Введение к работе
Актуальность темы. Повышение конкурентоспособности отечественной текстильной промышленности, выход её из продолжающегося кризиса возможны только на пути глубокой модернизации, одним из направлений которой может стать подъём научно-технического уровня действующего оборудования путём повышения его функциональных возможностей и эффективности работы. Это в значительной мере может быть достигнуто за счет замены технологической оснастки на новые современные их виды и конструкции и качественной настройки рабочих органов.
В текстильной промышленности РФ эксплуатируется 900 валичных чесальных машин для переработки шерстяных и химических волокон и около 1000 чесальных аппаратов в производстве нетканых материалов. Значительные сроки эксплуатации оборудования приводят к нарушению и неравномерности установленных разводок между его рабочими органами, повышенному биению барабанов, что вызывает появление периодических колебаний линейной плотности ленты и ватки прочеса, снижение выравнивающей и очищающей способностей чесальных машин. Износ пильчатой поверхности барабанов, отклонение её образующей от прямолинейности, резко снижают производительность валичных чесальных машин и аппаратов.
Значительный вклад в теоретические и экспериментальные исследования влияния технического состояния чесальных машин и характеристики процесса внесен работами Ашнина Н.М., Бойко С.В., Борзунова И.Г., Гусева В.А., Задерия Г.Н., Карасева Г.И., Кауфмана Д., Лежебруха Г.О., Столбушкина Н.М., Оренбаха С.Б. и др.
Вместе с тем, в имеющихся публикациях глубоко не рассматриваются проблемы установки, поддержания и контроля параметров настройки валичных чесальных машин и аппаратов при подготовке их к эксплуатации, и особенно при проведении модернизации оборудования, что и определяет актуальность данного диссертационного исследования.
- Работа выполнялась в рамках программам::
- Стратегия развития легкой промышленности на период до 2020 года, утвержденная приказом Минпромторга России от 24.09.2009г. №853, госконтракт №10411.0816900.19.060-3 от 26.04.2009г.
- Программа прикладных научных исследований и проектов в интересах города Москвы на 2005-2011 годы, утвержденная постановлением Правительства г.Москвы №932-ПП от 29.11.05., госконтракт №186-ПП от 10.03.2009 «Шпинбау», «Базальт».
Отдельные разделы исследования вошли в работу «Научные основы создания и модернизации технологической оснастки и оборудования прядильного производства для реконструкции текстильных предприятий и обеспечения конкурентоспособности выпускаемой продукции», удостоенную Премии Правительства РФ в области науки и техники за 2012 г.
Цель и задачи исследования. Цель исследования состоит в повышении производительности и качества процесса чесания на валичных чесальных машинах иаппаратах за счет проведения модернизациипутем обеспечения рациональных параметров гарнитуры и параметров настройки машин.
Для достижения цели поставлены и решены следующие задачи:
- разработать методическое обеспечение расчета эффективных параметров чесальной гарнитуры;
- разработать и предложить методы дифференциальной диагностики барабанов валичных чесальных машин;
- разработать методы и средства выравнивания обечайки и обтягивания барабанов гарнитурой;
- обосновать выбор критериев и разработать методическое и техническое обеспечение интегральной оценки качества настройки валичных чесальных машин и аппаратов;
- провести широкую апробацию и эффективное внедрение предложенных методов, методик и технических средств их обеспечения.
Объект исследования – технологические процессы и оснастка валичных чесальных машин и аппаратов.
Предмет исследования – методы расчета, обеспечения и контроля параметров настройки, производительность и качество продукции валичных чесальных машин.
Методы исследования.Исследования выполнены с использованием методов сравнительного анализа, математической статистики, элементарной геометрии и тригонометрии, силового анализа, дифференциального и интегрального исчисления, нелинейных методов наименьших квадратов, методов сравнений и обобщений. Эмпирической базой служили массивы информации: результаты лабораторных исследований волокон, качественных характеристик чесальной ленты и ватки прочеса, отчеты НИОКР.
