Специальность: диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук
реклама
На правах рукописи ЩЕРБИНИН Станислав Анатольевич ОБОСНОВАНИЕ ПАРАМЕТРОВ ОЧИСТИТЕЛЯ-КОТОНИЗАТОРА Специальность: 05.02.13 – Машины, агрегаты и процессы (легкая промышленность) АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук Кострома 2009 Работа выполнена университете в Костромском государственном технологическом Научный руководитель: доктор технических наук, профессор Корабельников Андрей Ростиславович Официальные оппоненты: доктор технических наук, профессор Телицын Анатолий Алексеевич (Костромской государственный технологический университет) кандидат технических наук, профессор Ларин Игорь Юрьевич (Ивановская государственная текстильная академия) Ведущая организация: Центральный НИИ технологической оснастки текстильного оборудования (ЦНИИМашдеталь), г. Москва Защита состоится 20 ноября 2009 года в 12 часов на заседании диссертационного совета Д 212.093.01 в Костромском государственном технологическом университете по адресу: г. Кострома, ул. Дзержинского – 17, ауд. 214 . С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Костромского государственного технологического университета. Автореферат разослан 19 октября 2009 г. Ученый секретарь диссертационного совета, доктор технических наук, профессор 2 Рудовский Павел Николаевич Общая характеристика работы Актуальность исследования Основными направлениями экономического развития страны остаются повышение производительности и качества, расширение ассортимента выпускаемой продукции, увеличение доли инновационных проектов во всех областях промышленности. В настоящее время стратегический источник волокнистого сырья России – лён - перерабатывается не в полной мере. Льняное волокно в прядении используется на 20-30%. Отходы трепания, некондиционный лен, короткое льняное волокно используются крайне мало. В связи с этим, очень важны проблемы совершенствования технологических процессов и создания нового высокопроизводительного оборудования для глубокой переработки льняного волокна. Продуктом глубокой переработки в льняной отрасли является короткоштапельное льняное волокно, которое может быть использовано в прядении, и позволит значительно расширить ассортимент выпускаемой текстильной промышленностью продукции. Котонин – это льняное волокно, по своим технологическим свойствам, приближенное к хлопковому волокну. Технологический процесс котонизации сводится к уменьшению длины и линейной плотности льняного волокна, очистке от костры и пыли. Мировыми лидерами в производстве оборудования для котонизации и очистки льняного волокна являются зарубежные фирмы «Ритер», «Ларош». Отечественное оборудование представлено лишь отдельными опытными образцами. В состав этих линий входит модернизированное оборудование, изначально предназначенное для переработки хлопкового волокна и регенерации текстильных отходов. Принцип формирования технологических линий на основе модернизации известного оборудования приводит к появлению целого ряда недостатков в качественных показателях волокна и увеличивает его стоимость. В современных условиях, когда решающим критерием технологических процессов является фактор экономичности, использование для переработки короткоштапельного льняного волокна модернизированного оборудования хлопкопрядильного производства, нельзя считать рациональным. Поэтому актуальны разработки новых технологий и создание специализированного оборудования для производства короткоштапельного льняного волокна. В КГТУ разрабатывается технология для получения котонина. Предлагаемая нами линия содержит ряд специализированных устройств, которые укорачивают, очищают и утоняют комплексы льняного волокна. Введение в линию разработанного нами очистителя-котонизатора, позволило уменьшить линейную плотность получаемого волокна, однако дальнейшее его использование требует дополнительных исследований, введения дополнительных устройств, изучение влияния основных параметров рабочих органов на качество получаемого котонина. В силу всего вышесказанного, работа, посвященная обоснованию и выбору рациональных параметров оборудования для получения короткоштапельного льняного волокна, является актуальной, ее результаты могут быть использованы для проектирования нового оборудования и технологических линий для получения короткоштапельного льняного волокна. 