Повышение износостойкости рабочей поверхности прядильных камер пневмомеханических прядильных машин тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 05.02.04, кандидат технических наук Ведерникова, Ирина Игоревна

• Ведерникова, Ирина Игоревна
• кандидат технических наук
• 2004

Оглавление диссертации кандидат технических наук Ведерникова, Ирина Игоревна

ВВЕДЕНИЕ.

Глава 1. Аналитический обзор.

1.1. Анализ изнашивания металлической поверхности под действием истирающих нагрузок.

1.2. Анализ характера и причин износа сборной поверхности пневмопрядильных камер.

1.3. Физические свойства и химический состав волокнистых материалов.

1.4. Зависимость интенсивности изнашивания от перерабатываемого материала.

Выводы по главе 1.

Глава 2. Постановка задачи, выбор материала.

Экспериментальные исследования

Глава 3. Методы повышения износостойкости поверхности деталей, изготовленных из сплавов на основе алюминия.

3.1. Выбор методов упрочения алюминиевых сплавов.

3.2. Химическое и электрохимическое полирование.

3.3. Поверхностное анодирование.

3.4. Микродуговое оксидирование.

3.5. Эматалирование.

3.6. Газопламенное напыление.

3.7. Никелирование.

3.8. Глубокое анодирование.

3.9. Комбиниорванный метод упрочнения (анодированный и лазерное модифицирование). ty

Глава 4. Оптимизация предлагаемых методов повышения износостойкости деталей, изготовленных из алюминиевых сплавов.

4.1. Испытание на трение образцов, упрочненных различными методами повышения износостойкости.

4.2. Испытание на трение образцов, подверженных глубокому анодированию.

4.3. Выбор метода глубокого анодирования и оборудования для создания износостойких покрытий.

4.4. Метод глубокого анодирования в магнитном поле. нф 4.5. Определение степени абразивного изнашивания упроченной поверхности

Выводы по главе 4.

Глава 5. Физические и химические методы исследования упрочнения поверхности.

5.1. Изучение микротвердости упроченной поверхности.

5.2. Электронографическое исследование упроченной поверхности. Влияние лазерного воздействия на фазовый состав покрытия.

5.3. Исследование коррозионной стойкости.

Выводы по главе 5.

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Повышение износостойкости рабочей поверхности прядильных камер пневмомеханических прядильных машин»

Пневмомеханическое прядение занимает важное место в текстильном производстве. В отличие от кольцевого способа прядения, пневмомеханический способ обеспечивает более высокую производительность труда и оборудования, но в практике эксплуатации пневмомеханических прядильных машин отмечается пока высокая обрывность и пониженная прочность вырабатываемой пряжи, велики потери на ремонт и техническое обслуживание пневмомеханических прядильных машин.

Повышение производительности пневмомеханических прядильных машин и снижение себестоимости выпускаемой на них пряжи проводится, в основном, за счет увеличения скорости вращения прядильной камеры и за счет добавления синтетических волокон в смеску. Оба пути приводят к ужесточению условий работы прядильного устройства, к его интенсивному изнашиванию и преждевременному выходу из строя.

По данным А.И. Григорьева, Н.Е. Денисовой, Г.М. Рябичевой, Г.М. Травина почти 90% всех отказов на машине типа БД-200 приходится на отказы прядильных устройств, причиной которых являются разладки, засорение, износ и поломки.

При переработке хлопкового волокна интенсивность изнашивания рабочих поверхностей камеры минимальная, канавки износа удаляются шлифованием при ремонте прядильного устройства. В тех случаях, когда в состав перерабатываемой пряжи входят синтетические волокна, интенсивность изнашивания резко возрастает, канавки износа так глубоки, что не могут быть удалены при ремонте, а иногда канавка прорезает прядильную камеру насквозь еще до наступления срока планового ремонта. Износ меняет геометрические параметры камеры и приводит к изменению физико-механических свойств нити. Кроме того, в канавке износа легче откладываются и труднее удаляются продукты загрязнений, что влияет на свойства пряжи и на обрывность.

