Розвиток наукових основ створення низькомодульної технології рідинної обробки ниток у пакуваннях

Вперше установлена відсутність поперечної деформації нитки в контактних площадках перетинання витків у шарах з нульовим зусиллям міжвиткового тиску, про що свідчить ріст відносного поперечного розміру нитки в цих шарах практично до одиниці

Вперше встановлено наявність протяжного максимуму відносного поперечного розміру нитки зі значенням не менш 0,95 в інтервалі відносних радіусів 1,5…2,0, а на рівні поперечного розміру нитки 0,8 інтервал зростає до 1,40…2,27 при максимальному відносному радіусі тіла пакування 2,5

Вперше методом комп'ютерного моделювання одержана залежність зміни середньої щільності пакування від кутової швидкості обертання в межах 0…262 рад/с, з якої видно, що середня густина тіла пакування в цьому інтервалі швидкостей обертання зменшується з 360 кг/м3 до 260 кг/м3, тобто на 27,8 %

Це забезпечує вільний доступ потока обробного розчину в структуру пакування й, тим самим, сприяє прискоренню процесів і поліпшенню результатів рідинної обробки.

У шостому розділі, на базі результатів, отриманих у попередніх розділах, сформульовані три основні принципи, покладені в основу створюваної технології, які забезпечують її переваги в порівнянні з існуючою технологією: принцип переходу від масової схеми організації технологічного процесу до індивідуальної; принцип динамічного розущільнення тіла пакування й динамічного перекомпонування контактних площадок; принцип широкого застосування способів фізичної інтенсифікації.

Принцип переходу від масової схеми організації технологічного процесу до індивідуальної відкриває можливості керування структурою кожного пакування для забезпечення найкращих умов взаємодії з потоком обробного розчину.

Інструментами такого керування є динамічне розущільнення тіла пакування й динамічне перекомпонування контактних площадок, а також різноманітні способи фізичного впливу на структуру пакування й обробний розчин. Серед них накладення електромагнітних полів, механічних і акустичних коливань, вакуумування й імпульсне нагрівання, а також оптимізація конфігурації перфорованого осердя, представлена двома новими технічними рішеннями конструкції патрона. Усього запропоновано п'ятнадцять нових технічних рішень, які захищені патентами України.

Принцип переходу від масової схеми організації технологічного процесу до індивідуальної реалізований у вигляді способів рідинної обробки кожного пакування в окремому технологічному циклі й обробки шляхом послідовної передачі пакувань по ланцюжку операцій, реалізованих на спеціалізованих стендах. Принцип динамічного розущільнення пакування й перекомпонування контактних площадок реалізований у вигляді нових способу й пристрою для рідинної обробки пакування з динамічним зонним розущільненням її структури, а також способу рідинної обробки пакування з динамічним розущільненням її структури у полі відцентрових сил. Принцип широкого застосування способів фізичної інтенсифікації базується на розширеному використанні вакуума, відцентрових сил й імпульсного нагрівання структури пакування, і реалізований у вигляді способів рідинної обробки із застосуванням акустичних коливань, механічних поперечних й осьових коливань, постійних і змінних електричних і магнітних полів, способу віджиму пакувань у полі відцентрових сил і способу вакуумного НВЧ сушіння пакувань у полі відцентрових сил.

Пропоновані технічні рішення забезпечують гарантовану якість обробки кожного пакування, підвищують гнучкість, екологічну безпеку й зменшують питомі витрати ресурсів, при цьому зменшується вартість устаткування й стає можливою обробка будь-якої кількості пакувань при вкрай низькому модулі ванни. Перехід до індивідуальної обробки забезпечує скорочення часу обробки кожного пакування до мінімально необхідного, що дозволяє варіювати продуктивність нової технології в широких межах при використанні малогабаритного економічного устаткування, доступного кожному підприємству. Це підтверджується результатами, які одержані в розділі 7.

Сьомий розділ присвячений випробуванню й розробці основ інженерного оформлення нової технології рідинної обробки ниток у пакуваннях. Під інженерним оформленням розуміється проробка конструкторських рішень установки для реалізації пропонуємої технології рідинної обробки в умовах виробництва. Метою випробування є перевірка ефективності нових технічних рішень, що становлять основу технології, за допомогою спеціально створеного лабораторного стенда.

Основу технології становить послідовність наступних етапів: вакуумне просочення з розущільненням; циркуляція з розущільненням; імпульсна термофіксація; промивання з розущільненням й віджим; вакуумне імпульсне сушіння з розущільненням. Цим етапам на відповідають модулі вакуумного просочення, циркуляції з розущільненням, НВЧ-термофіксації, промивань із розущільненням, віджиму й вакуумного НВЧ-сушіння.

Для реалізації етапів технології комплекс технічних засобів містить центрифугу, вакуумну систему, НВЧ-генератор, а також герметичну ємність спеціальної конструкції. Комплекс засобів становить основу стенда для випробування нових технічних рішень пропонуємої технології.

