Содержание к диссертации
Введение
1. Аналитический обзор литературы 13
1.1. Классификация волокнистых отходов и вторичного сырья 13
1.2. Способы подготовки текстильных отходов 19
1.3. Отечественное и зарубежное оборудование для переработки отходов камвольного и суконного производств ...
1.4. Основные направления использования отходов шерстяного производства 43
1.5. Выводы 49
2. Теоретическое исследование гидродинамических условий очистки и регенерации отходов шерстопрядильного производства в зоне предварительной подготовки 50
2.1. Промывка и переработка волокнистых шерстяных отходов 50
2.2. Анализ гидродинамической очистки волокнистого материала 52
2.3. Барка для гидродинамической очистки шерстяных волокнистых смесей 63
2.4. Питающее устройство для подготовки волокнистых і отходов шерсти к переработке 69
2.4.1. Влияние технологических факторов на эффективность рыхления в питающем устройстве 77
2.4.2. Методика экспериментальных исследований эффективности рыхления питающего устройства
2.5. Теоретическое исследование волокнистого поля на игольчатой решетке питателя 90
2.6. Выводы 95
3. Повышение эффективности очистки отходов при сохранении физико-механических свойств волокон шерсти 96
3.1. Устройство для очистки волокнистых отходов 96
3.2. Технология обработки сильно загрязненных отходов шерсти 98
3.3. Обработка волокнистого материала на разработанном очищающем устройстве 103
3.4. Выделение сорных примесей из волокнистого материала 106
3.4.1. Удаление сорных примесей из волокна при чесании в валичной паре 106
3.5. Выводы 111
4. Экспериментальные исследования волокнистых отходов шерсти 112
4.1. Исследование образцов волокнистых отходов 112
4.2. Смешивание компонентов в питателе 115
4.2.1. Теория рассортировки компонентов смеси 115
4.3. Экспериментальное исследование рассортировки компонентов в питателе 121
4.4. Оценка результатов обработки и смешивания компонентов смеси 125
4.5. Экспериментальные исследования по выявлению оптимальных режимов для зоны питания агрегата по переработке
отходов 130
4.5.1. Методика планирования эксперимента и обработка данных 131
4.5.2. Определение частных оптимальных значений параметров оптимизации различными методами 134
4.6. Сравнительный анализ показателей эффективности
работы оборудования для переработки волокнистых отходов 140
4.7. Получение готовой продукции с использованием регенерированных волокон 142
4.8. Выводы 149
Общие выводы и рекомендации 150
Список литературы
- Отечественное и зарубежное оборудование для переработки отходов камвольного и суконного производств
- Влияние технологических факторов на эффективность рыхления в питающем устройстве
- Обработка волокнистого материала на разработанном очищающем устройстве
- Оценка результатов обработки и смешивания компонентов смеси
Введение к работе
Актуальность темы диссертации. На сегодняшний день переработка и рациональное использование сырьевых ресурсов, особенно отходов, является одной из важнейших проблем для российских текстильных предприятий. Это связано с отсутствием научно обоснованных технологий как подготовки, так и использования отходов, а также необходимого оборудования.
В настоящее время шерсть является очень дорогостоящим сырьем, поэтому совершенствование качества регенерированных волокон, то есть возможность получения этого сырья наиболее рентабельными способами с сохранением потребительских и технологических свойств, является актуальной проблемой. Особую значимость имеют универсальные технологии и оборудование, разработанные на базе вновь созданных или модернизации существующих узлов и механизмов, используемых в текстильном производстве.
Диссертационная работа выполнена в соответствии с общероссийской межвузовской научно-технической программой «Текстиль России» и в рамках научных исследований по гранту 2003 года по фундаментальным исследованиям в области проблем легкой промышленности по теме «Разработка новых конкурентоспособных нетканых и других материалов для обуви на основе ресурсосберегающей технологии».
Цель диссертационной работы заключается в повышении эффективности технологического процесса переработки отходов шерсти на основе разработки устройств, реализующих регенерацию волокон для получения качественного вторичного сырья.
Для достижения поставленной цели решены следующие задачи;
Проанализированы существующие технологии и оборудование для переработки отходов шерстяного производства и направления их использования.
