Содержание к диссертации
Введение
Глава 1. Анализ процесса формирования пряжи в выпускной зоне вытяжного прибора кольцевой прядильной машины .
1.1. Способы упрочнения пряжи на кольцевой прядильной машине 12
1.2 Прочность пряжи и мычки на кольцевой прядильной машине 33
1.3 Натяжение пряжи на выпуске вытяжного прибора 50
1.4 Обрывность пряжи на выпуске вытяжного прибора 55
1.5 Математическое моделирование технологических процессов прядения ..65
Выводы по главе 1 67
Глава 2. Теоретическое исследование процесса формирования пряжи на кольцевой прядильной машине .
2.1 Влияние натяжения и прочности мычки на обрывность 69
2.2 Современные способы и устройства для упрочнения мычки 70
2.3 Разработка новых устройств и способа для упрочнения мычки 91
2.3.1 Устройство для выпуска мычки (Патент №68513) 92
2.3.2 Устройство для выпуска мьики (Патент №73343 и Положительное решение на выдачу патента на полезную модель №2008152023/22) 101
2.3.3 Способы прижима подвижных уплотнителей (Положительное решение на выдачу патента на полезную модель №2008152026/22) 102
2.4 Выбор оптимальных размеров подвижного уплотнителя 104
2.5 Определение длины дуги обтекания при использовании подвижного уплотнителя 117
2.6 Определение натяжения, прочности мычки и прочности пряжи в зоне выпуска вытяжного прибора 122
2.7 Прогнозирование уровня обрывности мычки в зоне установки подвижного уплотнителя 135
Выводы по главе 2 141
Глава 3. Экспериментальное исследование процесса формирования пряжи в зоне выпуска кольцевой прядильной машины .
3.1 Приборы и устройства для проведения эксперимента 144
3.1.1 Расчет частоты собственных колебаний тензодатчика 147
3.1.2 Тарирование тензометрического датчика 148
3.1.3 Методика проведения эксперимента 149
3.1.4 Обработка осциллограмм 150
3.2 Экспериментальное исследование подвижных уплотнителей 153
3.2.1 Анализ колебаний натяжения мычки 154
3.2.2 Исследование прочности мычки в выпускной зоне 157
3.2.3 Экспериментальное исследование влияния места установки подвижно го уплотнителя на прочность мычки и колебания натяжения в процессе формирования пряжи 181
3.2.4 Влияние подвижных уплотнителей на размеры треугольника кручения 183
3.2.5 Определение числа волокон, обеспечивающих прочность мычки 189
3.3 Исследование влияния подвижных уплотнителей на физико - механические свойства одиночной пряжи 195
3.3.1 Методика проведения эксперимента 195
3.4 Влияние скоростных параметров кольцевой прядильной машины на на тяжение и обрывность пряжи при использовании подвижного уплотнителя 208
3.4.1 Методика проведения эксперимента 208
3.4.2 Влияние частоты вращения веретен на натяжение и обрывность пряжи при постоянной крутке 208
3.5 Исследование влияния подвижных уплотнителей на физико - механические свойства крученой пряжи 211
3.5.1 Методика проведения эксперимента 211
Выводы поглавеЗ 219
Глава 4. Математическое моделирование процесса формирования мычки на кольцевой прядильной машине .
4.1 Моделирование процесса формирования мычки в зоне установки под вижного уплотнителя вытяжного прибора 221
Выводы по главе 4 237
Глава 5. Технико-экономическая эффективность использования подвижных уплотнителей на кольцевой прядильной машине .
5.1 Расчёт экономической эффективности внедрения подвижных уплотните лей на кольцевой прядильной машине 239
Выводы по главе 5 251
Общие выводы 252
Литература 254
Приложения 273
- Математическое моделирование технологических процессов прядения
- Современные способы и устройства для упрочнения мычки
- Экспериментальное исследование подвижных уплотнителей
- Исследование влияния подвижных уплотнителей на физико - механические свойства одиночной пряжи
Введение к работе
Текстильная промышленность России, в настоящее время, находится в состоянии жесткой конкурентной борьбы с мировыми производителями хлопчатобумажных изделий. Российский рынок заполнен дешевыми текстильными изделиями из стран Азии и Ближнего Востока. Низкая стоимость этих изделий, при высокой покупательной способности Российского населения, является основным фактором в конкурентной борьбе за рынок сбыта в России. В условиях высокой стоимости хлопка и большого износа текстильного оборудования российским предприятиям трудно конкурировать с продукцией Китая, Турции, Тайваня, Гонконга и др. стран.
