ПОСТРОЕНИЕ РЕГРЕССИОННОЙ МОДЕЛИ ДЛЯ ПРОЦЕССА ВЕРТИКАЛЬНОЙ ОЧИСТКИ ХЛОПКА-СЫРЦА

АННОТАЦИЯ

В статье приводяться схема и принцип работы разработанного модернизированного хлопкоочистительного агрегата для очистки от сорных примесей хлопка-сырца высоких сортов. Агрегат позволяет значительно уменьшить расход электроэнергии и уход волокна в сорные примеси за счет увеличения вдвое угла охвата сетчатой поверхностью колкового барабана и отсутствия встречных  противоточных  воздействий на очищаемый хлопок.

ABSTRACT

The article describes the scheme and principle of operation of the developed modernized cotton-cleaning unit for cleaning high-grade raw cotton from weeds. The unit allows to significantly reduce power consumption and fiber removal into trash impurities by doubling the angle of coverage by the mesh surface of the peel drum and the absence of counter-countercurrent effects on the cleaned cotton.

Ключевые слова: очистка хлопка, хлопкоочистительный агрегат, сорные примеси, колковый барабан 

Keywords: cotton cleaning, cotton-cleaning unit, trash impurities, peel drum.

На хлопкоочистительных заводах, которые входят в состав хлопково-текстильных кластеров в настоящее время для очистки хлопка-сырца от мелких сорных примесей эксплуатируются серийные восьмибарабанные очистители марок СЧ-02, 1ХК и колковые блоки марки ЕН.178 в комплекте поточной линии УХК [1], разработанные в конце 80-х годов прошлого века.

На очистительных машинах 1ХК очистительные секции работают неэффективно, так как рабочий угол контакта колкового барабана и сетчатой поверхности составляет 100^о.

Кроме этого в зоне транспортировки хлопка-сырца с одного барабана на другой происходит значительное повреждение хлопка-сырца (особенно при переработке низких сортов) из-за резкого изменения направления движения хлопка-сырца в следующей секции очистки по ходу процесса.

В схеме модернизированного вертикального хлопкоочистительного агрегата, разработанного авторами, с четырьмя колковыми барабанами, их частота вращения нарастает сверху вниз, начиная с 390 об/мин на первом барабане и до 420 об/мин на четвертом. С целью исключения возврата хлопка на предыдущий колковый барабан, была изменена форма сетчатой поверхности. Эта модернизация позволила устранить забойные ситуации [2 –c.74-78], обеспечила равномерную бесперебойную транспортировку хлопка-сырца по колковым барабанам и сократила количество возврата хлопка-сырца на предыдущие колковые барабаны (Рис.1).

1.Питающие валики; 2. Первый колковый барабан; 3. Сетчатая поверхность; 4. Второй колковый барабан; 5. Третий колковый барабан;6. Четвертый колковый барабан; 7. Сорные шнеки; 8. Выходной патрубок

Рисунок 1. Схема четырехбарабанного вертикального очистителя мелкого сора

Другой конструктивной особенностью вертикального хлопкоочистительного агрета является  угол обхвата сетчатой поверхностью колкового барабана. Если этот показатель при горизонтальной компоновке не првышает значения   = 100^о, то в модернизированном вертикальном очистителе этот показатель  увеличился до , что выше на 2,1 раза полезной площади сетчатых поверхностей серийных очистителей мелкого сора 1ХК. Если при горизонтальной технологии очистки хлопка-сырца от мелких сорных примесей коэффициент эффективности “живого” сечения равен h=0,25¸0,30 [3; с.-143], то в предлагаемом варианте h= 0,58¸0,60.

Для исследования влияния рабочей зоны сетчатой поверхности, межосевого расстояния между двумя колковыми барабанами и производительности лабораторной установки на очистительный эффект по мелкому сору вертикального очистительного агрегата приняты следующие входные и выходные параметры [4].

x₁ - рабочая зона сетчатой поверхности, α, градус. В лабороторной установке вертикального хлопкоочистительного агрегата мы приняли максимальное значение рабочей зоны сетчатой поверхности равное 240­⁰ и минимальное значение равное 180⁰.

x₂ – межосевое расстояние между двумя колковыми барабанами, L , мм. 

С учетом вылета веера слоя хлопка-сырца из одного колкового барабана к последующему и обеспечения равномерного перемещения его по очистительным секциям нами принято максимальное значение межосевого расстояния 360 мм, а минимальное значение 340 мм.

x₃- производительность, П, т/час. Влияние производительности на очистительный эффект очистителей доказано многочисленными исследованиями, поэтому нами выбраны максимальная производительность установки 7 т/час и минимальная 3 т/час. 

При проведении исследований выбран полнофакторный эксперимент [5 -275 с. ] 2³ . После выбора основных факторов и уровней их варьирования было определено (Таблица 1), по каким выходным параметрам будет делаться заключение об оценке работы лабораторной установки, а также оптимизировать технологические параметры очистителя. На основании полученных показателей была составлена матрица планирования.

