ИЗУЧЕНИЕ ВЛИЯНИЯ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ПАРАМЕТРОВ ОЧИСТИТЕЛЬНЫХ МАШИН НА СВОЙСТВА ВОЛОКНА

АННОТАЦИЯ

В данной статье исследованы и даны рекомендации по определению размеров геометрической формы и рационального значения угла наклона зубьев пильных гарнитур, используемых в очистительных машинах системы Cleanomat. Определены факторы, влияющие на свойства волокон в очистительном процессе: основная зона очистки, разрыхление волокон в пильных гарнитурах и в интервале перфоповерхности. В результате анализа были изучены исследования по определению повреждения волокон под воздействием механических сил в процессах разрыхления и очистки предыдущего поколения. Также установлено, что изучение негативных факторов, влияющих на свойства волокон в новых усовершенствованных разрыхлительно-очистительных машинах, недостаточно, и в будущем планируется методика изучения условий, влияющих на свойства волокон в очистительных машинах, и актуальные вопросы качественного прядения.

ABSTRACT

This article investigates and provides recommendations for determining the dimensions of the geometric shape and the rational value of the angle of inclination of the teeth of the dust garnishes used in the Cleanomat system cleaning machines, and the factors influencing the properties of the fibers during the cleaning process: the main cleaning zone, the loosening of fibers in the dust garnishes, and in the perforated surface interval. As a result of the analysis, research on determining the damage to fibers under the influence of mechanical forces in the loosening and cleaning processes of the previous generation was studied, but it was established that the study of negative factors affecting the properties of fibers in new improved loosening and cleaning machines is insufficient, and in the future, a methodology for studying factors affecting the properties of fibers in cleaning machines and topical issues of quality spinning are planned.

Ключевые слова: хлопковое волокно, прядильная система, пильный барабан, качественная очистка, очистительная машина.

Keywords: cotton fiber, spinning system, dust drum, high-quality cleaning, cleaning machine.

Введение. Анализ литературы показывает, что в результате развития науки и техники для процессов прядения нитей применяются высокоэффективные усовершенствованные механические и аэродинамические машины для очистки волокон. 

Согласно научным выводам ученых, внесших значительный вклад в развитие технологии очистки волокон, повышение эффективности очистки наряду с сохранением естественных свойств волокон является одной из актуальных задач современности и требует исследования движения волокон и воздействия на них рабочих.

Основной целью данной научной работы стало определение рaциональных значений геометрических размеров и угла наклона зубьев пильчатых гарнитур, используемых в очистительных машинах системы Cleanomat, на основе научных предположений. Среди факторов, влияющих на свойства волокон в процессе очистки, можно выделить следующие: основная зона очистки; вибрaционное очищение волокон между зубьями пильчатой гарнитуры и перфорированной поверхностью; а также непрерывная и равномерная передача волокон к последующим процессам.

Эффективная очистка волокон зависит от ряда факторов: сырья, типов вибрaционных органов и их гарнитур, расстояний между рабочими органами, их скорости, а также объема волокон в бункере машины.

 Одним из важных факторов, влияющих на эффективность очистки волокон, является правильный и рaциональный выбор пильчатых гарнитур в зависимости от типа перерабатываемого волокна, уровня загрязненности и других конструктивных особенностей машины.

Теоретическая часть. На предприятиях по прядению нитей волокна, подготовленные к работе, на первом этапе под воздействием игл зубчатых машин, крупные хлопковые пласты разделяются на мелкие частицы. Под воздействием рабочих органов и аэродинамических сил хлопковое волокно всасывается и непрерывно передается в последующие процессы. При этом оно очищается от слабо закрепленных загрязнений в составе волокон, а благодаря расщеплению волокон на мелкие частицы происходит хорошее вибрaционное очищение, смешивание и чесание. В результате образуется однородная по свойствам очищенная масса волокон, из которой при чесальной машине равномерно формируется ровница  [12].

В процессах прядения нитей широко применяется метод чесания в зубчатых машинах, при котором волокнистому слою наносятся сильные и повторяющиеся удары. Чем сильнее воздействие рабочих органов на волокнистый материал, тем интенсивнее протекает процесс чесания. На интенсивность чесания влияют следующие технологические факторы: типы вибрирующих органов и покрывающие их гарнитуры (иглы, зубья); зазоры между рабочими органами; скорость рабочих органов; объем волокон в камере машины [5].

В процессе чесания большое значение имеют типы рабочих органов, размеры игл, их наклонный угол и плотность для обеспечения эффективного вибрирования хлопкового волокна и максимального сохранения его свойств.

Частота вращения очистительных барабанов в машинах по очищению выбирается в зависимости от типа, сорта и чистоты используемого хлопкового волокна. В ножевых очистительных машинах к плотным слоям хлопка, поступающим от цилиндров, наносятся сильные удары для вибрaции; частицы волокна очищаются за счет того, что они под действием центробежной силы ударяются о различные специальные устройства [14].