Поднять конкурентоспособность российских хлопчатобумажных изделий - важнейшая задача отрасли и решить ее можно путем увеличения объема выпуска продукции, снижения ее стоимости, расширения ассортимента, улучшения качества и повышения эффективности работы прядильных производств. Для этого необходимо провести коренную модернизацию устаревшего действующего оборудования и внедрять в производство новые технологии и устройства.
Развитие хлопкопрядения во второй половине XX века проходило в направлении создания и внедрения в производство новых способов формирования пряжи (пневмомеханического, аэродинамического и др.) Это дало некоторый толчок в развитии хлопкопрядения в мире, однако полностью заменить классическое кольцевое прядение оказалось невозможным. Достаточно высокая прочность кольцевой пряжи, широкий диапазон вырабатываемых линейных плотностей пряжи и ее назначения, возможность использования различных видов волокон делают кольцевую пряжу универсальной. Кольцевая прядильная машина остается основной машиной хлопкопрядильного производства. Объем вырабатываемой в мире кольцевой пряжи существенно превышает объем пряжи, полученной новыми способами формирования пряжи. Подобная тенденция наблюдается и в России. Если в 60-70-е годы
XX века 50-55% всей пряжи производилось в России на пневмомеханических прядильных машинах, то в настоящее время наблюдается замена пневмомеханических прядильных машин кольцевыми машинами.
Следуя этому направлению, ученые всего мира пытаются модернизировать кольцевую прядильную машину с целью увеличения ее производительности, улучшения физико - механических свойств кольцевой пряжи и снижения обрывности в прядении.
В мире появилась и успешно разрабатывается новая технология компактного или уплотняющего прядения. Идея компактного прядения возникла из желания улучшить качество хлопчатобумажной пряжи и снизить ее обрывность в процессе прядения. Эта идея нашла свое воплощение в конструкциях современных высокопроизводительных кольцевых прядильных машин. Ведущие мировые фирмы (Rieter, Zinser, Suessen), производящие кольцевые прядильные машины, продемонстрировали на международных выставках (начиная с ITMA 1999 в Париже) модернизированные кольцепря-дильные машины с использованием технологии компактного прядения. Оказалось, что применение нового способа прядения позволяет повысить прочность пряжи, улучшить ее качественные показатели и снизить обрывность. Однако объем информации по исследованиям компактного прядения очень ограничен. Важность разработки данного направления очевидна. Необходимо продолжить конструкторские разработки и провести исследования новой технологии. Актуальность разработки данной проблемы особенно важна для России, так как, в настоящее время, в стране не производятся кольцевые прядильные машины, и увеличить эффективность прядильного производства можно только путем модернизации существующего оборудования. На основании вышеизложенного возникла актуальность и цель исследования.
Актуальность исследования: Повышение эффективности работы кольцевой прядильной машины путем модернизации выпускной зоны вытяжного прибора;
Улучшение физико-механических свойств кольцевой пряжи;
7 Снижение себестоимости производства кольцевой пряжи; Повышение конкурентоспособности хлопчатобумажной пряжи.
Цель исследования:
Совершенствование технологического процесса формирования пряжи на кольцевой прядильной машине путем упрочнения мычки, выходящей из вытяжного прибора и снижения ее обрывности, увеличения прочности пряжи и улучшения ее физико-механических показателей.
