Разработка и исследование процессов пневмомеханического прядения при выработке хлопкольняной пряжи

Актуальность рабопгы. Сложившаяся в настоящее время ситуация в текстильной отрасли России, связанная с дефицитом хлопка-волокна, обуславливает актуальность работ, направленных на расширение использования местного сырья, в частности короткого льняного волокна, которое в России имеется в достаточном количестве, однако используется нерационально, так как традиционная технология льнопрядения позволяет вырабатывать из него лишь толстую пряжу дня грубых тарных и упаковочных тканей.

В последние годы в России наблюдается переориентация использования льняного волокна. Вместо классических технологий и устоявшегося ассортимента изделий расширяется переработка льняного волокна в хлопчатобумажной промышленности.

Использование льняного котонизированного волокна (котонина) в хлопкопрядении позволит снизить зависимость хлопкоперерабаты-вающих предприятий от поставщиков хлопка-волокна (на 10%) и расширить сырьевую и ассортиментную базы текстильной промышленности.

Работа посвящена совершенствованию процессов пневмомеханического прядения котонинсодержащей пряжи на существующем хлопчатобумажном оборудовании и выполнена в соответствии с программой гранда 1996 года по фундаментальным исследованиям в области проблем лёгкой промышленности по теме «Разработка теоретических основ и оптимизация технологии производства льняного котонина и смесовой пряжи.

Цель и задачи исследования

Целью работы является повышение качества вырабатываемой хлопкольняной пряжи пневмомеханического способа прядения и повышение стабильности этого процесса на основе изучения свойств котонина и оптимизации процессов дискретизации и сороудаления. В соответствии с целью в работе поставлены следующие задачи: провести исследование причин возникновения погрешности при определении геометрических свойств котонина существующими методамиопределить объективные критерии оценки свойств котонина и разработать методику их определенияпровести экспериментальное исследование изменения основных свойств котонина в процессе совместной переработки с хлопком на хлопчатобумажном оборудованиипровести экспериментальное исследование процесса забивания сороотводящих каналов, причин обрывности и низкого качества пряжи на пневмомеханических прядильных машинахпровести теоретические исследования движения волокна в воздушном одномерном потоке и разработать новую конструкцию сороот-водящего канала, позволяющую исключить засорение каналов сороочи-сткиполучить математические зависимости влияния заправочных параметров узла дискретизации пневмомеханической прядильной машины на качественные показатели вырабатываемой пряжи с целью определения оптимальных условий его работыпровести экспериментальное исследование возможностей улучшения качества хлопкольняной пряжи за счёт изменения влажности питающего полуфабрикатапровести производственные испытания процесса получения хлопкольняной пряжи пневмомеханического способа прядения из смеси хлопкового волокна (75%) и котонизированного льна (25%) и ткани из этой пряжи.

Методика исследования. Для теоретических исследований использовали методы аналитической геометрии, дифференциального и интегрального исчислений, численные методы прикладной математики, методы аэродинамики, методы теории вероятностей и математической статистики.

В экспериментальных исследованиях применяли методы планирования, анализа, оптимизации экспериментакорреляционного и дисперсионного анализовматематической статистики, текстильного материаловедения.

Научная новизна работы. В диссертационной работе: разработана комплексная методика оценки геометрических свойств котонина и содержания в нем волокон разной толщиныразработана методика и компьютерная программа расчёта профиля волнообразной верхней поверхности сороотводящего канала прядильного блока пневмомеханической прядильной машиныразработана теоретическая модель механики вращения грубого ко-плекса льна с учетом действия аэродинамических сип в сороотводящем канале с волнообразной верхней поверхностьюполучены математические зависимости влияния параметров настройки узла дискретизации прядильного блока пневмомеханической машины на удельную разрывную нагрузку и коэффициент вариации по разрывной нагрузке, неровному по линейной плотности и содержание пороков в пряже.