В предыдущих поколениях агрегатов для чесания, очистки и прядения хлопковое волокно сначала обрабатывается в чесальной машине на первом этапе; на втором этапе процесс очистки продолжается в горизонтальных или вертикальных чесальных машинах; на третьем этапе окончательная очистка осуществляется в сепарaционной машине, где формируется холстовой слой из волокнистой массы; на четвертом этапе производится подготовка лоскутов в таращильной машине из холста [4].

Для изучения воздействия сильных и повторяющихся ударных сил от зубцов в сепарaционных машинах, которые считаются основным этапом очистки, Б.М. Владимиров и другие провели масштабные научные исследования [9].

В результате исследований установлено, что в очистительных машинах существуют три вида ударных воздействий: удар рабочего органа, превращающегося в фрагмент волокнистой массы, движущийся в свободном состоянии; воздействие частиц на неподвижную поверхность; удар рабочего органа, превращающегося в слой волокна, передаваемый в сжатом состоянии [6]. 

Экспериментальная часть. В предыдущих поколениях очистительных машин механическая очистка производилась за счет воздействия рабочих органов на волокнистую продукцию, которая разделялась на мелкие кусочки как в свободном, так и в сжатом состоянии.

В результате развития науки и техники в усовершенствованных системах зубчатой очистки вместо колышковых, ножевых и щеточных очистителей стали использоваться очистители с игольчатыми, пильчатыми или штифтовыми гарнитурами. В результате значительно улучшилась эффективность процессов очистки и перемешивания волокон. Благодаря этому удалось резко сократить количество отходов после зубчатого этапа.

Кроме того, на этапе очистки большое внимание уделялось удалению пыли и мелких частиц из волокон аэродинамическим методом. Были созданы специальные сепараторы и машины для этого процесса, которые получили широкое применение [10].

Учёные Наманганского инженерного института провели эксперименты с целью изучения изменений природных свойств волокна под воздействием повторяющихся механических сил в процессах зубчатой очистки и чесания. Опыт проводился на предприятии по прядению нитей, оснащённом технологическим оборудованием фирмы Trutzschler. Образцы волокон и полуфабриката были взяты из технологического процесса и исследованы по показателям неповитых узлов (“непсов”) с помощью системы “Uster Afis RPO-2”.

Результаты исследования показали, что при воздействии рабочих органов очистительных машин происходит эффективное удаление загрязнений, но одновременно наблюдается выход пригодных для прядения волокон в отходы и увеличение количества непсов (запутанных волокон) в составе волокон.

В заключении был сделан вывод о том, что одним из основных факторов для получения качественной разрыхленной ленты является правильный выбор технологических параметров в процессе зубчатой очистки и чесания [8].

В последние годы предлагаются методы сохранения природных свойств волокна за счёт уменьшения числа барабанов и рабочих органов, использования мелкоразмерных колышков, иголок и зубьев пилы, а также применения аэродинамических очистителей. Для оптимизaции процессов зубчатой очистки и чесания используется специальная конфигурaция, обеспечивающая поток движения волокон с помощью генераторов.

Профессор А.Ф. Плеханов проводит значительные научные исследования с целью повышения эффективности машин для зубчатой очистки и определения факторов, негативно влияющих на свойства волокна [7].

В исследованиях академика М.А. Ходжинова с целью выявления механических повреждений хлопкового волокна в технологических процессах было установлено, что при сборе хлопка с помощью машин и последующей первичной обработке до процесса прядения наблюдаются механические повреждения волокна в диапазоне от 16 % до 50 %. Это было определено с использованием специальной методики и микроскопа.

В результате воздействия механических сил в технологических процессах были выявлены недостатки, такие как увеличение угла отклонения структуры волокна, нарушение ориентaции молекул и образование неровностей и трещин на поверхности [13].

Среди преимуществ предложенных технологий можно выделить автоматизaцию процессов, энергоэффективность и оптимизaцию производственного процесса, что обеспечивает высокое качество и конкурентоспособность продукции [2].

Анализ результатов. Анализ литературы показывает, что в предыдущих поколениях ткацко-очистительных процессов были проведены эффективные исследования по определению повреждений волокон под воздействием механических сил. Однако изучение негативных факторов, влияющих на свойства волокна в новых усовершенствованных очистительно-чесальных машинах, остается без должного внимания.

Изучение факторов, влияющих на свойства волокон в усовершенствованных очистительных машинах, является актуальной задачей для качественного прядения нитей. Поэтому фирма Truetzschler на основе очистительной машины системы Cleanomat CVT-1 разработала стенд для очистки хлопковых волокон с целью теоретического анализа процесса очистки.  

Система Cleanomat позволяет увеличивать скорость барабанов до 6000 об/мин, при этом были изменены геометрические размеры барабанов с учетом степени воздействия на волокно. Это изменение направлено на оптимизaцию процесса очистки и улучшение качества получаемого сырья [1].

