Енин Михаил Сергеевич разработка и обоснование параметров процесса и машины для предварительной обработки льняного сырца icon

Енин Михаил Сергеевич разработка и обоснование параметров процесса и машины для предварительной обработки льняного сырца




Скачать 260.27 Kb.
НазваниеЕнин Михаил Сергеевич разработка и обоснование параметров процесса и машины для предварительной обработки льняного сырца
Дата18.05.2012
Размер260.27 Kb.
ТипАвтореферат
источник


Костромской государственный технологический университет


На правах рукописи

УДК 677.021 : 677.051


Енин Михаил Сергеевич


РАЗРАБОТКА И ОБОСНОВАНИЕ ПАРАМЕТРОВ ПРОЦЕССА И МАШИНЫ ДЛЯ ПРЕДВАРИТЕЛЬНОЙ ОБРАБОТКИ ЛЬНЯНОГО СЫРЦА


Специальность 05.19.02

"Технология и первичная обработка текстильных материалов и сырья"


Специальность 05.02.13

"Машины, агрегаты и процессы (легкая промышленность)"


АВТОРЕФЕРАТ


диссертации на соискание учёной степени

кандидата технических наук


Кострома, 2010

Работа выполнена в Костромском государственном технологическом универси­тете

на кафедре технологии производства льняного волокна



Научный руководитель:


Научный консультант:

доктор технических наук, профессор

Пашин Евгений Львович.


кандидат технических наук, доцент

Маянский Станислав Евгеньевич.



Официальные оппоненты:



доктор технических наук, профессор

Иванов Анатолий Николаевич

Военная академия РХБ защиты имени Маршала Советского Союза С.К.Тимошенко, г. Кострома,


кандидат технических наук, доцент

Коваленко Наталья Ивановна

Костромской государственный

технологический университет.


Ведущая организация:

ГОУ ВПО Костромская государственная

сельскохозяйственная академия.



Защита состоится 23 декабря 2010 г. в 1000 часов на заседании диссертационного совета Д212.093.01 в Костромском государственном технологическом универси­тете по адресу: 156005, г. Кострома, ул. Дзержинского, 17, ауд. 214.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Костромского государствен­ного технологического университета.


Автореферат разослан 22 ноября 2010 г.



Ученый секретарь диссертационного совета,

доктор технических наук, профессор


П.Н. Рудовский

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

АКТУАЛЬНОСТЬ ТЕМЫ обусловлена необходимостью повышения эффективности работы предприятий по переработке льна и увеличения объёмов производства длинного волокна, как сырья для текстильной промышленности.

В последнее время в льняном комплексе России наблюдаются изменения. При дефиците рабочей силы в сельском хозяйстве и снижении дотационной поддержки, стали применяться интенсивные, механизированные технологии агропроизводства льна, исключающие, в частности, применяемую ранее сортировку сырья по его свойствам. При получении льняной тресты перестали использовать водную мочку. Её заменил процесс расстила стеблей на льнище, результат которого во многом зависит от метеофакторов. Из-за высокой стоимости энергоресурсов снизилась эффективность термовлажностной подготовки стеблей. Эти изменения отрицательно сказались на качестве тресты – сырья для производства льняного волокна. Увеличилась неровнота стеблей по длине, диаметру и степени вылежки. У них появились новые пороки: значительная угловая дезориентация и сплющенность. Для переработки такой тресты стало затруднительно подбирать оптимальные режимы работы машин, входящих в состав мяльно-трепального агрегата (МТА). Заложенные в их конструкции возможности по дифференциации интенсивности воздействий на обрабатываемое льняное сырьё оказываются малоэффективными в условиях возросшей неоднородности свойств тресты. По этой причине увеличилась доля недоработанного волокна, что привело к росту отходов трепания из-за необходимости осуществлять дополнительную переработку такого волокна. В итоге снизилась рентабельность работы предприятий по первичной обработке льна и уменьшились объёмы производства трёпаного льняного волокна с требуемыми для текстильной промышленности свойствами.

Для решения этой проблемы потребовался поиск новых технических предложений по увеличению выхода длинного волокна. В условиях низкой платежеспособности льнозаводов одним из целесообразных направлений решения указанной проблемы является модернизации существующего оборудования, обеспечивающего обработку льняной тресты с повышенной вариацией свойств. Поэтому изыскания эффективных технологических приёмов и конструкций машин в этом направлении являются актуальными и важными для практики.

Работы по решению указанной проблемы соответствуют основным положениям развития отечественного льняного комплекса, отраженных в целевой ведомственной программе «Развитие льняного комплекса России на 2008-2010 годы», утвержденной Минсельхозом РФ 16.06.2008 г., приказ № 261.

ЦЕЛЬЮ ДИССЕРТАЦИОННОЙ РАБОТЫ является увеличение выхода длинного льняного волокна на основе совершенствования процесса предварительной обработки льняного сырца путём одностороннего трепания перед его окончательным обескостриванием.

