Содержание к диссертации
Введение
I.I. Обзор литературы и задачи исследования 8
Выводы 35
2. Экспериментальные исследования электризации волокон при выработке хлопколавсановой пряжи в пневмопрядении 37
2.1. Методика для определения степени электризации полуфабрикатов и пряжи 37
2.1.1. Единица измерения степени электризации 37
2.1.2. Прибор для определения величины и знака электризации 38
2.1.3. Расчет необходимого числа испытаний при измерениях электростатических зарядов 47
2.2. Электризация волокон на технологических переходах при выработке хлопколавсановой пряжи в пневмопря дении 51
2.2.1. Электризация волокон на трепальной машине 53
2.2.2. Электризация волокон на чесальной машине 58
2.2.3. Электризация волокон на ленточной машине 66
2.2.4. Электризация волокон на пневмомеханической прядильной машине 71
Выводы 74
3. Исследование процессов рассеяния электростатических зарядов с волокнистых материалов 76
3.1. Постановка общей задачи 77
3.2. Анализ размерностей 79
3.3. Стационарная задача 82
3.4. Задача о точечном источнике 83
3.5. Рассеяние зарядов в холсте 84
3.6. О граничных условиях 88
3.7. Утечка зарядов с холста 89
3.8. О пондеромоторных силах 90
3.9. Прочностный аспект ВМ 92 ЗЛО. Микроклиматический аспект 95 Выводы 96
4. Исследование технологии выработки хлопколавсановой пряжи с применением антистатической обработки волокон 98
4.1. Установка для антистатической обработки волокон 99
4.2. Антистатическая обработка волокон 104
4.3. Определение оптимального количественного состава компонентов эмульсии с помощью метода ортогонального планирования эксперимента 105
4.4. Контрольный вариант выработки хлопколавсановой пряжи с применением антистатической обработки волокон 109
4.4.1. Повышение производительности чесальных и ленточных машин путем антистатической обработки волокон 109
4.4.2. Снижение обрывности пряжи на пневмомеханических прядильных машинах 117
Выводы 119
5. Производственные испытания эффективности обработки волокон при выработке хлопколавсановой пряжи 121
5.1. Применение эмульсии на основе лаурилового спирта при выработке хлопколавсановой пряжи на пневмомеханических прядильных машинах 121
5.2. Применение эмульсии на основе лаурилового спирта при выработке хлопколавсановой пряжи на кольцевых прядильных машинах 125
5.3. Применение эмульсии на основе лаурилового спирта при антистатической обработке вискозных волокон 129
5.4. Применение эмульсии на основе лаурилового спирта при выработке хлопковискозной пряжи на кольцевых прядильных машинах 133
5.5. Эмульсирование хлопка 134
5.6. Внедрение эмульсии на основе лаурилового спирта на текстильных предприятиях 135 5.6.1. Экономическая эффективность использования в прядении эмульсии на основе лаурилового спирта 137
Выводы 138
Общие выводы 140
Литература -^
Приложение I -^
Приложение 2 ^
Приложение 3 *
- Методика для определения степени электризации полуфабрикатов и пряжи
- Рассеяние зарядов в холсте
- Установка для антистатической обработки волокон
- Применение эмульсии на основе лаурилового спирта при выработке хлопколавсановой пряжи на пневмомеханических прядильных машинах
Введение к работе
В постановлении ХХУІ съезда КПСС определены основные направления развития народного хозяйства. Главной задачей одиннадцатой пятилетки является последовательное осуществление курса коммунистической партии на подъем материального и культурного уровня жизни советского народа на основе устойчивого, поступательного развития народного хозяйства, ускорение научно-технического прогресса и перевода экономики на интенсивный путь развития /І/. В числе других отраслей народного хозяйства партия поставила важные и ответственные задачи перед работниками текстильной промышленности. В текущей пятилетке выпуск продукции должен увеличиться на 18-20%, выработку всех видов тканей планируется довести до 12,7 млрд. иг в год; почти весь указанный прирост продукции предусматривается получить путем повышения производительности труда. Важная роль в повышении производительности труда отводится научно-техническому прогрессу, поскольку основа основ научно-технического прогресса - это развитие науки. Только на основе ускоренного развития последней возможно решение поставленных задач /2/.