3 Цель и задачи исследования Цель диссертационной работы - создание новых конструкций рабочих органов и обоснование основных параметров очистителя-котонизатора, которые позволят обеспечить повышение качества короткоштапельного льняного волокна. Для достижения указанной цели исследования в диссертации решены следующие задачи: 1. Проведен анализ существующих конструкций технологических машин для котонизации, волокноочистки, подготовки волокна к прядению, технологий получения котонина и анализ работ, посвященных совершенствованию технологического процесса, получения котонина и очистки короткоштапельных материалов (хлопковое, льняное короткоштапельное волокно), который позволил определить пути совершенствования конструкций рабочих органов очистителя-котонизатора. 2. Разработан новый способ очистки короткоштапельного льняного волокна, основанный на обработке волокна в устройстве протрепывающем зажатую бородку волокна гарнитурой установленной на рабочем барабане. 3. Обоснованы параметры конструкции нового очистителя – котонизатора, такие как устройство педального зажима, питающего и протрёпывающего барабанов. Предложены методики выбора некоторых параметров давильных валов. 4. Проведен анализ процессов затягивания и удержания волокна в питающую пару очистителя-котонизатора, определены условия затягивания и удержания волокна. Предложены конструкции питающих устройств. 5. Экспериментально подтверждены теоретические модели, описывающие применение податливой гарнитуры на протрёпывающем барабане очистителя – котонизатора. Установлено, что использование такой гарнитуры позволит снизить ударную нагрузку на волокнистую прядь, тем самым, снизив вероятность образования коротких волокон. 6. Проведены экспериментальные исследования, в результате которых установлены взаимосвязи между скоростями вращения питающего и протрёпывающего барабанов и штапельным составом и линейной плотностью получаемого волокна. Определены, основные параметры режима работы очистителя – котонизатора. Методы исследования Диссертационная работа содержит теоретические и экспериментальные исследования. Теоретические исследования проводились с применением методов теоретической механики, теории колебаний. Экспериментальные исследования проводились с применением современных методов планирования, автоматизированного сбора данных и их анализа. Теоретические и экспериментальные исследования проводились с применением ПЭВМ, прикладных программ AutoCad, MathCad, Microsoft Excel, Autodesk Inventor и оригинальных программных разработок на языке программирования C++. Научная новизна Научная новизна работы заключается в том, что, впервые: разработан и теоретически обоснован новый способ очистки и получения короткоштапельного льняного волокна, позволивший создать новую конструкцию очистителя-котонизатора; 4 разработаны модели, описывающие взаимосвязь между основными параметрами очистителя-котонизатора такими как, скорость вращения питающего и протрепывающего барабанов, усилие прижатия педального зажима и параметрами получаемого волокна (линейной плотностью, штапельным составом и засоренностью); разработана методика определения необходимого усилия зажима волокна в зоне протрепывания в зависимости от скорости протрепывания, при многократных силовых воздействиях на волокнистую прядь; получена зависимость, позволяющая определить конструктивные параметры питающего устройства, состоящего из транспортирующего барабана и педального зажима с учетом условия возникновения жгутов при входе волокнистого слоя в него. Практическая значимость Практическая значимость работы заключается в том, что: предложен новый способ очистки и утонения короткоштапельного льняного волокна, для интенсификации процесса утонения волокна за счет использования новых устройств, обеспечивающих равномерный зажим волокна и предварительное нарушение связей между волокнами в комплексах; установлены рациональные режимы работы очистителя-котонизатора и очистительной установки с делителями холстика при переработке котонина; созданы экспериментальные стенды для исследования процесса