Введение к работе
АКТУАЛЬНОСТЬ ТЕМЫ. В последнее время в нашей стране и за рубежом возрос интерес к производству льняного волокна как сырья для текстильной промышленности. В этой связи в агропромышленном комплексе появились интенсивные технологии уборки льна и получения тресты. Повсеместно используется раздельная технология, включающая операции получения стланцевой тресты, формирование из неё рулонов и их доставку на льнозаводы. Преимуществом этой технологии является резкое сокращение затрат ручного труда и снижение энергоёмкости процессов, реализуемых на предприятиях первичной обработки. Однако эти нововведения привели к снижению технологического качества льняной тресты. Появились новые пороки структуры слоя стеблей, увеличились их механические повреждения и резко возросла неровнота свойств, определяющих технологическую ценность льна. В итоге произошло снижение выхода длинного трёпаного волокна.
Анализ причин упомянутого снижения привёл к выводу об отсутствии адекватных изменений в технологии первичной обработки стланцевой льняной тресты, структура и качество которой существенно отличается от моченцовой. Применяемые приёмы дифференциации по интенсивности механических воздействий при обескостривании льняных стеблей на мяльно-трёпальном агрегате (МТА) оказались малоэффективными. Это привело к необходимости дополнительного изучения структурных свойств тресты с последующей разработкой рекомендаций, технических и технологических решений, обеспечивающих повышение выхода длинного волокна на отечественных льнозаводах.
В этой связи тема диссертационной работы является актуальной, поскольку связана с решением важнейшей практической задачи - рациональным использованием льняного сырья и увеличением выхода трёпаного льна, как основного сырья на отечественных льнокомбинатах.
ЦЕЛЬ И ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЙ. Основной целью исследования является увеличение выхода трёпаного льна за счёт обеспечения рационального расположения слоя стеблей льняной тресты перед обработкой на МТА.
Для достижения поставленной цели ставились следующие задачи:
изучить характер варьирования свойств льняной тресты в рулонах и выявить параметры структуры слоя при их размотке, имеющие трендовые изменения;
разработать метод контроля важнейших структурных параметров
движущегося слоя стеблей тресты и обосновать рацпунхтьиые условия-егОч
реализации;
СПетгрсург
оэ 2isiY**-fiX>R
разработать методы и алгоритмы прогнозирования пригодности стеблей льнотресты к трепанию перед МТА, а также изменения структурных параметров слоя стеблей тресты в процессе их слоеутонения и промина;
разработать систему автоматического контроля и управления положением слоя льняной тресты перед обработкой на МТА;
разработать исходные требования на создание системы автоматического управления положением слоя тресты и осуществить оценку экономической эффективности при её внедрении на льнозаводах.
МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ. Методической основой диссертации явились, труды ведущих учёных в области первичной обработки лубоволокнистых материалов и создания автоматизированных систем управления различными технологическими процессами в этой области. В работе использовали теоретические и экспериментальные методы исследования. Применяли дифференциальное и интегральное исчисления, численные математические методы, методы текстильного материаловедения, теорию автоматического управления непрерывных и дискретных систем, а также исследование нелинейных систем методом фазовой плоскости. При проведении экспериментальных исследований использовали стандартную и оригинальную аппаратуру. Обработка опытных данных осуществлялась с использованием общепринятых методов математической статистики при 95% доверительной вероятности. Вычислительные процедуры реализовывали с применением ПЭВМ, используя программы C-H-Builder 6.0, Borland C++ v.3.0, Turbo Pascal v.7.0, Statistica, MathCad 2000, Matlab 6.0, Mikal, Stadia, MS Excel.
