Разработка энергосберегающей технологии производства суровой льняной пряжи мокрым способом с применением ультразвука тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 05.19.02, кандидат наук Сергеев, Константин Владимирович

• Сергеев, Константин Владимирович
• кандидат наук
• 2013

Оглавление диссертации кандидат наук Сергеев, Константин Владимирович

СОДЕРЖАНИЕ

1. АНАЛИЗ И КЛАССИФИКАЦИЯ ПРИМЕНЕНИЯ ЗВУКОВЫХ КОЛЕБАНИЙ В ТЕКСТИЛЬНОЙ ПРОМЫШЛЕННОСТИ

1.1. К вопросу о природе ультразвукового воздействия

1.2. Обзор научных работ по использованию вибрационных и ультразвуковых установок в текстильной промышленности

1.2.1. Применение вибрирующего промежуточного валика

в вытяжном приборе прядильной машины

1.2.2. Применение вибрирующих нитепроводников

в хлопкопрядении

1.2.3. Интенсификация процесса мацерации льняных волокон путем вибрации жидкой среды прядильного корыта

1.2.4. Применение упругих колебаний в первичной обработке и в мокром прядении льна

1.3. Анализ процесса мокрого прядения льна

1.4. Выводы по главе 1

2. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ОСНОВНЫХ ПАРАМЕТРОВ ТЕХНОЛОГИИ МОКРОГО ПРЯДЕНИЯ ЛЬНА С ПРИМЕНЕНИЕМ УЛЬТРАЗВУКА

2.1. Ультразвуковое воздействие как метод повышения степени мацерации льноволокна при мокром прядении

2.2. Определение зоны использования ультразвука в процессе мокрого льнопрядения

2.3. Теоретические и практические принципы применения ультразвука в процессе мокрого прядения льна

2.4. Выводы по главе 2

3. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ ПОДТВЕРЖДЕНИЕ ЭФФЕКТИВНОСТИ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ УЛЬТРАЗВУКА В ПРОЦЕССЕ МОКРОГО ПРЯДЕНИЯ ЛЬНА

3.1. Определение степени влияния ультразвука на качество пряжи из химически обработанной ровницы

3.2. Применение ультразвукового воздействия на льняные волокна с целью снижения неровноты по линейной плотности и повышения прочности пряжи

3.3. Комплексный анализ качественных показателей суровой льняной пряжи, полученной при воздействии на ровницу ультразвука и без него с разными вытяжками

3.4. Выводы по главе 3

4. ОБОСНОВАНИЕ ЭКОНОМИЧЕСКОЙ ЭФФЕКТИВНОСТИ ТЕХНОЛОГИИ ПРОИЗВОДСТВА СУРОВОЙ ЛЬНЯНОЙ ПРЯЖИ МОКРЫМ СПОСОБОМ С ПРИМЕНЕНИЕМ УЛЬТРАЗВУКА

ЗАКЛЮЧЕНИЕ И ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК

ПРИЛОЖЕНА

118

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Разработка энергосберегающей технологии производства суровой льняной пряжи мокрым способом с применением ультразвука»

ВВЕДЕНИЕ

В настоящее время доля текстильной и легкой промышленности в общем объеме валового продукта России снизилась до 1,8 %. В 90-х годах прошлого столетия выпуск льняных тканей снизился в 6 раз, резко сократился отечественный рынок сбыта льняной продукции [1,стр. 6]. В то же время в мире существует тенденция к увеличению использования натуральных волокон. Ткани из льняной пряжи в силу своих уникальных потребительских свойств по прежнему широко применяются в быту и многих отраслях промышленности. Большим спросом за рубежом пользуются изделия из чистого льна без вложения химических волокон, отличающиеся повышенными гигиеническими свойствами и долговечностью.

В настоящее время в Костромской области действует программа «Развитие льняного комплекса Костромской области на 2012-2014 годы», которая предусматривает 28-миллионные вложения в отрасль. Преодоление глубокого финансово-производственного кризиса в льняном комплексе региона и в целом России возможно только путем увеличения производства экологически чистого, конкурентоспособного ассортимента льняной пряжи, тканей и изделий. При этом качественные показатели отечественной льняной продукции остаются намного ниже, чем у аналогичных европейских и азиатских изделий.

Отмечается, что крайне необходимо вырабатывать чисто льняную пряжу значительно более высокого качества, не применяя при этом экологически опасных компонентов на стадии химической обработки ровницы перед прядением [1, стр. 7].

Напомним, что ровница, из которой вырабатывается пряжа на предприятиях отрасли может быть суровой и химически обработанной.

При выработке пряжи из суровой ровницы необходимо добиться размягчения склеивающих соединений - мацерации. Этот процесс реализуется смачиванием ровницы в горячей (70-75°С) воде. Поддержание

температуры таких значений в прядильном корыте отрицательно сказывается на санитарно-гигиенических условиях труда, способствует росту энергоемкости процесса прядения. Это влечет удорожание продукции и снижение рентабельности прядильного производства в целом. Поэтому в настоящее время все большее количество предприятий текстильной промышленности снижает объемы, либо вовсе отказывается от производства суровой льняной пряжи ввиду дороговизны и трудоемкости ее выработки. При этом несомненно следует продолжить выработку продукта, в котором полностью сохранены свойства уникального льняного волокна.

