Кафедра ТПЛВ
Костромской государственный технологический университет
История кафедрыПреподаватели кафедрыАспиранты кафедрыСтуденты кафедрыВыпускники кафедрыДисциплиныДисциплиныСоветы, наблюдения, рекомендациигостевая книга
 

Научно-исследовательские работы, проводившиеся на кафедре ТПЛВ

   

Левитский Игорь Николаевич. КОСТРОМА 1983 г.

СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ ПРОЦЕССОВ ОБЕСКОССТРИВАНИЯ ЛУБЯНЫХ ВОЛОКОН.

 

Цель работы и задачи исследования.

    Целью работы является поиск и практическая отработка рациональных операций и способов обескостривания лубоволокнистого сырья, обеспечивающих повышение выхода и качества готового продукта при высокой производительности труда и оборудования, а также создающих благоприятные условия для работающих. Для достижения поставленной цели требуется решить следующие задачи:

  • разработать идеализированную схему процесса обескостривания;
  • теоретически осмыслить поведение обрабатываемого материала и выяснить при этом закономерности удаления балласта и обрывов волокон;
  • экспериментально проверить выдвинутыс гипотезы по обескостриванию лубяных волокон;
  • разработать мероприятия по совершенствованию традиционных процессов обескостривания;
  • обосновать выбор новых, более эффективных технологических решений, которые можно использовать при проектировании завода будущего с тем, чтобы обеспечить выпуск однотипного волокна и луба в виде ленты отличного качества, большую производительность и высокую степень надежности оборудования, возможность автоматизации процессов и наилучшие условия работы обслуживающего персонала.

 

ОБЩИЕ ВЫВОДЫ И РЕКОМЕНДАЦИИ

    1. При рассмотрении вопросов разрушения стебля и разделения его на два основных компонента (длинноволокнистые комплексы и древесину) нужно исходить из логических операций, последовательность которых выбирают такой, чтобы они обеспечивали наилучший эффект. При этом следует учитывать особенности строения объекта обработки и разнообразие его физико-механических свойств, современные воззрения на механику разрушения тел, постепенность обескостривания (ход процесса во времени), эффективность отдельных воздействий и целесообразность их применения в каждой конкретной операции, а также их количество и интенсивность, видоизменение объекта в ходе обработки и условия удаления балластных тканей.

    2. Рассмотрение процессов обескостривания с позиций стохастичности позволило выяснить следующие обстоятельства, которые необходимо иметь в виду как при совершенствовании традиционных, так и при разработке новых способов обескостривания:

  • с увеличением количества костринок вероятность их удаления резко уменьшается. Это говорит о том, что наименее эффективными способами обескостривания являются такие, у которых древесина ломается и дробится на мелкие части;
  • чем больше костринок находится на каждом лубо-волокнистом комплексе, тем разнообразнее получается ассортимент недоработки;
  • с увеличением количества воздействий эффективность обескостривания возрастает, что является подтверждением целесообразности применения так называемой щадящей технологии;
  • чтобы обескостривание не затухало и было более эффективным, материал необходимо обрабатывать дифференцированно, повышая интенсивность воздействий.

    3. Поскольку воздействия изгиба-излома при мятье измельчают древесину и тем самым затрудняют последующее удаление костры из лубоволокнистой массы, их следует изъять из технологии обескостривания как длинного, так и короткого волокна (луба).

    4. Вместо изгиба-излома целесообразнее всего применять воздействия низкоскоростного (до 5 м/с) скользящего изгиба, которые создают наиболее благоприятные условия не только для обнажения древесины, но и для отделения ее крупных частиц от волокна.

    5. Ввиду того, что со временем количество балласта постепенно уменьшается, а количество дефектов в волокнах растет, вполне логичной оказывается гипотеза о пропорциональности скоростей удаления костринок и обрывов волокон наличному количеству разделяемых компонентов. Она позволяет представить рассматриваемые процессы в виде двух дифференциальных уравнений, решения которых приводят к закономерностям обескостривания и разрушения волокон.

    6. Анализ полученных закономерностей позволяет утвердиться во мнении, что наиболее высоких показателей по выходу н качеству длинного волокна следует ожидать в том случае, когда кривая разрушения волокон будет сдвинута вправо от кривой удаления балласта возможно дальше. Достичь этого в реальных процессах можно, если обеспечить контакт рабочей кромки с каждым стеблем, создать благоприятные условия для его вскрытия и обнажения древесины, не измельчать ее, а отрывать крупными частями путем сквозного скользящего изгиба, используя различие жесткостей компонентов стебля и многократность знакопеременных нагрузок, которые легко переносит гибкое волокно, но не выдерживает хрупкая древесина.

    7. Рассмотрение различных процессов обескостривания во времени с единых теоретических позиций позволяет представить в аналитической форме связь количества и интенсивности воздействий с такими важными технологическими показателями как выход готового продукта, его закостренность, содержание волокнистых веществ, умин, отделяемость и др.

