Совершенствование оборудования и методов получения и очистки короткоштапельного льняного волокна
На правах рукописи
Вихарев
Сергей Николаевич
Совершенствование оборудования и методов получения и очистки короткоштапельного льняного волокна
Специальность: 05.02.13 – Машины, агрегаты и процессы
(легкая промышленность)
АВТОРЕФЕРАТ
диссертации на соискание ученой степени
кандидата технических наук
Кострома
2008
Работа выполнена в Костромском государственном технологическом университете.
Научный руководитель: доктор технических наук,
профессор Корабельников
Андрей Ростиславович
Официальные оппоненты: доктор технических наук,
профессор Телицын
Анатолий Алексеевич
(Костромской государственный технологический университет)
кандидат технических наук,
доцент Гаврилова
Алла Борисовна
(Костромской научно-исследовательский институт льняной промышленности)
Ведущая организация: ОАО «ЦНИИМашдеталь»
(Центральный научно-исследовательский институт технологической оснастки текстильного оборудования), г. Москва
Защита состоится 26 декабря 2008 г. в 14 часов на заседании диссертационного совета Д 212.093.01 в Костромском государственном технологическом университете, ауд. 214.
Адрес: 156005, г. Кострома, ул. Дзержинского, 17
С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Костромского государственного технологического университета.
Автореферат разослан 26 ноября 2008 г.
Ученый секретарь
диссертационного совета, Рудовский
доктор технических наук, профессор Павел Николаевич
ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ
Актуальность темы
Сегодня на передний план выносятся проблемы совершенствования технологических процессов и создания нового высокопроизводительного оборудования способного производить конкурентно способную продукцию. Одним из путей решения этих проблем, может быть разработка новых технологий и оборудования, позволяющих осуществлять глубокую переработку отечественного текстильного сырья. Применение такого оборудования и технологий позволит значительно расширить ассортимент выпускаемой текстильными предприятиями продукции. Использование волокнистых отходов трепания и некондиционного льна в стеблях, для получения короткоштапельного льняного волокна, позволит получить отечественный источник сырья, для изготовления нового ассортимента пряж из смесей льна с хлопком, с шерстью и с химическим волокном. Для того чтобы, можно было использовать лен для прядения в смеси с другими волокнами, необходимо сделать эту смесь однородной по геометрическим и физико-механическим свойствам, а в первую очередь по длине волокна, его тонине и по степени очистки волокна от сорных примесей. Для этого необходима разработка нового оборудования, которое позволило бы изменять штапельную длину льняного волокна, его тонину и проводить очистку волокна от сорных примесей.
Оборудование для производства короткоштапельного льняного волокна на мировом рынке представлено несколькими западными фирмами («Ларош», «Темафа», «Ритер») и несколькими опытными образцами, разработанными отечественными предприятиями. Все предлагаемое оборудование характеризует целый ряд недостатков: высокая энергоемкость, большие габариты, высокая стоимость и различные конструктивные недостатки, которые снижают качество получаемого волокна и увеличивают себестоимость его производства. Поэтому разработка новых технологий и создание более совершенного оборудования для производства короткоштапельного льняного волокна является актуальной задачей.
В КГТУ разрабатывается технология для получения котонина. Предлагаемая нами линия содержит ряд специализированных устройств, которые последовательно или параллельно укорачивают, утоняют и очищают комплексы льняного волокна. Введение в линию разработанного нами очистителя-котонизатора, позволило уменьшить линейную плотность получаемого волокна, однако дальнейшее его использование требует дополнительных исследований, введения дополнительных устройств, изучение влияние вида гарнитуры протрепывающего рабочего органа на качество получаемого котонина.
Получение короткоштапельного льняного волокна относится к направлениям, которые включены в перечень важнейших критических технологий утвержденный Правительством РФ.
В силу всего вышесказанного, работа, посвященная совершенствованию оборудования и технологии получения короткоштапельного льняного волокна, является актуальной, ее результаты могут быть использованы для проектирования нового оборудования и технологических линий для получения короткоштапельного льняного волокна.