Для достижения указанной цели с учётом анализа результатов известных исследований по вопросам трепания льна решались следующие задачи:

- наблюдение и анализ изменений параметров структуры слоя льняного сырца, формирующегося в процессе промина перед окончательным обескостриванием льна трепанием; изучение известных результатов исследований способов предварительной обработки льняного сырца и их классификация;

- исследование кинематики и динамики процесса одностороннего трепания льна с учётом его свойств, условий закрепления и режимно-конструктивных параметров процесса;

- изучение условий схода концевых участков пряди с рабочей кромки била и обоснование его конструкции для увеличения продолжительности соприкосновения с ним волокна;

- анализ особенностей поведения при одностороннем трепании обрабатываемых участков прядей разной длины и разработка технических решений по совершенствованию конструкции бил барабанов с целью интенсификации процесса разрыхления слоя, улучшения его структуры и условий обескостривания прядей;

- экспериментальная проверка теоретических результатов исследований и оценка эффективности созданных моделей и технических решений, составляющих основу изучаемого процесса предварительной обработки льняного сырца и параметров новой конструкции трепального барабана;

- разработка рекомендаций для проектирования рабочих органов и узлов машины для предварительной обработки льняного сырца к трепанию, а также новых схем её агрегирования при модернизации существующих мяльно-трепальных агрегатов.

МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ. Методологической основой диссертации явились труды ведущих учёных в области переработки льняного сырья. В работе были использованы: стандартные и оригинальные методы анализа структурных параметров слоя, в том числе неразрушающие виды контроля; общепризнанные алгоритмы теоретического исследования динамики рабочих органов машин; методы теоретической механики и экспериментального исследования технологических процессов первичной обработки льна; алгоритмы статистической обработки полученных опытных данных, экспертного опроса. Использовались программные средства: MathCAD 11, Light Alloy 3.3, MS Excel 2007, Statistica 6.0, КОМПАС-3D V10.

НАУЧНАЯ НОВИЗНА работы заключается в создании моделей взаимодействия с билами барабанов при одностороннем трепании разнодлинных льняных прядей, а также в обосновании режимно-конструктивных параметров процесса предварительной обработки льняного сырца, которая позволяет интенсифицировать удаление костры и улучшить структуру слоя материала перед трепанием.

В результате исследований впервые:

- проведена классификация способов предварительной обработки льняного сырца и сформулированы новые требования, предъявляемые к этому процессу;

- изучена кинематика и динамика процесса одностороннего трепания прядей льняного сырца при одновременном учёте координат его закрепления в зажимном транспортёре, длины прядей, частоты вращения и конструкции барабанов;

- исследованы условия схода концевых участков прядей разной длины с кромки била при одностороннем трепании; получена математическая модель, определяющая силу реакции кромки на прядь при её сходе в зависимости от параметров процесса;

- на основе моделирования движения концевого участка пряди выявлена возможность увеличения продолжительности соприкосновения волокна с билом при использовании дополнительных тыльных планок с кромками, расположенными на разном расстоянии от основных рабочих кромок по длине поля трепания;

- обоснованы рациональные параметры конструкции тыльной планки била, снижающие сгруживание прядей в слое при его перемещении в процессе одностороннего трепания.

ПРАКТИЧЕСКАЯ ЦЕННОСТЬ И РЕАЛИЗАЦИЯ РЕЗУЛЬТАТОВ. В результате проведённой работы предложены для практического применения параметры процесса предварительной обработки (подготовки) льняного сырца на основе использования барабанов с новой конструкцией бил – с тыльной планкой, кромка которой является непрямолинейной. Использование новых технологических решений и параметров конструкции, в отличие от известных аналогов, обеспечивает лучшие условия для удаления костры и коротковолокнистых фракций, а также для распрямления прядей. Применение процесса предварительной обработки сырца методом одностороннего трепания с использованием барабанов новой (предложенной) конструкции по данным опытов позволяет увеличить выход длинного волокна в среднем на 3,2 % (абс.) при переработке тресты среднего номера 2,00 и снизить массовую долю костры в нём в среднем на 1,35% (абс.) в сравнении с вариантом без указанной обработки.

Техническая новизна новых используемых в работе и перспективных решений подтверждена четырьмя патентами РФ на изобретения.

Результаты диссертационного исследования рекомендованы к использованию организациям, связанным с созданием новой техники для первичной обработки льна. В частности, в рамках государственного контракта №1556/13 от 14 октября 2008 г. «Разработать технологическую линию для получения трёпаного льна», реализуемого Костромским государственным технологическим университетом (КГТУ) по заказу Минсельхоза РФ, ОАО «Завод им. Г.К. Королёва» принял в качестве перспективной схему обработки льняной тресты, в состав которой входит операция подготовки льняного сырца перед основным трепанием. Эта операция реализуется с использованием предложенной в диссертации машины. Указанные рекомендации предложены для модернизации выпускаемых в настоящее время мяльно-трепальных агрегатов. Предложены также для практического использования варианты агрегирования машин при создании новых линий для получения длинного льняного волокна.

Совокупность результатов теоретических и экспериментальных исследований предложено использовать в учебной практике при освоении и совершенствовании учебного процесса при подготовке инженеров по специальности 260701 «Технология и оборудование производства натуральных волокон».

