Содержание к диссертации
Введение
1. СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА. ЦЕЛЬ И ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЯ 8
2. ТЕОРЕТИКО-ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ ПРОЦЕССА ТОНИРОВАНИЯ И ЯВЛЕНИЙ,ПРОИСХОДЯЩИХ ПРИ ЗАХВАТЕ ВОЛОКНА 18
2.1. Методика проведения работы 19
2.2. Экспериментальные исследования по захватывающей способности при различной геометрии... 30
2.3. Некоторые вопросы теории о захвате и заполнении впадин зубьев волокном 45
Выводы 56
3. ИССЛЕДОВАНИЕ ШИЯНИЯ ГЕОМЕТРИЧЕСКИХ ПАРАМЕТРОВ
ПИЛ НА ЭФФЕКТИВНОСТЬ СЪЕМА ВОЛОКНА С ЗУБЬЕВ 58
3.1. Взаимодействие воздушной струи с волокном в процессе его съема с зубьев пил 63
3.2. Исследование некоторых элементов съема во
локна с зубьев пил пильного цилиндра джина
съемными щеточными барабанами 74
Выводы 81
4. НЕКОТОРЫЕ ВОПРОСЫ ОПТИМИЗАЦИИ ВСПОМОГАТЕЛЬНЫХ ГЕОМЕТРИЧЕСКИХ ПАРАМЕТРОВ ДЖИПНЫХ ПИЛ 84
Выводы 93
5. ИССЛЕДОВАНИЕ И ВЫБОР ОПТИМАЛЬНОЙ ГЕОМЕТРИИ ДІИНН0Й ПИЛЫ 94
5.1. Предварительное изучение объекта исследования и установление уровней варьирования факторов.Разработка матрицы планирования 96
5.2. Методические особенности проведения эксперимента 98
5.3. Исследования процесса цжинирования пилами, параметры которых выполнены по матрице планирования, в производственных условиях 99
5.4. Результаты производственных испытаний пил на К а тт а кургане ком хлопкозаводе 100
5.5. Результаты производственных испытаний пип на Чиназском хлопкоочистительном заводе 108
5.5.1. Прядипьно-технопогические свойства волокна, полученных при переработке хлопка-сырца пилами с количеством зубьев 330
Выводы
6. ЭКОНОМИЧЕСКАЯ ЭФФЕКТИВНОСТЬ ПРИМЕНЕНИЯ
РЕКОМЕНДУЕМЫХ ПИЛ 114
6.1. Определение экономической эффективности
за счет улучшения качественных показателей
волокна 114
7. ОБЩИЕ ВЫВОДИ И РЕКОМЕНДАЦИИ 118
ЛИТЕРАТУРА 123
ПРИЛОЖЕНИЯ 129
- СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА. ЦЕЛЬ И ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЯ
- Экспериментальные исследования по захватывающей способности при различной геометрии...
- Взаимодействие воздушной струи с волокном в процессе его съема с зубьев пил
- НЕКОТОРЫЕ ВОПРОСЫ ОПТИМИЗАЦИИ ВСПОМОГАТЕЛЬНЫХ ГЕОМЕТРИЧЕСКИХ ПАРАМЕТРОВ ДЖИПНЫХ ПИЛ
- Предварительное изучение объекта исследования и установление уровней варьирования факторов.Разработка матрицы планирования
Введение к работе
Актуальность темы. В решениях ХХУІ съезда КПСС, XX съезда Компартии Узбекистана, в решениях последующих пленумов ЦК КПСС главное значение в развитии народного хозяйства придается повышению эффективности, улучшению качественных показателей производства и наиболее полного использования сырья /I/, /2/, /3/, Л/.
Рост объема производства хлопка-сырца до 9,2-9,3 млн. тонн в год требует совершенствования не только технологических процессов переработки хлопка-сырца, но и непрерывного пополнения парка машин более совершенным оборудованием.
