Разработка метода контроля зоны чесания валичной чесальной машины тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 05.02.13, кандидат технических наук Бойко, Светлана Викторовна

• Бойко, Светлана Викторовна
• кандидат технических наук
• 1998

Оглавление диссертации кандидат технических наук Бойко, Светлана Викторовна

СОДЕРЖАНИЕ

Введение

Глава 1. Разводка между рабочими органами - основной

параметр технического состояния машины

1.1. Разводка - ведущий параметр, определяющий процесс чесания волокнистого материала

1.2. Факторы, определяющие величину изменения разводки

1.3. Количественная оценка величины разводки

с учётом деформаций

1.4. Информационная ограниченность линейной разводки как параметра контроля процесса чесания

Глава 2.Экспериментальное определение величины

разводки и параметров процесса чесания

2.1. Выбор и обоснование метода измерения разводки для экспериментального исследования

2.2. Проверка гипотезы о случайном характере изменения величины разводки

2.3. Экспериментальное определение коэффициентов распределения и съёма

2.4. Расчёт параметров процесса чесания на основе модели движения волокна в чесальной машине как процесса Маркова

2.5. Исследование неровноты выходного продукта

Глава 3. Моделирование процесса формирования зоны

чесания с целью разработки метода

его контроля

3.1. Понятие зоны чесания, её площади и объёма

3.2. Вычисление площади и объёма зоны чесания

3.3. Площадь и объём зоны чесания как случайные функции, описывающие процесс формирования

зоны чесания

у

.30 30 .34

45

3.4. Моделирование процесса формирования

зоны чесания

3.5. Построение матрицы технического состояния машины и вычисление параметров процесса

Глава 4. Разработка метода контроля зоны чесания

4.1. Анализ методов измерения и контроля разводок

4.2. Выбор и теоретическое обоснование метода измерения объёма зоны чесания

4.3. Экспериментальная проверка предложенного метода измерения

Общие выводы и рекомендации

Список используемой литературы

Приложения

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Разработка метода контроля зоны чесания валичной чесальной машины»

Введение.

Для повышения эффективности и надёжности процесса чесания, возможности контроля качества выходного продукта, оптимизации параметров, характеризующих процесс в целом и его отдельные этапы, необходимо создание адаптивных устройств обратной связи для непрерывного автоматического слежения за процессом и введения поправок на входе для устранения отклонений от требуемого значения на выходе. Чесальный аппарат в этом случае необходимо рассматривать как сложную динамическую систему с несколькими входами и выходами.

Оперативное управление такой системой может быть обеспечено только при наличии определённой информации о ней, причём параметры, несущие эту информацию, должны наиболее полно характеризовать процессы и взаимосвязи в системе.

О связи параметров процесса чесания с техническим состоянием машины известно с 50-х г. г. из исследований С.С.Иванова, Д.Кауфмана, Я.И.Коритысского и других. Большой вклад в выявление количественных зависимостей параметров процесса от параметров технического состояния машины внесли Г.О.Лежебрух, Э.Д.Кофман, Г.И.Карасёв, И.Г.Борзунов, С.Б.Оренбах и другие. На основе их исследований разработаны методы и средства контроля отдельных технологических и динамических показателей работы чесальных машин....

Известно, что на процесс формирования зоны чесания -пространства между рабочими органами, в котором происходит взаимодействие волокнистого материала с чешущими поверхностями рабочих органов, - техническое состояние машины оказывает значительное влияние.

Но не существует параметров, способных в полной мере охарактеризовать зону чесания, и методов её контроля, разработанных на основе таких параметров.

Возможность контроля зоны чесания и процесса её формирования позволит прогнозировать основные технологические параметры процесса чесания, оптимизировать его и получать конечный продукт с заданными свойствами. Кроме того, лучшее представление геометрических параметров зоны чесания даст возможность расширить диапазон проектно-конструкторских изысканий.

Актуальность темы диссертационной работы заключается в том, что она направлена на совершенствование методов управления процессом чесания волокнистых материалов на основе разработки диагностического комплекса контроля технического состояния валичной чесальной машины.