Внедрение научных достижений на текстильных предприятиях страны способствует созданию принципиально новых технологических процессов, интенсификации производства, улучшению качества выпускаемой продукции и снижению обрывности в прядении и ткачестве.
Актуальность диссертационного исследования, выполненного в соответствии с тематическим планом научно-исследовательских работ ИвНИТИ, утвержденным заместителем Министра легкой промышленности СССР от 08.01.81 г., а также с единым планом внедрения законченных научно-исследовательских работ Минлегпрома СССР на - б -
1984 г. /АЕ-І2/І67І8/ состоит в том, что исследования направлены на решение важной проблемы в текстильной промышленности -- повышения прядильной способности хлопколавсановых смесей путем антистатической обработки волокон и снижения обрывности в прядении.
Целью настоящего исследования является разработка мероприятий по устранению электризации хлопколавсановых смесей в пневмо-прядении. Исключение электризации путем антистатической обработки волокон способствует повышению производительности технологического оборудования и снижению обрывности в прядении.
Методика исследования. При теоретическом изучении вопроса рассеяния электростатических зарядов с волокнистых материалов использовался метод самосогласованного поля, хорошо известный в статистической физике; причем рассмотрены частные случаи, которые интегрируются до простых формул, представляющие наибольший интерес. В экспериментальной части работы применялся метод математического планирования эксперимента и методы математического моделирования. Производственные испытания выполнялись по стандартным методикам. Обработка и анализ результатов эксперимента проводились с помощью методов математической статистики и теории вероятностей с применением ЭВМ.
Научная новизна. В работе впервые теоретически доказана и экспериментально подтверждена возможность значительного снижения электризации лавсановых волокон и смесей их с хлопком путем обработки двухкомпонентной эмульсией на основе спиртов жирного ряда. Установлены предельные допустимые величины электростатических зарядов, не вызывающих затруднений при обработке волокон на технологических переходах. Разработаны оптимальные параметры исследуемого процесса, позволяющие проводить антистатическую обработку в наиболее благоприятных условиях. - 7 -Получены экспериментальные зависимости изменения величины электростатического заряда в полуфабрикатах в зависимости от параметров работы технологического оборудования и режима антистатической обработки волокон.
Разработана конструкция распылителей, способствующих более эффективной обработке волокон различными препаратами.
Практическая ценность диссертационного исследования состоит в том, что его результаты обеспечили повышение качественных показателей полуфабрикатов и снижение обрывности в прядении в среднем на 20-25%, что подтверждается внедрением научных разработок на текстильных предприятиях.
Экономический эффект от внедрения результатов работы на прядильно-ткацкой фабрике "Шуйский пролетарий", Новогоркинской прядильно-ткацкой фабрике, прядильно-ткацкой фабрике им. Красина, Южской прядильно-ткацкой фабрике и Тейковском хлопчатобумажном комбинате составил более 440 тыс. руб. в год.
Реализация результатов работы. В соответствии с единым планом внедрения законченных научно-исследовательских работ Минлег-прома СССР на 1984 г. /AE-I2/I67I8/ от 21,12.83 результаты настоящего исследования приняты к внедрению на ряде предприятий отрасли.
Объем работы. Работа изложена на страницах машинописного текста содержит 5 глав, общие выводы, № рисунков, 3\ таблицы, перечень использованной литературы из 82. наименований и три приложения.
Методика для определения степени электризации полуфабрикатов и пряжи
Разработка методики определения электризации полуфабрикатов и пряжи включает выбор единицы измерения электростатического заряда, прибора для его определения и расчет необходимого числа испытаний при измерениях. единица измерения степени электризации Поскольку химические волокна, особенно синтетические, являются хорошими диэлектриками (их удельное сопротивление составляет величину порядка 10 10 Ом. см), измерение на них заряда аналогично измерению зарядов на диэлектриках.
Важным фактором при оценке степени электризации волокнистых материалов, а также при сопоставлении результатов отдельньк исследований является выбор единицы измерения электростатического заряда. Основной единицей измерения количества электричест - 38 ва является кулон (Кл). Эта единица принята нами за основную характеристику при исследованиях электризации полуфабрикатов и пряжи. Величина элементарного электрического заряда Є= 1,6хКГ19 Кл.
