.В. Бойко, Д.А. Волков, Е.Л. Пашин // Вестник КГТУ. - 2007. - №15. С. 57-58.

27. Бойко С.В. Влияние радиуса кромки била на нагружение пряди в процессе трепания льна / Д.А. Волков, С.В. Бойко // Научные труды молодых учёных КГТУ. - Вып. 8. - Ч. 1. - Кострома: КГТУ, 2007. С.10-12.

(в депонированных рукописях)

28. Бойко С.В. Исследование свойств недотрёпаного волокна и их изменение в процессе его обработки / Бойко С.В., Пашин Е.Л. // Деп. в ВИНИТИ 20.11.06. № 1424 - В2006, с. 49.

29. Бойко С.В. Моделирование взаимодействия волокна с прямолинейно движущимся билом в процессе трепания льна / Бойко С.В., Гришин А.Г., Волков Д.А. // Деп. в ВИНИТИ 08.06.07., №607 - В2007, с. 15.

30. Бойко С.В. Экспериментальная проверка новых решений для обработки недоработанного льна и оценка их эффективности / Бойко С.В. // Деп. в ВИНИТИ с. 30.

(в материалах конференций)

31. Бойко С.В. Случайные колебания механических систем текстильных машин / С.В. Бойко, Г.К. Кузнецов // Материалы IX Всемирного конгресса по ТММ. - Милан, 1995.

32. Бойко С.В. Сила давления бильной планки трёхбильных барабанов на льняное волокно при трепании в момент удара / С.В. Бойко // Тез. докл. междунар. науч.-техн. конф. «Лён». - Кострома: КГТУ, 2004.

33. Бойко С.В. О возможностях численного моделирования колебаний некоторых участков пряди сырца при трепании / С.В. Бойко, А.Б. Лапшин, И.П. Сташек // Тез. докл. междунар. науч.-техн. конф. «Лён». - Кострома: КГТУ, 2004.

34. Бойко С.В.Исследование ударного воздействия била на слой волокна при трепании / С.В. Бойко, Е.Л. Пашин, Н.Н. Куликова // Интенсификация машинных технологий производства и переработки льнопродукции: тез. докл. междунар. науч.-практ. конф. - Тверь: ВНИПТИМЛ Россельхозакадемии, 2004.

35. Бойко С.В. Состояние вопроса о причинах «обсечки волокна» при трепании льна / С.В. Бойко // Тез. докл. междунар. науч.-техн. конф. «Прогресс». - Иваново: ИГТА, 2004.

36. Бойко С.В. Поперечный удар по натянутому волокну в процессе трепания трёхбильными барабанами / С.В. Бойко // Тез. докл. всерос. науч.- техн. конф. «Текстиль». - Москва: МГТУ, 2004.

37. Бойко С.В. Зависимость поведения пряди от длины свободного участка при её сходе с била в процессе трепания шестибильными барабанами / С.В. Бойко // Тез. докл. междунар. науч.-техн. конф. «Прогресс». - Иваново: ИГТА, 2005.

38. Бойко С.В. Моделирование удара и последующего воздействия била на прядь / С.В. Бойко, А.Г. Гришин, А.В. Безбабченко // Тез. докл. междунар. науч.-техн. конф. «Прогресс». - Иваново: ИГТА, 2006.

39. Бойко С.В. Влияние факторов на формирование потерь волокна при переработке недотрёпа / С.В. Бойко, Д.А. Волков, Е.Л. Пашин, Е.В. Трегубова // Тез. докл. междунар. науч.-техн. конф. «Лён». - Кострома: КГТУ, 2006.

40. Бойко С.В. Результаты производственных испытаний модернизированных трепальных барабанов для обработки льна / Е.Л. Пашин, А.В. Безбабченко, С.В. Бойко, Д.А. Волков // Тез. докл. междунар. науч.-техн. конф. «Лён». - Кострома: КГТУ, 2006.

41. Бойко С.В. Интенсификация процесса удаления костры из срединной части горсти льна в процессе её трепания / С.В. Бойко, Д.А. Волков // Высокоэффективные разработки и инновационные проекты в льняном комплексе России: тез. докл. междунар. науч.-практ. конф. - Вологда: ЦНИИЛК, 2007.

42. Бойко С.В. Использование подвижных тыльных планок бил трепальных барабанов машины для обработки недотрёпанного льна / С.В. Бойко, Е.Л. Пашин // Высокоэффективные разработки и инновационные проекты в льняном комплексе России: тез. докл. междунар. науч.-практ. конф. - Вологда: ЦНИИЛКА, 2007.

43. Бойко С.В. Эффективность использования модернизированных трепальных барабанов существующих МТА на льнозаводах/ Е.Л. Пашин, А.В. Безбабченко, С.В.Бойко // Высокоэффективные разработки и инновационные проекты в льняном комплексе России: тез. докл. междунар. науч.-практ. конф. - Вологда: ЦНИИЛКА, 2007.