Исследования проводились на машинах, прядильные камеры которых работают в наиболее тяжелых условиях. Это в первую очередь машины, вырабатывающие камвольную и меланжевую пряжу. В процессе пневмомеханического прядения на формирующей поверхности прядильной камеры уже через 40-^50 часов работы появляется канавка износа, видимая невооруженным глазом. Вначале форма канавки износа имеет вид пунктирной линии, что свидетельствует о прерывистом движении пряжи в камере. Неравномерность движения пряжи обуславливается вариацией параметров процесса прядения, в частности, неровнотой пряжи, и, в соответствии с этим, изменением скорости движения точки съема.

В процессе изнашивания размеры поперечного сечения канавки увеличиваются, поверхность же канавки исполняет роль формирующего желоба. Происходит изменение условий формирования пряжи. Теперь сама нить располагается в канавке, а настил поступающих волокон происходит поверх канавки. Соединение всех волокон в нить происходит за счет крутки, когда отдельные волоконца нити при повороте ее вокруг оси цепляют другие волокна настила и стягивают их в пряжу. Роль формирования нити за счет группирования отдельных предварительно сориентированных волокон в формирующем желобе камеры, в этот период уменьшается. При увеличении ширины канавки износа до размеров сопоставимых с толщиной получаемой пряжи (0,5 диаметра нити) повышается обрывность, ухудшаются физико-механические свойства пряжи. Тонкостенные камеры БД-200 зачастую прорезаются канавкой износа насквозь, и тогда слышен характерный свист выходящего через прорезанную щель сжатого воздуха.

Канавка износа ухудшает условия самоочистки прядильной камеры и стимулирует рост загрязнений. Часто крупные соринки заклинивают в канавке и пряжа получает муаровый эффект.

Таким образом, предметом исследования является процесс износа прядильных камер пневмомеханических прядильных машин при выработке меланжевых и камвольных пряж и конструкторско-технологические методы, обеспечивающие повышение долговечности нитепроводящих деталей.

Таблица 1.1.

Общие условия исследования, техническая характеристика исследуемых пневмомеханических прядильных машин.

Марка оборудования Состав перерабатываемого продукта Частота вращения камеры, мин Линейная плотность пряжи, текс хлопок синтетич. волок. шерсть синтетич. волок.

БД-200М69 80% 20% 30 000 29,4

БД-200РЦ 80% 20% 30 000 29,4

БД-200РЦЕ 75% 25% 45 000 50

ППМ-240Ш 48% 52% 16 000 125

ППМ-240Ш2 60% 40% 20 000 100

Для достижения поставленной цели необходимо было решить следующие основные задачи:

- провести сравнительный анализ методов повышения износостойкости и выбрать наилучший вариант;

- оптимизировать выбранный метод повышения износостойкости поверхности камеры;

- проанализировать причины и характер износа прядильной камеры в условиях переработки меланж и камвольной пряжи;

- проанализировать физические свойства и химический состав перерабатываемого продукта и рассмотрением изнашивающей способности различной пряжи;

- провести сравнительный анализ методов повышения износостойкости и выбрать наилучший вариант;

- оптимизировать выбранный метод повышения износостойкости поверхности камеры.

Новые научные положения отражаются в том, что должны выполнять следующие задачи:

- проведена экспертная оценка факторов, влияющих на износ пневмомеханических прядильных камер и их ранжирование;

- проведена оптимизация процесса глубокого анодирования с целью повышения износостойкости анодной пленки;

- установлено влияние магнитного поля на условие формирования оксидного слоя при гальванической обработке с целью задания пленки определенной толщины;

- установлена возможность формирования дисперсно-упроченного слоя на анодной поверхности под воздействием лазерного излучения слой повышенной износостойкости.

Заключение диссертации по теме «Трение и износ в машинах», Ведерникова, Ирина Игоревна

ВЫВОДЫ ПО РАБОТЕ

1. Исследованы особенности эксплуатации прядильных камер в условиях формирования смесовой пряжи.