Задачи исследования:
исследовать современные способы упрочнения мычки на кольцевой прядильной машине;
провести патентный поиск устройств для упрочнения мычки и снижения обрывности в кольцевом прядении;
разработать эффективную методику экспериментального исследования прочности и натяжения мычки, выходящей из вытяжного прибора кольцевой прядильной машины;
провести экспериментальное исследование новых конструкций устройств для упрочнения мычки:
определить прочность мычки при различных параметрах заправки;
сравнить физико-механические свойства пряжи, полученной классическим способом и способом, использующие устройства для упрочнения мычки;
определить оптимальные параметры новых конструкций упрочняющих устройств;
исследовать колебания прочности и натяжения мычки в процессе формирования пряжи;
разработать аналитические методы определения прочности и натяже
ния мычки в условиях применения новых устройств с различными кон
структивными параметрами;
разработать методику прогнозирования обрывности пряжи кольцевого способа прядения;
получить математические модели для оптимизации расчётов прочности, натяжения и обрывности пряжи на кольцевых прядильных машинах с установленными новыми устройствами для упрочнения;
провести технологические испытания пряжи, полученные с применением новых устройств;
провести экономический анализ эффективности применения устройств для упрочнения мычки на кольцевых прядильных машинах.
Методы и средства исследования.
Методической основой диссертационной работы явились труды ведущих отечественных и зарубежных учёных в области формирования пряжи на кольцевой прядильной машине. В работе сочетаются теоретические и экспериментальные методы исследования включающие в себя: аналитические методы исследования рабочих органов кольцевой прядильной машины с подвижным уплотнителем при статических и динамических условиях с использованием основ теоретической механики; исследования воздействия новых устройств на формирование мычки на выпуске вытяжного прибора; исследования по оптимизации основных размеров уплотнителей по критериям минимизации обрывности и обеспечения высоких физико-механических свойств пряжи; сравнительный анализ экспериментальных данных с теоретическими результатами.
В работе использованы методы имитационного моделирования и анализа эксперимента. При обработке полученных экспериментальных данных использовались методы математической статистики, компьютерная техника.
Экспериментальные исследования проводились в лабораториях ГО-УВПО «МГТУ им. А.Н. Косыгина» и на Балашихинской хлопкопрядильной фабрике на стенде кольцевой прядильной мапшны FD-01 и на действующей кольцевой прядильной машине П-76-5М6.
9 Достоверность и обоснованность результатов, выводов и рекомендаций подтверждена экспериментами и аналитическими расчетами.
Научная новизна.
Разработаны и дополнены теоретические основы процесса формирования пряжи в зоне выпуска вытяжного прибора. При проведении теоретических и экспериментальных исследований автором впервые:
разработана классификация существующих конструкций упрочняющих устройств в зоне выпуска вытяжного прибора;
предложены новые конструкции подвижных уплотнителей мычки, получающих движение от переднего нажимного валика;
G проведен теоретический анализ условий формирования пряжи в треугольнике кручения при установке новых устройств для упрочнения мычки;
разработаны методики экспериментального исследования натяжения и прочности мычки на выпуске вытяжного прибора;
получены уравнения для определения натяжения и прочности мычки при использовании подвижных уплотнителей;
предложен способ прогнозирования уровня обрывности пряжи на кольцевой прядильной машине;
D разработаны новые методы для определения оптимальных параметров конструкции подвижных уплотнителей, натяжения, прочности, обрывности мычки, с помощью системы инженерных и научных расчётов MAT-LAB;
проведен сравнительный анализ способа формирования пряжи на кольцевой прядильной машине с использованием подвижных уплотнителей и без них;
изучено влияние новых устройств на физико-механические свойства пряжи.
10 Практическая ценность:
Предлагаются новые конструкции устройств для уплотнения мычки, выходящей из вытяжного прибора с целью увеличения прочности мычки и снижения обрывности. Разработана методика экспериментального исследования прочности и натяжения мычки с помощью ЭВМ, позволяющие проводить испытания на любой кольцевой прядильной машине с высокой точностью. Предлагается новая методика прогнозирования обрывности пряжи на кольцевой прядильной машине, основанная на теории выбросов. Даны рекомендации по применению нового устройства, при выработке пряжи различной линейной плотности и назначения. Применение подвижных уплотнителей в вытяжном приборе значительно улучшили физико-механические свойства пряжи, снизили обрывность в прядении и увеличили экономическую эффективность кольцевой прядильной машины. Предлагаемые конструкции подвижных уплотнителей могут быть легко изготовлены в ремонтных мастерских хлопкопрядильных производств и использованы для модернизации любых типов кольцевых прядильных машин. Кручёная пряжа, выработанная из одиночной пряжи, полученная новым способом имеет улучшенные физико-механические свойства по сравнению с классической кручёной пряжей.