Разработаны и теоретически обоснованы технология и конструкция барки для гидродинамической очистки волокнистого материала, при этом улучшены условия протекания мойки материала, повышающие эффективность его очистки.
Исследовано изменение объемной плотности и деформации волокнистого настила при технологической обработке на выходе питателя и решена задача о воспроизводимости поля признака (волокнистого полотна в виде пучков) при заданном числе неровностей на игольчатой решетке питателя.
4. Разработаны и практически реализованы технология и конструкция
узла предварительной подготовки отходов шерсти в процессе очистки и стаби
лизации структуры для щадящего режима обработки в процессе чесания.
5. Теоретически обоснована технология предварительной подготовки
отходов, имеющих значительное количество сорных примесей, в зоне питаю
щего устройства.
6. На основании регрессионных завйсимостей-уияяоилеи^ СВЯЗЬ гкжа-
зателей физико-механических свойств ре|ч
ьнъ
СП*
гическими параметрами рабочих органов питающих устройств и определены их оптимальные заправочные параметры.
7. Получена и исследована продукция, изготовленная с использованием отходов.
Объекты и методика исследования. Работа содержит теоретические и экспериментальные исследования процесса очистки текстильных отходов. В качестве объекта исследований использовались отходы шерстяного производства: очес кардный, угары из пыльных камер, выпады, а также шерсть помесная 64-60" аппаратная репейная.
Постановка и проведение эксперимента, обработка результатов проводились с использованием методов математического моделирования, регрессионного и дисперсионного анализов.
Расчеты по результатам исследований и экспериментов выполнялись с помощью компьютерных вычислительных средств. Экспериментальные исследования проводились на лабораторном оборудовании кафедры механической технологии текстильных материалов (МТТМ) ИГТА. При их выполнении использовались методы планирования эксперимента с последующей обработкой данных методами математической статистики. Применялись методы теоретической механики и прикладной аэродинамики для анализа взаимодействия рабочих органов в технологических процессах очистки и получения качественных характеристик по физико-механическим свойствам очищенного волокна.
Кроме того, при проведении исследований применялись современные методы с использованием аппарата дифференциального и интегрального исчислений, теории случайных чисел.
Свойства полученных полуфабрикатов и товаров народного потребления определялись на стандартных современных отечественных и зарубежных лабораторных приборах.
Достоверность теоретических положений подтверждается результатами экспериментальных исследований при проверке разработанных технологии и оборудования в производственных условиях.
Научная новизна. В диссертационной работе впервые получены следующие научные результаты:
1. В результате исследования гидродинамических условий промывки
шерсти в технологическом процессе определена зависимость между концен
трацией раствора в некотором сечении волокнистого пучка и изменением его
концентрации вдоль пучка, а также получена функциональная зависимость
силы сопротивления, которое испытывает волокнистый пучок при движении,
от различных факторов гидродинамического взаимодействия.
2. Теоретически и экспериментально обосновано повышение эффектив
ности очистки промываемого материала за счет установки в шерстомойной барке
ряда свободно вращающихся полых цилиндров разного диаметра. Новизна тех
нического решения подтверждена патентом на полезную модель №36834 РФ
МПКЕЮ1ВЗ/04.
3. В результате исследований волокнистого материала на игольчатой
решетке питателя получены уравнения, связывающие расстояние между пуч
ками из волокон с изменением объемной плотности регенерируемой массы от
ходов в процессе их технологической обработки и точностью воспроизведе
ния полученных результатов, которые необходимы для точного представления
профильного разреза волокнистого настила.
Получена система уравнений, описывающая напряженное состояние некоторого объема волокнистого материала при взаимодействии его с колко-вым рабочим органом.
Разработано новое устройство для переработки волокнистых отходов шерсти, техническая новизна которого подтверждена свидетельством на полезную модель № 27385 РФ МПК D01 G15/72, в котором с целью повышения эффективности очистки волокнистых смесей теоретически обосновано применение под нижним транспортирующим валиком поддерживающе-расчесывающего валика с возможностью возвратно-поступательного и вращательного движений.
Дано научное обоснование применения технологии обработки сильно засоренных волокнистых отходов шерсти, основанной на продольных и поперечных перемещениях бородки из волокон относительно основной оси движения питающего слоя.