2. Установлено преимущественное влияние на износ пневмомеханических прядильных камер в порядке их ранжирования: абразивные включения в сырье, химический состав обработки волокна и его физико-механические свойства, крашенное волокно (наличие красителя на поверхности), хлопковый воск и замас-ливатель (наличие поверхностного окислительного вещества), шероховатость поверхности камеры, линейная плотность, синтетические волокна в смеске, силы адгезии, крутка, длина волокна, частота вращения, диаметр камеры, скорость выпуска, статическое электричество, температурно-влажностный режим.

3. Установлено наличие связи между условного протекания процесса изнашивания при формировании пряжи и присутствующими абразивными частицами.

Экспериментально рассмотрены возможные методы повышения износостойкости применительно к алюминиевым сплавам, их преимущества и недостатки.

Для процесса глубокого анодирования получены уравнения регрессии. у=45,64+13,34х1+7,64х2+7,56хз-2,91х1х2-8,89х1хз+13,61х2хз у* =0,72+0,04х j+0,06х2+0,03 х3+0,04х i х2+0,02х j x3+0,05xi х2х3

После упрощения получаем уравнения регрессии в натуральном виде:. у =-34,97+0,97т+1,84J+0,33 c-0,06xJ+1,21 Jc-0,04tc у=0,42+0,0013t+0,06J+0,04c-tJ-tc-Jc+tJc, где т - время анодирования, J - плотность тока, с - концентрация щавелевой кислоты в электролите.

6. Для повышения износостойкости прядильных камер рекомендуется метод глубокого анодирования в сернокислом электролите с постоянной плотность тока 4 А/дм2. Время анодирования 60 мин.

7. Разработана новая технология получения анодной плёнюг заданной толщины в определенном месте под действием магнитного потока.

8. Рассчитан коэффициент износа для упрочненной поверхности: анодирование кср= 0,85 10"5, глубокое анодирование кср.= 0,79 10"5, лазерное анодирование кср= 0,28'10"5.

9. Предложено комбинированное лазерное упрочнение алюминиевого сплава Д16, заключающегося в электрохимическом и лазерном воздействии, приводящее к образованию дисперсно-упрочения. Установлены оптимальные режимы лазерной обработки. Интенсивность лазерного излучения составляет 25 кВт/см2.

10. При элекгронографическом исследовании упрочненных поверхностей было установлено, что при лазерном воздействии происходит повышение износостойкости за счет образования кристаллической структуры в анодированном слое.

4.

5.

Список литературы диссертационного исследования кандидат технических наук Ведерникова, Ирина Игоревна, 2004 год

1. Аверьянов Е.Е. Справочник по анодированию. М., Машиностроение, 1988.

2. Адгезия, Сб. под ред. Н. Дебрейна и Р. Гувинка, Изд. иностр. лит., М. 1954.

3. Адлер Ю.П. и др. Планирование эксперимента при поиске оптимальных условий (Адлер Ю.П., Маркова Е.В., Грановский Ю.В.) М., 1976.

4. Адлер Ю.П. Предпланирование эксперимента, М., 1978.

5. Антошин Е.В. Газотермическое напыление покрытий. М.: Машиностроение, 1974.

6. Артит П., Эгберс Г. Технология пневмомеханического прядения. М.: Легпром-бытиздат. 1986.

7. Балыш В.М. Исследование изнашивания материалов нитенаправляющих деталей льняной пряжей. Диссертация на соискание степени к.т.н., Кострома, 1966.

8. Балыш В.М., Худых М.И. Изнашивание материалов нитенаправляющих деталей льняной нитью Технология текст, пром. Изв. вузов, 1966, № 4, с. 145-5-150.

9. Бездудный Ф.Ф., Павлов А.П. Математические методы и модели в планировании текстильной и легкой промышленности. М., 1979.

10. Березина Л.Ю. Графы и их применение. М.: Просвещение, 1979.

11. Бровер Г.И., Пустовойт В.Н., Бровер А.В., Магомедов М.Г., Холодова С.Н. Повышение качества химических покрытий лазерным облучением // Машиностроитель. 2001 г. №5.С. 38*43.