Апробация работы:
Основные положения диссертационной работы доложены и обсуждены: - на заседаниях кафедры прядения хлопка ГОУВПО «МГТУ им. А.Н. Косыгина» (2006 - 2008 г);
на научной студенческой конференции «Текстиль XXI век» кафедра МТВМ, ГОУВПО «МГТУ имени А.Н. Косыгина», 2006 г;
на научной студенческой конференции «Текстиль XXI век» кафедра прядения хлопка, ГОУВПО «МГТУ им. А.Н. Косыгина», 2006 г;
на Всероссийской студенческой научно-технической конференции «Современные технологии и оборудование текстильной промышленности» ГОУВПО «МГТУ им. А.Н. Косыгина», 2006 г;
на Международной научно-технической конференции «Современные технологии и оборудование текстильной промышленности» ГОУВПО «МГТУ им. А.Н. Косыгина», 2007 г;
на Международной научно-технической конференции «Современные технологии и оборудование текстильной промышленности» ГОУВПО «МГТУ им. А.Н. Косыгина», 2008 г;
на Международной научно-технической конференции «Современные проблемы текстильной и лёгкой промышленности» ГОУВПО «РосЗИТЛП», 2008 г.
По материалам диссертации опубликовано 21 работа, из них 2 статьи выпущены в «Известиях вузов. Технология текстильной промышленности», 3 - в «Вестнике ДИТУД», 1 - в аспирантском сборнике и 11 - в виде тезисов докладов, а также получено 2 Патента на полезную модель РФ № 68513, № 73343 и 2 Положительные решения на выдачу патента на полезную модель Р.Ф. №2008152023/22, №2008152026/22.
СТРУКТУРА И ОБЪЁМ РАБОТЫ. Диссертационная работа состоит из 5 глав с выводами, общими выводами, списка литературы из 200 наименований и 12 приложений. Работа изложена на 310 страницах машинописного текста, имеет 252 формулы, 121 рисунок, 20 таблиц.
Математическое моделирование технологических процессов прядения
Совершенствование конструкции кольцевых прядильных машин позволяет улучшить технологический процесс формирования выпускаемой продукции. Для этого необходимо связать основные характеристики поступающего продукта, технологические и конструкционные особенности кольцевой прядильной машины с готовым продуктом, провести оценку сил, влияющих на данный процесс и выявить наилучшие условия. Описание подобных связей может осуществляться с помощью математического моделирования [142, 143].
Первые модели процесса формирования пряжи были предложены проф. П.А. Минаковым [105], проф. Н.А. Васильевым [106], G. Lindner [99], Ш. Жегоффом [80], представляющие идеализированные формы конфигурации баллона, которые позволили понять основные технологические особенности движения пряжи к початку и изучить силы, влияющие на процесс. На современном этапе разрабатываются разнообразные пространственные математические модели движения нити [112, 113, 144, 145].
Также создавались модели получения пряжи. Исследователями было установлено [б, 146], что переход утоненной ровницы в пряжу происходит с формированием на выпуске вытяжного прибора пучка волокон треугольной формы без крутки, который впоследствии назвали «треугольником кручения». Поскольку данный участок имел малую прочность и высокую обрывность, то были разработаны [4,16] возможные виды (модели) треугольника кручения (например: симметричный и асимметричный, с однородным или неоднородным распределением волокон). Разнообразные модели слабого участка позволили определить изменения прочностных свойств мычки и изучить влияние разных условий на процесс формирования пряжи.
В последнее время на основе применяемых ранее идеальных моделей разрабатываются различные методы математического моделирования с применением ЭВМ [147- 149]. Все компьютерные модели основаны на идентичности математических описаний процессов, протекающих в моделируемой системе и модели.
