Удосконалення технології отримання пряж

Размещено на http://www.allbest.ru/

ХЕРСОНСЬКИЙ НАЦІОНАЛЬНИЙ ТЕХНІЧНИЙ УНІВЕРСИТЕТ

Автореферат

дисертації на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук

Спеціальність 05.18.19 - технологія текстильних матеріалів, швейних і трикотажних виробів

УДОСКОНАЛЕННЯ ТЕХНОЛОГІЇ ОТРИМАННЯ ПРЯЖІ

ВИКОНАВ ВОЙТОВИЧ ОЛЬГА АНДРІАНІВНА

Херсон 2009

АНОТАЦІЯ

технологічний веретено пряжа підшипник

Войтович О.А. Удосконалення технології отримання пряж. - Рукопис.

Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук за спеціальністю 05.18.19 - технологія текстильних матеріалів, швейних і трикотажних виробів. - Херсонський національний технічний університет, Херсон, 2009.

Дисертація присвячена розробці технології рівномірного формування пряжі, яка дозволяє за рахунок зниження вібрації шпинделя веретена підвищити частоту обертання веретен і ефективність процесу прядіння зі збереженням якості пряжі. Отримано рівняння сили натягу нитки в зоні дії бігунка, яке враховує амплітуди коливання веретена. Для стабілізації процесу отримання пряжі запропонована нова конструкція верхньої опори веретена, яка забезпечує утримання шпинделя веретена в центральному положенні. В результаті зменшуються коливання натягу пряжі та її обривність. При проведенні дослідження амплітуд коливання веретен та «стрибків» натягу нитки, встановлено, що нерівномірність процесу формування пряжі знижується. При дослідженні впливу зносу підшипників на рівномірність натягу нитки визначено, що знос роликопідшипника виробничого веретена з часом збільшує вібрацію шпинделя та коливання натягу нитки на відміну від веретена нової конструкції. Стабілізація натягу пряжі спричинила зменшення обривності пряжі на 41 % та дала резерви для збільшення частоти обертання веретен, що дало можливість збільшити продуктивність машини на 48,5 %. Розроблено технологічний режим формування пряжі при підвищеній частоті обертання веретен при збереженні фізико-механічних показників пряжі.

Ключові слова: пряжа, вібрація, веретено, стрибки натягу нитки, верхня опора веретена, обривність, фізико-механічні показники.

1. ЗАГАЛЬНА ХАРАКТЕРИСТИКА РОБОТИ

За прогнозами Міністерства промполітики, до 2011 року об'єм виробництва текстильної продукції може збільшитись на 61,5% в порівнянні з 2007 роком. Проте в умовах економічної кризи для досягнення потрібних об'ємів випуску необхідно упроваджувати у виробництво нові технології, модернізувати існуюче устаткування. Вдосконалення техніки і технології текстильного виробництва, засноване на використанні сучасних наукових досягнень, дасть можливість отримувати гідні економічні результати і на старому устаткуванні.

Актуальність теми. В даний час розвиток техніки і технології прядіння вимагає постійного зростання швидкостей випуску пряжі, а отже і відповідного збільшення частот обертання крутильно-формируючих органів: веретен, прядильних камер, центрифуг і інших типів текстильних роторних систем. Проте підвищення ефективності технологічних процесів в текстильній промисловості стримується зважаючи на застарілий машинний парк або неефективну роботу окремих вузлів порівняно нового устаткування. При цьому особливої ролі в сучасних економічних умовах набувають питання, пов'язані з підвищенням конкурентоспроможності текстильних виробів, основні якісні характеристики яких закладаються ще на стадії проектування і виготовлення пряжі.

