РАЗРАБОТКА ТЕХНОЛОГИИ ЭФФЕКТИВНОЙ ОЧИСТКИ ХЛОПКОВОГО ВОЛОКНА

АННОТАЦИЯ

В статье рассматриваются вопросы очистики хлопкового волокна на основе динамики изменения расстояний между стенками очистительной трубы, статистического давления в характерных точках, размерами отверстий, а также направления совершенствования технологическими режимами оборудования 2ВПМ. Проанализированы влияние изменения расстояния между поверхностями стены очистительной трубы и другими параметрами на основе полонофакторного эксперимента выявлены оптимальные режимы работы установки очисти хлопкового волокна. Исследования проводились на основе уравнением Даламбера составлением баланса движения волокнистой массы с применением программы Maple. На основе результатов исследования предложено усовершенствованная конструкция очистителя волокна. Полученные результаты показали, что эффективность очистки потока хлопкового волокна увеличилась.

ABSTRACT

The article discusses the issues of cleaning cotton fiber based on the dynamics of changes in the distances between the walls of the cleaning pipe, the statistical pressure at characteristic points, the size of the holes, as well as the direction of improvement of the technological modes of the 2VPM equipment. The effect of changing the distance between the surfaces of the wall of the cleaning pipe and other parameters is analyzed on the basis of a full-factor experiment, the optimal operating modes of the installation for cleaning cotton fiber are identified. The studies were carried out on the basis of the d'Alembert equation by compiling the balance of the movement of the fibrous mass using the Maple program. Based on the results of the study, an improved design of the fiber cleaner is proposed. The results obtained showed that the cleaning efficiency of the cotton fiber stream increased.

Ключевые слова: хлопковое волокно, поверхность, очистка от крупного сора, теоретический анализ, расстояние между рабочими органами, поток волокнистой массы.

Keywords: cotton fiber, surface, cleaning from large litter, theoretical analysis, distance between working bodies, fiber mass flow.

Во всем мире проводится ряд научных исследований в направлении совершенствования техники и технологий очистки хлопкового волокна, в том числе создание модульной системы очистки хлопка, аэродинамические методы очистки, сокращение повторности очистки, создание кинематических и динамических методов расчета рабочих органов, оптимизация технологических параметров, разработка способов размещения колковых барабанов, колосников, направителя и разделительных барабанов в наиболее удобной компоновке, создание научных основ расчета механизмов очистки хлопка и волокна, усовершенствование, обеспечивающее максимальное отделение сора и естественные свойства волокна [1-9, 11-14].

Исследования в основном были направлены на совершенствование технологии очистки хлопка-сырца и волокна от примесей, и недостаточно были изучены изменения расстояния между колковыми барабанами и сетчатой ​​поверхностью в зависимости от степени загрязнения хлопка, распределение хлопка в очистных барабанах с изменением конструкции колосников, дополнительная связь с аэродинамическими методами очистки волокна [1-9, 11-14].

Цель исследования является усовершенствовать технологию очистки хлопка волокна и создать новую эффективную конструкцию очистки волокна.

Представлен теоретический анализ очистки от крупного сора с использованием аэродинамического воздуха в очистителе волокна, теоретический анализ очистки крупного сора с помощью аэродинамического воздуха в усовершенствованном очистителе волокна и теоретический анализ движения волокон в пилбном барабане.

Усовершенствованный аэродинамический очиститель волокон в основном предназначен для очистки от крупного сора, и рассмотрен вопрос удаления крупного сора из отверстия до 30 мм. с помощью центробежной силы. На основе теоретических исследований определены рациональные значения ряда параметров при начальном отделении крупного сора от волокон в аэродинамическом очистителе волокон различного диаметра (рис. 1).

Рисунок 1. Схема движения волокон в трубопроводе усовершенствованного аэродинамического очистителя волокна

Сила всасывания kV волокон в трубе, b вес (m₁+m₂)g перемещается под действием кривой плотности (m₁+m₂)ω²d – центробежной силы. Проводим координатные оси ОХ и ОУ от центра кривизны для разделения движения волокон и крупного сора в трубопроводе. На основе представления Даламбера составляем уравнение баланса

                    (1)

На основе решения уравнений получется выражение траектории движения волокон и крупных примесей в трубе вдоль оси ОХ.

