Разработка и исследование лентоформирующего устройства чесально-ленточного агрегата

В последнее время в связи с ухудшением материальной базы многих российских фабрик текстильное оборудование морально и физически стареет, его модернизации и усовершенствованию не уделяется достаточного внимания, а это влечет за собой и снижение качества продукции. Расширение ассортимента пряжи и внедрение в производство малоотходных и безотходных технологий также требуют решения проблемы формирования качественного продукта. Пороки чесальной ленты и ее неровнота переходят в ровницу, а затем и в пряжу, вызывают повышенную обрывность и ухудшают ее качество. Наиболее заметно это проявляется при использовании сокращенных систем прядения и пневмопрядильных машин.

С другой стороны, одной из тенденций развития хлопкопрядильного производства является автоматизация производства и создание единой поточной линии по изготовлению пряжи от сырья до готовой продукции. Не составляет исключения в этом плане и модернизация чесального оборудования, причем речь идет не только о создании новых машин, но и об изменении их отдельных узлов, в частности устройства для формирования ленты. Конструкция последнего должна обеспечивать не только приемлемое качество полуфабриката, но и полную автоматизацию его работы, не требующую ручного труда, а также способствовать постоянному оперативному контролю качества продукта.

В данной диссертационной работе приводится разработка выпускного модуля чесально-ленточного агрегата (ЧЛА), включающего в себя устройство для формирования ленты, конструкция которого позволяет осуществлять автоматическую заправку ленты. Применение ЧЛА в промышленности позволит при сохранении заданных физико-механических показателей пряжи высвободить до 15% производственных площадей.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ.

Актуальность темы

Одной из задач, стоящих перед прядильным производством, является всестороннее улучшение качества продукции и расширение ассортимента вырабатываемой пряжи. Это вызывает необходимость создания новой техники и технологии, а также модернизации работающего оборудования. Повышение производительности, уменьшение дож ручного труда требуют внедрения непрерывных поточных полуавтоматических и автоматических линий. Поэтому при конструировании отдельных узлов машины необходимо стремиться к максимальной автоматизации их работы, чтобы обеспечить непрерывное движение продукта от разборки кипы до получения ленты.

Одним из направлений развития текстильного машиностроения является применение блочно-модульного оборудования. Декомпозиция конструкций на отдельные модули позволяет создавать большую разновидность вариантов базовой машины в зависимости от конкретного технологического процесса и условий производства с минимальными затратами на переоснащение, что особенно актуально в настоящее время. Примером блочно-модульного принципа проектирования является че-сально-ленточный агрегат, позволяющий объединить чесальный и ленточный переходы. Одной из проблем, возникающих в связи с этим, является автоматизация процесса заправки ленты, так как это является необходимым условием работоспособности самого агрегата.

В работе разработано лентоформирующее устройство выпускного модуля чесально-ленточного агрегата, способствующее автоматизации процесса заправки ленты, и приводятся исследования данного устройства, направленные на определение его оптимальных конструктивных параметров.

Работа выполнена в соответствии с межвузовской научно-технической программой «Теория и практика разработки оптимальных технологических процессов и конструкций в производстве текстильной промышленности» (Текстиль России) и государственной научно-технической программой России «Высокоэффективные технологии социальной сферы» (тема «Разработка технологии переработки отходов текстильного производства с использованием блочно-модульной системы проектирования»).

Цель и задачи исследования

Целью диссертационной работы является разработка и исследование устройства для формирования ленты, обеспечивающего ее автоматическую заправку, а также конкретизация его конструктивных параметров. В соответствии с поставленной целью необходимо решить следующие задачи:

• Провести анализ отечественных и зарубежных устройств для формирования ленты и уплотнителей как их составной части и выявить основные тенденции в области их конструирования.

• Выбрать принципиальную схему и разработать устройство для формирования ленты, используемое в составе чесально-ленточного агрегата.

• Экспериментально изучить характеристики сжатия полуфабриката.

• Теоретически исследовать силовое взаимодействие рабочих органов устройства для формирования ленты с перерабатываемым продуктом с целью оптимизации конструктивных параметров устройства.

• Рассмотреть динамику работы кулачков уплотнителя устройства для формирования ленты.

Методы исследований. Диссертация содержит теоретические и экспериментальные исследования.

При обработке результатов экспериментальных исследований использовались методы теории вероятностей и математической статистики с применением ПЭВМ.

При теоретических исследованиях использовались основные теоремы и положения теоретической механики, аналитической геометрии, методы дифференциального и интегрального исчислений, методы математического моделирования с применением средств вычислительной техники.

Научная новизна. Научная новизна работы заключается в следующем:

• Разработаны новые конструктивные предложения для совершенствования устройства для формирования ленты, обеспечивающего автоматическую заправку ленты.

• Определена эмпирическая зависимость между характеристикой деформации сжимаемого полуфабриката и напряжением сжатиякак в процессе нагрузки, так и в процессе разгрузки.

• Теоретически исследована взаимосвязь между конструктивными параметрами лентоформирующего устройства и условиями формирования ленты, на основании чего предложены оптимальные параметры устройства.