АПРОБАЦИЯ РАБОТЫ. Основные положения диссертационной работы представлялись: на Всероссийском научном семинаре «Научные проблемы агропромышленной переработки лубоволокнистых материалов» (г. Кострома, КГТУ, 2009, 2010); на международной научно-практической конференции «Высокоэффективные разработки и инновационные проекты в льняном комплексе России» (г. Вологда, 2008); на международной научно-технической конференции «Современные наукоёмкие инновационные технологии развития промышленности региона (Лён-2008)» (г. Кострома, КГТУ, 2008); на расширенном заседании кафедры технологии производства льняного волокна КГТУ (г. Кострома, КГТУ 2009, 2010); на ежегодной научно-практической конференции студентов и аспирантов «Студенты и молодые ученые КГТУ – производству» (г. Кострома, КГТУ 2009, 2010); на международной научно-технической конференции «Актуальные проблемы науки в развитии инновационных технологий для экономики региона (Лён-2010)» (г. Кострома, КГТУ, 2010); на научно-практической конференции «Основные результаты направления развития научных исследований по льну-долгунцу» (г. Торжок, ВНИИ льна, 2010).

ПУБЛИКАЦИИ. По теме диссертации опубликовано 13 научных работ, из них 3 в журналах, входящих в «Перечень…» ВАК РФ и 10 в научных сборниках. Получено четыре патента РФ на изобретения.

СТРУКТУРА И ОБЪЁМ РАБОТЫ. Диссертация изложена на 244 страницах; состоит из введения, четырёх глав, выводов, приложений и списка литературы. В ней содержится 98 рисунков, 14 таблиц и 3 приложения.


ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ.

Во введении обоснована актуальность темы диссертационной работы, сформули­рованы цель и задачи исследования, обозначена научная новизна и практическая значи­мость работы.

В первой главе на основе анализа известных работ по вопросам первичной обработки льна и результатов проведённых автором наблюдений за изменениями структурных параметров льняного слоя в производственных условиях, обоснованы причины снижения технологической эффективности при получении трёпаного льняного волокна. Установлено, что изучением вопросов подготовки льняного сырца к трепанию занимались Н.Н. Суслов, Б.И. Смирнов, А.М. Ипатов, В.А. Дьячков, В.В. Шухов, Р.В. Корабельников, Э.В. Новиков и др. На основе результатов исследований этих авторов сделано заключение о необходимости совершенствования метода подготовки слоя сырца к трепанию. При анализе известных способов такой подготовки впервые осуществлена их классификация и проведён критический анализ, в результате которого отмечены преимущества и недостатки выявленных технических решений. Показано, что для подготовки сырца одностороннее трепание является более предпочтительным процессом с точки зрения лучшего удаления костры из прядей под действием сил инерции. Поэтому были изучены известные работы, посвящённые одностороннему трепанию лубяных волокон. Установлено, что теоретическим исследованием этого вида обработки занимались А.А. Разуваев, А.Б. Кузьминский, Н.А. Неронов, Д.Н. Панов, С.Н. Разин и др. Однако, при изучении работ этих авторов было обнаружено, что существует ряд нерешённых задач, необходимых для дальнейшего совершенствования процесса подготовки льняного сырца к окончательному обескостриванию.

В результате анализа известных способов подготовки льняного сырца к трепанию были сформулированы основные требования, обеспечивающие повышение их эффективности. Наряду с удалением костры, необходимо распрямление прядей и их параллелизация. Отмечено, что для этого желателен постоянный сквозной контакт пряди с кромками бил. При использовании же традиционного одностороннего трепания это затруднительно. Поэтому требуется разработка новых конструктивных и технологических решений. В итоге указаны задачи, решение которых должно обеспечить достижение цели диссертационного исследования.

Во второй главе представлены результаты теоретических исследований по изучению процесса одностороннего трепания прядей льняного сырца, а также конструкции бил барабана для его реализации.

Для определения рациональных конструктивных параметров был осуществлён анализ геометрических характеристик этого процесса.

Получена зависимость угла поворота ? участка пряди вблизи зажима от угла поворота барабана ?:

, (1)

где R – радиус трепального барабана; ; b, d – координаты точки зажима пряди относительно оси вращения барабана.

Наибольшая величина угла размаха участка пряди вблизи зажима определится:

, (2)

где ?0 угол поворота барабана в начале взаимодействия била с прядью, зависящий от радиуса барабана, координат точки зажима пряди и числа бил на барабане.

Полученные зависимости (1) и (2) позволили сделать следующие заключения: условия начального взаимодействия пряди с кромкой била при одностороннем трепании зависят от числа бил на барабане, его диаметра, длины пряди, а также координат точки её зажима. Наибольшая величина угла размаха ?? наблюдается при числе бил менее четырёх (рис. 1) и когда точка зажима расположена близко к оси вращения барабана (рис. 2). Чем больше значение ??, тем больше амплитуда встряхивания пряди при её обработке.






Рис. 1. Зависимость угла размаха пряди ?? при различном числе бил

Рис. 2. Зависимость угла размаха пряди ?? от координат её точки зажима


Предложена формула для определения углового ускорения ?пр участка пряди вблизи зажима:

, (3)

где ? – угловая скорость барабана.

