ВЛИЯНИЕ НОВОЙ РАБОЧЕЙ КАМЕРЫ ПИЛЬНОГО ДЖИННОГО СТАНКА НА ЕГО ПРОИЗВОДИТЕЛЬНОСТЬ

АННОТАЦИЯ

Повышение энергоэффективности в хлопковой промышленности является одной из актуальных задач на сегодняшний день. В данной статье представлены результаты исследований, направленных на снижение энергопотребления в процессе работы хлопкоочистительной машины. С увеличением влажности хлопкового сырья возрастает трение внутри камеры, что, в свою очередь, приводит к увеличению нагрузки на электродвигатель машины. Повышение нагрузки ведёт к увеличению потребления энергии. Основная цель исследования – повышение энергетической эффективности джин-машины за счёт минимизации трения между валиком сырья и внутренними поверхностями рабочей камеры. Для этого был испытан метод термической обработки внутренних поверхностей рабочей камеры. Суть метода заключается в снижении силы трения, возникающей под воздействием влаги между валиком сырья и внутренними стенками камеры машины, путём нагрева этих поверхностей. Результаты показали, что данный способ позволяет значительно снизить энергопотребление машины.

ABSTRACT

Improving energy efficiency in the cotton industry is one of the key challenges today. This article presents the results of research aimed at reducing energy consumption during the operation of a cotton-cleaning machine. As the moisture content of raw cotton increases, the friction inside the chamber also rises. This, in turn, leads to an increased load on the machine's electric motor. The increased load results in higher energy consumption. The main objective of the study is to enhance the energy efficiency of the gin machine by minimizing the friction between the raw cotton roller and the inner surfaces of the working chamber. For this purpose, a method of thermal treatment of the inner surfaces of the working chamber was tested. The essence of the method is to reduce the friction force, which increases due to moisture between the raw material roller and the inner walls of the machine chamber, by applying heat to these surfaces. The results showed that this method allows for a significant reduction in the machine's energy consumption

Ключевые слова: Валик сырья, рабочая камера, силы трения, тепловая обработка, температура, влажность

Keywords: Raw material roller, working chamber, friction forces, heat treatment, temperature, humidity.

Введение

В настоящее время во всем мире ведутся широкомасштабные научные исследования, направленные на совершенствование технологии первичной обработки хлопка, в частности, на процесс отделения хлопкового волокна от семян, а также на развитие техники и технологий в данной сфере. Особенно большое внимание уделяется разработке научных основ повышения эффективности процесса джинирования хлопка и внедрению современных технических и технологических решений в производство для оптимизации качества продукции и её себестоимости. Кроме того, важное значение имеет разработка компактных технологий, способных сохранить первоначальные качественные показатели хлопкового волокна в процессе его отделения от семян, снизить энергопотребление и обеспечить эффективный контроль качества продукции. Помимо этого, одной из актуальных задач является создание оборудования с усовершенствованной конструкцией для дальнейшего совершенствования процесса отделения хлопкового волокна и семян.

Анализ литературы

Исследования зарубежных ученых и инженеров имеют большое научное значение в совершенствовании техники и технологий обработки хлопка, разработке методов расчета и проектирования рабочих органов пилозубчатых джинов, создании их новых конструкций, а также в оптимизации технологических параметров и процесса джинирования. В частности, проведено множество исследований, посвященных рабочей камере пилозубчатого джина. Результаты исследования показывают, что применение нагрева к переднему фартуку рабочей камеры пильного джина позволяет повысить его энергетическую эффективность. Исследования, проведенные С.З. Юнусовым (Рисунок 1), подтвердили, что в лабораторных испытаниях, соответствующих геометрическим размерам широко используемых в Узбекистане джинов моделей 5DP-130 и 4DP-130 с 30 пилами, нагрев переднего фартука значительно снижает силы трения на внутренней поверхности фартука и валике сырья. В свою очередь, это способствует снижению общего энергопотребления джина [7].

