Содержание к диссертации
Введение
Глава 1. Аналитический обзор литературы по вопросам разрыхления, очистки и транспортировки волокнистых смесей 9
1.1. Современные способы разрыхления, очистки и транспортировки волокнистых смесей 9
1.2. Опыт переработки различных смесей на отечественном и зарубежном оборудовании 16
1.3. Выводы 33
Глава 2. Теоретические исследования новых способов транспортировки и очистки волокнистых смесей 35
2.1. Технологические условия очистки хлопковой смеси в транспортных воздуховодах 35
2.2. Совершенствование технологии очистки смеси 42
2.4. Влияние воздушных потоков на процесс сепарации сорных примесей и волокон 46
2.5. Уточнение формул для определения степени разрыхленное волокнистой массы и сепарации сорных примесей 53
2.6. Выводы 58
Глава 3. Теоретическое обоснование аэродинамики нового способа транспортировки волокнистого материала для текстильных машин 61
3.1. Совершенствование способа транспортировки волокнистой смеси 65
3.2. Влияние способа транспортировки на разрыхленность хлопка 70
3.3. Определение зажгученности хлопка при новом способе транспортировки его в РОА 77
3.4. Влияние способа транспортировки волокон смеси на их укора-чиваемость 83
3.4.1. Анализ физико-механических показателей пряжи 85
3.4.2. Использование спектрограмм для определения неровноты пряжи 86
3.5. Выводы 100
Глава 4. Оптимизация параметров нового способа транспортировки хлопка 101
4.1. Оптимизация технологических параметров нового способа транспортировки волокон смеси 101
4.1.1. Статистический анализ результатов эксперимента. Расчет регрессионных факторных моделей 103
4.1.2. Расчет обобщенной функции желательности 105
4.1.3. Расчет комплексного показателя эффективности 107
4.2. Выводы 113
Общие выводы и рекомендации 114
Список литературы 116
Приложения 125
- Опыт переработки различных смесей на отечественном и зарубежном оборудовании
- Влияние воздушных потоков на процесс сепарации сорных примесей и волокон
- Определение зажгученности хлопка при новом способе транспортировки его в РОА
- Статистический анализ результатов эксперимента. Расчет регрессионных факторных моделей
Введение к работе
В настоящее время конкурентоспособность выпускаемой продукции на предприятиях зависит от качества и цены используемого сырья, поэтому использование даже нескольких процентов отходов при вложении их в смесь имеет принципиальное значение.
Недостаток сырьевых ресурсов заставляет комплексно подходить к его использованию и повсеместно внедрять безотходную технологию.
Одним из основных факторов, позволяющих обеспечить рост производственных мощностей, является внедрение нового высокопроизводительного оборудования. Внедрение новой, более производительной техники и технологии на действующих предприятиях обеспечит на тех же или меньших площадях увеличение производства конкурентоспособной продукции с лучшими технико-экономическими показателями.
Для увеличения доходности бизнеса предприятия существуют две возможности:
Достижение более высоких цен благодаря лучшему качеству товара или изготовление продукции пользующейся повышенным спросом. Этот путь в большинстве случаев связан с большими инвестициями и переориентировкой производства и является долгосрочной стратегической задачей. Не в последнюю очередь этот путь более сложный потому, что при известных условиях будет необходимо изыскивать новые каналы сбыта.
Снижение производственной себестоимости продукции. Лучшее использование и щадящая обработка сырья в большей мере зависят от работы разрыхлительно-очистителыюго оборудования. Это позволит в короткий срок и с минимальными затратами снизить себестоимость выпускаемой продукции и улучшить протекание технологического процесса в прядильном производстве.
В процессах подготовки компонентов сырья к смешиванию заклады-
ваются такие важнейшие технологические показатели качества полуфабрикатов, как равномерность по составу и сохранение их первоначальной длины и прочности, эффективная очистка от сора, пыли и другие показатели, оказывающие воздействие на последующие процессы приготовления пневмомеханической пряжи и определяющие свойства получаемого продукта.