В частности на кафедре прядения хлопка разработаны программы в среде Excel по оптимизации состава смесей [150-154], расчета допустимой частоты вращения прядильных камер [155]. В последнее время актуальным стало создание имитационных моделей в среде Mat Lab, что отражено в ряде диссертационных работ [156-159], что говорит о положительном эффекте от использования данных программ.
В тоже время недостаточно разработано программ с применением средств ЭВМ, позволяющих определить прочность, натяжение мычки на кольцевой прядильной машине, прогнозировать её обрывность при различных условиях формирования пряжи. 1) Анализ исследовательских работ показывает, что прочность мычки, выходящей из вытяжного прибора кольцевой прядильной машины и её обрывность во многом определяются параметрами треугольника кручения. Однако авторы этих работ не дают чётких рекомендаций для увеличения прочности мычки при выработке пряжи различной линейной плотности и назначения. 2) Авторы работ, исследуя угол наклона вытяжного прибора, угол обтекания мычки переднего цилиндра и угол наклона нити, влияние крутки на прочность нити и её обрывность не могут прийти к единому мнению. Полученные результаты никак теоретически не взаимосвязаны, нет оценки влияния на угол обтекания размеров треугольника кручения, не исследуются характеристики треугольника кручения. Необходимо провести дополнительные исследования в этом направлении. 3) С целью упрочнения мычки, снижения её обрывности на выпуске вытяжного прибора и увеличения производительности кольцевой прядильной машины, учёные пришли к выводу о необходимости установки уплотняющих устройств на выпускаемый продукт. 4) В литературе появилось много научно-исследовательских работ ведущих зарубежных фирм «Rieter» (Швейцария), «Zinser» (Германия), «Sues-sen» (Германия) и др., которые предлагают устанавливать уплотняющие устройства различных конструкций. Это направление получило название компактное прядение. Однако предлагаемые устройства имеют недостатки, среди которых можно выделить: сложность конструкций, использование дополнительных дорогостоящих приспособлений для разрежения воздуха или создания магнитных полей. Кроме того, в ряде устройств необходимо учитывать размеры перфораций на ремешках, входных отверстий, прорезей на барабанчиках и создавать определенную выпуклую форму патрубков. Всё это требует дополнительных усилий по разработке новых конструкций подобных устройств. 5) Исследователи, в своих работах, много внимания уделяют прогнозированию прочности пряжи, однако недостаточно изучен вопрос упрочнения мычки на выпуске вытяжного прибора. 6) Учёные в нашей стране и за рубежом уделяют большое внимание вопросам изучения обрывности пряжи на кольцевой прядильной машине. Однако до настоящего времени не существует чёткой классификации причин обрывности. Авторы работ не имеют единого мнения о законе распределения обрывности. Предлагаемые учёными методики прогнозирования уровня обрывности существенно различаются между собой и не обеспечивают достаточной точности получаемых результатов. Поэтому необходимо провести дополнительные исследования в этом направлении. 7) Большое число факторов, влияющих на процесс формирования пряжи на кольцевой прядильной машине, заставляет учёных применять вычислительную технику для оптимизации процесса, переходить к имитационному моделированию на ЭВМ. Данный вопрос, в настоящее время, недостаточно изучен и требует специальной разработки.
Современные способы и устройства для упрочнения мычки
Известно много работ, направленных на решение проблемы снижения обрывности в кольцевом прядении. Наиболее интересным и перспективным решением этой задачи можно считать, появившееся, совсем недавно, так называемое «компактное прядение».
Основной целью «компактного прядения» является улучшение физико-механических свойств пряжи и снижение ее обрывности путем формирования уплотненной мычки. Для этого на выпуске вытяжного прибора устанавливают различные конструкции уплотняющих устройств.
