Введение к работе
Актуальность темы. В настоящее время особую актуальность
приобретает проблема интенсификации технологических процессов
текстильного производства и улучшения энергетических
характеристик оборудования. Так, в прядильном производстве до
50% всей электроэнергии потребляется прядильными машинами,
как кольцепрядильными (веретенными), так и
пневмомеханическими (безверетенными).
Основным недостатком кольцепрядильных машин является их ограниченная производительность, связанная с интенсивным износом бегунков при увеличении скорости прядения, что затрудняет повышение скорости, а также полную автоматизацию процесса прядения. Устранение этого недостатка на пневмомеханических машинах сопровождается ухудшением качества получаемой на них пряжи и невозможностью получения ее более высоких номеров. Поэтому с точки зрения увеличения скорости прядения и производительности труда без увеличения обрывности и ухудшения качества пряжи большой интерес представляет центрифугальное прядение.
Для центрифугальных прядильных машин одной из актуальных задач является процесс выборки пряжи из центрифуги, так как при останове последней намотанная бобина (кулич) теряет свою форму и превращается в спутанный клубок, что приводит к угарам. Поэтому для решения проблемы центрифугального прядения необходимо решение как вопросов собственно образования и намотки пряжи (прядения), так и ее перемотки в паковки, которые могут быть непосредственно использованы в приготовительно-ткацком производстве.
При центрифугальном прядении сохранить паковку от запутывания можно, перематывая нить с внутренней поверхности вращающейся кружки на введенную внутрь кулича невращающуюся катушку или надевая кулич на разжимку, вводимую в его полость на ходу машины. Однако эти способы требуют снижения скорости вращения центрифуги, а во втором случае и полного ее останова, что приводит к уменьшению коэффициента полезного времени машины.
Таким образом, с учетом актуальности проблем
интенсификации технологических процессов и улучшения
энергетических характеристик оборудования в работе
рассматривается новый механизм перемотки пряжи в паковки,
построенный на базе асинхронного короткозамкнутого
электродвигателя с внешним ротором, который встраивается
внутрь электрифицированного мотального барабанчика,
выполняющего также и функцию нитераскладчика.
Целью диссертационной работы является разработка механизма перемотки нити электрифицированным мотальным барабанчиком, построенным на основе асинхронного короткозамкнутого двигателя с внешним ротором, а также исследование его энергетических и механических характеристик в процессе перемотки пряжи.
В соответствии с данной целью в работе решены следующие задачи:
анализ по литературным источникам известных способов прядения и устройств перемотки нити в паковки;
исследование механизма перемотки нити электрифицированным мотальным барабанчиком, построенным на основе асинхронного короткозамкнутого двигателя с внешним ротором, его энергетических и механических характеристик;
разработка энергосберегающих алгоритмов для улучшения энергетических характеристик механизма перемотки нити электрифицированным мотальным барабанчиком;
-разработка математической модели как
электрифицированного мотального барабанчика, так и механизма перемотки на его основе;
- проектирование и конструирование экспериментальной
установки для исследования механизма перемотки нити
электрифицированным мотальным барабанчиком;
анализ процесса перемотки нити в паковки и экспериментальное исследование влияния параметров перемотки нити на плотность паковки, изменение электромагнитного момента электрифицированного мотального барабанчика и натяжение нити в динамических режимах работы.
Методы исследования. Для решения поставленных задач в работе использовались методы теории машин и механизмов, анализа электромеханических систем, теории механики нити, электропривода, математического моделирования. Достоверность теоретических результатов подтверждена экспериментальными методами исследования.
Научная новизна. В процессе решения поставленных задач получены следующие новые научные результаты:
показана целесообразность совершенствования механизма перемотки нити из центрифуги прядильного модуля путем применения электрифицированного мотального барабанчика, построенного на базе асинхронного двигателя с короткозамкну-тым внешним ротором, используемым для установки на нем ни-тераскладчика;
установлено, что улучшить энергетические показатели механизма перемотки нити в паковки можно за счет оптимизации параметров амплитуды и частоты питающего электрифицированный мотальный барабанчик напряжения;
в результате а'нализа математической модели электрифицированного механизма намотки при пуске, разработанной с учетом электромагнитных и механических процессов, установлена зависимость натяжения нити в процессе перематывания от ее длины в зоне деформации и шага раскладки;
методом математического моделирования процесса перемотки нити с учетом ее упругих свойств, а также действующих в зоне деформации сил трения выявлена возможность недопустимого уменьшения натяжения нити при пуске, обусловленного веером раскладки нити, геометрией ее заправки из центрифуги и величиной пускового момента;
новизна технического решения на разработанную экспериментальную установку подтверждена патентом Российской Федерации на полезную модель "Устройство для перемотки нити" (пат. 37082 РФ от 10 декабря 2003 года).
Практическую ценность результатов диссертационной работы составляют:
- разработанный новый механизм перемотки пряжи из цен
трифуги на паковку, позволяющий не только упростить его ки-
нематику, но и полностью автоматизировать процесс прядения;
- предложенные рекомендации по улучшению энергетических характеристик механизма перемотки нити из центрифуги, позволяющих снизить энергозатраты;
-полученные результаты экспериментальных исследований, позволяющие упростить конструкцию прядильной машины, уменьшить натяжение пряжи при ее перемотке из центрифуги.
Реализация результатов работы. Разработанная экспериментальная установка с электрифицированным мотальным барабанчиком нашла применение в учебном и научно-исследовательском процессах на кафедре "Электропривод и автоматизация промышленных установок". Полученные результаты исследований и рекомендации приняты к использованию ООО НПО "Тест".
Апробация работы. Основные положения работы и ее результаты докладывались и обсуждались на:
-межвузовской научно-технической конференции аспирантов, магистров и студентов "Молодые ученые — развитию текстильной и легкой промышленности" (Поиск - 2000), 24 - 26 апреля 2000 года, ИГТА, Иваново;
-студенческой научно-технической конференции "Проблемы управления электромеханическими системами", 18-19 апреля 2000 года, ИГЭУ, Иваново;
-международной научно-технической конференции "Современные наукоемкие технологии и перспективные материалы текстильной промышленности" (Прогресс - 2001), 21-24 мая 2001 года, ИГТА, Иваново;
-межвузовской научно-технической конференции "Молодые ученые — развитию текстильной и легкой промышленности" (Поиск - 2003) 22 - 24 апреля 2003 года, ИГТА Иваново;
-международной научно-технической конференции "Состояние и перспективы развития электротехнологии" (XI Бенар-досовские чтения), 4-6 июня 2003 года, ИГЭУ, Иваново;
-межвузовской научно-технической конференции "Молодые ученые — развитию текстильной и легкой промышленности" (Поиск - 2004), 20 - 22 апреля 2004 года, ИГТА, Иваново.
Публикации. По результатам исследований опубликовано 2 статьи и 6 тезисов докладов. Получен патент Российской Федерации на полезную модель "Устройство для перемотки нити" (пат. 37082 РФ от 10 декабря 2003 года).
Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения, списка литературы и приложения. Общий объем составляет 159 страниц текста Диссертация содержит 34 рисунка, 14 таблиц, список литературы включает 134 наименования.
