Введение к работе
Актуальность темы. Перспективным направлением в развитии отделочных производств предприятий текстильной и легкой промышленности является изыскание резервов для повышения работоспособности оборудования, улучшения качества отделки на них изделий и увеличения рабочих скоростей. Высокие потребительские свойства большинства видов тканей достигаются в результате их заключительной отделки на каландрах.
Каландрирование в нестационарных режимах сопровождается переходными процессами: пуск и останов каландров, пропуск неровностей (аномалий) материала через жало валов модулей. Опыт эксплуатации каландров на промышленных предприятиях показал, что процесс транспортировки неровностей материала сопровождается динамическими нагрузками, отрицательно влияющими на надежность рабочих органов машин и качество выпускаемой продукции. Предупреждение или устранение этих явлений способствует получению нормальных условий проведения технологического процесса каландрирования. При этом необходимо решить проблемы выбора оптимальных конструкций каландров, технологической схемы модуля и способа заправки материала, получения минимальной длины его необработанных участков и снижения динамических нагрузок на валы и остов машины до минимума.
Таким образом, вопросы исследования и разработки средств снижения динамических нагрузок в каландрах являются актуальными с точки зрения их существенного влияния на работоспособность оборудования и качество отделки тканей.
Цель и задачи исследования. Динамические нагрузки отрицательно влияют на надежность каландров и качество тканей. Главной целью данной работы является снижение динамических нагрузок при каландрировании.
В соответствии с поставленной целью сформулированы основные задачи исследования, которые предусматривали:
разработку классификации каландров и выявление особенностей
механики взаимодействия их модулей с обрабатываемым материалом;
разработку динамической модели валкового устройства и математических моделей неровностей обрабатываемых материалов;
исследование влияния технологических и конструктивных факторов на величину динамических нагрузок и выявление условий их снижения;
определение напряженного состояния рам остовов каландров в различных режимах работы и разработку их конструкций с повышенной работоспособностью;
устранение причин, отрицательно влияющих на структуру тканей при обработке;
разработку способов и устройств для снижения динамических нагрузок на материал, валы и остов машины;
получение математических моделей и внедрение средств виброзащиты для повышения устойчивости валковых машин за счет снижения уровня колебаний остова и фундамента.
Методы исследований. Диссертационная работа включает теоретические и экспериментальные исследования.
В теоретических исследованиях использовались методы силового анализа зоны контакта валов, математического моделирования, интегрального и дифференциального исчислений, теоретической механики, сопротивления материалов и текстильного материаловедения. Решение уравнений выполнено аналитическими и численными методами. При разработке технических средств для совершенствования конструкций каландров применены методы теории механизмов и машин, деталей машин, учитывались особенности технологии отделочных производств предприятий.
Основные результаты теоретических исследований, полученные в работе, подвергались экспериментальной проверке на установках в лабораториях и на валковых машинах в производственных условиях с использованием современных измерительных средств, выпускаемых серийно и разработанных с участием автора, методов тензометрии, осциллографирования и математического планирования экспериментов.
Экспериментальные исследования по оценке влияния факторов на величину динамических нагрузок, по тензометрии рам остовов, определению воздействия импульсных нагрузок на ткань и испытанию системы виброзащиты выполнены в ОАО «Самтекс» (далее ООО «Самойловский стандарт»), «Кохматекстиль», «НИМ» на действующем оборудовании (каландры КС-120-1, КСЭ-2/120-1, КОЭ-3/120-1), а также в лабораториях ИвНИТИ и ИГТА на лабораторных валковых машинах фирмы «Repigue», КЛ-2/20 и ПЛ-2/40.
Обработка результатов исследований проводилась методами математической статистики с использованием ЭВМ.
Оценка точности прямых и косвенных измерений осуществлялась с применением теории погрешностей (статистической обработкой).
Научная новизна работы
Новизна состоит в следующем:
предложена расширенная классификация каландров по конструктивным и технологическим признакам;
разработана динамическая модель каландра;
получены аналитические зависимости для определения влияния факторов на величину динамических нагрузок;
определены огибающие неровностей материалов и их математические модели;
исследованы напряженные состояния рам остовов в различных режимах работы каландров и даны рекомендации по их совершенствованию;
выявлена степень влияния динамических нагрузок на плотность и разрывную нагрузку тканей;
разработаны и внедрены способы и устройства для снижения динамических нагрузок при работе каландров;
разработана система виброзащиты каландров и определены ее параметры.
Практическая ценность и реализация результатов работы. Научно-исследовательская работа по совершенствованию конструкций каландров проводилась в Ивановской государственной текстильной академии и предприятиях отрасли в 2005...2008 гг.
На основе результатов исследований влияния различных факторов на величину динамических нагрузок разработан и внедрен комплекс мероприятий по их снижению на действующем валковом оборудовании. Это позволило повысить надежность работы каландров и КПВ до 0,95.
Разработана конструкция рам с более низкой металлоемкостью и коэффициентом неравномерности распределения нагрузки по сравнению с базовой моделью.
Внедрение предложенного способа отделки тканей обеспечило увеличение объема их выпуска за счет сокращения количества мерного лоскута в смену на 110... 120 м при рабочей скорости каландра 60 м/мин.
Предложены конструкции амортизаторов на базе тарельчатых пружин для снижения динамических нагрузок на эластичные валы до 40...50%. повышения сохранности их покрытий и качества отделки материала.
Разработана конструкция виброизолирующей системы, позволяющая уменьшить уровень вибрации на рабочем месте в 1,5...2,0 раза по всему спектру частот.
В результате исследований выработаны практические рекомендации по проектированию валковых отделочных машин, которые используются при разработке их проектов.
Технические и технологические решения по проектированию валковых модулей переданы для внедрения в НТ ООО «Квинтекс».
Основные результаты работы внедрены в ОАО «НИМ», ООО «Самойловский стандарт» (г. Иваново) и АО «Нэхмэл» (г. Улан-Батор).
Апробация работы. Основные результаты научно-исследовательской работы были доложены и получили положительную оценку на:
межвузовской научно-технической конференции «Молодые ученые - развитию текстильной и легкой промышленности» (ПОИСК -
2007) - Иваново, ИГТА, 2007;
международных научно-технических конференциях
«Современные наукоемкие технологии и перспективные материалы текстильной и легкой промышленности» (ПРОГРЕСС — 2006, 2007,
2008) - Иваново, ИГТА, 2006, 2007, 2008;
выставке-ярмарке проектов НИИ, вузов и научно-производственных фирм: «Новые технологии для текстильных и швейных предприятий» — Иваново, 2006;
межвузовской научно-технической конференции: «Студенты и молодые ученые КГТУ - производству» - Кострома, КГТУ, 2008;
заседании кафедры проектирования текстильного отделочного оборудования ИГТА, 2008;
всероссийском семинаре по теории машин и механизмов при Российской академии наук — Кострома, КГТУ, 2009.
Публикации. По материалам диссертации опубликовано двадцать работ, в том числе шесть статей в журнале «Изв. вузов. Технология текстильной промышленности», статья в журнале «Текстильная промышленность», четыре статьи в журнале «Вестник научно-промышленного общества», четыре тезиса докладов на международных научно-технических конференциях, три тезиса докладов на межвузовских научно-технических конференциях. Получено два патента РФ на полезные модели.
Структура и объем работы. Диссертационная работа состоит из введения, пяти глав с выводами, списка использованной литературы из 111 наименований, приложения. Научная работа выполнена на 203 страницах, включает 79 рисунков и 14 таблиц.