Научная новизна работы заключается в том, что впервые в качестве интегральных параметров оценки технического состояния валичной чесальной машины, адекватно отражающих реальные процессы, происходящие в ней, предложены и обоснованы характеристики зоны чесания - её площадь и объём. Новые научные положения отражаются в том, что:

• предложен вероятностный подход к описанию технического состояния валичной чесальной машины;

• на основе полученного экспериментальным путём материала доказано, что разводка между рабочими органами чесальной машины является случайной величиной, закон распределения которой близок к нормальному;

• доказано, что процесс формирования зоны чесания является случайным процессом, который можно описать функциями площади и объёма зоны чесания, доказаны свойства стационарности, нормальности и апериодичности процесса;

• для валичной чесальной машины ЧБВ с применением теории цепей Маркова получены регрессионные зависимости, связывающие параметры процесса чесания и качественные показатели чёсаной ленты с параметрами технического состояния машины;

• получена модель процесса формирования зоны чесания и на её основе предложен алгоритм расчёта параметров процесса и показателей качества выходного продукта, найдены регрессионные зависимости между геометрическими параметрами рабочих органов и площадью зоны;

• предложен метод контроля зоны чесания, основанный на измерении ёмкости между рабочими органами валичной чесальной машины;

• техническое состояние чесальной машины предложено описывать с помощью матрицы состояний, элементами которой являются средние значения объёмов в каждой зоне чесания, их средние квадратические отклонения и функции спектральных плотностей.

Практическая значимость:

• предложенный способ описания зоны чесания, введение понятий площади и объёма этой зоны позволяют расширить диапазон проектно - конструкторских исследований;

• модель процесса даёт возможность прогнозировать результаты процесса и показатели качества выходного продукта на основе небольшого числа начальных данных;

• предложенный метод контроля зоны чесания между рабочими . органами валичной чесальной машины позволяет при создании комплекса на базе ЭВМ диагностировать объёмы зон чесания между рабочими органами машины как на стадии её изготовления, так и при эксплуатации, техническом обслуживании и ремонте; контроль может производиться как в статическом, так и в динамическом режимах;

• система контроля, созданная на основе предложенного способа модернизации узла регулировки разводок между рабочими органами может быть использована в качестве базы для последующей разработки системы автоматического регулирования и контроля состояния рабочих зон валичной чесальной машины, обеспечения стабильности процесса чесания и получения продукта с заданными параметрами.

Апробация работы. Основные теоретические положения и результаты диссертационной работы были доложены

• на заседаниях кафедры технологии конструкционных материалов и ремонта текстильных машин Костромского государственного технологического университета;

• на республиканской научно - технической конференции «ЛЁН -96», Костромской государственный технологический университет;

• на международной научно - технической конференции «ПРОГРЕСС - 94», Ивановский государственный технологический институт;

• на семинаре по теории машин и механизмов Академии наук России (Костромской филиал).

Публикации. Основное содержание диссертационной работы представлено в семи публикациях, в том числе в трёх статьях и четырёх тезисах докладов на всероссийских и международных научно - технических конференциях.

Заключение диссертации по теме «Машины, агрегаты и процессы (по отраслям)», Бойко, Светлана Викторовна

ОБЩИЕ ВЫВОДЫ И РЕКОМЕНДАЦИИ.

1. Анализ факторов, оказывающих влияние на величину и стабильность разводки между рабочими органами, позволил провести их классификацию и установить способы получения диапазонов изменения разводки под влиянием тех или иных факторов.

2. Разводка между рабочими органами чесальной машины, являющаяся случайной величиной, закон изменения которой близок к нормальному, связана регрессионной зависимостью с коэффициентами распределения и съёма.

3. На основе использования уточнённой и дополненной методики определения коэффициентов распределения и съёма и теории цепей Маркова могут быть рассчитаны параметры процесса чесания, имеющие прямую связь с показателями технического состояния машины.

4. Введённые понятия площади и объёма зоны чесания - параметров, характеризующих зону чесания, информационно более насыщенны, чем разводка между рабочими органами.

5. Созданная имитационная модель процесса формирования зоны чесания достаточно полно и достоверно отражает реальный процесс. Она адекватна процессу и даёт хорошую воспроизводимость результатов экспериментов.