Основной машиной хлопкозаводов по переработке средне-волокнистого хлопка-сырца явпяется джин, важнейшим рабочим органом которого явпяется пила, существенным образом влияющая на показатели джинирования.
Производство пил в стране исчисляется миллионами штук в год. От качества работы этих пил зависит производительность процесса джинирования и качество выпускаемой продукции.
В настоящее время отсутствует научное обоснование геометрических параметров джинной пилы и норм точности функциональных параметров. Действующий стандарт на пилы не отвечает в полной мере эксплуатационным требованиям, частичные улучшения, внесенные в последующий стандарт (ГОСТ 1413-74), касаются лишь технологии изготовления пип и практически не затрагивают задач оптимизации конструкции с точки зрения эксплуатационных требований. Вопрос оптимизации геометрических параметров пилы является важным и в этой связи требует безотлагательного разрешения.
Цель и задачи исследования. Основной цепью работы является определение влияния комплекса геометрических параметров джи-нных пип на основные показатели джинирования и установление оптимальных значений этих параметров. Исходя из этого в задачу исследования входит: изыскание и разработка специальных оригинальных технических средств, обеспечивающих проведение экспериментальных исследований по изучению взаимодействия джинных пип с волокнистой массой; теоретико-экспериментальные исследования явлений происходящих при захвате, отрыве и съеме волокна с зубьев пип; исследование и определение оптимальной геометрии джин-ной пилы с установлением ее влияния на качественные показатели хлопкового волокна и семян; экспериментальная и производственная проверка результатов теоретических исследований.
Объекты исследования. В качестве объекта исследования был принят хлопок-сырец, как материал для отделения волокна от семян.
Методика исследования. Теоретические и экспериментальные исследования выполнены на основе теории прочности, надежности и математической статистики. Экспериментальные исследования проводились с привлечением современной регистрирующей и измерительной аппаратуры.
Научная новизна заключается в установлении степени влияния различной геометрии пип на интенсивность отрыва волокна и его качественные показатели. Проведенные исследования позволяют обоснованно подойти к определению рациональной геометрии пилы для различных условий джинирования и в частности: установлен характер взаимодействия зубьев по всей дуге пропила; определена степень заполнения впадины зуба волокнистой массой при работе; установлена роль плотности сырцового валика в заполнении впадины зуба вопокном и ее влияние на производительность и качество волокна; изучена захватывающая способность пил в зависимости от геометрии и впияние наше параметра плотности; рассмотрен вопрос влияния геометрических параметров пил на эффективность съема волокна с зубьев пил; на основе теоретических и экспериментальных исследовании предложена пила новой геометрии, которая признана изобретением.
Практическая ценность. Работа проводилась с 1978 года на кафедре "Машины и аппараты" Ташкентского ордена Дружбы Народов институте текстильной и легкой промышленности им. Ю.Ахунбабаева (ТИТЛП) и на хлопкозаводах УзССР.
Результаты исследований позволяют рекомендовать пилы с увеличенным числом зубьев на пиле в пределах 330-380 зубьев. Экономия за счет улучшения качества джинируемого волокна, в результате применения предложенных пил, составляет 5,0-5,5 рублей на тонну волокна, выпускаемого хлопкозаводом.
Апробация работы. Основное содержание работы по разделам и в завершенном виде докладывалось и обсуждалось: на ежегодных научно-технических конференциях профессорско-преподавательского состава Ташкентского ордена Дружбы Народов института текстильной и легкой промышленности им.Ю. Ахунбабаева - 1978-1983 г.г.; на Республиканской конференции "Теоретические и прак-
7 тические основы улучшения качества хлопка-сырца", август 1983 г., г.Гупистан; на научном семинаре кафедр "Машины и аппараты" и "Технологии текстильного машиностроения", 1983 г.; на расширенном заседании кафедры "Первичная обработка хлопка", 1983 г.
Публикации, По материалам опубликовано б научных статей, получено два авторских свидетельства СССР на изобретение.
