ИССЛЕДОВАНИЕ КОНСТРУКЦИИ И ПАРАМЕТРОВ РАБОТЫ ПИТАЮЩЕГО МЕХАНИЗМА ЩИПАЛЬНЫХ МАШИН

АННОТАЦИЯ

В статье представлены результаты теоретических и экспериментальных исследований технологии расщипывания путанки пряжи, было выявлено зависимость длины бородки от параметров питающего механизма, разработана методика оценки эффективности расщипывания, проанализирован качественный состав восстановленной волокнистой массы при разных диаметрах питающих цилиндров на щипальной машине.

ABSTRACT

The article presents the results of theoretical and experimental studies of the technology for plucking tangles of yarn, the dependence of the beard length on the parameters of the feeding mechanism was revealed, a methodology for assessing the efficiency of plucking was developed, and the qualitative composition of the recovered fibrous mass was analyzed for different diameters of the feed cylinders on the plucking machine.

Ключевые слова: вторичные ресурсы, отходы, расщипывания, питающий цилиндр, длина бородки, эффективность расщипывания, коэффициент эффективности.

Keywords: secondary resources, waste, picking, feeding cylinder, barb length, picking efficiency, efficiency coefficient.

Введение. В текстильной промышленности рост продукции основывается на   глубокую переработку сырья и увеличению объема продукции с высокой добавленной стоимостью. Поэтому важной и актуальной является задача расширения сырьевой базы промышленности за счет привлечения вторичных текстильных ресурсов. Разнообразие вторичных текстильных ресурсов привело к разработке их классификации. Многие системы классификации вторичного текстильного сырья отличаются друг от друга. По классификации, принятой в некоторых странах, к категории вторичных ресурсов относятся отходы производства, и использованные волокнистые изделия [1].

Некоторые системы классификации вторичных текстильных ресурсов разделяют их на небольшие группы. В частности, с введением всех основных элементов системы кодирования отходов в стандарте, подготовленном с целью разработки согласованной системы классификации отходов, была принята единая система кодирования всех видов отходов [2]. Эти и подобные системы были внедрены для всех типов отходов, включая вторичное текстильное сырье и отходы волокна [3]. Согласно строению и структуре вторичных текстильных ресурсов можно разделит на несколько групп. Каждая группа охватывает как производственные отходы, так и использованные изделия. Поэтому выбор технологии переработки отдельных видов отходов является сложной задачей. Основным критерием оценки технологии должно быть качество и свойства волокнистой массы, полученной после расщипывание или регенерации. При этом основным фактором является предполагаемое направление использование восстановленных волокон.

Переработка текстильных технологических отходов и вторичных материальных ресурсов состоит из двух основных этапов: подготовка и переработка. Отходы не требующие специальной очистки, нарезают и подвергаются к разволокнению на щипальных машинах.

Нарезка проводится на специальных машинах, которые состоят из питающего и транспортирующего устройства и режущего механизма гильотинного или роторного типа. Разволокнение отходов производятся на щипальных машинах.  Щипальные машины для текстильных материалов различаются по конструктивным и технологическим характеристикам. По конструктивным характеристикам щипальные машины отличаются количеством разрыхляющих барабанов, гарнитурой на них, способом транспортировки, а также наличием вспомогательных механизмов.  

Проблемой разработки или совершенствования щипальных машин для переработки текстильных отходов занимались многие специалисты и исследователи [4-7]. Каждая работа направлена на изучения или определения важных характеристик систем, с целью получения восстановленной волокнистой массы из определенного ассортимента отходов. Кроме того, поставленные задачи направлены для получения волокнистой массы, свойства которых должны обеспечить те или другие техноло.гические требования. Например, выработку пряжи или нетканых материалов [8, 9].  

В результате изучения и анализа многочисленных исследований выяснилось, что конкретные методы и критерии оценки свойства или качества восстановленных волокон отсутствуют. Состав волокнистой массы состоит из   разъединённых волокон и неразработанные (не до разрыхлённые) фрагментов нитей, которые затрудняют оценить технологичность этой массы.

Методология. Учитывая вышеизложенные, в данной работе поставлены задачи с целью выявление факторов влияющие на структурный состав волокнистой массы из путанки хлопчатобумажной пряжи и метода оценки её технологических свойств. Для достижения цели проводили ряд экспериментальных исследований по переработке путанки и концов пряжи на щипальной машине марки ST-T36.