При использовании химически обработанной ровницы (вареной, беленой и пр.), ровница прежде чем попасть в прядение подвергается обработке (отварке, отбеливанию или крашению) в специальных котлах. Однако, волокна при использовании химических реактивов могут дополнительно разрушаться. По утверждениям специалистов, химическая обработка, направленная на удаление лигнина, приводит к упорядочению промежуточной кристаллической фазы, но при этом не происходит изменения конформации макроцепей целлюлозы, поскольку фаза остается кристаллической и молекулярная подвижность цепи не может увеличиться. Поэтому жесткость такого волокна не только не уменьшается, но даже возрастает. Щелочная и хлоритно - окислительная обработки вызывают разориентацию в структуре целлюлозы [2, стр. 128]. Это приводит к ухудшению прядильной способности волокон и свойств пряжи. Кроме того использование химической обработки ровницы влечет необходимость использования в цепочке технологических переходов дополнительного оборудования, применение дорогостоящих реактивов, появление дополнительных отходов (хлоритные обработки позволяют удалить от 36 до 44% лигнина при значительной потере массы более 15%). В результате происходит удорожание выпускаемой продукции с одновременной потерей природных свойств льняного волокна.

Большую проблему создают и экологические аспекты химических обработок, связанные с тем, что в составе химических веществ, применяемых в отбелке, используется хлор. Во многих странах Европы уже приняты законы, запрещающие использование подобных веществ в производстве.

Итак, производственные процессы, характерные для отечественного льнопрядения имеют существенные недостатки и значительно уступают по эффективности западным технологиям. При этом, вырабатываемая чистольняная пряжа имеет повышенную неровноту на коротких отрезках и большое количество пороков, что значительно ухудшает внешний вид тканей.

Вступление Китая в ВТО в январе 2005 года явилось очень серьезным осложняющим фактором для отечественных льнопроизводителей

Для сохранения своих позиций на внешнем рынке изделий из льна отечественным производителям необходимо резко повысить технологический уровень производства и качество выпускаемой продукции.

На основании изложенного делаем вывод, что для получения льняной пряжи низкой себестоимости с хорошими потребительскими свойствами необходимо использовать такие технологии, которые обеспечивали бы максимальное сохранение природных свойств льняного волокна. Химические методы облагораживания льняной ровницы хотя и позволили достичь заметных результатов, но экономические и экологические аспекты их применения в совокупности могут поставить это направление под сомнение.

Таким образом, существует необходимость разработки новых, современных, менее энергоемких и более безопасных технологий выработки чистольняной пряжи высокого качества.

В данной диссертационной работе представлены результаты теоретических и экспериментальных исследований, проведенных автором и направленных на совершенствование технологического процесса мокрого прядения льна, в частности на разработку энергоэффективной, экологически

безопасной технологии мокрого прядения льна, позволяющей вырабатывать чистольняную пряжу высокого качества с сохранением уникальных потребительских свойств льняного волокна.

В связи с этим, работа, посвященная решению указанных выше вопросов, представляется актуальной.

Цель и задачи диссертационной работы. Цель диссертационного исследования состоит в разработке энергосберегающей технологии производства высококачественной суровой льняной пряжи мокрым способом за счет применения ультразвуковой обработки ровницы.

Дня достижения поставленной цели в работе решены следующие задачи: - проведена оценка технологии существующих способов мокрого прядения льна; -проанализированы и классифицированы известные методы использования упругих колебаний в отраслях текстильной промышленности; -экспериментально определено влияние ультразвука на мацерацию льняного волокна, разработано и изготовлено соответствующее лабораторное оборудование; -обоснован выбор ультразвукового воздействия, как способа интенсификации мацерации льняного волокна при мокром способе льнопрядения; -определены целесообразные экономические и физические режимы УЗ воздействия на льняные волокна ровницы, которые дают возможность вырабатывать высококачественную льняную пряжу при меньших энергозатратах на единицу выпускаемой продукции;

-оценена возможность использования ультразвука для выработки льняной пряжи из химически обработанной ровницы;

-экспериментально подтверждена возможность использования ультразвука для выработки высококачественной пряжи малых линейных плотностей; -определена экономическая эффективность применения ультразвука в процессе мокрого льнопрядения.

Методы исследования. При проведении экспериментальных исследований свойств волокна и пряжи использовались стандартные методы

математической статистики и текстильного материаловедения, а также необходимое лабораторное оборудование: анализатор качества пряжи и полуфабрикатов КЛА-М, разрывные машины РМП-1 и РМ-3-1, измерительная станция Х^ег Тепзогар!«!. Необходимые математические вычисления, графические построения и проектирование произведены посредством программного обеспечения МаЛСас! и Компас ЗБ соответственно.