взаимодействия обрабатываемого волокна с рабочими органами очистителякотонизатора; разработаны рекомендации по совершенствованию оборудования и технологического процесса, которые могут быть использованы при проектировании новых установок, управлении технологическим процессом. Апробация результатов работы Основные результаты работы были представлены и получили положительную оценку: – на заседаниях кафедры ТММ и ПТМ КГТУ (2004 – 2009 гг.); – на международной научно-технической конференции «Актуальные проблемы переработки льна в современных условиях» (Лен 2006, Лен 2008) г. Кострома; – на международной научно-практической конференции «Наука, сельское хозяйство и промышленность – пути развития и ожидаемые результаты» г. Вологда, 2006, 2008; – на международной научно-технической конференции «Современные наукоемкие технологии и перспективные материалы текстильной и легкой промышленности» (Прогресс 2005, 2007) г. Иваново; – на всероссийской научно-технической конференции «Современные технологии и оборудование текстильной промышленности» (Текстиль – 2006, 2007, 2008) г. Москва; – на всероссийском семинаре по теории машин и механизмов Российской академии наук (костромской филиал) 2008, 2009 гг. 5 Публикации По материалам диссертационной работы опубликовано 14 работ, из них 1 статья в журнале, включенном в перечень ВАК, 4 статьи в научных сборниках, 1 патент на изобретение и 8 тезисов докладов на конференциях. Структура и объем работы Диссертационная работа состоит из введения, четырех глав, общих выводов, списка литературных источников, приложений и изложена на 135 страницах машинописного текста, содержит 55 рисунков и 40 таблиц. Краткое содержание работы Во введении обоснована актуальность темы диссертации, изложены цель и задачи исследования, отмечена новизна и практическая значимость работы. В первой главе представлен обзор существующих способов очистки и конструкций очистительных машин, проведен анализ работ, посвященных процессу котонизации льняного волокна. Значительный вклад в решение вопросов создания нового оборудования для котонизации и очистки, исследованиями в области получения и использования котонина короткоштапельного льняного волокна, исследованиями в области очистки волокнистых материалов занимались такие ученые как: Л.Н. Гинзбург, В.В. Живетин, А.П. Морыганов, И.Ю.Ларин, Ю.В.Павлов, Е.П. Лаврентьева, Е.Л.Пашин, С.Н.Разин, Р.В.Корабельников, Н.Н. Труевцев, и другие. Отдельные результаты этих исследований могут применяться для получения сравнительных показателей, но они не содержат обобщенных выводов, позволяющих применить их для исследования очистителякотонизатора. Оборудование для получения и переработки котонина на мировом рынке представлено несколькими зарубежными линиями и отечественными опытными образцами. Ни одна из линий для производства котонина не позволяет получать волокно необходимого качества. Связанно это с тем, что во всех существующих линиях для получения котонина используется усовершенствованное оборудование, изначально предназначенное для других целей. Такие линии содержат устройства для укорочения, очистки и утонения волокнистого материала. Наиболее качественное волокно получается на тех линиях, в составе которых есть устройства, работающие по принципу обработки зажатой бородки волокна. В процессе переработки котонина этап утонения занимает очень важное место, поскольку именно здесь закладываются основы качества выполнения последующего прядения. Использование в утонении волокна чесальных машин, и устройств, работающих по принципу обработки зажатой бородки волокна, позволяет решить этот вопрос. Разрабатываемая нами линия для котонизации включает в свой состав устройства для укорочения (штапелирующая установка), очистки (очиститель с делителем холстика) и утонения (очиститель-котонизатор) льняного волокна. Одним из самых важных элементов линии является секция очистителякотонизатора. Работа этого устройства достаточно эффективна, но имеется ряд недостатков, в частности, неравномерное питание протрёпывающего барабана волокном, что ведёт к неравномерной обработке волокна. В связи с этим требуется проанализировать работу очистителя-котонизатора и устранить эти 6 недостатки. Для