Содержание к диссертации
Введение
1. Обзор теоретических и экспериментальных исследовательских работ 10
2. Анализ силового нагружения закостренных прядей при заимодействии с кромками бил при трепании 35
1. Особенности взаимодействия конусных частей барабанов с прядями сырца в поле трепания 35
2. Оценка влияния поперечной деформации пряди при взаимодействии с билом на характер ее силового нагружения 47
3. Анализ изменения сил натяжения и давления на кромки бил в поле трепания 59
.1. Исследование характера изменения силового взаимодействия пряди с одним билом, имеющим реальные размеры 59
.2. Исследование характера изменения силового взаимодействия пряди со всеми билами в поле трепания, имеющими реальные размеры ...65
.3. Исследование характера изменения силового взаимодействия бил с сырцом в поле трепания с учетом поперечной деформации прядей в зонах контакта 70
Выводы по главе 74
3. Обоснование технических решений повышения эффективности трепания льна на начальных этапах процесса 76
1. Исследование возможностей снижения сил давления пряди на кромки била и обоснование многокромочной конструкции била 76
2. Обоснование способа трепания, исключающего использование конусных частей на трепальном барабане при постепенном вводе пряди в поле трепания 92
Выводы по главе 101
Экспериментальное обоснование принятых технологических и технических решений и оценка их эффективности 104
Материал и методика проведения исследования 104
Исследование влияния способа ввода обрабатываемой пряди льна в зону трепания на степень ее силового нагружения 106
Исследование нового способа ввода и обработки сырца при трепании 112
Исследование особенностей трепания льна при использовании бил многокромочной конструкции 114
Предложения для модернизации существующих и создания новыхтрепальных машин 116
Оценка экономической эффективности от модернизации трепальных барабанов и вновь предлагаемой трепальной
машины 119
Выводы по главе 122
Общие выводы 124
Список литературы 126
- Оценка влияния поперечной деформации пряди при взаимодействии с билом на характер ее силового нагружения
- Исследование характера изменения силового взаимодействия пряди со всеми билами в поле трепания, имеющими реальные размеры
- Обоснование способа трепания, исключающего использование конусных частей на трепальном барабане при постепенном вводе пряди в поле трепания
- Исследование нового способа ввода и обработки сырца при трепании
Введение к работе
Актуальность проблемы. За последние годы в льняном комплексе России произошли существенные изменения, связанные с качеством структуры обрабатываемого сырья при получении льняного волокна. Практически повсеместно на льнозаводы поступает стланцевая треста. Ее получение осуществляется в льносеющих хозяйствах с использованием интенсивных механизированных технологий, ориентированных на поставку тресты в рулонах. Недостаточная заинтересованность при производстве льна в хозяйствах способствует снижению уровня технологической дисциплины и неправильному использованию уборочной техники. Данное обстоятельство привело к ухудшению структурных свойств обрабатываемого слоя стеблей и, как следствие, к уменьшению выхода длинного волокна на льнозаводах. Его значение в 1,5...2 раза ниже, чем на аналогичных предприятиях Западной Европы.
Основой технологии первичной обработки льняной тресты являются процессы формирования слоя стеблей, их промина и трепания сырца. При реализации последнего процесса формируется основная масса волокнистых отходов. Ухудшение структуры слоя льна способствует существенному увеличению упомянутой массы отходов. При этом их образование во времени (по длине трепальной машины) существенно неравномерно. На начальных этапах процесса трепания количество отходов наибольшее. Из этого следует необходимость дополнительного исследования и совершенствования используемых машин для трепания льна. По мнению специалистов, применяемое оборудование в настоящее время устарело, поскольку при его разработке была ориентация на повышенную производительность по пропуску тресты. При дефиците сырья приоритетом стало увеличение выхода длинного волокна, что потребовало поиска технических решений по улучшению технологических эффектов переработки тресты на льнозаводах. Поэтому работы, связанные с обоснованием направлений совершенствования процесса трепания льна и конструкций машин для их реализации являются актуальными и направлены на решение важнейшей народно-хозяйственной задачи - укрепление сырьевой базы отечественных текстильных предприятий.