Випробування проводили в умовах ВАТ "Херсонський бавовняний комбінат", позитивні результати якого підтверджені відповідним актом. В процесі випробування фарбували сувору бавовняну пряжу лінійної густини 29,4 текс2 у бобінах масою 1 кг об'ємної густини 350…400 кг/м3, у кількості 20 екземплярів, сформованих на машині ММ-150.

Фарбування здійснювали активним яскраво-червоним 6С, модуль ванни 1:3. Бобіну, поміщену в кошик центрифуги, піддавали вакуумуванню при розрідженні 0,08 МПа з одночасним просоченням розчином барвника в процесі циркуляції й обертанням кошика центрифуги зі змінною кутовою швидкістю 105…262 рад/с протягом 15 хв. Після цього бобіну витягали з кошика й поміщали в мікрохвильову піч, де піддавали нагріванню СВЧ-полем частотою 2450 МГц протягом 5 хв з метою термофіксації барвника. По закінченні термофіксації бобіну знову поміщали в кошик центрифуги й робили операції промивань і замилювання загальною тривалістю 15 хв при тих же параметрах обертового руху кошика, що й при фарбуванні.

Якість пофарбованої пряжі оцінювали візуально за допомогою еталонів. Розбраковування показало, що прокрас пряжі рівномірний і відповідає затвердженим стандартам підприємства, різновідтіночність по шарах бобіни відсутня. Загальний час обробки однієї бобіни - 35 хвилин, питома витрата енергії на одну бобіну - 0,41 кВт-ч. За результатами розрахунку очікуваного економічного ефекту пропонованої технології це означає більш ніж п'ятикратну економію енергоресурсів у порівнянні з існуючою технологією. При цьому також одночасно скорочується час обробки не менш, ніж у п'ять разів. Таким чином, аналіз результатів випробування показав, що створювана технологія рідинної обробки дозволяє істотно скоротити не тільки витрати енергії, але й час обробки.

Переваги низькомодульної технології досягнуті завдяки динамічному розущільненню тіла бобіни під дією відцентрових сил, що компенсують сили тиску між шарами, внаслідок чого зменшується поперечна деформація витків у контактних площадках і підвищується проникність структури бобіни.

В умовах змінної швидкості обертання відбувається періодична зміна поперечного розміру пряжі в контактних площадках, що сприяє відновленню розчину в міжволоконному просторі. При цьому зменшуються сили тертя й зчеплення між витками, відбувається їхнє відносне мікропереміщення, що приводить до динамічної рекомбінації контактних площадок, поверхня яких стає поперемінно доступною для фарбувального розчину. Застосування для цілей нагрівання електромагнітного НВЧ поля дозволяє реалізувати швидке й рівномірне нагрівання структури бобіни з виділенням тепла безпосередньо в її обсязі, що виключає непродуктивні втрати тепла й дозволяє створити найбільш сприятливі умови для фіксації барвника на волокні.

Результати випробувань підтверджують основні теоретичні положення досліджень, виконаних у дисертаційній роботі, і свідчать про можливості практичної реалізації пропонованого варіанта технології фарбування пряжі у виробничих масштабах. В сучасних умовах неухильного росту цін на енергоносії такий варіант технології, який відрізняється економічністю, екологічною безпекою й гнучкістю, становить великий інтерес для виробництва.

Отримані в ході випробувань результати послужили основою для розробки конструкції установки для рідинної обробки ниток у пакуваннях в умовах виробництва. Прискорення обробки досягається цілеспрямованим застосуванням фізичних способів інтенсифікації процесів безпосередньо в ході обробки й автоматичним контролем моменту закінчення процесу обробки кожного пакування окремо. Сукупність фізичних способів інтенсифікації включає: вакуумування структури пакування й обробних розчинів; обробку тіла пакування в полі відцентрових сил; імпульсне нагрівання безпосередньо просоченого розчином тіла пакування; обробку електромагнітними полями. Автоматичний контроль моменту закінчення процесу обробки кожного пакування гарантує, незалежно від розходження індивідуальних властивостей окремих пакувань, високу якість обробки кожного пакування і мінімально необхідний час обробки.

Розрахунки очікуваної економічної ефективності свідчать, що створена технологія здатна забезпечити економію матеріальних і енергетичних ресурсів за рахунок: зменшення модуля ванни до 1:1; прискорення процесів обробки у 8…14 разів; виключення непродуктивних втрат енергії; виключення втрат сировини; скорочення капіталовкладень орієнтовно в 10 разів (без урахування виробничих площ, які також зменшуються в 10...30 разів).

Варіант інженерного оформлення технології -- апарат модульної конструкції для повного циклу рідинної обробки пакувань.

Конструкція апарата містить однакові, повністю автономні знімні модулі, кожний з яких призначений для виконання повного циклу обробки одного пакування й містить все необхідне для цього обладнання. Кількість секцій в апараті залежить від потрібної продуктивності.

