авторефераты диссертаций БЕСПЛАТНАЯ РОССИЙСКАЯ БИБЛИОТЕКА - WWW.DISLIB.RU

АВТОРЕФЕРАТЫ, ДИССЕРТАЦИИ, МОНОГРАФИИ, НАУЧНЫЕ СТАТЬИ, КНИГИ

 
<< ГЛАВНАЯ
АГРОИНЖЕНЕРИЯ
АСТРОНОМИЯ
БЕЗОПАСНОСТЬ
БИОЛОГИЯ
ЗЕМЛЯ
ИНФОРМАТИКА
ИСКУССТВОВЕДЕНИЕ
ИСТОРИЯ
КУЛЬТУРОЛОГИЯ
МАШИНОСТРОЕНИЕ
МЕДИЦИНА
МЕТАЛЛУРГИЯ
МЕХАНИКА
ПЕДАГОГИКА
ПОЛИТИКА
ПРИБОРОСТРОЕНИЕ
ПРОДОВОЛЬСТВИЕ
ПСИХОЛОГИЯ
РАДИОТЕХНИКА
СЕЛЬСКОЕ ХОЗЯЙСТВО
СОЦИОЛОГИЯ
СТРОИТЕЛЬСТВО
ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ
ТРАНСПОРТ
ФАРМАЦЕВТИКА
ФИЗИКА
ФИЗИОЛОГИЯ
ФИЛОЛОГИЯ
ФИЛОСОФИЯ
ХИМИЯ
ЭКОНОМИКА
ЭЛЕКТРОТЕХНИКА
ЭНЕРГЕТИКА
ЮРИСПРУДЕНЦИЯ
ЯЗЫКОЗНАНИЕ
РАЗНОЕ
КОНТАКТЫ


Pages:     | 1 | 2 || 4 |

Теоретические и технические основы повышения эффективности процесса трепания недоработанного льняного волокна

-- [ Страница 3 ] --

 а б Распределение удельного-27

 а б Распределение удельного-28

а б

Рис. 9. Распределение удельного давления по длине свободного сходящего участка пряди:

а – для пряди длиной 0,45 м, б – для пряди длиной 0,6 м

(по результатам расчета)

Итоговым результатом исследований, представленных в главе, явилась рекомендация использования нового метода расчёта параметров процесса трепания и его моделирования при обосновании новых решений для повышения эффективности трепальных воздействий.

В четвёртой главе на основе анализа результатов, полученных при использовании нового метода моделирования, предложена концепция совершенствования процесса трепания недоработанного льняного волокна. Согласно ей важнейшими направлениями совершенствования процесса являются:

а) обеспечение дифференциации интенсивности воздействий по высоте поля трепания, с тем чтобы участки пряди у зажима подвергались более интенсивным воздействиям, а свободные – минимальным;

б) интенсификация процесса обескостривания обрабатываемой пряди вблизи её зажима за счёт усиления эффектов скользящего изгиба, смещения прядей друг относительно друга, варьирования их натяжения и уменьшения объёмной плотности слоя. При этом следует создать условия, при которых удар билом не будет происходить по одному и тому же месту пряди;

в) повышение эффективности одновременной обработки льняных прядей, имеющих разную длину, и обеспечение условий для снижения вероятности возникновения локальных разрушений волокна в поперечном и продольном направлениях прядей.

Установлено, что характер нагружения прядей в зависимости от их длины в поле трепания при прочих равных условиях может существенным образом отличаться. В определённых случаях могут формироваться значительные градиенты скоростей точек на концах пряди. На рис. 10 представлены графические зависимости изменения сил натяжения у точки зажима от угла поворота трепального барабана горстей волокна разной длины: 40, 50 и 60 см.

Рис. 10. Изменение сил натяжения

у точки зажима горстей разной длины

(по результатам расчета)

Из анализа графических зависимостей следует, что при обработке прядей разной длины очевидны различия в изменении силы натяжения горсти. Таким образом, на эффективность обработки свободных участков пряди существенным образом влияет её длина. Поэтому при анализе процесса трепания и при синтезе новых конструкций трепальных машин необходимо учитывать этот параметр.

Впервые осуществлена идентификация причин и условий возникновения локальных кратковременных нагружений прядей, обусловленных ростом давления на них со стороны бил. Их количество и величина зависят от длины пряди и конструкции бил барабанов. Распределение этих кратковременных нагрузок по длине пряди неравномерно (рис. 11 и 12).

Наиболее характерные нагружения образуются в результате захлёстывания конца пряди за планки подбильной решётки – I, захлёстывания пряди на тыльную сторону бильной планки – II, при сходе с кромки била – III, а также при ударе билом по пряди – IV. Величины удельных давлений на волокно при ударе и при взаимодействии с планками подбильной решётки и при сходе с бильной планки имеют близкие друг к другу значения (рис. 13).

