Введение к работе
Актуальность проблемы. Разработанная Концепция развития легкой промышленности России определяет цели, задачи и приоритеты ее развития для удовлетворения спроса внутреннего рынка отечественными товарами бытового, специального и технического назначения, увеличения экспорта продукции отрасли и расширения производства современных конкурентоспособных товаров, которые могут быть достигнуты за счет решения целого ряда задач, в том числе при проведении технологической модернизации предприятий и обеспечения на этой основе стабильного инновационного развития отрасли
Одним из приоритетных направлений научных исследований и инновационных разработок является разработка и освоение технологий и оборудования для изготовления изделий из натуральных кож, обеспечивающих гибкость производства и экологичность продукции
Исследованиями, направленными на совершенствование технологических процессов и оборудования легкой промышленности, занимались большое количество авторов Фукин В А , Майзель М М, Лопандин Д В , Карамышкин В В , Сторожев В В , Бурмистров А Г , Иванов В А , Бескоровайный В В , Каплин Л А , Фридлянд А А , Радченко О Г , Парамонов В С, Зурабян К М, Жаворонков А И и др
Весомый вклад в разработку фундаментальных и прикладных научных исследований в данном направлении вносят ученые Московского государственного университета дизайна и технологий, Московского государственного университета сервиса, Санкт-Петербургского государственного университета технологии и дизайна, Центрального научно-исследовательского института кожевенно-обувной промышленности, Российского заочного института текстильной и легкой промышленности, Орловского научно-исследовательского института легкого машиностроения и многих др
Вопросы повышения качества кожи при механической обработке рассматриваются достаточно часто, но связаны они либо с определенными операциями, либо с конкретными предприятиями, что определяет частный характер этих разработок Процессы взаимодействия рабочего органа с обрабатываемой поверхностью, на которых основаны все технологические операции и оборудование для механической обработки по-уфабриката, представляют собой процессы механического ориентированного азрушения поверхностных слоев кожи Эти процессы чрезвычайно многообразны,
что обусловлено различиями технологических операций и требований к ним, различием рабочих органов машин и характера их взаимодействия с материалом
Существующее в настоящее время производство кож характеризуется несовершенством оборудования для их механической обработки, поэтому разрабатываемые в данной работе теоретические и экспериментальные основы создания и совершенствования такого оборудования, ставят целью повышение качества и эффективности кожевенного производства
Одними из рабочих органов, наиболее влияющих на работоспособность технологического оборудования для механической обработки кожевенньк материалов и их качество, являются обрезиненные валы, входящие в конструкции подавляющего большинства машин Изучение вопросов трения и износа при взаимодействии обрези-ненных валов с прижимными валами рассматривается в настоящей работе
Диссертационное исследование выполнялось в рамках научно-технической программы «Инновационная деятельность высшей школы» и подпрограммы 202 04 «Инновационные проекты в области сервиса» Министерства образования и науки РФ
Целью исследования является повышение эффективности производства и улучшение качества кожевенного полуфабриката при совершенствовании технологического оборудования
Для достижения поставленной цели решались следующие задачи:
анализ современного оборудования и технологии механической обработки кожевенного производства,
анализ технологических процессов и определение факторов, влияющих на качество кожевенного полуфабриката при выполнении операций механической обработки,
разработка теоретических основ совершенствования валичных машин для механической обработки кожи с учетом условий динамики взаимодействия рабочих органов с полуфабрикатом,
разработка обобщенной математической модели машин валичного типа и создание методов вибродинамических расчетов технологического оборудования кожевенного производства,
исследование процесса изнашивания обрезиненных валов, а также влияние ее неоднородности и активных наполнителей на разрушение приповерхностных слоев резины,
совершенствование метода поверхностной диффузионной модификации
применительно к обрезиненным валам кожевенного оборудования
Методы исследования. В процессе выполнения работы использовались общие и специальные методы исследований, методы статики и динамики теории машин и механизмов, прикладной механики, теории упругости, математической статистики, сопротивления материалов, поверхностной диффузионной модификации материалов, экспериментальные исследования
Основные научные положения, выносимые на защиту:
математические модели кожевенных машин (КМ) валичного типа в матричном виде,
экспериментальные данные процесса изнашивания и температурного режима трения обрезиненных валов кожевенного оборудования,