Цель и задачи исследования
Целью диссертационной работы является повышение качества короткоштапельного льняного волокна путем совершенствования оборудования и методов его получения и очистки,
Для достижения указанной цели в диссертации решены следующие задачи и получены новые результаты:
- проведен анализ существующих методов получения короткоштапельного льняного волокна и оборудования для их осуществления, определенны их недостатки;
- разработан новый способ получения короткоштапельного волокна путем введения в технологическую цепочку гладких вальцов, вращающихся с различной скоростью и очистителя-котонизатора. Дано теоретическое и экспериментальное обоснование применения нового способа для утонения и очистки короткоштапельного льняного волокна;
- предложены теоретические модели, позволяющие изучить процесс взаимодействия волокна с гарнитурой рабочего органа очистителя котонизатора, установить зависимости между скоростью вращения рабочего органа, количеством рядов элементов гарнитуры и силой взаимодействия элемента гарнитуры с волокнистой прядкой;
- получены теоретические зависимости, позволяющие определить угол установки элементов гарнитуры, количество рядов игольных планок, параметры заточки игл, обоснована необходимость применения в очистителе-котонизаторе игл имеющих грани на боковых поверхностях.
- теоретически обоснована необходимость применения податливой гарнитуры на заключительных этапах утонения короткоштапельного льняного волокна;
- разработан экспериментальный стенд и проведены исследования подтвердившие преимущества метода подготовки к утонению и очистке волокна в гладких вальцах, и позволившие определить зависимость прочности ленты короткого волокна после обработки в вальцах от усилия прижима и отношения скоростей, проведены исследования процесса получения волокна при различной конфигурации технологических цепочек, подтвердившие необходимость применения нового способа очистки и утонения волокна, предложена конструкция прототипа промышленной установки для утонения и очистки волокна.
Методы исследования
При выполнении диссертационной работы использовались теоретические и экспериментальные методы исследования.
Теоретические исследования проводились с применением общих методов теоретической механики, методов динамики машин, дифференциального исчисления, теории упругости.
Решение и анализ уравнений проводился аналитическим путем и численными методами с использованием ЭВМ.
Применялись современные методы планирования и автоматизации экспериментальных исследований.
Научная новизна работы
Научная новизна работы заключается в том, что впервые:
- разработана модель взаимодействия зажатой прядки волокна с элементами гарнитуры очистителя-котонизатора учитывающая скорость взаимодействия, упругие и демпфирующие свойства волокна;
- предложена модель, обосновывающая необходимость применения податливой гарнитуры на заключительных этапах обработки льняного волокна в котонизаторе;
- предложены научно-обоснованные методики определения параметров гарнитуры очистителя-котонизатора, угла установки игл, параметров заточки иглы, числа игольчатых планок;
- созданы модели позволяющие определить взаимосвязь между прочностью ленты обработанной в гладких вальцах и ее линейной плотностью, соотношением скоростей вращения валов, усилием прижатия валов.
Практическая значимость
В результате выполненных исследований:
- предложен новый способ очистки волокна и утонения короткоштапельного льняного волокна, включающий в себя обработку волокна в гладких вальцах вращающихся с различной скоростью, и протрепывание зажатой бородки волокна;
- определены основные параметры обработки ленты короткого волокна в гладких вальцах перед штапелированием;
- разработан экспериментальный стенд для исследования процесса подготовки волокна к очистке и утонению, позволяющий варьировать соотношение частоты вращения валов и усилие их прижатия;
- предложен прототип промышленной установки для получения короткоштапельного льняного волокна.
Апробация результатов работы
Материалы диссертации были доложены и получили положительную оценку:
- на международных научно-технических конференциях: «Актуальные проблемы переработки льна в современных условиях» (Лен 2008) г. Кострома, «Современные наукоемкие технологии и перспективные материалы текстильной и легкой промышленности» (Прогресс 2007) г. Иваново, «Современные технологии и оборудование текстильной промышленности» (Текстиль 2008,7) г. Москва, «Высокоэффективные разработки и инновационные проекты в льняном комплексе России» г. Вологда 2007, 2008 гг.;
- на всероссийском семинаре по теории машин и механизмов Российской академии наук (Костромской филиал) 2008г.