Выполнены экспериментальные исследования условий предварительной обработки отходов шерсти, подтверждающие теоретические разработки позонного деформирования волокнистого материала.
Проведено исследование выработанной в условиях производства готовой продукции, содержащей обработанные отходы шерсти.
Практическая ценность и реализация результатов работы. Практическая ценность диссертационной работы состоит в том, что теоретические результаты доведены до практического внедрения в виде оптимальной технологии очистки отходов, позволившей получить готовую продукцию на ОАО Серпуховском текстильно-швейном объединении (СТШО) «Пролетарий».
Разработана и испытана барка для гидродинамической очистки шерстяных волокнистых смесей, в которой повышена эффективность очистки промываемого материала путем дозированного равномерного и постоянного колебательного воздействия на пучки из волокон в процессе их движения в промывной барке.
Кроме того, разработано и испытано устройство для очистки волокнистых отходов, за счет которого повышена эффективность очистки волокнистой смеси путем динамического воздействия на бородку в процессе ее разработки.
Практическая ценность работы также заключается в том, что созданные технология и оборудование по переработке отходов позволили повысить качество регенерируемого волокна и способствовали его эффективному использованию при производстве текстильных изделий.
Полученные теоретические и экспериментальные результаты свидетельствуют о развитии нового перспективного направления, связанного с ре-
шением вопросов по обеспечению текстильной промышленности дополнительным сырьем и рациональному применению сырья.
Результаты работы могут быть использованы при создании нового и модернизации действующего оборудования для регенерации волокна из текстильных отходов. Основные научные разработки нашли применение в учебном процессе на кафедре МТТМ Ивановской государственной текстильной академии.
Промышленная реализация результатов диссертационной работы осуществлена на комбинате «GOBI» ХК (г. Улан-Батор, Монголия) и ОАО СТШО «Пролетарий» (г. Серпухов Московской обл.).
Апробация работы. Материалы диссертационной работы доложены и получили положительную оценку:
на межвузовских научно-технических конференциях аспирантов, магистров и студентов «Молодые ученые - развитию текстильной и легкой промышленности» в Ивановской государственной текстильной академии в 2002-2003 гг.;
на международных научно-технических конференциях «Современные наукоемкие технологии и перспективные материалы текстильной и легкой промышленности» в Ивановской государственной текстильной академии в 2002 и 2004 гг.;
на международной научно-технической конференции «Перспективы использования компьютерных технологий в текстильной и легкой промышленности» в Ивановской государственной текстильной академии в 2003 г.;
на научных семинарах и заседаниях кафедры механической технологии текстильных материалов Ивановской государственной текстильной академии в 2001-2004 гг.;
на расширенном заседании кафедры механической технологии текстильных материалов в 2004 г.
Публикации. Основные результаты исследований, выполненных в рамках настоящей диссертации, опубликованы в пяти статьях в журнале «Известия вузов. Технология текстильной промышленности», в одной статье в юбилейном сборнике научных трудов «Теория и практика процессов прядения», в двух свидетельствах на полезную модель, в шести тезисах докладов, а также в отчете о научно-исследовательской работе по теме «Теоретические разработки по выявлению закономерностей поэтапного ослабления связей между текстильными волокнами в процессах деформации крученых и плоских структур и регенерации волокон».
СТРУКТУР» И объем работы. Диссертационная работа состоит из введения, четырех глав, общего вывода и рекомендаций, списка литературы, включающего 112 источников, и приложений. Основное содержание изложено на 152 страницах, иллюстрировано 37 рисунками и включает 28 таблиц.
Отечественное и зарубежное оборудование для переработки отходов камвольного и суконного производств
В зависимости от вида угаров и выбранного плана их обработки применяют разнообразные машины. Важнейшими из них являются угароочищающая, чесальная и комбинированная концервальная машины.
Для использования волокнистых шерстяных отходов в прядении необходимо тщательная очистка их от мусора и пыли. Очистка отходов от непрядомых растительных и минеральных примесей облегчает протекание процессов промывки, карбонизации, крашения, а в последующем - чесания и прядения.