12. Бриченок А.А.И др. Внедрение комплексной системы управления качеством продукции в прядильно-ниточном производстве (Бриченок А.А., Варкевец-кий М.М., Лифанов О.Г., Михель М.М., Петров Ю.Д.) М., 1980.

13. Верещака А.С. Работоспособность режущего инструмента с износостойкими покрытиями. М.: Машиностроение 1993 г. 336 с.

14. Верник С., Пиннер Р. Химическая и электрическая обработка алюминия и его сплавов. М., Машиностроение, 1960.

15. Воловик Е.Л. Справочник по восстановлению деталей. М.: Колос, 1981.

16. Воронков Б.Д., Шадрин В.Г. Повышение долговечности химического оборудования методом избирательного переноса при трении // Долговечность трущихся деталей машин. Вып. 3. Машиностроение, 1988. С. 195*227.

17. Воюцкий С.С. Аутоадгезия и адгезия высокополимеров. Гостехиздат, М. 1960.116

18. Воюцкий С.С., Шаповалов А.И., Писаренко А.П. О роли диффузии в явлениях адгезии высокополимеров, «Доклады АН СССР», т. 105, № 5, 1955.

19. Галигузов JI.K. Исследование долговечности барабанчиков мотальных машин. Диссертация на соискание степени к.т.н., Кострома, 1972.

20. Галигузов JI.K., Мутовкин И.Ф., Макаров Ю.Ф. Установка для испытания износостойкости нитепроводящих деталей текстильных машин движущейся нитью. Иваново, ЦНТИ, 1985.

21. Гаркунов Д.Н. Триботехника (износ и безызносность): Учебник. 4-е изд., пере-раб. и доп. - М.: «Издательство МСХА», 2001. 616 е., ил. 280.

22. Гинзбург JI.H. и др. Динамика основных процессов прядения М.: Легкая индустрия, 1976.

23. Гличев А.В. и др. Управление качеством продукции (Гличев А.В., Круглое М.И., Крыжановский И.Д., Лосицкий О.Г.). М., 1979.

24. Голубев А.И. Анодное окисление алюминиевых сплавов. М. Изд-во АНСССР 1961.

25. Горелик С.С., Скаков Ю.А., Расторгуев Л.Н. Ренгенографический и электроно-оптический анализ. М.: МИСИС. 1994. 328 с.

26. Грилихес С.Я. Оксидные и фосфатные покрытия металлов Л., Машиностроение, 1985.

27. Дерягин Б.В., Кротова Н.А. Адгезия, Изд. АН СССР, 1949.

28. Егоров С.А., Новиков В.В. Твердотельный технологический лазер на стекле с неодимом // Методические указания к выполнению лабораторных работ по курсу «Электрофизические методы обработки». Иваново: ИГТА, 1999. 20 с.

29. Защита от водородного износа в узлах трения / Под ред. А.А. Полякова. М.Машиностроение, 1980, 135 с.

30. Ильвуткина Л.П. Выработка пряжи технического назначения из жгутовых химических волокон на машине ППМ-240Ш1 (1112). Известия вузов. Технология текстильной промышленности №3, ИвТИ, Иваново, 1990.

31. Использование сжатого воздуха на пневмомеханической прядильной машине. Compress air in the R1/10E Report. 1994. - 18, №106 - c.5.

32. К исследованию динамики скольжения нити по поверхности рабочих органов текстильных машин Алимова Х.А., Эргашов М., Саидова Р.А., ТТЛ, №4, 1998, с.85-5-89.

33. Казаков В.А., Липин А.И., Шлугер М.А. Электрические покрытия легких сплавов, М. 1962.

34. Калуев В.Н. Процессы в зоне фрикционного контакта металлов. М.: Машиностроение. 1978,215 с.

35. Ким Дж.О. и др. Факторный, дискриминантный и кластерный анализ. М.: 1989.

36. Кислик В.А. Износ деталей паровозов, Трансжелдориздат, 1948.

37. Коваленко B.C. Металлографические реактивы М., 1981.

38. Комплексная система управления качеством продукции. Рекомендация по разработке, внедрению и совершенствованию в объединениях и на предприятиях. М., 1979.