Для виробництва бавовняної пряжі парк прядильного устаткування України представлений, в основному, двома видами машин - це пневмомеханічні і кільцеві прядильні машини. Основною перевагою пневмомеханічної машини є те, що продуктивність її приблизно в 2,5 рази вище, проте ця машина призначена для вироблення обмеженого асортименту пряжі. В порівнянні з нею кільцева прядильна машина більш універсальна і призначена для вироблення пряжі великого діапазону лінійної щільності і практично будь-якого сировинного складу: дуже тонкої і рівної пряжі для виготовлення дорогих тканин костюмно-платтяного асортименту; потовщеної фактурної пряжі для виготовлення тканин для верхнього одягу, меблево-декоративного асортименту; пряжі підвищеної міцності для виготовлення спеціальних технічних тканин. Таким чином є підстави стверджувати, що кільцеві прядильні машини ще багато років застосовуватимуться в текстильній промисловості і проблема підвищення їх продуктивності є актуальною у наш час.

Зв'язок роботи з науковими програмами, планами, темами. Робота виконана відповідно до напряму наукових досліджень кафедри механічної технології волокнистих матеріалів за темою «Розробка технології проектування мотальних пакувань, отриманих високошвидкісним способом перемотування ниток» згідно номеру державної реєстрації 0106U008633, замовник- Міністерство освіти і науки України, дата реєстрації - 06.10.2006 р., протокол № 2, кафедри обладнання підприємств легкої промисловості і побутового обслуговування Херсонського національного технічного університету за темою «Екологічно чиста енергетика, теоретичне і експериментальне обґрунтування технічних розробок, які забезпечують ресурсозберігаючі технології устаткування підприємств легкої промисловості і побутового обслуговування» згідно номеру державної реєстрації 0106U011442, замовник - Міністерство освіти і науки України, дата реєстрації - 25.11.2005 р., протокол № 3.

Роль автора полягає в розробці ідеї і реалізації технології отримання пряжі кільцевого способу прядіння, що дозволяє підвищити продуктивність прядильних машин і отримати пряжу вищої якості, яка відзначається більш високою технологічністю в процесах перемотування, ткацтва.

Мета і завдання дослідження. Метою даної роботи є підвищення продуктивності прядильних машин і отримання пряжі вищої якості за рахунок вдосконалення технології прядіння.

Для досягнення вказаної мети були поставлені наступні завдання:

- визначити вплив вібрації веретена на натяг нитки в процесі її формування;

- розробити технологію формування пряжі з використанням аероелектромагнітного підшипника (АЕМП) як верхньої опори веретена;

- визначити залежність технологічних параметрів формування пряжі від конструктивних параметрів АЕМП;

- дати оцінку економічної ефективності використання розробленої технології отримання пряжі і здійснити її виробничу перевірку.

Об'єкт дослідження - технологія отримання пряжі.

Предмет дослідження - підшипниковий вузол веретена і пряжа.

Методи дослідження. Поставлені в роботі завдання вирішувалися з використанням сучасних теоретичних і експериментальних методів дослідження.

Теоретичні дослідження базуються на основних положеннях теоретичної механіки, теорії коливань, теорії електромагнітних полів.

Експериментальне визначення амплітуди коливань веретен, зносу роликопідшипників і аероелектромагнітних підшипників, фізико-механічних властивостей і обривності пряжі проводилося на діючому устаткуванні ВАТ «Херсонський БК».

Обробка результатів експериментів виконувалася методами математичної статистики. Фізико-механічні показники пряжі оцінювалися за допомогою діючих державних стандартів. Розрахунки проводилися на ІВМ-сумісному персональному комп'ютері з використанням редактора Microsoft Excel, Maple 10, Mathematica 5.

Наукова новизна одержаних результатів полягає в розвитку теоретичних основ технології формування пряжі на кільцепрядильній машині із зменшенням її обривності і збереженням якості за рахунок зниження вібрації веретена та стабілізації натягу пряжі.

При цьому вперше:

- визначено рівняння натягу нитки, що враховує амплітуди коливань шпинделя веретена в процесі формування пряжі;

- запропоновано урівноваження шпинделя веретена, яке забезпечується підшипниковим вузлом веретена нової конструкції;

- розроблені теоретичні основи для розрахунку вібростійких, зносостійких веретен;

- отримана математична модель обривності пряжі і оптимальних параметрів процесу прядіння з урахуванням особливостей веретена нової конструкції.