Публикации. По материалам диссертационной работы опубликовано 14 работ, в том числе 4 статьи в журнале, включенном в перечень ВАК, 5 статей в научных сборниках, 5 тезисов докладов в материалах научно-технических конференций.
Структура и объем работы. Диссертационная работа состоит из введения, четырех глав, общих выводов, списка литературных источников, приложений. Диссертационная работа изложена на 105 страницах машинописного текста, содержит 55 рисунков и 15 таблиц.
ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ
Во введении обоснована актуальность темы диссертации, изложены цели и задачи исследования, сформулированы защищаемые научные положения, отмечена научная новизна и практическая ценность работы.
Первая глава посвящена анализу существующих конструкций котонизирующего и очистительного оборудования и анализу исследований проведенных в области очистки и получения котонина. Существующее в настоящее время оборудование для получения и очистки котонина имеет целый ряд недостатков. Ни одна из существующих на сегодняшний момент линий для производства котонина не позволяет получать волокно необходимого качества. Линейная плотность такого волокна достаточно высока, содержание волокон пуховой группы также достаточно высоко. Это значит, что при получении волокна на существующем оборудовании при интенсификации процесса утонения происходит интенсивное образование коротких волокон. Связанно это с тем, что во всех существующих линиях для получения котонина используется не специализированное оборудование, изначально предназначенное для других целей. Существующие линии, как правило, формируются из машин для резки волокна, из частично модернизированных разволокняющих машин для переработки текстильного вторсырья, серийных очистителей волокна, чесальных машин и т.п. устройств. Целью этих машин является укорочение, утонение и очистка комплексов льняного волокна. Конструкция и режимы работы этого оборудования не позволяют интенсифицировать процесс утонения и очистки без разрушения волокон. Следствием применения такого оборудования следует считать и высокую себестоимость производства котонизированного волокна, так как процесс производства волокна на этих линиях имеет высокую энергоемкость, а сами линии большие габариты.
Процесс очистки волокна является одним из самых важных при котонизации. Результаты этого процесса влияют на выход волокна, его линейную плотность, процесс смешивания с другими волокнами и процесс прядения. При прядении из волокнистых смесей с котонином, трудно отделяемые примеси резко ухудшают протекание процесса, увеличивая обрывность, приводят к преждевременному износу рабочих органов машин. Для выделения этих примесей используют очистители тонкой очистки с протрепыванием зажатой бородки и чесальные машины.
Вопросами создания нового оборудования для котонизации и очистки, исследованиями в области получения и использования короткоштапельного льняного волокна, исследованиями в области очистки волокнистых материалов занимались такие ученые как: Р.О. Герцег, И.В. Архангельский, И.В. Крагельский, В.П. Добычин, А.К. Ирхен, Л.Е. Эфрос, И.И. Рябов, Л.Н. Гинзбург, В.В. Живетин, В.П. Петров, Е.П. Лаврентьева, А.Р. Корабельников, Л.С. Ильин, Е.Л. Пашин, Т.Ю. Смирнова, С.Н. Разин, Р.В. Корабельников, А.П. Морыганов, Н.Н. Труевцев, А.Ф. Плеханов, А.Н. Гребенкин, С.Н. Разин, В. С Федоров., Б. А. Левкович, Е. Ф. Будин, Г. И. Мирошниченко, Р. З. Бурнашев, Ю.В. Павлов, А. И. Крыгин, И.Ю. Ларин и другие.
Было проведено большое количество исследований, но результаты этих исследований трудно поддаются обобщению, так как тесно связаны с конкретным технологическим процессом и оборудованием.
На основании проведенного анализа в главе сформулированы цели и задачи исследований.
