В статье приводится исследование влияния усовершенствованного узла питания пневмопрядильной машины BD 330 на качество и обрывность вырабатываемой пряжи в производственных условиях с помощью математического планирования эксперимента. Были построены уравнения регрессионных зависимостей основных показателей качества пряжи от параметров настройки модернизированного узла питания пневмопрядильной машины с помощью которых решена задача оптимизации настройки узла питания. В результате теоретических и экспериментальных исследований доказано, что при использовании питающих цилиндров с упругими втулками можно добиться увеличения прочности пряжи, снижения её неровноты как по сечению, так и по разрывной нагрузке, что позволяет снизить обрывность на прядильных машинах на 20–24 %.
The article examines the influence of the improved feeding unit of the BD 330 pneumatic spinning machine on the quality and breakdown of the yarn produced in the production environment using mathematical experiment planning.Equations of regression dependencies of the main yarn quality parameters from the tuning parameters of the upgraded power unit of the pneumatic spinning machine were constructed with the help of which the task of optimizing the power node configuration was solved.As a result of theoretical and experimental research it is proved that by using feeding cylinders with elastic sleeves, it is possible to increase the strength of the yarn, reduce its unevenness both over the cross-section and the breaking load, which allows to reduce breakage on spinning machines by 20–24 %.
Высокие требования к качеству текстильных изделий предъявляют и высокие требования к качеству пряжи — это ликвидация внутренней неровноты пряжи, повышение её чистоты, разрывной нагрузки и равномерности по разрывной нагрузке.
Одним из условий получения качественной пряжи на пневмопрядильных машинах является непрерывная и равномерная подача достаточно разъединенных параллелизованных волокон к прядильному ротору. Это условие выполнимо при использовании новой конструкции питающих цилиндров с упругой втулкой.
Расстояние между питающим столиком и питающим цилиндром определяется толщиной волокнистого слоя. Даже самое незначительное утолщение увеличивает это расстояние. В результате волокна слева и справа от этого утолщения выходят из увеличенного зазора нерасчесанными, неразработанные комплексы волокон будут подаваться к ротору, создавая дополнительную неровноту пряжи. Этого не может случиться при использовании питающих цилиндров с упругой втулкой, которые устраняют колебания толщины волокнистого слоя и в прядильное устройство поступает равномерный волокнистый слой.
В производственных условиях СП «Богот текстиль» исследовалось влияние усовершенствований в узле питания пневмомеханической прядильной машины BD 330 на качество и обрывность вырабатываемой пряжи линейной плотности 29 текс.
Пряжа и полуфабрикаты вырабатывались из фабричной сортировки, состоящей из хлопкового волокна 5 типа (селекционного сорта Ок Даре) II сорта, класса Яхши.
Физико-механические показатели волокна приведены в таблице 1.
Таблица 1
Качественные показатели волокна всмеси
|
№ |
Наименование показателя |
Показатель |
|
1 |
Селекционный сорт |
Ок Дарё |
|
2 |
Линейная плотность, текс |
0,180 |
|
3 |
Штапельная длина, мм |
32,5 |
|
4 |
Коэффициент вариации по штапельной длине, % |
23,1 |
|
5 |
Разрывная нагрузка, сН |
4,57 |
|
6 |
Удельная разрывная нагрузка, сН/текс |
25,4 |
|
7 |
Класс |
Яхши |
|
8 |
Степень засоренности, % |
3,5 |
|
9 |
Количество коротких волокон, % |
9,2 |
|
10 |
Зрелость |
1,6 |
Полуфабрикат и пряжа вырабатывается на современном высокоскоростном технологическом оборудовании, на одних и тех же прядильных камерах последовательно по существующему плану прядения.
При исследовании варьировалось два фактора: твердость упругой втулки питающего цилиндра (Х1) и скорость подачи ленты (Х2).
Уровни варьирования факторов приведены в таблице 2.
Таблица 2
Уровни варьирования факторов
|
Факторы |
Уровень |
Интервал варьирования |
||
|
-1 |
0 |
+1 |
||
|
Х1 — твердость упругой втулки по Шору А |
45 |
60 |
75 |
15 |
|
Х2 — скорость питающего цилиндра, м/мин |
0,603 |
0,641 |
0,679 |
0,038 |
Для поиска оптимального сочетания указанных факторов проведен полный факторный эксперимент ПФЭ 32–9 опытов, т. е. полный перебор всех сочетаний всех уровней факторов [1].
План эксперимента и экспериментальные значения трех параметров оптимизации в таблице 3.
