Введение к работе
' . .
Актуальность_темы. В настоящее время наблддается постоянный рост ос емов производства нетканых материалов, в том числе и получаемых по механической технол 'ии. Отличительная особенность производства иглопробивных материалов - возможность переработки любых волокон. Раг рабатывается новый ассортимент нетканых материалов из углеродных вс локон, обладающих специфическими свойствами. Выбор игл при эксплуатации иглопробивного оборудования производится без учета их прочное тных свойств, что ведет к увеличению простоев оборудования, ухудшению качества холста, снижению производительности труда. При производстве иглопробивных материалов наблюдается также интенсивный изнс игл, ведущий к увеличению расхода игл и ухудшению качества холста. Цель_Еаботы. Разработка методики подбора типоразмера пробивных игл, в зависимости от природы холста и технологических параметров процв< са производства иглопробивных материалов, основанная на изучении процесса прокалывания нетканых материалов, для снижения количества поломок игл, сокращения простоев оборудования при смене игольниц^ улучшения качества выпускаемого материала. Обща^мет^ика_исс^едов^шия._ Достоверность полученных результатов
и научных положений подтверадена проведением экспериментов, применением современных методов математического планирования и анализа эксперимента. Предложенные методики и рекомендации прошли апробацию на производстве иглопробивных материалов. Результаты экспериментальных исследований обрабатывались с помощью ЭВМ ІШ РС,Искра-226. Теоретический расчет на прочность, расчет прогибов игл выполнен с использованием теории продольно-поперечного изгиба.
Научная новизна полученных результатов. На основани і комплексного исследования процесса прокалывания и процесса изнашивания игл, а так не теоретических расчетов максимального прогиба и расчета на выносливость игл автором впервые:
получены математические модели зависимостей усилия выдергивания от длины волокна и количества волокон в "пучке";
предложена оригинальная конструкция стенда и методика определения усилил прокалывания;
экспериментально определено влияние технологических факторов и конструкции пробивных игл на усилив прокалывания и механические свойства холстов из углеродных волокон;
экспериментально определены значения критических плотностей прокалывания;
определены оптимальные значения концентрации замасливателя;
предложена регрессионная модель влияния технологических факторов, типоразмера и величины зазубрин иглы на усилив прокалывания;
определен ресурс работы пробивных игл, исходя из их износостойкости;
разработана методика повышения износостойкости игл азотированием в тлеющем разряде;
предложен приближенный метод расчета на прочность и жесткость игл при работе машин с непрерывной оттяжкой, разработана программа расчета на ЭВМ максимальных прогибов и запаса выносливости игл;
экспериметально и аналитически определено совместное децствие усилия прокалывания и усилия оттяжки на стойкость Игл;
экспериментально определено влияние технологических факторов на усилие оттяжки;
разработана методика подбора типоразмеров иг" с учетом их прочностных свойств, конструкции, технологических параметров процесса прокалывания нетканого холста.
^актическая_ценность. Анализ влияния технологических параметров, конструкции иглы, а также регрессионный анализ процесса прокалывания позволяет выбирать необходимые модификации игл, типы зазубрин, применительно к конкретным параметрам производства. Даны практичес-
кие рекомендации по использованию игл с различной формой и количеством зазубрин, различной длиной лезвия, в зависимости от глубины и плотности прокалывания. Даны практические рекомендации по расположению игл в игольнице при прокалывании хрлстов различных типов. Экспериментально определены поправочные коэффициенты к формуле критической плотности прокалывания для холстов из углеродных волокон, что позволяет сократить количество проходов холста через машину, получать холсты с лучшими механическими характеристиками. Рассмотрена целесообразность замасливания холстов из углеродных волокон и комбинированных материалов. Даны практические рекомендации по npi менению различных замасливающих веществ для снижения усилий прокалывания и,следовательно, количества поломок игл. Определены оптимальные концентрации замасливателя в растворе, что позволяет получать материал лучшего качества.
Предложенный метод расчета на прочность и жесткость игл при работе машин с непрерывной оттяжкой (а.также программа расчета на ЭВМ) позволяют выбирать иглу с учетом ее прочностных свойств, что дает возможность увеличить срок службы игл, сократить количество их поломок и простоев оборудования, улучшать качество продукции.
Исследования процесса износа игл при производстве нетканых ы териалов из углеродных волокон позволили дать практические рекомен дации по увеличению срока службы игл. Методика азотирования игл в тлеыщем разряде дает повышение износостойкости игл в 2 раза. На основании всех проведенных исследований составлена общая методика подбора типоразмеров игл с учетом их прочностньк свойств и всех вы ше перечисленных параметров.
Реализация результатив работы^ Результаты экспериментальных и теоретических исследований использовались при работе по договору о научно-техническом содружестве с НИИ конструкционных материалов на основе графита (НИИграфит).
Методика повышения износостойкости игл методом азотирования в тлеющем разряде используется в НИИграфите. P<_j4e': ли экономический эффект от внедрения состав. . 30 тыс.руб./в доле автора 15 тыс. руб./ Методика определения усилий прокалывания и подбора типоразмеров игл, а также результаты исследования процесса прокалывания нетканых материалов из углеродных волокон используются в НИИграфите при разработке нового ассортимента нетканых материалов из углеродных волокон /получен акт об использовании разработок/.
Методика определения усилий прокалывания применяется также
при производстве дублированных нетканых материалов во ВНИИ пленочных материалов и искусственной кожи /получен акт об использовании разработок/.
Апробация работы. Основные результаты исследований обсуждались:
на научных семинарах кафедры "Сопротивление материалов" МТИ (1990,1991 г.);
на семинаре лаборатории нетканых материалов ВНИИ пленочных материалов и искусственной кожи (1987,1968 г.);
в НИИ конструкционных материалов на основе графита в ходе выполнения работ по договору, при оформлении отчета (1987-1989г.);
на научно-технических конференциях молодых исследователей 1987, 1988,1990 г;
на Всесоюзной научно-технической конференции "Прогрессивная техника и технология, системы управления и автоматизированного проектирования в текстильной и легкой промышленности", 1989г., работа удостоена I премии и медали "За лучщуто научную работу".
Публикации. По материалам диссертации опубликовано 9 статей.
Объем работы. Работа состоит из введения, 5 глав, общих выводов, заключения, списка использованной литературы и приложений. Содержит 139 страниц машинописного текста, 45 иллюстраций, 34 таблицы, библиографию 92 названия и приложения на 23 страницах.
