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

Научно-исследовательские работы, проводившиеся на кафедре ТПЛВ

   

Смирнов Борис Иванович. КОСТРОМА 1980 г.

ОСНОВЫ ТЕОРИИ И ОПТИМИЗАЦИИ ПРОЦЕССА МЯТЬЯ В ВАЛКОВЫХ МЯЛЬНЫХ МАШИНАХ.

 

    Цель работы.

    Разработка основ теории и оптимизация процесса мятья:

  • классификация валковых механизмов машин первичной обработки лубяных волокон;

  • исследование относительного движения рифлей и процесса мятья в мяльных парах различного профиля при передаче движения верхнему вальцу зубчатыми колесами;

  • исследование зацепления рифлями и процесса мятья в мяльных парах различного профиля;

  • исследование  процесса мятья в мяльных парах прямого и винтового рифления;

  • исследование влияния разности скоростей движения лубоволокнистых материалов в мяльных парах на процесс мятья;

  • анализ процесса мятья в валковых мяльных машинах;

  • разработкка методики проектирования профилей мяльных валков по заданным условиям;

  • разработка методики оптимизации геометрических параметров профилей и сравнительного анализа мяльных пар и процесса мятья в мяльных парах;

  • расчета периметров изгиба лубоволокнистых материалов в мяльных парах;

  • разработка рекомендаций по оптимизации процесса мятья в валковых мяльных машинах;

  • экспериментальная проверка результатов теоретических исследований, принятых рабочих гипотез и рекомендаций;

  • экспериментальное исследование некоторых факторов процесса мятья.

 

Выводы.

    1.    В настоящее время основы теории процесса мятьтя в валковых мяльных машинах не разработаны. Это не позволяет глубоко анализировать явления происходящие в валковых мяльных парах и наборах мяльных пар различного профиля, решать широкий круг задач, связанных с оптимизацией процесса мятья в валковых мяльных машинах.

    2.    Решен комплекс задач, составляющих основы теории процесса мятья в валковых мяльных машинах.

    2.1.    Впервые разработана структурно-конструктивная классификация валковых механизмов, которая позволила установить существенные признаки классификации, выработать четкую терминологию, произвести деление механизмов в соответствии с существенными признаками, выбрать рациональный метод исследований.

    По структурно-конструктивной классификации механизмы, состоящие из одного или нескольких расположенных в ряд валков, отнесены к простейшим (элементарным), валковые пары - к простым, а группа и группы валковых пар - к сложным валковым механизмам. Валковые пары и валки (основа сложных механизмов) разделены по профилю рифлей, расположению их осей по отношению к оси валка и способу передачи движения верхнему валку.

    Структурно-конструктивная классификация, которая носит общий характер и применима для всех валковых механизмов независимо от их функционального назначения, дополнена функциональной классификацией валковых механизмов машин первичной обработки лубяных волокон, мяльных пар и мяльных валков.

    В качестве основного метода исследований при разработке основ теории процесса мятья в валковых мяльных машинах впервые принят структурный, кинематический, динамический и технологический анализ мяльных пар и процесса мятья в мяльных парах с помощью заменяющих механизмов с использованием метода проекций их звеньев на общие нормаль и касательную, который сокращенно назван "методом заменяющих механизмов". Анализ показал, что заменяющие механизмы являются хорошими структурными, кинематическими, динамическими и технологическими моделями валковых механизмов, особенно мяльных пар, четко реагирующими на изменения существенных признаков (профиля рифлей, расположения их осей, способа передачи движения верхнему валку), физико-механических свойств и технологических параметров заправки обрабатываемых материалов и мяльных пар.

    2.2.    Впервые, методом заменяющих механизмов проведено исследование относительного движения рифлей и процесса мятья в мяльных машинах различного профиля при передаче движения верхнему валку зубчатыми колесами и зацеплением рифлями.

    Получены зависимости для определения: рабочих зазоров в поле мятья; углов поворота валков, при которых зазоры имеют минимальные значения; скоростей и ускорений поперечного сжатия материала рифлями и скольжения его по рифлям; минимальных межцентровых расстояний в мяльных парах при заданных зазорах; передаточных отношений; угловых скоростей и ускорений; углов начала зацепления, конца зацепления и смены заменяющих механизмов; минимального числа рифлей, углов передачи сил, предельных углов наклона боковых поверхностей остроганных рифлей; амплитуды и периода цикла в случае работы мяльных пар в режиме "кривошипно-ползунный механизм".