Основная идея нового направления состоит в уменьшении треугольника кручения 1, в котором волокна не имеют крутки и мычка получает пониженную прочность по сравнению с прочностью пряжи (рис. 2.2). Поэтому стараются различными способами уменьшить ширину b и высоту h треугольника кручения, а также уменьшить число ворсинок на поверхности пряжи. где ho6, hK0Mn - высота треугольника кручения при обычном кольцевом прядении и при компактном кольцевом прядении; Ь0б Ькомп - ширина треугольника кручения при обычном кольцевом прядении и при компактном кольцевом прядении.
Для создания компактной пряжи многими производителями кольцевых прядильных машин предлагаются различные методы уплотнения мычки на выпуске вытяжного прибора. Можно выделить следующие способы уплотнения: 1) аэродинамический: а) с применением перфорированных барабанчиков; б) с применением перфорированных ремешков; 2) механический; 3) магнитный. Аэродинамический компактный способ прядения.
Данный метод уплотнения заключается в создании разрежения воздуха в выпускной зоне вытяжного прибора, позволяющий уплотнить мычку. По этому способу прядения были разработаны устройства следующими фирмами: Com4Spin «Rieter» (Швейцария), Elite Compact «Suessen» (Германия), CompACT3 «Zinser» (Германия), Olfil «Marzoli» (Италия), compact spinning «Toyota» (Япония).
Фирма «Rieter» (Швейцария) [51-53] предлагает устанавливать на выпускной цилиндр напротив каждой пары выпусков блок, внешний вид которого показан на рис. 2.3 а, внутренняя часть его неподвижна, а внешняя вращается с частотой вращения выпускного цилиндра.
Неподвижная часть блока COM4 фирмы «Rieter» (Швейцария) представляет собой пластмассовый цилиндр, который содержит две вставки 1 (для двух соседних выпусков), внутри которого создается разрежение воздуха. Напротив каждого выпуска на вставке имеется щель специальной формы. Внешняя часть блока имеет вид перфорированного барабанчика 2. Извлечение вставок из блока COM4 осуществляется при открытии крышки 3.
Принцип работы данного устройства (рис.2.3 б, 2.4) состоит в том, что волокна, выходящие из вытяжного прибора, попадают на поверхность перфорированного барабанчика 1 (зону уплотнения) и зажимаются нажимным валиком 4 вытяжного прибора и дополнительным прижимным валиком 5, который препятствует распространению крутки в зоне уплотнения мычки. Расположение валика 5 практически полностью исключает дугу обтекания мыч-кой выпускного цилиндра, так как мычка выходит из зажима вертикально вниз. Под действием системы отсоса воздуха 2 продукт уплотняется. С целью увеличения длины зоны уплотнения и организации воздушных потоков в этой зоне между нажимным валиком 4 вытяжного прибора и дополнительным прижимным валиком 5 устанавливается прижимное устройство 6.
Данная конструкция позволила улучшить следующие физико-механические свойства пряжи (рис. 2.5) по сравнению с классическим способом прядения: 1) ворсистость пряжи (UT-4) снизилась на 20-30%; 2) ворсистость пряжи (Zweigle S3 от 3 мм) снизилась на 60%; 3) удельная прочность пряжи повысилась на 8-15%; 4) неровнота пряжи по линейной плотности снизилась на 5-8%; удлинение пряжи повысилось 15-20%. Гребенная система прядения (линейная плотность пряжи Тпр =5-20 текс) Рис. 2.5 Особенность физико-механических свойств компактной пряжи COM4Spin фирмы «Rieter» (Швейцария). Фирма «Suessen» (Германия) [54-56] устанавливает вместо выпускного валика блок ЕНТор (рис. 2.6), содержащий два нажимных валика 4, 5, первый 4 из которых прижимается к выпускному цилиндру вытяжного прибора и выполняет функцию замененного валика. Второй валик 5 прижимается к трубке Elivac 6, которая размещается под блоком ЕНТор по всей длине секции. В трубке Elivac 6 создается разрежение. На каждом выпуске трубка 6 имеет щель (рис.2.6) специальной формы (А - для пряжи линейной плотности до 20 текс; В - для пряжи линейной плотности более 20 текс). На трубку 6 под каждым валиком надеты сетчатые ремешки 1. Внутри блока ЕНТор имеется зубчатая передача от первого валика 4 ко второму валику 5. Таким образом, выпускной цилиндр 3 сообщает движение первому валику 4, который посредством зубчатой передачи заставляет вращаться второй валик 5. Нажимной валик 5 передает движение сетчатому ремешку 1. Рис. 2.6 Общий вид зоны выпуска вытяжного прибора и трубки фирмы «Suessen» (Германия) Система (рис.2.7) работает следующим образом: волокна, выходящие из выпускной пары вытяжного прибора, притягиваются под действием разрежения, с помощью системы отсоса воздуха 2 к поверхности сетчатого ремешка 1 и располагаются в пределах ширины щели. Щель (рис.2.6) сделана под углом к направлению движения мычки, волокна, перемещаясь с ремешком, смещаются вдоль его оси. При этом мычка несколько подкручивается и уплотняется.