Экономия сырья и материалов обеспечивает наибольшую эффективность в снижении себестоимости продукции и повышении рентабельности производства. Каждый процент экономии сырья позволяет снизить себестоимость и, следовательно, увеличить доходность бизнеса предприятия.
Актуальность темы. При пневмомеханическом способе прядения к качественным показателям полуфабрикатов предъявляются высокие требования, особенно к величине засоренности, степени разъединенности комплексов волокон.
Увеличение удельной массы хлопка машинного сбора повышенной засоренности, снижение его показателей качества, вложение в смесь регенерированных волокон, с целью экономии дорогостоящего сырья, значительно обостряет проблему повышения качества полуфабрикатов. При переработке таких смесей наблюдается повышенная запыленность, большие колебания по прочности волокон, что создает значительные трудности при пневмомеханическом прядении, а именно, приводит к интенсивному забиванию желоба прядильного устройства пневмомеханических прядильных машин и резко увеличивает обрывность.
Во всем мире получает все большее распространение перспективная стратегия переработки отходов, которая предполагает регенерацию прядомого волокна на том же предприятии, где эти отходы получены. В этом случае, волокно, выделяемое из отходов, может быть снова использовано в составе сортировки для приготовления пряжи средних линейных плотностей, что приведет к экономии сырьевых ресурсов.
Без специального оборудования, обеспечивающего высокую степень
очистки и обеспыливания, разрыхленности, ввод в смеску засоренного хлопка и регенерированных волокон приводит к росту обрывности пряжи и ухудшению качества ткани.
Целью исследования является увеличение эффективности очистки волокнистого материала с повышенным содержанием сорных примесей в процессе его транспортировки в разрыхлительно-очистительном агрегате.
В соответствии с целью задачами исследования являются:
критический анализ конструкций технологического оборудования для разрыхления, смешивания и транспортировки волокон как в нашей стране, так и за рубежом;
разработка и исследование новой техники и технологии для повышения очистки, разрыхленности и рассортировки волокнистых смесей в процессе их транспортировки;
теоретическое и экспериментальное исследование процессов разрых-ления, очистки и транспортировки смеси с вложением регенерированных волокон или с повышенной засоренностью; , '"
- исследование влияния скоростных параметров рабочих органов на
укорачиваемость волокон, выделение сорных примесей и пыли.
Методы исследования . Для решения задач, поставленных в работе широко использованы статистические методы обработки результатов эксперимента. Оптимальные скоростные параметры определялись современными методами математического планирования с получением уравнений регрессий с доверительной вероятностью 0,95.
Показатели качества полуфабрикатов и пряжи определялись с применением приборов ПЗС, АХМ, МШУ-1, МПРШ-1, ДШ-3, по стандартным методикам или с помощью специальных методов исследований, например, разъединенность комплексов волокон определялась взвешиванием 600 клочков хлопка или методом воздухопроницаемости. Все расчеты и обработка результатов эксперимента выполнены на ЭВМ.
Научная новизна. При выполнении работы автором впервые:
теоретически и экспериментально исследованы технологические условия очистки хлопковой смеси в транспортных воздуховодах;
получены аналитические выражения аэродинамических условий очистки хлопковых смесей;
предложены устройства для разрыхления, очистки и транспортировки хлопковых смесей с повышенной засоренностью в транспортных воздуховодах;
теоретически и экспериментально обоснованы преимущества предлагаемого способа разрыхления, очистки и транспортировки волокнистого материала по сравнению с существующими;
изучено влияние предлагаемого устройства и способа транспортировки волокон на показатели качества пневмомеханической пряжи.