Практичне значення одержаних результатів. Розроблена технологія формування пряжі і веретено нової конструкції для її реалізації дозволили понизити обривність і отримати пряжу вищої якості. При цьому стабілізований процес прядіння і збільшена частота обертання веретена.

Результати проведених досліджень апробовані на ВАТ «Херсонський БК». Виробничі випробування веретена нової конструкції проведені на кільцепрядильній машині П-76-5М4. Протокол випробувань від 15.01.2009 р.

Передбачуваний економічний ефект за рахунок зниження обривності і збільшення частоти обертання технологічного устаткування складає 50 тис. 431 грн. на 100 т пряжі.

Отримані в дисертації матеріали можуть бути упроваджені в прядильному виробництві при отриманні пряжі різної лінійної щільності і сировинного складу.

Особистий внесок здобувача. Здобувачем самостійно виконано теоретичні та експериментальні дослідження, викладені у дисертації, здійснено математичну обробку отриманих результатів, проведені виробничі випробування. У роботах, виконаних із співавторами, особистий внесок здобувача полягає в удосконаленні технології формування пряжі за рахунок модернізації верхньої опори веретена та підвищенні якості пряжі і ефективності процесу прядіння.

Апробація результатів дисертації. Основні положення дисертаційної роботи представлені і схвалені:

1. На всеукраїнській науково-практичній конференції «Сучасні наукові досягнення - 2008» (Національний університет кораблебудування ім. адм. Макарова, м. Миколаїв, 2008 р.).

2. На розширеному науковому семінарі кафедри механічної технології волокнистих матеріалів Херсонського національного технічного університету (м. Херсон, 2008 р.).

3. На міжкафедральному науковому семінарі Херсонського національного технічного університету (м. Херсон, 2009 р.).

4. На міжкафедральному науковому семінарі кафедри матеріалознавства та технології переробки текстильних волокон Київського національного університету технологій і дизайну (м. Київ, 2009 р.).

2. ОСНОВНИЙ ЗМІСТ ДИСЕРТАЦІЇ

У вступі обґрунтовано актуальність теми дисертаційної роботи, сформульовані мета і завдання дослідження, наукова новизна і практичне значення роботи.

У першому розділі проведений аналіз процесу формування пряжі, зокрема натягу нитки та її обривності; досліджені шляхи підвищення продуктивності прядильних машин і проведений аналіз впливу різних чинників на підвищення ефективності їх роботи. Вивчення наукових праць професорів А.І. Макарова, І.В. Корнєва, Я.І. Корітисського привело до висновку, що для зниження обривності і поліпшення якості пряжі в першу чергу необхідно вирішити одне з основних завдань - обмежити рівень вібрацій веретен.

Проведений аналіз експлуатаційних характеристик підшипників кочення, що використовуються у вузлах тертя веретен прядильних машин, показав, що для підвищення продуктивності прядильних машин необхідно використовувати підшипники іншої конструкції, які мають здатність самоцентрування і не потребують змащування. Як один з можливих способів поліпшення конструкції прядильних машин розглядалося застосування в якості верхньої опори веретен електромагнітних підшипників, але це не дає можливості уникнути вібрації веретен під час запуску двигуна. Тому відомі методи підвищення продуктивності машин не можуть одночасно зменшити вібрацію і обривність і підвищити частоту обертання веретена.

Показано, що підвищена вібрація, так само як і шум, негативно позначається на здоров'ї працівників. У зв'язку з цим приведені критерії оцінки небезпеки вібрації устаткування.

Подальші дослідження в цій області з метою отримання нових конструктивних і технологічних рішень при виготовленні вузлів тертя веретен із здатністю самоцентрування і виключення вібрацій є актуальним завданням сучасної легкої промисловості, і мають важливе наукове і прикладне значення.