6. Зависимости площади и объёма зоны чесания от геометрических параметров, эксцентричности рабочих органов и деформаций, возникающих в процессе эксплуатации, полученные путём машинного эксперимента, подтверждают взаимосвязь процессов, происходящих в зоне чесания, с техническим состоянием машины.

7. Процесс формирования зоны чесания следует рассматривать как случайный процесс, обладающий свойствами стационарности, нормальности и апериодичности. В качестве функций, его описывающих, могут выступать площадь и объём зоны чесания, являющиеся одновременно интегральными параметрами диагностирования технического состояния машины.

8. Техническое состояние машины может быть описано с помощью матрицы состояний, элементами которой являются средние значения объёмов в каждой зоне чесания, их средние квадратические отклонения и функции спектральных плотностей.

9. Емкостной метод диагностирования объёма зоны чесания, основанный на зависимости электрической ёмкости между цилиндрическими оболочками от геометрических размеров оболочек и расстояния между их центрами, может быть использован как интегральный метод оценки технического состояния валичной чесальной машины. Применимость метода основана на свойстве инвариантности ёмкости относительно конформных преобразований.

Список литературы диссертационного исследования кандидат технических наук Бойко, Светлана Викторовна, 1998 год

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРА ТУРЫ:

1. Jablonski W. Zgreblenie bawelny i wlokien chemiczny. - Warszawa, 1968.

2. Kaufmann D. Untersuchungen an der Wanderdeckelcarde. - Textil-Praxis, 1961, 11,12.

3. Kaufmann D. Untersuchungen an der Wanderdeckelkarde. Dissertation TH, Stuttgart, 1957.

4. Monfort F. Journal of the Textile Institute. - 1962, T397.

5. Monfort F., Brach I. Etude de la Carde. - Annales Scientifiques Textiles Belges, Much, №1,1962.

6. Адлер Ю.П., Маркова E.B., Грановский Ю.В. Планирование эксперимента при поиске оптимальных условий. - М., 1976.

7. Азиханов А.А. Причины образования узелков на чесальной машине и борьба с ними. - Дисс. на соиск. уч. степ. канд. техн. наук. Л. 1949.

8. Ашнин Н.М. Кардочесание волокнистых материалов. - М., 1985.

9. Ашнин Н.М., Мешкомаев, Щадилов В.Е. Разработка математической модели волокнообмена в чесальной машине для САПР шерстопрядения. - В сб.: Гибкие автоиатизированные системы, робототехника и САПР в текстильной и лёгкой промышленности. Межвузовский сборник научных трудов. М., ВЗМИ, 1987.

Ю.Бабаян Л.Г., Оренбах С.Б., Ребарбар В.М. Совершенствовать условия эксплуатации современной чесальной гарнитуры. -Текстильная промышленность, №7, 1982.

1 ГБахмуров А.Н., Бойко С.В., Травин Г.М. Анализ размерных цепей узла главный барабан - рабочий валик валичных кардочесальных машин. Тезисы республиканской научно-технической

конференции "Пути совершенствования технологии и оборудования в льняной отрасли текстильной промышленности (Лён - 94)". - Кострома, 1994.

12.Бендат Дж., Пирсол А. Прикладной анализ случайных данных. -М., 1989.

13.Биргер И.А. Техническая диагностика. - М., 1978.

14.Бойко C.B. Моделирование процесса формирования зоны чесания между рабочими органами валичной чесальной машины. Деп. в ЦНИИТЭИлегпром, per. № 3793-ЛП. -М., 1998.

15.Бойко C.B., Гусев В.А. К вопросу о разводке между рабочими органами валичной кардочесальной машины. Тезисы докладов Международной научно-технической конференции «Прогресс - -94»-Иваново, 1994.

16.Бойко C.B., Гусев В.А., Дукалов Д.В., Логинов C.B. Расчёт величины объёмной разводки между рабочими органами валичной кардочесальной машины. Тезисы докладов Международной научно-технической конференции «Актуальные проблемы техники и технологии переработки льна и производства льняных изделий» («Лён-96»). - Кострома, 1996.

17.Бойко C.B., Нахапетова О.Н. Экспериментальные исследования влияния величины и стабильности разводок на параметры процесса чесания. Тезисы докладов Международной научно-технической конференции «Актуальные проблемы техники и технологии переработки льна и производства льняных изделий» («Лён-96»). - Кострома, 1996.