При её использовании установлено, что максимальные угловые ускорения данного участка пряди формируются на начальных этапах его взаимодействия с билом. Выявлены условия обработки, при которых угловое ускорение пряди является максимальным. Это будет наблюдаться при числе бил на барабане от 2 до 4 (рис. 3) и при максимально возможном приближении точки зажима к оси вращения барабана (рис. 4).






Рис. 3. Зависимость углового ускорения

участка пряди от числа бил на барабане

Рис. 4. Зависимость углового ускорения

участка пряди от координат её точки зажима


На втором этапе теоретических исследований были обоснованы условия, препятствующие отлёту пряди при сходе её с била. Условие движения пряди по кромке без отрыва состоит в выполнении неравенства , где N – сила реакции рабочей кромки била на концевой участок пряди. Исследуя силовое нагружение концевого участка при его сходе с кромки, получено уравнение для определения N в зависимости от условий и параметров её формирования:

, (4)

где Fк – кориолисова сила инерции, зависящая от частоты вращения барабана и относительной составляющей скорости концевого участка пряди;

?с – угол поворота била, характеризующий окончание взаимодействия пряди длиной L с поверхностью рабочей кромки била;

?с , ?с – углы, характеризующие положение концевого участка пряди в момент его схода с била;

Fe – переносная сила инерции, зависящая от частоты вращения барабана n и его радиуса R (при угловом ускорении барабана ? = 0, т.к. ? = const , Fe= Fen);

– нормальная составляющая относительной силы инерции, зависящая от относительной скорости концевого участка пряди и радиуса закругления рабочей кромки r;

G – сила тяжести;

Fc – сила сопротивления воздуха;

?1 – угол, характеризующий направление скорости концевого участка пряди.

Проведя ранжирование входящих в модель (4) режимно-конструктивных параметров и характеристик пряди, установлено, что на величину N в наибольшей степени влияют радиус закругления кромки била и частота вращения барабана (рис. 5). Отмечена возможность возникновения условий движения концевого участка пряди без его отрыва от поверхности кромки била (рис. 6).






Рис. 5. Ранжирование исследуемых

параметров (? – линейная плотность пряди)


Рис. 6. Зависимость реакция кромки била на концевой участок пряди от

радиуса закругления кромки била и частоты вращения барабана при R = 0,3 м


В процессе теоретических исследований было проведено изыскание условий увеличения продолжительности контакта пряди с билами барабанов. На основании работ А.Б. Лапшина и С.В. Бойко, сделано заключение, что использование специально установленных тыльных планок, при определённых режимно-конструктивных параметрах процесса трепания, позволяет влиять на характер перемещение свободного участка пряди при его сходе с рабочей кромки бильной планки.

На рис. 7 показано взаимодействие зажатой в точке О пряди с билом в момент схода пряди с рабочей кромки бильной планки А. На схеме обозначено: 1 – прядь льняного сырца, 2 – свободный участок пряди, 3 – било барабана, 4 – тыльная планка; В1 – кромка тыльной планки; О1 – ось вращения барабана; С – центр масс свободного участка пряди длиной ; h и е – координаты кромки тыльной планки относительно рабочей кромки бильной планки.

Получено уравнение движения свободного участка пряди в относительном движении при его сходе с рабочей кромки бильной планки при наличии тыльной:

, (5)




где ?2 – угол поворота свободного участка пряди вокруг точки B1; длина свободного участка пряди; L – длина пряди, находящаяся в обработке; ОВ1 – расстояние от точки зажима О до кромки тыльной планки В1; О1С – расстояние от оси вращения барабана до центра масс свободного участка пряди; g – ускорение свободного падения; = ; = ; = ; = ; .

Рис. 7. Схема взаимодействии пряди с тыльной кромкой била при одностороннем трепании





В результате расчётов с использованием модели (5), установлено, что существуют определённые сочетания режимно-конструктивных параметров, которые способствуют захлёстыванию свободного участка пряди за тыльную планку к центру барабана и тем самым обеспечивают её контакт с билом. Однако эти явления связаны с длиной обрабатываемой пряди (рис. 8). Выявлено, что для обеспечения требуемых условий перемещения концевых участков прядей разной длины, необходимо изменение параметра е, определяющего положение кромки тыльной планки по отношению к траектории движения основной рабочей кромки. Предложено такие изменения осуществлять при использовании непрямолинейной кромки тыльной планки. Например, выполнив её в виде выступов в форме прямоугольных треугольников со скруглённой вершиной, у которых гипотенуза является кромкой тыльной планки. При этом, для снижения углов обхвата волокном кромки плоскость тыльной планки должна располагаться под определённым углом ? к касательной к траектории движения кромки тыльной планки (см. рис.7).

Для обоснования параметров выступов тыльной планки были изучены особенности взаимодействия её кромки с прядью. В итоге было выявлено следующее. В процессе трепания из-за изменяющихся условий взаимодействия пряди с кромкой и наличия трения угол ? между сбегающим с тыльной кромки участком пряди и линией зажимного транспортёра будет меняться. Величина этого угла будет определять наличие сгруживания материала в поле трепания. Это будет происходить при ?>90°.

