Содержание к диссертации
Введение
ГЛАВА I. АНАЛИЗ СУЩЕСТБУЩИХ КОНСТРУКЦИЙ ВАЛИЧШХ
ДЕИНОВ 9
1.1. Конструкции валичных джинов 9
1.2. Анализ исследований, посвященных вопросу повышения эффективности валичного дотирования тонковолокнистого хлопка-сырца 22
1.3. Задачи исследования 32
ГЛАВА 2. ИССЛЕДОВАНИЕ ВОЗМОЖНОСТИ ПОВЫШЕНИЯ ЭФФЕКТИВНОСТИ
ВАЛИЧНОГО ДЩНИРОВАШЯ ПУТЕМ УВЕЛИЧЕНИЯ ДАВЛЕНИЯ
ПРИЖАТИЯ ЖЖА К БАРАБАНУ 34
2.1. Состояние вопроса. Факторы, влияющие на эффективность процесса затягивания волокна за нож 34
2.2. Исследование процесса джинирования при давлении прижатия ножа выше традиционного 39
2.3. Исследование температуры нагрева рабочего барабана в зависимости от давления прижатия ножа 43
2.4. Экспериментальное исследование влияния давления прижатия ножа к поверхности рабочего барабана на
усилие затягивания волокна за нож 47
2.4.1. Методика проведения экспериментального исследо
вания 50
2.5. Выводы 55
ГЛАВА 3. ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ ПРОЦЕССА ДЖИНИРОВАНИЯ.
ФАКТОРЫ, ОПРЕДЕЛЯЩИЕ ЭФФЕКТИВНОСТЬ ПРОЦЕССА 56
3.1. Основные предпосылки интенсификации процесса валичного джинирования 56
3.2. Нагружение волокон летучки в процессе джинирования на джине с переменным периодическим усили
ем затягивания 61
3.2.1. Динамическая модель процесса дотирования 61
3.3. Анализ математической модели 69
3.4. Разработка конструкции каретки с вибрирующим ножом. Определение рациональных параметров кинематической схемы привода ножа 84
3.4.1. Исследование динамики механизма привода ножа.
Выбор основных параметров 85
3.5. В ы в о д ы 92
ГЛАВА 4. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ И ОПТИМИЗАЦИЯ
ПАРАМЕТРОВ ВАЛИЧНОГО ДЖИНА ПО НОВОЙ КОНСТРУКТИВНОЙ
СХЕМЕ 94
4.1. Разработка конструкции и исследование работоспособности нового валичного джина 94
4.2. Методика экспериментального исследования. Обоснование выбора факторов и уровней их варьирования для включения в план эксперимента - 104
4.3. Результаты экспериментов ПО
4.4. Уравнения регрессии ПІ
4.5. Контрольные эксперименты 112
4.6. Анализ уравнений регрессии . 114
4.7. Оптимизация параметров нового джина 122
4.8. Выводы 125
ГЛАВА 5. ПРОИЗВОДСТВЕННЫЕ ИСПЫТАНИЯ И РАСЧЕТ ЭКОНОМИЧЕСКОЙ
ЭФФЕКТИВНОСТИ ОТ ВНЩРЕНИЯ НОВОГО ВАЛИЧНОГО ДША 127
5.1. Производственные испытания и влияние нового джина на прядильные свойства волокна 12
5.2. Расчет экономической эффективности от внедре
ния нового валичного дайна 130
5.3. Выводы 135
ОЩИЕ ВЫВОДЫ И РЕКОМЕНДАЦИИ 136
ЛИТЕРАТУРА 138
ПРИЛОЖЕНИЕ 145
- Конструкции валичных джинов
- Состояние вопроса. Факторы, влияющие на эффективность процесса затягивания волокна за нож
- Основные предпосылки интенсификации процесса валичного джинирования
- Разработка конструкции и исследование работоспособности нового валичного джина
- Производственные испытания и влияние нового джина на прядильные свойства волокна
class1 АНАЛИЗ СУЩЕСТБУЩИХ КОНСТРУКЦИЙ ВАЛИЧШХ
ДЕИНОВ class1
Конструкции валичных джинов
Тонковолокнистый хлопок-сырец является особоценным сырьем,так как волокно этого вида идет на изготовление высококачественных тканей, автопокрышек, швейных ниток и т.д.