промышленного применения линии очень важно научиться управлять процессами укорочения, очистки, утонения волокна, поэтому необходимо установить взаимосвязи между отдельными параметрами очистителя, которые позволят управлять процессом утонения. Также не установлено, при каких параметрах очистителя-котонизатора можно получать волокно необходимого качества. На основании проведенного анализа сформулированы цели и задачи исследований. Вторая глава посвящена разработке конструкции и обоснованию параметров очистителя-котонизатора для короткоштапельного льняного волокна. В КГТУ разрабатывается линия котонизации. Волокно, получаемое на этой линии имеет достаточно хорошие характеристики: процент прядомых волокон – около 65%, засоренность - около 2%. Недостатком является высокая линейная плотность – около 2,6 текс. Перед нами стоит задача – снизить линейную плотность получаемого котонина. На основании обзора известных конструкторских разработок для очистки и утонения короткоштапельного льняного волокна, можно отметить, что большая часть из них основана на обработке зажатой бородки волокна. В связи с этим, при разработке новой конструктивной схемы очистителя, за основу взяли именно этот способ. Нами предлагается способ обработки волокна в устройстве протрёпывающем зажатую бородку. На этот способ получен патент на изобретение № 2347863 «Способ очистки волокна». Процесс обработки волокнистой ленты в питающих вальцах и влияние его на качество волокна получаемого после обработки в котонизаторе был экспериментально исследован в работе Вихарева С.Н. Результаты этих исследований показали, что применение в технологической цепочке обработки в гладких вальцах, позволило снизить линейную плотность получаемого волокна на 10-12 %. При пропускании волокна через давильные вальцы наблюдается дополнительное разрушение внутренних связей волокна. Очиститель-котонизатор (рис 1.), являющийся основным звеном обработки волокна этим способом – это новое устройство, на которое оформлена заявка на патент. Процесс работы данного устройства малоизучен и нуждается в Рис.1 Схема очистителя-котонизатора 7 исследовании с целью определения наиболее рациональных конструктивных, кинематических, силовых и технологических параметров. Очиститель-котонизатор содержит питающий барабан 1, снабженный входным патрубком и питающими вальцами 5. Под питающим барабаном 1 расположена сетчатая поверхность 8. К питающему барабану прижат педальный зажим 3. Под протрёпывающим барабаном 2 находится колосниковая решетка 4. Волокно подается на питающие вальцы 5, проходит сквозь них. Здесь происходит интенсивное разрушение внутренних связей волокна. Далее слой волокна захватывается питающим барабаном 1 и заводится под педальный зажим, волокно оказывается зажатым между питающим барабаном и педальным зажимом, протрёпывающий барабан наносит удары по свободному концу прядки волокон, таким образом, происходит многократное воздействие на волокно. В этой зоне происходит утонение волокна. Очищенное волокно под действием центробежных сил инерции и воздушного потока сбрасывается с зубьев гарнитуры протрёпывающего барабана после выхода из зоны колосниковой решетки 4 и выводится через волокноотвод 6. При взаимодействии с колосниковой решеткой происходит дополнительная очистка волокна. Удаленные сорные примеси, и пороки волокна собираются в угарной камере. Волокно утоняется за счет многократных ударов со стороны протрёпывающего барабана по прядке и прочёсывания гарнитурой бородки волокна. Нами продолжены исследования процесса взаимодействия волокна с давильными валками. Получены качественные зависимости, позволяющие установить взаимосвязь между диаметрами валов и давлением на волокнистый слой или ленту. Третья глава посвящена анализу процессов взаимодействия волокна с отдельными рабочими органами очистителя-котонизатора. Нами определено влияние усилия прижатия волокна педальным зажимом в зависимости от скорости вращения протрёпывающего барабана. Удержание прядки волокна в питающей паре очень важно для обеспечения многократного воздействия на волокно со стороны протрёпывающего барабана. Рассмотрим условие (рис.2), при котором прядка волокна будет надежно удерживаться педальным зажимом