Получив математическое выражение для ?, была построена зависимость этой величины от угла поворота била барабана при разном значении длины основания треугольного выступа a (рис. 9). При этом было указано на взаимосвязь ? со скоростью перемещения слоя vтр вдоль барабана. В результате анализа графических зависимостей установлено, что при a > 0,2 м значение угла ? практически перестаёт уменьшаться. Это позволило рекомендовать конкретные геометрические параметры конструкции тыльной планки.



захлёстывание

отлёт




Рис. 8. Условия перемещения свободного участка пряди в зависимости

от параметров ?, h, и L (при R = 0,3 м)

Рис. 9. Изменение угла ? в процессе обработки материала

(при vтр = 60 м/мин)


В третьей главе представлены результаты экспериментальных исследований по проверке основных теоретических положений, а также по оценке технологической эффективности предварительной обработки сырца методом одностороннего трепания с применением предложенной конструкции бил барабанов.

На первом этапе экспериментальных исследований были подтверждены теоретические выводы о влиянии координат точки закрепления пряди сырца при обработке односторонним трепанием.

Используя метод стробоскопии и фотосъёмки в процессе анализа поведения свободного участка у прядей разной длины в зависимости от конструктивных параметров тыльной кромки била, были выявлены согласующиеся с теоретическими выводами условия, при которых наблюдается захлёстывание свободных участков пряди при их сходе с основной рабочей кромки била за тыльную планку.

Применив метод планирования эксперимента, проведено ранжирование основных режимно-конструктивных параметров барабанов с билами новой конструкции. Показана эффективность их применения для осуществления операции подготовки льняного сырца к трепанию. В частности, при обработке разной по свойствам льняной тресты, была установлена возможность повышения выхода длинного волокна, используя операцию подготовки льняного сырца с применением трепальных барабанов новой конструкции: с тыльными планками, имеющими непрямолинейную кромку, и рабочими кромками основных планок с увеличенным радиусом закругления (рис. 10). При этом содержание костры в длинном волокне не превышало предельных значений (рис. 11) по ГОСТ 10330-76 «Лён трёпаный. Технические условия».






Рис. 10. Зависимость выхода длинного волокна от способа обработки сырца

Рис. 11. Зависимость массовой доли костры от способа обработки сырца


На основе результатов экспертной оценки была доказана возможность дополнительного распрямления и параллелизации прядей сырца с использованием барабанов новой конструкции (рис. 12).




Рис. 12. Степень распрямления прядей по результатам экспертной оценки


В четвёртой главе обоснована совокупность параметров новой конструкции машины для предварительной обработки льняного сырца перед трепанием и предложены различные схемы её агрегирования в линии для получения трёпаного льна. Осуществлена также оценка предполагаемой экономической эффективности от применения операции подготовки льняного сырца.

В машине для предварительной обработки сырца (рис. 13–15) слой 1 зажимается в транспортёре 2, с помощью которого он перемещается в зоне обработки. Основными рабочими органами являются трепальные барабаны 3. Каждый барабан состоит из била 4 с подбильной решёткой 5 и планками 6 и 7. Планки 6 имеют увеличенный радиус закругления рабочих кромок и могут быть выполнены, например, по патенту РФ 2151222. Планка 7 на каждом биле расположена с тыльной стороны и жёстко соединена с ним. Кожух машины имеет внутреннее (перфорированное) ограждение 8 и наружное сплошное ограждение 9. Фасонные отверстия 10 внутреннего ограждения прикрыты козырьками 11. Предложена раздельная система пневмотранспорта для удаления отходов обработки, согласно которой костра попадает в бункер 12, а коротковолокнистые фракции в бункер 13. Для исключения попадания волокнистых прядей на торцы вращающихся барабанов и образования намотов предложено установить специальные направляющие 14 и 15 для ввода материала в зону обработки и вывода из неё.

Возможны разные варианты перемещения слоя сырца вдоль машины: с перехватом слоя в средней части зоны обработки и без него. Вариант с перехватом слоя с левой транспортёрной дорожки 2, которая расположена под соответствующим зажимным транспортёром, на правую дорожку 16 предусматривает использование дуги 17. Данная конструкция, заимствованная из работ В.И. Буянова и Л.В. Суслопаровой, будет обеспечивать удаление костры из серединной части слоя.

Зажимной транспортёр перемещает материал вдоль машины. Барабаны совершают вращательное движение, причем направление вращения барабанов происходит вразбежку. При обработке материал испытывает встряхивающие воздействия от бил, что приводит к удалению насыпной костры и коротковолокнистых фракций из слоя сырца с одновременным распрямлением прядей. Костра, отделившаяся от слоя сырца, будет пролетать через продольные щели 10 внутренней пластины 8 в пространство, ограниченное ею и кожухом 9.

В главе сформулированы основные параметры предложенной конструкции и процесса предварительной обработки льняного сырца. Проанализированы возможности использования новой конструкции машины не только для модернизации существующих агрегатов МТА-1Л и МТА-2Л, но и при проектировании новых линий по производству длинного льняного волокна. В итоге предложены различные схемы агрегирования машины для предварительной обработки льняного сырца, включая агрегаты АЛС-1 и новую линию для переработки тресты, создаваемую КГТУ по заказу Минсельхоза РФ. Предложенный вариант использования новой машины в линии МТА-3Л принят ОАО «Завод им. Г.К. Королёва» (г. Иваново) в качестве перспективной схемы агрегирования.