С ростом производства тонковолокнистого хлопка в СССР вопросы совершенствования его переработки становятся важнейшей проблемой перед хлопкоочистительной промышленностью.
Первые сорта тонковолокнистого хлопка-сырца с волокном 1,П,Ш типа на хлопкозаводах перерабатываются на валичных джинах различных конструкций как отечественных, так и зарубежных.
Главное достоинство валичных джинов - обеспечивать максимальную сохранность ценных природных свойств волокна при дотировании с низким образованием при этом мягких пороков, I.I. Конструкции валичных джинов
Баличный джин, прототипом которого является чагрик [з] или чарка-джин, со временем своего изобретения постоянно совершенствуется.
Первый двухваличный джин Маккарти был изобретен в 1840 г. американцем Маккарти 4 ] , этот джин был сделан с двумя кожаными валиками и двумя отбойными ножами.
Отбойный нож имел возвратно-поступательное движение. Джин имел малую производительность, повреждал волокно и семена перерабатываемого хлопка.
С целью увеличения производительности джина маккарти был сконструирован валичный джин с двумя отбойными органами и с одним кожаным валиком - двухножевой валичный джин б] .
Отбойный нож в этом джине тоже имел возвратно-поступательное движение, поэтому джин отличался большими вибрациями за счет колебания отбойного ножа с большими амплитудами и быстро выходил из строя.
Во избежание наличия быстро колеблющихся ножей в дальнейшем отбойный нож был заменен наклонными дисками, вращающимися на валу, и назывался валичный джин с наклонными дисками. Этот джин был изобретен в 1936 г. и заменил джин с возвратно-поступательными движениями рабочего органа на большинстве хлопкозаводах. При вращении отбойного вала наклонные диски ударяют по семени летучек то с одной, то с другой стороны, отбивая их от затянутого за нож волокна. Производительность джина при этом составляла около 45-50 кг/маш.час. Несколько позже был изобретен валичный джин марки "Сикромац" [б] . Машина не нашла применения, потому что производительность была невысокая, из-за плохого вывода оголенных семян, а жесткость отбойных лопастей и их конструкция создавали условия для прямого удара по семенам, что вызывало дробление семян, которое возрастает с увеличением скорости. В конструкциях джинов фирм "Сикромац","Континенталь" и "Хардвик-Эттер" применялся отбойный орган типа "Ротобар", представляющий собой вращающийся лопастной валик с жесткими прямолинейными лопастями, работающими в сочетании с жестким ножом ( толщиной 8-9 мм) и джинирующим барабаном 430 мм, покрытым синтетическим материалом. Большинство хлопкозаводов США в настоящее время оснащено валичными джинами модели "Ротобар" фирмы "Континенталь", который показан на рис. I.I [б] . Рекламная производительность джинов "Ротобар" составляет 125-250 кг волокна в час.
По сообщению владельца хлопкозавода фирмы"Хардвей джин компа-ни", батарея из 10 валичных джинов "Ротобар" вырабатывает до 2270 кг волокна в час при переработке голосемянного тонковолокнистого хлопка-сырца, типа "Пима- S2 " и до 1800 кг при переработке длинноштапельного хлопка-сырца с опушенными семенами. Испытания джина "Ротобар" при переработке советских тонковолокнистых разновидностей показали производительность на сорте С-6030, примерно, 100-120 кг на машину в час, при механической ловрежден-носги семян около 5 % [7] , что практически на уровне наших отечественных джинов. Это говорит о том, что надо искать новые конструкции валичного джина для повышения производительности машин и уменьшения поврежденности семян.