Практическая ценность. Практическая значимость работы заключается в том, что экспериментально установлены причины возникновения погрешности при определении геометрических свойств котонина по существующим методикамсозданы компьютерные программы для проверки закона распределения содержания волокон котонина разной длины по числу и дня определения характеристик длины волокон котонина при логарифмически-нормальном законе распределения первичных данныхэкспериментально определено, что котонин в процессе переработки изменяет геометрические свойстваэкспериментально установлены причины забивания сороотводя-щих каналов пневмомеханической прядильной машины, причины обрывности и снижения качественных показателей хлопкольняной пряжипредложена новая конструкция сороотводящего канала прядильного блока (решение о выдаче свидетельства Российской Федерации на полезную модель от 29.10.97 по заявке № 97 113 910/20), используемого при переработке смесей, содержащих котонизированный лёнопределена влажность питающего полуфабриката при выработке хлопкольняной пряжи на пневмомеханической прядильной машине, позволяющая получить пряжу с более высокими качественными показателямиопределены оптимальные параметры настройки узла дискретизации пневмомеханической прядильной машиныэкспериментально доказана эффективность применения оптимальных параметров настройки узла дискретизации, оптимальной влажности питающей ленты и предлагаемой конструкции сороотводящего канала на повышение качества пряжи и стабильность процесса прядения.

Результаты работы могут быть использованы в научных и производственных исследованиях, при проектировании нового оборудования и модернизации существующего в прядильном производстве, в практической работе текстильных предприятий, в учебном процессе в курсе «Текстильное материаловедение «Прядение натуральных и химических волокон», при выполнении научно-исследовательских дипломных проектов.

Реализация результатов работы. Отдельные результаты работы внедрены в АООТ «Томна «(г.Кинешма Ивановской области), используются при проведении научно-исследовательских работ в Ивановской государственной текстильной академии.

Апробация работы. Результаты работы докладывались и обсуждались на Международной конференции «Проблемы развития малоотходных ресурсосберегающих экологически чистых технологий в текстильной и лёгкой промышленности» (Пр01ресс-95),(Иваново, 1995)-Научно-техническом семинаре «Повышение эффективности переработки отечественного льняного сырья», (Москва, 1995)-Международной научно-технической конференции «Теория и практика разработки процессов и конструкций в текстильном производстве «(Прогресс-96),(Иваново, 1996) — Республиканской научнотехнической конференции «Комплексное использование волокнистого сырья при производстве товаров широкого потребленияп (Ташкент, 1997) — Всероссийской научно-технической конференции «Современные технологии текстильной промышленности» (Текстиль-97),(Москва, 1997) — Международной научно-технической конференции «Теория и практика разработки оптимальных технологических процессов и конструкций в текстильном производстве» (Прогресс-97),(Иваново, 1997) — Межвузовской научно-технической конференции «Современные проблемы текстильной и лёгкой промышленности» (Москва, 1998).

Публикации. Результаты работы отражены в 15 публикациях, из них три публикации в журналах «Известия вузов. Технология текстильной промышленности» и «Текстильная промышленность». Получено решение о выдаче свидетельства Российской Федерации на полезную модель от 29.10.97 по заявке № 97 113 910/20.

Структура в объём работы. Диссертационная работа состоит из 7 глав, общих выводов и списка литературы из 77 наименований. Текст диссертации содержит 177 страниц машинописного текста, из них 10 приложений, 45 рисунков и 31 таблица.

В первой главе обоснована актуальность темы диссертационной работы, сформулированы цель и задачи исследования.

Вторая глава посвящена анализу методов определения геометрических свойств котонина.

В третьей главе исследовано изменение геометрических свойств котонина и возникающих в волокнах деформациях и повреждениях в процессе прядения.

Четвёртая глава посвящена исследованию основных причин обрывности и процесса забивания сороотводяицего канала прядильного блока при выработке хлопкольняной пряжи на певмомеханической прядильной машине.

В пятой главе проведены теоретические исследования движения волокна в воздушном одномерном потоке и разработана конструкция сороотводящего канала прядильного блока.

Шестая глава посвящена исследованию возможностей улучшения качественных показателей пряжи путём оптимизации процесса дискретизации и выбора влажности питающего полуфабриката на пневмомеханической прядильной машине.