18.Бокс Дж., Дженкинс Г. Анализ временных рядов: прогноз и управление. - М., Мир, 1974.

19.Болотин Г.К. Анализ и оптимизация динамических характеристик высокопроизводительных чесальных машин для хлопка. Дисс. на соиск уч. степ. канд. техн. наук . - Л. 1985.

20.Борзунов И.Г. Вопросы крдочесания и совершенствования чесальных машин, способствующих созданию поточных линий в прядении хлопковых и химических волокон. - М., 1966.

21.Бортников А.Н., Гусев В.А. Стендовая проверка емкостного метода технической диагностики разводок в кардочесальной машине. Отчёт по НИР. Тема № 43-Ни-90. Кострома, КТИ, 1990.

22.Бронштейн И.Н., Семендяев К.А. Справочник по математике для инженеров и учащихся втузов. - М., 1986.

23.Бычкова Т.Л. Исследование динамических и технологических аспектов работы узла шляпочного полотна чесальной машины. -Дисс. на соиск. уч. степ. канд. техн.наук. Л., 1978.

24.Варковецкий М.М. Оптимизация процессов хлопкопрядения. - М., 1982.

25.Варковецкий М.М. Технико - экономическая оптимизация процессов хлопкопрядения как основы управления качеством. Дисс. на соиск. уч. степ: канд. техн. наук. - JL, 1984.

26.Венецкий И.Г., Венецкая В.И. Основные математико-статистические понятия и формулы в экономическом анализе. -М„ 1979.

27.Виноградов Ю.С. Математическая статистика и её применение в текстильной и швейной промышленности. - М., 1970.

28.Владимиров Б.М., Гончаров В.Г. Сопоставление работы отечественных высокопроизводительных чесальных машин для хлопка. - Текстильная промышленность, № 11, 1965.

29.Гикашвили Т.Ш. Разработка оптимального режима процесса чесания с целью повышения производительности валичной чесальной машины. - Дисс. на соиск. уч. степ. канд. техн. наук. JL, 1985.

30.Гукасян Н.И. Исследование взаимодействий волокнистого материала с основными рабочими органами валичных чесальных машин. - Автореферат дисс. на соиск. уч. степ. канд. техн. наук. М., 1968.

31.Гусев Б.Н. Разработка методов получения диагностической информации в прядильном производстве. Дисс. на соиск. уч. степ, докт. техн. наук. - Иваново, 1990.

32.Гусев В.А. Влияние разводок на качественные показатели чесальной машины Ч-600-Л. - Изв. вузов. Технология текстильной промышленности. 1992, №4.

33.Гусев В.А., Бойко C.B., Бортников А.Н. Метод оперативного диагностирования технологических разводок между рабочими оргнами валичных кардочесальных машин. - Сборник научных трудов молодых учёных КГТУ. Кострома, 1997.

34.Гусев В.А., Бойко C.B., Бортников А.Н. Разработка микропроцессорной диагностической системы контроля разводок между рабочими органами чесальной машины ЧБВ. - Сборник научных трудов молодых учёных КГТУ. Кострома, 1997.

35.Гусев В.Е., Музылёв Л.Т., Эммануэль М.В., Слываков В.Е. Прядение шерсти и химических волокон. - M., 1974.

36.Данилов В.В. Нарушение стабильности разводок в шляпочном полотне вследствие перекосов шляпок. - Изв. вузов. Технология текстильной промышленности, № 3,1987.

37.Данилов В.В., Худых М.И. Нарушение стабильности разводок в шляпочном полотне вследствие перекосов шляпок. - Изв. вузов. Технология текстильной промышленности. № 3, 1987.

38. Дунаев П.Ф., Ляликов О,П. Расчёт допусков размеров. - М., 1981. *

39.Дьяконов В.П. Справочник по алгоритмам и программам на языке Бейсик для персональных ЭВМ. - М., Наука, 1987.

40. Дьяконов В.П. Справочник по MathCAD PLUS 6.0 PRO. - М., 1997.

41.Иванов С.С. Влияние величины разводки между барабаном и шляпками чесальной машины на качество прочёса. - В сб.: Научно - исследовательские труды ЦНИХБИ., М., 1954г.