    Полученные зависимости позволяют всесторонне анализировать относительное движение рифлей и процесс мятья в мяльных парах при передаче движения верхнему валку зубчатыми колесами и зацеплением рифлями; оценивать кинематические, динамические и технологические качества мяльных пар различного профиля; могут быть использованы при исследовании и проектировании не только мяльных пар, но валковых рифленых пар другого функционального назначения, а такте зубчатых передач, в которых зубчатые колеса имеют прямолинейный и круговой профиль зуба.

    Полученные зависимости использованы, в работе при решении широкого круга задач, связанных с оптимизацией процесса мятья в валковых мяльных машинах.

    Показано, что при наличии зубчатой передачи в приводе верхних валков обрабатываемый материал, в процессе мятья, поставлен в жесткие условия, так как нижний и верхний валки мяльной пары, по отношению к материалу, являются ведущими. В мяльных парах острогранного и радиального профилей положение усугубляется периодическим заклиниванием мяльных пар материалом, так как рабочие зазоры имеют минимальное значение в начале рабочей зоны. Эксплуатация мяльных пар с зубчатой передачей в приводе верхних валков требует тщательной установки валков в паре с симметричным расположением рифлей в узлах мятья и гарантированным зазором: ограниченных пределов изменения межцентрового расположения в паре.

    Отличительными чертами процесса мятья при зацеплении рифлями являются: несимметричное расположение рифлей в узлах мятья, повышенные скорости скольжения рифлей, автоматическое изменение положения рифлей верхнего валка в узлах мятья нижнего при изменении толщины слоя между зацепляющимися рифлями.

    Эксплуатация мяльных пар при зацеплении рифлями отличается исключительной простотой, но требует более высокой чистоты обработки рифленых поверхностей мяльных валков.

    2.3. Проведено теоретическое исследование процесса мятья "косого" слоя в мяльных парах прямого и винтового рифления при отсутствии и наличии разности скоростей движения материала в смежных парах.

    Получены зависимости для определения: углов наклона стеблей, ширины слоя, смещения края слоя в поле мятья; осевого шага, осевого периметра изгиба, шага рифлей и плоскости расположения осей стеблей, которые позволяют анализировать характер изменения исходных параметров слоя (ширины, углов наклона стеблей, смещение края слоя) и влияние изменения указанных параметров на эффект нарушения связи волокна с древесиной в ход процесса мятья, производить коррекцию начальных параметров слоя и в ходе процесса мятья, по результатам исследований даны рекомендации по увеличению начальных углов наклона стеблей в механизмах перекоса.

    Полученные зависимости использованы при решение задачи о равенстве скоростей движения материалов в мяльных парах.

    2.4. В результате теоретического анализа раскрыто содержание и обращено внимание на важность и необходимость решения задачи о равенстве скоростей, точности расчета и регулирования периметров изгиба лубоволокнистых материалов в мяльных парах.

    Дан анализ недостатков, имевших место в практике эксплуатации. Показано, что применяемые в настоящее время приближенный метой расчета значительно завышает результаты при расчете параметров изгиба в мяльных парах с малым числом рифлей и занижает их при большом числе рифлей.

    Разработан метод уточненного расчета периметров изгиба лубоволокнистых материалов в мяльных парах. Впервые найдено общее решение задачи, позволяющее рассчитывать периметры изгиба с учетом радиусов кромок рифлей, толщины слоя и способа передачи движения верхнему валку, а также решать частные задачи, производя расчет без учета одного или ряда параметров.

    По результатам исследований составлены таблицы периметров изгиба типовых мяльных пар для практического пользования.

    3. В результате анализа установлен я решен круг задач, связанных с оптимизацией процесса мятья в валковых мяльных машинах.

    3.1. Разработана методика проектирования профилей мяльных валков по заданным условиям. Найдено общее решение задачи, позволяющее проектировать по заданным условиям все возможные модификации круговых, острогранных и радиальных профилей с последующим выбором оптимального варианта. Использованы безразмерные метрические параметра, позволяющие процесс проектирования проводить на ЭВМ.