Цель работы и задачи исследований. Основной целью работы является увеличение выхода длинного волокна за счет совершенствования обработки льняной тресты на начальных этапах процесса трепания.
Для достижения указанной цели были поставлены и решены следующие задачи:
анализ факторов и условий обработки льна, влияющих на формирование отходов трепания льна;
исследование условий ввода и силового нагружения прядей сырца в конусных частях трепальных барабанов;
изучение влияния поперечной деформации слоя при его взаимодействии с билом на силы натяжения прядей и их давления на кромку била;
исследование и обоснование технических решений, способствующих снижению сил давления кромок бил на прядь и вероятности образования волокнистых намотов на входные части трепальных барабанов;
обоснование рациональных параметров модернизированного трепального барабана и новой конструкции трепальной машины, а также экономическая оценка предлагаемых технических решений.
Методы исследований. Методической основой диссертации явились труды ведущих ученых в области первичной обработки лубяного сырья. В работе применялись теоретические и экспериментальные методы исследований. В первом случае использовали приемы дифференциального и интегрального исчисления, положения теории вероятностей. При экспериментальных исследованиях применяли лабораторный стенд кафедры ТПЛВ, а также многоканальную тензоаппаратуру «СИИТ» для изучения сил натяжения прядей при различных параметрах обработки. Интерпретацию опытных данных проводили после соответствующей их статистической обработки (включая дисперсионный анализ) при общепринятом уровне доверительной вероятности с использованием ПЭВМ и пакетов программ MathCAD, Statgraphics и Excel.
Научная новизна работы заключается в том, что впервые:
установлены причины негативного влияния конусных частей существующих на практике трепальных барабанов на изменение сил натяжения прядей, а также обоснованы параметры конуса, при которых данное влияние отсутствует;
обоснована необходимость учета поперечной деформации прядей сырца в результате взаимодействия с кромкой била при трепании и проведена оценка их силового нагружения при наличии упомянутой деформации;
предложена аналитическая модель и алгоритм расчета сил натяжения и давления на деформируемую путем сжатия прядь при ее взаимодействии с кромками била, что явилось основой новых технических решений по, совершенствованию процесса трепания стеблей лубяных культур;
разработаны методы расчета параметров конструкции трепального барабана с многокромочными билами, обеспечивающими снижение варьирования сил давления на обрабатываемый материал при его перемещении в поле трепания и по длине трепальной машины.
Практическая значимость работы состоит в следующем.
Предложено для дифференциации силового нагружения прядей в процессе их трепания использовать технические приемы регулирования сил давления на пряди кромок бил. Особенностью этих приемов является возможность изменения упомянутых сил, формирующихся вблизи зажима прядей и в зоне их концевых участков. Впервые предложены многокромочная конструкция била и способ обработки прядей на начальных этапах трепания. Их использование обеспечивает необходимое снижение сил давления кромок бил на льняные пряди, способствующее увеличению выхода длинного волокна, а также уменьшению вероятности образования намотов на входную часть барабанов.
Разработан алгоритм выбора параметров конусных частей трепального барабана, при которых исключается локальное сгруживание слоя прядей при его перемещении вдоль трепальной машины.
Реализация результатов работы осуществлена путем использования разработанных исходных требований на модернизацию существующих трепальных барабанов и создание новой трепальной машины. Данные исходные требования приняты к практическому применению Всероссийским НИИ по переработке лубяных культур и Костромским СКБТМ. Модернизированные барабаны и новая трепальная машина позволят обеспечить повышение эффективности начальных трепальных воздействий и снижение вероятности образования волокнистых намотов на входные части барабанов.
В подготовке главы 2 диссертации принимал непосредственное участие д.т.н. Лапшин А.Б.