Расчёт ожидаемой экономической эффективности проведён на основе сравнения технико-экономических показателей работы льнозавода с применением новой машины для предварительной обработки льняного сырца перед трепанием и без неё. Используя опытные данные установлено, что при применении новых разработок можно получать прибыль в размере 1055 рублей с каждой тонны перерабатываемой льняной тресты.




Рис. 13. Поперечный разрез предлагаемой машины для предварительной обработки льняного сырца



а)



б)



Рис. 14. Вид сверху на машину для предварительной обработки льняного сырца (а – вариант без перехвата слоя; б – с перехватом)

Рис. 15. Вид А (рис. 13) на

тыльную планку





Рис. 16. Предлагаемая схема агрегирования машины для предварительной обработки сырца

(вариант без перехвата)


ОБЩИЕ ВЫВОДЫ:

1. Повышение технологической эффективности отечественных мяльно-трепальных агрегатов возможно на основе увеличения количества и качества воздействий на обрабатываемый материал, применяя операцию предварительной обработки льняного сырца, отличительной особенностью которой от известных аналогов должно быть использование активных, сквозных (при наличии с ними контакта) перемещений рабочих органов вдоль обрабатываемых прядей. В этом случае должно происходить не только обогащение прядей сырца (удаление костры и коротких прядей), но и их распрямление. Наиболее приемлемым видом воздействий для этого является одностороннее трепание одновременно комлевых и вершиночных участков пряди при вращении барабанов вразбежку.

2. Исследование характера перемещения обрабатываемого участка пряди в процессе одностороннего трепания позволило получить зависимости, определяющие величину угла размаха этого участка пряди при взаимодействии его с билом. Установлено, что этот угол увеличивается при приближении точки зажима пряди к траектории вращения бильных планок и при уменьшении их числа на барабане.

3. Впервые получены зависимости основных кинематических характеристик (угла поворота, угловой скорости и углового ускорения) участка пряди вблизи зажима при его обработке методом одностороннего трепания с учётом координат точки закрепления этой пряди. Интенсивность встряхивания данного участка пряди оказывается наибольшей при числе бил на барабане от 2 до 4 штук и нахождении точки зажима пряди на минимальном расстоянии от траектории вращения бильных планок.

4. Получено математическое выражение реакции рабочей кромки бильной планки на концевой участок пряди при его сходе с била. Установлено преобладающее влияние на значение этой реакции радиуса закругления кромки и частоты вращения барабана. Применение бильных планок с большим радиусом закругления рабочей кромки (20–30 мм) и использование частоты вращения барабанов до 200 мин-1 позволяет обеспечить контакт била с волокном при его сходе с кромки. Увеличение диаметра барабана при прочих равных условиях будет способствовать отрыву пряди от кромки била.

5. Моделирование движения свободного участка пряди при его сходе с основной бильной планки при наличии тыльной планки в условиях одностороннего трепания выявило возможность возникновения условий перемещения этого участка пряди как в направлении от била, так и по направлению к оси вращения барабана. Установлено, что на характер этих перемещений наряду с частотой вращения барабана и координатами точки зажима пряди влияют координаты расположения кромки тыльной планки по отношению к кромке основной бильной планки, а также длина прядей.

6. Используя математическую модель перемещения концевого участка пряди при наличии на биле тыльной планки с непрямолинейной кромкой, выявлена возможность повышения эффективности обработки материала за счёт увеличения продолжительности соприкосновения бил с разнодлинными прядями. Исследование расположения прядей при их перемещении вдоль барабана позволило установить параметры непрямолинейности кромки тыльной планки для обеспечения минимального сгруживания материала. Рекомендовано эту кромку выполнить в виде выступов в форме прямоугольных треугольников (гипотенуза которых является кромкой) со скруглёнными углами. При этом в каждом треугольнике катет, определяющий высоту выступа, должен иметь длину примерно 40 мм, а другой катет – 200 мм.

7. Экспериментально подтверждена эффективность использования рабочей кромки бильной планки с увеличенным радиусом закругления и тыльной планки с непрямолинейной кромкой. В этом случае достигается снижение содержания в длинном волокне костры в среднем на 1,35% (абс.) при увеличении на 3,2% (абс.) выхода длинного волокна. Выявлен эффект распрямления прядей при предварительной обработке сырца методом одностороннего трепания.

8. Разработаны рекомендации по практическому использованию новой машины для предварительной обработки льняного сырца перед основным трепанием. Предложены варианты её агрегирования в существующие и перспективные схемы мяльно-трепальных агрегатов. Рекомендованы режимно-конструктивные параметры процесса и машины для предварительной обработки льняного сырца: частота вращения трепальных барабанов – 250–270 мин-1, число бил на барабане – 4 шт., радиус барабана – 300 мм, межосевое расстояние барабанов – 500 мм, радиус закругления рабочей кромки бильной планки – 25 мм, рабочая длина барабана – 2 м, среднее значение вылета кромки тыльной планки относительно рабочей кромки бильной планки – 150 мм, высота выступа непрямолинейной кромки тыльной планки ? 40 мм, длина основания треугольного выступа тыльной планки – 200 мм.