42.Иванов Ю.В. О взаимосвязи отдельных параметров сегментов и их разводок к расчёсывающему барабану. - Изв. вузов. Технология текстильной промышленности. № 4, 1995.

43.Иванов Ю.В. Об условиях перехода волокна в чесальной машине с отдающего на принимающий барабан. - Изв. вузов. Технология текстильной промышленности. 1992, №6.

44.Иезуитова Г.Я., Волков В.П., Савина Г.Н., Севостьянов П.А., Соколин Б.З., Талиев С.В, Хавкин В.П. Автоматизированный лабораторный комплекс КЛА «Текстроника». - Текстильная промышленность. № 5, 1991.

45.Иоссель Ю.Я. Расчёт электрической ёмкости. - Л., 1981.

46.Карасёв Г.И. Головка прибора для обтяжки машин пильчатой лентой. - Текстильная промышленность, № 6, 1951.

47.Карасёв Г.И. Исследование процесса обработки хлопковых волокон в различных узлах шляпочных машин. - Дисс. на соиск. уч. степ. докт. техн. наук. Иваново, 1968г.

48.Качмазова A.C. Исследование работы валичной чесальной машины в гребенном прядении шерсти с целью повышения её производительности. Дисс. на соиск. уч. степ. канд. техн. наук. Л., 1969.

49.Коритысский Я.И. Деформация барабана чесальной машины при обтяжке его цельнометаллической пильчатой лентой. - В сб. Труды НИИЛтекмаш. М., 1953, с. 85-95.

50.Корольков И.А. Оптимизация конструктивных и динамических характеристик основных узлов чесальных машин для шерсти. Дисс. на соиск. уч. степ. канд. техн. наук. - Л., 1984.

51.Кофман Э.Д. Исследование динамических и технологических особенностей работы высокоскоростных чесальных машин. Дисс. на соиск. уч. степ. канд. техн. наук. - Л., 1969.

52.Кофман Э.Д. К вопросу рационального проектирования крестовин барабанов чесальных машин. - Технология текстильной промышленности. Изв. вузов, № 6, 1972.

53.Кофман Э.Д., Гончаров И.П., Манцевич Ю.Г. Оптимизация кинематических и наладочных характеристик чесальной машины для хлопка. - Текстильная промышленность, 1989, № 6.

54.Кофман Э.Д., Добровольский П.П. Деформации поверхности барабанов высокоскоростных чесальных машин. - Технология текстильной промышленности, 1969, № 2.

55.Кофман Э.Д., Русакова H.A., Куклина H.A. Исследование вынужденных колебаний остова чесальных машин. - Технология текстильной промышленности, 1976, № 2.

56.Крюков В.М. ЦМПЛ и эффективность её применения. -М., 1951.

57.Кудрявцева Т.Н. Техническая диагностика шерстопрядильного производства. -М., 1987.

58.Куклина H.A. Исследование динамики кардочесальных машин для шерсти. Дисс. на соиск.-уч. степ. канд. техн. наук . - Л., 1975.

59.Куроедов Ю.И., Худых М.И. Бесконтактный метод определения степени биения главного барабана чесальной машины. - В сб. Учёные записки ИвТИ. Иваново, 1968.

60.Куроедов Ю.И., Худых М.И. Бесконтактный метод определения степени биения главного барабана чесальной машины. - В сб.: Учёные записки ИвТИ. Иваново, 1968.

61.Лежебрух Г.О. Методы расчёта допустимого повышения производительности валичных чесальных, машин. - М., 1968.

62.Лежебрух Г.О. Технологические нормативы по шерстяному производству. 4.2. Камвольное прядение. - М., 1948.

63.Липенков Я.Я. Общая технология шерсти., - М., 1972.

64.Макаров А.И., Крылов В.В., Николаев В.Б. и др. Расчёт и конструирование машин прядильного производства: Учебник для студентов вузов ... - М., 1981.

65.Макаров P.A. Средства технической диагностики машин. - М., 1981.

66.Манцевич Ю.Г. Оптимизация технологических и конструктивных параметров чесальной машины для хлопка нормального габарита. Дисс. на соиск. уч. степ канд. техн. наук. - Л., 1989.

