Технологические расчеты проектирования производства шерстяной пряжи по аппаратной системе прядения

1000 мм

Допустимые значения неравномерности кружков ровницы по массе, %

отклонение кружков

коэффициент вариации кружков по массе

разность масс обоих половин бобины

разность между массой одной бобины и средней массы

всех бобин

1.3. Предварительный состав смеси.

Характеристика компонентов смеси

Выбор состава смеси является ответственным этапом, так как состав смеси определяет не только технологические показатели производства пряжи, но и экономические. Поэтому при выборе состава смеси следует в первую очередь руководствоваться опытом работы предприятия и знаниями, полученными в процессе обучения.

Принятые рецепты смесей для выработки заданного ассортимента будут считаться ориентировочными, поскольку требуют проверки их на прядильную способность. Предварительный состав смеси, рекомендуется представить в форме таблицы 1.5.

Таблица 1.5

Предварительный состав смеси

На основании принятого состава смеси дается подробная характеристика каждого компонента в отдельности. Характеристику компонентов следует излагать в произвольной форме в соответствии с ГОСТами на натуральную шерсть [7,8,9], химические штапельные волокна [10,11,12, 13] и ОСТа на отходы шерстяной промышленности [14]. Характеристика должна отражать все необходимые технологические свойства того или иного компонента смеси и позволяла бы использовать их в дальнейших расчетах пояснительной записки.

2. Выбор тонины и длины химических волокон.

Проверка прядильной способности смеси

2.1. Выбор тонина и длины химических волокон

Наличие химических волокон в смесях оказывает весьма значительное влияние не только на качественные показатели готового товара, но и на технико-экономические показатели всего производства от смеси до готового изделия.

Для того, чтобы добиться наивысших технико-экономических показателей при переработке химических волокон в смесях с шерстью необходимо правильно и рационально подойти к выбору тонины и длины химических волокон. Выбор тонины и длины химических волокон следует вести по методике В.И. Гусева, которая подробно изложена в учебнике [15]. Согласно этой методике диапазон тонины химических волокон, который необходимо вкладывать в проектируемую смесь определяется по двум параметрам

Т₁ = (2.1)

Т₂ = (2.2)

где: Т₁, Т₂ – соответственно максимальная и минимальная тонина химического волокна; d_ср – средняя тонина волокна шерсти, мкм;  - среднее квадратическое отклонение волокон шерсти по тонине, мкм;  - плотность смешиваемого химического волокна, г/см³; А – поправочный коэффициент, учитывающий неравномерность химических волокон по тонине, мкм, А = 0,900,95.

Значения показателей d_ср,  - приведены для различных видов шерсти в справочнике по шерстопрядению [16], в приложении 1. Значение показателя плотности , для различных видов волокон приведены в приложении 3.

Диапазон длины химических волокон определяют из следующих выражений:

L₁ = L_ср К₁  К₂; (2.3)

L₂ = L_ср +  + n  l. (2.4)

где: L₁, L₂ - соответственно минимальная и максимальная длина химического волокна, мм; L_ср – средняя длина волокон шерсти, мм;  - среднее квадратическое отклонение длины волокон шерсти, мм; l – классовый промежуток длины волокон в диаграмме распределения:

l = 10 мм; n – число классовых промежутков; для тонкой шерсти n = 0, для полутонкой шерсти n = 1 и для неоднородной шерсти n = 13; К₁ – коэффициент, учитывающий степень неровноты штапельного волокна по длине, К₁ = 1,051,10; К₂ – коэффициент, учитывающий степень укорочения длины волокон в зависимости от метода кардочесания; вида волокон, прочности, долевого содержания.

- При раздельном кардочесании К₂ = 1,0261,146;

- При совместном кардочесании К₂ = 1,0291,247.

Значения показателей L_ср и  для различных волокон шерсти приведены в учебнике [17], в приложении 2.

Произведя необходимые расчеты по формулам 2.1, 2.2, 2.3, 2.4, выбирают с использованием ГОСТов [10,11, 12,13] и приложения 3 необходимую тонину и длину штапельного волокна, выпускаемого промышленностью.

2.2. Проверка прядильной способности проектируемой смеси

Прядильную способность смесей и отдельных ее компонентов в аппаратном прядении шерсти принято характеризовать наименьшей расчетной линейной плотностью, резервом прядильной способности, выходом пряжи из смеси. Для расчета наименьшей линейной плотности используют формулу предложенную В.Е. Гусевым.