П'ятисекційний апарат забезпечує продуктивність до 10 кг пряжі на годину при модулі ванни до 1:1 і габаритах (у робочому положенні): висота -- 1419 мм, діаметр -- 860 мм, займана площа -- 0,58 м2. При річному випуску пряжі 200000 кг очікуваний річний економічний ефект становить 196500 грн. (без урахування скорочення інфраструктури й виробничих площ в 14 разів). Розрахунок ефективності робили в порівнянні із сучасним комплектом устаткування фірми Atyc, який складається із фарбувального апарата Superflux NE-850 і сушильного апарата Drytosec SRP-850, розрахованих на обробку партії пакувань масою 100 кг при річному випуску пряжі 200000 кг. Результати дисертаційної роботи обговорені на засіданні технічної ради ВАТ "Херсонський бавовняний комбінат", де отримали позитивну оцінку.

Висновки

1. Вирішене важливе науково-технічне завдання: розвинуті наукові основи і створена принципово нова технологія рідинної обробки ниток у пакуваннях, яка відповідає сучасним світовим вимогам гнучкості, економічності й екологічної безпеки.

2. Показано, що головним фактором, який лімітує процес рідинної обробки, є деформований стан нитки у контактних площадках перетинання витків, внаслідок якого зменшується як міжнитковий, так і міжволоконний поровий простір, внаслідок чого зменшується поток часток барвника до поверхні волокон.

3. Здійснено повний математичний опис безперервної просторової кривої траєкторії навівання нитки в обсязі всього тіла пакування з урахуванням поперечної деформації нитки в контактних площадках перетинання витків, що дозволило обчислити координати слідів траєкторії нитки в площині перетину тіла пакування, характер розподілу яких має вирішальний вплив на результати рідинної обробки; здійснено математичний опис процесу зміни параметрів структури пакування, поміщеного в поле відцентрових сил, що дозволило одержати відомості, необхідні для розробки принципово нової технології рідинної обробки пакувань.

4. Одержані експериментальні дані на спеціально створеному лабораторному комплексі про залежність ступеня поперечної деформації нитки в контактній площадці перетинання витків від зусиль пережиму й натягу, апроксимовані відповідно сімействами статечних і експоненціальних функцій, використані для побудови тієї частини комп'ютерної моделі, яка відтворює процеси міжвиткової взаємодії.

5. Побудована комп'ютерна модель пошарового розрахунку параметрів міжвиткової взаємодії й обчислення траєкторії точки набігання в процесі намотування, а також розрахунку зміни параметрів міжвиткової взаємодії в полі відцентрових сил, що дозволила дослідити вплив швидкості обертання тіла пакування, а також параметрів намотування, на структуру пакування.

6. Підтверджено коректність принципів, покладених в основу побудови комп'ютерної моделі: по результатам комп'ютерного експерименту одержані кількісні характеристики пошарового розподілу в тілі пакування параметрів міжвиткової взаємодії -- міжвиткового тиску, радіального переміщення, підсумкового натягу й тиску на патрон, -- які добре збігаються з відомими результатами аналітичного моделювання і експерименту.

7. Пов'язано результати, одержані для рівня нитки, з інтегральним параметром оцінки структури тіла пакування, застосовуваним у виробничих умовах, -- середньою густиною намотування: методом комп'ютерного моделювання одержані характеристики пошарового розподілу маси нитки, обсягу й щільності, а також зміни середньої густини тіла пакування у функції технологічних параметрів процеса намотування -- початкового натягу, лінійної густини нитки, кута розкладки й початкового радіуса намотування.

8. Одержані кількісні характеристики напружено-деформованого стану тіла пакування на рівні нитки по результатам комп'ютерного експерименту у вигляді графічних залежностей пошарового розподілу в тілі пакування поперечної деформації нитки в контактних площадках перетинання витків у функції параметрів намотування -- початкового натягу, лінійної густини нитки, кута розкладки й початкового радіуса намотування.

9. Доведена ефективність використання відцентрових сил для цілей динамічного розущільнення пакування: одержані характеристики пошарового розподілу параметрів міжвиткової взаємодії від швидкості обертання тіла пакування, які свідчать про ріст відносного поперечного розміру нитки до 0,8 більш ніж у половини шарів, і до 0,95, що відповідає практично повній відсутності деформації, -- приблизно в третині шарів, при цьому середня густина пакування зменшується на 28 % при зростанні кутової швидкості від 0 до 262 рад/с.

10. Сформульовано основні принципи нової технології -- перехід від масової схеми організації технологічного процесу до індивідуальної, динамічне розущільнення тіла пакування й перекомпонування контактних площадок, широке застосування сучасних фізичних методів інтенсифікації, -- і нові технічні рішення, захищені п'ятнадцятьма патентами України.

11. Одержані позитивні результати випробування ефективності технічних рішень принципово нової технології на спеціально створеному стенді: у порівнянні з існуючою технологією питомі витрати енергії й часу обробки зменшені не менш, ніж в п'ять разів, забезпечені гарантована якість і мінімально необхідний час обробки кожного пакування при вкрай низькому модулі ванни 1:1 - 1:3, виключені непродуктивні втрати енергії.

12. Виконано проробку конструктивних рішень виробничої установки нового покоління модульної конструкції для повного циклу рідинної обробки ниток продуктивністю до 10 кг пряжі на годину, впровадження якої при річному випуску пряжі 200 т у порівнянні з існуючим комплектом фарбувального і сушильного апаратів має очікуваний річний економічний ефект 982,5 грн. на тонну пряжі (без урахування скорочення інфраструктури й виробничих площ в 14 разів).