Апробация работы. Материалы диссертации были доложены и получили положительную оценку: на международной научно-технической конференции «Актуальные проблемы переработки льна в современных условиях» (Лен-2000), г. Кострома; на международной научно-технической конференции «Актуальные проблемы переработки льна в современных условиях» (Лен-2002), г. Кострома; на 53-й, 54-й научных конференциях молодых ученых и студентов КГТУ, г. Кострома, 2001-2002 гг.; межвузовской научно-практической конференции «Актуальные проблемы науки в агропромышленном комплексе», КГСХА, Кострома, 2002 г.; на заседаниях кафедры ТПЛВ КГТУ 2000-2003 гг.; на Всероссийском семинаре по проблемам переработки лубоволокнистых материалов, КГТУ, Кострома, 2003 г.; на заседаниях Ученого совета Всероссийского НИИ по переработке лубяных культур, Кострома, 2002-2003 гг.
Результаты исследований экспонировались на международной льняной выставке-ярмарке, Вологда, 2002 г.
Публикации. По результатам проведенных исследований опубликовано 11 печатных работ, получено 2 патента на изобретения и положительное решение на полезную модель.
Основные положения диссертации опубликованы в работах:
1. Вихарев СМ., Лапшин А.Б., Пашин Е.Л. Влияние поперечной деформации пряди сырца на степень ее нагружения при трепании. // Изв. вузов. Технология текстильной промышленности. - 2002, №1. С. 21-24.
2. Вихарев СМ., Лапшин А.Б., Пашин Е.Л. Влияние поперечной деформации прядей льносырца на силу натяжения при трепании // Изв. вузов. Технология текстильной промышленности. - 2002, № 4-5. С 33-36.
3. Вихарев СМ., Лапшин А.Б. Измерительный комплекс для исследования процесса трепания. // Актуальные проблемы переработки льна в современных условиях. Тез. докл. междунар. научно-техн. конф. — Кострома; КГТУ,2000. С. 34.
4. Вихарев СМ., Пашин Е.Л. Расчет сил натяжения в трепальном барабане при применении многокромочности // Актуальные проблемы науки в АПК. Тез. докл. межвуз. научно-практ. конф. - Кострома; КГСХА, 2002. С. 7 - 48.
5. Вихарев СМ., Лапшин А.Б., Пашин Е.Л., Антонов А.Б. Испытание новой конструкции трепального барабана // Актуальные проблемы переработки льна в современных условиях. Тез. докл. междунар. научно-техн. конф. -Кострома; КГТУ,2002. С 21-22.
6. Вихарев СМ., Антонов А.Б. Испытание новой конструкции трепального барабана. // Материалы 54 научно-технической конференции молодых ученых и студентов посвященной 70-летию КГТУ- Кострома; КГТУ,2002. С. 122-123.
-9 7. Пашин Е.Л., Лапшин А.Б., Вихарев СМ., Антонов СИ. Технические решения по модернизации оборудования для получения трепаного льняного волокна. - Кострома; ВНИИЛК, 2002.
8. Вихарев СМ., Пашин Е.Л. Исследование влияния противонамоточного желоба на процесс трепания льняного сырца. // Сборник научных трудов молодых ученых КГТУ. - Кострома; КГТУ, 2003. С 56-58.
9. Вихарев СМ.,. Лапшин А.Б., Пашин Е.Л. Учет влияния тыльной кромки бильной планки на характер силового нагружения льна при трепании. // Вестник ВНИИЛК. - Кострома, 2003, №1. С. 47-49.
10. Лапшин А.Б., Вихарев СМ., Безбабченко А.В. Влияние тыльной кромки бильной планки на силу давления и натяжения пряди при трепании льна.// Вестник КГТУ. - 2003, №7. С 8-10.
11. Лапшин А.Б., Пашин Е.Л., Вихарев СМ. Особенности взаимодействия конусных частей барабанов с прядями сырца в поле трепания. // Вестник ВНИИЛК. - Кострома, 2003, №1. С 24-28.