 Натяжение в зажиме (1) и набегающей-30

Рис. 11. Натяжение в зажиме (1) и набегающей ветви пряди у нижней кромки (2)

(по результатам расчета)

 Изменение удельного давления слоя -31

Рис. 12. Изменение удельного давления слоя

на рабочую кромку по длине обрабатываемой пряди (по результатам расчета)

 Положение пряди при трепании в-32

Рис. 13. Положение пряди при трепании

в моменты возникновения характерных

локальных пиковых нагрузок
(по результатам моделирования)

Установлено, что наиболее вероятным механизмом повреждения закострённого льняного волокна в процессе трепания является его износ в процессе соприкосновения с рабочими кромками бил трепальных барабанов, обусловленный, прежде всего, силами давления этих бил на волокно. Росту величины износа способствует повышенная закострённость волокна, увеличение сил его натяжения и толщины слоя обрабатываемых прядей, а также уменьшение радиуса закругления рабочих кромок бильных планок. Вблизи зажима прядей возникающие при износе повреждения части волокон могут приводить к смещению (стаскиванию) оборванных волокон вдоль обрабатываемых прядей и, как следствие, увеличению волокнистых отходов. В ряде случаев такое смещение в результате трепания будет приводить к увеличению длины прядей трёпаного волокна.

Установлена необходимость учёта в качестве одного из критериев эффективности технологических взаимодействий волокна с рабочими органами трепальных барабанов энергетической характеристики, в частности распределения кинетической энергии элементов пряди по её длине. Наряду с силовыми параметрами (натяжением и давлением) её использование позволит повысить информативность системы критериев в части эффективности воздействий на прядь в процессе трепа­ния (рис.14). Использование усовершенствованной системы критериев эффективности процесса трепания льна позволило установить целесообразность сохранения должного уровня натяжения и удельного давления на волокно за счёт увеличения угла обхвата прядью кромок бил в поле трепания без увеличения (или с минимальном увеличением) кинетической энергии свободного участка пряди. Это возможно при условии сокращения числа перелётов «с била на било» свободного участка пряди, а также снижения числа случаев захлёстывания свободного участка пряди за планки подбильной решётки и основную планку била.

 Распределение нормированных-33

Рис. 14. Распределение нормированных оценок вновь предложенных критериев

по длине пряди: а – кинетической энергии, б – среднего натяжения

Пятая глава посвящена обоснованию новых технических решений, обеспечивающих повышение эффективности трепальных воздействий при обработке недоработанного волокна. В основе решений – стремление, прежде всего, к достижению минимальной интенсивности воздействий на ослабленную вследствие предварительной обработки волокна концевую часть пряди.

По совокупности результатов обоснования новых технических решений, направленных на повышение эффективности процесса трепания, для реализации на практике предложено следующее.

Применительно к размерам существующих трепальных машин целесообразно использовать трёх- или четырёхбильные барабаны.

Для более эффективного обескостривания срединной части горстей, обеспечения лучших условий подвода свободного участка пряди к подбильной решётке, уменьшения количества случаев перелёта конца пряди с била одного барабана на било другого, а также для обработки прядей повышенной длины предлагается применять асимметрично расположенные по отношению к стойке била бильные планки с увеличенной шириной. Тыльная кромка этой более широкой планки может быть исполнена в виде бруса круглого или иного сечения, который обеспечит удержание свободного участка пряди после её схода с рабочей кромки бильной планки.

С целью уменьшения величины пиковых нагружений пряди при её взаимодействии с планками подбильной решётки форму последней следует выбирать исходя из условия недопущения захлёстывания конца пряди за планки решётки. Примером такого исполнения является решётка-жалюзи.

Установлено, что при сходе пряди с подбильной решётки нецелесообразно создавать условия для захлёстывния пряди за основную планку била. В этой связи в момент схода пряди с подбильной решётки необходимо максимально уменьшить вылет кромки била и расстояние между кромкой била и ближайшей к ней планкой решётки.

Для снижения интенсивности нагружения концов обрабатываемых прядей (снижения эффекта «обсечки» волокна) предлагается обеспечить дифференциацию интенсивности воздействий по высоте поля трепания. Для этого впервые рекомендованы для использования активные рабочие органы, обеспечивающие отклонение тыльной части планки при повышенном давлении на свободный участок пряди. Это будет способствовать снижению интенсивности воздействия на эту зону обрабатываемого льна. Для решения задачи выбора конструктивных параметров подвижной (вращающейся) дополнительной тыльной планки создана расчётная модель, схема которой представлена на рисунке 15.

В вертикальной плоскости движется математический маятник: безынерционный стержень длиной l1 с точечной массой m1. Точка подвеса рычага находится в подвижной точке О. Последняя совершает в той же плоскости заданное движение по окружности радиуса R била трепального барабана, определяемое законом = t, где – скорость вращения барабана. Исходя из положений механики относительного движения получили уравнение движения маятника в инерциальной системе отсчёта, связанной с вращающимся билом: . В случае действия на дополнительную тыльную планку силы давления N со стороны пряди в правую часть уравнения добавляется момент этой силы относительно оси подвеса маятника: N. В конструкции подвижной тыльной планки предусмотрено её перемещение только в ограниченном угловом секторе. Численная оценка времени возврата тыльной части планки в исходное состояние после её отклонения показала, что к моменту следующего взаимодействия с прядью она из отклонённого положения гарантировано возвращается в исходное состояние. Численным методом также были определены необходимые конструктивные параметры и масса шарнирно закреплённой дополнительной опоры.