Вторая глава. В КГТУ много лет развивается работа по созданию линии для котонизации льняного волокна. Волокно, полученное на линии, содержащей установку для укорочения комплексов льняного волокна и очиститель с делителями холстика, имеет следующие качественные показатели. Волокно содержит минимальное количество волокон пуховой группы (менее 15 мм), содержит около 60-70 % процентов прядомых волокон с длиной от 15 до 45 мм., хорошие показатели по засоренности (около 2%), но имеет сравнительно высокую линейную плотность около 2,5 текс. Одной из задач в нашей работе является снижение линейной плотности короткоштапельного льняного волокна. Утонение льняного волокна достигается за счет разрушения комплексов льняного волокна, которое происходит при разрушении склеивающей элементарные волокна матрицы. Разрушение матрицы позволит утонить волокно при сохранении его штапельной длины. Разрушение склеивающей волокна матрицы в процессе обработки происходит за счет взаимодействий волокнистого комплекса с рабочими органами. Взаимодействия могут быть различного рода: изгиб, растяжение волокна, прочесывание волокна, накалывание комплекса на иглу, взаимодействие с боковыми кромками игл или зубьев и т.д. Во всех случаях интенсивность разрушения матрицы будет зависеть от ее прочности, а значит от накопленных в ней повреждений. Для повышения интенсивности утонения волокна, необходимо подготовить волокно к обработке, таким образом, чтобы ослабить связи между волокнами в комплексах, нарушив целостность матрицы.
Для этого нами предлагается использовать поперечное сжатие волокнистого слоя, с одновременным продольным сдвигом. Целью одновременного сжатия и сдвига слоев волокон является создание в слоях волокна напряженного состояния, при котором напряжения в матрице склеивающей волокна и в связях волокна с кострой превосходят их прочность. Нарушение этих связей создает благоприятные условия для утонения волокнистых комплексов и удаления из волокна сорных примесей при дальнейшей обработке.
Сжатие и сдвиг волокнистых комплексов и волокон относительно друг друга осуществляется при обработке волокнистого слоя в гладких вальцах, прижатых друг к другу с силой P и вращающихся с различной скоростью V1 и V2 (рисунок 1).
Проведенный качественный анализ напряженного состояния в продукте, обрабатываемом в валках вращающихся с различной скоростью, показывает значительное возрастание эквивалентного напряжения, что повысит вероятность расщепления комплексов в волокне, а также в виду разности свойств волокна и сорных примесей может привести к разрушению связей между ними и улучшению условий выделения сора при последующем протрепывании. (1).
, (1)
где: K – коэффициент, характеризующий увеличение напряжения при наличии трения вдоль волокон;
экв – эквивалентное напряжение при наличии трения вдоль волокон;
экв – эквивалентное напряжение при отсутствии трения;
- коэффициент Пуассона волокна;
- коэффициент трения контактирующих тел.
На основании проведенного анализа разработана конструкция экспериментального стенда для изучения процесса взаимодействия волокнистого слоя с гладкими вальцами, вращающимися с различной скоростью. Предложен способ очистки волокна и утонения волокна при котонизации. Идет процесс регистрации заявки на патент.
Третья глава. Как показал анализ существующих конструкций, повысить интенсивность процесса утонения льняных волокнистых комплексов можно введя в технологический процесс устройства, протрепывающие зажатую бородку волокна. Для этого предложено применять «очиститель-котонизатор», разработанный нами ранее, конструкция которого показана на рисунок2.
Введение в линию очистителя-котонизатора, позволило уменьшить линейную плотность получаемого волокна, однако дальнейшее его использование требует дополнительных исследований, изучение влияние вида гарнитуры протрепывающего рабочего органа на качество получаемого котонина, разработки методов определения параметров этой гарнитуры, исследования процесса взаимодействия гарнитуры рабочего органа с волокном.
Эффективность утонения и очистки короткоштапельного льняного волокна на новом очистителе-котонизаторе зависит от:
- эффективности захвата и удержания волокон и волокнистой массы в процессе протрепывания по колосниковой решетке;
- плотности (частоты) игл на поверхности барабана;
- скорости взаимодействия с перерабатываем волокном;
- параметров заточки иглы или зуба пильной гарнитуры;
- эффективности взаимодействия боковых поверхностей игл с волокном;
- использования интенсификаторов процесса.