Fупр<Fтр1+Fтр2 (1), где Fупр – сила, действующая на прядку волокна со стороны протрёпывающего барабана, Fтр1=μ1qS - сила трения со стороны питающего барабана, Fтр2=μ2qS - сила трения со стороны ножа, μ1 и μ2 – коэффициенты трения волокна о поверхность питающего цилиндра и ножа соответственно. Рис.2 Схема действия сил в где q – сила давления на прядку волокна со стороны зоне контакта ножа с ножа, S – площадь контакта прядки волокна с ножом. питающим барабаном 8 Преобразуя выражение (1), можно определить условие затягивания волокна при обработке бородки qS Fупр (2). ( 1 2 ) В ранее опубликованных работах, была рассмотрена модель взаимодействия прядки волокна с отбойной лопастью рабочего органа и сила упругости определена как Fупр= 1R mc . (3) 1 R mc (4), ( 1 2 ) S где q-сила давления ножа на прядку волокна, 1 – угловая частота вращения протрёпывающего барабана; R- радиус протрёпывающего барабана, m –масса прядки, с - жесткость прядки, S – площадь контакта прядки волокна с ножом, μ1 - коэффициент трения волокна; μ2 - коэффициент трения ножа. Нами были получены зависимости силы давления ножа на прядку волокна при различных коэффициентах трения (рис.3) . В результате преобразований получим q Рис.3 . Зависимость силы давления на прядку волокна со стороны ножа от суммы коэффициентов трения. Кривая 1 - значения q при угловой скорости ω1= 31,416 сек-1; кривая 2 - значения q при угловой скорости ω2= 62,832 сек-1; кривая 3 - значения q при угловой скорости ω3=94.248 сек-1; кривая 4 значения q при угловой скорости ω4 = 125.664 сек -1 Волокно затягивается под нож в виде слоя, поэтому каждое из волокон, находившихся под натяжением Fупр, в этом слое может быть зажато при различных условиях (рис.4): 1. Волокно может быть зажато между питающим барабаном и ножом, коэффициенты трения в этом случае будут μ1=0,5; μ2=0,3. 2. Волокно может быть зажато между питающим барабаном и слоем волокна; μ1=0,5; μ2=0,3÷0,5; 3. Волокно может быть зажато между слоями волокна, при этом μ1=μ2=0,4. 4. Волокно может быть зажато между ножом и слоем волокна μ1= 0,4; μ2=0,3. Требуемая сила прижима ножа к питающему цилиндру зависит от скорости вращения протрёпывающего барабана. Для обеспечения многократного воздействия 9 на волокно элементами гарнитуры протрепывающего барабана и сохранения длины волокна необходимо, чтобы выполнялось условие: Fупр< Fраз, где Fраз – разрывное усилие волокна. Рис.4 Схема вариантов расположения волокна в питающем узле 1-нож; 2-питающий барабан; I, II, III – слои волокна. Как показали экспериментальные исследования при затягивании волокна в питающий узел очистителя-котонизатора, при определенных условиях слой волокна, сначала закручивается в жгут, и лишь затем затягивается в зону протрепывания. Это приводит к снижению интенсивности воздействия на волокно протрёпывающим барабаном, снижает качество получаемого волокна. Нами разработана модель, описывающая процесс затягивания волокна питающим барабаном под педальный зажим (рис.5). Рис. 5. Схема взаимодействия слоя волокна с питающим валом 1-питающий вал; 2-педальный зажим;3-частица волокна радиуса r Условием затягивания волокна является (проекция на ось х): F1 F2 cos N З sin Сумма сил в проекции на ось у: F2 sin N З cos Nб 0 10 (5) (6) Силы трения равны: F1 1 N б (7) (8) F2 2 N З где Nб –реакция со стороны питающего барабана; NЗ – реакция со стороны педального зажима; μ1 – коэффициент трения льняного волокна о поверхность питающего барабана; μ2 – коэффициент трения льняного волокна о педальный зажим. Определен угол, при котором происходит затягивание волокна: 1 2 1 1 2 arctg (9) Рекомендуемое значение угла α составляет 15-250 при коэффициентах трения μ1 = 0,6 0,9 и μ2 = 0,3, в противном случае затягивание волокна в зону обработки не происходит. Определена критическая толщина слоя волокна, при которой он будет затягиваться под педальный зажим: rR 1 cos 1 cos (10). При радиусе частицы волокна r больше допустимого значения, слой волокна не затягивается в зону обработки. В этом случае, как показали наблюдения, слой волокна будет скручиваться вокруг своей оси, пока радиус частицы волокна не уменьшится. Для того чтобы слой волокна стабильно затягивался в зазор питающим барабаном необходимо