    3.2. Разработана методика оптимизации геометрических параметров профилей и сравнительного анализа мяльных пар я процесса мятья в мяльных парах различного профиля с помощью коэффициентов качества. •

    Разработанная методика дает возможность объективно в численной форме, по чертежам или схемам оценить технологические и динамические качества мяльных пар, оптимизировать геометрические параметры профилей, проводить сравнительный анализ мяльных пар и процесса мятья в мяльных парах различного профиля, выбрать оптимальный, для заданных условий, профиль рифлей по результатам сравнительного анализа.

    3.3. Разработаны рекомендации по оптимизации: задач мятья, комплектованию эффективных наборов из типовых мяльных пар}, выбору оптимальных шага или числа рифлей мяльных пар в переходах: группах и количество переходных групп в наборах мяльных пар.

    Использование рекомендаций позволит обеспечить эффективную работу всех переходных групп в наборах, снизить потери длинного волокна в процессе трепания.

    3.4. Предложен новый способ регулирования процесса мятья, позволяющий производить оперативное регулирование и оптимизацию наборов мяльных пар по ассортименту и количеству пар валков при обработке сырья различных свойств.

    3.5. Изучены вопросы унификации мяльных машин, как базы совершенствования процесса мятья в мяльных машин. Предложено решать вопросы унификации на базе создания секционного оборудования.

    3.6. По разработанным методикам разработана рабочая документация на изготовление нового унифицированного набора мяльных пар с оптимальными параметрами для переработки тресты и отходов трепания льна с привязкой на существующую мяльную машину. Позволяет повысить эффективность и производительность мяльных машин, унифицировать мяльные машины для переработки соломы, тресты и обходов трепания льна.

    3.7. Разработаны. исходные требования на проектирование унифицированной мяльной секции, предназначенной для комплектования мяльных машин, используемых в поточных линиях для получения длинного, короткого и однотипного льняного волокна в луба. Позволяют повысить эффективность в производительность поточных линий по переработке льняного сырья.

    Результата работы по пунктам 3.2 - 3.7 внедрены в учебном процессе, научно-исследовательских институтах, производственных объединениях.

    4. Проведено экспериментальное исследование процесса мятья с целью проверки результатов теоретических исследований, принятых рабочих гипотез в рекомендаций, изучения некоторых факторов процесса мятья.

    4.1. Экспериментально подтверждены выдвинутые на основании теоретических исследований гипотезы о низкой эффективности некоторых групп и некоторых пар валков в группах и рекомендации по выбору оптимального шага (числа рифлей) валков в переходных группах обеспечивающего эффективную работу всех групп набора, а также количество однотипных пар валков вгруппах.

    4.2. Экспериментально подтверждена эффективность и оперативность нового способа регулирования процесса мятья, предложенного по результатам анализа существующего способа регулирования.

    4.3. Проведено технологическое и динамическое сравнение привода верхних валков зубчатыми колесами и рифлями в дополнение к результатам теоретического анализа.

    Из теоретического анализа и экспериментального исследования следует, что оба способа по технологическому эффекту и динамическим качествам равноценны. В эксплуатации значительные преимущества имеет передача рифлями, но ее широкое применение сдерживается повышенными требованиями к чистоте обработки (главная причина), большой неравномерностью вращения и шумовым эффектом, особенно в парах с большим шагом рифлей.

    4.4. Получены модели процесса мятья в мяльных парах кругового профиля при передаче движения верхнему валку зубчатыми колесами и ряфлями. Показано, что наибольшее влияние на эффект мятья а мяльных парах кругового профиля при передаче движения верхнему валку зубчатыми колесами и рифлями оказывает радиус рифлей.

    Вторым по значимости является взаимодействие радиуса рифли и рабочего зазора.

    4.5. Экспериментально подтверждена гипотеза о возможности оценки результатов мятья, контроля и автоматического регулирования процесса мятья по изменению динамических характеристик мяльных пар. Показано что изменения нагрузки на опоры валков, крутящего момента на валу электродвигателя, перемещения оси верхнего валка в процессе мятья характеризуют не только динамику процесса разрушения древесины стеблей, но и эффект нарушения связи волокна с древесиной и могут быть использованы для контроля и автоматического регулирования процесса мятья.

назад домой вперед

 
  ©Геворкян Г.О Дьячков В.А.