По сравнению с токами в электротехнике, при которых за секунду переносятся заряды в несколько кулонов, токи, образующиеся при электризации диэлектриков, малы и составляют величину порядка 10 - 10 Кл/с. Заряды, возникающие при электризации волокнистых материалов, обычно не превышают 3x10 Кл/с.
Рассеяние зарядов в холсте
Заряды, приобретаемые ВМ при их скольжении по деталям машин, обусловливают отрицательный в технологическом смысле факт -- ослабление связей между волокнами. При этом прочность ВМ снижается иногда до такой степени, что прерывается собственно технологический процесс. Исследуем этот вопрос на примере идеальных волокнистых структур Пусть d - диаметр волокна. Тогда на участке д X холста (ось О Л проходит внутри холста и _L оси холста, то есть (рис. 3.2) -1 осям Oi и ОУ располагается n-A jd волокон. Сила между соседними слоями (рис. 3.3), приходящаяся на участок ьдХ f где С - длина волокна , Д г- Рассмотрим микроклиматический аспект задачи, то есть ВМ открытые в термодинамическом смысле Из предыдущих рассуждений следует, что электрическими свойствами ВМ можно управлять посредством величин 5,. Обычно ВМ, участвуя в технологическом процессе, погружены в воздушную среду СЯ , с которой они взаимодействуют, то есть обмениваются энергией, влагой, зарядами. Воздушная среда характеризуется температурой І ,С; относительной влажностью т , %\ подвижностью V э м/с; давлением р , Па; плотностью зарядов обоих знаков Гі 7М3 ; запыленностью С , мг/м3 и другими величинами. Совокупность этих параметров составляет
Выявлено, что на прочностные свойства ВМ со стороны сЛ наиболее существенно влияет влажность воздуха f , поэтому исходная задача сводится к исследованию функций Величину ї) имеет смысл связать с удельной проводимостью /73/:
Согласно величина Г посредством сопротивления R связывается с ( со / w ) соотношением где /1,5 - положительные константы.
Поскольку логарифм - монотонная функция, из (3.49) и (3.50) следует, что чем больше б , тем больше . Таким образом, зависимость электрических (а, следовательно, и прочностных) свойств ВМ от влажности воздуха \ сводится к функции ( т).
Например, для шерстяных волокон Функция Є (У) имеет на отрезке [ 16 и I009SJ б( ?) монотонно возрастает почти в пять раз.
Для хлопковых волокон В этом случае min=1,3 наступает также при На згчастке 16,5 и 65% возрастает почти в 15 раз. Следовательно, хлопок более гигроскопичен, чем шерсть (в смысле б Таким образом, ВМ из хлопковых или шерстяных волокон в условиях большей влажности становятся прочнее и способствуют повышению устойчивости технологического процесса.
Установка для антистатической обработки волокон
Общим принципом работы таких установок является быстрое и качественное приготовление эмульсии, автоматическая подача ее к распределительным емкостям или распылителям и равномерное орошение волокнистой массы. На рис. 4.1 приведена принципиальная схема разработанного нами устройства для антистатической обработки волокон, в состав которого входят емкости для приготовления и раздачи эмульсии, распределительные емкости, электронасосы ПА-22 и распылители.
При работе установки предварительно взвешенные компоненты эмульсии через воронку заливаются в емкость I, куда по трубопроводу 2 поступает также горячая вода. Конструкцией емкости предусмотрено интенсивное перемешивание компонентов эмульсии, для чего на конец трубопровода 3, подающего в емкости I сжатый воздух под давлением 20 Н/см , насаживается полое кольцо с радиальными отверстиями, через которые под избыточным давлением поступает воздух, интенсивно перемешивая и одновременно диспергируя компоненты эмульсии. Для контроля за давлением воздуха в емкости служит манометр. По окончании цикла приготовления, эмульсия под действием избыточного давления воздуха по трубопроводу 4 подается во вторую емкость 5, освобождая емкость I для приготовления следующей порции эмульсии. Готовая эмульсия под давлением воздуха по трубопроводу 6 переливается в распределительные бачки 7, установленные около разрыхлительно-трепальных агрегатов. Уровень заполнения бачков контролируется водомерным стеклом. Далее с помощью электронасоса ПА-22 эмульсия поступает к распылителям 9, расположенным на машинах разрыхлительно-трепального агрегата (РТА). Электрическая схема насоса блокируется с электрической схемой РТА таким образом, что при пуске агрегата автоматически включается электронасос, по-дающий эмульсию к распылителям. С целью предупреждения засорения выходных отверстий распылителей эмульсия из распределительных бачков забирается через металлические фильтры.