Научная новизна работы. В работе впервые:

1. Проанализированы и классифицированы существующие методы использования упругих колебаний в текстильной промышленности.

2. Предложен метод интенсификации мацерации льняного волокна при мокром способе льнопрядения, основанный на ультразвуковом воздействии.

3. Экспериментально доказано положительное влияние ультразвуковых волн в водной среде на процесс мацерации льняных волокон при относительно низкой (комнатной) температуре.

4. Установлено, что при мокром прядении льна наиболее эффективным способом улучшения мацерации является использование воздействия УЗ на ровницу в водной среде прядильного корыта.

5. Доказано, что наилучшее воздействие на процесс мацерации льняных волокон оказывает ультразвуковое воздействие в форме импульсов ультразвуковых колебаний.

Практическая ценность и реализация полученных результатов В условиях лаборатории кафедры прядения КГТУ создан лабораторный стенд для получения суровой льняной пряжи, включающий все элементы конструктивно-заправочной линии прядильной машины ПМ-88-Л8 с ультразвуковым устройством. Характеристики наработанной с помощью лабораторного стенда льняной пряжи оценивались на автоматизированном лабораторном комплексе КЛА-М и измерительной установке 1Мег Тешогар!«! Установлено, что применение ультразвука в мокром

льнопрядении позволяет снизить энергоемкость процесса и выработать более прочную и равномерную суровую льняную пряжу малой линейной плотности. Определены физические параметры УЗ поля, обеспечивающие повышение качества пряжи, вырабатываемой мокрым способом из суровой льняной ровницы. Получено положительное решение о выдаче патента на полезную модель. Установлено, что влияние УЗ воздействия на качество льняной пряжи, выработанной из химически обработанной ровницы, несущественно. Технология может быть реализована в производственных условиях путем модернизации прядильных машин за счет их оснащения ультразвуковыми устройствами.

Апробация работы. Основные результаты диссертационной работы были доложены, обсуждались и получили одобрение на: 63-й и • 65-й межвузовских научно-технических конференциях молодых ученых и студентов «Студенты и молодые ученые КГТУ - производству» (г. Кострома, 2011, 2013), научно-практической конференции «Актуальные проблемы науки в развитии инновационных технологий» («ЛЁН-2012») (г. Кострома, 2012), общероссийском научном семинаре «Технология текстильных материалов» (г. Кострома, 2013), ежегодной республиканской научно-практической конференции «Внедрение наукоемкой техники и технологии в производство» (г. Душанбе, 2013), научно-практической конференции «Современные проблемы и пути их решения в науке, транспорте, производстве и образовании» (г. Одесса, 2011).

По теме диссертации опубликованы следующие работы:

Статьи в журналах, включенных в перечень ВАК РФ 1. Сергеев К.В. К вопросу об ультразвуковом воздействии, как факторе интенсификации мацерационной способности волокна при мокром способе прядения льна / К.В. Сергеев, В.И. Жуков // Изв. вузов. Технология текстил. пром-сти. - 2011. - № 5(334) - С. 47-50.

2. Сергеев К.В. Снижение неровноты по линейной плотности и упрочнение льняной пряжи с помощью применения ультразвуковых колебаний в процессе мокрого прядения льна / К.В. Сергеев, В.И. Жуков // Изв. вузов. Технология текстил. пром-сти. - 2012. - № 4(340) - С. 61-64.

3. Сергеев К.В. Анализ параметров льняной пряжи, выработанной мокрым способом прядения при воздействии на ровницу ультразвука и без такового с различными значениями вытяжки / К.В. Сергеев, В.И. Жуков // Изв. вузов. Технология текстил. пром-сти. - 2013. - №3. - С. 43-47.

Статьи в научных сборниках

4. Сергеев К.В. Использование ультразвука в процессе получения льняной пряжи мокрым способом / К.В. Сергеев, В.И. Жуков // Вестник костромского государственного технологического университета. - 2011. - №2(27). - С. 2022.

5. Сергеев К.В. Сравнительные испытания выработки пряжи из льняных волокон с применением ультразвука и без него / К.В. Сергеев, В.И. Жуков // Вестник костромского государственного технологического университета. -2013.-№1(30).-С. 14-16.

6. Титова У.Ю., Сергеев К.В., Воеводин П.Н. Повышение мацерационной способности льняного волокна с помощью ультразвука / У.Ю. Титова, К.В. Сергеев, П.Н. Воеводин // Научные труды молодых ученых КГТУ. В 2-х ч. -2010.-Вып. 11.; 4.1 - С. 32-36.

Материалы конференций

7. Сергеев К.В. Исследование влияния ультразвука на мацерационную способность льняного волокна / К.В. Сергеев, В.И. Жуков // Студенты и молодые ученые КГТУ - производству: материалы 63-й межвузовской научно-технической конференции молодых ученых и студентов: в 2 т. Т. 2; Секц. 4-8. - Кострома: Изд-во КГТУ, 2011. - С. 78-79.