У другому розділі визначені об'єкт, предмет і методи досліджень. У перших чотирьох підрозділах наведені методики теоретичних розрахунків параметрів веретен та експлуатаційних характеристик підшипників. У п'ятому підрозділі викладена методика дослідження віброзсуву шпинделів веретен і описана поведінка резонуючої системи під впливом зовнішньої сили. У шостому і сьомому підрозділах приведені методики визначення розміру зносу підшипників і впливу зносу на амплітуду коливань шпинделів веретен. У восьмому описана методика регулювання напруги, що подається на обмотки аероелектромагнітного підшипника. У дев'ятому підрозділі приведені методики визначення обривності і фізико-механічних властивостей пряжі згідно існуючим державним стандартам. У наступному підрозділі викладена методика проведення багатофакторного експерименту.

Третій розділ присвячений теоретичному дослідженню впливу вібрації на натяг пряжі, розробці нової конструкції підшипникового вузла веретена, що забезпечує зниження вібрації, та обґрунтуванню її використання з технічної точки зору.

Аналіз наукової літератури показав, що веретено є найбільш відповідальним органом прядильної машини, оскільки з його допомогою відбувається формування пряжі і структури пакування.

При обертанні веретена з початком нитка натягується і, діючи на бігунок, приводить його в рух по кільцю. До конструкції веретена пред'являються наступні основні вимоги: висока робоча швидкість, рівномірне обертання без вібрацій і легкий останов; центричність по відношенню до кільця; мінімальний знос поверхонь, що труться; можливо менша витрата змащувального матеріалу. Основною частиною веретена є шпиндель, який своєю нижньою частиною поміщається в поглиблення втулки, а у верхній частині втулки шпиндель фіксується роликами підшипника, які є найуразливішою ланкою будь-якого роторного механізму. Розбалансованість їх роботи, обумовлена конструкцією, приводить до радіального биття, а значить до підвищених вібрацій механізму веретена.

Вивчення наукових праць професорів Я.І. Корітисського, І.В. Корнєва, А.І. Макарова, І.Г. Борзунова, А.В. Терюшнова привело до висновку, що вібрація є однією з основних причин, що обмежують частоту обертання веретен, і, відповідно, продуктивність машин. Підвищені вібрації приводять до збільшення стрибків натягу нитки і її обривності, оскільки при ексцентричному положенні веретена нитка при протяганні її через бігунок випробовує додаткові ривки. У цих умовах великого значення набувають питання забезпечення зниження рівня вібрацій і відповідно ривків натягу нитки. Основні положення теорії натягу нитки були сформульовані відомими ученими - професорами Н.Є. Жуковським, П.Ф. Єрченком, А.Н. Васильєвим, А.П. Мінаковим. Вони розглядали динамічну рівновагу бігунка і гнучкої нитки в балоні з урахуванням всіх сил, що діяли на нього: сил тертя в направляючих, відцентрових сил і сил опору повітря. Під впливом цих сил нитка в процесі прядіння, проходячи від ниткопровідника до бігунка, приймає форму просторової кривої, утворюючи балон, в кожній точці якого створюється певний натяг. Основні положення цієї теорії доцільно було застосувати до умов формування пряжі з урахуванням вібрації веретена.

Відомо, що найбільші силові дії на нитку виникають в зоні дії бігунка, тому необхідно визначити величину натягу нитки на цій ділянці з урахуванням вібрації веретена (рис. 1).

Рис. 1. Схема сил, що діють на бігунок, в умовах вібрації веретена

Для визначення натягу нитки застосований метод кінетостатики, тобто прийнято, що бігунок знаходиться в рівновазі під дією відцентрової сили, сили натягнення на ділянці від бігунка до патрона, сили натягнення в балоні і сили тертя бігунка о кільце. Склавши рівняння рівноваги бігунка на кільці, зробивши ряд перетворень і прийнявши допущення, що балон у бігунка має вертикальну дотичну, отримали залежність сили натягу нитки в нижній точці балона від амплітуди коливань веретена (1).

(1)

де М - маса бігунка, кг;

R - радіус кільця, м;

х_s - загальне переміщення центру тяжіння системи, що обертається, м (знак «+» перед х_s - при віддаленні центру тяжіння веретена від бігунка, знак «-» - при наближенні);

щ - кутова швидкість обертання, с^-1;

г - кут між напрямом нитки і радіусом кільця;

f - коефіцієнт тертя бігунка об кільце;

К - коефіцієнт, що враховує тертя між ниткою і бігунком.