Практическая значимость и реализация результатов работы:
обоснована целесообразность разработки и применения предлагаемого способа и устройства разрыхления, очистки и транспортировки волокнистого материала;
разработаны, апробированы и рекомендованы к использованию оптимальные скоростные параметры вентилятора транспортировки волокон смеси;
доказано влияние разработанных устройств транспортировки на показатели
физико-механических свойств волокон;
приведено обоснование необходимости изменения способа подачи волокон смеси в машины РОА;
полученные результаты могут быть использованы при проектировании нового оборудования для транспортировки, разрыхления и очистки волокон
техническая новизна разработанных технических устройств подтверждена
патентами на полезную модель № 56898 и № 74924.
Обоснованность и достоверность полученных результатов обусловлены большим объемом экспериментов и подтверждены соответствующими
расчетами, а также проверкой в производственных условиях ОАО «Куров-ской текстиль», что подтверждается прилагаемыми актами.
Апробация работы. Основные материалы по теме диссертационной работы докладывались и обсуждались:
на международной научно-технической конференции «Современные наукоемкие технологии и перспективные материалы текстильной и легкой промышленности» (Прогресс), г. Иваново, ИГТА, 2006, 2008;
на 58-й межвузовской научно-технической конференции «Студенты и молодые ученые КГТУ - производству», г. Кострома, КГТУ, 2006;
на технических советах руководителей и специалистов АООТ «Ку-ровской текстиль» (г. Куровское Московской области) в 2007 г. и ЗАО Текстильная компания «Русский дом» в 2008 г.
Публикации. По результатам теоретических и экспериментальных исследованиям опубликовано 6 печатных работ, в том числе 1 статья в журна-„. ле «Известия вузов. Технология текстильной промышленности», 2 патента на полезную модель и 3 тезиса па международных и межвузовских конференциях.
Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, четырех глав с выводами по каждой главе, общих выводов и рекомендаций, библиографического списка из 112 наименований и 4 приложений. Работа изложена на 124 страницах машинописного текста, содержит 34 рисунка, 25 таблиц.
Опыт переработки различных смесей на отечественном и зарубежном оборудовании
При добавлении регенерированного волокна в смесь или сильно засоренных смесей следует различать способы переработки на поточной линии или на отдельных машинах.
Результаты исследований /32/ показали, что добавление до 4% восстановленного (регенерированного) волокна при переработке на линии можно осуществлять без риска для качества при выработке пряжи, как кольцевым способом, так и пневмомеханическим. Более того, при пневмомеханическом способе добавление до 8% регенерированных волокон не вызывает каких-либо технологических отклонений.
Регенерированные волокна получали из резаных остатков пряжи способом разрыва при варьировании количества проходов через главный барабан. Сокращение количества проходов с шести до четырех привело к увеличению средней длины волокна, а вместе с тем к увеличению доли неразо-рванных остатков пряжи. Однако эти остатки удаляются или разрабатываются на чесальной машине с тремя предварительными прочесывателями. Из полученных смесей вырабатывалась кольцевым способом пряжа линейной плотностью 20 текс, пневмомеханическим способом - пряжа линейной плотностью 29 текс.
Исследования показали, что добавление в смесь от 8 до 20% регенерированных волокон из остатков пряжи, не ухудшает качества пряжи, полученной пневмомеханическим способом, и, напротив, снижает качество пряжи, выработанной кольцевым способом.
В работе /33/ отмечается, что существующие отечественные и зарубежные поточные линии по переработке хлопка низких сортов и отходов хлопкопрядильных фабрик имеют большое количество оборудования, за счет чего увеличивается число ударных воздействий на волокно, что дополнительно его зажгучивает, увеличивает количество коротких волокон, снижает прядомые свойства волокна и увеличивает количество непрядомых отходов.
Митрофанов B.C. предлагает необходимость создания укороченной поточной линии за счет введения в линию модуля дискретного устройства с пильчатой гарнитурой валичного типа перед смешивающей машиной для более интенсивной очистки смеси, разработки и внедрения модернизированнолее интенсивной очистки смеси, разработки и внедрения модернизированного бункерного питателя по чесальным машинам, оснащенного устройством выравнивания плотности волокна по ширине бункера и удаления мелкодисперсной пыли и пуха.
