Введение к работе
Актуальность темы диссертации обусловлена тем, что создание методик расчета рабочих органов устройства для модификации льняного волокна в ленте и их совершенствование позволит повысить производительность и надёжность работы устройства.
Проблема обеспечения сырьевой базы отечественной текстильной промышленности, в основном хлопком, после распада СССР приобрела особую актуальность. Даже в географически южных районах России не удается добиться существенного повышения производства хлопка. Попытки смягчить "сырьевой голод" из-за высокой стоимости импортного сырья заставляют обращать внимание на лён, как на традиционный российский продукт.
Использование льна для расширения сырьевой базы при производстве пряжи в текстильной промышленности возможно только за счёт применения технологий его углубленной переработки. Существующая технология переработки льна позволяет получать только 6-8% длинного чёсаного волокна от общей массы перерабатываемого сырья (льнотресты).
Короткое волокно, которого в 3-4 раза больше, используется крайне не эффективно (для производства мешковины, верёвочных изделий, пакли). Поэтому, наряду с традиционным использованием короткого волокна, в последнее время всё больший интерес проявляется к альтернативным способам получения такого короткого льняного волокна (даже из тресты масленичных культур), которое может быть использовано, как один из компонентов при выработке высококачественной пряжи, ваты, нетканых материалов.
В последнее время в Костромском государственном технологическом университете появилось несколько диссертационных работ, направленных на создание новых устройств и технологий для углублённой переработки короткого льняного волокна. Это работы Т.Ю. Смирновой, А.Р. Корабельникова, С.Н. Разина.
Цель этих работ, придать получаемому короткому волокну параметры хлопко- или шерстоподобного волокнистого продукта, который в конечном итоге называют модифицированным (штапелированным) льняным волокном (МЛВ), а иногда - котонином. Это позволяет использовать МЛВ в прядении в смеси с хлопком или шерстью, получать из короткого волокна качественную пряжу и ткани.
В связи с этим работа, направленная на совершенствование рабочих органов данных устройств является актуальной.
Цель и задачи исследований.
Целью работы является увеличение производительности и эксплутацион-ной надёжности работы устройства для модификации льняного волокна на основе совершенствования его рабочих органов.
Поставленная цель исследования обусловила необходимость постановки и решения следующих задач:
-
Проанализировать состояние дел в области теории и практики высокоскоростного трепания.
-
Провести анализ достоверности значения силы натяжения в обрабатываемой ленте при её взаимодействии с бильной планкой в традиционной модели
разработать альтернативную традиционной модель ленты, учитывающую её гибкость и растяжимость
разработать модель взаимодействия ленты (гибкой нити) с бильной планкой
осуществить проверку достоверности созданной модели
исследовать силовые нагрузки, возникающие в ленте при её взаимодействии с билами
сравнить полученные силы натяжения с силами, рассчитанными по традиционной модели.
3. Исследовать поведение рабочих органов при эксплуатации, на ос
нове которых дать рекомендации по увеличению производительности и надеж
ности работы устройства.
а) исследовать поведения бильных планок при эксплуатации.
исследовать возможность применения подвижных бильных планок при модификации льняного волокна.
исследовать колебания бильных планок в плоскости вращения.
исследовать колебания бильных планок в поперечном направлении.
дать рекомендации по выбору геометрических размеров бильных планок.
б) исследовать крутильные колебания вала совместно с бильным бараба
ном и дать рекомендации по выбору оптимального размера бильного барабана
и вала,
Методы исследования. Выполнение диссертационной работы опиралось на труды ведущих учёных в области текстильного машиностроения, первичной обработки лубяных волокон, прикладной механики нити.
Методы теоретической механики, сопротивления материалов, дифференциального и интегрального исчисления, векторного анализа, численные математические методы, теории вероятностей и математической статистики, а также прикладной механики нити, были использованы при проведении теоретических исследований. Численное исследование математических моделей проводилось в среде Delphi7 и MathCad-2000, и электронных таблиц Excel.
Научная новизна работы заключается в том, что впервые:
S создана и обоснована математическая модель гибкой нити (ленты), учитывающая её продольные деформации,
S разработана математическая модель взаимодействия (удара) ленты с билом, позволяющая определять как силы натяжения, возникающие в ленте, так и геометрию движения самой ленты,
V для созданных моделей получены явные разностные схемы пригодные для программирования на ЭВМ, численно получено условие устойчивости явных разностных схем, которое совпало с условием Куранта для волновых уравнений.
S создана и обоснована математическая модель взаимодействия нити с подвижным билом, совершающим как поступательное, так и вращательное движение,
S в рамках модели взаимодействия нити с билом, совершающим вращательное движение, определены условия закрепления бильных планок, при которых возможно возникновение резонансных явлений.
Практическая ценность работы и реализация полученных результатов. Диссертационная работа выполнялась в рамках отраслевой научно-технической программы по развитию техники и технологии переработки лубяных культур на 2001...2010 г.г., тематических планов НИР Всероссийского НИИ по переработке лубяных культур и КГТУ, а также региональной программы «Развитие льняного комплекса Костромской области».
На основе проведённых исследований были даны рекомендации по усовершенствованию рабочих органов модификатора.
S обоснован выбор толщины бильных планок;
S обоснована возможность уменьшения размеров рабочего вала модификатора и бильного барабана;
S обоснована возможность применения подвижных бил при модификации.
Эти рекомендации были использованы при создании новой улучшенной модели модифицирующего устройства. Новая машина - модификатор ММЛ-3 была создана в условиях ООО «ПРОМТЕКС».
Основные положения работы используются в учебном процессе студентами КГТУ.
Апробация работы. Основные положения диссертационной работы были представлены и получили одобрение: на международной научно-технической и практической конференции «Актуальные проблемы переработки льна в современных условиях», г. Кострома, КГТУ, 2004 г.г.; на научно-практической конференции «Прогресс. Актуальные проблемы переработки льна», г. Иваново, ИвГТА, 2004 г.г.; на международных научно-практических конференциях «Актуальные проблемы науки в агропромышленном комплексе», г. Кострома, КГСХА, 2007, 2008 г.; на заседаниях учёного Совета Всероссийского НИИ по переработке лубяных культур (г. Кострома, 2002 г.); на Все-
российском научном семинаре «Научные проблемы агропромышленной переработки лубоволокнистых материалов», г. Кострома, КГТУ, 2009 г.; на семинаре по ТММ кафедры ТММ и ПТМ, г. Кострома, КГТУ, 2009 г.
Публикации. По материалам диссертации опубликовано 9 печатных работ, в том числе 4 публикаций в журналах входящих в перечень ВАК, 5 печатных работ опубликованы в сборниках материалов (трудов) и тезисов докладов на международных, всероссийских конференциях и других изданиях.
Объём работы. Диссертация состоит из введения, четырёх глав, выводов, списка литературы и приложений.
Работа изложена на 125 страницах и содержит 34 иллюстрации, 4 таблицы. Список литературы включает 92 источника.