З формули видно, що крім відомого впливу на натяг нитки маси бігунка, радіусу кільця і квадрату кутової швидкості обертання веретена, натяг нитки залежить від величини і напряму коливань веретена: при віддаленні центру тяжіння веретена від бігунка натяг зростає, при наближенні - зменшується, тобто вібрація викликає різкі стрибки натягу нитки. Таким чином, висунута гіпотеза про те, що стабілізація натягу нитки шляхом зниження вібрації сприятиме зменшенню обривності і поліпшенню фізико-механічних властивостей пряжі.

На рис. 2 наведена графічна залежність натягу нитки в нижній точці балону від амплітуди коливань шпинделя веретена при інших рівних умовах проведення дослідження, яка показує, що із збільшенням вібрації веретена відбувається збільшення стрибків натягу нитки.

У процесі теоретичних досліджень виникла гіпотеза про зниження вібрації веретен за рахунок модернізації конструкції веретена шляхом застосування в якості верхньої його опори аероелектромагнітного підшипника нової конструкції. Такі підшипники мають наступні переваги: виключення коливань шпинделя, виключення зносу унаслідок відсутності контакту між поверхнями, що обертаються, велика вантажопідйомність, можливість роботи на надшвидкостях, надійність роботи в умовах теплових деформацій і забруднень корпусів.

Конструкція аероелектромагнітного підшипника розроблена на кафедрі обладнання підприємств легкої промисловості та побутового обслуговування Херсонського національного технічного університету і захищена патентом України.

Підшипник працює таким чином. Під час запуску двигуна пластичні пелюстки, виконані у вигляді коромисла з шарнірами і розташовані по колу внутрішньої поверхні магнітопроводу, за рахунок зазору між полюсами і шпинделем забезпечують заданий ексцентриситет, виключаючи контакт шпинделя з полюсами магніту, і утримують його в центральному положенні. Покриття пелюсток із спеціального немагнітного композиційного матеріалу додає їм міцність і зносостійкість, що значно підвищує термін експлуатації підшипника. При розгоні двигуна пелюстки розгортаються на шарнірі і відходять від шпинделя за рахунок виникаючого аеродинамічного ефекту, який прагне зрівноважити ексцентриситет і значно підвищує підйомну силу, що згодом врівноважує роботу опорного вузла. При зсуві шпинделя від центрального положення на нього діє електромагнітна сила, прагнуча повернути шпиндель в початковий стан.

Для підтвердження ефективності використання на кільцевій прядильній машині аероелектромагнітного підшипника (АЕМП) в роботі вироблений теоретичний аналіз його експлуатаційних характеристик, який порівнюється з характеристиками підшипників кочення. В результаті встановлено, що момент і коефіцієнт тертя в обох типах підшипників збільшується із зростанням навантаження. Проте момент і коефіцієнт тертя в АЕМП більш, ніж в 2000 разів нижче, ніж в роликопідшипнику, тобто тертя в запропонованому підшипнику практично відсутнє.

Дослідження вантажопідйомності, як властивості підшипників сприймати радіальні навантаження, також довели, що АЕМП володіє більшою центруючою здатністю, чим підшипники кочення (рис. 2). Причому їх різниця збільшується з підвищенням частоти обертання веретена.

Рис. 2. Залежність вантажопідйомності підшипників від частоти обертання веретена: 1 - вантажопідйомність АЕМП; 2 - вантажопідйомність роликопідшипника

Таким чином, використання АЕМП в конструкції веретена кільцепрядильної машини цілком виправдане з технічної точки зору.

Четвертий розділ присвячений комплексному експериментальному дослідженню процесу формування пряжі веретенами нової конструкції.