                                   (2)

Поскольку усовершенствованная труба имеет изогнутую форму, внешние силы, действующие на протекающие по трубе волокна при разделении волокон и крупного сора и обеспечении выхода отделенного крупного сора из отверстий, были графически проанализированы с использованием программного обеспечения Maple (рис. 2 и рис. 3).

Рисунок 2. График движения волокон и сора вдоль оси ОХ в трубе при различных значениях во времени ,

Рисунок 3. График движения волокна и сора при различных диаметрах трубы ;  ;

На основании анализа приведенных графиков массы волокон и примесей в трубе различны ,, и на графиках представлена задача выбора рационального значения диаметра трубы при отделении волокон от крупных примесей.

На основе научных результатов, разработанных для создания эффективной технологии очистки хлопкового волокна от Федеральной службы по интеллектуальной собственности Российской Федерации получен патент на изобретение [10] и внедрено разработанное новое оборудование и технология очистки хлопкового волокна в условиях предприятия в системе Ассоциации «Хлопково-текстильные кластеры», а именно, ООО «APK BUKA» Ташкентской области. В результате эффективность очистки улучшенного очистителя волокна на 6,4÷8.2% выше, чем у действующего очистителя волокна 2ВПМ по промышленным сортам, количество грубых и грязных примесей в очищенном волокне снижено на 0,3 %, а содержание волокна отходов снижена на 5,9÷1,7%.

Проведены эксперименты по изучению влияния агрегата на аэродинамические режимы путем изменения промежуточного расстояния h-h₁ между выпрямляющимися стенками, где изучено влияние изменения расстояния между стенками волокнистого прохода аэродинамического очистителя волокон на статическое давление и эффективность очистки. По схеме, представленной на рис. 4, изменение статического давления в точках А и В, и эффективность очистки путем выпрямления стенок от выпускного отверстия очистителя L к предыдущей h и следующей h₁.

Изменение расстояния между стенками очистителя влияет на изменение статического давления и очищающий эффект, при котором расстояние h стенки равно 20; 30 и 40 мм, при установке расстояния h₁ на 60; 70 и 80 мм давление уменьшается с увеличением промежутка стенок от значений точек А и В, но эффективность очистки высока при промежутке стенки h=30 мм и h₁=70 мм, что составляет 8,0%.

Рисунок 4. Места измерения статического давления: h- h₁ - расстояние между стенками, L- выпускное отверстие, A и B – точки измерения статического давления

При изучении влияния расстояния щели аэродинамического колена очистителя волокна на эффективность и эффективность очистки крупных примесей открытие щели на 10 мм увеличивает эффективность на 2 %, а эффективность очистки составляет 4,8 %. мы видим, что эффективность увеличивается, от установки щели до 40 мм подсос воздуха из щели изменился на статическое давление (-), где плотность отходов увеличилась до 12%, а эффективность очистки снизилась. Эксперименты показывают, что эффективность очистки высока в случае щели 20 мм и составляет 8,2%.

Параметры улучшенного агрегата для очистки волокон были определены на основе многофакторных экспериментов. В качестве предельного критерия для оценки качества волокна, отделяемого от агрегата очистки волокна, принимали очищающий эффект У1 и количество волокна в отходах У2. Основные факторы, влияющие на указанные критерии: Х1 – расстояние от стены до оконной щели h, мм; X2 – зазор в стене h1, мм после оконного проема; Х3 – частота вращения второго пильного цилиндра очистителя, об/мин. принял.

В волокнистых слоях разной плотности на основе динамической модели проанализирована частота вращения зуба пилы и чистящего барабана, траектория движения волокон под действием внешних сил в процессе очистки. Технологические параметры процесса очистки при наличии внешних сил, действующих на волокнистые частицы: линейные скорости барабана ;; и к угловым скоростям барабана ;;.

По результатам многофакторных экспериментов были определены следующие параметры очистителя волокон: Х1 - расстояние от стены до оконной щели - 32 мм, Х2 - расстояние от стены после оконной щели 73 мм. мм, а Х3 - скорость вращения второго пильного цилиндра очистителя 1500 об/мин.

Из сравнительных испытаний эффективность очистки улучшенного очистителя волокна на 6,4÷8,2 % выше, чем у действующего очистителя волокна 2ВПМ по промышленным сортам, количество грубых и грязных примесей в очищенном волокне составляет 0,3 %, а содержание улюка в отходах уменьшилось на % 5,9÷1,7.