, (2.5)

где Н – поправочный коэффициент, учитывающий повышение прядильной способности в зависимости от уровня техники прядения, Н = 1,2; К_обр – понижающий коэффициент используемого обрата; _обр – доля обрата в смеси; Т₁, Т₂, Т_n – минимальная линейная плотность пряжи, выработанная в отдельности из n-го компонента. Значения Т₁, Т₂, Т_n и значения К_обр следует брать из приложения 4; _n – доли участия компонентов натуральной шерсти, химических волокон и отходов гребенного прядения; К_д, К_Т, К_п, К_у – соответственно коэффициенты, учитывающие влияние длины, толщины, прочности, удлинения химических волокон. Значения этих коэффициентов установлены только для шерсти 64^к в смеси с химическими волокнами (вискозные волокна) [25]. Поэтому в расчетах при использовании других видов волокон значения этих коэффициентов следует считать равными 1.

Резерв прядильной способности смеси (R) сопоставляет расчетную наименьшую линейную плотность пряжи с фактической линейной плотностью Т_ф, которую намечается вырабатывать из смеси в соответствии с технической заправкой ткани.

R = , (2.6)

Для расчета следует использовать формулу (2.5) и приложение 4.

Минимальную линейную плотность пряжи можно рассчитать исходя из средней линейной плотности волокон смеси и числа волокон в поперечном сечении пряжи. Установлено, что неровнота по линейной плотности, отвечающая требованиям стандарта при приемлемом уровне обрывности, обеспечивается при числе волокон в поперечном сечении:

- для гребенной пряжи – 40;

- для аппаратной пряжи – 100.

Среднюю линейную плотность волокон смеси рассчитывают по формуле А.А. Синицина.

Т_ср = Т₁  ₁ + Т₂  ₂ + …+ Т_n  _n. (2.7)

Значение линейной плотности n-го компонента определяют из следующего выражения

Т = , (2.8)

где d_ср – средний диаметр рассматриваемого компонента, мкм. Значения d_ср берут из приложения 1 или справочника [16],  - плотность рассматриваемого компонента, г/см³.

Рассчитав таким образом значения линейной плотности для каждого компонента, находят Т_ср.

Минимальную линейную плотность для аппаратной пряжи определяют по следующему выражению

= Т_ср  100. (2.9)

Считается, что с достаточной степенью точности, прядильная способность смесей может быть определена через базовую линейную плотность пряжи. Методика определения Т_б подробно изложена в методических указаниях [18].

Резерв прядильной способности должен быть не менее 15 %, так как при меньшем резерве процесс прядения может протекать с повышенной обрывностью. Величина резерва выше 30 % указывает на недостаточное использование прядильной способности смеси.

Для расчета выхода пряжи из смеси (В_см) используют уравнение А.А. Синицина.

В_см = В₁  ₁ + В₂  ₂ + … + В_n  _n (2.10)

где В₁, В₂, … В_n – выход пряжи из отдельно взятого компонента.

Значения коэффициента В₁, В₂ … В_n берут используя приложение [4]. Полученные результаты сравнивают с выходами базового предприятия и с выходами определяемые временными отраслевыми нормами выходов пряжи из сырья [19], приложение 19. Если полученные результаты соответствуют нормативам или лучше, то данный состав смеси принимают за основу.

В случае, если в смеси используют бораты своего производства, то расчет выхода пряжи из смеси проводят по формуле (2.11).

(2.11)

где b_обр – понижающий коэффициент используемого обрата; _обр – доля обрата в смеси.

Значения b_обр различных видов обратов приведены в приложении 4.

3. Планы переходов и нормы потерь волокна по

переходам производства аппаратной пряжи

Разработка планов переходов и норм потерь по переходам является ответственным этапом работы над проектом. От правильной разработки этой части проекта зависят технико-экономические показатели проектируемого производства.

1. Планы подготовки компонентов смеси

При разработке планов подготовки компонентов смеси следует руководствоваться нормами технологического режима производства шерстяной пряжи [6], где приведены различные варианты планов обработки волокнистых материалов в зависимости от их состояния. Аналогичная информация приводится в справочнике по шерстопрядению [16], в приложении 5. Используя справочный материал и опыт работы базового предприятия позволит правильно подойти к разработке планов подготовки компонентов к смешиванию.

Нормы потерь натуральной шерсти при подготовке ее к смешиванию следует принимать согласно действующей нормативной документации [19], а также можно использовать данные представленные в приложении 6. План переходов с указанием норм потерь сырья при обработке рекомендуется представить в форме таблицы 3.1.

Другие виды потерь сырья при подготовке различных компонентов к смешиванию представлены выше по тексту настоящего пособия.

Таблица 3.1

Планы подготовки компонентов смеси

и нормы потерь волокна по переходам

Отходы в крашении определяют в процентах массы шерсти, поступающей в крашение:

- натуральная шерсть – 0,9 %

- отсортировки и низшие сорта – 1,1 %

- гребенной очес – 0,7 %

Штапельные химические волокна, суровые и крашеные в массе, перед вложением в смесь подвергаются расщипыванию и эмульсированию. Отходы при этом составляют 0,5 % массы волокна, расходуемого со склада. Если суровое волокно подвергается окрашиванию в своем производстве, то потери волокна возрастают на 0,7 % и составят 1,2 %.