Для хлопкового волокна используются игольчатые и пильчатые гарнитуры со следующими параметрами:

• первый очистной барабан, игольчатая гарнитура: высота зуба равна , шаг зуба равен  , угол наклона зуба равен ;
• второй очистной барабан, пильчатая гарнитура: высота зуба равна, шаг зуба равен , толщина основания зуба равна  , угол наклона переднего края зуба равен ;
• третий очистной барабан, пильчатая гарнитура: высота зуба равна, шаг зуба равен , толщина основания равнa ; угол наклона переднего края равен   параметрные гарнитуры используются.

В барабанах очистительных машин CVT-3 компании Truetzschler используются игольчатые и зубчатые передачи. Первоначальная очистка осуществляется в барабане с игольчатыми зубьями, после чего волокна переходят во второй барабан с вращающейся аррой по часовой стрелке. Благодаря увеличению скорости барабанов, волоконные кусочки передаются на третий барабан, где благодаря отделению до 80 % отдельных волокон их легко отделить от зубьев гарнитуры с помощью воздушного потока [11].

Вывод. В результате анализа литературы, можно выделить важные аспекты, касающиеся различий зубчатых передач современных очистительных машин по сравнению с предыдущими моделями. Учитывая увеличение числа оборотов барабанов и другие технологические параметры, проведение теоретических исследований для определения сил, воздействующих на волокна в зоне очистки, а также движения волоконных кусочков с различной плотностью является одной из важных задач.

Список литературы:

1. Elektron manba: [Электронный ресурс]. – Режим доступа: www. truetzschler.com (дата обращения: 10.06.2025).
2. G’afurov Q.G’., Fayzullayev Sh.R. Texnika va texnologiya yangiliklari. – “IJOD-PRINT” nashriyoti. – Toshkent-2020. – 32-33-be.
3. Mandl G. Control of in the cotton-spinning mill. – Melliand Textilberichte. – № 4 (80). – Pp. 305–308.
4. Marasulov Sh.R. Paxta va kimyoviy tolalarni yigirish. Darslik. “O‘qituvchi” nashriyoti. – Toshkent, 1979 y. – 47-48-b.
5. Noskova S.A. Razrabotka protsessov razrыxleniya i ochistki voloknistoy massы na dvuxryadnыx razrыxlitelyax-chistitelyax [Tekst] : dis. … kand. texn. nauk : 05.19.02 / Noskova Svetlana Arkadevna. – M., 2005. – St.191.
6. Pirmatov A.P. Yigirish texnologiyasi. Darslik. Bilim va intelektual salohiyati” nashriyoti. – Tashkent 2021 y. – 13–14 b.
7. Plexanov A.F. Razrabotka sposobov ochistki voloknistыx materialov i sozdanie bezotxodnoy texnologii v xlopkopryadenii [Tekst] : dis. ... doktora texn. nauk: 05.19.03 / Plexanov Aleksey Fyodorovich – M., 1994. – St.320.
8. Sadikov M.R., Omonov M.T., Isakov A.R., Tojimirzaev S.T. Analiz izmeneniya svoystv volokon v protsessax razrыxleniya, ochistki i chesaniya // Education and science of today: intersectoral issues and development of sciences. –Vol. 2. – March 19. – 2021. – St. 76–79.
9. Samoylova T.A. Razrabotka metodov issledovaniya protsessov raz’edineniya, razrыxleniya i ochistki voloknistogo sыrya s ispolzovaniem imitatsionnыx modeley [Tekst]: Dis. ... kand. texn. nauk: [Mesto zaщitы: Mosk. gos. tekst. un-t im. A. N. Kosыgina]. – M., 2017. – St.11.
10. Siersch E.Ways of improving raw material utilization in cotton prespinning. International textile bulletin 4/81; page 413–420.
11. Trutzschler Cleanomat CVT3/CNT3. Instruksiya po ekspluatatsii. Ye Odel “EKD” (Otdel texnicheskoy dokumentatsii). – Tretiy vыpusk. Centyabr 1998g. – St. 1.3.1–1.3.2.
12. Werner Klein. The Rieter Manual of Spinning. – Vol.2. – Blowroom & Carding. Publisher Rieter Machine Works. – 2014. – Pp. 12–13.
13. Xadjinova M.A. Vliyanie mexanicheskix povrejdeniy xlopkovыx volokon na ix svoystva i kachestvo vыrabatыvaemoy iz nix pryaji. Dis. doktora texn. nauk. –Tashkent, 1956. – C. 116–136.
14. Xosrovyan G.A., Krasik Ya.M. Teoriya i praktika ochistki i podgotovki polufabrikata k pryadeniyu [Tekst] M-vo obщ. i prof. obrazovaniya RF, Ivan. gos. tekstil. akad. – Ivanovo: Ivan. gos. tekstil. akad., 1998. –St. 255.