12. Лапшин А.Б., Пашин Е.Л., Вихарев СМ. Барабан трепальной машины для обработки лубяных волокон. Патент РФ №2151222. Бюл. № 17 от 26.11.99.
13. Пашин Е.Л., Вихарев СМ., Лапшин А.Б. Способ получения длинного лубяного волокна. Патент РФ №2186163. Бюл. № 21 от 27.06.2001.
14. Пашин Е.Л., Антонов СИ., Вихарев СМ. Секция трепальной машины для обработки лубяных волокон. Положительное решение ф.№01, ПМ-2003 по заявке №2003116408/20(017459) от 02.06.2003.
Оценка влияния поперечной деформации пряди при взаимодействии с билом на характер ее силового нагружения
В результате анализа литературных источников и выводов, полученных при собственных наблюдениях за процессом трепания льна было установлено, что образование отходов может происходить, например, вследствие контактного взаимодействия кромки била с прядями сырца [76]. Поперечная деформация текстильного материала, возникающая при этом, может приводить к изменению параметров, характеризующих эффективность технологического процесса [92, 93]. Фрагменты (фото) фактического взаимодействия пряди с кромкой била представлены на рис. 2.13. В данном опыте слой волокна толщиной 2.8 мм движется по кромке радиуса 2 мм. Толщина волокна соответствует плотности загрузки 166 г/п.м., то есть реальным параметрам плотности при промышленной обработке.
В этой связи представляет практический интерес исследование характера и степени влияния упомянутой поперечной деформации на силовое нагружение пряди. Ставится задача получить зависимость сил давления N и натяжения Т пряди сырца от величины относительной поперечной деформации пряди є в результате взаимодействия ее с кромкой била.
Для построения этих зависимостей (N = і(є) и Т = f(e)) с учетом [94], сформулируем следующие основные допущения и ограничения: 1) условно считаем, что слой сырца состоит из сплошного вещества определенной плотности; рассматриваем слой шириной Ь=1 см с изменяющимися по длине пряди толщиной и линейной плотностью; 2) пренебрегаем депланацией (искривлением) плоскости нормального поперечного сечения слоя; 3) пренебрегаем изменением координаты центра масс элементарного участка слоя за счет его поперечной деформации, то есть, предполагаем, что эта координата соответствует середине сжатого слоя; 4) пренебрегаем взаимосвязью поперечной и продольной деформациями слоя на рабочей кромке (в силу указанных выше специфических особенностей процесса трепания льняного сырца); 5) абсолютная величина деформации по всей зоне контакта в каждый момент времени постоянна; 6) пренебрегаем шириной плоскости бил трепальных барабанов. Сформулированные допущения позволяют использовать вывод из [95] для расчета сил давления и натяжения. Для простоты изложения приведем основные зависимости для случая неподвижной цилиндрической поверхности. Примем, что абсолютно гибкий нерастяжимый сжимаемый слой сырца движется по закону S(t) (2h - толщина несжатого слоя), огибая неидеально гладкое неподвижное тело с цилиндрической поверхностью диаметром 2г в плоскости, перпендикулярной оси цилиндра D(pnc.2.14).
Пусть абсолютная деформация слоя вдоль всей зоны контакта составляет 2Ah. В условиях рассматриваемого силового взаимодействия кромка будет вдавливаться в слой волокна. Так как это будет происходить при относительном перемещении, то перед кромкой может образовываться так называемый «нагон» волокон (аналог см. [96]), который будет являться причиной локализации в зоне контакта напряжений и, как следствие, разрушений волокна в обрабатываемых прядях [97].
Для упрощения анализа будем считать, что изменение напряженного состояния за счет смятия и образования упомянутого «нагона» происходит вследствие образуемого в результате поперечной деформации величиной 2Ah дополнительного угла охвата Да. Принимаем, что «нагон» (а следовательно и дополнительный угол охвата) образуется только перед цилиндром, что подтверждается результатами экспериментов.