Для практичного підтвердження ефективності теоретичних досліджень у виробничих умовах ВАТ «Херсонський БК» були проведені експериментальні дослідження впливу рівня вібрації на натягнення нитки. З цією метою на базі кільцепрядильної машини П-76-5М4 визначені віброзсуви шпинделів веретен марки ВНТ 28-63, оснащених підшипниками кочення і АЕМП. Величина віброзміщення верхньої частини шпинделя веретена при критичних значеннях частот обертання сприймалася віброметром ВШВ-003-М3. За результатами проведених досліджень, побудована серія кривих, що описують залежність амплітуди коливань веретена від частоти обертання

Аналіз цих залежностей дозволяє зробити наступні висновки. Амплітуда коливань веретена існуючої конструкції при високому середньому рівні зростає із збільшенням частоти його обертання. При цьому середня амплітуда коливань веретена з АЕМП значно менше і при збільшенні частоти обертання веретена має тенденцію до зниження, що пов'язане із зростанням центруючої сили підшипника. Для відображення повної картини процесу зміни натягнення і впливу його на умови формуванні пряжі визначено характер і рівень стрибків натягу, які виникають в результаті віброзсувів веретена. Величина стрибків натягнення розраховувалася як різниця між максимальним і мінімальним значенням натягнення нитки в нижній точці балона за формулою (1). Аналізуючи залежність величини стрибків натягу від частоти обертання веретена з урахуванням лінійної щільності формованої пряжі зроблено висновок, що застосування АЕМП в конструкції веретена знижує величину стрибків для всіх розглянутих видів пряжі, що повинно привести до поліпшення її якості і зниження обривності в процесі формування. Результати випробувань представлені в табл. 1.

Таблиця 1. Фізико-механічні показники пряжі лінійної щільності 18,5 текс

Для практичного підтвердження ефективності теоретичних досліджень були проведені фізико-механічні випробування пряжі лінійної щільності 18,5 текс, отриманої на прядильній машині з використанням веретен існуючої конструкції (виробничий варіант) і веретен з АЕМП (дослідний варіант). Аналіз результатів випробувань показав, що показники міцності пряжі в пропонованому варіанті поліпшились, а обривність пряжі знизилася на 41%. Це підтверджує ефективність використання підшипника нової конструкції як верхньої опори шпинделя веретена.

Стабілізація умов формування пряжі із застосуванням АЕМП дає можливість значно підвищити частоту його обертання з метою збільшення продуктивності кільцепрядильної машини. Для цього був проведений додатковий розрахунок за визначенням граничної частоти обертання веретен нової конструкції, представлений в табл. 2.

Таблиця 2. Максимальна частота обертання дослідних веретен

Результати розрахунку показали, що модернізація вузла веретена дозволяє підвищити частоту обертання, не підвищуючи при цьому рівень обривності пряжі і її якісні показники.

Для підтвердження цього припущення у виробничих умовах ВАТ «Херсонський БК» проведені випробування фізико-механічних властивостей пряжі, отриманої на веретенах з АЕМП при підвищенні частоти обертання веретен до 13500 хв^-1. Аналіз результатів досліджень показав, що за даних умов обривність пряжі на дослідних веретенах не збільшується, фізико-механічні показники пряжі не погіршуються.

В умовах експлуатації веретен паралельно з технологічними випробуваннями проводилися випробування підшипників верхньої опори на знос з метою встановлення важливої їх характеристики - довговічності. Отримані криві темпу зносу підшипників (рис. 7) показали, що роликопідшипник має сильний знос в початковій стадії експлуатації, потім відбувається відносно повільне зростання в часі при збереженні загального високого рівня зносу в порівнянні з АЕМП.

Експериментальні дослідження також показали, що у підшипників цих конструкцій відрізняється характер зносу. У роликопідшипнику відбувається односторонній знос внутрішньої поверхні. Це пов'язано з тим, що постійна по напряму радіальна сила, що діє на вал, змінюється по величині на різних сталих режимах роботи (навантаження на вал і підшипник зростає у міру намотування нитки на початок). У зв'язку з переміщеннями по колу навантаженої області підшипника зона його одностороннього зносу розширюється. Знос пелюсток АЕМП рівномірний за всією площею контакту.

Таким чином, АЕМП значно перевершують роликопідшипники за показниками довговічності.

