Содержание к диссертации
1. ВВЕДЕНИЕ 2. СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА И ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЯ .
2.1. Развитие техники и технологии очистки хлопка-сырца
2.1.1. Классификация очистителей
2.1.2. Техника и технология очистки хлопка-сырца .
2.1.3. Перспективы развития техники и научных основ технологии очистки хлопка-сырца
2..2. Литературный обзор
2.2.1. Теоретические исследования процесса и создание основ проектирования очистителей 2.2.2. Опытно-конструкторские разработки и экспериментальные исследования очистителей
2.3. Постановка задачи исследования
2.3.1. Проблемы создания общей теории процессов и основ проектирования очистительных машин
2.3.2. Основные задачи исследования
3. ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА ХЛОПКА-СЫРЦА КАК МАТЕРИАЛА ОЧИСТКИ
3.1. Структурные характеристики хлопка-сырца и их связь с эффективностью процесса очистки
3.1.1. Анализ структуры хлопка-сырца и разработка критериев ее оценки
3.1.2. Кинетика структуры хлопка-сырца по секциям очистителей крупного сора
3.1.3. Показатель структуры хлопка-сырца как критерий эффективности очистительного процесса
3.2. Исследование условий взаимодействия сорных примесей с хлопком
3.2.1. Исследование открытых поверхностей частиц хлопка-сырца 47
3.2.1.1. Определение площади поверхности деформированных структурных частиц 47
3.2.1.2. Экспериментальное исследование открытых поверхностей структурных частиц хлопка 59
3.2.2. Пространственные характеристики засоренности
хлопка-сырца 61
3.2.2.1. Оценка засоренности с помощью линейной, поверхностной и объемной характеристик 61
3.2.2.2. Характеристики пористости хлопка-сырца и их связь с заполнением объема хлопковым волокном 65
3.2.2.3. Условия перемещения сорных частиц в волокнистой массе хлопка-сырца 68
3.2.3. Фиксация объема и исследование пространственных характеристик засоренности хлопка 72
3.3. Перспективы интенсификации процессов очистки ,оптимизацией технологических свойств хлопка-сырца 76
4. РАЗРАБОТКА И ИССЛЕДОВАНИЕ СИСТЕМ ПИТАНИЯ И ПРЕДВАРИ
ТЕЛЬНОЙ ОЧИСТКИ ХЛОПКА-СЫРЦА В ОЧИСТИТЕЛЯХ КРУПНОГО СОРА 77
4.1. Анализ систем питания с элементами подготовки хлопка-сырца к процессу очистки 77
4.1.1. Общие требования к системам питания 77
4.1.2. Механика процесса взаимодействия питающих валиков со слоем хлопка-сырца 78
4.1.2.1. Геометрический анализ деформации слоя хлопка-сырца лопастями валиков 79
4.1.2.2. Основные уравнения деформации слоя 83
4.1.2.3. Распорные усилия и анализ формы деформируемого слоя хлопка-сырца 85
4.1.2.4. Оценка упругих характеристик хлопка-сырца и расчет распорных усилий 4.I.E.5. Определение момента входа лопастей в контакт
с транспортируемым слоем
4.1.2.6. Анализ процесса при асимметричном расположении лопастей
4.1.2.7. Расчет мощности, потребляемой питающими валиками
4.1.3. Основы проектирования элементов подготовки
хлопка-сырца к очистке
4.1.3.1. Способ питания хлопковых машин направленным изменением технологических свойств хлопка-сырца .
4.1.3.2. Предельная деформация структурных частиц хлопка-сырца в зоне рыхления
4.1.3.3. Процесс деформации структурных частиц рыхлительными валиками
4.1.3.4. Взаимодействие колков рыхлительного валика со слоем хлопка .
4.1.3.4.1. Угол встречи колка со слоем и его оптимизация
4.1.3.4.2. Внедрение колка в слой хлопка
4.1.3.4.3. Процесс захвата частиц хлопка-сырца колками рыхлительного валика
4.1.3.4.4. Условия самосброса частиц хлопка-сырца колками рыхлительного валика
4.1.4. Экспериментальные исследования систем питания
с рыхлительными валиками
4.1.4.1. Методика оценки и исследование равномерности питания очистителей крупного сора .
4.1.4.2. Исследование системы с рыхлительной парой .
4.1.4.2.1. Зависимость технологических характеристик хлопка-сырца от параметров питателя .