Рисунок 2. Схема очистителя-котонизатора:
1 – питающий барабан; 2 – протрепывающий барабан; 3 – педальный зажим; 4 - колосниковая решетка
Эффективность захвата и удержания волокна элементами гарнитуры зависит от угла их установки на протрепывающем барабане. Нами определены условия надежного захвата и удержания волокнистых частиц элементами гарнитуры в зависимости от скорости вращения барабана, массы волокнистых частиц и коэффициента трения между гарнитурой и волокном. Основываясь на этих условиях, предложены выражения для определения необходимого угла установки гарнитуры при захвате волокнистой частицы и при ее переносе и протрепывании по колосниковой решетке.
На надежность удержания волокнистой частицы элементами гарнитуры, оказывает влияние шаг их установки. Предложен метод определения шага установки элементов гарнитуры на протрепывающем рабочем органе.
Проанализирована динамика взаимодействия рабочего органа с элементами гарнитуры рабочего органа. Разработана динамическая модель процесса взаимодействия зажатой прядки волокна с рабочим органом (рисунок 3), с учетом многократных импульсных воздействий на прядку.
Рисунок 3. Динамическая модель волокнистой прядки; возмущающая сила
действующая на прядку.
Здесь: m – масса волокнистой частицы (прядки), приведенная к точке удара;
Q(t) – периодическая возмущающая сила действующая на волокнистую частицу;
Т1 – время между импульсами возмущающей силы;
с – коэффициент жесткости прядки;
b - коэффициент демпфирования.
Дифференциальным уравнением вынужденных колебаний системы будет:
, (2)
где n – коэффициент затухания;
2n = b/m;
k – круговая частота собственных колебаний, k2=c/m.
Анализируя эту модель можно определить:
Время достижения максимальной деформации прядки
Максимальную силу воздействия рабочего органа на прядку
. (3)
С учетом демпфирования силу удара рабочего органа о прядку волокна можно определить из следующего уравнения:
, (4)
где R – радиус игольчатого барабана;
h – число игольчатых планок по окружности барабана.
– круговая частота вращения игольчатого барабана;
Таким образом, по результатам анализа полученных выражений, предложены методики определения скорости вращения протрепывающего барабана, числа установленных планок в зависимости от необходимого усилия протрепывания.
Гарнитура рабочего органа может иметь высокую жесткость, а может быть конструктивно выполнена более податливой. Нами проанализирована динамика взаимодействия податливой гарнитуры с прядкой волокна. Предложена динамическая модель (рисунок 4) (5) и проведен ее анализ (рисунок 5):
, (5)
где m1 – приведенная масса частицы волокна, взаимодействующая с иглой;
m2 – приведенная масса иглы;
с1 – коэффициент жесткости пучка волокон;
с2 – коэффициент жесткости иглы;
V – линейная скорость иглы;
Z – координата движения.
Анализ позволяет сделать вывод о том, что деформация податливой иглы и пряди увеличивается с переменной скоростью. Скорость нарастания деформации прядки, а значит и скорость приложения нагрузки к ней меньше, в случае применения иглы меньшей жесткости. Это, по нашему мнению, обеспечит более бережную обработку волокна, за счет меньших усилий растягивающих волокно и меньшей скорости их нарастания. Барабаны с податливой гарнитурой следует применять на последних этапах утонения и очистки котонина, что позволит уменьшить количество коротких волокон в конечном продукте.
Рисунок 5. График перемещения массы m при взаимодействии с жесткой иглой
(прямая пунктиром) и при взаимодействии с податливой иглой (сплошная кривая)
Одним из механизмов разрушения комплексов льняного волокна при утонении котонина, является расщепление комплексов при проникновении между элементарными волокнами острия игл. Нами проанализирован этот процесс и разработаны методики определения необходимых параметров заточки иглы.