class2 ИССЛЕДОВАНИЕ ВОЗМОЖНОСТИ ПОВЫШЕНИЯ ЭФФЕКТИВНОСТИ
ВАЛИЧНОГО ДЩНИРОВАШЯ ПУТЕМ УВЕЛИЧЕНИЯ ДАВЛЕНИЯ
ПРИЖАТИЯ ЖЖА К БАРАБАНУ class2
Состояние вопроса. Факторы, влияющие на эффективность процесса затягивания волокна за нож
Валичное джинирование тонковолокнистого хлопка призвано максимально сохранить природные свойства волокон, поэтому этот процесс малопроизводителен и поиск путей повышения эффективности джинирования является весьма актуальным вопросом.
Волокна летучек хлопка-сырца, поступающие в зону джинирования, захватываются поверхностью вращающегося рабочего барабана у кромки ножа и затягиваются за нож. Волокно в зоне контакта с ножом транспортируется по схеме "вращающийся барабан-магериал-неподвижная плоскость" j 0j,[ll] , которая показана на рис.2.1. На рисунке показаны:
N - сила прижатия барабана к плоскости; P=JU N - сила трения со стороны барабана, приложенная к транспортируемому материалу, является движущей силой; Рн - сила сопротивления движения материала ( сила закрепления волокон к семени и др.); F = /UnN " сила сопротивления перемещаемого материала,вызванная силами трения о неподвижную плоскость. Волокно будет джинироваться, если будет выполняться условие:
JUA - коэффициент трения материала о неподвижную плоскость. Тогда из уравнения (2.1) следует условие движения материала левая часть неравенства определяет собой движущую силу системы "рабочий барабан-материал-нож", которая определяет затягивающую способность этой системы, т.е.
В таком виде выражение для затягивающего усилия волокна рабочим барабаном за нож для валичного джина известно из работ 2Ґ] , [22].
Основные предпосылки интенсификации процесса валичного джинирования
Основные предпосылки интенсификации процесса валичного дотирования Известно [її] , что с целью повышения эффективности процесса валичного джинирования, производительности джина необходимо по возможности полнее использовать мгновенную фрикционную площадь рабочего барабана. Полнота использования фрикционной площади барабана зависит как от рационального и равномерного использования всей длины контакта кромки ножа с барабаном, так и от отношения длины волокон летучки к величине пути, пройденного барабаном при даинировании летучки. Последнее называется коэффициентом проскальзывания поверхности барабана по затянутому за нож волокну джи-нируемой летучки: где Вд - длина пучка волокон при даинировании летучки ( экспериментально установлено, что она составляет от 60 до 100 мм ); S - путь, пройденный поверхностью барабана при даинировании летучки.
Экспериментальные исследования [п]»[бб] позволили установить, что величина коэффициента проскальзывания составляет в пределах ф = 0,3 0,6 . Однако наши наблюдения за работой джинов при даинировании новых разновидностей тонковолокнистых сортов, таких как АШ-25, Т-7 и др. показали, что этот коэффициент ещё меньше и составляет в пределах 0,1 0,3. Этим и объясняется резкое снижение производительности существующих джинов при переработке новых сортов хлопчатника. Причиной снижения производительности процесса является проскальзывание барабана по волокну и нарушение основного условия валичного джинирования ( Р ъ Рн - за тягивающая сила должна превышать силу, удерживающую волокна на семени). Причинами возрастания сопротивления волокон дотированию чаще всего являются усилие прикрепления волокон к семени, плохое состояние хлопка перед дотированием, т.е. из-за зажгученносги волокон, захлестывания волокон семени, сора, улюка, что особенно ярко проявляется при дотировании низких сортов хлопка повышенной влажности, машинного сбора.