Пусть величина поперечной деформации в зоне контакта является максимальной. Рассматривая треугольник ОАВ получаем следующие зависимости полного угла охвата от величины Ah: а = а0 + Аа, А а = arccos Гт-2АЪЛ (2.21) г У где а - полный угол охвата кромки прядью, учитывающий поперечную деформацию материала, оо - угол между сбегающей и набегающей ветвями пряди, Аа - дополнительный угол охвата, обусловленный поперечной деформацией.
Выберем произвольный момент времени г, когда слой имеет скорость v=dS(t)/dt м/с и ускорение a=d S(t)/dt м/с на участке, соприкасающемся с цилиндром.
Исследование характера изменения силового взаимодействия пряди со всеми билами в поле трепания, имеющими реальные размеры
Рассмотрим случай когда на билах имеется тыльная кромка (см. рис.2.28). Обозначим ссдь А2 углы охвата основных рабочих кромок 1 и 2-го била соответственно, а аві, аы - тыльных кромок бил. Из результатов анализа, изложенного в п. 2.2.1 можно сделать вывод, что при существующей ширине рабочей кромки в трепальных барабанах (для МТА-2Л — 8 см.) суммарный угол охвата при учете тыльной кромки не меняется, то есть: al = аАі + аБі а2 = (Хд2 + ав2- (2.38) С учетом этого, рассмотрим, каким образом происходит взаимодействие пряди на разных кромках различных бил.
Угол охвата тыльной кромки 1-го била не зависит от относительного положения 2-го била, т.к. в его образовании участвуют лишь точки 1-го била и точка зажима, таким образом, ОСБІ может быть рассчитан по методике для случая с одним билом. Угол основной кромки сіді найдем из выражения (2.38) алі = al -аві Для 2-го била угол охвата основной кромки адг всегда равен я, так как происходит захлестывание пряди на подбильную решетку (см. 2.28). Тогда (ІБ2 = а2 — (Хд2. При таком подходе появляется возможность исследовать характер формирования углов охвата всех кромок бил (рис. 2.29).
Угол охвата на тыльной кромке постепенно увеличивается (до 60 град) по зависимости близкой к линейной от момента контакта с прядью до момента ее схода, в отличие от скачкообразно меняющегося угла охвата на основной бильной кромке, который резко увеличивается до 180 град, при сходе пряди на подбильную решетку.
Полагаем, что параметры скоростей и ускорений на кромках при учете тыльной кромки практически не меняются, при чем скорости и ускорения на основной и тыльной кромке равны, и могут быть рассчитаны по известным зависимостям [88]. С учетом этого проведем расчет силы натяжения пряди и сил нормального давления на рабочих кромках. Его реализацию осуществим для трепальной машины агрегата МТА-2Л: частота вращения 250 об/мин, ширина била - 8 см. На рис. 2.30-2.31 показаны силы натяжения пряди в сечениях сбегания и силы нормального давления соответствующих рабочих кромок на прядь. Для упрощения на этих рисунках показано изменение угла поворота трепального барабана (р от момента удара билом по пряди до момента схода пряди с била. Из рис. 2.30-2.31 следует, что учет тыльной кромки практически не влияет на силу натяжения пряди в зажимном ремне, несущественно влияет на силу нормального давления на основной кромке, но при этом появляется значительное давление на тыльной кромке, что необходимо учитывать для обеспечения необходимых эффектов обработки.
При изучении реального распределения сил в трепальном барабане во время обработки льносырца необходимо учесть деформационные параметры процесса с учетом реальной конструкции бил. Для этого, используя выражения (2.21) и результаты расчетов п. 2.3.2., найдем дополнительные углы обхвата на основной и тыльной кромке била при его прохождении в поле трепания (см. рис. 2.32). Рис. 2.32. Дополнительные углы охвата на рабочей и тыльной кромке трепального барабана за один проход била через поле трепания (Досд - на основной рабочей кромке; Дав - на тыльной кромке) Расчет углов проведен для трепальной машины агрегата МТА-2Л при частоте вращения барабанов п = 250 об/мин., длине пряди L = 0.6M., ц. = 0.05 кг/м.