Объем работы. Диссертационная работа состоит из введения, шести глав, общих выводов и рекомендаций, списка использованной литературы и приложения. Всего 140 страниц, в том числе машинного текста 97 страниц, рисунков 33, приложений 10, библиография содержит 58 названий.
Состояние вопроса. цель и задачи исследования
Основной машиной хлопкоочистительных заводов по переработке средневопокнистых сортов хлопка-сырца является джин, главная задача которого - отделение хлопкового волокна от хлопковых семян, при усповии сохранения его природных свойств.
Джин со дня его изобретения ТСетрин Грин и практической реализации Эли Уитнеем до настоящего времени претерпел различные конструктивные изменения /5/.
Созданный в 1794 г. в США, первый джин представлял собой машину периодического действия. Дальнейшее усовершенствование механизма отделения волокна от семян велось на базе джина Уитнея.
В 1796 г. механик Х.Холмс получил патент на изобретенный им пильный джин, главнейшим отличием от джина Уитнея было то, что вместо барабана с острыми загнутыми шпильками, Холмс установил стальные диски с зубьями пилы.
И.Перкинс в 1834 г. предложил подвижную регулируемую семенную гребенку, Г.Кпарк в 1836 г. ввел чугунные между-пипьные прокладки взамен деревянных и Э.Лумпкин в 1909 г. изобрел воздухосъемный джин /6/. Эти все изобретения придали джину законченный вид как технологической машине целевого назначения.
Принципиально джин не изменился и его развитие как в СССР, так и за рубежом, в основном, идет по пути выявления более оптимальных геометрических параметров рабочих органов.
В результате, современный джин является высокопроизводительной, конструктивно отработанной машиной. В последних моделях джинов уже полностью завершается переход от ручного к полуавтоматическому и автоматическому управлению операциями джинирования.
В частности, автоматизированы пуск и останов электродвигателей с пульта управления, регулирование опушенности семян, сброс и заполнение сырцового валика /7/.
В практике конструирования в США появились новые направления, в частности, увеличено количество пил на пильном цилиндре до 177 (фирма Хардвик-Эттер), до 128 (фирма Платт-Люммус), 112 (фирма Муррей) и увеличен диаметр пильных дисков до 406-457 мм (фирма Мосс-Гордин) /8/, /9/, /Ю/.
В СССР также имеются оригинальные решения в конструкции джинов с повышенным числом пил - джины ДП-І30 и 4ДП.
В 1969 г. Р.М.Каттаходжаев /II/ рассмотрел влияние пил увеличенного диаметра на основные показатели процесса джинирования и пришел к следующим выводам: с увеличением диаметра пил до 400 мм снижается плотность сырцового валика, увеличивается производительность джина и уменьшается абсолютное значение суммы пороков и засоренность волокна. Отмеченный положительный эффект можно повысить проведя специальные исследования по отысканию оптимальной формы рабочей камеры джина.
Экспериментальные исследования по захватывающей способности при различной геометрии
Исследование влияния комплекса геометрических параметров пил, в частности, угловых, шаговых, толщины зуба у вершины, на производительные и качественные показатели джинирования проводились на специальном стенде, представляющим из себя однопипьных джин (рис.2.1).
Этот стенд содержит станину, на которой смонтированы рабочие органы, вспомогательные механизмы и приспособления.
Пильный орган состоит из исследуемой пилы 14, вала 7, торцовых шайб 9, затяжной гайки 10, двух шарикоподшипников с корпусами 8 и ступенчатых шкивов б для привода от эпектродЕИгатепя переменного тока II. Пипа насаживается на пипь-ный вап и затягивается с помощью торцовой шайбы затяжной гайкой. Ступенчатый шкив позвопяет изменять скорость пипы в пределах от 10 до 20 м/с.