Ранее отмечалось, что процесс расщепления комплексов может происходить, как в результате взаимодействия острия игл с волокном, так и за счет различных воздействий, приводящих к деформациям сдвига, изгиба, кручения и др. При обработке волокна в очистителе-котонизаторе имеет место явление прочесывания волокнистой бородки гарнитурой рабочего органа. В этом процессе гарнитура рабочего органа взаимодействует с волокном боковыми гранями (рисунок 6). Нами проведен качественный анализ, который показал, что усилия, приложенные к волокнистой бородке, и напряжения в волокнистых комплексах будут больше, в случае применения игл имеющих грани на своих боковых поверхностях. Мы рекомендуем использовать на первых этапах обработки, для повышения интенсивности утонения в качестве гарнитуры иглы трехгранного сечения.
 |  |
| а) | в) |
| Рисунок 6 Схемы взаимодействия игольчатой гарнитуры с волокном а – иглы круглого сечения; б – плоские или трехгранные иглы | |
Четвертая глава посвящена экспериментальным исследованиям процесса обработки волокна в гладких вальцах и процесса котонизации волокна на новой технологической линии.
Для подтверждения вышеизложенных теоретических положений и для определения некоторых параметров процесса обработки в валах был разработан экспериментальный стенд. Проводились экспериментальные исследования по обработке искусственно созданных пучков из технических комплексов волокон. Анализ полученных результатов показал, что при обработке отдельных комплексов льняного волокна в гладких вальцах, наблюдается значительное разрушение комплексов, с интенсивным образованием коротких волокон (длиной менее 15 мм), доля которых иногда достигает 60 %. Влияние разницы в скоростях вращения валов заметно лишь при малом давлении в их жале, в этом случае наиболее интенсивное дробление комплексов наблюдается при максимальной разнице в скоростях вращения. Это говорит, о том, что метод предварительной прокатки волокна в гладких вальцах будет способствовать более интенсивному утонению и укорочению волокна при обработки слоев высокой плотности. Проведенные исследования показали, что обработка сильно разреженных слоев волокна в гладких вальцах недопустима, так как приводит к разрушению элементарных волокон и образованию значительного количества волокон пуховой группы в конечном продукте.
При обработке ленты различной линейной плотности (10 ктекс и 5 ктекс) не наблюдается значимого увеличения количества коротких волокон, после обработки в гладких вальцах, вне зависимости от скорости их вращения или давления в жале. Это можно объяснить тем, что при обработке ленты усилие распределяется более равномерно, и не происходит «перекусывания» волокон в жале валов. Для оценки качества воздействия такой обработки на ленту короткого волокна, была исследована прочность 100 мм отрезков ленты до и после обработки на различных режимах. Установлено, что после обработки в валах, прочность ленты может снижаться более чем в два раза, по сравнению с контрольными образцами, причем, чем меньше линейная плотность ленты, тем более значительно снижается ее прочность. Наиболее значительное влияние на снижение прочности ленты оказывает давление в жале валов. При использовании валов с различной скоростью вращения верхнего и нижнего валиков, также наблюдается снижение прочности ленты, в этом случае прочность обработанного образца, меньше прочности контрольного на 25-30%. Был проведен эксперимент, анализ результатов которого позволил получить зависимости прочности 100 мм отрезков ленты от ее линейной плотности, давления в жале валов, соотношения скоростей вращения валов.
Результаты экспериментальных исследований показали, что предлагаемый способ подготовки волокна к очистке и утонению позволит значительно повысить эффективность процессов дробления волокнистых комплексов льна и выделения сорных примесей. Предлагаемый способ может быть применен, для обработки ленты короткого волокна перед штапелированием, для обработки штапелированного волокна и для обработки волокнистого материала после первых этапов котонизации.
Проводились экспериментальные исследования процесса котонизации с использованием различного состава технологических цепочек. Получены результаты для 3 х вариантов технологических линий: штапелер – очиститель с делителями холстика (ОЧД), гладкие вальцы- штапелер-ОЧД, гладкие вальцы – штапелер – ОЧД-очиститель котонизатор.
Результаты этих исследований показали, что в результате применения в технологической цепочке, обработки в гладких вальцах, линейную плотность получаемого волокна удается снизить на 10-12 %. А применение в технологической цепочке очистителя-котонизатора оснащенного игольчатой гарнитурой позволяет снизить линейную плотность в полтора раза и достичь средней линейной плотности в 1,6-1,8 текс.