Экспериментальное исследование подвижных уплотнителей
На данном этапе работы ставилась задача выявить эффективность применения подвижных уплотнителей для снижения обрывности пряжи на кольцевой прядильной машине и улучшения ее физико-механических свойств. Исследования проводились при выработке пряжи различной линейной плотности {10; 25 и 40 текс) из смесей, представленных в таблицах 3.1 и 3.2.
Необходимо было тщательно изучить зону выпуска вытяжного прибора. В частности исследовать, как изменяется прочность мычки по мере удаления от зажима выпускной пары вытяжного прибора, какова величина натяжения мычки в зоне выпуска и какие изменения происходят с этими параметрами в процессе формирования пряжи. Какое влияние оказывает дуга обтекания и треугольник кручения на прочность мычки и обрывность пряжи.
В ходе эксперимента варьировались такие факторы, как: линейная плотность вырабатываемой пряжи, диаметр подвижного уплотнителя, конструкция подвижного уплотнителя (с канавкой и без неё). Для выявления эффективности работы нового устройства были проведены сравнительные испытания, при отсутствии подвижного уплотнителя. Измерения натяжения мычки проводились согласно вышеописанной методике с применением компьютерной тензометрической установки. Результаты обработки осциллограмм представлены в таблице 3.3 и рис. 3.7. Экспериментальные исследования показали (рис.3.7), что натяжение пряжи при использовании подвижного уплотнителя практически не изменяется по сравнению с классическим кольцевым прядением. Установлено, что натяжение пряжи незначительно снижается (до 1%) с уменьшением диаметра подвижного уплотнителя. При оценке колебаний натяжения рассчитывались сводные характеристики [185]: среднее арифметическое, среднее квадратическое отклонение и коэффициент вариации. Среднее арифметическое вычисляют сложением всех первичных результатов испытаний и делением полученной суммы на число испытаний п: где (Mj - Мj — отклонение каждого первичного результата испытаний от среднего значения; Х(М; -Mj -сумма квадратов отклонений первичных результатов І=І испытаний от среднего значения. Коэффициент вариации (%) вычисляют по формуле: Оценка ошибок проведения экспериментов производилась по стандартным формулам [185] и представлена в табл. 3.4 и прил. 3.
