Абдикеримов серик жумабаевич «орау машинасында жіптің оралу процесін тұРАҚтандыру»

Техника ғылымдарының кандидаты ғылыми дәрежесіне ізденуге дайындалған диссертацияның

Қазақстан Республикасы

Алматы, 2010

Диссертациялық жұмыс «Сымбат» Дизайн және Технология Академиясының «Технология» кафедрасында орындалған.

техника ғылымының докторы,

профессор

Ресми оппоненттері: М.М. Шукуров

Техника ғылымының докторы,

профессор
Б.Х.Сейітов

техника ғылымының кандидаты,

доцент
Жетекші ұйым: М.Х.Дулати атындағы Тараз Мемлекеттік университеті

Қорғау күні « » 2010ж. Сағ -де «Сымбат» Дизайн және Технология Академиясында біріктірілген ОД 55.01.01 кеңейтілген диссертациялық ғылыми кеңесте өтеді . Мекен-жайы, Алматы қ, Жібек Жолы көшесі, 65а.

Диссертациялық жұмыспен «Сымбат» Дизайн және Технология Академиясының кітапханасынан алуға болады. Мекен-жайы 050004, