Содержание к диссертации
Введение 6
Анализ технологических процессов обувного производства. 20
Процессы раскроя деталей обуви и измельчения отходов резанием 20
Раскрой деталей обуви на прессах 20
Процессы резания материалов при измельчении отходов 25
Технологии повторного использования отходов обувного 34 производства
Процессы увлажнения заготовок верха обуви 41
Классификация способов увлажнения. 41
Влагоперенос при увлажнении заготовок верха обуви. 45
Процессы транспортирования материалов шнековым конвейером 51
Краткий анализ научных работ по исследованию шнековых 51 конвейеров
Транспортирование материалов вертикальным шнековым 53 конвейером
Выводы. 60
Методики исследований технологических процессов обувного 62
производства.
Методика исследований процессов раскроя деталей обуви 62
Методика исследований процессов измельчения отходов 64
Методика исследований процесса вакуумпо-сорбциопного 69
увлажнения заготовок верха обуви
Методика исследований процессов транспортирования материалов 76
шнековым конвейером
Обработка экспериментальных данных 78
з Процессы резания материалов при раскрое деталей обуви и 80 измельчении отходов
Деформационные свойства кожевенных материалов при сжатии и 80 растяжении
Влияние изнашивания режущего инструмента на эффективность 87 процесса резания
Влияние величины угла и точности поворота ударника 94 консольного пресса на качество вырубаемых деталей
Измельчение отходов на установках роторного типа 97
Шлифование материалов машиной с исполнительным органом 124 двойного вращения
Выводы. 129
Процессы вакуумно-сорбционного увлажнения заготовок верха 132 обуви
Влияние фазы влагопереноса на его скорость 132
Характер изменения концентрации пара от времени по длине 134 капилляра
Характер капиллярно-сорбционного процесса конденсации паров 139 воды при вакуумно-сорбционном увлажнении
Характер конденсации в процессе теплообмена между кожей и 144 паром
Режимы вакуумио-сорбциониого увлажнения 149 Выводы. 156
Процессы транспортирования материалов вертикальным 157
шнековым конвейером
1 Математическая модель процесса транспортирования 1"
Закономерности перемещения частицы материала вертикальным 169
шнековым конвейером с неподвижным кожухом
Необходимые условия для перемещения частицы материала ] 69
Критическая частота вращения шнека 172
Влияние величины радиуса шнека на процесс транспортирования iy^ материала
Влияние угла подъема винтовой линии 178
Влияние трения части ц о шнек и стенку кожуха 181
Кинематика шнекового конвейера с неподвижным кожухом 182
Влияние состояния поверхностей шнека и кожуха на коэффициент 184 проскальзывания частицы относительно шнека
Производительность шнекового конвейера jg7 Закономерности перемещения частицы материала вертикальным |qj шнековым конвейером с вращающимся кожухом
Кинематика шнекового конвейера 191
Определение коэффициентов проскальзывания 195
Динамика шнекового конвейера 198
Рациональные соотношения угловых скоростей шнека и кожуха 204
Перемещение материала в зоне загрузки шнекового конвейера 209
Производительность шнекового конвейера 213 Сравнительный анализ производительности и удельных 215 энергозатрат шнековых конвейеров с неподвижным и вращающимся кожухом
Выводы. 220
Разработка и совершенствование оборудования для реализации 222
исследованных технологических процессов
Вырубочный консольный пресс с регулируемым поворотом 222
ударника
Измельчители отходов обувного производства 226
»
Способ повышения стойкости режущих инструментов 230
Оборудование для шлифования 235
Установки для вакуумно-сорбционного увлажнения заготовок 237 верха обуви
Пресс для приклеивания низа обуви 242
Специальные шнековые конвейеры 244 Выводы. 248
Общие выводы об основных результатах работы 250
Библиографический список 254
Приложения 268
Введение к работе
В настоящее время перед предприятиями сервиса и легкой
промышленности с особой остротой возникла проблема
конкурентоспособности выпускаемой продукции по отношению к аналогичной, производимой в развитых странах. Эта проблема существовала и ранее, однако, в прежних условиях управления экономикой, ориентировавшей предприятия по преимуществу на внутренний рынок, не проявлялась так остро. Элементы рыночной экономики, ослабившие импортные ограничения, привели к тому, что вопрос конкурентоспособности продукции стал актуальным для подавляющего большинства предприятий сервиса и легкой промышленности. Конкурентоспособность, как известно, непосредственно связана с достижением высокого качества продукции, обеспечением ее сертификации при сравнительно невысокой стоимости и может быть достигнута совершенствованием существующих или созданием новых технологий с использованием более совершенного оборудования, новой организации труда и способов управления. В этом комплексе вопросов основным, по-видимому, является разработка новых технологий и совершенствование технологического оборудования, поскольку никакие, даже самые лучшие способы управления производством, не дадут существенного эффекта на базе устаревших технологий и оборудования, не отвечающих современным требованиям.
Сами технологии представляют собой интегрированный набор тех или иных машинных процессов, реализуемых конкретным комплектом технологического оборудования. Очевидно, наиболее эффективное с точки зрения экономических показателей и качества продукции оборудование должно базироваться на наилучшем машинном процессе, т.е. реализовывать передовую технологию. Улучшение технических характеристик всего парка технологического оборудования, несомненно, достигается путем внедрения современных научно-обоснованных конструкторских решений.
Повышение качества готовой обуви во многом зависит от условий проведения технологических операции при ее изготовлении. Анализ готовой продукции показывает, что многие дефекты, образующиеся на промежуточных технологических операциях, проявляются и на конечном качестве продукции, что ведет к снижению сортности, а, следовательно, и стоимости изделия /1,7,53,76/.
Одним из наиболее распространенных материалов при изготовлении обуви является кожа, что объясняется ее совершенно специфическими свойствами, не имеющими себе аналогов, в том числе и при воспроизведении в виде искусственных материалов. При этом качество изделий из кожи, как конечного продукта во всей технологической цепочке, в значительной степени зависит от качества самого материала, представляющего комбинацию большого числа факторов, совершенно независимых друг от друга. Они, во-первых, определяются видом сырья, а также его исходными характеристиками, совокупность которых известна и весьма велика. Во-вторых, качественные показатели готовой продукции формируются последовательно в технологическом процессе обработки кожи, которая, вступая в этот цикл, носит название «шкуры» и только после большого числа операций приобретает необходимые для «кожи» признаки. В третьих, на каждой из операций технологического процесса имеется достаточно большое число управляемых, а также неуправляемых параметров, которые существенно отражаются на свойствах готовой продукции /1,43,47, 55,68/.
Исследованиями, направленными на совершенствование
технологических процессов и оборудования предприятий сервиса и легкой промышленности, занимались большое количество авторов. Весомый вклад в разработку фундаментальных и прикладных научных исследований в данном направлении внесли ученые Московского и Санкт-Петербургского государственных университетов дизайна и технологии, Московского государственного университета сервиса, Центрального научно-
і 8
исследовательского института кожевен но-обувн ой промышленности, Российского заочного института текстильной и легкой промышленности, Орловского научно-исследовательского института легкого машиностроения и др./75-78, 85, 109, ПО, 149/.
Технологические процессы обувного производства закладывают основу
качества готовой продукции, способствуют более рациональному
использованию материалов, помогают при их правильном применении
снижению затрат. В настоящей работе выполнено исследование таких
технологических процессов, как раскрой деталей обуви и измельчение отходов
обувного производства, увлажнение заготовок верха обуви и
транспортирование измельченных отходов и других материалов.
В подготовительных цехах обувных предприятий, к которым относятся раскройный и вырубочный цеха, производится прием материалов, раскрой их на детали верха, подкладки и низа обуви, а также обработка полученных деталей /ПО/. Основными из этих операций являются раскрой и разруб материалов, поскольку от качества получаемых при этом деталей обуви зависит
в конечном итоге качество и стоимость готовой обуви.
При раскрое материалов важное значение имеет стойкость резака, так как при вырубании острыми резаками значительно уменьшаются нагрузки на пресс, его оснастку и режущий инструмент, вследствие чего повышается их долговечность, снижается уровень шума и вибрации, уменьшается расход энергии. Как показывают результаты производственных наблюдений и анализ работ, посвященных данной проблеме, надежность вырубочного пресса в значительной степени зависит от условий взаимодействия системы «резак -материал - вырубочная плита» /88/.
Так как на одних и тех же прессах, с использованием одной и той же
оснастки, производится раскрой различных материалов, условия
взаимодействия указанных элементов могут существенно меняться. Это объясняется многообразием ассортимента используемых в производстве обуви
9 материалов и необходимостью во всех случаях пользоваться режущим инструментом, гарантированно обеспечивающим полное отделение деталей при достижении заданной точности и качества реза.
Для раскройных консольных прессов важное значение имеет надежная работа механизма поворота ударника в части обеспечения точности установки последнего относительно вырубочной плиты. Как установлено /29/, отклонения от заданного перемещения ударника из исходного положения к вырубочному столу оказывают существенное влияние на качество получаемых деталей обуви.
В работах по исследованию процессов раскроя материалов указывается на то, что многие показатели зависят от свойств и качества вырубных плит. При использовании полимерных плит практически отсутствует выкрашивание режущих кромок резака, снижается вибронагружение пресса по сравнению с металлическими плитами. Поэтому в работах, связанных с исследованиями данной проблемы, отмечается, что стойкость резака и надежность работы пресса во многом зависят от демпфирующих свойств вырубной плиты. Весьма существенным для оценки технического уровня пресса являются высокие значения вибраций и шума при его работе, которые в области низких и средних частот значительно превосходит допустимые санитарные нормы.
В последнее время в экономике страны происходит заметное
повышение роли вторичного сырья. На предприятиях сервиса и легкой
промышленности утилизация отходов кожевенных, обувных и
кожгалантерейных производств превращается в одну из важных социально-экономических и технических проблем.
Политика более рационального использования материалов все теснее увязывается с другими важнейшими направлениями научно-технического прогресса и, прежде всего, с созданием и внедрением более эффективных технологических процессов, а также с комплексной переработкой сырья и материалов, внедрением новых более экономных способов производства
продукции и других мер, способствующих сокращению отходов и снижению удельных норм потребления материалов и энергоресурсов в конечном продукте.
В этих целях необходимо внедрять прогрессивные нормы расхода материалов на единицу выпускаемой продукции, широко использовать комплексную переработку сырья, ресурсосберегающие технологии, малоотходные и безотходные технологии, вовлекать в оборот местные виды сырья и материалов, утилизировать вторичные ресурсы.
Спецификой указанных выше производств является образование большого (иногда до 40% от массы сырья) количества отходов. Ежегодно на предприятиях сервиса и легкой промышленности России образуются сотни тысяч тонн неиспользуемых отходов, в состав которых входит хромовая кожа для верха обуви и подкладки, спилок подкладочный, жесткие кожтовары для низа обуви, текстильные материалы, натуральные и искусственные меха, картон, резина, полимерные материалы и другие отходы /90/.
Эти отходы, как правило, вывозятся и сжигаются, а предприятия при этом несут финансовые затраты на их утилизацию, так как не располагают собственными технологическими процессами и производственным оборудованием, позволяющими перерабатывать отходы для получения различной продукции. Кроме этого, вывоз отходов приводит к значительному загрязнению окружающей среды.
В связи с тем, что технический уровень используемого для измельчения
отходов оборудования не обеспечивает нужного качества переработки,
возникает необходимость в совершенствовании имеющегося и создании
нового технологического оборудования для этих целей. Для решения этих
вопросов необходимо выполнить исследования, направленные на
оптимизацию конструкций рабочих органов измельчающего оборудования и установление рациональных режимов их работы, поиск новых технических
II решений, обеспечивающих повышение качества и снижение энергоемкости технологического процесса.
Одним из основных критериев, определяющих качество готовой обуви,
является формуемость и формоустойчивость заготовки верха, которые зависят
от структуры и свойств материалов верха, его начальной и конечной
влажности, параметров влажно-тепловой обработки, способов увлажнения и
формования /1, 43, 53, 104/. Наибольшее влияние на формуемость верха обуви
оказывает влага. Для применяемого в настоящее время способа увлажнения
заготовки верха обуви сорбцией влаги из паровоздушной среды при
атмосферном давлении характерна большая длительность. Анализ
литературно-патентной информации показывает, что интенсифицировать процесс можно путем предварительного вакуумирования заготовок верха обуви. Однако, устройства для реализации вакуумно-сорбционного способа увлажнения в обувном производстве отсутствуют. Следовательно, необходимость разработки таких установок для промышленности актуальна, так как их применение позволит наряду с сокращением объема незавершенного производства и времени увлажнения обеспечить требуемую типовой технологией изготовления обуви относительную влажность заготовок верха обуви и сократить время изготовления обуви с одновременнььч улучшением ее качества.
Актуальность проблемы заключается и в том, что в настоящее время значительно расширился ассортимент кож для верха обуви, а современные технологии их производства вследствие различий в структуре и свойствах кожевенного сырья очень многообразны. В частности, в последние годы при производстве кож хромового дубления для верха обуви широко используются методы додубливания органическими дубителями и наполнения полимерными материалами /1, 101/. Указанные методы существенно изменяют степень гидрофильности структурных элементов кож. Поэтому изучение новых способов увлажнения различных материалов и их систем, применяемых в
обувном производстве, как сложного гигротермического и технологического процесса, требующего научного подхода к проблеме интенсификации тепломассопереноса, выбора рациональных схем установок и определения оптимальных режимов их работы, является современным и актуальным.
Эффективная работа современного предприятия невозможна без правильно организованного и надежно работающего промышленного транспорта. На предприятиях сервиса и легкой промышленности транспортирование пылевидных, порошкообразных и мелкокусковых грузов осуществляется преимущественно шнековыми конвейерами. Эти конвейеры являются также составной частью комплектов оборудования, предназначенных для выполнения определенных технологических процессов /60, 160/.
Шнековые конвейеры обладают такими достоинствами, как
непрерывность перемещения груза, герметичность, простота конструкции, надежность в эксплуатации, возможность агрегирования с другим оборудованием и др. Основным недостатком этих конвейеров является сравнительно низкая производительность и, как следствие, высокая энергоемкость транспортирования. Особенно ярко этот недостаток проявляется при транспортировании влажных, пластичных и пылевидных материалов.
Повышение эффективности работы шнековых конвейеров возможно, как показывает анализ, путем формирования условий, способствующих уменьшению сопротивления в зоне загрузки и увеличению скорости перемещения материала.
Структурно-функциональная схема работы, приведенная ниже, показывает последовательность, направленность и содержание основных этапов исследования в данной диссертации. Для решения социальной задачи — удовлетворения потребностей населения России в высококачественных и конкурентоспособных товарах реализован метод исследования «от общего к частному» и возврат от «частного к общему», но на более высоком уровне, с разработкой научно-теоретических основ совершенствования соответствующей техники и технологии.
Структурно-функциональная схема работы
і і
Исследования направлены на решение основной задачи промышленности -удовлетворение потребностей населения России в высококачественных товарах и услугах
Задача решается при условии выпуска заданного количества изделий при относительно
низкой себестоимости
Реализация условий требует применения современных технологий и соответствующего оборудования
Рекомендации к внедрению
Возврат от частного к общему, по на более высоком уровне
Метод исследования, как
способ практического
выполнения задачи
От общего к частному