Существенным преимуществом пневмомеханического способа прядения является возможность переработки по этому способу волокон разной длины, включая и регенерированные волокна, не пригодные для получения пряжи на кольцевых прядильных машинах /34/.
Важность и возможность получения пряжи с использованием регенерированных волокон имеет в настоящее время особое значение в связи с повышением цен на хлопковое волокно.
При проведении экспериментов использовались отходы, в которых содержание сорных примесей составляло: в хлопке - 8,5 % , в угарах разрыхли-тельно-очистительных машин и из-под приемных барабанов чесальных машин - 53,2%, в шляпочных очесах - 10,7%.
Все вышеуказанные отходы раздельно обрабатывались на машинах раз-рыхлительно-очистительного агрегата фирмы "TriJtzschler". В первую очередь каждый компонент подавался в рыхлитель-смеситель модели В 2/2. В этой машине волокнистый поток смешивался под воздействием питающего транспортера, игольчатой решетки и сбивного барабана. Далее он подвергался рыхлению и очистке в разрыхлительно-очистительной секции машины. Затем смесь поступала в однобарабанный очиститель, в котором выделялись наиболее крупные и наименее закрепленные сорные примеси, которые удалялись воздушным потоком. После этого волокнистая смесь поступала в очиститель модели ERM, в котором производилась ее тонкая очистка. Для удаления сорных примесей в этой машине использовались колосниковые решетки с направляющими пластинами. Рабочий барабан машины обтянут пильчатой гарнитурой, характеристика которой выбиралась в соответствии с видом обрабатываемого материала.
Результаты испытаний пряжи показали, что с увеличением содержания регенерированных волокон в смеси относительная разрывная нагрузка пасмы снижается. Это снижение для пряжи линейной плотностью 98, 59 и 29,4 текс составило соответственно 3,35, 3,93 и 3,80 % на каждые 10 % увеличения доли регенерированных волокон в смеси.
Снижение относительной разрывной нагрузки пасмы для пряжи, выработанной с большим содержанием регенерированных волокон, объясняется более низким по сравнению с исходным хлопком показателями длины, разрывной нагрузки регенерированных волокон.
Исследования, проведенные фирмой «TrQtzschler» (ФРГ), показали, что с ростом количества отходов неизбежно увеличивается и содержание прядо-мого волокна в них. Если количество отходов увеличивается вдвое (с 0,6 до 1,2 %), то доля посторонних примесей и непрядомого волокна увеличивается на 41%, а доля прядомого волокна - на 243 %. Выявлено также, что увеличение количества отходов более чем на 0,8 % приводит к незначительному улучшению степени очистки.
Влияние воздушных потоков на процесс сепарации сорных примесей и волокон
Аэродинамическая сила, действующая на распрямленное одиночное волокно, зависит от ориентации оси волокна к направлению потока, диаметра и длины волокна. Извитость волокна значительно увеличивает силу при его продольной ориентации и мало сказывается при поперечной его ориентации к потоку /54/.
На рис. 2.6 показаны характерные виды ориентации волокон и приведен график для определения лобовой аэродинамической силы, действующей на 1 см длины волокна в интервале диаметров от 10 до 30 мкм и скоростях
Сила пропорциональна длине волокна. Максимальная сила действует на волокно при его поперечной ориентации к потоку, минимальная - при продольной ориентации и малой извитости волокна. Одиночные волокна хорошо управляемы воздушным потоком. На расстоянии, равном нескольким длинам волокон, они приобретают скорость движения, близкую к скорости потока воздуха.