Рисунок 1. Юнусов С.3. предложил подачу тепла на переднюю фартучную часть рабочей камеры

1-фартук рабочей камеры: 2 нагревательный элемент; 3 терморегулятор; 4 панель управления: 5 электропитание; 6 электрический провод: 7 датчик измерения температуры

А. Саримсаков предложил установить ускорители на боковые стенки рабочей камеры с целью увеличения вращения валика сырья, что позволило повысить производительность машины. В результате масса дефектов и загрязняющих примесей в волокне снизилась на 0,5 %, поврежденность семян после джинирования уменьшилась на 0,5 %, а их опушенность – на 0,7 % [4].

Исследованы общие энергозатраты хлопкового сырья при различных плотностях под руководством Н.М. Сафарова. Установлено, что для преодоления сил трения между внутренней камерой пилового джина и валиком сырья потребляется около 16 кВт энергии [5].

Методы и материалы исследования

Эксперименты проводились на 30-пильном хлопкоочистительном джине путем нагрева внутренних поверхностей рабочей камеры машины (переднего фартука и задней балки). Испытания проводились при различных температурах (60°C, 70°C, 80°C) с хлопком сорта Андижан-35 III промышленного класса 2-го типа при влажности 9 %, 12 % и 15 %. Нам известно, что производительность пильного джина зависит от скорости вращения вала сырья в рабочей камере, количества пил и ряда других факторов.  Нагрев внутренних стенок пильного джина приводит к снижению силы трения между валиком сырья и внутренними поверхностями. Это, в свою очередь, увеличивает скорость вращения валика сырья, ускоряет выход семян из камеры и повышает производительность процесса. Результаты испытаний новой конструкции рабочей камеры пильного джина (с системой нагрева внутренних поверхностей) показали положительные результаты. Для оптимизации результатов использовался ЦКПЭ. ЦКПЭ – это метод центрального композиционного планирования эксперимента, который применяется для определения оптимальных значений в многопараметрических исследованиях.

а)

б)                                                                в)

Рисунок 2. На графиках а, б, в приведена зависимость температуры передней внутренней поверхности и температуры задней внутренней поверхности от влажности хлопка и производительности машины

Результаты исследований

Результаты показывают, что в процессе нагрева рабочих поверхностей производительность увеличивается до определенного уровня. Из графиков взаимного влияния X₁, X₂ и X₃ видно, что повышение температуры внутренних стенок камеры способствует увеличению производительности. В максимальном случае при температуре передней внутренней стенки 80°C и задней внутренней стенки 80°C достигается наивысшая производительность, однако при влажности хлопка выше 12 % наблюдается постепенное снижение эффективности. Оптимальными параметрами являются 80°C для передней внутренней стенки и 70°C для задней внутренней стенки, при которых производительность машины достигает 7,6 %.

Заключение

В данном исследовании изучено влияние нагрева на производительность процесса очистки хлопка. Согласно результатам исследования, влияние температуры и влажности хлопка на эффективность процесса было продемонстрировано, а также установлено, что оптимизация систем нагрева способствует повышению всей его производительности.

Список литературы:

1. Болдинский Г.И. и др. О профиле фартука сырцовой камеры джина в зоне входа в нее хлопка-сырца // Хлопковая промышленность: сб. ст. – 1975. – №1. – С. 9.
2. Мирошниченко Г.И. и др. Оборудование и технология производства первичной обработки хлопка. – Ташкент: «Укитувчи», 1980. – 328 с.
3. Саримсаков А., Мурадов Р., Исмонов М. Кинематический и динамический расчет процессов в рабочей камере пильного джина // Проблемы механики. – Ташкент, 2013. – № 2. – С. 61–64.
4. Саримсаков А.У., Каримов А.И., Мурадов Р.М. Практический и теоретический статический расчет процессов в рабочей камере пильного джина // Проблемы механики. – Ташкент, 2012. – № 2. – С. 60–63.
5. Сафаров Н.М. Разработка методики определения динамических и технологических показателей пильного джинирования при различных плотностях хлопка-сырца: дис. … канд. техн. наук. – Ташкент, 1997.
6. Юнусов С.З. Разработка и обоснование параметров ускорителя сырцового валика пильного джина: дис. … канд. техн. наук. – Ташкент, 2010.
7. Юнусов С.З. Разработка эффективных конструкций и совершенствование научных основ расчета параметров рабочих органов и механизмов пильных джинов: дис. … д-ра техн. наук. – Ташкент, 2017.