8. Сергеев К.В. Разработка технологии получения льняной пряжи мокрым способом с применением ультразвука / К.В. Сергеев, В.И. Жуков //

Актуальные проблемы науки в развитии инновационных технологий (Лён -2012): сб. трудов междунар. науч.-техн. конф. (Кострома, 18-19 окт. 2012 г.). - Кострома: Изд-во КГТУ, 2012. - С. 42-43.

9. Сергеев К.В. Интенсификация степени мацерации льняного волокна при мокром способе прядения льна за счет воздействия на него ультразвуковых колебаний / К.В. Сергеев, В.И. Жуков // Совр. проблемы и пути их решения в науке, транспорте, производстве и образовании: сборник научных трудов междунар. науч.- практ. конф., Выпуск 4. Том 10. - Одесса: Черноморье, 2011.-ЦИТ:411-0400.-С. 12-14.

Структура и объем диссертационной работы. Диссертационная работа содержит введение, 4 главы, заключение и общие выводы, библиографический список из 55 наименований. Диссертация изложена на 122 страницах, текст работы включает 43 рисунка, 4 таблицы, приложения.

1. АНАЛИЗ И КЛАССИФИКАЦИЯ ПРИМЕНЕНИЯ ЗВУКОВЫХ КОЛЕБАНИЙ В ТЕКСТИЛЬНОЙ ПРОМЫШЛЕННОСТИ

1.1. К вопросу о природе ультразвукового воздействия

Понятие «ультразвук» (УЗ) приобрело в настоящее время более широкий смысл, чем просто обозначение высокочастотной части спектра акустических волн. С ним связаны целые области современной физики, промышленной технологии, информационной и измерительной техники, медицины и биологии. Развитие темпов научно-технического прогресса -неотъемлемая составляющая современности. Развитие научных знаний в области ультразвуковых колебаний, технических и технологических приложений, направленных на использование ультразвука в практической деятельности человека - наглядный тому пример. Высокоэффективные ультразвуковые технологий находят все большее применение во многих отраслях промышленности. Это получение эмульсий и сверхтонких суспензий, диспергирования красителей, сварка металлов и полимеров и т.п.

Если в сплошной среде - газах, жидкостях или твердых телах частица среды окажется выведенной из положения равновесия, то упругие силы, действующие на нее со стороны других частиц, будут возвращать ее в положение равновесия, и частица будет совершать колебательное движение. При этом колебания частицы среды будут связанными. Соседние частицы, ближайшие к данной, сами оказываются выведенными из равновесия и, совершая колебания, будут выводить из состояния равновесия более далекие частицы.

Процесс распространения в сплошной среде упругих колебаний звуковой частоты образует звуковую волну. Распространение волны не связано с переносом вещества так как положения равновесия, около которых совершаются колебания частиц, не перемещаются.

Звуковые колебания относятся к разряду упругих механических колебаний. Колебания с частотой до 20 Гц называются инфразвуками; при частоте от 20 до 20000 Гц колебания создают слышимые звуки. Ультразвуковые колебания соответствуют частотам от 2*104 до 108 Гц, а колебания с частотой более 108 Гц получили название гиперзвуков.

Физическая природа звуков одинакова во всем диапазоне частот. Однако в среде, где распространяются ультразвуковые колебания, в зависимости от их частоты, интенсивности и других факторов возникают специфические эффекты. Эти эффекты широко используются для интенсификации ряда технологических процессов. Ультразвуковые колебания позволяют ускорить традиционные и реализовать новые процессы в жидких, твердых и газообразных средах.

Форма звуковой волны обусловлена фронтом волны, т. е. совокупностью точек, обладающих одинаковой фазой колебании. Фронт волны образует волновую поверхность. Направление распространения волны перпендикулярно к волновой поверхности. В реальных условиях звуковая волна чаще всего имеет форму плоской волны.

Звуковые волны различаются и по своему типу - они могут быть продольными, поперечными, крутильными, нагибными — в зависимости от характера и направления передачи колебаний от источника. В жидкостях и газах звуковые волны являются продольными, так как направление колебаний частиц среды и направление возвращающих упругих сил совпадают с направлением распространения волны. В твердых телах наряду с продольными возникают и поперечные волны [3, стр. 15].

Звуковые и ультразвуковые колебания - продольные к направлению распространения упругие колебания материальных частиц. Это означает, что звук и ультразвук может возникать и распространяться только в материальных средах. В вакууме ни звук ни ультразвук существовать не могут. Как уже отмечалось под ультразвуковыми колебаниями в акустике

понимают такие упругие колебания и волны, частота которых лежит за верхним пределом слышимости человеческого уха, т.е. превосходит примерно 20 кГц [4, стр. 5]. В длинах волн это означает, что УЗ волны занимают очень широкий диапазон. В воздухе скорость распространения с~330 м/с, длины волн соответственно Хя=1,6 до Ая=0,3*10"4 см. В жидкостях скорость распространения с~1200 м/с, длины волн соответственно Ая=6 до Ая=1,2*10"4 см. В твердых телах примерная скорость распространения с~4000 м/с, а длины волн соответственно от до Ая4*10"4 см.

