Разработка и развитие технологии получения трикотажной пряжи самокруточным способом

Самокруточный (СК) способ формирования текстильного продукта [1, 2] является одним из наиболее эффективных способов прядения, который обеспечивает ряд серьезных экономических и социальных преимуществ: сокращение числа технологических переходов, повышение производительности труда и оборудования, уменьшение потребности в рабочей силе, производственных площадях и электроэнергии. Способ обеспечивает заметную экономию сырья и улучшает условия труда.

СК способ основан на принципе ложного кручения, при котором процессы формирования прядей, их кручения и наматывания разделены. Это позволяет увеличить скорость выпуска пряжи в 10−15 раз. Кроме того СК способ совмещает в одном технологическом переходе процессы прядения, трощения, кручения, а иногда и наматывания. Это дополнительно увеличивает экономическую эффективность процесса получения пряжи. По существу, СК способ — первый способ, в котором в промышленном масштабе удалось реализовать получения пряжи без действительного кручения в промышленном масштабе.

Проблемой самокруточного прядения занимались зарубежные и отечественные ученые: Henshaw, Walls, П. М. Мовшович, В. П. Хавкин, В. К. Афанасьев, Т. П. Крюк, Т. Н. Кудрявцева, Г. К. Максимов, Н. Б. Бабушкина, А. Ф. Брусникин, А. Д. Пищиков, М. И. Кокиш, Т. И. Дюканова, А. А. Телицын и др. В этих работах рассматривались различные теоретические и практические аспекты СК способа, которые позволили использовать его в производственных масштабах в виде машин «Repco» (Австралия, Англия) и ПСК (СССР).

СК способ был предложен в 1961 г. D.E.Henshaw (Австралия, CSIRO) [3]. Впоследствии D.E.Henshaw, Walls и рядом других сотрудников С SIRO была получена группа патентов на модификации СК способ, получаемых СК структур и соответствующие устройства для его реализации [4−9]. Почти одновременно фирмой Du Pont de Nemours (США) был получен патент [10], в котором описывался аналогичный CK продукт, однако предлагалась несколько другая реализация способа.

В дальнейшем, по мере расширения фронта работ по развитию CK способа, расширения его промышленного применения, детализации требований, предъявляемых к CK продукту, появилось значительное количество патентов на модификации CK структуры, различные способы их получения, а также на различные конструкции соответствующих устройств.

Первые образцы CK машин, получившие название Repco Spinner, были выпущены австралийской фирмой Repco в 1971 г. В дальнейшем промышленный выпуск этих машин производился по лицензии английской фирмой Platt Saco-Lowell. Всего было выпущено около 2000 машин. Наряду с первой моделью были созданы еще две модели, отличающиеся от первой более высоким техническим уровнем и разнообразием ассортимента.

Работы по созданию CK оборудования были начаты также в СССР и Франции.

В нашей стране технической основой CK оборудования стали оригинальные аэродинамические крутильные устройств (АКУ), предложенные ВНИИЛТекмашем. Применение этих устройств обеспечило большую гибкость управления и создало предпосылки для существенного расширения ассортимента вырабатываемой пряжи. Кроме того, конструктивная простота АКУ дало возможность промышленного освоения CK оборудования.

Применение самокруточного способа в нашей стране позволило добиться большого экономического и технического прогресса Совместная работа ряда организаций, включая ВНИИЛТекмаш, ЦНИИШерсти, Костромское СКВ ТМ, завод «Таджиктекстильмаш», Курский трикотажный комбинат, Суворовская фабрика объемной пряжи, позволила реализовать самокруточный способ в промышленных условиях.

Промышленные участки были организованы на Курском трикотажном комбинате, Суворовской фабрике объемной пряжи (в настоящее время ЗАО «Суворовская нить»), Астраханском трикотажном комбинате, на фабриках в Сумгаите и Капсукасе.

Большой вклад в развитие СК прядения внесло ПТО «Сейм» (Курск). Но особую роль в промышленном освоении СК способа сыграла Суворовская фабрика (в настоящее время ЗАО «Суворовская нить»), которая уже в течение 20 лет занимает первое место в мире по количеству установленных машин ПСК. В настоящее время на Суворовской фабрике работает около 400 машин ПСК-225-ШГ2.

Эксплуатация машин ПСК выявила большие резервы СК способа по совершенствованию технологии процесса, улучшению структурных характеристик пряжи, расширению ее ассортиментных возможностей.

К сожалению, распад страны и кризис в обрабатывающих отраслях, включая текстильное производство и текстильное машиностроение, прервал развитие этого прогрессивного направления. Завод «Таджиктекстильмаш» прекратил производство машин и техническое обслуживание уже выпущенного оборудования. Нарушились связи с отраслевой наукой.

В этих условиях Суворовская фабрика вынуждена была взять на себя большинство функций, касающихся технического обслуживания самокруточных машин. Возникла необходимость в проведении научных исследований по совершенствованию технологического процесса, а также по уточнению технологических и технических характеристик ключевых рабочих органов машин.

Кроме того, фабрика постоянно работает над совершенствованием технологического процесса в целом, включая подготовку питающего продукта. Систематически совершенствуется организация производства.

Проводимые научные исследования и реализация полученных результатов позволили серьезно улучшить технологические и финансовые показатели предприятия.

В данной работе представлены некоторые результаты проведенной нами научной и практической работы по освоению СК технологии и дальнейшему совершенствованию текстильного производства на Суворовской фабрике.