Список опублікованих праць за темою дисертації

1. Сыс В.Б. Магнитная активация растворов при крашении паковок нитей // Сборник научных трудов Херсонского индустриального института. Научные разработки в технологии текстильного производства. - К., 1990. - С.56-61.

2. Сыс В.Б. Влияние средней плотности намотки бобин на точечный непрокрас нитей // Сборник научных трудов Херсонского индустриального института. Нормализация технологических процессов ткацкого производства и параметров тканых структур. - М.: ЦНИИТЭИлегпром, 1991. - С. 8-9.

3. Сыс В.Б. Влияние поперечных деформаций на качество крашения нитей в паковках // Сборник научных трудов Херсонского индустриального института. Нормализация технологических процессов ткацкого производства и параметров тканых структур. - М.: ЦНИИТЭИлегпром, 1991. - С. 9-14.

4. Сыс В.Б. Бардачев Ю.Н. База знаний по механическим и диффузионным явлениям процесса крашения нитей в бобинах // Сборник научных трудов Ленинградского института текстильной и лёгкой промышленности. Система автоматизации как элементы гибких производственных комплексов в тектильной и лёгкой промышленности. - Л.: ЛИТЛП, 1992. - С. 23-29.

Авторові належить формування бази знань по механічних явищах.

5. Сыс В.Б., Бардачев Ю.Н. Перспективные направления научных исследований в области математического моделирования процессов крашения нитей // Вестник Херсонского государственного технического университета. - 1997. - №2. - С.236-239.

Авторові належать ідея статті, збір і аналіз матеріалів літературних джерел, синтез головних напрямів розвитку.

6. Сыс В.Б. Влияние структуры паковки на процесс крашения нитей // Вестник Херсонского государственного технического университета. - 1998. - №1(3). - С. 254-257.

7. Бардачёв Ю.Н., Сыс В.Б., Старун Н.В. О декомпозиционном подходе к моделированию процесса жидкостной обработки текстильных паковок // Проблемы лёгкой и текстильной промышленности Украины. - 1998. - №1. - С.104-109.

Авторові належить постановка завдання й розробка методики структурної декомпозиції в моделюванні рідинної обробки.

8. Старун Н.В., Сыс В.Б., Бардачёв Ю.Н., Вельдбрехт Д.А. Зависимость пористости от поперечной деформации нити в контактной площадке // Проблемы лёгкой и текстильной промышленности Украины. - 1998. - №1. - С.110-112.

Авторові належить постановка завдання й розробка методики обчислення пористості деформованої нитки.

9. Сыс В.Б., Старун Н.В., Бардачёв Ю.Н. Исследование пористой структуры текстильной паковки методом имитационного моделирования // Вестник Херсонского государственного технического университета. - 1998. -№2(4). - С.253-256.

Авторові належить основна ідея й розробка методики застосування імітаційного моделювання до дослідження пористої структури.

10. Бардачёв Ю.Н., Сыс В.Б., Старун Н.В. Эмпирико-аналитическое моделирование повышенной прогностичности процесса жидкостной обработки паковок // Вестник Херсонского государственного технического университета. - 1999. - специальный выпуск. - С.34-37.

Авторові належать ідея статті, розробка методики моделювання й формулювання висновків.

11. Сыс В.Б., Старун Н.В., Бардачёв Ю.Н. Исследование послойного распределения контактных площадок в теле паковки методом имитационного моделирования // Вестник Херсонского государственного технического университета. - 1999. - №3(6). - С.187-190.

Авторові належать ідея й теоретичне обґрунтування дослідження пошарового розподілу контактних площадок, розробка алгоритму.

12. Старун Н.В., Сыс В.Б., Бардачёв Ю.Н. Исследование распределения контактных площадок нити на краях перфораций методом имитационного моделирования // Вестник Херсонского государственного технического университета. - 2000. - №3(9). - С.293-297.

Авторові належать ідея вивчення розподілу контактних площадок методом імітаційного моделювання й розробка алгоритму моделі.

13. Сыс В.Б., Старун Н.В., Бардачёв Ю.Н. Распределение контактных площадок пересечения витков в структуре паковки крестовой намотки // Проблемы легкой и текстильной промышленности Украины. - 2001. - №5. - С. 223-226.

Авторові належать результати моделювання розподілу контактних площадок перетинання витків і їхнє теоретичне узагальнення.

14. Сыс В.Б., Старун Н.В., Бардачёв Ю.Н. Распределение контактных площадок нити на краях перфораций патрона // Вестник Херсонского государственного технического университета. - 2001. - №4(13). - С.307-310.

Авторові належать результати моделювання розподілу контактних площадок нитки на краях перфораций і їхнє узагальнення.

15. Сыс В.Б. Моделирование структуры текстильной паковки с учётом межслойного взаимодействия витков // Вестник Херсонского государственного технического университета. - 2002. - №3(16). - С.312-315.