При набегании воздушного потока на волокнистый материал у его лобовой стороны происходит притормаживание и в результате - переход кинетической энергии в потенциальную. Поэтому давление у лобовой поверхности по сравнению с окружающим повышается. С тыловой стороны под действием инерционных сил происходит срыв потока с граничных поверхностей. При этом за счет внутреннего трения частицы воздуха подхватываются общим потоком, вследствие чего за волокнистым материалом создается вихревая зона с пониженным давлением. Таким образом, сила давления зависит от разности давлений до перемещаемого материала и за ним. Разность в свою очередь зависит от формы волокнистого материала, скорости набегающего воздушного потока и может быть представлена следующим соотношением: где Сд - безразмерный коэффициент сопротивления давлению; Юд - миделево сечение волокнистого материала, под которым подразумевается максимальная площадь сечения, перпендикулярного потоку; р— плотность воздуха.
Коэффициент сопротивления давления зависит от формы перемещаемого тела, его ориентации по отношению к потоку и от числа Рейнольдса, которое определяется экспериментально для каждого конкретного случая, так как материалы, транспортируемые воздушным потоком, имеют различную массу и сложные геометрические формы /55/.
Однако из практики известно, что коэффициент Сд тем меньше, чем удобнее тело для обтекания его аэродинамическим потоком. Кроме того, этот коэффициент уменьшается с увеличением числа Рейнольдса.
Сопротивление трению определяется из выражения где X — коэффициент сопротивления трению; юг - поверхность трения.
Для пористых тел, пронизываемых потоком воздуха или газа, поверхностью трения будет вся поверхность соприкосновения с порами материала. В частности, волокнистая масса имеет весьма развитую поверхность соприкосновения среды с волокном. Таким образом, формула для определения лобовой силы принимает вид
Для компактных округлых клочков волокон аэродинамическую силу определяют, используя уравнение (2.17): где Сх — безразмерный коэффициент аэродинамического сопротивления тела, зависящий от формы тела и числа Рейнольдса Re = (U ± V)a/y (а - характерный линейный размер тела, для волокна a = d (диаметру)); у - коэффициент кинематической вязкости воздуха; S — площадь миделева сечения тела (м ), равная площади проекции тела на плоскость, нормальную направлению потока; р — плотность воздуха; U - скорость потока, м/с; V — скорость тела, при встречных направлениях скорости U и V складывают (+), при совпадающих - вычитают (-): по эквивалентному диаметру клочка dj =1,24 /1 , где V— объем клочка. Миделево сечение S = 7td /4, а Сх определяют в зависимости от числа Рейнольдса:
Скоростью витания тела VB называют установившуюся скорость падения тела в неподвижном воздухе. Величина VB показывает соотношение между аэродинамическим сопротивлением и силой тяжести тела. Скорость витания пороков хлопкового волокна в ленте представлена в табл. 2.2.
Скорость витания обратов и отходов хлопкопрядильного производства представлена в табл.2.3. Различие в скоростях витания материалов позволяет очищать волокнистый поток способом инерционно-аэродинамической сепарации (ИАС). Условия оптимального использования ИАС для очистки разъединенных волокон от пороков следует из рис. 2.7: удаление из волокнистого потока всех частиц со скоростями витания более 20 м/с.
Однако пыль от 20 до 70 мкм проследует вместе с волокнами, поэтому ее необходимо удалять другими способами, например конденсорными. Пыль мельче 10 мкм обычно следует вместе с воздушным потоком.
В ранее проведенных работах /56/ установлена связь между плотностью волокнистой массы и коэффициентом ее проницаемости, величина которого оказалась зависящей от состояния разрыхленности продукта.
Проведение исследований по методу воздухопроницаемости основывается на фильтрации воздуха через испытуемый материал. Коэффициент проницаемости К„ волокнистой массы, определяемый по этому методу, выводится из закона Дарси: где V - скорость фильтрации воздуха, м/с; ц. - динамический коэффициент вязкости, кг/м с; АР - давление в данном сечении образца, Па; Ah — высота образца, м.