    8. Установленные закономерности позволяют:

  • определять величину коэффициента интенсивности различных реальных процессов обескострнвания лубяных волокон;
  • прогнозировать протекание процессов и поведение объекта обработки при изменении показателей умина, отделяемости и обрабатываемости;
  • сопоставлять между собой существующие способы определения этих показателей;
  • разрабатывать другие, более совершенные характеристики сырья, а также способы, позволяющие быстро и объективно оценивать качество стеблей льна и конопли.

    Эти закономерности целесообразно использовать в качестве эмпирических формул при обработке результатов экспериментальных исследований.

    9. Полученные теоретические закономерности удаления балласта и обрыва волокон помогают объяснить причины специфического изменения выхода длинного волокна при трепании. В крутом спаде выхода в начале процесса повинны не только воздействия при трепании, по и недостатки мятья в котором вуалируются вредные последствия изгиба-излома

    10. Для высокоэффективного обескостривания стебле льна предлагается технологическая схема, близкая к идеализированной, а именно, многократное сквозное дифференцированное протаскивание их между двумя рядами кромок, смещенных на полшага. При такой обработке каждый стебель деформируется, раскалывается и превращается в стеблевую полосу с двухсторонней ориентацией разделяемых компонентов.

    11. Прямое (перпендикулярное) протаскивание практически можно осуществить с удерживанием обрабатываемого материала в рабочей зоне или с постепенным пропуском его через нее. При этом рабочие органы конструктивно могут быть выполнены по-разному: в виде планок, игольчатых гребней и др.

    12. При косом (неперпендикулярном) протаскивании можно применять более тонкие кромки, чем при прямом, так как волокно огибает их не по дугам окружностей, а по пологим частям эллипсов. При этом создаются очень благоприятные условия для отделения костринок — они не могут упереться в кромку и повредить волокно, а всегда соскальзывают с нее в сторону.

    13. Косое протаскивание позволяет резко увеличить скорость транспортировки обрабатываемого материала и решить тем самым проблему роста производительности оборудования без ущерба для выхода и качества длинного волокна или дуба.

    14. Чесание является наиболее эффективным процессом обескостривания, так как в нем очень удачно сочетаются операции по продольному разделению лент-обкладок (разрыв анастомозных связей) с воздействиями сквозного низкоскоростного скользящего изгиба. Чесание следует реализовать не по круговой, а по прямолинейной траектории с тем, чтобы каждый лубоволокнистый комплекс при натяжении касался лишь боковой поверхности игл.

    15. При сквозном дифференцированном протаскивании стеблей льна установлено следующее:

  • общая картина процессов разрушения конструкции стебля и обескостривания длинноволокнистых комплексов полностью согласуется с высказанными теоретическими положениями;
  • длинное волокно и длинный луб можно выделять без применения традиционного мятья, тем самым исключив опасные воздействия изгиба-излома;
  • потери луба невелики — около 2% к массе стеблей, “умин” достигает 50—70%;
  • выход длинного чистого луба составляет 29—34%, содержание костры — от 1,6 до 5,4%;
  •  
  • разрушенная древесина выпадает из рабочей зоны в виде костринок различной длины, доходящей до 200 мм;
  • длинноволокнистые комплексы получаются лентистыми и обескостриваются лучше в середине, чем на концах;
  • по внешнему виду обработанный протаскиванием материал более похож на недоработку после трепания, чем на обычный сырец;
  • обработку целесообразно осуществлять при толщине слоя не более 1,5 стеблей;
  • перед протаскиванием стебли необходимо пропускать через гладкие или отлогорифленые вальцы, добиваясь дробления и обламывания жестких корней;
  • для достижения повышенных выходов длинного луба целесообразно использовать кромки толщиной около 1,5 мм в количестве 10—11 штук, расположенных с шагом 20 мм, и интерсекции до 5 мм.

    16. При косом протаскивании отдельных горстей, преобразованных в стеблевой слой различной толщины, установлено следующее:

  • воздействия низкоскоростного скользящего изгиба имеют безударный характер, что способствует сохранению целостности длинноволокнистых комплексов;
  • при переходе из одного узла протаскивания в другой стебли стремятся равномерно распределиться на кромках в одностебельный слой; спутанные и перекрещенные стебли постепенно параллелизуются, благодаря чему “сетка” в слое полностью ликвидируется;
  • угол протаскивания для различного лубоволокнистого материала влажностью 10—14% (соломы, тресты, сырца) колеблется в пределах от 109° до 114° (угол трения соответственно от 19° до 24°);
  • тяговое усилие достигает максимальных значений в тех узлах протаскивания, где из материала выделяется наибольшее количество костры (при интерсекциях 1—4 мм);
  • величина тягового усилия линейно возрастает с увеличением толщины обрабатываемого слоя, причем для соломы резче, чем для тресты.