16. Сыс В.Б. Структурная декомпозиция технологической системы формирования паковок // Проблемы лёгкой и текстильной промышленности Украины. - 2002. - №6. - С.127-131.

17. Сыс В.Б. Послойное заполнение прослойков нитью в компьютерной модели паковки // Проблемы лёгкой и текстильной промышленности Украины. - 2003. - №7. - С. 96-98.

18. Сыс В.Б. Вычисление структурных характеристик в компьютерной модели паковки // Вестник Херсонского государственного технического университета. - 2004. - №2(20). - С. 200-204.

19. Сыс В.Б. Деформация пересекающихся нитей в контактной площадке: зависимость величины деформации от усилия пережима нитей // Проблемы лёгкой и текстильной промышленности Украины. - 2004. - №1(8). - С. 128-130.

20. Сыс В.Б. Зависимость поперечной деформации пересекающихся нитей от усилия их натяжения // Проблемы лёгкой и текстильной промышленности Украины. - 2004. - №2(9). - С. 91-95.

21. Сыс В.Б. Алгоритм послойного расчёта параметров межвиткового взаимодействия в компьютерной модели структуры паковки // Проблемы легкой и текстильной промышленности Украины. - 2005. - №1(10). - С. 142-150.

22. Сыс В.Б. Подсистема обработки и визуализации результатов компьютерного моделирования структуры паковки // Вестник Херсонского государственного технического университета. - 2005. - №3(23). - С. 164-167.

23. Сыс В.Б. Алгоритм вычисления траектории точки набегания в компьютерной модели структуры паковки // Проблемы легкой и текстильной промышленности Украины. - 2006. - №1(11). - С. 88-96.

24. Сыс В.Б. Алгоритм послойного расчёта изменения параметров структуры паковки в поле центробежных сил // Проблемы легкой и текстильной промышленности Украины. - 2006. - №2(12). - С. 77-82.

25. Сыс В.Б. Распределение параметров межвиткового взаимодействия в теле паковки, помещённой в поле центробежных сил // Вестник Херсонского национального технического университета. - 2006. - №3(26). - С. 159-165.

26. Пат. 44317 Україна, МПК D06B23/04 / Патрон для рідинної обробки / В.Б. Сис, Ю.М. Бардачов, Н.В. Старун (Україна), В.О. Клімов, В.Ф. Громов (Росія). - №97125918; Заявлено 09.12.1997; Опубл. 15.02.2002, Бюл. №2, 2002. - 1 с.

Авторові належить ідея повздошно-щілинних перфораций і теоретичне обґрунтування конструкції патрона.

27. Пат. 44318 Україна, МПК D06B23/04 / Патрон для рідинної обробки / В.Б. Сис, Ю.М. Бардачов, Н.В. Старун (Україна), В.О. Клімов (Росія). - №97125919; Заявлено 09.12.1997; Опубл. 15.02.2002, Бюл. №2, 2002. - 1 с.

Авторові належать ідея повздошно-щілинних радіально-тангенціальних перфорацій і й теоретичне обґрунтування конструкції патрона.

28. Пат. 61894 Україна, МПК D06B19/00 5/00 11/00 23/00 / Спосіб рідинної обробки текстильних паковок та пристрій для його здійснення / В.Б. Сис, Ю.М. Бардачов, Н.В. Старун (Україна). - №98041770; Заявлено 08.04.1998; Опубл. 15.12.2003, Бюл. №12, 2003. - 6 с.

Авторові належать ідея й теоретичне обґрунтування способу рідинної обробки пакування шляхом обкатування і розробка відповідного пристрою.

29. Пат. 62444 А Україна, МПК D06B5/00 D06М 10/00 / Спосіб рідинної обробки текстильних пакувань / В.Б. Сис, Ю.М. Бардачов, Г.С. Сарібеков (Україна). - №2003032560; Заявлено 25.03.2003; Опубл. 15.12.2003, Бюл. №12, 2003. - 2 с.

Авторові належать основна ідея й теоретичне обґрунтування способу рідинної обробки пакувань у змінному магнітному полі.

30. Пат. 66104 А Україна, МПК D06B5/00 D06В 13/00 / Спосіб рідинної обробки / В.Б. Сис, Ю.М. Бардачов, Г.С. Сарібеков (Україна). - №2003037025; Заявлено 25.03.2003; Опубл. 15.04.2004, Бюл. №4, 2004. - 2 с.

Авторові належать основна ідея й теоретичне обґрунтування способу рідинної обробки пакувань із використанням поперечних коливань.

31. Пат. 66569 А Україна, МПК D06B5/00 D06В 13/00 / Спосіб рідинної обробки / В.Б. Сис, Ю.М. Бардачов, Г.С. Сарібеков (Україна). - №2003077024; Заявлено 25.07.2003; Опубл. 17.05.2004, Бюл. №5, 2004. - 2 с.

Авторові належать основна ідея й теоретичне обґрунтування способу рідинної обробки пакувань із використанням осьових вібрацій.

32. Пат. 66570 А Україна, МПК D06B 5/00 D06М 10/00 / Спосіб рідинної обробки / В.Б. Сис, Ю.М. Бардачов, Г.С. Сарібеков (Україна). - №2003077026; Заявлено 25.07.2003; Опубл. 17.05.2004, Бюл. №5, 2004. - 2 с.