4.1.4.2.2. Равномерность питания машины питателем с рыхлительной парой 143
4.1.4.2.3. Влияние элементов рыхления на характеристики очистительного процесса и качество хлопка-сырца 145
4Л.4.2.4. Перспективы совершенствования систем питания очистителей крупного сора 148
4.2. Технологические процессы секции предварительной очистки хлопка-сырца 149
4.2.1. Исследование ударного взаимодействия колков с частицами хлопка-сырца 150
4.2.1.1. Экспериментальное изучение процесса удара 150
4.2.1.2. Оценка характеристик нелинейности динамической жесткости летучки при ударе о колок 155
4.2.1.3. Процессы ударного нагружения и разгружения ,частиц хлопка-сырца и приближенные методы их описания 161
4.2.1.4. Внецентренный удар колка по частице хлопка 168
4.2.2. Взаимодействие хлопка-сырца с соровыделяющей поверхностью секции предварительной очистки 175
4.2.2.1. Исследование характера взаимодействия хлопка с сетчатыми поверхностями 175
4.2.2.2. Исследование качения частиц хлопка-сырца по рабочим поверхностям 178
4.3. Краткие выгоды 184
5. МЕХАНИЧЕСКАЯ ТЕХНОЛОГИЯ ПРОЦЕССОВ К0Л0СНИК0В0 ПИЛЪЧАТОЙ СЕКЦИИ ОЧИСТИТЕЛЯ I86
5.1. Исследование процессов наброса и закрепления ,хлопка на гарнитуре пильчатого барабана 186
5.I.I. Элементы теории наброса 186
5.1.1.1. Подача частиц хлопка к барабану 186
5.1.1.2. Исследование статистических характеристик захвата хлопка-сырца пильчатой гарнитурой 189
5.1.2. Исследование процесса закрепления частиц на гарнитуре барабана 192
5.1.2.1. Взаимодействие хлопка-сырца с притирочной щеткой 192
5.1.2.2. Экспериментальное изучение технологической надежности закрепляющих устройств 198
5.2. Теоретическое и экспериментальное исследование ударного взаимодействия хлопка-сырца с колосниками 200
5.2.1. Теоретическая модель процесса удара 201
5.2.1.1. Анализ собственных частот и формы колебаний системы 203
5.2.1.2. Метод обращенного движения 206
5.2.1.3. Расчет времени и силы удара летучки о колосник 211
5.2.1.4. Кинематические характеристики ударного процесса 214
5.2.2. Экспериментальное исследование процесса удара 217
5.2.2.1. Оценка характеристик процесса с помощью низкочастотных датчиков 217
5.2.2.2. Экспериментальное исследование ударного
процесса с помощью высокочастотного датчика 221
5.2.3. Характеристики процесса удара летучки о колосник 224
5.2.3.1. Линейная модель с одним упругим элементом 224
5.2.3.1.1. Консервативная линейная модель 225
5.2.3.1.2. Комбинация консервативной и диссипативной линейных моделей 227
5.2.3.2. Нелинейная модель процесса 229
5.2.4. Влияние параметров колосниково-пильчатой секции
на характеристики ударного процесса 232
5.2.4.1. Зависимость скорости удара от формы и положения колосников 232
5.2.4.2. Влияние вектора веса летучки на скорость удара 234
5.2.4.3. Экспериментальное исследование потерь хлопка-сырца в секции 237
5.2.4.4. Зависимость геометрических параметров пильчатой гарнитуры от диаметра барабана 242
5.3. Основы кинематического синтеза и анализа геометрии колосников очистителей крупного сора 246
5.3.1. Кинематика движения летучки по колоснику заданной формы 247
5.3.1.1. Траектория центра летучки 247
5.3.1.2. Профиль колосника и определение нормали точке касания 248
5.3.1.3. Расчет параметров схемы 251
5.3.1.3.1. Начальные параметры (момент касания) 251
5.3.1.3.2. Параметры отхода 253
5.3.1.3.3. Геометрические характеристики в момент t255
5.3.1.4. Смещение точки контакта по профилю колосника и поверхности летучки 258
5.3.2. Синтез профиля колосника 262
5.3.2.1. Аналитическая задача синтеза 262
5.3.2.2. Выбор функций 265
5.3.2.3. Рациональность и кривизна профиля колосника
5.3.2.3.1. Анализ области существования рационального профиля колосника 268
5.3.2.3.2. Условия выпуклости и вогнутости профиля колосника
5.3.3. Кинетостатика процесса 275