В результате проведенных исследований предложен способ очистки волокна и утонения льняных волокнистых комплексов путем обработки волокнистого слоя в гладких вальцах. Поданы документы на регистрацию патента РФ.
На основании проведенных исследований предложена примерная технологическая цепочка для получения котонизированного льняного волокна. Разработана конструкция прототипа агрегата для получения котонизированного льняного волокна.
ОБЩИЕ ВЫВОДЫ
- Анализ существующих способов получения короткоштапельного льняного волокна показал, что на современном этапе технологические цепочки, как правило, формируются из машин для резки волокна, из частично модернизированных разволокняющих машин для переработки текстильного вторсырья, серийных очистителей волокна, чесальных машин и т.п. устройств. Конструкция и режимы работы этого оборудования не позволяют интенсифицировать процесс утонения и очистки без разрушения волокон и увеличивают себестоимость получения котонина. Необходима разработка специализированного оборудования для котонизации.
- Предложен и теоретически и экспериментально обоснован новый способ очистки волокна и получения короткоштапельного льняного волокна, включающий в себя обработку волокна в гладких вальцах вращающихся с различной скоростью и устройство для протрепывания зажатой бородки волокна. Реализация этого способа позволит интенсифицировать процесс очистки и утонения.
- Созданы теоретические модели, описывающие процесс взаимодействия волокна с элементами гарнитуры очистителя-котонизатора и на основе их разработаны методики для определения основных параметров новой установки, таких как:
- основные геометрические параметры установки игольчатой гарнитуры;
- параметры заточки иглы;
- жесткость иглы.
- Разработаны теоретические модели, позволяющие изучить процесс взаимодействия волокна с гарнитурой рабочего органа очистителя котонизатора, установить зависимости между скоростью вращения рабочего органа, количеством рядов элементов гарнитуры и силой взаимодействия элемента гарнитуры с волокнистой прядкой. Использование этих моделей позволит создать методики определения кинематических и конструктивных параметров очистителя-котонизатора, с учетом динамики процесса протрепывания зажатой бородки.
- Предложена модель, обосновывающая необходимость применения податливой гарнитуры на заключительных этапах обработки льняного волокна в котонизаторе. Применение податливой гарнитуры снизит нагрузку на волокно при его взаимодействии с прядкой, тем самым будет способствовать сохранению целостности элементарных волокон.
- Исследован процесс взаимодействия волокна при котонизации с боковыми кромками игл, в результате чего нами рекомендовано применять на первых этапах обработки, в котонизаторе иглы имеющие грани на своих боковых поверхностях. Применение игл с гранями на боковых поверхностях приведет к повышению эффективности очистки и утонения льняных волокнистых комплексов.
- Разработан экспериментальный стенд и проведены исследования подтвердившие преимущества метода подготовки к утонению и очистке волокна в гладких вальцах вращающихся с различной скоростью. Результаты этих исследований позволили получить зависимости прочности 100 мм отрезков ленты короткого волокна от ее линейной плотности, давления в жале валов, соотношения скоростей вращения валов. Эти зависимости могут быть использованы при проектировании нового оборудования и технологического процесса для очистки и утонения короткоштапельного льняного волокна.
- Проведены исследования процесса получения волокна при различной конфигурации технологических цепочек, подтвердившие необходимость применения нового способа очистки и утонения волокна. В результате применения гладких валов вращающихся с различной скоростью при подготовке волокна к штапелированию, и одной ступени очистителя котонизатора линейная плотность получаемого волокна снизилась до 1,6-1,8 текс, при незначительном увеличении доли коротких волокон.
- Предложена конструкция прототипа промышленной установки для утонения и очистки волокна. Установка позволит получать волокно необходимого качества, с меньшими затратами материальных и энергетических ресурсов.