Существенную роль в уменьшении проскальзывания играет отбойный орган. Отбойный орган любой конструкции периодически расчищает зону дотирования у кромки ножа, способствуя уменьшению времени .дотирования летучки.
Как показывает анализ факторов, уменьшающих величину проскальзывания барабана по волокну, существенное влияние на процесс имеют такие величины коэффициентов жесткости поверхности барабана ft. , и коэффициент жесткости ножа Kg, , а также коэффициент, трения волокон по материалу рабочего барабана JU (см. формулу 2.3).
Материал рабочего барабана должен иметь высокий коэффициент трения по волокну. В настоящее время на всех хлопкозаводах применяется материал для рабочего барабана РКМ-2 [э] , который обладает высоким коэффициентом трения по волокну JU = 0,6, но этот материал дорогой, в данное время испытывавтся новый материал,разработанный ЦНИШПромом совместно с Ташкентским ордена Дружбы народов институтом текстильной и легкой промышленности, но надо продолжать поиск нового материала с высоким коэффициентом трения по волокну.Поэтому на современном этапе главным фактором, через который следует воздействовать на процесс .дотирования, на повышение его эффективности, как показали наши исследования, изложенные во 2-ом разделе, является повышение усилия затягивания путем увеличения давления прижатия ножа.Безусловно, увеличивать уси
лие затягивания бесконечно нельзя, оно, очевидно, должно ограничиваться прочностью волокон. Количественная оценка соотношения прочности пучков волокон к затягивающему усилию на существующих джинах, проведенная нами при давлении прижатия ножа 90 Н/см показывает, что имеется семи- десятикратный запас прочности волокон. В то же время, как показали наши исследования (см. раздел 2),
. class4 ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ И ОПТИМИЗАЦИЯ
ПАРАМЕТРОВ ВАЛИЧНОГО ДЖИНА ПО НОВОЙ КОНСТРУКТИВНОЙ
СХЕМЕ class4
Разработка конструкции и исследование работоспособности нового валичного джина
Как отмечалось выше (см. 1.2), в каретке "ДВ-ВИБРО" валичного дайна первого варианта при длительных производственных испытаниях выявились некоторые недостатки, приводящие к снижению её надёжности, уменьшению производительности и ухудшению качества волокна и семян.
Особенностями первой конструкций каретки являются:
- сложность настройки джина из-за необходимости установки согласованности фаз действия отбойного органа и ножа;
- усложнение привода отбойного органа по той же причине;
- высокие динамические нагрузки, т.к. каретка согласно оптимизации, проведенной Якубовым Д. j 40j , должна работать при частоте колебаний ножа 27 Гц, что соответствовало нижнему уровню варьирования этого параметра оптимизации;
- разрыв контакта ножа с поверхностью рабочего барабана определенной длительности в каждом периоде колебаний ножа, что вызывалось повышенной амплитудой колебания ножа и это неблагоприятно сказывалось как на динамике механизма привода ножа, так и на качестве волокна и семян из-за нарушения разводки между отбойным органом и ножом;
- уменьшение захватывающей способности рабочего барабана джина во время раскрытия стыка ножа с поверхностью барабана;
- низкая надёжность открытой цепной передачи привода отбойного органа.
Проанализировав все указанные особенности предыдущей конструкции каретки, мы пришли к выводу о необходимости создания бо
лее совершенной конструктивной схемы валичного джина. В основу создания нового джина были положены следующие требования:
- обеспечение высокой надёжности работы;
- упрощение конструкции и наладки машины;
- повышение производительности, качества волокна и семян. С целью выполнения этих требований в конструкцию каретки
"ДВ-ВЙБРО" были внесены следующие изменения:
- был упрощен привод отбойного органа - жесткую кинематическую связь вибратора с отбойным органом заменили клиноременной передачей;
- уменьшили амплитуду колебаний ножа с целью ликвидации раскрытия стыка с барабаном и для стабилизации разводки между ножом и отбойным органом, при сохранении переменности нагрузки между ножом и барабаном в пределах 30 200 н/см ;
- предусмотрели возможность работы каретки в диапазоне частот ниже 27 Гц (14-27 Гц).
