УДК 675.055

модель системы «кожевенный полуфабрикат - транспортирующий конвейер - переходный участок - валковая пара»

Институт механики и сейсмостойкости сооружений им. АН РУз

Рациональное использование кожевенного сырья и повышение качества выпускаемой продукции во многом зависят от условий проведения процессов механической обработки. Анализ пороков готовой продукции показывает, что, многие дефекты образуется на процессах механической технологии обработки сырья. Создание и совершенствование механизмов и машин с научно обоснованными параметрами механической технологии обработки кожевенного полуфабриката позволить улучшить качество и увеличить выход полезной площади выпускаемой продукции и повысить производительность труда.

Несмотря на большое разнообразие типов применяемых машин, и аппаратов в кожевенном производстве сохраняется еще значительное количество немеханизированных операций. Уровень механизации (удельный вес механизированного труда в общих затратах рабочего времени) составляет 50-75% и только на передовых предприятиях приближается к 80-90%. Кроме того, даже при выполнении механизированных операций рабочему приходится выполнять ручные вспомогательные операции, тяжелые и монотонные.

Критерием высоких эксплуатационных показателей машин механической технологии кожевенного производства являются рациональное использование сырья и повышение качество их обработки. В настоящее время механические процессы обработки влажного кожевенного полуфабриката осуществляются преимущественно на валичных проходных машинах. Во всех машинах заправка и расправка складок, обрабатываемого кожевенного полуфабриката, выполняются вручную [1, 2].

НЕ нашли? Не то? Что вы ищете?

При увеличении ширины рабочего прохода для обеспечения возможности обработки целого кожевенного полуфабриката качество обработки ухудшается. Так как, заправка целого кожевенного полуфабриката в технологическую машину и расправка имеющиеся складки вручную вызывает определенные трудности у обслуживающего персонала.

Следовательно, разработка теоретических и прикладных аспектов совершенствования механизмов и устройств валковых машин кожевенного производства по условиям рационального использования сырья, увеличения выхода полезной площади готовой продукции, повышения качества, физико-механических свойств последнего и эффективности кожевенного производства является актуальной.

В работе процесс механической обработки кожевенного полуфабриката рассматривается как единая система «кожевенный полуфабрикат - транспортирующий конвейер - переходный участок – валковая пара».

1. Кожный покров животного – как объект исследования, имеет сложную структуру, его физика – геометрические параметры существенно влияют на технологию обработки кожевенного полуфабриката. Поэтому при создании машин и механизмов необходимо учитывается эти особенности кожевенного полуфабриката.

Качество расправки кожевенного полуфабриката оценивается коэффициентом расправляемости К,

, (1)

где и площадь кожевенного полуфабриката в расправленном и в нерасплавленном (со складками) положении, соответственно.

2. Транспортирующие и подающие устройства вновь создаваемых машин должны обладать всеми преимуществами существующих машин, прежде всего, обеспечивать транспортировку и подачу любого кожевенного полуфабриката без складок в рабочую зону отжимных валов.

Даны оценки отдельным причинам и определены их значимости в складкообразовании, применительно к конкретным условиям кожевенного производства. Разработаны ряд транспортирующие устройства и механизмы, отвечающие технологическим требованиям процесса.

При прохождении кожевенным полуфабрикатом расстояние между транспортирующими валами требуется эффективно расправить имеющиеся складки. Для чего, необходимо расхождение каждой струны транспортирующего устройства на расстояние , при этом шаг канавок ведущего вала определяется из соотношения,

, (2)

где - шаг n-канавки ведомого вала; - шаг n-канавки ведущего вала.

При этом острый угол между направлением струны и валами определяется из соотношения,

, (3)

где n = 0, 1, 2, 3, …, s – порядковый номер струн, исчисляющийся от середины вала к торцам; l – расстояние между транспортирующими валами; - острый угол между направлением n–ой струны и валами.

Для качественной обработки кожевенного полуфабриката его необходимо подавать в зону обработки согласованно и равномерно. Поэтому скорость подачи кожевенного полуфабриката в зону обработки подбирается в соответствии со скоростью рабочих органов. Откуда определяется радиусы шеек канавок,

, (4)

где радиусы шеек канавок 1, 2, 3, …, n –струны, соответственно; - радиус шейки средней канавки ведущего вала.

3. Транспортируемый в зону валковой пары кожевенный полуфабрикат, на конце транспортирующего устройства за счет силы тяжести падает на поверхность нижнего рабочего вала. Если удастся добиться плавного перехода кожевенного полуфабриката минимальной толщины, то будет обеспечен плавный переход кожевенного полуфабриката со значительной толщиной и жесткостью, так как кожевенный полуфабрикат за счет сил инерции будет падать под некоторым углом к вертикали в сторону его перемещения, т. е. в рабочую зону отжимных валов.

, откуда , , (6)

где - коэффициент трения; - сила тяжести кожевенного полуфабриката, находящегося на переходном участке; - сила нормального давления нижнего отжимного вала, направленная перпендикулярно к касательной, проведенной в точке касания кожевенного полуфабриката с нижним рабочим валом. Величина ее зависит от угла между вертикальной осью и нормалью, проведенной в точке касания кожевенного полуфабриката с нижним рабочим валом.

Таким образом, для предотвращения скопления кожевенного полуфабриката на переходном участке, геометрические параметры рабочих узлов машины должны удовлетворять неравенство (6). Выполнение неравенства (6), т. е. плавный переход кожевенного полуфабриката через переходной участок зависит от многих параметров рассматриваемой системы.

4. При исследовании валковой пары необходимо исходить из сил, действующих на рабочие валки в процессе работы. Величина и направление действующих сил, при захвате обрабатываемого материала и в установившимся режиме различны. Также, они зависят от многих параметров и факторов. Для захвата обрабатываемого кожевенного полуфабриката валковой парой требуется выполнение следующего неравенства

, (7)

где – радиус металлической части рабочего валка; - толщина обрабатываемого кожевенного полуфабриката; - предварительный зазор между рабочими валками; - толщина покрытий рабочих валков; - коэффициент трения при захвате кожевенного полуфабриката валковой парой. Неравенство (7) является нижней границей радиуса рабочих валков.

Также выведена математическая зависимость по определению значения радиусов рабочих валков, в виде , которая позволяет устранить образования складок и пороков, обеспечивая рабочим валкам втягивать в себя и пропускать кожевенный полуфабрикат с одним слоем. Где - радиусы нижнего и верхнего рабочих валков, соответственно; - коэффициенты относительного сжатия кожевенного полуфабриката и материала покрытия рабочих валков, соответственно.

Полученная система математических зависимостей является математической моделью системы «кожевенный полуфабрикат - транспортирующий конвейер - переходный участок – валковая пара». Она включает в себе все параметры системы, т. е. , , , , , , , , , , , , , , , , и и в зависимости от постановки задачи позволяет определить искомые значения параметров.

Вычислительные эксперименты, проведены в универсальной среде математических расчетов MathCAD, которая позволяет определить рациональные значения основных параметров системы в зависимости от влияющих факторов [3].

Рисунок
 

На рисунке приведены графические зависимости функций, и для определенных значений факторов. Полученные результаты будут использованы при разработке валковых технологических машин.

Литература:

1. Бурмистров и аппараты производства кожи и меха – М.: КолосС, 2006. – 384 с.: ил.

2. , , Киселев и расчет механизмов валковых машин для обработки тканей. Иваново.: Ив. Гос. текстильная академия, 1994. - 196 с.

3. , MathCAD 7.0 в математике, физике и в Internet. -М.:"Нолидж",1998.-352 с., илл.