Введение к работе
Актуальность темы. В настоящее время условия работы отечест-зенной текстильной промышленности характеризуются острым дефицитом золокнистого сырья, его ухудшающимся качеством и одновременно - необходимостью выпуска конкурентноспособной продукции. Как никогда эанее. эта ситуация требует использования технологии прядения,обее-іечивагощей экономию сырья и высокое качество пряжи. Эти задачи ре-ааготся путем целенаправленных преобразований свойств волокнистых зродуктов в ходе высокоэффективных технологических процессов в прядении. Большинство из них являются процессами механической обработки, общая сущность которых состоит в перемещении волокон друг отно-зительно друга, сопровождающееся-большей, по мере обработки, ориентацией их вдоль продукта, изменением их конфигурации и др.
Перемещение волокон осуществляется в зонах обработки на кардо-г гребнечесальных машинах за счет извлечения волокон из системы игл [пространство между которыми заполнено волокнами обрабатываемого прс цукта, и в полях вытягивания вытяжных приборов, где происходит сме-цение волокон друг относительно друга и вдоль продукта.
Извлекаемые из системы игл волокна под воздействием приложеннь к ним сил частично разрываются, что имеет следствием уменьшение ере прей длины волокна до 40$, снижение выхода пряжи из сырья - до 10 я его обесценивания в десятки раз при переходе в отходы.
Смещение волокон в полях вытягивания сопровождается образовани ем неровноты от вытягивания в утоненном продукте. Усиленная наличием разорвавшихся /коротких/ волокон и многократной повторяемостью процесса, образующаяся неровнота приводит к повышенной обрывности ровницы и пряжи в процессе получения ее и при дальнейшей переработке. Доля обрывов пряжи по этой причине достигает 40$ от их общего числа, дефектов полотен в ткачестве - до 50. а в целом она увеличи вает отходы, снижает производительность труда, оборудования и ухудшает качество продукции.
Как желательные, так и негативные результаты обработки продукта являются следствиями воздействия на составляющие его волокна силовых полей фрикционной природы. Поля трения, формируемые путем поперечного сжатия обрабатываемых продуктов, зависят от ряда факторов свойств волокон, продукта, поверхностей рабочих органов, взаимного положенім и режима работы последних. Оперативное регулирование силовых полей на основе единого принципа воздействия на продукты в на
ибольшей мере осуществимо путем изменения свойств волокон адекваї но типовым ситуациям в активных рабочих зонах конкретных машин.
Оптимизация силовых полей отим способом невозможна без научі го обоснования подлежащих изменению свойств волокон, оптимальній значений их характеристик и разработки эффективных средств его ре лизации. Из изложенного следует, что разрабатываемая тема являете актуальной.
Автор защищает:
новую технологию прядения, позволяющую на различных перехс изменить фрикционные свойства волокон для улучшения их качества;
метод минимизации обрывности волокон при обработке продукт системами игл на кардо- и гребнечесальных машиназ;
метод минимизации неровноты по толщине от вытягивания;
методы расчета напряжения сопротивления сжатию поверхностя рабочих органов машин обрабатываемых продуктов, чисел контактов м жду волокнами, а также иежду волокнами и поверхностями рабочих ор ганов;
новые конструкции пеногенераторов и оптимальные параметры работы при жидкостной обработке продуктов прядения /ленты,ровницы, а также химического жгута на основе технологических требований;
способ и оптимальную технологию нанесения эмульсии на полу фабрикаты для изменения характеристик фрикционных свойств волокон в заданном направлении.
Цель шботн и задачи исследования. Цель работы - разработка метода управления фрикционными свойствами волокон полуфабрикатов прядильного производства, подлежащих изменению в соответствии с Ці лями и условиями реализации типичных технологических процессов. Л, достижения поставленной цели в работе решаются следующие задачи:
разработка метода расчета фрикционных свойств волокон в зависимости от их напряженно-деформированного состояния при взаимода ствии с системами игл для минимизации обрывности волокон;
установление влияния свойств волокон на силы, действующие і них в вытяжном приборе, для минимизации неровноты по толщине ОТ BI тягивания;
разработка методов расчета характеристик силовых полей: чис ло фрикционных контактов между волокнами и с поверхностями рабочю органов; напряжений сжатия волокнистых продуктов поверхностями рас чих органов машин;
разработка метода воздействия на волокна полуфабрикатов ддо
целенаправленного изменения их фрикционных свойств и средств его реализации.