44. Бойко С.В. Влияние скорости кромки била на нагружение пряди в процессе трепания / С.В. Бойко, Д.А. Волков // Тез. докл. всерос. студ. конф. «Текстиль». - Москва: МГТУ, 2007.

45. Бойко С.В. Моделирование взаимодействия била с волокном (нитью) в процессе трепания льна / С.В. Бойко, Д.А. Волков // Актуальные вопросы развития отрасли льноводства и коноплеводства: тез. докл. междунар. науч.-техн. конф. - Глухов: Ин-т луб. культур УААН, 2007.

46. Бойко С.В. Результаты производственных испытаний модернизированных трепальных барабанов для обработки льна / А.В. Безбабченко, Е.Л. Пашин, С.В.Бойко // Актуальные вопросы развития отрасли льноводства и коноплеводства: тез. докл. междунар. науч.-техн. конф. - Глухов: Ин-т луб. культур УААН, 2007.

47. Бойко С.В. Совершенствование конструкции станка СМТ для оценки технологии качества льна / Е.Л. Пашин, А.В. Безбабченко, С.В.Бойко // Тез. докл. межрегион. науч.-практ. конф. «Состояние и перспективы развития льноводства в Сибири». - Томск: Сиб. НИИ с.-х. и торфа, 2007.

48. Бойко С.В. Влияние радиуса кромки била и его скорости на нагружение пряди в процессе трепания льна / С.В. Бойко, А.В. Самусь // Тез. докл. междунар. науч.-техн. конф. «Прогресс». - Иваново: ИГТА, 2007.

49. Бойко С.В. Новая техника для обработки недотрёпанного льняного волокна / Е.Л. Пашин, С.В. Бойко, А.В. Безбабченко // Наука, сельское хозяйство и промышленность - пути развития и ожидаемые результаты: тез. докл. междунар. науч.-практ. конф. - Вологда: ЦНИИЛКА, 2008.

50. Бойко С.В. Программный комплекс для моделирования процесса обработки сырца трепанием / Д.А. Волков, С.В. Бойко, Е.Л. Пашин // Наука, сельское хозяйство и промышленность - пути развития и ожидаемые результаты: тез. докл. междунар. науч.-практ. конф. - Вологда: ЦНИИЛКА, 2008.

51. Бойко С.В. Снижение интенсивности нагружения прядей льна при трепании / С.В. Бойко, М.С. Енин, Д.В. Иванюк // Наука, сельское хозяйство и промышленность - пути развития и ожидаемые результаты: тез. докл. междунар. науч.-практ. конф. - Вологда: ОАО ЦНИИЛКА, 2008.

52. Бойко С.В. Оценка эффективности по удалению костры из участка горсти вблизи зажима при трепании льняного волокна / С.В. Бойко // Тез. докл. междунар. науч.-техн. конф. «Прогресс». - Иваново: ИГТА, 2008.

- в патентах и положительных решениях:

53. Пат. RU 2250940 С1, МПК D01B 1/16, 1/26. Секция трепальной машины для обработки лубяных культур / Е.Л. Пашин, С.В. Бойко. - Опубл. 27.04.05, Бюл. № 12.

54. Пат. RU 2282686 С1, МПК D01B 1/14, 1/22. Мяльно-трепальный станок для выделения волокна из стеблей тресты лубяных культур / Е.Л. Пашин, А.В. Безбабченко, С.В. Бойко.- Опубл. 27.08.06, Бюл. № 24.

55. Пат. RU 2282687 С1, МПК D01B 1/22. Способ трепания лубяных волокон / Е.Л. Пашин, С.В. Бойко.- Опубл. 27.08.06, Бюл. № 24.

56. Пат. RU 2309202 С1, МПК D01B 1/14, 1/34, 1/36. Мяльно-трепальный станок для выделения волокна из стеблей тресты лубяных культур / А.В. Безбабченко, Е.Л. Пашин, С.В. Бойко, А.Б. Лапшин.- Опубл. 27.10.07, Бюл. № 30.

57. Пат. RU 2311500 С1, МПК D01B 1/14, 1/22. Мяльно-трепальный станок для выделения волокна из стеблей тресты лубяных культур / Е.Л. Пашин, А.В. Безбабченко, С.В. Бойко, А.Б. Лапшин - Опубл. 27.11.07, Бюл. № 33.

58. Положительное решение от 24.01.08. о выдаче патента на изобретение / Е.Л. Пашин, С.В. Бойко, А.Б. Лапшин, Д.А. Волков. Способ трепания лубяных волокон. Заявка №2006134549.

59. Положительное решение от 28.02.08. о выдаче патента на изобретение / Е.Л.Пашин, С.В. Бойко, Д.А. Волков. Секция трепальной машины для обработки лубяных волокон. Заявка №2006145275.

60. Положительное решение от 20.03.08. о выдаче патента на изобретение / Е.Л.Пашин, С.В. Бойко. Секция трепальной машины для обработки лубяных волокон. Заявка №2006145232.

Размещено на Allbest.ru