Рассчитана ожидаемая экономическая эффективность от использования новых технических решений. В расчете на одну тонну перерабатываемой льняной тресты она составит примерно одну тысячу рублей.


ОПУБЛИКОВАННЫЕ РАБОТЫ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ:

Публикации в изданиях, входящих в «Перечень…» ВАК РФ:

1. Маянский С.Е. Исследование параметров движения пряди льняного сырца в зоне её зажима при одностороннем трепании [Текст] / С.Е. Маянский, М.С. Енин, Е.Л. Пашин // Известия вузов. Технология текстильной промышленности. – 2010. – № 1. – С. 27–30.

2. Енин М.С. Оценка влияния параметров обработки и свойств льняной пряди на условия её схода с рабочей кромки била в процессе трепания [Текст] / М.С. Енин, С.Н. Разин, Е.Л. Пашин С.Е. Маянский // Известия вузов. Технология текстильной промышленности. – 2010. – № 2. – С. 36–40.

3. Енин М.С. Изменение параметров прядей льняного сырца после их распрямления перед трепанием [Текст] / М.С. Енин // Известия вузов. Технология текстильной промышленности. – 2010. – № 5. – С. 41–42.

Публикации в других изданиях:

1. Енин М.С. Анализ геометрических характеристик перемещения прядей льняного сырца в процессе одностороннего трепания [Текст] / М.С. Енин, С.Е. Маянский // Известия вузов. Технология текстильной промышленности. – 2009. – № 4С. – С. 50–53.

2. Енин М.С. Исследование условий перемещения свободного участка пряди при одностороннем трепании с применением тыльных планок бил трепальных барабанов [Текст] / М.С. Енин, С.Е. Маянский, Е.Л. Пашин // Вестник КГТУ. – Кострома : Изд-во Костромского гос. технол. ун-та, 2010. – № 1(23). – С. 15–18.

3. Енин М.С. Изменение массовой доли костры в льняном сырце при его обогащении [Текст] / М.С. Енин, С.Е. Маянский // Современные наукоёмкие инновационные технологии развития промышленности региона («Лён – 2008») : материалы международной научно-технической конференции. – Кострома : Изд-во Костромского гос. технол. ун-та, 2008. – С. 18–19.

4. Енин М.С. Оценка значимости параметров процесса обогащения льняного сырца трепанием [Текст] / М.С. Енин, С.Е. Маянский, Е.Л. Пашин // Сборник научных трудов молодых ученых КГТУ. – Кострома : Изд-во Костромского гос. технол. ун-та, 2009. – С. 13–16.

5. Крапостин А.М. Перспективные схемы мяльно-трепальных агрегатов для переработки льняной тресты [Текст] / А.М. Крапостин, М.С. Енин, С.Е. Маянский, Е.Л. Пашин; Костромской государственный технологический университет. – Кострома, 2009.– 5 с. – Деп. в ВИНИТИ 21.09.2009, №567–В2009.

6. Енин М.С. Перспективная технологическая схема обогащения льняного сырца [Текст] / М.С. Енин, С.Е. Маянский, Е.Л. Пашин // Студенты и молодые ученые КГТУ – производству : тезисы докладов межвузовской научно-технической конференции. В 2 т. Т. 2. – Кострома : Изд-во Костромского гос. технол. ун-та, 2009. – С. 134–135.

7. Енин М.С. Особенности поведения пряди сырца при его обогащении путём трепания [Текст] / М.С. Енин, С.Н. Разин // Наука, сельское хозяйство и промышленность – пути развития и ожидаемые результаты : тезисы докладов международной научно-практической конференции. – Вологда, 2008. – С. 211–213.

8. Енин М.С. Совершенствование конструкции машины для обогащения льняного сырца путём одностороннего трепания [Текст] / М.С. Енин, Е.Л. Пашин // Актуальные проблемы науки в развитии инновационных технологий для экономики региона («Лён – 2010») : материалы международной научно-технической конференции. – Кострома : Изд-во Костромского гос. технол. ун-та, 2010. – С. 11–13.

9. Старков Е.В. Исследование процесса подготовки льняного сырца к трепанию [Текст] / Е.В. Старков, Э.А. Смирнов, М.С. Енин // Студенты и молодые ученые КГТУ – производству : тезисы докладов межвузовской научно-технической конференции. В 2 т. Т. 2. – Кострома : Изд-во Костромского гос. технол. ун-та, 2010. – С. 94.

10. Енин М.С. Совершенствование схемы подготовки сырца к трепанию при обработке тресты льна на существующих мяльно-трепальных агрегатах [Текст] / М.С. Енин, Е.Л. Пашин, С.Е. Маянский // Основные результаты направления развития научных исследований по льну-долгунцу : тезисы докладов научно-практической конференции. – Торжок : ВНИИЛ, 2010. – С. 333–336.

Патенты на изобретения:

1. Способ подготовки льняной тресты к трепанию [Текст] : пат. 2363778 Рос. Федерация : МПК7 D 01 B 1/16, D 01 B 1/26 / Пашин Е.Л., Енин М.С., Маянский С.Е. ; заявитель и патентообладатель Всероссийский науч.-исслед. ин-т по переработке лубяных культур. – № 2008102189/12 ; заявл. 21.01.2008 ; опубл. 10.08.2009, Бюл. № 22.