39. Корн Г., Корн Т. Справочник по математике. М.; Наука, ФМЛ, 1974.

40. Крагельский И.В., Трение и износ, Государственное научно-техническое изд-во машиностроительной литературы, 1962.

41. Кукин Г.Н.и др. Текстильное материаловедение (волокна и нити) М.: Легпром-бытиздат, 1988.

42. Лвеев Л.Н. Исследование причин обрыва пряжи и явлений, происходящих в пневмопрядильной камере. Диссертация на соискание степени к.т.н., Москва, 1976.

43. Лихтман В.И., Ребиндер П.А., Карпенко Г.В., Влияние поверхностно-активной среды на процессы деформации металлов, Изд. АН СССР, 1954.

44. Марченко Н.А., ред. Электрохимические методы повышения деталей машин. Киев, Техника, 1969.

45. Т 45. Мигушов И.И., Плеханов Ф.М. Кинематика точки съема пряжи в прядильной камере машины БД-200. Технология текстильной промышленности. Изв.Вузов, 1979, №4, c.38-s-42.

46. Мигушов И.И. Механика текстильной нити и ткани. М. Легкая индустрия, 1980.

47. Мовтович П.М. Самокруточное прядение М.: Легпромбытиздат, 1985.

48. Монахов В.М. и др. Методы оптимизации (Монахов В.М., Беляева Э.С., Крас-нер Н.Я.), М., 1978.

49. Мутовкин И.Ф. Диссертация на соискание степени кандидата технических наук, Кострома, 1998.

50. Мутовкин И.Ф. Установка для глубокого анодирования алюминиевых сплавов. Иваново, ЦНТИ, 1983.

51. Мутовкин И.Ф. Прибор для определения качества обработки поверхности полированных деталей. Иваново, ЦНТИ, 1986.

52. Налимов В.В., Голикова Т.И. Логические основания планирования эксперимента. М.: Металлургия, 1981.

53. Новиков В.В. Измерение микротвердости. Методические указания к лабораторному практикуму. Иваново, 2001, 19 с.

54. Новиков В.В., Латышев В.Н. Модификация и упрочнение трущихся поверхностей лазерной обработкой. Иваново ИвГУ, 2000. 119 с.

55. О значимости конструктивно-аэродинамической схемы в процессе пневмопряде-ния (Павлов Г.Г./Технол.пром-сть.-1994. №2.-С. 14+16).

56. ОСТ 17-362-85. Пряжа суровая кардная одиночная с пневмомеханических пря1. Vv vдильных машин для ткацкого производства. Технические условия.

57. ОСТ 17-96-86. Пряжа хлопчатобумажная и смешанная суровая кардная и гребенная одиночная для ткацкого производства. Технические условия.

58. Павлов Г.Г. Количественная оценка влияния аэродинамической нагрузки на натяжение пряжи в пневмопрядении. Технология текстильной промышленности. Изв.Вузов, 1979, №5, с.80-82.

59. Павлов Г.Г. Проблема пылевых отложений в процессе пневмомеханического прядения хлопка. Тезисы докл. Всес.конф. «Новые научные разработки в области техники и технологии текстильного производства». Иваново, 1979, с.229-230.

60. Панин П.М., Падегимас С.Б. Замасливание и увлажнение волокон в шерстопрядении. М.: Легпромбытиздат, 1986.

61. Перепелкин К.Е., Лебедева Г.Г. Методы исследования свойств волокон и нитей. Л. ЛИТЛП, 1986.

62. Петере Г.Р. Экспериментальные исследования долговечности нитепроводящих деталей крутильно-вытяжных и прядильных машин лавсанового производства. Диссертация на соискание степени к.т.н., Кострома, 1967.

63. Петере Г.Р., Худых М.И. Изучение износа материалов нитепроводников машин лавсанового производства. — Хим. волокна, 1966, №6, с.71+73.

64. Пигалев Е.Я. Распределение крутки в пряже формируемой из свободного конца.• \ ТПП,№4, 1998.65