выравнивать толщину слоя, таким образом, чтобы он не превышал допустимого значения. Этого можно добиться, применив предварительную обработку ленты, что в свою очередь приведет к снижению толщины слоя волокна, зажатого между педальным зажимом и питающим барабаном, и снижению прочности комплексов волокна. Нами предложены конструкции узлов питания очистителя-котонизатора, в которых предварительную обработку слоя волокна можно производить непосредственно в педальном зажиме установки. Ранее нами была проанализирована динамика взаимодействия податливой гарнитуры с прядкой волокна. Гарнитура рабочего органа может иметь как высокую, так и малую жесткость. Предложена динамическая модель и проведен её анализ. Анализ позволяет сделать вывод, что деформация податливой иглы и пряди изменяется с переменной скоростью. Скорость нарастания деформации прядки, а значит и скорость приложения нагрузки к ней меньше, в случае применения иглы меньшей жесткости (рис.6). Это, по нашему мнению обеспечит более бережную обработку волокна, за счет меньших усилий растягивающих волокно и меньшей скорости их нарастания. Барабаны с податливой гарнитурой следует применять на последних этапах утонения и очистки котонина, что позволит уменьшить количество коротких волокон в конечном продукте. Проведённые экспериментальные исследования (рис.7) подтвердили ранее выдвинутые теоретические предположения. 11 Рис. 6. График перемещения массы m при взаимодействии с прядкой волокна 1 - с иглой большой жёсткости с=1226 н/м - прямая пунктиром, 2 – теоретическая кривая. Рис.7. Усилие взаимодействия нити с иглой различной жесткости - экспериментальные данные 1-игла средней жёсткости с=1400 н/м, 2 –игла малой жёсткости с=1000 н/м, 3 - игла большой жёсткости с=1800 н/м. Четвертая глава посвящена экспериментальному исследованию процесса очистки короткоштапельного льняного волокна на очистителе с делителем холстика и очистителе - котонизаторе. Для того чтобы котонин можно было использовать в смеси с хлопком, его необходимо подвергнуть дополнительному утонению и очистке. Нами была разработана очистительная установка с делителем холстика с дополнительным питающим устройством. Питающее устройство позволило создать дополнительную зону очистки. В целях определения рациональных параметров очистительной установки с делителем холстика проведен полный факторный эксперимент, включающий все эффекты взаимодействия факторов. Варьируемыми при проведении экспериментального исследования факторами были выбраны частота вращения делительного цилиндра (Х1, мин-1), частота вращения пильного цилиндра (Х2, мин-1), частота вращения питающих валиков (Х3, мин-1). Критерием оценки стал очистительный эффект Y: Y=50,51X0+0,82X1+8,30X2-15,03X3-3,22X1X2+2,45X1X3+4,94X2X3-4,08X1X2X3 (11) Решая данное уравнение при различных факторах, определяем оптимальные значения критерия оценки Y. Анализируя эти модели, можно сказать, что содержание прядомого волокна длиной 15 – 45 мм и средняя линейная плотность волокна зависят от скоростных режимов обработки. Очистительный эффект установки достигает 70% и зависит от расстояния между рабочими органами. Волокно длинной 15 – 45 мм и низкой линейной плотностью можно получать при следующих параметрах: частота вращения пильных дисков, Vп = 1200 мин-1, частота вращения питающих валов, Vпит = 5 мин-1, расстояние между рабочими органами, h = 270 мм. В работе проведен ряд экспериментальных исследований на очистителе – котонизаторе по установлению влияния частот вращения питающего и протрёпывающего барабанов, усилия давления педального зажима на прядку 12 волокна. Нами были проведены полнофакторные эксперименты, критериями оценки, которых стали очистительный эффект(Y1) и линейная плотность(Y2). Варьируемыми факторами при проведении экспериментальных исследований были выбраны частота вращения питающего барабана (Х1, мин-1), частота вращения протрепывающего барабана (Х2, мин-1), усилие прижатия ножа к протрёпывающему барабану (Х3, н). Y1=49,20-4,6347X2 -1,0382X2X3 (12) Y2=3,14 –0,24Х1- 0,95Х2+ 0,54Х1Х2+ 0,20Х1Х3- 0,12Х2Х3 (13) Анализ уравнений регрессии свидетельствует о том, что значительное влияние на очистительный эффект котонизатора (Y1) оказывает частота