Научная новизна. Новые научные положения и результаты, выносимые на защиту выражаются в том, что впервые:
- установлено, что для эффективного использования жесткой гарнитуры при переработке шерсти необходимо обеспечить: биение барабанов не более 30 мкм, вибросмещение не более 10 мкм, наличие обезрепеивающих устройств, зажиренность волокон до 0,7%. Разработаны рекомендации по параметрам гарнитуры для рабочих органов по переходам процесса чесания;
- разработана методика проектного расчета передних углов пильчатой гарнитуры, основанная на анализе взаимодействия гарнитур в процессе переноса волокон между барабанами чесальных машин и позволяющая устанавливать другие её параметры;
- предложена методика и алгоритм автоматизированного расчета параметров жесткой гарнитуры, устанавливающие такую модель зависимости между параметрами, при которой, задавая числовые значения четырех из них, с достаточной достоверностью определяется значение пятого;
- предложен перечень параметров, подлежащих контролю при настройке и эксплуатации машин. Сформирован комплекс методов, приборов и устройств для дифференциальной диагностики и контроля: цилиндричности обечаек барабанов с использованием лазерного датчика, позволяющего создавать 3Д модель барабанов; низкочастотной их динамической балансировки; остроты игл гарнитуры;
- предложено уровень настройки валичных чесальных машин отражать с помощью обобщенных параметров, характеризующих качество процесса, либо качество продукта через количество пороков и показатели неровноты ленты или прочеса. Из двух параметров оценки качества, разводка и площадь (объем) зоны чесания, предпочтение следует отдать разводке.
- установлена взаимосвязь отклонений разводок, обусловленных деформациями обечаек барабанов с равномерностью формирования прочеса, обусловленной значениями коэффициента распределения и съема волокон, что подтверждает равнозначность использования величины и стабильности разводки и показателей неровноты продукта как интегральных параметров оценки качества настройки валичных машин;
- для оценки равномерности нетканых материалов предложена оригинальная методика и компьютеризированная установка, позволяющие с помощью программы 3D-MAX детально изучать неровноту, выборочно усреднять результаты, наглядно отражать изображение, строить пространственные графики неровноты.
Практическая значимость исследования заключается в:
- методическом обеспечением проектирования и автоматизации расчета параметров пильчатой гарнитуры:
- методах, устройствах и приборах для подготовки и обтяжки барабанов гарнитурой, выборе параметров настройки шлифовального круга при заточке гарнитуры;
- комплексе дифференциальных методов контроля настройки валичных чесальных машин, технических средств их реализации;
- методическом и техническом обеспечением интегральной оценки качества настройки валичных машин и аппаратов по критериям величины и стабильности разводки, неровноты продуктов чесания;
- внедрении на предприятиях текстильной промышленности и производствах технологической оснастки новых конструкций чесальной гарнитуры, системы модернизации оборудования с общим реализованным и подтвержденным экономическим эффектом около 12 млн. рублей.
Соответствие паспорту специальностей ВАК. Диссертационная работа выполнена в рамках специальности: 05.19.02. «Технология и первичная обработка текстильных материалов и сырья» по п.8 «Методы измерения параметров технологических процессов», п.12 «Методы осуществления технического контроля за технологическими процессами…», п.14 «Методы анализа причин возникновения дефектов, брака выпускаемой продукции и разработки мероприятий по их предупреждению» паспорта специальностей ВАК «Технические науки».
Апробация диссертации. Основные положения и результаты диссертационной работы обсуждались и получили одобрение на:
- международном симпозиуме «Новое в переработке текстильных отходов», Москва, международная ассоциация научно-технических обществ легкой промышленности, 1994 г.
- заседаниях научно-технического совета ОАО «ЦНИИМашдеталь», 2010; 2012 г.г.
- 18 Всероссийской научно-практической конференции «Техника и технология производства теплоизоляционных материалов из минерального сырья», г.Бийск, Институт проблем химико-энергетических технологий Сибирского отделения РАН, июнь 2009 г.
-Всероссийской научно - практической конференции «Модернизации отраслевой производственной инфраструктуры», г. Кострома, КГУ им. Н.А.Некрасова, май 2012 г.
-заседании Костромского филиала семинара по Теории машин и механизмов (текстильное машиноведение) РАН, апрель 2013 г.
Публикации. Основное содержание диссертационного исследования изложено в 18 печатных работах, в том числе 6 в изданиях, рекомендованных ВАК.
Структура и объем работы. Диссертация состоит из общей характеристики работы, 4 глав, включающих 16 параграфов, общих выводов и рекомендаций, библиографического списка и Приложений. Работа изложена на 142 стр., содержит 30 таблиц и 38 рисунков.