На рис. 4.2 показан общий вид пневматического распылителя эмульсий (ПРЭ). Последний выполнен в виде пистолета и может монтироваться непосредственно на оборудовании разрыхлительно-трепаль-ного агрегата. Принцип работы ПРЭ основан на пневматическом распылении подаваемой эмульсии потоком сжатого воздуха, поступающего от общефабричной компрессорной установки. Эмульсия из распределительного бачка по каналу I подается к выходному отверстию сопла 3 распылителя. Диспергирование эмульсии до туманообразного состояния достигается за счет динамического взаимодействия ее потока с потоком распыляемого воздуха. Воздух через канал Z с большой скоростью подходит к выходному соплу. В результате разницы относительных скоростей потоков эмульсии и сжатого воздуха, образующиеся при этом силы разрывают и дробят эмульсию на мельчайшие капельки. Чем больше разница относительных скоростей двух потоков, тем более дисперсным становится распыл. С целью регулирования потока эмульсии и одновременно автоматической очистки выходного отверстия сопла от засорения служит игла 4, управляемая электромагнитом 5 через тягу б и рычаг 7. Электромагнит сблокирован с электрической схемой РТА. В процессе прохождения волокнистого материала около распылителя включается электромагнит, его сердечник втягивается внутрь и через тягу 6 и рычаг 7 игла открывает выходное отверстие сопла для начала процесса распыла эмульсии. По прекращении поступления волокнистого материала электромагнит отключается, игла, перекрывая выходное отверстие, препятствует распылу эмульсии и одновременно прочищает сопло. Регулировочные гайки 8 и 9 изменяют ход иглы и, следовательно, производительность распылителя.
Применение эмульсии на основе лаурилового спирта при выработке хлопколавсановой пряжи на пневмомеханических прядильных машинах
В производственных условиях Южской прядильно-ткацкой фабрики выполнены сравнительные технологические испытания эмульсии на основе лаурилового спирта при получении хлопколавсановой пряжи линейной плотности 29,4 текс на пневмомеханических прядильных машинах ВД-200 Я С . Пряжа вырабатывалась из средневолокнистых сортов хлопка (75$) в смеси с полиэфирным волокном лавсан (25%) линейной плотности 167 мтекс и длиной резки 34,5 мм, обработанным на заводе-изготовителе лауроксом-9. Смешивание разнородных компонентов проводилось лентами на ленточной машине Л2-50М. Хлопковый компонент перерабатывался на поточной линии кипа-лента, состоящей из четырех питателей-смесителей П-І с наклонными очистителями ОН-3, разрыхлителя-очистителя колкового РЧК-2, осевого очистителя 40 и двух бесхолстовых трепальных машин ТБ-3. Хлопковая смесь с помощью вентилятора ЦП-7-40 распределялась по бункерным питателям системы ИвНИТИ, установленным на чесальных машинах ЧМД-4.
В чистом виде лавсановое волокно перерабатывалось на укороченном разрыхлительно-трепальном агрегате, содержащем питатели--смесители П-І с наклонными очистителями ОН-3, разрыхлитель--очиститель колковый РЧК-2 и трепальную машину Т-І6.
Антистатическая обработка лавсанового волокна осуществлялась в трубе пневмопровода перед трепальной машиной Т-І6 с помощью разработанного нами пневматического распылителя эмульсии» Производительность последнего регулировалась в соответствии с производительностью трепальной машины при учете 3%-ного нанесения эмульсии на волокнистую массу с концентрацией лаурилового спирта 2,45$. В процессе исследований состав рабочей сортировки и план прядения не изменялись (табл. 2.5 и 2.6, П.2).
Электростатический заряд полуфабрикатов и пряжи измерялся с помощью Венгерского промышленного прибора Ft)-06 по разработанной нами методике. Качественные показатели пряжи и ее обрывность на пневмомеханических прядильных машинах определялись по стандартным методикам. Гарантийная ошибка измерений не превышала 5$.