вращения протрёпывающего барабана. Усилие прижатия ножа к питающему барабану и частота вращения питающего барабана оказывают меньшее влияние на очистительный эффект. Анализ уравнений регрессии показывает, что большее влияние на линейную плотность (Y2) волокна оказывают частоты вращения питающего и протрёпывающего барабанов. Меньшее влияние оказывает усилие прижатие ножа к питающему барабану. Результаты экспериментальных исследований процесса обработки котонина, позволили рекомендовать рациональные параметры работы очистителя-котонизатора для получения максимального очистительного эффекта: частота вращения питающего барабана (Х1,) -300 мин-1; частота вращения протрепывающего барабана (Х2,) -1000 мин-1; усилие прижатия ножа к протрёпывающему барабану (Х3,)-20 н; для получения волокна с минимальной линейной плотностью: частота вращения питающего барабана (Х1,) -150 мин-1, частота вращения протрепывающего барабана (Х2,)-2100 мин-1, усилие прижатия ножа к протрёпывающему барабану (Х3,)-10 н. 1. 2. 3. 4. Общие выводы Анализ существующих способов получения короткоштапельного льняного волокна показал, что представленное на мировом рынке оборудование для получения и переработки котонина в своем составе содержит модернизированные устройства, предназначенные, для переработки хлопка или для регенерации текстильных волокон. Конструкции и режимы работы этого оборудования не позволяют интенсифицировать процесс утонения и очистки без разрушения волокон, поэтому необходима разработка нового специализированного оборудования для котонизации. Предложен, а также теоретически и экспериментально обоснован новый способ очистки и получения короткоштапельного льняного волокна, позволяющий интенсифицировать процесс его утонения, благодаря использованию эффекта предварительного разрушения связей между волокнами и усовершенствованного устройства для протрепывания зажатой бородки волокна. Разработана новая конструкция очистителя-котонизатора, реализующая новый способ очистки и получения короткоштапельного льняного волокна, включающая в себя новые устройства для обеспечения равномерной подачи волокна в узел зажима, и равномерного зажима волокна. Разработана модель для определения усилия удержания волокна в педальном зажиме, которая позволяет установить взаимосвязь между 13 5. 6. 7. 8. 9. скоростью протрепывающего барабана и усилием прижима педали прижимного устройства с учетом характера расположения волокнистой пряди в узле зажима. Установлены причины закручивания слоя волокна в узле питания в жгут. Получены условия затягивания волокна питающим барабаном под прижимную педаль, из которых определены параметры конструкции прижимного устройства и параметры слоя волокна, при которых будет происходить стабильное затягивание волокна в зону трепания. Предложены конструкции питающего устройства очистителякотонизатора, использование которых позволит исключить образование жгутов при затягивании волокна в зону трепания. Получены зависимости, позволяющие установить взаимосвязь скоростных параметров работы очистительной установки с делителем холстика на штапельный состав и степень очистки получаемого волокна. Очистительный эффект установки достигает 70%. Для эффективного утонения и очистки льняного волокна необходимо использовать следующие параметры: частота вращения пильных дисков, Vп =1200 мин-1, частота вращения питающих валов, Vпит=5 мин-1, расстояние между рабочими органами, h = 270 мм. Получены математические регрессионные зависимости для определения очистительного эффекта и линейной плотности, анализ которых позволил рекомендовать рациональные технологические и конструктивные характеристики очистителя-котонизатора: частоту вращения питающего барабана; частоту вращения протрёпывающего барабана; усилия прижатия педального зажима к питающему барабану. Установлено, что очистительный эффект котонизатора достигает 55%. Для эффективного утонения и очистки льняного волокна предлагается использовать следующие параметры работы очистителя-котонизатора: частота вращения протрёпывающего барабана, Vпр=2100 мин-1, частота вращения питающего барабана Vпит = 150 мин-1, усилие прижатия ножа 10кгс. Предложена модель, обосновывающая необходимость применения гарнитуры с иглами малой жесткости на заключительных этапах обработки льняного волокна на очистителе-котонизаторе. Экспериментально доказано, что применение гарнитуры с иглами малой жесткости снизит нагрузку на волокно при её взаимодействии с прядкой, тем самым будет способствовать сохранению целостности элементарных волокон. Основные положения диссертации опубликованы в работах Статьи в журнале, включенном в перечень ВАК 1. Щербинин С.