 Модель подвижной дополнительной-38

Рис. 15. Модель подвижной дополнительной тыльной планки

и имитация её взаимодействия с прядью

Для улучшения условий по выделению костры из прядей вблизи их зажима предложены, наряду с использованием условия «двойного протрёпа», решения по цикличному изменению объёмной плотности слоя, интенсификации смещения прядей друг относительно друга и варьирования расстояния от точки

 Значения коэффициентов-39
Рис.16. Значения коэффициентов эффективности обескостривания при предлагаемой (1) и типовой конструкции узла зажима (2): р1 – варьирование сил давления; р2 – варьирование сил натяжения; р3 – смещение прядей; р4 – разрыхление слоя; р5 – натяжение прядей; р6 – давление прядей на кромку била

зажима до места удара билом по пряди. Для этого предложено использовать пассивную криволинейную направляющую, установленную вблизи зажима слоя льна. С учетом этого предложения был рассчитан интегральный показатель эффективности обескостривания. Значения его составляющих оказались более высокими в сравнении с аналогичными параметрами типовой конструкции (рис. 16).

С учётом изменения (уменьшения) линейной плотности обрабатываемой горсти необходимо дифференцировать воздействия на прядь по длине трепальной секции. При этом необходимо обеспечить условия стабилизации сил натяжения пряди вблизи её зажима и условия, необходимые для отклонения подвижной тыльной планки в нижней части поля трепания. Поэтому предлагается использовать бильную планку с увеличивающейся шириной её тыльной части по длине трепального барабана.

По результатам сравнительного исследования с использованием компьютерного моделирования типовой и предлагаемой новой конструкции трепального барабана установлено, что характер нагружения обрабатываемой пряди обеспечивает более выгодные технологические условия для обескостривания льна (рис.17). При сохранении стабильного усреднённого натяжения пряди вблизи зажима обеспечиваются условия для более интенсивного удаления костры в средней зоне длины свисающей пряди. Нагружение свободных участков оказывается более щадящим.

___________ без тыльной планки _ _ _ _ _ _ с тыльной планкой

Рис. 17. Распределение величины давления на прядь и кинетической энергии по её длине

В шестой главе представлены материалы по экспериментальному подтверждению основных теоретических выводов, результаты лабораторных и производственных проверок основных разработок и расчёты их экономической эффективности.

Представлена информация о новом программном комплексе, основанном на использовании созданного метода моделирования процесса трепания, и расчёт его основных силовых и кинематических параметров (рис.18). Особенностью комплекса является возможность определения значений силы натяжения элементов (рис.19), силы давления, кинетической энергии, скорости и ускорения в любом сечении по длине пряди (по углу поворота била) и длине трепальной секции.

 Окна компьютерной программы для-43

Рис. 18. Окна компьютерной программы для ввода данных

и визуализации процесса трепания

 Расчётные значения натяжения -44 Рис. 19. Расчётные значения натяжения участков пряди Особо ценным является возможная визуализация процесса взаимодействия пряди с билом барабана. Комплекс принят к внедрению конструкторским бюро ООО «Промтекс», ГНУ ВНИИЛК и используется в учебном процессе КГТУ при подготовке инженеров по специальности «Технология и оборудование производства натуральных волокон». В материалах главы представлены результаты исследований с использованием тензометрии, подтверждающие, что

применение активных рабочих органов бил барабанов снижает силу втягивания волокна в момент его захлёстывания. Установлено, что это обеспечивается смещением подвижной тыльной планки в нижней части поля трепания, которая к началу следующего цикла занимает исходное положение. Подтверждена эффективность совокупного применения новых решений по совершенствованию конструкции барабана (подбильная решётка типа «жалюзи», подвижные планки (тыльная и последняя подбильной решётки). В сравнении с типовой конструкцией наблюдается повышение выхода длинного волокна на 1,5–3%. Основным преимуществом новой конструкции била является возможность получения трёпаного волокна с допустимой нормой содержания костры при меньшей частоте вращения барабанов. Представлены результаты лабораторной проверки технологической эффективности новой однопроцессной машины для получения льняного волокна (рис. 20), отличительной особенностью которой явились трепальные барабаны с билами предложенной конструкции. Доказано, что их применение обеспечивает увеличение выхода длинного волокна до 4% при условии не превышения массовой доли костры более стандартных норм (рис. 21).

 Однопроцессная машина для-46
Рис.20. Однопроцессная машина для получения трёпаного льна Рис. 21. Выход длинного волокна при использовании барабанов разных конструкций


Pages:     | 1 | 2 || 4 |
 





 
© 2013 www.dislib.ru - «Авторефераты диссертаций - бесплатно»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.