Таким образом, длина наиболее коротких УЗ волн по порядку величины сравнима с длиной видимых световых волн. Именно малость длин волн УЗ колебаний и обусловила их применение во многих областях техники и технологии.

Направление переноса УЗ энергии всегда совпадает с направлением в котором колеблются материальные частицы среды. При этом законы акустики слышимого диапазона действуют без изменения в области УЗ. [4, стр. 7]

Однако, для ультразвука характерны специфические особенности:

1. Малая длина волны. Для самого низкого УЗ диапазона длина волны не превышает в большинстве сред нескольких сантиметров. Малая длина волны обуславливает лучевой характер распространения УЗ волн. Вблизи излучателя УЗ распространяется в виде пучков по размеру близких к размеру излучателя. Попадая на неоднородности в среде, УЗ пучок ведёт себя как световой луч, испытывая отражение, преломление, рассеяние.

2. Малый период колебаний, что позволяет излучать ультразвук в виде импульсов и осуществлять в среде точную временную селекцию распространяющихся сигналов.

3. Возможность получения высоких значений энергии колебаний при малой амплитуде. Это позволяет создавать УЗ пучки и поля с высоким уровнем энергии, не требуя при этом крупногабаритной аппаратуры.

4. В ультразвуковом поле развиваются значительные акустические течения. Поэтому воздействие ультразвука на среду порождает специфические эффекты: кавитация, звукокапиллярный эффект, диспергирование, эмульгирование и многие другие.

Отмеченные возможности и преимущества ультразвука до настоящего времени почти не используются в производственных условиях предприятий текстильной промышленности.

Эта тенденция должна измениться, поскольку появились пьезоэлектрические керамические материалы, на основе которых стало возможным создание малогабаритных, надежных, простых в эксплуатации и дешевых ультразвуковых преобразователей.

Прежде чем говорить о разновидностях применения УЗ в текстильной промышленности, подробнее остановимся на механизме генерации УЗ колебаний и применяемых для этого средств.

УЗ преобразователь - это устройство, преобразующее подводимую энергию в энергию УЗ колебаний. В частности пьезоэлектрические преобразователи - обеспечивают преобразование энергии электрического поля в механические колебания УЗ частоты. Основная часть пьезоэлектрического преобразователя состоит из отдельных или объединенных в группы электрически и механически связанных друг с другом пьезоэлементов. В свою очередь пьезоэлементы или их группы в зависимости от назначения и устройства преобразователя могут быть конструктивно связаны с пассивными механическими элементами -металлическими накладками, концентраторами колебаний, пластинами или оболочками, мембранами [5,стр. 282].

Причина широчайшего распространения пьезоэлектрических преобразователей, обусловлена следующим:

1 .Пьзоматериалы способны обеспечить формирование УЗ колебаний (УЗК) с частотами от 10 кГц до 25 МГц, то есть весь используемый в настоящее время частотный диапазон.

2.Пьзокерамика позволяет создать устройства для формирования УЗК в жидкостях, газах и твердых телах.

3.Современная пьезокерамика имеет максимальный КПД преобразования из всех существующих преобразователей [6].

Все УЗ излучатели работают на принципе механического колебания малоинерционного конструктивного элемента в переменном электрическом или магнитном поле. Преобразование энергии электрического поля в механические колебания УЗ частоты основано на явлении пьезоэффекта.

Пьезоэффект был открыт еще в 1880 г. Суть его в том, что при сжатии или растяжении некоторых материалов (кварца, титанита бария, цирконата свинца и др.) на их поверхности появляется электрический заряд.

Изготовленная из пьезоэлектрического материала деталь простой геометрической формы (стержень, пластина, диск, цилиндр и т. п.) с нанесенными на ее определенные поверхности электродами называется пьезоэлементом. Пьезоэлемент - это основа пьезопреобразователя [6, стр. 3].

Следует рассматривать принцип действия пьезоэлектрического преобразователя в связи с тем, что он является основным функциональным узлом акустических приборов.

Итак, принцип действия пьезоэлектрического преобразователя основан на использовании пьезоэлектрического эффекта, согласно которому на поверхности отдельных классов кристаллов или пьезокерамик, возникают электрические заряды в результате приложения к ним внешних сил сжатия или растяжения - прямой пьезоэффект.

При наведении на поверхности электрического заряда, наоборот, возникают механические силы, которые деформируют пьезоэлемент - это обратный пьезоэффект.

Физически механизм возникновения заряда на поверхности пьезоэлемента (т. е. прямой пьезоэффект) объясняется тем, что при его деформации часть внутренних зарядов вытесняется на поверхность, образуя на противоположных гранях пьезоэлемента заряды разных знаков. При обратном пьезоэффекте картина обратная, а при подаче на противоположные грани пьезоэлемента электрического напряжения разной полярности происходит его деформация. Этим и объясняется «обратимость» пьезопреобразователя, т. е. его работа как на прием, так и на излучение звуковых и ультразвуковых колебаний.