Експериментально встановлено, що знос підшипників має вплив на амплітуду коливань веретена і величину стрибків натягнення нитки. На рис.8 наведена залежність амплітуд коливань шпинделів виробничого й дослідного веретен від часу з урахуванням зносу.

Аналіз залежностей показав, що при підвищенні частоти обертання та терміну роботи виробничого веретена амплітуда коливань збільшується, але дослідного - припиняє зростати після 500 годин роботи незалежно від частоти обертання.

Отримані дані використані для розрахунку залежності стрибків натягу нитки лінійної щільності Т_пр = 7,5; 18,5; 85 текс від часу з урахуванням зносу при частотах обертання 8000, 11000 и 13000 хв^-1 у початковий момент намотування нитки на початок.

На рис. 9 приведені графіки темпу зміни величини стрибків натягу нитки різної лінійної щільності. У перші 200 годин роботи веретена з роликопідшипником величина стрибків натягу нитки різко зростає. Це пов'язано з первинним зношенням внутрішньої поверхні підшипника. Через 200 годин стрибки натягу продовжують зростати, але вже більш рівномірно.

Таким чином, нерівномірний знос роликопідшипника викликає поступове збільшення дисбалансу і вібрації шпинделя веретена і, відповідно, стрибків натягнення нитки, а рівномірний і малий по величині знос АЕМП практично не викликає підвищення рівня вібрації і коливання натягу нитки з часом.

З метою створення математичної моделі обривності пряжі і визначення оптимальних характеристик АЕМП, що забезпечують її найбільш низький рівень, проведено ротатабельне планування експерименту, умови проведення якого представлені в табл. 3.

Таблиця 3. Матриця планування РЦКЕ

В результаті реалізації матриці РЦКЕ визначена залежність зміни обривності пряжі від частоти обертання веретена, напруга на АЕМП і кількості витків на його обмотках, яка описується регресійною багатофакторною моделлю другого порядку:

(2)

Для визначення оптимальних значень технологічних параметрів веретена нової конструкції досліджені залежності обривності пряжі від кожного фактора експерименту та визначена область оптимізації (рис. 10).

Аналізуючи отримані графічні залежності, встановлено, що за прийнятих обмежень область оптимальних значень параметрів веретена визначається за умови, коли напруга знаходиться в межах 18 - 29 В, частота обертання веретена - 11500 - 15000 хв^-1, число витків на обмотках аероелектромагнітного підшипника - 530 - 670.

Передбачаючи, що зростання частоти обертання веретена необхідне з точки зору підвищення продуктивності обладнання, та найбільш прийнятною напругою для живлення АЕМП, є 24 В, доцільно вважати екстремумом точку з наступними координатами: n = 13500 хв^-1; U = 24 В; w = 600.

За обраних умов показник обривності дорівнює О = 52 обривів/ 1000 веретен-год, що відповідає нормі.

Розроблений в результаті проведених досліджень технологічний режим отримання пряжі лінійної щільності 18,5 текс при збільшенні частоти обертання веретен до 13500 хв^-1 з використанням веретен нової конструкції приведений в табл. 4.

Таблиця 4. Технологічний режим отримання пряжі лінійної щільності 18,5 текс

Результати виконаних досліджень апробовані на ВАТ «Херсонський БК». Виробничі випробування пряжі, отриманої при використанні веретена нової конструкції на кільцепрядильній машині П-76-5М4, показали, що фізико-механічні властивості і обривність пряжі в процесі її формування знаходяться в межах, встановлених стандартами, і в порівнянні з виробничим варіантом не виникає погіршення цих показників та збільшення обривності пряжі.

Вдосконалення технології кільцевого прядіння дозволяє підвищити якість пряжі і збільшити термін служби і продуктивність прядильного устаткування. Передбачуваний економічний ефект за рахунок зниження обривності, підвищення швидкісного режиму і довговічності веретен складає 50 тис. 431грн. на 100 т пряжі.