При таких расчетах критерием применения закона Дарси является критическое значение числа Рейнольдса: где d3 — эффективный диаметр гранулированной среды, м; v - кинематический коэффициент вязкости воздуха, м /с. Для текстильных материалов при определении числа Рейнольдса более приемлемой является формула: где 8 - пористость среды, равная объему пустой в единице объема среды. Результаты представленные в работах /57-60/ подтверждают достоверность закона Дарси для любой волокнистой среды. Теоретические выводы, основанные на предпосылке о безинерционности движения, сводятся к нахождению коэффициента проницаемости для различных моделей пористой среды. Так, для модели, представляющей эту среду как систему параллельных капилляров равного диаметра, получено уравнение Козени-Кармана, в котором коэффициент проницаемости Кп определяется формулой: где S0 —удельная поверхность волокон, 1/м. Однако, при оценке воздухопроницаемости волокнистой среды удобнее пользоваться понятием не пористости, а объемной массы слоя, связанной с пористостью следующим соотношением: где Р — объемная масса слоя, кг/м , 5 — объемная масса самого волокна, кг/м3. Используя это соотношение в уравнении Козени-Кармана, получаем: Коэффициент проницаемости волокнистой среды можно определять по формулам: К и К] - коэффициенты формы и размерности, устанавливаемые экспериментально. В связи с увеличением засоренности волокна в кипах, увеличилось количество машин в разрыхлительно-трепальном агрегате и интенсивность механических воздействий на волокно. Это привело к ряду негативных явлений в процессе подготовки волокна к чесанию: увеличению потерь прядомого волокна, его зажгучиванию /61/. Наряду с модернизацией существующего оборудования, большое значение имеет также разработка новых машин и создание на их основе разрых-лительно-трепальных агрегатов, обеспечивающих при повышенной очистительной способности щадящую обработку волокна и снижение потерь прядомого волокна.
Определение зажгученности хлопка при новом способе транспортировки его в РОА
Коэффициент разрыхленности хлопка ар изменяется как от состава и места машин, входящих в состав разрыхлительно-трепального агрегата, так и от сортировки перерабатываемого хлопка. В хлопке, взятом из кипы, степень разрыхленности колеблется в пределах 0,58 - 0,73. Замечено, что большое влияние на степень разрыхленности оказывает состав сортировки.
Более сильное сопротивление разрыхлению оказывает хлопок сортов более высоких типов, хлопок типов 5 и 6 оказывает меньшее сопротивление рыхлению и лучше разрыхляется, причины чего указывались ранее.
Практически полная разрыхленность или разъединенность волокнистой массы может быть достигнута только в результате чесания. Коэффициент вариации Cv по степени разрыхленности характеризует качество разрыхленности. Он также зависит как от машин, входящих в состав разрыхлительно-трепального агрегата, последовательности их соединения, так и от состава перерабатываемой смеси хлопкового волокна. При одинаковом составе машин разрыхлительно- трепального агрегата минимальное значение (1,2%) коэффициент вариации Cv имеет при переработке сортировки 5-І по сравнению с сортировками 5-П, 5-ІУ. Наименьшее значение коэффициент вариации Cv достигается на машинах ЧО (2,1) и ОН-6-4М (1,8), что говорит о хорошем качестве рыхления на этих машинах.
При разрыхлении разрушается структура совокупности спутанных волокон, происходит выделение сорных примесей, т.е. процессу разрыхления сопутствует процесс очистки. При сообщении удара в системе (совокупности) спутанных между собой волокон развиваются напряжения в связях этой системы. Если эти напряжения будут больше сил связи, то система волокон в большей или меньшей степени разрушается, т.е. происходит разъединение волокон друг от друга в клочке /73-74/.
Очистку осуществляют с целью получения чистой пряжи и обеспечения стационарности технологических процессов, т.е. снижения обрывности и неровноты полуфабрикатов.
Для выявления тесноты связи между различными показателями степени разрыхленности хлопка, определенными различными методами (по средней массе клочка, методом воздухопроницаемости, аэродинамический метод И.И. Финкельштейна), рассчитывался коэффициент корреляции.