Углы представлены для одного била от момента начала взаимодействия с прядью до схода пряди с этого била. В момент, когда ф = 0 град, рассматриваемое било (далее било 1) ударяет в поле трепания по уже натянутой другим билом (далее било 2) пряди. От ф = 0 град, до ф = 40 град, происходит взаимодействие пряди с двумя билами (1 и 2). При ф около -71-град. происходит сход пряди с била 2 на било 1 и до ф = 60 град, происходит взаимодействие пряди только с билом 1. При ф = 60 град по пряди натянутой билом 1 ударяет било 3 и далее до схода пряди с била 1 (ф около 99 град.) происходит сход пряди с била 1. Изменение углов охвата кромок била 2 и 3 полностью совпадает с изменением углов охвата била 1, но смещены на - 60 и +60 град, оборота трепального барабана, и для удобства изображения на графике не представлены. Рис. 2.32 и дальнейшие графики построены, исходя из этого описания процесса, только для одного била 1 по всей высоте поля трепания.
Из анализа графиков изменения дополнительных углов охвата можно сделать вывод, что их значения максимальны на тыльной кромке била ближайшего к точке зажима, то есть где наибольшие силы натяжения.
Используя полученные данные о дополнительных углах охвата, и применяя выражения (2.8) и (2.11), сможем рассчитать силы натяжения и давления по углу поворота трепального барабана. Эти результаты необходимы для того, чтобы оценить изменение сил натяжения и нормального давления, действующих на прядь по длине трепального барабана. Нужно произвести расчет с учетом уменьшения линейной плотности, изменения радиуса кромки била и толщины слоя обрабатываемого материала по ходу его обработки. Воспользовавшись данными [49], получаем необходимую линейную плотность (для начала первой трети барабана около 0.005 кг/м, для начала второй трети 0.035 кг/м., для последней трети - 0.002 кг/м.). Изменение толщины слоя полагаем пропорциональным изменению линейной плотности, считая при этом толщину в начале первой трети 2h = 6 мм (для второй трети 2h = 4.2 мм., для последней - 2.43 мм.). Используя полученные данные и предложенный алгоритм расчета, получили графические зависимости изменения сил натяжения и нормального давления как по углу поворота, так и по длине барабана (рис.2.33-2.34).
Обоснование способа трепания, исключающего использование конусных частей на трепальном барабане при постепенном вводе пряди в поле трепания
В п.2.1. были теоретически обнаружены причины отрицательных эффектов, получаемых при использовании конусных барабанов. Это ставит задачу разработки такой конструкции трепальной машины, которая, выполняя функции конусной части (постепенная обработка пряди с ее концов, дифференциация сил, действующих на материал), в тоже время не создавала бы выявленных ранее проблем. Рассмотрим конструктивные и технические параметры, которые могут быть использованы для решения этой задачи. Для оценки значимости этих параметров и доли влияния на процесс обработки воспользуемся методикой исследования приведенной в работе[88]. При этом будем рассматривать как дополнительно ранжируемый такой важный параметр, как длина свисающей пряди. В работе [88] он принят как постоянная величина. Следовательно, представляет интерес исследовать характер ранжирования параметров, влияющих на силу натяжения и нормального давления с учетом длины обрабатываемой пряди. Относительную изменяемость исследуемых параметров будем оценивать коэффициентом вариации.
Для ранжирования параметров введём следующие диапазоны их варьирования: 2 z 6; 1,3 S/R 1,7; 0,245 R 0,37; 0,3 Lp 0,6; 0,75 г 2,5. При этом z - число бил на барабане; S/R - отношение межосевого расстояния S, м барабана к его радиусу R, м; Lp — длина свисающей пряди, м; г — радиус кромки била, мм.