• Разработана динамическая модель колебаний кулачков лентоформирующего устройства с учетом демпфирующих свойств чесальной ленты. Впервые экспериментально определен логарифмический декремент затухания колебаний для чесальной ленты.

Новизна предложений подтверждена тремя свидетельствами на полезную модель:

• Свидетельство на полезную модель № 11 211 РФ 6D01G15/46. Устройство для формирования холстика на многосъемной чесальной машине.

• Свидетельство на полезную модель № 10 403 РФ 6D01G15/64. Вытяжной прибор текстильной машины.

• Свидетельство на полезную модель № 11 190 РФ В65Н54/80. Лентоукладчик текстильной машины.

Практическая значимость. Разработано устройство для формирования ленты, обеспечивающее автоматическую заправку ленты и используемое в составе чесально-ленточного агрегата как в виде самостоятельной единицы, так и в составе вытяжного прибора. В результате теоретических и экспериментальных исследований представлены рекомендации по его использованию, позволяющие максимально раскрыть его возможности.

Реализация результатов исследований. Подготовлена рабочая конструкторская документация на устройство для формирования ленты.

Основные положения диссертационной работы используются в практической работе кафедры ПТМ и СКИБа ИГТА.

Полученные результаты работы могут быть использованы научными работниками, проектировщиками чесального и ленточного оборудования.

Апробация работы. Основные положения и результаты диссертационной работы докладывались, обсуждались и получили положительную оценку на:

• международной научно-технической конференции «Теория и практика разработки оптимальных технологических процессов и конструкций в текстильном производстве» (Прогресс-97). Иваново, 1997 г.;

• межвузовской научно-технической конференции «Современные проблемы текстильной и легкой промышленности». Москва, 1998 г.;

• международной научно-технической конференции «Современные наукоемкие технологии и перспективные материалы текстильной и легкой промышленности» (Прогресс-98). Иваново, 1998 г.;

• межвузовской научно-технической конференции «Студенты и молодые ученые университета — развитию науки и производства Костромской области — 99». Кострома, 1999 г.;

• расширенном заседании кафедры проектирования текстильных машин Ивановской государственной текстильной академии.

Публикации.По теме диссертационной работы опубликовано 11 печатных работ, из них 3 авторских свидетельства, 1 статья в журнале «Технология текстильной промышленности», 3 депонированных статьи, остальные — тезисы конференций.

Структура и объем работы. Диссертационная работа состоит из введения, литературного <|>бзора (глава 1), изложения результатов исследований (3 главы), выводов, списка используемой литературы (97 наименований), 5 приложений.

ОБЩИЕ ВЫВОДЫ И РЕЗУЛЬТАТЫ РАБОТЫ Представлен обзор существующих конструкций устройства для формирования ленты и указаны основные тенденции их развития. Выявлено, что в последнее время особое внимание уделяется автоматизации процесса заправки ленты, в связи с чем представляет интерес использование в составе лентоформирующих устройств поперечных транспортеров и раздвижных уплотнителей. Показано, что эффективность работы уплотнителей во многом определяется их формой и конструктивными параметрами.

2. Предложена конструкция устройства для формирования ленты, входящего в состав выпускного модуля чесально-ленточного агрегата и используемого как в виде самостоятельной единицы, установленной после узла съемного барабана, так и в конструкции вытяжного прибора.

3. Проведено экспериментальное исследование сжатия чесальной ленты, в результате чего получены эмпирические зависимости между напряжением сопротивления сжатию волокнистого продукта и коэффициентом удельного заполнения, характеризующим его деформацию, как для процесса нагрузки, так и для процесса разгрузки.

4. Проведенное экспериментальное исследование показало гистерезисные потери энергии деформации, характеризующие внутреннее неупругое сопротивление чесальной ленты, влияющее на динамику рабочих органов текстильных машин, взаимодействующих с перерабатываемым продуктом, при этом было получено значение логарифмического декремента затухания колебания для данного полуфабриката.

5. Проведено теоретическое исследование на основе математического моделирования процесса сжатия чесальной ленты плющильными валиками и кулачками раздвижного уплотнителя, в результате чего получены выражения для определения силы сжатия, силы протаскивания и силы сопротивления протаскиванию ленты через уплотнитель в зависимости от конструктивных параметров лентоформирующего устройства и параметров ленты, а также аналитическая зависимость напряжения сжатия в любой точке кулачка, определяющая степень уплотненности ленты, от указанных факторов, что позволяет получать конструктивные размеры устройства, необходимые для обеспечения требуемой степени уплотненности ленты.

6. Проанализированы варианты исполнения внутренней поверхности кулачков уплотнителя, непосредственно взаимодействующей с перерабатываемым полуфабрикатом, на основании чего предложена форма внутренней поверхности, обеспечивающая наиболее благоприятные условия для формирования ленты.

7. Предложена динамическая модель вынужденных колебаний кулачков лентоформирующего устройства. На основе анализа параметров системы и спектрограммы линейной плотности ленты сделан вывод о целесообразности использования устройства с параметрами, обеспечивающими дорезонансный режим работы. Получены значения коэффициента жесткости упругого элемента системы для различных скоростных режимов.