При проведении экспериментов выходным параметром выбран очистительный эффект лабораторной установки (у). Далее строим план матрицы планирования эксперимента, записав в стандартной форме условия проведения эксперимента в виде таблицы, в строках которой записаны данные опытов в столбцах “факторы” в кодовых обозначениях, с реализацией всех возможных сочетаний упорядоченных комбинацией факторов, на основании которых проводим 2 параллельных эксперимента.

Таблица 1.

Основные факторы и уровни варьирования

Тогда количество экспериментов будет равно , с учетом количества повторностей  обшее количество экспериментов равно  Полный план матрицы планирования приведен в таблице 2

Таблица 2

Полный план матрицы планирования - 2 ³

Полученные экспериментальные данные были обработаны на ЭВМ в результате чего были получены регрессионные уравнения.

Для этого были изучены факторы влияющие на максимальное выделение мелких сорных примесей размером менее 10 mm. Результаты экспериментов представлены в таблице 3.

Находим значения коэффициентов регрессии по следующим формулам.

, , ,             (1)

После определения коэффициентов запишем кодированные изменяемые уравнения регрессии.

                             (2)

Для проведения расчетов значений коэффициентов определяем средние значения из таблицы. Среднее значение:

Рассмотрим линейные значения коэффициентов

Таблица 3.

Матрица планирования, экспериментальные и расчетные показатели

Рассмотрим нелинейные значения коэффициентов:

В этом случае принимаем многофакторную модель:

        (3)

Для представления модели в окончательном виде используем критерий Стьюдента. Проверяем значимость коэффициентов регрессии по критерию Стьюдента. Предварительно все коэффициенты регрессии рассчитываются при одинаковом доверительном диапазонеΔb.

Табличное значение коэффициента Стьюдента берем из справочника:

При условии, когда коэффициенты регрессии выше доверительного коэффициента, тогда они считаются значимыми.

Из полученных результатов видно, что расчетные значения коэффициентов  выше табличных значений, поэтому все они принимаются значимыми. Согласно этих условий коэффициенты  и   являются не значимыми.

В результате получаем следующую модель:

       (4)

Для проверки адекватности модели используем формулу критерия Фишера. Для этого сравним экспериментальные и расчетные данные выходного фактора (Таблица 4).

С учетом значимых коэффициентов N_к=6, имеем:

Таблица 4.

Значения

Полученное значение больше значения , поэтому расчетное значение критерия определяем по формуле: .

Находим табличное значение коэффициента Фишера:

                                    (5)

Так как из условия, , то модель считается адекватной.

Выводы: В связи с повсеместным переходом на машинный сбор хлопка-сырца в хлопково-текстильных кластерах необходимо модернизировать очистительное оборудование хлопкозаводов, так как существующее оборудование морально и физически устарело.

Разработан очиститель мелкого сора вертикального способа очистки на котором значительно уменьшились нагрузки на электрические двигатели, вследствии чего суммарная потребляемая мощности машины составил W=6 kWt. Экономия электроэнергии составила 50% по сравнению с существующим очистителем (12 kWt).  Металлоемкость модернизированного очистителя мелкого сора составила 2480 kg, что на 20% меньше эксплуатируемого очистителя хлопка от мелких сорных примесей марки 1ХК.

Разработан лабораторный образец хлопкоочистительного агрегата. На основании полнофакторных регресионных уравнений определены рациональные параметры производственного образца инновационного агрегата с вертикальной компоновкой колково-планчатых барабанов. Определено, что при межосевом расстоянии между двумя колковыми барабанами не превышающей значения 350 mm при производительности установки 5 t/chas достигается наиболее соответствующее значение очистительного эффекта машины равное 56%.  

Список литературы:

1. Usmanov Kh. S., Yu. A. Makhmudov, M. A. Gapparova Тechnological features of cotton cleaning in cotton-textile clusters of Uzbekistan Materials of the XVI International scientific and practical Conference Areas of scientific thought - 2019, December 30, 2019 - January 7, 2020: Sheffield. -226-229 pp.
2. Усманов Х.С., Sobirov I.K., Khaitbaev Kh.Kh Сalculation of force effects on cotton fly during cleaning on vertical cleaner International scientific and practical Conference Modern views and research - 2021, January-February, 2021: Egham.Independent Publishing Network Ltd -14,  pр. 74-78 DOI: http://doi.org/10.37057/E_7.
3. Г.И.Мирошниченко «Основы проектирования машин первичной обработки хлопка-сырца». М. Машиностроение, 1972, с.-143.
4. Усманов Х.С.,Аббазов И.З., Мардонов Б.М.  Ходжиев М. Т., Тангиров А.Э., Сирожиддинов Ф.Н. Программа создания трехфакторной регрессионной модели № DGU 06855 Свидетельство об официальной регистрации програmmы для электронных-вычислительных машин от 01.07.2019 года.
5. Адлер Ю.П., Маркова Е.В., Грановский Ю.В. Планирование эксперимента при поиске оптимальных условий. – М.: Наука, 1976. -275 с.