Методика определения степени значимости влияния каждого из этих параметров на формирование N и Т состояла в следующем. Один из пяти параметров варьировался по всему принятому диапазону. В каждой точке интервала вычислялась сила натяжения и нормального давления. Все остальные параметры считались постоянными и их значения принимались в сере дине диапазона. Затем вычислялся коэффициент вариации CVh z-1.,.5. Удельный вес каждого из этих коэффициентов по формуле:
Анализируя полученные диаграммы на рис.3.1.-3.2, был сделан следующий вывод. Длина свисающей пряди Lp, радиус барабана R и число бил на барабане z являются наиболее значимыми техническими параметрами, влияющими на силу натяжения льняного сырца и нормального давления на прядь. Это объясняется тем, что удельный вес этих параметров больше остальных. Однако, длина свисающей пряди доминирует по степени влияния на силу натяжения пряди и находится на втором месте по степени влияния на силу нормального давления.
В отличие от выводов работы [88], параметр длины Lp оказался в числе важнейших, и его изменение может способствовать изменению сил натяжения и нормального давления пряди. Таким образом, дифференциация сил, действующих на обрабатываемый материал, может быть эффективно произведена путём постепенного увеличения длины пряди в начальной зоне трепальной машины.
Были проанализированы известные конструктивные решения, обеспечивающие ввод льносырца в трепальные барабаны с постепенным увеличением длины пряди в поле трепания. К ним отнесены наклонный участок зажимного транспортера и козырек постепенного ввода сырца в зону обработки. Однако оба эти решения при обработке льна в промышленности сейчас не используются по следующим причинам. Наклонный участок конвейерного транспортера достаточно сложно конструктивно реализовать, и это влечет усложнение конструкции МТА. Для этого требуется размещение трепальных секций на разных уровнях, создание дополнительных усилий в точках сопряжения наклонного и горизонтального участка, что приводит к увеличению мощности транспортирующего механизма. Кроме того, практика применения этого решения в агрегатах МТ-100Л и МТ-100Л1 показала, что наблюдается дополнительный источник отходов длинного волокна из-за выдергивания прядей в месте перегиба ремней, что значительно снижает положительный эффект от постепенного ввода материала. Негативным моментом является также увеличение линейной плотности слоя на наклонном участке.
Козырек постепенного ввода сырца в зону обработки известен в нескольких модификациях: расположенный горизонтально или вертикально к плоскости осей барабана и радиально к осям.
Вертикальное расположение козырька эффективно в том случае, если прядь будет достаточно гибкой, чтобы обогнуть козырек. Это решение нашло применение в машинах для трепания конопли (ТДК-2, ТДК-2М). Использовать это решение для обработки льна не позволяет его малая длина при значительной жесткости слоя стеблей на изгиб.
Горизонтальное и радиальное расположение козырька применялось в машинах одностороннего действия ЛТ-6, что позволяло отказаться от конусных частей барабана, сохранив хорошие показатели по обработке. Однако, с отказом от использования машин одностороннего действия, дальнейшего развития и теоретического обоснования данное решение не получило.
Проведенный анализ позволил предложить новый способ ввода. Этот способ ввода прядей отличается тем, что перед трепанием обрабатываемые участки прядей отводят в сторону от поля трепания, где их подвергают одностороннему трепанию. При дальнейшем увеличении длины обрабатываемого участка пряди осуществляется процесс двусторонней обработки слоя сырца.
Исследование нового способа ввода и обработки сырца при трепании
Учитывая изменение линейной плотности обрабатываемого материала по длине трепальных барабанов, дополнительные планки имеют различную длину. Это обеспечивает равномерность обработки льносырца. Параметры изменения количества рабочих кромок приведены в таблице 4.7.