Для трепания и разрыхления отходов, получающихся как в гребенном, так и аппаратном прядении, используют угароочищающую машину периодического действия, которая выполняет функции разрыхления и трепания угаров. Кроме машины периодического действия существуют угароочищающие машины непрерывного действия (УО-Ш, ОУ-2), применяемые для обработки отход» в валяльно-войлочном производстве. Угароочищающая машины периодического действия УОШ-1М предназначена для очистки выпадов из-под трепальных и щипальных машин, очесов из-под кардочесальних и гребнечесальных машин, сдира.
По своему устройству и работе угароочищающая машина близка к трепальной машине периодического действия. Основными рабочими орланами являются питающая решетка, два рифленых питающих валика, главный барабан с шестью Волковыми планками, колосниковая решетка и неподвижные колки в кожухе барабана, закрепленные на трех планках. Тяжелые примеси, выпадающие под колосниковую решетку, удаляются шнеком, соединенным с ковшовым элеватором; легкие примеси удаляются вентилятором, соединенным трубопроводом с пыльной камерой.
Сильно загрязненные отходы (выпады из-под трепальных, чесальных и угароочшцающих манган, отходы из пыльных камер) перед очисткой на угароочищающей машине обрабатывают на трясильной машине.
Некоторые угары производства, ввиду сильной загрязненности, после угароочищающей машины промывают, отжимают и сушат (сдир аппаратный, загрязненные выпады, сбой сукновальный) или только отжимают и сушат (сбой промывной и красильный).
Целью процесса промывки волокнистых отходов заключается в очистке их от жиросодержащих и других загрязнений, восстановлении ряда свойств волокон (упругости, блеска и других).
Для промывки волокнистых отходов применяют промывные машины периодического действия (ОП-1 и ШМ) и трехбарочные промывные машины непрерывного действия. На ОАО НПК 1ЩИИШерсти» совместно с НИИ авиационной технологии (НИИАТ) по линии конверсии разработаны два типа малогабаритных моечных машин: ШМ-Ы и ШМ-2. Моечная проходная машина тина ШМ-Ы представляет собой новый тип шерстомойного оборудования. Высокая эффективность промывки всех видов животного сырь достигается благодаря двойному отжиму и протеканию моющего раствора через массу шерсти. Моечные машины ШМ-1-1 и ШМ-2 оснащены системой для промывки шерсти всех видов методом противотока
АО «Ивчесмаш» предлагает моечную машину для шерсти и других волокнистых материалов марки ММШ. Машина предназначена для промывки небольших (до 40 кг по мокрой массе) партий шерсти на малых предприятиях в составе приготовительных участков. В состав машины входят: ворошитель, барабан, отжимной ролик, ваяна, сливной клапан, привод, отжимной вал, водопровод.
После промывки производят отжим волокнистой массы на центрифуге. Центрифугальные машины применяют для удаления влаги из волокнистого материала после крашения и промывки волокнистой массы. В зависимости от объема производства применяют центрифуги с большей или меньшей вместимостью. Наибольшее применение имеют центрифуги ТВ-1200-ЗиТВ-1500-3.
Минским СКБП текстильной и деткой промышленности сконструирована центрифуга непрерывного действия ЦХ-750-Ш со шнековой выгрузкой. Центрифуга непрерывного действия дает возможность создать поточные линии крашения, промывки и сушки волокон.
Сушка волокон после промывки и отжима производится на барабанных сушильных машинах.
Барабанные сушильные машины отличаются от других сушильных машин малогабаритностью и большей производительностью. Барабанная сушильная машина оснащена автоматическим питателем и мокрым рыхлителем, после которого шерсть подводится к первому сетчатому барабану.
Сушильная манний МСШ предназначена для просушки небольших (до 50 кг по мокрой массе) партий шерсти в автоматическом режиме. В состав машины входят: камера термоизоляционная, калорифер электрический, аэродинамические гребни, система циркуляции теплоносителя. Дет упаковки ш прессования используемых угаро своего производства, вывозимых на сторону, устанавливают упаковочный пресс производительностью до 200 юг/ч.
Угары, в которых после очистки и промывки имеется большое количество закатанных и коротких волокон, свалянных клочков, обрабатывают на чесальной машине.
При чесании волокнистых отходов волокна распрямляются, очищаются от примесей, разрабатываются закатанные клочки и волокна, выпадают непрядомые короткие волокна длиной до 3-5 мм, что положительно влияет на качество пряжи и снижение обрывности. На этой же машине прочесывается восстановленная шерсть, разработанная «в нитку».