Список литературы:

1. А.Ф.Плеханов, Д.С.Ташпулатов, И.М.Джуринская, А.Джураев, Ш.Шухратов. Обоснование параметров и режимов движения рабочих органов пильчатой секции очистителя волокнистого материала // Журнал «Известия ВУЗов. Технология текстильной промышленности», ИВГПУ, 2019, №5, С. 110-114. https://ttp.ivgpu.com/wp-content/uploads/2020/05/383_22.pdf
2. А.Ф.Плеханов, Д.С.Ташпулатов, И.М.Джуринская, А.Джураев, Ш.Шухратов. Анализ колебаний и влияния на эффект очистки многогранных колосников очистителей волокнистых материалов // Журнал «Известия ВУЗов. Технология текстильной промышленности», ИВГПУ, 2019, №5, С. 99-104. https://ttp.ivgpu.com/wp-content/uploads/2020/05/383_20.pdf 
3. Бафоев Д.Х. Совершенствовании конструкции рабочих органов очистителей хлопка-сырца // Техника. Технологии. Инженерия. Международный научный журнал. № 2 (12) 2019. С.11-13.
4. D.S. Tashpulatov, A.F.Plehanov, I.D. Madumarov, I.V. Cherunova. Physical and mathematical modeling of cleaning fibrous material from coarse-grained litter // Intelligent Information Technology and Mathematical Modeling 2021 (IITMM 2021) Journal of Physics: Conference Series 2131 (2021) 032055 IOP Publishing doi:10.1088/1742-6596/2131/3/032055 https://iopscience.iop.org/article/10.1088/1742-6596/2131/3/032055/pdf
5. И.Д.Мадумаров, Д.С.Ташпулатов. Совершенствование классификации колосниковых решеток очистителей хлопка от крупного сора // Научный журнал “UNIVERSUM: технические науки”, №9 (78), 2020, URL: https://7universum.com/ru/tech/archive/item/10708
6. Корабельников Р.В., Лебедев Д.А. Определение сил аэродинамического сопротивления в процессе очистки натуральных волокон // Научные труды молодых ученых КГТУ, Выпуск 8, Кострома, 2007 г. 19-23 стр.
7. Кулиев Т.М. и др. Совершенствование эффективных, ресурсосберегающих конструкций и научные основы расчета параметров очистителей хлопка-сырца и волокна. Монография. Ташкент, 2020, 156 с.
8. Кулиев Т.М. Совершенствование эффективных конструкций и научные основы расчёта параметров очистителей хлопка-сырца и волокна // Автореферат дисс. ... д.т.н., Ташкент, ТИТЛП, 2020, 54 с.
9. Первичная обработка хлопка – сырца // Под. ред. Э.Т.Максудова. - Ташкент: Мехнат, 1999. – 400с.
10. Патент на изобретение РФ № 2783448. Очиститель волокна / Д.С.Ташпулатов, Р.К.Джамолов, С.Ш.Ташпулатов и др. Патент на изобретение RU  по заявке №2022113632/03(028450) от 20.05.2022, Федеральная служба по интеллектуальной собственности ФИПС РФ. (РОСПАТЕНТ)
11. Расулов Р.Х., Корабельников Р.В., Лугачев А.Е. Исследование некоторых физико-механических характеристик хлопка-сырца применительно к модулю очистителя крупного сора // Журнал «Технология текстильной промышленности». - Иваново, 2004. - №1. - С. 16-19.
12. Ташпулатов Д.С. Повышение эффективности очистки хлопка от крупного сора на основе совершенствования рабочих элементов очистительного агрегата // Автореферат диссертации доктора философии (PhD) по техническим наукам.- Ташкент, ТИТЛП, 2020, - 46 с.
13. Ташпулатов Д.С., Королёва Н.А., Плеханов А.Ф., Фёдорова Н.Е. Разработка колосниковой решетки новой конструкции для очистки волокнистой массы от крупных сорных примесей // VI Международная научно-техническая конференция «Дизайн, технологии и инновации в текстильной и легкой промышленности» (ИННОВАЦИИ-2020), Ч.1, С.64-66.
14. Умарходжаев Д. Разработка высокоэффективной технологии очистки хлопкового волокна при переработке трудно-очищаемого и машинного сбора хлопка – сырца. Дисс. (PhD). Т-2020. С.118.