Авторові належать основна ідея й теоретичне обґрунтування способу рідинної обробки пакувань у постійному магнітному полі.

33. Пат. 68653 А Україна, МПК D06B 5/00 D06В 5/26 / Спосіб рідинної обробки / В.Б. Сис (Україна). - №2003098615; Заявлено 22.09.2003; Опубл. 16.08.2004, Бюл. №8, 2004. - 3 с.

34. Пат. 68655 А Україна, МПК D06B 5/00 D06М 10/00 / Спосіб рідинної обробки / В.Б. Сис (Україна). - №2003098619; Заявлено 22.09.2003; Опубл. 16.08.2004, Бюл. №8, 2004. - 2 с.

35. Пат. 68654 А Україна, МПК F26B 15/10 D06В 15/04 / Спосіб сушіння / В.Б. Сис (Україна). - №2003098616; Заявлено 22.09.2003; Опубл. 16.08.2004, Бюл. №8, 2004. - 3 с.

36. Пат. 70067 А Україна, МПК D06B 5/00 D06М 10/00 / Спосіб рідинної обробки / В.Б. Сис (Україна). - №20031212385; Заявлено 25.12.2003; Опубл. 15.09.2004, Бюл. №9, 2004. - 3 с.

37. Пат. 70066 А Україна, МПК D06B 5/00 D06B 21/00 D06М 10/00 / Спосіб рідинної обробки / В.Б. Сис (Україна). - №20031212384; Заявлено 25.12.2003; Опубл. 15.09.2004, Бюл. №9, 2004. - 3 с.

38. Пат. 72082 А Україна, МПК D06B 5/00 D06М 10/00 / Спосіб рідинної обробки / В.Б. Сис, Ю.М. Бардачов, Г.С. Сарібеков (Україна). - №2003098617; Заявлено 25.09.2003; Опубл. 17.01.2005, Бюл. №1, 2005. - 2 с.

Авторові належать основна ідея й теоретичне обґрунтування способу рідинної обробки пакувань у постійному електричному полі.

39. Пат. 72084 А Україна, МПК D06B 5/00 D06М 10/00 / Спосіб рідинної обробки / В.Б. Сис, Ю.М. Бардачов, Г.С. Сарібеков (Україна). - №2003098620; Заявлено 22.09.2003; Опубл. 17.01.2005, Бюл. №1, 2005. - 2 с.

Авторові належать основна ідея й теоретичне обґрунтування способу рідинної обробки пакувань у змінному електричному полі.

40. Пат. 72083 А Україна, МПК D06B 15/10 D06В 15/04 / Спосіб рідинної обробки / В.Б. Сис (Україна). - №2003098618; Заявлено 25.09.2003; Опубл. 17.01.2005, Бюл. №1, 2005. - 3 с.

41. Сыс В.Б. Совершенствование процесса крашения швейных ниток в бобинах // Тезисы докладов юбилейной научной конференции. Вклад Херсонского индустриального института в подготовку кадров и развитие техники и технологии отраслей народного хозяйства. - Херсон: Херсонский индустриальный институт, 1991. - С.39.

42. Сыс В.Б., Бардачев Ю.Н., Старун Н.В. Имитационное моделирование пористой структуры текстильной паковки // Сборник научных трудов международной конференции по математическому моделированию. Физико-технические и технологические приложения математического моделирования. - К.: НАН Украины, 1998. - С.231-232.

Авторові належить основна ідея й розробка методики застосування імітаційного моделювання до дослідження структури пакування.

43. Сыс В.Б., Бардачёв Ю.Н. Разработка экологически чистой технологии жидкостной обработки текстильных паковок // Тезисы докладов Четвёртой Всероссийской научно-практической конференции с международным участием. Новое в экологии и безопасности жизнедеятельности. - С.-Петербург: Балтийский государственный технический университет, 1999. - С.295.

Авторові належить теоретичне обґрунтування шляхів удосконалювання технології рідинної обробки пакувань.

44. Старун Н.В., Сыс В.Б., Бардачёв Ю.Н. Исследование структуры текстильной паковки методом имитационного моделирования // Матеріали VIII міжнародної наукової конференції им. акад. Н. Кравчука. - К.: Національний технічний університет України (КПІ). - 2000. - С.364.

Авторові належать ідея, розробка загальних підходів, локальних математичних моделей і алгоритму імітаційної моделі.

45. Сыс В.Б., Старун Н.В., Бардачёв Ю.Н. Послойное распределение неоднородностей в модельной структуре тела паковки // Тезисы докладов третьей международной конференции. Средства математического моделирования. - С.-Петербург: С.-Петербургский государственный технический университет. - 2001. - С.115.

Авторові належать результати комп'ютерного експерименту, їхній аналіз і узагальнення.

46. Сыс В.Б., Бардачёв Ю.Н. Совершенствование технологии жидкостной обработки на основе моделирования технологической системы // Тезисы докладов всеукраинской научной конференции. Херсонский государственный технический университет. Проблемы легкой и текстильной промышленности Украины. - 2001. - №5. - С. 341.