Для чесания волокнистых отходов используется чесальная машина Ч-11-Ш. Чесальная однопрочесная машина 4-11-Ш включает следующие основные рабочие органы, питающие валики, предварительный прочесыватель, главный барабан с тремя парами рабочих и съемных валиков, бегун и съемный барабан.
Для расщипывания концов пряжи используют концервальные машины, с агрегированные с чесальной машиной. На комбинированной концервальной машине можно разрабатывать также трикотажный лоскут и лоскут из структурно рыхлых тканей.
Перед разработкой на концервальной машине крутые некарбонизиро-ванные концы рубят или разрезают на рубильной машине РМ-1. Рубильная машина делает 60 циклов в минуту при толщине слоя материала 20-100 мм. Производительность машины 150-250 кг/ч.
Основными рабочими органами концервальной машины К-11-Ш являются две питающие пары; главный барабан с десятью рабочими валиками и одним съемным; бегун и съемный барабан. Вторая часть агрегата - чесальная машина - состоит из приемного валика, главного барабана, пяти рабочих валиков, четырех съемных валиков, бегуна и съемного барабана со съемным гребнем. Волокнистый материал, снимаемый гребнем, засасывается і диффузор пневмопровода [1,17-21].
Влияние технологических факторов на эффективность рыхления в питающем устройстве
Ученые Института текстильной техники в Денкендорфе (Германия) проводили исследования в области оптимизации процесса переработки гребенного очеса и отходов чесального цеха. Различные виды шерстяных отходов отличаются друг от друга составом волокон и содержанием посторонних примесей. Следовательно, отходы шерстяного производства должны обрабатываться дифференцированно. Из этого исходили ученые в своей работе. В результате предварительных испытаний чистошерстяного гребенного очеса было установлено, что распределение волокон в нем по длине аналогично распределению волокон в хлопчатобумажных отходах. Поэтому было решено очистку гребенного очеса проводить, используя принципы, применяемые в процессах переработки хлопкового волокна, но с учетом ряда особенностей: - для эффективной механической очистки гребенной очес должен быть предварительно хорошо разрыхлен, причем предварительная механическая очистка должна освободить шерстяные отходы от наиболее грубых сорных примесей (если крупные сорные примеси достигают пильчатой гарнитуры рабочих органов очищающей машины, то гарнитура быстро забивается и учитывает свою очищающую способность); механическая нагрузка на волокна в процессе предварительной очистки должна быть минимальной; - сорные примеси в гребенном очесе прочнее связаны с волокнами, поэтому эффективное отделение сорных примесей может происходить лишь в том случае, если волокна обрабатываются в зажатом состоянии. Причем использовать пару валов для подачи шерстяных отходов к разрыхляющему рабочему органу неэффективно, так как в этом случае разводка между линией зажима волокон и гарнитурой разрыхляющего органа оказывается чрезмерно большой, что ж обеспечивает эффектам С учетом сформулированных условий была разработана кожтрукция машины для очистки гребенного очеса, которая состоит из узлов предварительной очистки и механической после дующей очистки.
Пневматическое устройство предварительной очистки работает без применения интенсивных механических воздействий на волокна. Принцип его действия заключается в следующем. Разрыхленный гребенной очес воздушным потоком отсасывается вверх. При этом более тяжелые частицы сорных примесей, преодолевая сопротивление воздушного потока, выпадают вниз. За счет этого очищающая машина в значительной мере разгружается.
Очищающее действие описанной установки составляет примерно 50%, а доля волокон в отходах после их очистки увеличивается до 86%. Для механического способа очистки этот результат является очень хорошим.
Впервые на ИТМА - 91 фирма «Ритер» продемонстрировала новый очиститель, снабженный большим горизонтальным барабаном, расположенным над решеткой. При такой конструкции обрабатываемый волокнистый материал (шерсть) спиралеобразно проходит над решеткой. Интенсивность очистки, количество отходов, величину клочков и процент очищаемого волокна может регулировать автоматически. Это дает возможность выбирать режим работы очистителя в зависимости от состояния шерсти и шерстяных отходов ори минимальной потере прядомого волокна.