А. Особенности нагружения волокна рабочими органами котонизатора с учетом их упругих свойств / Щербинин С.А., Корабельников А.Р., Корабельников Р.В., Вихарев С.Н.// Изв. Вузов. Технология текстильной промышленности. – Иваново – 2007. - №3 14 Депонированные статьи 2. Щербинин С.А. Разработка способа обработки зажатой волокнистой бородки при получении и очистке короткоштапельного льняного волокна.// Кострома, 2008. депон. ВИНИТИ. Патенты 3. Патент на изобретение № 2347863 «Способ получения волокна» Корабельников Р.В., Корабельников А.Р., Соркин А.П., Щербинин С.А., Вихарев С.Н. Статьи в научных сборниках 4. Щербинин С.А. Экспериментальные исследования влияния упругих свойств гарнитуры на силу взаимодействия с зажатой прядкой волокна. // Сборник научных трудов молодых ученых КГТУ: вып. 10. - Кострома КГТУ, 2009 5. Щербинин С.А. Исследование очистки хлопкового и короткоштапельного льняного волокна на пильной волокноочистительной машине новой конструкции // Щербинин С.А., Лебедев Д.А., Иванов А.В. / Сборник научных трудов молодых ученых КГТУ: вып. 7. - Кострома КГТУ, 2006 6. Щербинин С.А. Определение рациональных параметров валичного очистителя короткоштапельного льняного волокна.// Щербинин С.А., Корабельников А.Р./ Вестник КГТУ вып. 13. Материалы конференций 7. Щербинин С.А. Модернизация рабочих органов волокноочистителей Студенты и молодые учёные КГТУ – производству // Материалы 54-ой межвузовской научно-технической конференции молодых учёных и студентов.- Кострома, КГТУ, 2003. 8. Корабельников А.Р. Очистка льняного волокна с использованием новых конструкций пильных и валичных волокноочистителей.// Корабельников А.Р., Щербинин С.А. / Тез. Докл. Современные технологии и оборудование текстильной промышленности (Текстиль 2005): Тез. докл. Москва, 2005 9. Щербинин С.А. О выборе гарнитуры для очистителя-котонизатора короткоштапельного льняного волокна // Щербинин С.А., Корабельников А.Р., Герасимов Е.А. / Молодые ученые - развитию текстильной и легкой промышленности (Поиск -2006): Тез. докл. -Иваново, 2006 10. Щербинин С.А. Исследование экспериментального стенда для очистки короткоштапельного льняного волокна // Современные технологии и оборудование текстильной промышленности (Текстиль 2006): Тез. докл. Москва, 2006 11. Щербинин С.А. Экспериментальный стенд очистителякотонизатора короткоштапельного льняного волокна // Щербинин С.А., Корабельников А.Р., Герасимов Е.А. /Научно-практическая конференция 15 Âî ë î ê í î î ÷è ñòè òåë üí àÿ ì àø è í à 3 9 29 7 6 5 4 Инновации в производстве товаров нового поколения: Тез. докл. Вологда, 2006 2 12. Корабельников А.Р. Новый очиститель-котонизатор для льняного волокна/ Корабельников А.Р., Вихарев С.Н., Савосин С.А., Щербинин С.А., Корабельников Р.В. // Тез. Докл. Международной научнотехнической конференции «Высокоэффективные разработки и инновационные проекты в льняном комплексе России». – Вологда – 2007. 1 13. Вихарев С.Н. Исследования влияния конструктивных параметров 8 очистителя-котонизатора короткоштапельного льняного волокна на процесс очистки. / Вихарев С.Н., Корабельников А.Р., Щербинин С.А. // Тез. Докл.27 Всероссийской научно-технической конференции «Современные технологии и оборудование текстильной промышленности». (Текстиль 2007). – Москва. – 2007. 14. Щербинин С.А. Исследования влияния конструктивных параметров 28 очистителя-котонизатора короткоштапельного льняного волокна на процесс очистки. / Щербинин С.А. , Вихарев С.Н., Корабельников А.Р. // Ô è ã. 1 Тез. Докл. Международной научно-технической конференции Àâòî ðû : Ê î ðàá åë üí è ê î â Ð.Â. «Современные технологии и перспективные материалы Ê î ðàá åë üí èнаукоемкие ê î â À.Ð. Ë åá åä åâ Ä.À. текстильной и Ãðлегкой промышленности» (Прогресс 2007) – Москва. – î ì î âà Å.È 2007. 16