Коэффициент корреляции rG,s(t) межДУ различными показателями степени разрыхленности определяли по формуле: где п - число показателей; М - среднее значение массы клочка, мг; S(t) - среднее значение показателя разрыхленности, полученного методом воздухопроницаемости или аэродинамическим. Проведенные расчеты показали, что коэффициент корреляции между средней массой клочка и показателем разрыхленности, определенным методом воздухопроницаемости, равен 0,988. Это свидетельствует о тесной положительной связи между этими показателями. А коэффициент корреляции между показателями разрыхленности, определенными с помощью методов аэродинамики и воздухопроницаемости, равен - 0,756. Это свидетельствует о достаточно тесной отрицательной связи.
В процессе эксплуатации машин разрыхлительно-трепальных агрегатов очень важно знать степень разрыхленности хлопка после отдельных машин агрегата и нагрузку, необходимую для разъединения волокон в клочке хлопка.
Расчет коэффициента корреляции проводился по формуле 3.10 для всех исследуемых машин. Результаты расчета приведены в табл. 3.6.
Как видно из табл. 3.6, коэффициенты корреляции расчетных характе- ристик достаточно высокие.
После нахождения коэффициентов корреляции для уравнения регрессии вида у = осх+Ь определяли коэффициенты регрессии: и выявляли зависимости между массой клочка и коэффициентом вариации по массе, а также между массой клочка и его разрывной нагрузкой. Значения указанных коэффициентов приведены в табл. 3.7.
На основании того, что между коэффициентом вариации по воздухопроницаемости образцов и средней массой клочка М имеется тесная корреляционная связь, в первом (I) квадрате (рис. 3.6) для первого агрегата графически изображена зависимость у= осх+ b (прямая линия), во втором (II квадрате - зависимость уравнения (3.8), а в четвертом (IV) квадрате зависимость y= ai/x + bi, отражающая взаимосвязь средней массы клочка М и разрывной нагрузки F.
Пользуясь номограммой, изображенной на рис. 3.5, можно по воздухопроницаемости волокна после любой машины разрыхлительно-трепального агрегата определить среднюю массу клочка и усилие, необходимое для его разрыва.
При подготовке полуфабриката к пневмопрядению особое внимание обращается на разделение комплексов волокон на отдельные волокна и на степень очистки волокнистого материала от пуха, пыли и сорных примесей, так как наличие их значительно влияет на уровень обрывности на прядильных машинах. Количество неразработанных комплексов волокон и связанное с ним образование узелков в процессах чесания и вытягивания увеличиваются, если имеет место зажгучивание волокнистой массы при обработке ее на разрыхлительно-трепальном агрегате и в процессе транспортировки /75-77/.
Одной из причин зажгучивания волокнистого материала в процессе транспортировки является его пропуск через лопасти вентилятора установленного после АП-18. Нами был разработан новый способ транспортировки волокнистой массы от АП-18 до машин разрыхлительно-трепального агрегата, минуя вентилятор, который представлен на рис. 3.6 /78/.
Предлагаемый способ включает в себя новые устройства транспортировки волокнистых материалов, установленных после АП-18 в линии кипа-лента для машин с вентиляторами (патент на полезную модель № 56898) и специального воздуховода (патент на полезную модель № 74924) для удаления шляпочного очеса с чесальной машины.
Предлагаемые устройства работают следующим образом. Волокнистая масса от одной из машин разрыхлительно трепального агрегата поступает в патрубок 5 подачи волокна для транспортирования к следующей машине. Вентилятор 1 высокого давления подает поток воздуха в вертикальное сопло 2. Выходная часть сопла имеет переменное сечение обтекаемой формы для последовательного сужения и расширения канала сопла, что значительно увеличивает динамическое давление и скорость выходящего потока.