По теме диссертации опубликованы следующие работы:
Статьи в журнале, включенном в перечень ВАК
- Вихарев С.Н. Роль упругих свойств гарнитуры при взаимодействии с волокном. / Вихарев С.Н., Корабельников Р.В., Корабельников А.Р..// Изв. Вузов. Технология текстильной промышленности. – Иваново – 2007. - №1с
- Вихарев С.Н. Особенности нагружения волокна рабочими органами котонизатора с учетом их упругих свойств / Вихарев С.Н., Корабельников Р.В., Корабельников А.Р., Щербинин С.А..// Изв. Вузов. Технология текстильной промышленности. – Иваново – 2007. - №3
- Вихарев С.Н. Особенности взаимодействия острия игл игольчатой гарнитуры с волокном при котонизации./ Вихарев С.Н., Корабельников Р.В., Корабельников А.Р., Щербинин С.А.// Изв. Вузов. Технология текстильной промышленности. – Иваново – 2007. - №4с
- Вихарев С.Н. О формировании технологических линий для котонизации льняного волокна / Вихарев С.Н., Корабельников Р.В., Корабельников А.Р.// Изв. Вузов. Технология текстильной промышленности. – Иваново – 2008. - №4с
Статьи в научных сборниках
- Вихарев С.Н. Обоснование выбора параметров игольчатой гарнитуры для очистки короткоштапельного льняного волокна. / Вихарев С.Н., Корабельников А.Р.// Cб. Научных трудов молодых ученых КГТУ. – Кострома – 2007. - №7
- Вихарев С.Н. Особенности подготовки короткоштапельного льняного волокна к утонению и очистке от сорных примесей по новому способу / Вихарев С.Н., Корабельников А.Р., Корабельников Р.В.// Вестник КГТУ. – Кострома – 2007. - №15
- Вихарев С.Н. Особенности структурного состава сорных примесей в волокне / Вихарев С.Н., Корабельников А.Р.// Cб. Научных трудов молодых ученых КГТУ. – Кострома – 2007. - №7
- Вихарев С.Н. Прогнозирование качественных показателей короткоштапельного льняного волокна, полученного методом контролируемого разрыва / Вихарев С.Н., Корабельников А.Р., Шалыгин А.А.// Вестник КГТУ. – Кострома – 2008. - №17
- Вихарев С.Н. Анализ некоторых свойств короткоштапельных волокон как основа выбора технологических операций. / Вихарев С.Н., Корабельников Р.В., Корабельников А.Р.// Cб. Научных трудов молодых ученых КГТУ. – Кострома – 2008. - №9
Материалы конференций:
- Вихарев С.Н. Обработка волокна предназначенного для котонизации, в гладких вальцах./ Вихарев С.Н.// Тез. Докл. Международной научно-технической конференции «Актуальные проблемы переработки льна в современных условиях» (Лен-2008). – Кострома – 2008.
- Вихарев С.Н. Учет свойств короткоштапельных волокон (хлопок, котонин) при выборе технологических операций при создании очистителя-котонизатора. / Вихарев С.Н.// Тез. Докл. Международной научно-технической конференции «Актуальные проблемы переработки льна в современных условиях» (Лен-2008). – Кострома – 2008.
- Вихарев С.Н. Новый очиститель-котонизатор для льняного волокна/ Вихарев С.Н., Савосин С.А., Корабельников А.Р., Щербинин С.А., Корабельников Р.В. // Тез. Докл. Международной научно-технической конференции «Высокоэффективные разработки и инновационные проекты в льняном комплексе России». – Вологда – 2007.
- Вихарев С.Н. Исследования влияния конструктивных параметров очистителя-котонизатора короткоштапельного льняного волокна на процесс очистки. / Вихарев С.Н., Корабельников А.Р., Щербинин С.А. // Тез. Докл. Всероссийской научно-технической конференции «Современные технологии и оборудование текстильной промышленности». (Текстиль 2007). – Москва. – 2007.
- Вихарев С.Н. Исследования влияния конструктивных параметров очистителя-котонизатора короткоштапельного льняного волокна на процесс очистки. / Вихарев С.Н., Корабельников А.Р., Щербинин С.А. // Тез. Докл. Международной научно-технической конференции «Современные наукоемкие технологии и перспективные материалы текстильной и легкой промышленности» (Прогресс 2007) – Москва. – 2007