2. Секция трепальной машины для обработки лубяных волокон [Текст] : пат. 2388853 Рос. Федерация : МПК7 D 01 B 1/16, D 01 B 1/26 / Пашин Е.Л., Енин М.С., Маянский С.Е. ; заявитель и патентообладатель Костромской государственный технологический университет. – № 2008148739/12 ; заявл. 10.12.2008 ; опубл. 10.05.2010, Бюл. № 13.

3. Устройство для очистки лубоволокнистых материалов [Текст] : пат. 2375507 Рос. Федерация : МПК7 D 01 B 1/16. / Пашин Е.Л., Енин М.С., Маянский С.Е. ; заявитель и патентообладатель Всероссийский науч.-исслед. ин-т по переработке лубяных культур. – № 2008128628/12 ; заявл. 14.07.2008 ; опубл. 10.12.2009, Бюл. №34.

4. Секция трепальной машины для обработки лубяных волокон [Текст] : пат. 2350701 Рос. Федерация, МПК7 D 01 B 1/16, D 01 B 1/26 / Пашин Е.Л., Бойко С.В., Шевалдин Д.М., Енин М.С. ; заявитель и патентообладатель Всероссийский науч.-исслед. ин-т по переработке лубяных культур. – № 2007133024/12 ; заявл. 03.09.2007; опубл. 27.03.2009, Бюл. №9.


____________________________________________________________________________


Енин Михаил Сергеевич


РАЗРАБОТКА И ОБОСНОВАНИЕ ПАРАМЕТРОВ ПРОЦЕССА И МАШИНЫ ДЛЯ ПРЕДВАРИТЕЛЬНОЙ ОБРАБОТКИ ЛЬНЯНОГО СЫРЦА


Автореферат диссертации на соискание учёной степени

кандидата технических наук

_____________________


Подписано в печать Печ. л. 1,0. Заказ . Тираж 100.

РИО КГТУ, Кострома, ул. Дзержинского, 17




Похожие:

Енин Михаил Сергеевич разработка и обоснование параметров процесса и машины для предварительной обработки льняного сырца iconЕнин Михаил Сергеевич разработка и обоснование параметров процесса и машины для предварительной обработки льняного сырца
Разработка и обоснование параметров процесса и машины для предварительной обработки льняного сырца
Енин Михаил Сергеевич разработка и обоснование параметров процесса и машины для предварительной обработки льняного сырца iconОбъявление о защите диссертации
«Разработка и обоснование параметров процесса и машины для предварительной обработки льняного сырца» по специальностям: 05. 19. 02...
Енин Михаил Сергеевич разработка и обоснование параметров процесса и машины для предварительной обработки льняного сырца iconОбъявление о защите диссертации
«Разработка и обоснование параметров процесса и машины для предварительной обработки льняного сырца» по специальностям: 05. 19. 02...
Енин Михаил Сергеевич разработка и обоснование параметров процесса и машины для предварительной обработки льняного сырца iconЧернышев михаил Александрович обоснование параметров рабочих органов машины для получения короткоштапельного льняного волокна
Ведущая организация: ОАО «цниимашдеталь» (Центральный научно-исследовательский институт технологической оснастки текстильного оборудования),...
Енин Михаил Сергеевич разработка и обоснование параметров процесса и машины для предварительной обработки льняного сырца iconЧернышев михаил Александрович обоснование параметров рабочих органов машины для получения короткоштапельного льняного волокна
Ведущая организация: ОАО «цниимашдеталь» (Центральный научно-исследовательский институт технологической оснастки текстильного оборудования),...
Енин Михаил Сергеевич разработка и обоснование параметров процесса и машины для предварительной обработки льняного сырца iconОбъявление о защите диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук
«Обоснование параметров рабочих органов машины для получения короткоштапельного льняного волокна»
Енин Михаил Сергеевич разработка и обоснование параметров процесса и машины для предварительной обработки льняного сырца iconОбъявление о защите диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук
«Обоснование параметров рабочих органов машины для получения короткоштапельного льняного волокна»
Енин Михаил Сергеевич разработка и обоснование параметров процесса и машины для предварительной обработки льняного сырца iconОбъявление о защите диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук
«Обоснование параметров рабочих органов машины для получения короткоштапельного льняного волокна»
Енин Михаил Сергеевич разработка и обоснование параметров процесса и машины для предварительной обработки льняного сырца iconОбъявление о защите диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук
«Обоснование параметров рабочих органов машины для получения короткоштапельного льняного волокна»
Енин Михаил Сергеевич разработка и обоснование параметров процесса и машины для предварительной обработки льняного сырца iconКафедра прядения
Разработка комплексной системы прогнозирования показателей качества льняной пряжи и обрывности в мокром прядении в зависимости от...
Разместите кнопку на своём сайте:
Документы


База данных защищена авторским правом ©edu.znate.ru 2000-2013
При копировании материала обязательно указание активной ссылки открытой для индексации.
обратиться к администрации
Документы