экспериментальные данные влияния структурной неоднородности резин на разрушение приповерхностных слоев обрезиненных валов в процессе их эксплуатации,
закономерности влияния наполнителей резин и их структурной неоднородности на изменение физико-механических характеристик обрезиненных валов при их эксплуатации,
состав модифицирующего раствора с учетом специфики среды работы машин кожевенного производства
Научная новизна:
-
Разработаны математические модели КМ валичного типа, учитывающие массо-инерционные характеристики оборудования, а также жесткости муфты, опор валов и двигателя, позволяющие определять рабочие усилия между ножевым и прижимным валами с учетом свойств обрабатываемого материала
-
Получены новые экспериментальные данные изменения износостойкости обрезиненных валов и температурного режима трения между валами и обрабатываемым материалом, а также выявлен факт периодического колебания температур при скоростях скольжения, превышающих 0,5 м/с, а также разработаны рекомендации по улучшению рабочих характеристик обрезиненных валов
-
Установлено влияние структурной неоднородности резин на разрушение приповерхностных слоев обрезиненных валов в процессе их эксплуатации Показано
существование поверхностного слоя активных частиц наполнителей с оценкой его
толщины, а расчетными методами оценено изменение распределения напряжений при увеличении модуля упругости
4 Получены новые экспериментальные данные о влиянии наполнителей резин
на их физико-механические характеристики Установлено, что активные наполни
тели способствуют повышению прочности, износостойкости, модуля упругости,
сопротивления раздиру и влияют на эластические свойства резин
5 Используя полученные экспериментальные результаты, используя метод
диффузной модификации с учетом специфики рабочей среды КМ, разработан состав
модифицирующего раствора, обеспечивающий создание на поверхности обрези-
ненных валов слоя заданной толщины повышенной износостойкости, твердости и
прочности
Достоверность полученных данных подтверждается адекватностью математических моделей и лабораторных экспериментальных исследований, удовлетворительной сходимостью теоретических и экспериментальных результатов (расхождение не более 18% при доверительной вероятности 0,9), использованием современных методов исследования, а также использованием современных апробированных методов исследования
Практическая значимость и реализация результатов работы.
Научно-практические разработки, предложенные в диссертации, позволяют повысить эффективность работы и производительность оборудования для механической обработки натуральных кож
Предложенные в диссертационной работе методики расчета и рекомендации по совершенствованию оборудования внедрены в производство с суммарным годовым экономическим эффектом 241 503 руб в год
Результаты диссертации могут быть использованы в проектно-конструктор-ских, научно-исследовательских организациях, на предприятиях кожевенных производств при совершенствовании существующих технологических процессов производства натуральных кож и создании новых, при проектировании технологического оборудования, его рабочих органов с требуемыми техническими характеристиками, позволяющими повышать качество получаемой продукции, а также в вузах при подготовке студентов по специальностям 170700 «Машины и аппараты текстильной и легкой промышленности» и 281100 «Технология изделий из кожи»
Практическая значимость работы подтверждается эффективностью внедрения 6
ее результатов в производство ЗАО «Русская кожа» (г Рязань), на предприятиях ОАО «Рослегпром»
Апробация работы. Основные положения и результаты, полученные в диссертации, докладывались и получили положительную оценку на ряде научно-технических конференций в Южно-Российском государственном университете экономики и сервиса (г Шахты, 2005,2006 гг), Московском государственном университете дизайна и технологий (г Москва, 2005, 2006 гг), Московского института управления и сервиса (г Москва, 2004 - 2007 гг) и заседаниях научно-методических советов ЗАО «Русская кожа» (г Рязань, 2006, 2007 гг ), ОАО «Росбытсоюз», (г Москва, 2005 гг.), ОАО «Рослегпром» (г Москва, 2006,2007 гг)
Публикации по работе.
По результатам работы автором (лично и в соавторстве) опубликовано 7 научных трудов, в том числе в изданиях, рекомендованных ВАК РФ, 1 работа
Личный вклад соискателя состоит в обосновании и формулировке целей и задач исследований При непосредственном участии автора проведены все экспериментальные исследования в лабораторных и производственных условиях, разработан комплекс методических рекомендаций по результатам промышленных исследований и разработок и осуществлена их промышленная апробация
Непосредственно автором проведены аналитические исследования по разработке динамических моделей валичных КМ, проведена теоретико-аналитическая интерпретация результатов исследований, обобщены результаты работ и сформулированы выводы
Структура и объем работы. Диссертационная работа состоит из введения, трех глав, выводов и библиографического списка Работа изложена на 124 страницах машинописного текста, включая 8 таблиц, 28 рисунков и библиографический список литературы из 108 наименований