Технологический процесс расщипывания происходит в результате ударного воздействия зубьев гарнитуры барабанов. Разрезание осуществляется на резальных машинах ротационного типа. В результате предварительных исследований установлено, что в восстановленной волокнистой массе содержится до 5 % не разрыхленных нитей [10].

Исследование и наблюдения процесса расщипывания показали, что не разрыхленные нити в массу попадают в результате их проскальзывания при воздействия зубьев барабана. Причиной этого считается недостаточный зажим бородки между парой питающих цилиндров.

Многие щипальные машины обычно оснащены питающими механизмами разных конструкций, состоящие:  из пары рифленых цилиндров или из питающего цилиндра и столика.

Для отделения волокон от бородки, сжатого между парой цилиндров в зоне питания, конец бородки должен находится на определенном расстоянии от линии действия зубьев (линия ВВ), расщипывающего рабочего органа (рис. 1). Чтобы это условие реализовалось, длина бородки , должна быть больше суммы радиуса цилиндра и разводки между цилиндром и барабаном , т.е.

                                                  (1)

Рисунок 1. Модель бородки перед расщипыванием

При выполнении этого условия кончик бородки подается в зону воздействия зубьев барабана. Для отделения волокон от бородки ее часть должна находиться в пространстве между зубьями барабана. Тогда общую длину подаваемой бородки можно выразить в виде

                                                    (2)

где -отделяемая часть бородки.

Длина отделяемой части бородки зависит от скорости питающего цилиндра и барабана, а также от шага зубьев на барабане. После воздействия одного ряда зубьев проходит небольшое время до воздействия следующего ряда зубов

                                            (3)

где  -шаг зубьев по периметру барабана, мм; -линейная скорость барабана, м/мин.

За это время бородку следует отодвинуть на расстояние

.                                                   (4)

Если подставить эти выражения в формулу (2) для определения длины бородки, получим следующее выражение в виде

.                                         (5)

Эта формула (5) используется для определения скорости питания и интенсивности процесса расщипывания. Из этого выражения видно, что длина бородки в основном завысит от радиуса питающего цилиндра.

Учитывая цель и задачи исследования, на щипальной машине марки ST-T36 проводили эксперименты при диаметре питающих цилиндров 57 и 76 миллиметр. В качестве оценки процесса расщипывания ввели показатель эффективности расщипывания, определяемый по формуле

,                                                    (6)

где  - коэффициент изменения длины волокон;  - коэффициент, указывающий содержание разъединенных волокон.

Эти коэффициенты определяются следующими выражениями:

                                                      (7)

                                                      (8)

где   и - длина волокон (штапельная или средняя) в нитях и восстановленной волокнистой массе соответственно, мм;  и   - масса очищенного от неразработанных нитей волокон и испытываемого образца, гр.

Исходя из сущности расчета, показатель эффективности всегда будет . Чем больше этот коэффициент, тем эффективнее процесс. При необходимости эффективность процесса можно оценить по каждому из коэффициентов.

Результаты и обсуждения. На основе принятой методике определена эффективность расщипывания при использовании питающих цилиндров разных диаметров. Для сравнения изменения и наглядности образцы восстановленной волокнистой массы отобраны после первого, четвертого и шестых барабанов машины. В таблице 1. приведены результаты экспериментальных исследований.

Учитывая, большое количество не разрыхленных нитей образцы подготовлены для исследования на автоматической системе Uster HVI 1000 [11]. При этом из волокнистой массы удалены не доразрыхленные нити.

Анализ данных показал, что в зоне первого барабана часть нарезанных нитей переходит в волокнистую массу, что увеличивает содержание не разрыхленных нитей. В дальнейшем на последующих барабанах эти нити разрушаются, за счет растрепывания. Однако, при этом образуются много волокнистых пороков в виде жгутиков и узелков.

Таблица 1.

Показатели эффективности расщипывания путанки на щипальной машине

При изменении длины бородки за счет изменения диаметра питающих цилиндров эффективность процесса расщипывания увеличивается. В результате уменьшения диаметра питающих цилиндров уменьшается и длина бородки. Такое изменение приводит к снижению ниток в волокнистой массе до 12,63% (вместо 17,31 %).  В резельтате уменьшения диаметра питающих цилиндров линия воздействия зубьев барабана приближается к линии зажима, что приводит к уменьшению длины волокон почти на 0,5 миллиметра.