Успех очистителя «Уинклин» - в его высоком обеспыливающем действии, что дает излишним применение специальных обеспыливающих машин. Высокий эффект достигается благодаря тому, что ноток воздуха многократно подводится к обеспыливающему рабочему органу.
Машины имеют хорошую герметизацию. Со стороны питания часть транспортирующего воздуха подводится к расположенному с боку обеспыливающему элементу, а на выходе к нему добавляется свежий воздух. Максимальная производительность линии, в состав которой входит очиститель, 1000 кг/ч. Фирма Roiando-Biella (Италия) выпускает следующие машины для подготовки и разрыхления волокнистых отходов: - однобарабанную разрыхлительную машину RS для разрыхления, очистки, смешивания, и подготовки отходов шерстяного производства, а также химических волокон. Она обеспечивает эффективное устранение сорных примесей и пыли с помощью вентилятора, который направляет их к фильтрующей установке. Данную машину можно включить в автоматизированную поточную линию. Процесс очистки непрерывный и не вызывает повреждения волокна; - двухбарабанную разрыхлительную машину RS-2. Она напоминает первую и также может быть включена в автоматизированную поточную линию. Обычно она комплектуется с высокопроизводительным питателем-смесителем непрерывного действия RA-3 (рис. 1.5).
Для трепания и обеспыливания отходов шерстяного производства используются также следующие машины: - обеспыливающая машина с двумя валиками (производительность 25-30 кг/%). Фирма Rolando (Италия) предлагает новый вариант этой машины; - машина Вилоу, предназначенная для трепания и смешивания отходов шерстяного производства.
В связи с увеличением переработки сырья, отличающегося повышенным содержанием сорных примесей, стремление к увеличению числа рабочих органов для повышения эффективности очистки приводит к зажгученности волокон.
Обработка волокнистого материала на разработанном очищающем устройстве
Степень разрыхления шерсти оценивают также по весу клочков шерсти. Чем меньше средний вес клочка, тем лучше разрыхлен волокнистый материал.
Для определения среднего веса клочка бегут 500-1500 клочков шерсти. Взвешивают все клочки вместе и находят средний вес клочка
Для отбора проб с наклонных решеток сдвоенного питателя останавливают их движение и извлекают клочки.
Для определения степени рыхления шерсти после первого и второго переходов сдвоенного питателя под выходным отверстием каждого питателя над питающей решеткой помещают коробку размером 30x50 см и оставляют ее там до заполнения шерстью. Затем пинцетом выбирают клочки шерсти и перекладывают их в другую коробку, одновременно подсчитывая количество клочков, и определяют их средний вес [99].
Суммарный вес клочков шерсти, подвергающийся испытаниям, рекомендуется брать после питателей в количестве 150 г.
После определения веса клочков шерсти рассчитывают степень разрыхления шерсти, %, характеризуемую уменьшением ее средней плотности (табл. 2-5).
Засоренность волокнистого материала является важнейшей технологической и зсономнческой характеристикой, так как определяет не только состояние волокнистого материала, но и технологический процесс обработки. Засоренность определяется процентным содержанием в волокне сора, отличающегося цветом, формой и плопюстью частиц, а также степенью их сцепляемости с волокном.
Определение содержания сорных примесей в шерсти до настоящего времени остается наиболее трудоемкой операцией. Существующий стандартный метщ (ГОСТ 20270-84) предусматривает определение показателя засоренности растительными примесями пробы шерсти массой 50 г путем выделения их вручную или 10% раствором гидроксида натрия. Оба метода трудоемки.
Быстро количество растительных примесей можно определить с помощью прибора ФМ-30В, который основан на механическом (аэродинамическом) методе определения пробы шерсти на шерстяные и не шерстяные растительные компоненты (растительные, минеральные примеси и пыль).
Для определения степени очистки волокнистого материала от сорных примесей в первой и второй секциях сдвоенного питателя отбираются пробы и с помощью прибора или ручным методом в отобранных пробах определяется процентное содержание растительных примесей. Затем рассчитывается степень очистки от растительных примесей по формуле, приведенной в табл. 2.5.
Следующий показатель эффективности разрыхления - степень укорочения длины волокон шерсти при обработке. Укорочение длины волокна является негативным свойством, которое связано с ііоврсждением волокон при механических воздействиях.
