Технология процессов разрыхления и трепания хлопка. Методические указания

Министерство общего и профессионального образования Российской Федерации Волгоградский государственный технический университет Камышинский технологический институт ВолгГТУ Кафедра ”Технология текстильного производства”

ТЕХНОЛОГИЯ ПРОЦЕССОВ РАЗРЫХЛЕНИЯ И ТРЕПАНИЯ ХЛОПКА Методические указания

Волгоград 1998

УДК 621.7 Технология процессов разрыхления и трепания хлопка. Методические указания для самостоятельной работы студентов по курсу “Механическая технология текстильных материалов" (прядильное производство) /Сост. Ерофеева С. Н.; Волгоград. гос. техн. ун-т. Волгоград, 1998. — 14 с. Даны план темы и учебные вопросы. Излагаются основные определения,

содержание

темы.

Приводятся

варианты

заданий

для

самостоятельной работы. Предназначено в помощь студентам направления 5512 — технология изделий текстильной и легкой промышленности и специальности 2802 среднетехнического факультета. Ил. 3.

Библиогр.: 4 назв.

Рецензент: ст. преподаватель Г. С. Шипилова Печатается по решению редакционно-издательского совета Волгоградского государственного технического университета

©

Волгоградский государственный технический университет

2

1998

3

1 . П л а н и у че б н ые в о п р о с ы Раздел Учебные вопросы Способы раз1. Какими способами осуществляется разрыхлерыхления, сме- ние волокна на мелкие клочки на разрыхлительном шивания и очист- агрегате? ки волокна 2. На каких машинах агрегата осуществляется перемешивание клочков? 3. На каких машинах агрегата осуществляется разрыхление с одновременной очисткой волокна в свободном состоянии? 4. Какие рабочие органы трепальных машин относятся к органам трепания? 5. Что называется интенсивностью и эффективностью разрыхления? 6. Что называется степенью трепания? 7. Как определяется степень трепания на 1 см длины волокна и на 1 г его массы? 8. Что влияет на эффективность разрыхления Техпроцесс разрыхления во- волокна между иглами игольчатой решетки и разлокна на маши- равнивающего валика? нах с игольчаты9. Какие машины разрыхлительного агрегата ми решетками имеют игольчатые решетки? 10. Что влияет на эффективность разрыхления и Техпроцесс разрыхления и очистки волокна в результате ударного воздействия очистки в резуль- рабочих органов машин? 11. Какие функции выполняют колосниковые тате ударного воздействия на решетки под органами трепания? волокно Показатели 12. Какими показателями оценивается работа работы разрых- машин разрыхлительно-трепального агрегата? лительных и тре13. Как определяется выход отходов на машипальных машин нах агрегата? 14. Как определяется качественный состав отходов? 15. Как определяется эффективность очистки волокна каждой машиной и несколькими машинами агрегата? Укажите эффективность очистки современных разрыхлительно-трепальных агрегатов в %. 16. Расскажите, как определяется степень разрыхления волокна. 4

2 . С п о с о б ы р а з р ы х л е н и я , с м е ш и в а н и я и о чис тк и во л о кна Волокнистый материал разрыхляется на мелкие клочки двумя способами: расщипыванием и ударным воздействием. Причем, при ударном воздействии кроме разрыхления происходит очистка волокна от сорных примесей. Расщипывание спрессованного волокна происходит на питателях смесителях посредством захвата волокнистой массы одновременно двумя органами машины, имеющими игольчатые поверхности и движущимися в разные стороны или же в одну, но с разными скоростями. На автоматических питателях последнего выпуска расщипывание происходит посредством воздействия на спрессованное волокно ножевых барабанов. При этом связь между волокнами, а также между волокнами и сорными примесями, уменьшается. Это первый этап обработки хлопкового волокна на разрыхлительно-трепальном агрегате. Вторым этапом является перемешивание клочков, которое осуществляется различными машинами. На разрыхлительно-трепальных агрегатах перемешивание начинается в смесителях непрерывного действия СН-3 и продолжается на последующих машинах. Третьим этапом является разрыхление с одновременной очисткой волокна в свободном состоянии на машинах с ножевыми или колковыми барабанами. Такими машинами в современном разрыхлительном агрегате являются шестибарабанные наклонные очистители и двухбарабанные осевые чистители. Энергичное разрыхление волокнистой массы производится путем ударного воздействия ножевых барабанов на зажатую питающими цилиндрами бородку. Это четвертый этап разрыхления и очистки, осуществляемый на горизонтальном разрыхлителе. Пятым этапом обработки волокнистого материала является процесс трепания посредством ударов органов трепания на зажатую бородку. При этом осуществляется дальнейшая очистка волокна. Волокнистый материал оказывает сопротивление разрыхлению, величина которого зависит от ряда факторов. Чем больше объемная масса волокнистого материала, тем значительнее усилие, требуемое для его разрыхления. Чем больше влажность волокнистого материала, тем больше сопротивление разрыхлению, т. к. при увеличении влажности сила упругости волокон, давление на соседние волокна и стремление волокон занять больший объем уменьшаются. 5