5.3.4. Примеры синтеза и анализа колосников 277
5.3.4.1. Кинематика движения летучки при взаимодействии
с колосником круглой формы 277
5.3.4.2. Кинематика движения летучки по колоснику треугольного профиля
5.3.4.3. Проектирование профиля колосника
5Л. Исследование технологических характеристик
секции очистителя крупного сора
5Л.І. Теоретическая модель воздействия на сорные
примеси при ударе летучки о колосник
5Л.2. Технологические характеристики колосниковой
решетки 5 Л.2.1. Экспериментальное исследование очистительного
эффекта и потерь волокнистого материала в секции •
5 Л.2.2. Оценка качества регенерируемого хлопка сырца с помощью матричной модели 5.5. Пути совершенствования техники и технологии
очистки хлопка-сырца от крупного сора 5.5.1. Основные результаты исследований 5.5.2. Перспективы совершенствования колосниково пильчатых рабочих органов очистителя 6. ПРОБЛЕМЫ СОХРАНЕНИЯ ПРИРОДНЫХ СВОЙСТВ ВОЛОКНА,
ПОВЫШЕНИЯ КАЧЕСТВА И НАДЕЖНОСТИ ПИЛЬЧАТЫХ РАБОЧИХ
ОРГАНОВ 6.1. Исследование контактных давлений в волокне при взаимодействии с рабочими поверхностями без трения .
6.1.1. Выбор и анализ моделей процесса .
6.1.2. Оценка контактных давлений на волокно .
6.2. Контактные напряжения в волокне при наличии трения
6.3. Повышение качества и надежности эксплуатации пильчатой гарнитуры
6.3.1. Вопросы повышения качества рабочих поверхностей пил и пилок 323
6.3.2. Надежность эксплуатации пильчатой гарнитуры и пути повышения ее ударной стойкости 327
6.3.2.1. Ударная стойкость гарнитуры пильчатого барабана 327
6.3.2.2. Повышение ударной стойкости гарнитуры конструктивными мероприятиями 335
7. ПЕРСПЕКТИВЫ РАЗВИТИЯ ПРОЦЕССОВ ОЧИСТКИ ХЛОПКА-СЫРЦА 341
7.1. матричная статистическая модель очистителя крупного сора и ее использование для прогнозирования результатов процесса и управления им 341
7.2. Перспективные вибрационный и виброударный процессы очистки хлопка-сырца и их изучение 3
7.2.1. Варианты схем виброочистки 350
7.2.2. Экспериментальные исследования вибрационной и виброударяой схем очистки хлопка-сырца 357
8. ВНЕДРЕНИЕ РЕЗУЛЬТАТОВ НАУЧНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ В ПРОИЗВОДСТВО 364
8.1. Производственные испытания разработок темы 365
8.2. Расчет экономической эффективности 368
9. ОБЩИЕ ВЫВОДЫ 371
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ 379
ПРИЛОЇЕНИЯ 3
Введение к работе
Курс на повышение эффективности производства и качества выпускаемой продукции, взятый Партией на ХХУ съезде и утвержденный в качестве генерального направления развития народного хозяйства страны на I98I-I985 годы и до 1990 г. ШІ съездом КПСС, « ставит перед хлопкоочистительной промышленностью и хлопковым машиностроением ряд важных задач, направленных на эффективную пере- работку возрастающих объемов заготовок хлопка-сырца и максишльное сохранение природных свойств этого ценного технического сырья.
В XI пятилетке для выполнения главной задачи, стоящей по- . ред партией и народом, заключающейся в обеспечении роста благосостояния советских людей на основе устойчивого поступательного развития народного хозяйства, ускорения научно-технического про-гресса и перевода экономики на интенсивный путь развития /I/, во всех отраслях промышленности потребуется более полное, эффективное использование промьшленного потенциала, бережное отношение к1 трудовым и материальным ресурсам. Наука должна все больше становиться важнейшей производительной силой, ее организация быть знак чительно более гибкой и мобильной.
К 1985 г. производство хлопка-сырца в СССР должно достигнуть 9,2-9,3 млн. тонн в год, в т.ч. в основной хлопкосеющей республике - Узбекской ССР - до 6,0-6,2. млн. тонн. Будет продолжаться дальнейший рост удельного веса хлопка машинного сбора, требующего интенсивной очистки.