Кроме модернизации существующих трепальных барабанов предлагается также конструкция новой трепальной машины для обработки льняного сырца. Она состоит из двух трепальных секций. В первой обрабатывается комлевая часть сырца, во второй - вершинная. В трепальных секциях используется последовательно односторонняя, а затем двухсторонняя обработка сырца, за счет ударного воздействия на него рабочих кромок правого и левого трепальных барабанов. Во входных частях каждой секции используются радиально расположенные относительно оси нижнего барабана козырьки ввода сырца. Они имеют вводную часть постоянной ширины 400 мм и рабочую, постепенно сужающуюся по длине секции. Длина вводной части должна обеспечивать горизонтальный ввод материала в трепальную секцию и обход шейки вала, с целью снижения вероятности образования на них намотов. Длина рабочей части козырьков равна 1 м. Козырьки расположены по отношению к линии зажима против хода одного из барабанов, начиная от зажимного транспортера. Подобное решение позволяет проводить сначала одностороннюю, а затем двухстороннюю обработку поступающей пряди с постепенным ее вводом в поле трепания, что позволяет проводить более дифференцированную по интенсивности обработку в начале трепальной секции.
Козырьки предложено изготавливать из листовой стали 3-4 мм толщиной. Зазор между козырьками и траекторией движения трепальных барабанов 30...40 мм.
Для предотвращения перекашивания материала при движении по козырьку предлагается использовать дополнительные транспортирующие ремни с линейными скоростями, равными соответствующим скоростям верхних транспортеров трепальных секций.
Для прохождения козырьков ввода и сырца, движущегося по ним, внутрь трепальной секции, предназначены окна ввода на торцевой поверхности трепальной секции.
Кроме этого, дополнительно предложено, начиная с середины длины секции, ширину бильной планки линейно увеличивать в направлении против вращения трепальных барабанов от значения 80 мм до 300 мм в конечной части. Значение ширины бильной планки в конце барабана должно быть уточнено из условия несоударения бил. Также решение обеспечивает использование эффектов, обнаруженных при несимметричном расположении бильных планок.
Конструкция зажимного транспортирующего устройства выполняется по типу трепальной машины агрегата МТА-1Л, за исключением особенностей, связанных с движением материала по козырьку ввода.
По результатам работ, проведенных в рамках настоящей диссертационной работы, также были разработаны исходные требования по модернизации агрегата АЛС-1 на основе применения козырьков ввода. Эти требования приняты к использованию Костромским СКБТМ ( см. приложение ).
Оценка экономической эффективности от модернизации трепальных барабанов и вновь предлагаемой трепальной машины
При расчетах исходили из того, что экономический эффект достигается за счёт применения новых технических решений, повышающих выход длинного волокна и, как следствие, стоимость конечной продукции.
Расчёт проводили для одноагрегатного завода. Предполагаем, что завод работает в 1 смену, продолжительность смены - 8 часов, длительность капитального ремонта - 24 дня, внутрисменные простои оборудования - 9%.
Рассматривались три варианта оснащения завода: базовый, то есть при использовании существующего МТА-2Л; вариант А - внедрение новой трепальной машины, осуществляющей одностороннее и двустороннее трепание с постепенным вводом обрабатываемого материала в зону трепания, вариант Б -модернизация существующего трепального барабана трепальной машины с применением многокромочной конструкции бил.
Принимаем, что на мяльно-трепальном агрегате перерабатывается льнотреста средним номером № 1,75 (это соответствует качеству тресты, использованной при экспериментах). В соответствии с отраслевыми нормативами принимаем (для номера тресты №1,75): Выход длинного волокна В = 14,8%; Выход короткого волокна вкв = 11,8%; Общий выход волокна Всбщ = 26,6%; Средний номер длинного волокна Jfe, = 13,35; Средний номер короткого волокна К» кв = 3,8; На основании ранее проведённых экспериментов принимаем увеличение выхода длинного волокна по сравнению с базовым равное 1,8% в варианте А и 3% в варианте Б. Данные расчета с учетом этого приведены в таблице 4.7.