На сопротивление разрыхлению большое влияние оказывают длина, толщина, распрямленность и зрелость волокон Сопротивление волокон разрыхлению тем больше, чем больше длина волокон, чем они тоньше, менее распрямлены и шероховатее их поверхность. Интенсивность разрыхления — степень воздействия на волокнистый материал рабочих органов машин. Эффективность разрыхления — степень разрыхления волокна, т.е. степень уменьшения его объемной массы. Интенсивность трепания оценивают степенью трепания. Степень трепания — это число ударов трепала на единицу длины или на 1 г материала, подаваемого питающими цилиндрами. Степень трепания на 1 см длины волокна:

S1 =

a⋅n Vn

(2.1)

где

а — число бил органа трепания; n — частота вращения трепала, мин - 1; Vn — скорость подачи волокна, м/мин.

Эта формула не отражает влияния на степень трепания линейной плотности подаваемого слоя материала. Степень трепания на 1 г подаваемого материала:

S2 =

a ⋅ n ⋅ 1000 , Vn ⋅ Т

(2.2)

где Т — линейная плотность слоя материала, подаваемого к трепалу, текс.

6

3 . Техно л о гич еский п р о ц е с с р а з р ы х л е н и я во ло кна на м а ш и н а х с и г о л ь ча т ы м и реш етка м и Процесс разрыхления волокна можно проследить на машинах с игольчатыми решетками и разравнивающим валиком. К таким машинам относятся: питатель-смеситель, питатель головной, на новых агрегатах — смеситель непрерывного действия. Разделение клочков волокна на более мелкие происходит в результате взаимодействия игл наклонной решетки 2 (рис. 1) с зубьями разравнивающего валика 1 и их встречного движения. Введем следующие обозначения: α — угол наклона иглы к линии ее основания; Р — сила, действующая на клочок волокна. Разложим силу Р на две составляющие: Р1 — силу, действующую по направлению, перпендикулярному игле решетки; Р2 — силу, действующую параллельно игле: Р1 = Р ⋅ sin α, (3.1) Р2 = Р ⋅ cos α. (3.2) Сила Р стремится прижать клочки волокон к иглам наклонной решетки и сбросить их обратно в камеру машины, сила Р2 — углубить клочки к основанию игл решетки и препятствует тому, чтобы клочок волокон соскочил с иглы. Так как сила Р1 прижимает клочок к игле, то на поверхности соприкосновения волокон с иглой возникает сила трения F, которая препятствует движению клочков волокон к основанию игл решетки. Сила трения:

F = μ Р1,

(3.3)

где μ — коэффициент трения.

Для лучшего разрыхления клочков необходимо, чтобы P2 > F. Условие для удержания клочка на иглах и лучшего его разрыхления:

Р2 P ⋅ co s α ctg α = = μ ⋅ P sin α μ F То есть, клочок волокон будет расщипываться при ctg

7

(3.4)

α > μ.

Зная коэффициент трения μ, можно определить угол наклона α, при котором требуемое условие (3.4) будет выполняться. Кроме угла наклона игл гарнитуры на разрыхление волокнистого материала существенно влияет разводка между иглами решетки и валика. Для лучшего разрыхления разводка должна быть минимальной.

8

4 . Те х но л о г иче ск ий п р о ц е с с ра зр ых ления и очистки в р е зу л ь тате у да рн о г о в о з де й с тв и я на во ло кно После расщипывания волокнистый материал должен быть подвергнут ударному воздействию в свободном состоянии. При этом происходит интенсивное разрыхление клочков и выделение сорных примесей в камеру для отходов. Чем больше разрыхлено волокно, тем более благоприятные условия создаются для отделения орешка. В результате удара по волокнистому материалу колков или ножей, расположенных на барабане, скользящего удара клочка по острой грани колосников происходит интенсивное встряхивание и деление клочка, разрушение связи между волокнами и примесями и отделение последних от волокон. Удары ножей или колков направлены на клочки волокна, движущиеся в потоке воздуха. При этом ножи значительно опережают клочки и производят на них ударное воздействие. Мерой ударного воздействия ножа на частицу клочка может служить импульс силы Ji, возникающей при ударе:

Ji = Pi ⋅Δt,

(4.1)

где Рi — сила удара; Δt — элемент времени, в течение которого протекает удар. Импульс силы удара ножа по всему клочку:

J = ∑ J i = ∑ Pi ⋅ Δ t = ( ∑ Pi ) Δ t = P Δ t ,

(4.2)

где Р — сила удара как вектор для всего клочка. Из последнего выражения видно, что с повышением скорости вращения рабочего органа будет уменьшаться величина Δt и увеличиваться сила удара Р, которая преодолевает сопротивление связей в клочке. Колосниковая решетка под барабанами или трепалами состоит из колосников трехгранного сечения, расположенных по дуге, концентричной поверхности барабана (рис. 2). Между колками или ножами барабана и колосниками устанавливается минимальная разводка, что обеспечивает хорошую очистку волокнистого материала. Верхняя, меньшая грань ab поддерживает клочки волокна и направляет их к заостренному ребру следующего колосника. Передняя, большая грань

ac

является отражателем ударяющихся об нее сорных примесей.