На основе теоретических исследований, внесенных конструктивных изменений на Халкабадском ОШ и на Солдатском ЭМЗ были изготовлены четыре экспериментально-промышленных образца кареток нового валичного джина "ДВ-ВИБРО-2" по упрощенной конструктивной схеме. В новой каретке и в "ДВ-ВИБРО" нож приводится в колебательное движение вибратором эксцентриково-поводкового типа.
На рис. 4.1 показан поперечный разрез валичного джина ДВ с кареткой "ДВ-ВИБРО-2", а на рис. 4.2 - общий вид каретки с валичным джином ДВ, установленный на Марыйском хлопкозаводе, на рис. 4.3 -привод каретки экспериментального джина.
class5 ПРОИЗВОДСТВЕННЫЕ ИСПЫТАНИЯ И РАСЧЕТ ЭКОНОМИЧЕСКОЙ
ЭФФЕКТИВНОСТИ ОТ ВНЩРЕНИЯ НОВОГО ВАЛИЧНОГО ДША class5
Производственные испытания и влияние нового джина на прядильные свойства волокна
Производственные испытания и влияние нового джина на прядильные свойства волокна На основании теоретических и экспериментальных разработок в лаборатории "Механика хлопкоочистительных машин" Узминхлопкопро-ма при ТИТШ была спроектирована и изготовлена на Халкабадском ОШ и Солдатском ЭМЗ каретка "ДВ-ВИБРО-2" к валичному дайну ДВ с оптимальными параметрами согласно таблице 5.1.
При монтаже каретки "ДВ-ВИБРО" на серийных джинах необходимо выполнить следующие работы:
- на правой боковине джина высверлить отверстие для выхода части вала вибратора Ф60ММ;
- на направляющих станины джина по месту просверлить по два отверстия Ф 11-12 мм для крепления каретки;
- на задней поверхности переднего кожуха джина в середине машины закрепить отражательный щиток;
- переднюю часть сетки из-под игольчатого барабана отрезать по линии перехода малого желобка с большим и отогнуть так, чтобы она входила в джин и передняя её часть находилась под лотком отвода семян каретки.
Новая каретка эксплуатируется по настоящее время на Марыйском хлопкозаводе и показывает высокую надежность и производительность при качестве волокна и семян в пределах нормы ГОСТа.
Проводились сравнительные испытания нового джина с серийными на хлопке сырде 2 сорта ручного сбора и 3 сорта машинного сбора разновидности "АШ-25", который обладает повышенной цепкостью с сорными примесями и считается трудноджинируемым. Результаты сравнительных испытаний приведены в табл. 5.2. Из таблицы видно,что производительность нового джина на ручном и машинном сборе в два раза выше чем существующие, а по качественным показателям, примерно, равным с существующими. Например, "битое семя" в волокне ручного сбора в новом джине - 0,32 %, а в серийном - 0,35 %; машинного сбора соответственно 0,64 % и 0,71 %, содержание пороков и сорных примесей в волокне соответственно 2,1 % и 1,85 %, ручного сбора, и 3,24 % и 3,31$ машинного сбора.
Сравнительные данные по прядильно-технологическим свойствам показаны в таблице 5.3, из которых видно, что новый джин более благоприятно влияет на качество волокна.
Анализируя сравнительные испытания, можно сказать, что новый дайн более перспективный и показывает высокую производительность с сохранением качества волокна и семян в пределах ГОСТа.
Более эффективная работа нового валичного джина связана с эффектом использования переменного фрикционного поля в сочетании с оптимизированными параметрами конструкции и технологического процесса.
Эксплуатация каретки "ДВ-ВИБРО" в производственных условиях явилась основанием расчета экономической эффективности.