Статистический анализ результатов эксперимента. Расчет регрессионных факторных моделей
Табличное значение критерия Кочрена в нашем случае G(P0=0,95,N=18), GT = 0,5157, GR =0,436 GT=0,5157. Следовательно, дисперсии однородны (то есть отношение эмпирической дисперсии к сумме 18-ти эмпирических дисперсий явилось меньше табличного значения) и параметры факторного эксперимента обладают свойствами воспроизводимости, критерии оптимизации имеют нормальное распределение. Адекватность полученного уравнения проверялась согласно критерию Фишера. Расчетные значения коэффициентов Фишера определялось на ЭВМ FR1 =4,498, F =5,217, FR3 =4,214, FR4 =1,463 Так как FRi FT, FR2 FT, FR3 FT, FR4 FT, то полученную математическую модель можно считать адекватной и процессы можно считать стационарными. Значимость коэффициентов регрессии уравнений определялась по расчетному критерию Стьюдента:
Коэффициенты регрессии значимы при tR tT , а при tR tT коэффициенты можно не включать в математическую модель. В нашем случае все коэффициенты значимы.
Поскольку задача является многокритериальной, то оптимальное решение задачи получим с использованием общих критериев оптимизации: функции желательности (D) и комплексного показателя эффективности (F).
При расчете необходимо учитывать различную значимость (весомость) параметров оптимизации по отношению друг к другу. Под весомостью какого — либо показателя понимается количественная характеристика, значимость данного показателя среди других. Коэффициенты весомости определяются так, чтобы их сумма была равна n-количеству параметров оптимизации. По экспертным оценкам значимость (С;) параметров оптимизации составляет: При наличии множества критериев оптимизации задача оптимизации заключается в определении максимального значения функции желательности. После перевода натуральных показателей в безразмерные, комплексный показатель — обобщенная функция желательности определяется по формуле: где dj - d4- частные функции желательности соответственно для Yi — Y4. Частные функции желательности определяются по формуле: d,- = exp (-exp(-yi)), где у; - безразмерные (кодированные) значения конкретного частного параметра оптимизации. Поскольку задача является многокритериальной (содержит четыре пара метра оптимизации У1-У4), то задача оптимизации состоит в том, чтобы определить такие энергетические характеристики вентилятора (Xj и Х2), которые бы обеспечивали максимальное значения Y]-количество выделяемых угаров, Y2 - количества жестких и сорных примесей и Y4 - штапельной длины волокна и минимальное значение Y3 - количества прядомого волокна. После расчета на PC по программе FGEL получены следующие обобщенные функции желательности для проводимых опытов, представленные в табл. 4.4. Таблица 4.4 Анализируя данные можно отметить, что наибольшее значения функция желательности имеет: в опыте №6 D=0,775 (х -1 ,х2= 0), в опыте Таким образом по функции желательности определена область оптимальных значений X] и Х2: в кодированных значения составляет xj = -1, -1 х2 0. а в натуральных значениях соответствует Хг диаметр выводного патрубка вентилятора от 450 до 500 мм Х2- частота вращения вентилятора от 820 до 960 мин"1. При этом наилучшими экспериментальными значениями параметров оптимизации будут: Однако далее необходимо продолжить поиск оптимума (следующий этап оптимизации), используя комплексный показатель эффективности, объединив в одном комплексном показателе эффективности (F) все частные (Уг У4) показатели и тем самым провести преобразование многокритериальной задачи в однокритериальную. Объединение параметров оптимизации У] -У4 осуществляется с помощью формулы Подставляя в формулу (4.11) математические модели 4.1 - 4.4 и максимальные и минимальные значения соответствующих параметров оптимизации Y] -Y4 из табл. 4.2, а затем их суммирую в формуле (4.10) получим однокри-териальный комплексный показатель эффективности. Далее оптимизация функции (4.12) производится с помощью симплексного метода Нелдера-Мида при известных ограничениях параметров оптимизации (табл. 4.2) и выбранных значениях весомостей. Расчет заканчивается при достижении комплексный показатель эффективности наибольшего значения. Таким образом, расчетный метод оптимизации по комплексному показателю качества подтвердил оптимальные параметры заправки, полученные экспериментальным методом по функции желательности. В табл. 4.5 приведены абсолютные и относительные ошибки расчета результатов экспериментального и теоретического методов оптимизации.