На вапу 3 находится рабочая камера, дпя помещения навески джинируемого хпопка-сырца, состоящая из двух чашек Ч и ІЗ. В рабочем положении зазор между ними 2,8-3,0 мм. Вал 3 приводится во вращение через упругую муфту 2 с помощью регулируемого тиристорного привода ЭТОГО 2-7, включающий блок регулирования, электродвигатель I, задатчик скорости и блок дросселя. Диапазон регулирования частоты вращения этого вала 11-2200 об/мин.
Съем волокна с зубьев пил осуществляется струей воздуха, истекающей из сопловой трубки 15. Скорость воздушной струи при выходе из сопла регулируется изменением количества воздуха, нагнетаемого вентилятором в воздушную камеру, объем которой 0,1 м3. Статическое давление в воздушной камере контролируется водяным манометром. Сопло может перемещаться, для обеспечения заданного заглубления в него пилы (до 3 мм). Щель в сопле имеет ширину 5 мм и длину 45 мм.
Отджинированное волокно поступает в приемную сетчатую камеру 12.
class3 ИССЛЕДОВАНИЕ ШИЯНИЯ ГЕОМЕТРИЧЕСКИХ ПАРАМЕТРОВ
ПИЛ НА ЭФФЕКТИВНОСТЬ СЪЕМА ВОЛОКНА С ЗУБЬЕВ class3
Взаимодействие воздушной струи с волокном в процессе его съема с зубьев пил
Съем вопокна с зубьев пил воздушной струей, истекающей из сопла происходит на участке L (рис.3.I). Причем, съем происходит в две фазы, на первой фазе на участке ( v/) происходит выход волокна из-под кромки соппа и переориентация их концов в сторону истечения струи воздуха, а во второй фазе - собственно сам съем.
Учитывая высокую парусность и повышенную податливость волокон поперечному изгибу, дпина участка первой фазы мало отличается от длины волокна ().
Основной же съем происходит на участке (.(/і ), на котором действие струи воздуха должно преодолеть сопротивление перемещению вопокна по спинке зуба.
Практически, за начало этого участка следует принять положение, когда дно впадины зуба полностью вошло в зону действия струи. При ширине воздушной струи П , перекрывающей зубья пипы, длина участка съема ( /, ) согласно рис.3.2 определяется по формуле:
Некоторые вопросы оптимизации вспомогательных геометрических параметров джипных пил
Вопрос о характере сопряжений и точности важнейших эпементов пильного джина имеет первостепенное значение в вопросе качества джинируемого волокна, устойчивой работы машины и удобства обслуживания.
Применяемые виды сопряжений и нормы точности элементов пильного цилиндра не отвечают современным требованиям технологических машин и научно не обоснованы.
В настоящее время уделяется особое внимание защите от шума и вибрации. Одним из источников вибрации и шума, создаваемого джином, является неуравновешенность вращающихся масс, обусловленная посадочным эксцентриситетом.
Учитывая, что практически невозможно обеспечить уравновешивание пильного цилиндра обычными способами, то задачу виброактивности пильного цилиндра следует решать за счет снижения посадочных эксцентриситетов сопрягаемых деталей. При этом следует иметь ввиду, что снижение посадочных эксцентриситетов ведет к осложнению сборки пильного цилиндра.
Исходя из этих двух взаимно исключающихся тенденций, рассмотрим решение задачи о назначении оптимального вида сопряжений.
Установление допусков и отклонений произведены в соответствии с минимально допустимым перекосом (между валом и пилой, валом и прокладкой).
Предварительное изучение объекта исследования и установление уровней варьирования факторов.Разработка матрицы планирования
Перед началом эксперимента мы не имели предпосылок для выбора нулевых уровней варьирования факторов.
Поэтому перед проведением оптимизации геометрических параметров джинных пил необходимо было провести исследования по выявлению области, в которой могут изменяться факторы, то есть шаг расположения зубьев на пиле, угол наклона передней грани зуба и производительность.
С этой цепью нами были проведены исследования зависимости интенсивности отрыва волокна от семян во времени пилами различной геометрии на исследовательском стенде.
Результаты этих исследований представлены графиками на рис.2.8-2.12.