Прямой пьезоэффект позволяет пьезопреобразователю работать в качестве приемника ультразвуковых колебаний. Ультразвуковые колебания, приходящие извне, его деформируют, а переменный электрический заряд, появляющийся на его поверхности, считывается и усиливается электронной схемой.

Обратный пьезоэффект обеспечивает работу пьезопреобразователя в качестве излучателя звуковых и ультразвуковых колебаний. При подаче на его поверхность соответствующего переменного, гармонически изменяющегося напряжения пьезоэлемент деформируется (т. е. колеблется с частотой приложенного напряжения), и тем самым излучает ультразвук [4, стр. 34].

На явлении обратного пьезоэффекта основана работа большей части современного технологического оборудования. Широко распространенными устройствами являются настольные ванны ультразвуковой очистки, в которых источниками колебаний служат пьезокерамические преобразователи. На рис. 1 представлена серийно выпускаемая ультразвуковая ванна СТ-40(Ю

Рис. 1. Общий вид УЗ ванны СТ-40(Ю

Именно явление обратного пьезоэффекта предполагается применить в процессе мокрого прядения льна с целью выработки высококачественной льняной пряжи. При этом воздействию ультразвуковых колебаний, излучаемых пьезопреобразователем будут подвергаться льняные волокна ровницы, проходящей конструктивно-заправочную линию прядильной машины. Заметим при этом, что применению колебаний звукового и ультразвукового диапазона частот с целью ускорения и совершенствования технологических процессов переработки натуральных волокон уже был посвящен ряд научных исследований, опубликованных ранее. Для достижения поставленной цели, учеными-исследователями в области текстильной промышленности предпринимаются многочисленные попытки совершенствования техники и технологии как непосредственно прядения, так и предшествующих ему этапов производства.

В связи с этим существует целый ряд научных направлений, одним из которых является применение вибрации и упругих колебаний на разных производственных этапах при подготовке волокна к прядению, а также непосредственное применение этой технологии на прядильной машине.

Список литературы диссертационного исследования кандидат наук Сергеев, Константин Владимирович, 2013 год

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК

1. Пестовская Е.А. Развитие теории, совершенствование и внедрение технологических процессов мокрого прядения льна [Текст]: Дис. ... докт. техн. наук. - Москва, 2010.

2. Гребенкин А. И. Взаимосвязь структуры, свойств и технологии диспергирования лубоволокнистого сырья в ультразвуковых и гидродинамических полях: Дис.... докт. техн. наук. - СПб., 2003.

3. Агранат Б.А. Основы физики и техники ультразвука / Б.А. Агранат, М.Н. Дубриовн, H.H. Хавский, Г.И. Эскин. -М.: Высшая школа, 1987.

4. Воробьев Е.А. Теория ультразвуковых колебаний как основа построения и применения технических средств получения информации: Учеб. пособие / Е.А. Воробьев. - СПб.: СПбГУАП, 2002.

5. Голямина И.П. Ультразвук. Маленькая энциклопедия / И.П. Голямина. -М.: Советская энциклопедия, 1979. - 400 с.

6. Хмелев В.Н. Применение ультразвука в промышленности / В.Н. Хмелев, А.Н. Сливин, Р.В. Барсуков. - Бийск: БТИ АлтГТУ, 2010.

7. Жигалов А. Д. Вытяжной прибор с вибрирующим промежуточным валиком для прядильной машины мокрого прядения льна / А. Д. Жигалов // Текстильная промышленность. — 1958. - № 3.

8. Гольдшмидт В.Г. Исследование влияния применения упругих колебаний, генерируемых в жидкой среде в корыте прядильной машины, на качество льняной пряжи и силы, действующей в вытяжном поле: Дисс. ... канд. техн. наук. - Кострома, 1967.

9. Мизонов Е. Д. Улучшение работы прядильной машины / Е. Д. Мизонов // Текстильная промышленность. - 1958. -№ 1.

10. Гольдшмидт В.Г. Применение вибрации в мокром прядении льна / В. Г. Гольдшмидт // Известия вузов. Технология текстильной промышленности. -1967.-№4.-С. 45-49.

11. Гольдшмидт В.Г. Патент СССР Би 183646 А1 Б01Н13/30. Устройство для интенсификации мацерации ровницы в корыте прядильной машины мокрого прядения льна. Опубликовано: 01.01.1966 г.

12. Жуков В.И., Титова У.Ю., Ильин Л.С. Технология и оборудование для получения льняной и оческовой пряжи мокрого способа прядения / В.И. Жуков, У.Ю. Титова, Л.С. Ильин. - Кострома : Изд-во Костром, гос. технол. ун-та, 2008.