Таким образом, установлено, что изменение диаметра питающих цилиндров приводит к изменению длины бородки, подвергающиеся расщипыванию. Уменьшения длины бородки позволяет более интенсивного воздействия барабана, уменьшению длины провисающей части бородки. Вследствии этого вероятность проскальзывание нитей уменьшается и повышается эффективность расщипывания.

Выводы. По результатам проведенных исследований можно сделать следующие выводы:

1. При переработке отходов в виде путанки нитей на щипальной машине немаловажную роль играет конструкция питающего механизма, а именно диаметр цилиндров.

2.При уменьшении диаметра питающих цилиндров длина разрабатываемой бородки уменьшается, что снижает долю не разрыхленных нитей в волокнистой массе.

3.Наблюдается некоторое уменьшение длины волокон вследствии интенсивного воздействия зубьев барабана на зажатую часть бородки.

4.В процессе расщипывания после четвертого барабана доля не разрыхленных нитей снижается незначительно. Это позволят сделать вывод о том что, такую волокнистую массу можно использовать в производстве некоторых текстильных изделий (в виде технической ваты и нетканых материалов типа ватин).

5. Параметры работы щипальных машин должны быть установлены в соответствием назначения восстановленных волокон и ассортимента хлопчатобумажной пряжи, от которых образовались отходы.

Список литературы:

1. ГОСТ 17.9.0.2-99. Технический паспорт отхода. Состав, содержание, изложение и правила внесения изменений.
2. ГОСТ 30775-2001. Ресурсосбережение. Обращение с отходами. Классификация, идентификация и кодирование отходов. Основные положения.
3. ГОСТ 30773-2001 Ресурсосбережение. Обращение с отходами. Этапы технологического цикла. Основные положения.
4. Носкова С.А. Разработка процессов разрыхления и очистки волокнистой массы на двухрядных разрыхлителях-чистителях. АВТОРЕФЕРАТ Диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук. Москва - 2005.
5. Патент № 2223351 Российская Федерация, C1 7D01G 11/00. Поточная линия для регенерации отходов плоских текстильных материалов / Фролова И.В., Фролов В.Д., Башков А.П., Капустин С.Ю.; заявитель и патентообладатель Ивановская государственная текстильная академия - № 2003108998/12; заявл. 31.03.2003; опубл. 10.02.2004, Бюл. № 4.
6. Фролов В. Д., Фролова И. В., Сапрыкин Д. Н., Ларионова М. Д., Кабанов С.М. Устройство для регенерации текстильных отходов в виде нитей и пряжи. http://www.freepatent.ru/patents/2146730. публикация патента: 20.03.2000.
7. Kadnikova OY. To the question of the need for development of new technologies for the processing of light industry waste. The new word in science: prospects 2015;3:178 –80.
8. Атаханов А., Азизов И., Одилхонова Н. Использование вторичного текстильно-сырьевого сырья в виде путанки, концов пряжи.//International journal of conference series on education and social sciences. (Online) July, 2023 .Vol 3. No.4. p.16-19.
9. ОДИЛХАНОВА Н., АЗИЗОВ И. Р., МЕЛИБОЕВ У. Х. ПЕРЕРАБОТКА И ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ВТОРИЧНЫХ ТЕКСТИЛЬНЫХ МАТЕРИАЛОВ //Современные наукоемкие технологии и перспективные материалы текстильной и легкой промышленности (Прогресс): сборник материалов международной научно-технической конференции (см. в книгах). – Федеральное государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования" Ивановская государственная текстильная академия", 2013. – №. 1. – С. 139-141.
10. Атаханов А.К., Азизов И.Р. Исследования технологии переработки концов хлопчатобумажной пряжи на качество волокна // Universum: технические науки: электрон. научн. журн. 2021. 10(91). URL: https://7universum.com/ru/tech/archive/item/12478.
11. Платонова О.П., Маслова Н.А. Применение «HVI» в текстильной промышленности. Пособие. - М.: «Учеба» МИСиС. 2001.