В седьмой главе показаны производственные исследования процесса получения хлопкольняной пряжи пневмомеханического способа прядения из смеси хлопкового волокна (75%) и льняного котонина (25%) и ткани из этой пряжи.

В приложении представлены данные, полученные в результате экспериментальных исследований, условия проведения экспериментов, методика проведения исследований основных свойств котонина, программы обработки экспериментальных данных.

ОБЩИЕ ВЫВОДЫ.

1. Анализ современного состояния проблемы выработки хлоп-кольняной пряжи на хлопчатобумажном оборудовании выявил необходимость совершенствования процессов пневмомеханического прядения на основе изучения геометрических свойств котонина.

2. Экспериментальное исследование существующих методов определения геометрических свойств котонина показало их высокую погрешность относительно базового.

3. Разработанная комплексная методика оценки геометрических свойств котонина и содержания волокон разной толщины позволяет одновременно получить характеристики длины по массе и количеству волокон и их неравномерности, характеристики толщины, а также определить содержание элементарных волокон, тонких и грубых комплексов в общем числе волокон котонина.

4. Распределение содержания волокон котонина разной длины по массе подчиняется нормальному закону, а распределение содержания волокон котонина разной д лины по числу описывается логарифмическинормальным законом.

5. Экспериментально установлено наличие тесной корреляционной связи между длиной и толщиной волокон котонина.

6. На основе разработанной математической модели, описывающей механику вращения грубого комплекса льна в сороотводящем канале с волнообразной верхней поверхностью обоснована возможность разворота грубого комплекса льна под влиянием момента аэродинамических сил в горизонтальное направление.

7. Применение новой конструкции сороотводящего канала с волнообразной верхней поверхностью исключает контакты грубых комплексов льна с поверхностью канала и осуществляет переориентацию их в горизонтальное направление, что позволяет повысить стабильность процесса прядения за счёт исключения забивания сороотводящих каналов.

8. Выведена аналитическая зависимость значения амплитуды волны профиля верхней поверхности сороотводящего канала от длины канала, высот канала на входе и выходе, длины волны и угла наклона осевой линии волнообразного профиля к нижней поверхности канала.

9. Построены номограммы для расчета амплитуды волнообразного профиля сороотводящего канала и угла наклона касательной к волнообразному профилю к нижней поверхности канала в зависимости от угла наклона осевой линии волнообразного профиля к нижней поверхности канала при различных значениях высоты канала на выходе. Значения высоты на входе и длина канала соответствуют параметрам в серийном сороотводящем канале прядильного блока типа СБII пневмомеханической машины ППМ-120-А1М.

10. Исследована работа узла дискретизации пневмомеханической прядильной машины при выработке хлопкольлняной пряжи линейной плотности 36 текс методом планирования эксперимента, позволившее получить регрессионные модели, выражающие зависимости между удельной разрывной нагрузкой пряжи, коэффициентом вариации по разрывной нагрузке, коэффициентом вариации по линейной плотности, количеством пороков в пряже и частотой вращения дискретизирующего барабанчика, типом его гарнитуры, разводкой между питающим столиком и зубьями дискретизирующего барабанчика, нагрузкой на питающий столик.

11. Максимизацией комплексного показателя эффективности работы узла дискретизации пневмомеханической прядильной машины установлены оптимальные значения заправочных параметров: гарнитура дискретизирующего барабанчика фирмы «Граф» — частота вращения дискретизирующего барабанчика 7050 мин1- разводка между питающим столиком и зубьями дискретизирующего барабанчика 68,8 ммнагрузка на питающий столик 25,65 Н.

12. Для хлопкольняной пряжи линейной плотности 36 текс пневмомеханического способа прядения получено оптимальное значение влажности питающего полуфабриката составляющее 10%, при котором достигаются наилучшие качественные показатели пряжи.

13. Хлопкольняная пряжа линейной плотности 36 текс, выработанная в опытном варианте на пневмомеханической прядильной машине ППМ-120-А1М с сороотводящими каналами новой конструкциии с волнообразной верхней поверхностью при оптимальных параметрах настройки узла дискретизации и оптимальной влажности питающей ленты имеет комплексный показатель качества на 20% выше по сравнению с пряжей контрольного варианта.