13. Смельская И.Ф., Ильин Л.С., Жуков В.И., Кротов В.Н. Прядение льна: учебник / И.Ф. Смельская, Л.С. Ильин, В.И. Жуков, В.Н. Кротов. - Кострома : Изд-во Костром, гос. технол. ун-та, 2007.

14. Севостьянов А. Г. Методы и средства исследования механико-технологических процессов текстильной промышленности. - М.: Легкая индустрия, 1980.

15. ГОСТ Р 53549-2009. Лен чесаный. Технические требования. - М. : Стандартинформ, 2010.

16. Гольдшмидт В.Г. Исследование влияния применения упругих колебаний, генерируемых в жидкой среде в корыте прядильной машины, на качество льняной пряжи и силы, действующей в вытяжном поле: Автореф. дисс. ... канд. техн. наук. - Кострома, 1967. - С. 12.

17. Сергеев К. В. К вопросу об ультразвуковом воздействии как факторе интенсификации мацерационной способности волокна при мокром способе прядения льна / К. В. Сергеев, В. И. Жуков // Известия вузов. Технология текстильной промышленности. - 2011. - N 5 (334). - С. 47-49.

18. Сергеев К.В. Использование ультразвука в процессе получения льняной пряжи мокрым способом / К.В. Сергеев, В.И. Жуков // Вестник костромского государственного технологического университета. - 2011. - №2(27). - С. 2022.

19. Жуков В.И., Титова У.Ю. Определение показателей качества продуктов прядильного производства с помощью установки KJIA-M: методические указания к лабораторной работе / В.И. Жуков, У.Ю. Титова. - Кострома, Изд-во Костром, гос. технол. ун-та, 2009. - С. 10.

20. Бронин Ф.А. Исследование кавитационного разрушения и диспергирования твердых тел в ультразвуковом поле высокой интенсивности: Дисс. ... канд. техн. наук. - Москва, 1966.

21. Ультразвуковая кавитация - основной действующий фактор ускорения процессов в жидких средах [Электронный ресурс] // http://u-sonic.ru/book/export/html/913

22. Агранат Б.А. Ультразвуковая технология / Б.А. Агранат. - М. : Металлургия, 1974.-С. 149.

23. ГОСТ 16165 - 80. Генераторы транзисторные ультразвуковые для технологических установок. - М.: Издательство стандартов, 1980.

24. Соловьянова И.П., Шабунин С.Н. Теория волновых процессов. Акустические волны: учебной пособие / И.П. Соловьянова, С.Н. Шабунин. -Екатеринбург: ГОУ ВПО УГТУ-УПИ, 2004. - С 115.

25. Григорьев И.С., Мейлихов Е.З. Физические величины: справочник / И.С. Григорьев, Е.З. Мейлихов. -М.: Энергоатомиздат, 1991. - С. 133.

26. Сергеев К.В. Сравнительные испытания выработки пряжи из льняных волокон с применением ультразвука и без него / К.В. Сергеев, В.И. Жуков // Вестник костромского государственного технологического университета. — 2013.-№1(30).-С. 14-16.

27. Титова У. Ю., Сергеев К. В., Воеводин П. Н. Повышение мацерационной способности льняного волокна с помощью ультразвука / У. Ю. Титова, К. В. Сергеев, П. Н. Воеводин // Научные труды молодых ученых КГТУ. В 2-х ч. -Вып. 11; Ч. 1. - Кострома: КГТУ,2010. - С. 32-36.

28. Отраслевые нормы расхода и использования сырья в льняной и пенько-джутовой промышленности. - М.: ЦНИИТЭИлегпром, 1986.

29. Сергеев К. В. Снижение неровноты по линейной плотности и упрочнение льняной пряжи с помощью применения ультразвуковых колебаний в процессе мокрого прядения льна / К. В. Сергеев, В. И. Жуков // Известия вузов. Технология текстильной промышленности. - 2012. - № 4 (340). - С. 61-64.

30. Сергеев К.В. Анализ параметров льняной пряжи, выработанной мокрым способом прядения при воздействии на ровницу ультразвука и без такового с различными значениями вытяжки / К.В. Сергеев, В.И. Жуков // Изв. вузов. Технология текстил. пром-сти. - 2013. - №3. - С. 43-47.

31. Сергеев К.В. Исследование влияния ультразвука на мацерационную способность льняного волокна / К.В. Сергеев, В.И. Жуков // Студенты и молодые ученые КГТУ - производству: материалы 63-й межвузовской научно-технической конференции молодых ученых и студентов: в 2 т. Т. 2; Секц. 4-8. - Кострома: Изд-во КГТУ, 2011. - С. 78-79.

32. Сергеев К.В. Разработка технологии получения льняной пряжи мокрым способом с применением ультразвука / К.В. Сергеев, В.И. Жуков // Актуальные проблемы науки в развитии инновационных технологий (Лён -2012): сб. трудов междунар. науч.-техн. конф. (Кострома, 18-19 окт. 2012 г.). - Кострома: Изд-во КГТУ, 2012. - С. 42-43.