Авторові належать ідея вдосконалювання технології рідинної обробки на основі моделювання технологічної системи й розробка методики побудови моделі.

47. Сыс В.Б. Гибкая технология жидкостной обработки нитей в паковках // Тезисы докладов международной научно-практической конференции. Херсонский государственный технический университет. Проблемы лёгкой и текстильной промышленности Украины. - 2003. - №7. - С. 129.

48. Сыс В.Б. Концептуальная модель технологии жидкостной обработки нитей в паковках // Тезисы докладов международной научно-практической конференции. Херсонский государственный технический университет. Проблемы легкой и текстильной промышленности Украины. - 2004. - №1(8). - С.316.

49. Сыс В.Б. Компьютерная модель структуры паковки, предназначенной для жидкостной обработки // Тезисы докладов юбилейной научно-методической конференции. Тенденции развития науки и образования в области отделки и дизайна текстиля. - С.-Петербург: СПГУТД. - 2004.

50. Сыс В.Б. Распределение параметров межвиткового взаимодействия в структуре паковки крестовой намотки // Тезисы докладов научно-практической конференции. Херсонский государственный технический университет. Проблемы легкой и текстильной промышленности Украины. - 2005. - №1(10). - С. 273-274.

51. Сыс В.Б. Структура паковки в поле центробежных сил // Тезисы докладов VI Всеукраинской научно-практической конференции. Херсонский государственный технический университет. Проблемы легкой и текстильной промышленности Украины. - 2006. - №2(12). - С. 188.

52. Сыс В.Б. Математическое моделирование структуры текстильной паковки. Тезисы докладов международной конференции «Компьютерная математика в образовании и научных исследованиях» (КМ_2007). Вестник Херсонского национального технического университета. - 2007. - №2(28). - С.340.

Анотація

Сис В.Б. Розвиток наукових основ створення низькомодульної технології рідинної обробки ниток у пакуваннях. - Рукопис.

Дисертація на здобуття наукового ступеня доктора технічних наук за спеціальністю 05.18.19 - технологія текстильних матеріалів, швейних і трикотажних виробів. - Херсонський національний технічний університет, Херсон, 2008 р.

В основу існуючої технології покладений принцип масової обробки пакувань, що приводить до перевитрат енергетичних ресурсів, вартість яких у світі безупинно росте. Дисертація присвячена розвитку наукових основ і створенню принципово нової технології рідинної обробки ниток у пакуваннях, що відповідає сучасним світовим вимогам гнучкості, економічності й екологічної безпеки.

Основні результати дисертації: виявлено етап, що лімітує процес рідинної обробки -- етап проникання часток барвника у ділянки контактних площадок перетинання витків; складені математичні співвідношення й побудована комп'ютерна модель, що відтворює безперервну просторову криву траєкторії навівання нитки в обсязі всього тіла пакування з урахуванням міжвиткової взаємодії, а також відтворює зміну структури пакування в полі відцентрових сил; експериментально вивчено деформований стан нитки в контактній площадці; установлено, що в полі відцентрових сил відбувається істотне розущільнення тіла пакування (до 28 %) і зменшення, аж до повної відсутності, деформованого стану нитки в контактних площадках; розроблені принципово нова технологія й установка зі зменшеними в п'ять разів питомою витратою енергії й часом обробки та виключенням непродуктивних втрат енергії.

Ключові слова: рідинна обробка, фарбування пряжі в пакуваннях, пакування хрестового намотування, комп'ютерне моделювання, структура пакування, пошаровий розподіл параметрів, поле відцентрових сил.

Аннотация

Сыс В.Б. Развитие научных основ создания низкомодульной технологии жидкостной обработки нитей в паковках. - Рукопись.

Диссертация на соискание ученой степени доктора технических наук по специальности 05.18.19 - технология текстильных материалов, швейных и трикотажных изделий. - Херсонский национальный технический университет, Херсон, 2008 г.

Диссертация посвящена решению важной научно-технической задачи -- развитию научных основ и созданию принципиально новой технологии жидкостной обработки нитей в паковках, которая соответствует современным требованиям гибкости, экономичности и экологической безопасности.

Положенный в основу существующей технологии принцип массовой обработки паковок в условиях неизбежного различия их структуры приводит к перерасходу энергетических ресурсов, так как требуемое время обработки паковок различно, и для партии паковок приходится задаваться максимальным значением этого времени. При этом принципиально ограничено уменьшение модуля ванны несоответствием геометрической формы набора паковок и полости бака аппарата, что приводит к ухудшению экономичности технологии, а принцип принудительного прокачивания раствора сквозь тело паковки приводит к её фильтрационным деформациям.

В работе показано, что главным фактором, лимитирующим процесс жидкостной обработки, является деформированное состояние нити в контактных площадках пересечения витков, вследствие которого уменьшается доступ частиц красителя к поверхности волокон. Поперечная деформация нити приводит к уменьшению как межнитевого, так и межволоконного пространства, что ограничивает плотность потока частиц обрабатывающего вещества к поверхности волокон и негативно сказывается на результатах жидкостной обработки. Для оценки этого влияния необходима информация о распределении витков в сечении тела паковки.