Рабочий угол ∠саb (50°) обращен навстречу движущимся клочкам волокна. При ударе клочка о переднюю грань 9

ас

этот угол способствует

отделению примесей от волокна. Степень очистки волокна можно регулировать, изменяя угол между верхней гранью колосника и касательной, описываемой ножами барабана (<

α).

Колки или ножи на барабане препятствуют осаждению на поверхности колосников клочков волокна и выводят их за пределы колосниковой решетки. По этой причине колки устанавливают в минимальном количестве с такой рассадкой (просвет 25 мм), чтобы каждый колок обслуживал только свой участок колосниковой решетки. Когда размер клочка превышает разводку между колком и решеткой, клочки, взаимодействуя с остриями колосников, разделяются на более мелкие, что способствует очистке волокна. Наиболее полные разрыхление и очистка волокнистого материала происходят тогда, когда он подводится под удары в зажатом состоянии. Проанализируем условия разрыхления и очистки материала при ударном воздействии трехбильного планочного трепала трепальной машины. На рис. 3 показана схема действия силы удара трепала на зажатую бородку волокна. Сила удара Р раскладывается на две составляющие: 10

Р = Р1+Р2 .

(4.3)

Сила Р1 направлена по линии, соединяющей точку удара с центром нижнего питающего цилиндра. Под действием этой силы бородка волокна будет испытывать мгновенное сжатие и уплотнение Сила Р2, действуя на связи между волокнами, стремится отделить клочки волокна от бородки и разрушить эти связи. Масса клочков волокна, отрываемых при каждом ударе била, г:

mв = где

Vnц

Vпц ⋅ Т сл

1000 ⋅ a ⋅ n тр

,

— скорость питающего цилиндра, м/мин;

(4.4)

Тсл

— толщина

слоя волокна, текс; а — число бил трепала; nтр — частота вращения трепала, мин-1 . Согласно этой формуле, с увеличением частоты вращения трепала, уменьшением скорости питающих цилиндров и толщины слоя хлопка, масса отрываемого при каждом ударе била клочка уменьшается.

11

5 . По ка за тел и р а б о т ы р а з р ы х л и те л ь н ы х и тре п а л ь ных машин Для оценки работы машин разрыхлительно-трепального агрегата используются следующие показатели: 1) выход и качественный состав отходов; 2) эффект очистки; 3) степень разрыхления. Выход отходов определяют за 1 час работы машин (или за время наработки 10 холстов). Выход отходов, %:

В=

y ⋅ 100%, x+y

где y — масса выделенных отходов; стов. Выход отходов для поточной линии:

В=

(5.1)

х — масса наработанных хол-

y ⋅ 100%, x ′ + y + y′

(5.2)

х′ — масса наработанной чесальной ленты; y — масса отходов из-под машин разрыхлительно-трепального агрегата; у′ — масса отхогде

дов из-под чесальных машин, входящих в поточную линию. Для определения качественного состава отходов их пропускают через хлопковый анализатор, который разделяет отходы на сорные примеси и вытрепку. Содержание волокна в отходах, %:

Q ⋅ F1 , G

F= где

Q

— масса вытрепки, г;

F1 —

(5.3)

среднее содержание волокна в

двух вытрепках, %; G — масса отходов, г. Содержание сорных примесей, %:

S=

Q ⋅ Si , G

(5.4)

где S1 — cреднее содержание сорных примесей в двух навесках вытрепки, %. 12

Эффективность очистки волокна каждой машиной агрегата:

R= где

Sy Sв

⋅ 100%,

(5.5)

Sy — содержание сорных примесей в отходах на 1 т перерабо-

танного волокна, кг; Sв — содержание сорных примесей в волокне на 1 т переработанного волокна, кг. Эффективность очистки несколькими машинами агрегата:

R агр =

S y1 + S y 2 + ⋅ ⋅ ⋅ + S yn Sв

⋅ 100% ,

(5.6)