Анализ результатов таблицы 3.4 показывает, что ошибки проведения экспериментального исследования находятся в пределах допустимых значений. Цель данного исследования состояла в том, чтобы выявить тенденцию изменения прочности мычки по абсолютной величине, по мере удаления от зажима вытяжной пары, и определить самое слабое место в зоне выпуска вытяжного прибора. Измерение прочности мычки проводилось с помощью тензометриче-ского устройства PCS-100 и специальной, стандартной программы PC LAB-2000SE. В ходе эксперимента использовалась линейка 1, которая крепилась на станине вытяжного прибора, таким образом, чтобы нулевая отметка линейки совпадала с точкой зажима мычки в выпускной паре вытяжного прибора. Основная схема установки представлена на рис.3.8. Определение прочности пряжи на разрыв осуществлялось установкой тензодатчика (2) в соответствующих точках {с шагом 5мм), зажимом мычки и медленным оттаскиванием её ручным динамометром. Величина прочности регистрировалось на компьютере в виде осциллограмм. Максимальное значение соответствовало обрыву мычки. Результаты экспериментального исследования прочности мычки и пряжи на разрыв приведены на рис. 3.9, 3.10 и прил. 4, 5. Общий сравнительный анализ прочности мычки на разрыв для разных линейных плотностей представлен на рис. 3.11 и 3.12. Оценка ошибок проведения экспериментов производилась по стандартным формулам [185] и показана в табл. 3.5 и прил. 6. Анализ результатов таблицы 3.5 показывает, что ошибки проведения экспериментального исследования находятся в пределах допустимых значений. Экспериментальные данные прочности мычки и пряжи позволили получить регрессионные уравнения в зависимости от конструктивного размера подвижного уплотнителя (Патент №68513): - прочность мычки в треугольнике кручения в натуральных величинах [197]
Исследование влияния подвижных уплотнителей на физико - механические свойства одиночной пряжи
При исследовании подвижных уплотнителей в зоне выпуска вытяжного прибора необходимо изучить их влияние на общие физико-механические свойства пряжи, которые позволят оценить влияние уплотняющих устройств на качество пряжи. Пряжа была подвергнута исследованию по следующим показателям: разрывная нагрузка и удельная разрывная нагрузка, относительное удлинение, неровнота по линейной плотности и коэффициент вариации по линейной плотности, ворсистость, крутка пряжи и неровнота по крутке. С целью обеспечения одинаковых климатических условий при испытаниях, наработанные початки помещались в гигростатический шкаф SH-2, в котором поддерживалась согласно стандарту [188] температура воздуха 20±2С и относительная влажность воздуха 65±2%. Образцы выдерживались [183] при данных условиях в течении 5 часов. Определение разрывной нагрузки, удельной разрывной нагрузки и удлинения пряжи. Оценка разрывной нагрузки и удлинения при разрыве пряжи одиночной нитью определялась на машине РМ-3-1 [185]. Измерения производились при расстоянии между зажимами 500 мм и при продолжительности процесса разрыва 10±1 с.
Отрезок нити закреплялся в зажиме разрывной машины с предварительным натяжением, величина которого определяется в зависимости от линейной плотности пряжи [185]. Для исследуемых линейных плотностей предварительное натяжение представлено в табл. 3.19. Согласно стандартной методике [189], для оценки разрывной нагрузки и удлинения однониточной хлопчатобумажной пряжи производилось 100 испытаний по 3 повторно сти для каждого исследуемого образца. Удельная разрывная нагрузка пряжи [189], сН/текс вычислялась по формуле: где Рф— фактическая разрывная нагрузка одиночных нитей, сН; Т. - фактическая линейная плотность нитей, текс. Относительное удлинение компактной пряжи определялось по формуле: удлинение компактной пряжи, мм; 10 - удлинение пряжи классического кольцевого способа прядения, мм. Проведенные измерения представлены нарис. 3.27 и 3.28. Экспериментальные исследования показывают (рис. 3.27), что относительное удлинение пряжи возрастает при использовании подвижных уплотнителей на 4,5-5,6%. Применение канавки позволяет довести относительное удлинение до 5-6,5% в зависимости от линейной плотности. Полученные значения находятся в тех же пределах, что и относительные удлинения компактной пряжи зарубежных фирм. Также было установлено (рис. 3.28), что удельная разрывная нагрузка пряжи возросла на 5,8-8,2% при использовании подвижных уплотнителей. Полученные результаты находятся в диапазоне результатов по удельной разрывной нагрузке компактной пряжи для зарубежных фирм и соответствуют стандарту на пряжу [190]. Определение неровноты и коэффициента вариации по линейной плотности. Рис. 3.29 Общий вид прибора «Uster Tester 4». При исследовании неровноты пряжи и коэффициента вариации по линейной плотности используется прибор фирмы «Uster» (рис. 3.29). На данном приборе производилось измерение одиночной пряжи на 3 сантиметровых отрезках и на 100 метровых отрезках по две повторности. Также были проведены замеры числа тонких, толстых мест и непсов. Все измерения представлены в прил. 8.1, 8.П и на рис. 3.30-3.35.