ВИСНОВКИ

1. Теоретичні і експериментальні дослідження процесу формування пряжі дозволили удосконалити технологію її отримання за рахунок модернізації верхньої опори веретена, що дозволило підвищити якість пряжі і ефективність процесу прядіння.

2. Вперше розроблено технологію вироблення пряжі, яка дозволила за рахунок стабілізації натягу пряжі знизити її обривність на 41 % і збільшити продуктивність машини на 48,5 %.

3. Вперше теоретично виведено рівняння залежності натягу нитки від вібрації шпинделя веретена. Отримане рівняння показує, що вібрація впливає на рівномірність натягу нитки, а отже, на процес формування пряжі.

4. Розроблена конструкція аероелектромагнітного підшипника для застосування в якості верхньої опори веретена кільцепрядильної машини П-76-5М4, яка забезпечує урівноваження шпинделя веретена і дозволяє за рахунок цього знизити стрибки натягу нитки, обривність пряжі і підвищити частоту обертання веретена.

5. Експериментально визначені залежності між амплітудою коливань і частотою обертання шпинделя веретена, а також вплив зносу підшипника кочення та АЕМП на натяг нитки.

6. Отримана математична модель обривності пряжі і визначені оптимальні параметри веретена нової конструкції: частота обертання веретена 13500 хв^-1, напруга 24 В і число витків на обмотках АЕМП, що дорівнює 600, які забезпечують її найбільш низький рівень 52 обривів/ 1000 веретен-год. Апробація технологічного режиму намотування пряжі з використанням нової конструкції веретена підтвердила ефективність виконаних досліджень. Передбачуваний ефект від застосування вдосконаленої технології процесу прядіння складає 50 тис. 431 грн. на 100 т пряжі.

ПУБЛІКАЦІЇ

1. Войтович О.А. Расчет аэроэлектромагнитного подшипника/ О.А. Войтович, А.П. Костогрыз, И.Н. Вильшун, А.В. Михайленко // Проблеми трибології. - 2007. - №4. - С.78-86.

Особистий внесок здобувача полягає в розробці теоретичних основ для розрахунку вібростійких, зносостійких веретен.

2. Войтович О.А. Возможности использования аэроэлектромагнитных подшипников в прядильном производстве/О.А. Войтович, Е.В. Горизонтова // Вісник Хмельницького національного університету. - 2008. - №5. - С. 30-33.

Особистий внесок здобувача полягає в постановці завдань дослідження і визначенні шляхів вдосконалення технології прядіння.

3. Войтович О.А. Влияние частоты вращения на амплитуды колебаний шпинделя веретена/ О.А. Войтович, Е.В. Горизонтова // Вісник Херсонського національного технічного університету. - 2008. - №3(32). - С. 254-255.

Особистий внесок здобувача полягає в експериментальному дослідженні амплітуд коливання веретена.

4. Войтович О.А. Определение влияния вибрации веретен кольцепрядильной машины на процесс формирования пряжи// Вісник Хмельницького національного університету. - 2009. - №1. - С. 42-45.

5. Войтович О.А. Экспериментальное определение влияния износа подшипников веретен кольцепрядильной машины на процесс формирования пряжи/ О.А. Войтович, Е.В. Горизонтова // Вісник Хмельницького національного університету. - 2009. - №1. - С. 18-20.

Особистий внесок здобувача полягає в експериментальному дослідженні зносу підшипників вузлів тертя веретен.

6. Пат. 25920 Україна, МПК F 16 С 17/02. Аероелектромагнітний підшипник ковзання / Костогриз О.П., Войтович О.А.; заявник та патентовласник Херсонський нац. техн. ун-т. - № u 2007 04511; заявл. 23.04.2007; опубл. 27.08.2007, Бюл. № 13.

7. Войтович О.А. Повышение производительности прядильных машин путем модернизации узлов трения крутильно-формирующих органов/ О.А. Войтович, Е.В. Горизонтова // Тези Всеукраїнської наукової конференції «Сучасні наукові досягнення - 2008». - Миколаїв: Національний університет кораблебудування ім. адм. Макарова. - 2008. - С. 136 - 139.

Размещено на Allbest.ru