Метод определения длины шерсти состоит в следующем. Отбираются средние образцы шерсти и из каждого образца отбирают три навески по 20 г. Одна из этих навесок является запасной. Две другие вручную разделяют на отдельные пучки волокон и отбирают из каждого пучка четвертую часть волокон.
Полученные из каждой навески количество шерсти весом около 5 г расчесывают отдельными частями (по 1-2), протаскивая через металлический гребень. Затем волокна каждой из этих частей распрямляют и параллелизуют с помощью гребенного анализатора. После этого их вручную их вручную подравнивают так, чтобы все волокна пряди имели общее основание. Затем соединяют пряди каждой навески, получая два штапеля весом по 5 г [100]. На следующем этапе волокна рассортировывают по группам (классам), отличаются по длине на 10 мм. Пример оформления данных и их подсчет приведен в табл. 2.6.
На эффективность рыхления оказывает влияние равномерное распределение настила по ширине и длине питающего устройства (на наклонной игольчатой решетке).
Для определения неровноты в весе настила по ширине его применяют шаблон длиной в 1 м и шириной в одну треть ширины настила. Отбирают три отрезка длиной по 1 м, каждый отрезок делят шаблоном на три равные части и взвешивают с точностью до 1 г. определяют сумму весов отрезков для левого края, середины и правого края настила, причем сумму весов отрезков для середины принимают за 100 %.
Результаты испытаний обозначают дробью х/у, где х показывает, какой процент составляет вес левого края холста по сравнению с его серединой, а у какой процент составляет вес правого «рвя ао сравнению с серединой холста
Равномерность настила проверяют на свет с помощью специальных наклонных столов с застекленной поверхностью. Настил раскладывают на поверхность стаза и через стекло его освещают электрическими лампами.
Результаты просмотра фиксируют в журнале и сравнивают с результатами предыдущих проверок. Выше описанных показателей достаточно для полноценной оценки эффективности рыхления, а, следовательно, работы питателя.
С целью определения возможностей игольчатого поля питателя для выравнивания волокнистого полотна по уровню выравнивания волокнистых пучков решена задача о воспроизводимости поля работы игольчатой решетки.
Предлагаемое решение задачи, о воспроизводимости поля признака (волокнистого полотна в виде пучков) при заданном числе неровностей на игольчатой решетке питателя, основано на обобщении теоремы отсчетов в двухмерных координатах. Такое решение позволяет получить теоретически обоснованные уравнения, связывающие расстояние между пучками из волокон с изменением объемной плотности регенерируемой массы отходов в процессе их технологической обработки и точностью воспроизведения полученных результатов. Согласно теореме отсчетов при оценке точности построения поля используется спектр частот признака, который определяется по фактическим замерам признака и с некоторой достоверностью характеризует изменчивость всего ноля. Точность воспроизведения ноля связана с ограничением количества высококачественных составляющих в спектре частот [101].
Теорема отсчетов позволяет установить отрезки времени, через которые необходимо проводить отсчёты непрерывной функции для последующего ев воспроизведения без вскажешія, а тасв использовать любой другой аргумент. Применительно к текстильной практике величена отрезков означает расстояние между центрами пучков, необходимое для точного преставления профильного разреза подаваемого ва пишний волокнистого настила и т. п.. Полагаем, «по х(1) - изменение выработанного нами признака во выбранному направлению, a F(S) - преобразование Фурье функции х(1), ограниченной полосой частот (-В,В)
Оценка результатов обработки и смешивания компонентов смеси
После получения РМФМ (4.12) определяем оптимальные заправочные параметры устройств (хь х2, х3, х/, х/) для обеспечения наилучших значений (YbY2, Y3, У/, Y/), используя метод дихотомии, симплексный метод поиска экстремума целевой функции и метод случайного поиска при помощи программ modh, simplex и slpoisc яа персональной ЭВМ. Результаты расчетов представлены в таблицах 4.10 - 4.П.
