Введение к работе
АКТУАЛЬНОСТЬ ТЕМЫ
В настоящее время выход длинного волокна в общем объеме вырабатываемой волокнистой продукции составляет 25%, а остальное - менее ценное короткое волокно. Одной из главных задач первичной обработки является изменение соотношения между длинным и коротким волокном в сторону увеличения процента выхода длинного волокна.
Мяльно-трепальные агрегаты, используемые для механической обработки, имеют ряд недостатков, которые приводят к большим потерям длинного волокна на переходах от одной части машины к другой, в зажиме зажимного транспортирующего механизма, в результате нерационального выбора режимов обработки и т.д.
Выявление причин, приводящих к потерям длинного волокна, устранению их путем совершенствования существующей техники, подбора более рациональных условий обработки является чрезвычайно важной задачей повышения эффективности первичной обработки льна.
Настоящая работа посвящена исследованию надежности фиксации слоя обрабатываемого материала в зажиме зажимного транспортирующего механизма трепальной машины мяльно-трепального агрегата и модернизации его с целью увеличения выхода длинного волокна. Тема «Совершенствование зажимного механизма трепальной машины для льна» актуальна, так как предусматривает совершенствование зажима слоя в транспортирующих ремнях трепальной машины, направленное на повышение выхода длинного волокна в условиях заводов первичной обработки.
Целью диссертационной работы является снижение потерь длинного волокна за счет повышение надежности фиксации слоя путем совершенствования конструкции зажимного транспортирующего механизма трепальных машин на основе развития теоретической и экспериментальной базы исследования процесса зажима слоя обрабатываемого материала с использованием имитационного компьютерного моделирования.
Для достижения указанной цели исследования в диссертации поставлены следующие задачи:
-
Установить закон изменения сил нормального давления отдельно на каждом из участков линии сопряжения ремней.
-
Теоретически определить силы зажима в любой точке линии сопряжения транспортирующих ремней. Разработать математическую модель зажима пряди льна в транспортирующих ремнях зажимного транспортирующего механизма и построить параметрическую компьютерную расчетную модель, основанную на полученной математической модели.
-
Исследовать влияние геометрических параметров нажимного ролика на величину силы зажима слоя в транспортирующих ремнях трепальной машины.
-
Экспериментально определить силы зажима слоя в транспортирующих ремнях в зависимости от различных факторов.
-
Разработать математическую модель движения нажимного ролика с учетом кинематического возбуждения и неравномерности толщины слоя.
-
Определить рациональные геометрические и технологические параметры элементов зажимного механизма трепальной машины, обеспечивающие повышение надежности зажима.
Решение поставленных задач осуществлялось с применением
теоретических и экспериментальных методов. При теоретических
исследованиях использованы методы дифференциального и интегрального исчисления, теоретической механики, механики нити, теории упругости, численные математические методы. Также широко использованы методы компьютерного имитационного моделирования с применением метода конечных элементов. Анализ и обработка экспериментальных результатов исследований проводилась на ПЭВМ с помощью прикладных программ: AN-SYS, Mathcad, Microsoft Office Excel 2010, а также оригинальных программных продуктов, созданных при выполнении настоящей работы. НАУЧНАЯ НОВИЗНА
Научная новизна работы заключается в разработке компьютерной модели зажимного механизма трепальной машины для льна, позволяющей провести анализ усилий зажима слоя обрабатываемого сырья и усовершенствовать элементы данного механизма для снижения потерь длинного льняного волокна. По результатам диссертационного исследования впервые:
разработана компьютерная модель, описывающая взаимодействие элементов зажимного транспортирующего механизма, позволяющая определить распределение нормальных напряжений в любой точке поверхностей сопряжения ремней с учетом их геометрических и физических характеристик;
проведен анализ напряженного состояния ремней зажимного транспортирующего механизма с использованием методов компьютерного имитационного моделирования при различных параметрах конструкции зажимного транспортирующего механизма, показавший, что в существующей конструкции зажимного механизма имеется ряд недостатков, отрицательно влияющих на качество зажима обрабатываемого материала, изменение параметров зажимного устройства позволяет значительно увеличить силы зажима в транспортирующих ремнях;
теоретически определены и экспериментально подтверждены величины сил трения между ремнями и зажатой прядью по линии сопряжения ремней и сил зажима обрабатываемой пряди в зависимости от различных факторов: сил прижима, профиля ролика, местоположения слоя на горизонтальном и вертикальном участках линии сопряжения ремней;
выявлено влияние конструктивных параметров прижимного устройства на силу прижима транспортирующих ремней, установлены их рациональные значения;
установлено влияние неравномерности толщины обрабатываемого слоя и колебаний транспортерной балки зажимного транспортирующего механизма на
силу прижима ремня роликом, разработаны рекомендации по выбору размеров и масс прижимных роликов.
Практическая значимость работы заключается в том, что:
разработан экспериментальный стенд для исследования сил зажима слоя обрабатываемого материала в транспортирующих ремнях трепальной машины;
определено рациональное расположение роликов, обеспечивающее надежность зажима в сечении ремней, расположенном на одинаковом расстоянии от осей роликов;
предложены новые формы прижимных роликов, обеспечивающие более надежный зажим обрабатываемого слоя и снижающие потери длинного волокна.
Основные результаты работы были доложены и получили положительную оценку:
на международной научно-технической конференции «Современные наукоемкие технологии и перспективные материалы текстильной и легкой промышленности» (ПРОГРЕСС-2008), г. Иваново, 2008;
на международной научно-методической конференции «Современные
наукоемкие инновационные технологии развития промышленности
региона (ЛЕН-2008)», г. Кострома, КГТУ, 2008;
на 60-й международной научно-практической конференции «Актуальные проблемы науки в агропромышленном комплексе», - ФОГОУ ВПО КГСХА, г. Кострома-2010;
на международной научно-технической конференции «Современные технологии и оборудование текстильной промышленности (ТЕКСТИЛЬ-2011), г. Москва, МГТА им. Косыгина, 2011;
на семинаре по теории машин и механизмов «Костромской филиал семинара по ТММ РАН секция «Текстильное машиноведение», г. Кострома, КГТУ, 2012
СТРУКТУРА И ОБЪЕМ РАБОТЫ