33. Сергеев К.В. Интенсификация степени мацерации льняного волокна при мокром способе прядения льна за счет воздействия на него ультразвуковых колебаний / К.В. Сергеев, В.И. Жуков // Совр. проблемы и пути их решения в науке, транспорте, производстве и образовании: сборник научных трудов междунар. науч.- практ. конф., Выпуск 4. Том 10. - Одесса: Черноморье, 2011 .-ЦИТ:411 -0400.-С. 12-14.

34. ГОСТ СССР 26266 - 90. Контроль неразрушающий. Преобразователи. -М.: Издательство стандартов, 1991.

35. Комаров В.Г., Кульков Н.С., Дверницкий И.М. Основы проектирования прядильных фабрик по переработке лубяных волокон / В.Г. Комаров, Н.С. Кульков, И.М. Дверницкий. - М., «Легкая индустрия», 1976.

36. Тарасов C.B. Устройство и обслуживание прядильных машин льняной промышленности / С.В.Тарасов. - Легкая и пищевая промышленность, 1983.

37. Жуков В.И., Титова У.Ю., Тихонова Е.Ю. Краткий справочник по прядению льна / В.И. Жуков, У.Ю. Титова, Е.Ю. Тихонова. — Кострома: Изд-во Костром, гос. технол. ун-та, 2001.

38. Прядильная машина ПМ-88-Л8 для мокрого прядения льна. Учебное пособие. - Ярославль, ЯПИ, 1982 г.

39. ГОСТ СССР 10078-85. Пряжа чистольняная, льняная и льняная с химическими волокнами. Общие технические условия. - М. : Издательство стандартов, 1985.

40. ГОСТ СССР 6611.0-73 (СТ СЭВ 2462-80) Нити текстильные. Правила приемки (с Изменениями N 1,2, 3, 4). -М. : Издательство стандартов, 1991.

41. ГОСТ СССР 6611.1-73 (ИСО 2060-72) Нити текстильные. Методы определения линейной плотности (с Изменениями N 1, 2, 3, 4, 5). - М. : ИПК Издательство стандартов, 1997.

42. ГОСТ СССР 6611.2-73 (ИСО 2062-72, ИСО 6939-88) Нити текстильные. Методы определения разрывной нагрузки и удлинения при разрыве (с Изменениями N 1,2, 3, 4, 5). - М. : ИПК Издательство стандартов, 1997.

43. ГОСТ СССР 6611.4-73 (СТ СЭВ 2040-79, СТ СЭВ 2465-80) Нити текстильные. Методы определения влажности (с Изменениями N 1, 2, 3, 4). -М. : Издательство стандартов, 1991.

44. ГОСТ СССР 10681-75. Материалы текстильные. Климатические условия для кондиционирования и испытания проб и методы их определения. - М. : ИПК Издательство стандартов, 1997.

45. Гинзбург Л.Н., Сальман С.И., Тарасов C.B. Справочник по прядению льна / Л.Н. Гинзбург, С.И. Сальман, C.B. Тарасов. - M : Государственное научно-техническое издательство министерства легкой промышленности СССР, 1957.

46. Р. Дж. Боббер. Гидроакустические измерения. - М. : Мир, 1974.

47. Грэхэм Чедц. Звук. - М. : Мир, 1975.

48. Кандидов В.П., Чикишев А.Ю. Физика волновых процессов: практические занятия по физике. Часть 4 / В.П. Кандидов, А.Ю. Чикишев. -М.: МГУ им. М.В. Ломоносова, 2007.

49. Патент 2292530 Российская федерация, МПК G01H 9/00. Способ измерения амплитуды колебаний [Текст] / Г.В. Леонов, В.Н. Хмелёв, И.И. Савин, Д.С. Абраменко; заявитель и патентообладатель Алтайский государственный технический университет им. И.И. Ползунова. - № 2005111032/28, заявл. 14.04.05; опубл. 27.01.07.

50. Ультразвуковой технологический аппарат «Алена» [Электронный ресурс]. - Режим доступа: http://u-sonic.ru/devices/alena_vl.

51. Кузнецов С.И. Колебания и волны. Геометрическая и волновая оптика: учебное пособие / С.И. Кузнецов. - Томск : Издательство Томского политехнического университета, 2007.

52. И. Пирсол. Кавитация. - М. : Мир, 1975.

53. Майер В.В. Простые опыты с ультразвуком / В.В. Майер. - М. : Наука, 1978.

54. Гинзбург Л.Н. Динамика основных процессов прядения (гребнечесание и вытягивание), часть 2. / Л.Н. Гинзбург, В.П. Хавкин, Ю.М. Винтер, A.C. Молчанов. -М.: «Легкая индустрия», 1972.

55. Виброакустическое регулирование процесса вытягивания волокнистых материалов / С.В. Волков, Н.К. Пакулова, В.В. Волков // Изв. вузов. Технология текстил. пром-сти. - 2013. - №1. - С.44-50.