НАУЧНАЯ НОВИЗНА заключается в разработке теоретических основ и принципов функционирования автоматической системы контроля и управления расположением слоя стеблей стланцевой льняной тресты на основе выявленных закономерностей изменения их свойств в рулонах. В результате исследований впервые:
изучен характер изменения важнейших технологических свойств льняной тресты в слое, составляющем рулон, и выявлены трендовые изменения по сноповой длине стеблей, их разбросу по вершиночным и комлевым концам, а также по параметру отделяемости волокна от древесины;
разработан метод идентификации компонент, формирующих изменчивость технологических свойств и структурных параметров по длине слоя льняной тресты;
разработана математическая модель и обоснован метод автоматического определения средней длины стеблей и среднего квадратического
5
отклонения их вершиночных и комлевых концов в
движущемся слое льняной тресты;
усовершенствована модель прогнозирования пригодности совокупности стеблей в слое к трепанию с учётом изменения параметров его структуры при слоеутонении и промине;
уточнен метод расчёта периметра излома стеблей в процессе их промина;
обосновано применение принципа компенсации возмущения для управления положением слоя с учетом возмущающих воздействий, характеризующих структуру стеблей тресты в слое при его движении.
ПРАКТИЧЕСКАЯ ЦЕННОСТЬ И РЕАЛИЗАЦИЯ РЕЗУЛЬТАТОВ РАБОТЫ. Впервые создана автоматическая система, позволяющая управлять положением слоя при его движении, для обеспечения рациональных условий обескостривания стеблей льняной тресты в трепальной машине. Предложенная система является основой для создания системы автоматического управления (САУ) режимами работы мяльно-трёпального агрегата при получении льняного волокна.
Проведено ранжирование свойств стланцевой льняной тресты по уровню их изменчивости в слое, что необходимо учитывать при совершенствовании существующего стандарта в части оценки качества льняной тресты и при организации переработки «недотрёпа» на льнозаводах.
Созданы технические средства контроля и управления расположением слоя, результаты апробации которых явились основой исходных требований для разработки и создания автоматической системы управления положением слоя тресты перед МТА. Исходные требования приняты к использованию Костромским СКБТМ.
Алгоритм прогнозирования пригодности слоя стеблей к трепанию явился основой для создания САУ режимами МТА и принят к использованию Всероссийским НИИ по переработке лубяных культур.
Результаты работы используются в учебном процессе при подготовке инженеров по специальности 2801 и 2102 (дисциплины: «Технология и оборудование производства натуральных волокон», «Автоматизация технологических процессов и производств», «Основы моделирования и оптимизации технологических процессов» и «История техники и основы автоматизации»).
АПРОБАЦИЯ РАБОТЫ.. Основные положения диссертационной работы докладывались и обсуждались на международной научной конференции студентов (Москва, 2001); на международной научно-практической конференции «Льняной комплекс России. Проблемы и перспективы» (Вологда, 2001); на НТК «Шаг в будущее» (Кострома, 2001); на Всероссийской научной конференции «Актуальные проблемы развития текстильной промышленности», (Москва, МГТУ, 2002); на
международной научно-технической конференции «Актуальные проблемы
переработки льна в современных условиях (Лен-2002)» (Кострома, 2002); на международной научно-практической конференции «Инновационная привлекательность льняного комплекса России» (Вологда, 2003); на 55-й межвузовской научно-технической конференции молодых ученых и студентов «Студенты и молодые ученые ЮТУ - производству» (Кострома, 2003); на расширенном заседании кафедры технологии производства льняного волокна КГТУ (Кострома, 2003); на общероссийском научном семинаре «Технология текстильных материалов» (Кострома, 2004); на заседании Учёного совета Всероссийского НИИ по переработке лубяных культур (Кострома, 2003); на производственном совещании АО «Костромское СКБТМ» (Кострома, 2004).
ПУБЛИКАЦИИ. По теме диссертации опубликовано в центральных журналах, в тематических сборниках и путём депонирования 19 научных работ, получен патент Российской Федерации и положительное решение по заявке на изобретение «Способ получения длинного лубяного волокна».
ОБЪЕМ РАБОТЫ. Диссертационная работа состоит из введения, шести глав и
общих выводов. Работа содержит страниц, из них таблиц, рисунков, список
литературы, включающий наименований, приложения.