Нормы потерь сырья для восстановленной шерсти при предварительной подготовки ее к смешиванию принимают в размере 3 % от ее складской массы.

Нормы потерь сырья при подготовке камвольных и суконных обратов (в процентах к массе поступающего в обработку сырья) следующие:

2. Расщипывание и эмульсирование смесей

Операции расщипывание и эмульсирование компонентов смеси обычно совмещают и выполняют на участке смешивания поточной линии. Поточная линия представляет собой ряд машин и механизмов связанных между собой непрерывностью технологического процесса. Чтобы правильно понять и грамотно выбрать оборудование входящее в состав поточной линии необходимо воспользоваться опытом работы базового предприятия и существующими типовыми поточными линиями, состав которых и последовательность расположения механизмов представлены в литературе [16, 20]. Важным моментом в процессе приготовления смесей является процесс замасливания и эмульсирования. От правильности выполнения данного процесса во многом зависит как будет протекать процесс чесания и прядения, какого качества будет ровница и пряжа, какое количество угаров при этом будет образовываться. В связи с этим, руководствуясь опытом работы базового предприятия, группой перерабатываемой смеси (приложение 8) и справочной литературой [6, 16], приложением 7, выбирают состав замасливающих эмульсий. Доза внесения замасливающей эмульсии так же определяет нормализацию технологического процесса. Процент эмульсии, вносимый в перерабатываемую смесь рассчитывают по формуле

Э = (3.1)

где Р – необходимая доза жирового компонента в составе эмульсии, %; q – суммарное содержание жировых компонентов в эмульсии.

Для аппаратных смесей необходимая доза жирового компонента колеблется в пределах Р = 3,610 % и зависит главным образом от длины перерабатываемого шерстяного волокна и его содержания в смеси. Чем короче шерстяное волокно и больший процент его в смеси, тем больший процент жирового компонента должен находиться в составе эмульсии.

При вложении в смеси более 30 % вискозного волокна, 30-40 % нитронового волокна и более 40 % лавсанового волокна, следует применять раздельное замасливание шерсти и химических волокон.

Средний расход эмульсии к массе смеси составляет 2030 %.

Следует заметить, что увеличение массы смеси после эмульсирования не учитывается в дальнейших расчетах.

Выход смеси после расщипывания рассчитывают только с учетом отходов при расщипывании и смешивании (табл. 3.2). Количество образуемых отходов зависит от группы перерабатываемой смеси.

Группу смеси устанавливают согласно приложения 8.

Таблица 3.2

Нормы отходов при расщипывании и смешивании,

процент массы сухой смеси

3. Отходы в кардочесании и прядении

Отходы в кардочесании исчисляют в процентах массы сухой и расщипанной смеси, в прядении – в процентах массы ровницы. При установлении норм отходов учитывают группу перерабатываемой смеси и используя литературный источник [19] или приложение 9 устанавливают нормы потерь волокна по видам в кардочесании и прядении, представляя их в виде таблиц 3.3 и 3.4.

Таблица 3.3

Нормы потерь волокна в чесании

Таблица 3.4

Нормы потерь волокна в прядении

Выход пряжи (_пр) из смеси по каждому артикулу определяют путем умножения выхода ровницы (_р.с.) из смеси на выход пряжи из ровницы (_п.р.).

_пр = _р.с.  _п.р.

4. Отходы в ткацком производстве

Для определения количества вырабатываемой пряжи для заданного объема готовых тканей необходимо знать нормы отходов по переходам ткацкого производства. Эти нормы исчисляют в процентах массы пряжи, расходуемой со склада, в зависимости от линейной плотности пряжи и типа используемых станков [19], приложение 10. Нормативные значения потерь по переходам ткацкого производства рекомендуется записать в форме таблицы 3.5.

Таблица 3.5

План переходов и нормы потерь в ткацком производстве

3. Расчет часовой выработки пряжи

Порядок расчета часовой выработки пряжи зависит от характера задания мощности проектируемого предприятия. Во всех случаях задания мощности прежде всего следует принять режим работы предприятия и определить число рабочих часов в году (К). При проектировании нового предприятия рекомендуется двухсменный режим с продолжительностью 8 часов в смену или 4154 часа в год. При реконструкции действующего предприятия необходимо опираться на опыт работы предприятия, его производственный объем продукции и место, занимаемое в рыночных отношениях. Рассмотрим возможные варианты задания мощности.

Вариант 1. Мощность производства задана в