Анализируя аодучщиме онгамалыяле значения частных периметров оптимизации YrY3, У/, Y27 по таблицам 4.10-4.11 можно отметить следующее: 1) для смеси, выходящей из сдвоенного шпателя, минимальное значение засоренности 14,76%, максимальное значение средней длины волокон 20,7 мм, а максимальное значение степени разрыхленное 70,2-78,1%; 2) для смеси, прошедшей новое очищающее устройство, минимальное значение засоренности снизилось до 13,26-13,1%, а максимальное значение средней длины волокон 20,25-20,7 мм.
Результаты определения частных оптимальных значений параметров оптимизации Y1-Y3, Y/, Y27 численными методами показали, что при многокритериальной оптимизации нет однозначного решения, так как факторы оптимизации изменяются от нижнего до верхнего уровня варьирования (от -1 до +1). Следовательно, результатом является некоторый компромиссный вариант параметров (хі-хз, х/, Хг\ который достаточно хороший по главным показателям эффективности и приемлемый по другим критериям. При этом всегда может быть предложен вариант, лучший выбранного варианта по некоторым критериям. Поэтому, для получения единственного решения поставленной задачи используем обобщенный критерий качества - функцию желательности.
Задача оптимизации заправочных параметров усложнена тем, что Y2, Y3, Yi - необходимо решать на максимум, а параметры Yb Y/ - на минимум. Такого рода задачи называют компромиссными. Сложность их решения связана с противоречивостью критериев оптимизации и необходимостью использования некоторой схемы разумного компромисса, позволяющего повышать качество решения в случае движения к оптимуму при нескольких критериях оптимизации.
Задача оптимизации при наличии многих критериев оптимизации заключаются в определении максимального значения обобщенной функции желательности.
Для расчета обобщенной функции желательности необходимо ввести в компьютерную программу данные таблиц приложения Д.
Из данных табл. 4.12-4.13 видно, что отелам №2, 12 трехфакторной модели и опытам №7, 10 двухфакторной модели соответствуют наибольшее значения функции желательности (соответственно 0,842; 0,817; 0,789; 0,754). Следовательно, можно сделать следующие выводы: 1) оптимальные значения параметров питателя: угол наклона уравнивающего гребня - 45; скорость наклонной решетки- Шм/мин; разводка между гребнем и наклонной решеткой - 5 мм; 2} оптимальные значения параметров очищающего устройства: величина перемещения поддерживающе-расчесывающего валика-15 мм; скорость іншими» штщяшшмИУфасчшашвящЕяо валика —1,9 м/мян. Эти значения являются оптимальными, так как соответствуют вариантам (опытам) с наибодывим значением обобадежой желательности, то есть соответствуют лучшим качественным показателям.
Необходимо подтвердить полученные оптимальные значения заправочных параметров, используя комплексный метод многокритериальной оптимизация.
Сущность комплексного метода заключается в том, что полученные РМФМ (4.12) подставляются в расчетную функцию желательности. Далее расчет функции желательности производится с помощью симплексного метода Нелдера-Мида с учетом значений весомостей. Расчет заканчивается при достижении обобщенной функции желательности наибольшего значения.
Описанный алгоритм реализован в программе KOMPL. Результаты расчетов по программе KOMPL и наибольшие базовые экспериментальные значения параметров оптимизации Y1-Y3, Y/, Y27 сведены в табл. 4.14.
Наглядное представление о геометрическом образе изучаемых функций можно получить построением графических зависимостей поверхностей отклика, то есть построением соответствующих геометрических поверхностей в двух и трехмерном пространстве. Значение геометрического представления поверхностей отклика РМФМ дает возможность наглядного представления о закономерностях изменения критерия оптимизации.
Для построения двухмерных поверхностей отклика Y1-Y3 использовались уравнения (4.12), преобразованные в двухфажторшк зависимости Yfffau х2).
Результаты іюстроени графических эшеямостей поверхностей отклика представлены на рис. 1-5 приложения Б. 4.6. Сржваятельяый ашишз яоказателея эффектаавстн работы оборудования для переработки волокнистых отходов Образцы отходов, полученные с шерстопрядильного предприятия, были обработаны на угароочищающей машине УОШ-1М, причем выпады пропускались через машину два раза, а на разработанном агрегате была получена и обработана смесь из отходов. Обработанные образцы были исследованы. При этом образцы сопоставлялись по укорочению волокон и степени их очистки. Результаты исследований приведены в табл. 4.15.