    17. При сквозном дифференцированном протаскивании стеблей конопли необходимо учитывать их широкий ассортимент но диаметру и повышенную жесткость древесинного стержня. В связи с этим высокоэффективное обескостривание может быть достигнуто без мятья и трепания лишь при условии предварительного сплющивания конопляных стеблей и дифференциации процесса протаскивания путем одновременного увеличения интерсекции и уменьшения шага кромок.

    18. Анализ работы куделеприготовительных агрегатов позволил выяснить следующие обстоятельства:

  • основной причиной наматывания на трепальные барабаны является отсутствие приемных вальцов, которые должны зажимать волокно по выходе его из сферы трепания;
  • основной причиной забивок и связанных с ними намоток на питающие вальцы является их малый диаметр;
  • в каждом узле трепания должны быть такие рабочие органы, которые бы выполняли три обязательные функции:
  • зажим обрабатываемого материала, его обескостривание и фиксацию при выходе из рабочей зоны;
  • в качестве питающих и приемных органов целесообразно использовать обычные мяльные вальцы с небольшим количеством рифлей отлогого профиля;
  • отбойные барабаны необходимо изъять из каждого трепального узла, так как они осложняют фиксацию волокон на выходе из сферы трепания, не предупреждают намотки, а способствуют их образованию;
  • чтобы избежать намоток на новые приемные вальцы, их следует тщательно зачистить и временно, на 2—3 недели, установить в мяльную часть, где они хорошо отполировываются, соприкасаясь с грубым закостренным материалом: каждый валец необходимо оснастить чистителем для удаления волокон, прилипших к поверхности вальца.

    19. Теоретические и экспериментальные исследования по совершенствованию процессов обескостривання позволили:

  • разработать прибор оригинальной конструкции для выделения длинноволокнистых комплексов из стеблей конопли, а на его базе — новый способ оценки их качества и проект нового ГОСТа. По данным ВНИИЛК (г. глухов), оценка качества стеблей конопли становится более объективной, а лабораторный анализ — менее продолжительным, благодаря чему обеспечивается экономический эффект на одном пенькозаводе около 9 тыс. руб. в год;
  • разработать чесальную машину оригинальной конструкции и с помощью ее механизировать на Баничском и Петропавловском пенькозаводах УССР чесание длинного волокна в потоке с трепальной машиной ТДК-2, благодаря чему на этих предприятиях суммарная экономия составляет около 30 тыс. руб. в год;
  • спроектировать н изготовить трепальную часть оригинальной конструкции для нового куделеприготовительного агрегата марки КПЛЛ, работающего на Порховском льнозаводе Псковской области с 1979 года. Благодаря ликвидации забивок и намоток, производительность агрегата возросла на 20%, а качество короткого волокна улучшилось на 0,2 номера. Годовой экономический эффект от внедрения измененной трепальной части составляет 10 тыс. руб. на один агрегат;
  • разработать мероприятия по модернизации мяльной машины марки М-100-Л с целью максимального обескостривания сырца, которые включены в план важнейших разработок Минтекстильпрома РСФСР на 1982—1984 годы.

    20. Предлагаемая многоручьевая (параллельная) технология обладает весьма важными достоинствами:

  • обескостривание можно проводить наиболее эффективными воздействиями сквозного скользящего изгиба и чесания в тонком слое, при небольших скоростях рабочих органов и транспортировки обрабатываемого материала в каждом отдельном ручье;
  • возможность переработки сырья повышенной влажности (16—20%), благодаря чему сокращаются расходы на сушку, оборудование оказывается менее металлоемким;
  • качество готового продукта улучшается за счет его перемешивания, многократного сложения ручьевых лент и снижения закостренности волокна;
  • отдельные варианты исполнения позволяют осуществить как внешнее, так и внутреннее перемешивание волокон, что гарантирует получение готовой продукции отличного качества;
  • высокое качество ремонта (особенно при наличии резервных ручьев), выполнение его строго по графику в рабочие дни недели. Необходимость ремонта в выходные дни полностью отпадает, что способствует закреплению высококвалифицированных кадров и создает для них максимальные удобства;
  • безболезненно переносит колебания численности обслуживающего персонала;
  • обладает высокой надежностью и обеспечивает ритмичную работу оборудования;
  • имеет большие перспективы по автоматизации процессов (с применением робототехники), повышению производительности труда и оборудования, улучшению качества продукции и созданию благоприятных условий для обслуживающего персонала.

    Многоручьевая технология признана важнейшей тематикой н введена в план научных исследований КНИИЛП (г. Кострома) на 1983—1985 гг. с ежегодным финансированием работ по этой проблеме в объеме 40 тыс. руб.

назад домой вперед

 
  ©Геворкян Г.О Дьячков В.А.