где Sy1, Sy2, ... , Syn — содержание сорных примесей в отходах с каждой машины агрегата. Эффективность очистки современного разрыхлительно-трепального агрегата составляет 65 — 70 %. Степень разрыхления можно определить несколькими методами. Чаще всего определяют среднюю массу клочка. Для этого отбирают волокно во взвешенном состоянии на картонку (например, из воздуховода), из него пинцетом отбирают 200 клочков, которые взвешивают, и определяют среднюю массу клочка. Средняя масса клочка после трепальной машины должна составлять 0,006 – 0,012 г. 6 . З а д а н и я д л я са м о с то я те л ь н о й ра бо ты 1. Изобразите технологическую цепочку машин с указанием их марок в современном разрыхлительно - трепальном агрегате, укажите основные рабочие органы машин, назовите способы разрыхления, смешивания и очистки волокна. 2. Укажите, на какие показатели работы разрыхлительно-трепального агрегата влияет степень трепания, и укажите, каким образом можно степень трепания увеличить. 3. Проанализируйте влияние угла наклона игл решетки на эффективность разрыхления волокна. Ответ мотивируйте. 4. Проанализируйте влияние воздушных потоков, возникающих от вращения барабанов разрыхлительного оборудования, на выделение отходов в угарные камеры. 5. Назовите параметры колосниковой решетки и проанализируйте, как их регулировать с изменением засоренности перерабатываемого волокна.

13

6. Изучите процесс разрыхления ударным воздействием на зажатое волокно горизонтальными разрыхлителями на устаревших и последней модели. В чем преимущества горизонтального разрыхлителя последнего выпуска? 7. Укажите, почему с разрыхлительного агрегата хлопок распределяется на две трепальные машины и проанализируйте технологический процесс распределения хлопка. 8. Укажите, где на разрыхлительных и трепальных машинах имеются сетчатые барабаны, опишите их назначение и технологию процесса обработки волокна. 9. Степень разрыхления волокна можно определить тремя способами. Изучите и охарактеризуйте их. 10. Трепальные машины бывают холстовые и безхолстовые. Какими показателями характеризуется качество холста? 7 . С п и с о к и с п о л ь з о в а н н о й л и те ра ту р ы 1. Борзунов И. Г. и др. Прядение хлопка и химических волокон. — М.: Легкая и пищевая промышленность, 1982. — 376с. 2. Севостьянов А. Г. Механическая технология текстильных материалов. — М.: Легпромбытиздат, 1989. — 512с. 3. Бадалов К. И. и др. Прядение хлопка и других текстильных волокон. — М.: Легпромбытиздат, 1988. — 464с. 4. Широков В. П. и др. Справочник по хлопкопрядению. — М.: Легкая и пищевая промышленность, 1985. — 472с.

Оглавление 1. План и учебные вопросы ......................................................................... 4 2. Способы разрыхления, смешивания и очистки волокна ...................... 5 3. Технологический процесс разрыхления волокна на машинах с игольчатыми решетками.............................................................................. 7 4. Технологический процесс разрыхления и очистки в результате ударного воздействия на волокно............................................................... 9 5. Показатели работы разрыхлительных и трепальных.......................... 12 Машин ......................................................................................................... 12 6. Задания для самостоятельной работы .................................................. 13 7. Список использованной литературы .................................................... 14

14

Составитель Светлана Николаевна Ерофеева

Технология процессов разрыхления и трепания хлопка

Методические указания

Редактор Т. П. Бабинцева Темплан 1998 г.

Поз.

Подписано в печать Бумага газетная. Уч.-изд.л.

Формат 60 х 84 1/16.

Печать офсетная. .Тираж

экз. Заказ

Усл. печ.л.. . Бесплатно.

Волгоградский государственный технический университет. 400066 Волгоград, просп. Ленина, 28. РПК «Политехник» Волгоградского государственного технического университета. 400066 Волгоград, ул. Советская, 35.

15

Рецензия на методические указания

“Технология процессов разрыхления и трепания хлопка” ст. преподавателя Ерофеевой С.Н. Методические указания по указанной теме соответствуют рабочей программе направления 5512 “Технология изделий текстильной и легкой промышленности” по предмету “Механическая технология текстильных материалов” (прядильное производство). Изложенный материал соответствует современному уровню развития науки, техники и технологии прядения. Научно-техническая терминология применяется грамотно, с использованием необходимых схем и расчетов. Изложение учебного материала произведено на высоком техническом уровне, соответствующем уровню образования в вузе. В то же время учебный материал в методических указаниях изложен доступно пониманию студентов и позволит получить глубокие и прочные знания в области техники и технологии процессов разрыхления и трепания хлопка. Оформление методических указаний соответствует образовательному стандарту. Используется и рекомендуется новая техническая литература последних выпусков, соответствующая учебному плану направления 5512. Рекомендации: представляется необходимым определить время, необходимое студентам на проработку данной темы и указать форму контроля. Рецензент: ст. преподаватель Г.С. Шипилова

16