Таблица 3
План ирезультаты эксперимента на машине BD 330
|
№опыта |
Фактор |
Параметр оптимизации |
||||||
|
х1 |
х2 |
х1х2 |
х12 |
х22 |
y1 — неровнота по сечению пряжи,% Сm, |
y2 — удельная разрывная нагрузка пряжи, сН/текс Ро |
y3 — коэффициент вариации по разрывной нагрузке,%. |
|
|
1 |
+ |
- |
- |
+ |
+ |
13,62 |
11,19 |
7,2 |
|
2 |
+ |
0 |
0 |
+ |
0 |
13,84 |
10,58 |
8,4 |
|
3 |
+ |
+ |
+ |
+ |
+ |
14,05 |
10,05 |
8,6 |
|
4 |
0 |
- |
0 |
0 |
+ |
12,63 |
12,1 |
6,7 |
|
5 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
12,98 |
11,87 |
7,5 |
|
6 |
0 |
+ |
0 |
0 |
+ |
13,16 |
11,3 |
8,0 |
|
7 |
- |
- |
+ |
+ |
+ |
13,28 |
11,6 |
6,8 |
|
8 |
- |
0 |
0 |
+ |
0 |
13,42 |
11,0 |
7,9 |
|
9 |
- |
+ |
- |
+ |
+ |
13,53 |
11,84 |
8,2 |
Для каждого параметра оптимизации строились уравнения регрессии.
После отбрасывания незначимых членов уравнения приобретают вид
(1)
(2)
(3)
Оценка уравнений по критерию Фишера подтвердила их адекватность.
Построенные математические модели в виде уравнений регрессии позволяют определить степень влияния каждого фактора на показатели качества пряжи и прогнозировать качество при варьировании факторов.
Из уравнения (1) видно, что внутренняя неровнота пряжи растет при увеличении твердости упругой втулки и с увеличением скорости подачи ленты. Причем, конструкция питающего цилиндра оказывает решающее значение, влияние этого фактора в 2,2 раза выше скорости подачи ленты.
С увеличением упругости втулки питающего цилиндра и с увеличением скорости подачи ленты удельная разрывная нагрузка снижается (уравнение 2), а коэффициент вариации по разрывной нагрузке возрастает (уравнение 3). Влияние скорости подачи ленты на коэффициент вариации по разрывной нагрузке в 3,15 раза выше, чем упругость втулки.
С помощью полученных регрессионных зависимостей была сформирована задача оптимизации: максимилизировать удельную разрывную нагрузку при ограничении сверху на коэффициенты вариации по сечению и по разрывной нагрузке, и на величину крутки, при повышении которой снижается производительность труда и оборудования. Этой задаче оптимизации отвечает вариант 5 (см. таблицу 3), в которой скорость упругой втулки равна 6 по Шору А, скорость подачи ленты 0,641 м/мин, что соответствует крутке 823 кр/м.
Оценить качество работы отдельных рабочих органов машины (в том числе узла питания) можно по коэффициенту изменения квадратической неровноты Спр/Сл, сравнивая коэффициенты входящего и выходящего продукта отрезками длиной пропорциональной вытяжке [2].
Закономерность неровноты пряжи может выражаться длиной ленты, равной развернутой длине окружности питающего цилиндра (64,1 мм).
Длина пряжи подсчитывается по формуле:
Возможности современного лабораторного оборудования позволяет замерять неровноту ленты и пряжи по массе отрезков любой длины. Результаты замеров и расчетов в таблице 4.
Таблица 4
Коэффициент изменения квадратической неровноты взависимости от твердости втулки искорости подачи ленты
|
№опыта |
Коэффициент вариации (Сл) питающей ленты по длине 64,1 мм,% |
Коэффициент вариации пряжи (Спр) по длине 11,1 м |
Коэффициент изменения квадратической неровноты Спр/Сл |
|
1 |
1,41 |
2,6 |
1,844 |
|
2 |
1,41 |
3,0 |
2,128 |
|
3 |
1,41 |
3,3 |
2,34 |
|
4 |
1,41 |
1,9 |
1,348 |
|
5 |
1,41 |
2,0 |
1,418 |
|
6 |
1,41 |
2,2 |
1,56 |
|
7 |
1,41 |
2,3 |
1,63 |
|
8 |
1,41 |
2,4 |
1,702 |
|
9 |
1,41 |
2,5 |
1,743 |
Из таблицы 4 видно, что коэффициент изменения квадратической неровноты ниже при использовании питающих цилиндров с упругой втулкой 60 по Шору А (вариант 4, 5, 6), даже при увеличении скорости подачи ленты питающие цилиндры с втулкой 60 работают более устойчиво, обеспечивая лучшую равномерность подачи ленты. Из таблицы 3 также видно, что при любой втулке увеличение частоты вращения питающего цилиндра ведет к увеличению коэффициента вариации массы пряжи на отрезках длиной 11,1 м.
Выводы:
- Питающие цилиндры с упругой втулкой 60 по Шору А обеспечивают более равномерную подачу волокон питающей ленты с постоянной плотностью, а регулируя скорость подачи ленты можно менять интенсивность воздействия дискретизирующего барабанчика. Все это исключает попадание в зону формирования пряжи неразработанных комплексов волокон и особенно крупных соринок, приводящих к обрывности.
- При оптимальных условиях работы узла питания пневмопрядильной машины обрывность пряжи можно снизить на 20–24 %.
Литература:
- М. М. Варковецкий. Оптимизация процессов хлопкопрядения, М: Легкая и пищевая промышленность, 1982.
- В. П. Широков, Б. М. Владимиров, О. А. Полякова. Справочник по хлопкопрядению, М: Легкая и пищевая промышленность, 1985
- М. М. Асташов. Совершенствование технологических операций питания и формирования пряжи на пневмомеханических прядильных машинах, Диссертация к. т.н. Иваново, ИГТА, 2003