67.Макаров А.И., Севостьянов А.Г., Прошков А.Ф. и др. Расчёт и конструирование машин прядильного производства. - М., 1969.

68.Михайлов А.П. Индуктивный измеритель разводок на ходу чесальной машины. - Текстильная промышленность, 1951, № 4.

69.0ренбах С.Б. Повышение эффективности чесания путём стабилизации разводок между рабочими органами чесальной машины. - Дисс. на соиск. уч. степ. канд. техн. наук. М., 1974.

70.0ренбах С.Б., Кофман Э.Д., Худых М.И. Повышение эффективности работы чесальных машин. - М., 1980.

71.0ренбах С.Б.Гарнитура чесальных машин (эксплуатация, монтаж). -М., 1987..

72.Отчёт по НИР. Изучение влияния разводок между рабочими органами валичной чесальной машины ЧБВ на параметры процесса и показатели качества выходного продукта. Тема № НИ-97. Кострома, КГТУ. 1997.

73 .Паспорт. Машина чесальная бытовая валичная марки ЧБВ. ПО «Орёлтекмаш», 1989.

74.Потапов В.Д., Яризов А.Д. Имитационное моделирование производственных процессов в горной промышленности. - М., 1981.

75.Правила технической эксплуатации чесальных машин в хлопчатобумажном производстве. - М., 1976.

76.Пугачёв B.C. Введение в теорию вероятностей. -М., 1968г.

77.Размерные цепи, методы расчёта плоских цепей. ГОСТ 16320 - 70. -М., 1970.

78.Русакова H.A. Исследование жёсткости, вибрации чесальных машин с целью стабилизации их работы. Дисс. на соиск. уч. степ, канд. наук. - Л., 1976.

79.Севостьянов А.Г., Севостьянов П.А. Моделирование технологических процессов. - М., 1984.

80.Смтрнов В.А., Соколов В.Г. Системное моделирование надёжности плановых решений. -Новосибирск, 1984.

81.Смирнов Н.В., Дунин-Барковский И.В. Краткий курс математической статистики для технических приложений. - М., 1959.

82.Справочник технолога - машиностроителя в 2-х т. Под ред. А.Г. Косиловой и Р.К. Мещерякова. - М., 1986.

83.Степанова С.М., Степанов С.Г. Математическая модель для расчёта динамических характеристик чесальных машин. - Деп. № 2333, Иваново, 1988.

84.Труевцев Н.И., Ашнин Н.М. Теория и практика кардочесания в аппаратной системе прядения шерсти. - М., 1967.

85.Франция а.з. № 2620057, МКИ В 21 В 37 / 08 Уральский НИИ трубной промышленности, заявл. 07.09.87, № 8712381, опубл. 10.03.89. Устройство для регулировки оси прокатных станов.

86.Харазов A.M., Цвид С.Ф. Методы оптимизации в технической диагностике машин. - М., 1983.

87.Хершель P. TURBO PASCAL 4.0 / 5.0/ - Вологда, 1991.

88.Щадилов В.Е. Повышение эффективности работы валичных чесальных машин на основе математического моделирования процесса волокнообмена с учётом структуры перерабатываемого продукта. Дисс. на соиск. уч. степ. канд. техн. наук. - JL, 1988.

89.Эммануэль М.В. Нагрузка на кардной поверхности главного барабана чесальной валичной машины. - Текстильная промышленность., № 8, 1954.

90.Япония а.з. № 60 - 231827, МКИ Д01 G 15 / 32 К.К. Тоёта дзидо сёкки сэйсакусё, заявл.27.04.84, № 59-87224, опубл.18.11.85. Устройство для регулирования разводки на шляпочной чесальной машине.

91 .Япония а.з. № 61 - 262415, МКИ В 21 В 37 / 12 Кавасаки стил корпорейшн, заявл. 20.11. 86, № 60 - 104014. Способ и устройство для контролирования эксцентриситета валков на прокатном стане.

92.Япония а.з. № 61 - 32089, МКИ И 21 И 37 / 00 Кавасаки сэйтэцу К.К., заявл. 19.12.80, № 55 - 178931, опубл. 24.07.86. Способ регулирования зазора между подушками рабочих валков прокатной клети и устройство для измерения этого зазора.