На первых этапах эта работа проводилась в содружестве с отраслевыми научными и машиностроительными организациями.

Работа включала в себя:

— участие в создании усовершенствованного самокруточного способа — способа совмещенного формирования и кручения (СФК);

— развитие теоретической модели способа СФК;

— экспериментальные исследования по отработке технологических и конструктивных параметров нового технологического способа в производственных условиях;

— корректировка технологических параметров в соответствии с требованиями трикотажного производстватекущие работы по непрерывному совершенствованию технологического цикла на фабрике в соответствиями с требованиями рынка.

Выполненные и постоянно проводимые работы по повышению технического уровня прядильного СК производства обеспечивают эффективную работу Суворовской фабрики в условиях развивающегося рынка, как в нашей стране, так и за рубежом. Полученные результаты и анализ зарубежных источников показывает, что СК способ прядения не перестал быть актуальным, и в настоящее время имеются возможности для продолжения работы в этом интересном и перспективном направлении.

Общая характеристика работы.

Актуальность работы.

В связи с отмеченной выше высокой эффективностью СК способа формирования текстильного продукта, который позволяет добиться высоких экономических и социальных преимуществ, было принято решение положить его в основу технического перевооружения Суворовской фабрики объемной пряжи (в настоящее время — ЗАО «Суворовская нить»). За истекший период на фабрике был накоплен значительный опыт использования самокруточной технологии. Было выявлено, что СК способ представляет собой важный рычаг, на основе которого можно осуществить технологический прорыв в отечественной текстильной промышленности. В то же время была выявлена необходимость дальнейшего совершенствования самокруточного оборудования и технологии производства в целом. Поэтому тема данной диссертационной работы является актуальной.

Цель и задачи исследования

.

В процессе эксплуатации СК машин на фабрике «Суворовская нить» была поставлена цель: существенно улучшить технико-экономические показатели производства в развивающихся рыночных условиях. Эта цель была достигнута благодаря эффективному применению усовершенствованного самокруточного способа — способа СФК и совершенствованию технологического процесса.

Основная цель представленной диссертационной работыповышение эффективности СК прядения и качества вырабатываемой СК пряжи.

Поставленная цель реализуется за счет решения следующих задач:

— систематизация известных СК структур, способов и устройств для их полученияучастие в разработке и внедрении способа СФК в производственных условиях;

— разработка обобщенной математической модели процесса СФК;

— проведение лабораторных и производственных испытаний с целью оптимизации основных конструктивных и технологических параметров процесса;

— усовершенствование технологического процесса на фабрике.

Общая методика исследования.

Работа включает в себя теоретические и экспериментальные исследования.

В основу теоретических исследований положена разработка обобщенной математической модели для способа СФК. Модель использует известные методы исследования баланса числа кручений по зонам кручения и принцип суперпозиции при анализе действия АКУ.

Экспериментальные исследования включают в себя отработку параметров процесса СФК в лабораторных и производственных условиях с применением стандартного лабораторного оборудования. .

Научная новизна работы.

В работе впервые:

— разработан и внедрен для широкого промышленного применения способ СФК;

— разработана обобщенная математическая модель способа СФК, приближенная к реальному физическому процессуполучены оптимальные параметры процесса СФК в производственных условиях, позволившие существенно повысить эффективность прядильного производства.

Практическая значимость работы.

1. Разработан и внедрен в широкое промышленное производство способ СФК.

2. На основе способа СФК организовано крупнейшее в мире СК производство трикотажной пряжи. Проведены технические и организационные работы, позволившие обеспечить эффективную многолетнюю эксплуатацию этого производства в условиях развивающегося рынка.

3. Разработаны технологические режимы, обеспечивающие стабильное получение конкурентоспособной продукции.

Реализация результатов работы.

Результаты теоретических и экспериментальных исследований автора внедрены на ЗАО «Суворовская нить».

ОБЩИЕ ВЫВОДЫ И РЕКОМЕНДАЦИИ.

1. Проблема совершенствования и внедрения самокруточного способа для перевооружения прядильных фабрик актуальна.

2. Промышленная апробация самокруточной технологии прядения подтвердила эффективность аэродинамических крутильных устройств.

3. Анализ свойств трикотажной полиакрилонитрильной СК пряжи позволил систематизировать и уточнить технические требования к такой пряже.

4. Проведенные на фабрике исследования позволили внедрить в широких производственных масштабах способ СФК. Реализация этого способа в условиях Суворовской фабрики позволило существенно улучшить качество пряжи, снизить материалоемкость трикотажных изделий, улучшить эффективность производства в целом.

5. Обобщенная математическая модель способа СФК описывает взаимодействие рабочих и соединительной камер и уточняет режим управления камерами пневматическим переключателем. Угол сдвига между сигналами соединительной и рабочих камер зависит от технологической линии в блоке камер и приблизительно равен.

А (р = 1,8 рад.

6. Амплитуда воздействия рабочих камер в условиях способа СФК может быть уменьшена, по сравнению с обычным СК способом на 15%, что способствует улучшению структуры получаемой пряжи.

7. Применение способа СФК на предприятии ЗАО «Суворовская нить» позволило получить годовую экономию 42 544 тыс. рублей в ценах 2002 г.

8. В современных условиях, благодаря применению современных методов организации технологического процесса и значительного улучшения качества питающего продукта (ровницы), фактический фронт обслуживания составляет 18−20 машин. За последние 10 лет обрывность снизилась в 3−3,5 раза, а фактическая производительность труда прядильщиц возросла в 2,5 раза.