Методы исследования. Задачи, поставленные в работе, решались теоретически и экспериментально. Теоретические исследования выполн га с использованием теории случайных функций, теории выбросов этих функций, теории перколяции, численных методов прикладной математик ''метода вариации параметров при решении систем нелинейных уравнени ; четырьмя неизвестными, метод Декарта-Эйлера для решения уравнени. іетвертой степени, метод численного интегрирования/. В работе испО' гьзованы теории трения, упругости, гидродинамики двухфазных сред, юдобия.
Экспериментальные исследования выполнены на основе разработан-шх автором методов оценки размеров контактной площадки валика и щ іиндра, оценки сил трения между волокнами раскручиваемого продукта женки характеристик контактов волокон полуфабрикатов с плоской сжі лающей поверхностью, физического моделирования контактирования во-юкон, оценки количества наносимой на полуфабрикат жидкости и соответствующих стендов для их реализации.
В работе использованы: метод радиоавтографии волокон, техничес сая скоростная киносъемка, видиосъемка. Для оценки свойств волокон і пряжи использованы стандартные методы.
Научная новизна. В диссертационной работе впервые:
разработана математическая модель для расчета силы извлече-гия волокна из системы игл с учетом: случайности конфигурации волосна, различного расположения игл на поверхности рабочих органов, пространственного расположения волокон и огибаемых ими игл, формы ггл и их размеров;
получена функция, характеризующая скорости волокон в вытяж-гом приборе,, минимизирующая неровноту от вытягивания из-за неравно-іерного распределения волокон разных длин вдоль продукта и учитнва-адая линейные размеры контактной площадки выпускной пары в реальных инструкциях вытяжных приборов;
разработаны математические модели для расчета ускоряющих и :держивающих волокно сил в различных зонах вытяжного прибора с учетам различных вариантов фрикционных контактов по физической природе Еонтртел, пространственного распределения напряжения сжатия волок-птстых продуктов и формы их сечений; вероятности контактирования іежду волокнами и с поверхностями рабочих органов;
получена пространственная модель конфигурации волокна на < нове реализации случайной двумерной функции с учетом различной с: пени ориентированности волокон;
разработаны математические модели для определения среднег< числа контактов между волокнами и с поверхностями рабочих органої
установлены зависимости напряжения сопротивления сжатию в< локнистых полуфабрикатов различных стадий обработки;
разработан метод проектирования пеногенераторов для нанесе ния эмульсии на обрабатываемый полуфабрикат /ленту, жгутовое хиш ческое волокно, ровницу/ с целью модификации фрикционных свойств локон.
Практическая ценность. Заключается в следующем:
разработан способ регулирования фрикционных свойств волоке в процессах прядения, позволяющий увеличивать длину волокон и вых пряжи и уменьшить неравномерность волокнистых полуфабрикатов;
доказана эффективность предложенного способа модификации свойств волокон в технологии прядения в условиях АОЗТ "Фряновская фабрика" и АО "Павлово-Посадский камвольщик";
составлено техническое задание и изготовлены пеногенератор для реализации способа модификации фрикционных свойств волокон в производственных условиях.
Результаты работы внедрены на АОЗТ "Фряновская фабрика" и ис пользуются в учебном процессе кафедры технологии шерсти МГТА имен А.Н.Косыгина.
Апробация работы. Основные положения диссертационной работы доложены и получили положительную оценку специалистов на:
научных конференциях профессорско-преподавательского соетаї научных сотрудников и аспирантов Московской госудатгетвенной текстильной академии /Москва, 1983-1996 /;
Всероссийской научно-технической конференции "Текстиль-95" /Москва, 1995/;
международном симпозиуме "Новые технологические процессы и оборудование в прядении" /Москва, 1992/;
научно-технической конференции в Ленинградском НИИ текстилі ной промышленности /1991/;
научно-техническом совете Фряновской камвольно-прядильной q брики /1985/;
- заседании научно-технического совета объединения "Мосшерсть
-/1986/;
заседании кафедры технологии шерсти МГТА им.А.Н.Косыгина /1990. 1991, 1995/;
заседании проблемного совета механико-технологического факультета Московской государственной текстильной академии /1991/.
Образцы устройств демонстрируются на выставке МГТА и отмечены золотой медалью ВДНХ ССОР /1990/.
Публикации. По материалам диссертационной работы опубликовано 23 статьи, получено 3 авторских свидетельства, 1 патент и 4 положительных решения по заявкам на изобретения.
Структура и объем работы. Диссертационная работа состоит из введения, 5 разделов, выводов по работе, списка литературы, включающего 353 наименования /1 том/, и приложений /П том/. Диссертационная работа содержит 666 страниц машинописного текста, 90 таблиц и 113 иллюстраций.