Поскольку чисто эмпирическим путём это сделать затруднительно, автором создана компьютерная модель послойного расчета параметров межвиткового взаимодействия и вычисления траектории точки набегания в процессе наматывания, а также расчета изменения параметров межвиткового взаимодействия в поле центробежных сил, что позволило исследовать влияние угловой скорости вращения тела паковки, а также параметров наматывания, на структуру паковки.

В рамках создания модели выполнено полное математическое описание непрерывной пространственной кривой траектории навивания нити в объёме всего тела паковки с учетом её поперечной деформации в контактных площадках пересечения витков, что позволило вычислить координаты следов траектории нити в плоскости сечения тела паковки, характер распределения которых оказывает решающее влияние на результаты жидкостной обработки.

Предварительно на специально созданном лабораторном комплексе получены экспериментальные зависимости степени поперечной деформации нити в контактной площадке пересечения витков от усилий пережима и натяжения, положенные в основу модели межвиткового взаимодействия. Выполнено математическое описание процесса изменения параметров структуры паковки в поле центробежных сил, на базе которого построена соответствующая часть модели, что позволило получить сведения, необходимые для разработки принципиально новой технологии жидкостной обработки паковок.

В ходе компьютерного эксперимента получены количественные характеристики послойного распределения в теле паковки межвиткового давления, радиального перемещения, итогового натяжения и давления на патрон, качественное совпадение которых с известными результатами аналитического моделирования подтверждает корректность принципов, положенных в основу построения компьютерной модели.

Получены характеристики послойного распределения массы, объема и плотности, а также изменения средней плотности тела паковки в функции параметров наматывания, что позволило связать результаты, полученные для уровня нити, с параметром оценки структуры паковки, применяемым на производстве, -- средней плотностью наматывания. Получены количественные характеристики послойного распределения в теле паковки поперечной деформации нити в контактных площадках пересечения витков в функции параметров наматывания, которые отражают напряженно-деформированное состояние тела паковки на уровне нити. Получены характеристики послойного распределения параметров межвиткового взаимодействия в зависимости от угловой скорости вращения тела паковки.

Доказано, что в поле центробежных сил происходит динамическое разуплотнение тела паковки, величина которого достигает 28 %. При этом уменьшается деформированное состояние нити в контактных площадках пересечения витков, о чём свидетельствует рост относительного поперечного размера нити до 0,8…0,95. Одновременно происходит выравнивание плотности распределения слоёв в радиальном направлении, что благоприятно сказывается на результатах жидкостной обработки и ускорении процессов.

По результатам исследований сформулированы принципы новой технологии -- переход от массовой схемы организации технологического процесса к индивидуальной, динамическое разуплотнение тела паковки и широкое применение современных физических методов интенсификации, -- и новые технические решения, защищенные пятнадцатью патентами Украины. Проверка эффективности технологии по сравнению с существующей на специально созданном стенде показала положительный результат: удельный расход энергии и времени обработки уменьшились не менее, чем в 5 раз, обеспечено гарантированное качество при минимально требуемом времени обработки каждой паковки, исключены непроизводительные потери энергии.

Выполнена проработка конструкторских решений производственной установки нового поколения для полного цикла жидкостной обработки нитей в паковках производительностью до 10 кг пряжи в час при крайне низком модуле ванны 1:1 с ожидаемым годовым экономическим эффектом 982,5 грн. на тонну пряжи при годовом выпуске пряжи 200 т (без учета сокращения инфраструктуры и производственных площадей в 14 раз).

Ключевые слова: жидкостная обработка, крашение пряжи в паковках, паковка крестовой намотки, компьютерное моделирование, структура паковки, послойное распределение параметров, поле центробежных сил.

The summary

Sys V.B. Elaboration of Science Foundations for Low Module Technology of Hydronic Pack Processing. - Manuscript.

Dissertation for science-degree Doctor of Techniques in Speciality 05.18.19 - Technology of Textile Materials, Knitted and Garment Goods. - Kherson National Technical University, Kherson, 2008.

Current technology, based on the principal of bulk pack processing, overspends energy, the price of which is constantly increasing. The dissertation is devoted to elaboration of science foundations and creation of a radically new technology of hydronic pack processing, corresponding to recent world requirements for flexibility, thrift and environmental safety.

The basic results of the dissertation:

is identified a limitative stage of hydronic prosessing - penetration of a delivered substance in contact points of wrap intersections; are made mathematical correlations and a computer model that gives a continuous space curve for a yarn wrapping trajectory in the whole body of a package handling wrap interaction; shows structure changes of a package in the field of centrifugal forces; is explored a deformed yarn in a contact point; is discovered a substantial seal failure of a package ( up to 28%) and decreasing, almost to nothing, yarn deformation in contact points; is elaborated a radically new technology and device that require five times less power and time for processing and exclude losses of energy.

Key words: hydronic prosessing, pack dyeing, a package of cross winding, computer simulation, a package structure, a layer distribution of parameters, a field of centrifugal forces.

Размещено на Allbest.ru