Переработка этих объемов хлопка-сырца и повышение требований к качеству продукции хлопкоочистительной промышленности - волокну, линту, семенам техническим и посевным - требуют перевооружения предприятий отрасли новой техникой, оснащения хлопкоочистительных заводов поточными линиями сушки и очистки хлопка-сырца, высокопроизводительными джинами и автоматизированными прессовыми установками. Заводам, производящим машины и агрегаты для переработки хлопка-сырца, в XI пятилетке запланировано увеличение объема производства в 1,4 раза, причем отмечена необходимость систематического обновления номенклатуры выпускаемых машин и доведения их уровня по технико-экономическим показателям до лучших образцов зарубежной техники. Наряду со строительством « новых хлопкоочистительных заводов и заготовительных пунктов предполагается почти полная модернизация 40-50 % предприятий промыт-, ленности, а практически на всех предприятиях - замена отдельных устаревших машин новыми, высокопроизводительными.
Выполнение указанных задач требует совместных усилий научных и проектных организаций, машиностроительных и хлопкоочистительных предприятий в совершенствовании техники и технологии хлопкоочистки, в разработке фундаментальных вопросов прикладной науки отрасли, во внедрении достижений науки в производство.
Одной из важнейших проблем отрасли является исследование И совершенствование конструкций очистителей хлопка-сырца от крупных и мелких сорных примесей, создание научных основ управляемой " технологии и методов проектирования очистителей - важнейших машин технологического потока первичной обработки хлопка,
Перед наукой стоит комплексная задача изучения внутренних , резервов техники и технологий очистки хлопка-сырца, проблем эффективного питания, рыхления и подготовки материала к основным тех- . нологическим процессам направленным изменением технологических свойств хлопка-сырца. Необходимо изучить важнейшие технологические свойства хлопка, определить номенклатуру их комплексных пока-. зателей, раскрыть характер взаимодействия сорных примесей с во- локнистым материалом. Нужны глубокие исследования механики процессов, происходящих при взаимодействии хлопка-сырца с колосни-ково-пильчатыми рабочими органами очистителей, вопросов синтеза и анализа колосников.
Необходимо изыскать эффективные пути решения ряда проблем v хлопкоочистки, в частности, сохранения природных свойств волокна при взаимодействии с рабочими органами хлопкоочистительных машин Не снята с повестки дня проблема повышения надежности эксплуатации пильчатой гарнитуры барабанов очистителей.
Наряду с исследованием традиционных способов очистки хлопка-сырца от сорных примесей продолжается поиск новых, обеспечивающих при значительном очистительном эффекте максимальное сохранение качества волокнистого материала. Такими должны стать вибрационный и виброударный процессы с их широким диапозоном регулирования степени динамического воздействия на хлопок-сырец.
Отдельной задачей, определяющей перспективу развития конструкций хлопкоочистительных машин на ближайшие десятилетия, является поиск путей создания управляемой технологии очистки.
Решение поставленных проблем позволит дать промышленности \ новые конструктивные решения и режимы переработки хлопка-сырца при разработке новых и модернизации существующих очистителей крупного сора. Разработка теоретических основ питания хлопкоочистительных машин, механики процесса взаимодействия хлопка-сырца с рабочими органами очистителя позволит создать новое направление в исследовании процессов очистки, заложить научные основы проектирования очистителей, определить области поиска новых процессов и технологических схем очистки хлопка.
Предметом данного исследования является решение комплекса перечисленных задач, стоящих перед хлопкоочистительной промышленностью и хлопковым машиностроением, наукой об основах проектирования хлопкоочистительных машин и механической технологии первичной обработки хлопка.
Диссертация содержит результаты теоретических и экспериментальных исследований автора, проведенных в Ташкентском институте текстильной и легкой промышленности, на Чиназском, Гулистанском, Бекгемирском, Букинском, Ферганском и других хлопкозаводах, Автор ,выражает признательность коллективам ЦНИИХпрома, ТГСКБ по хлопко очистке, завода "Узбекхлопкомаш", кафедр "Машины и аппараты", "Первичная обработка хлопка", "Текстильное машиностроение" и отраслевой лаборатории механики хлопкоочистительных машин ТИТЛП, профессорам Мирошниченко Г.И. и Махкамову Р.Г., за содействие в проведении исследований и внедрении их результатов в производ- • сгво.
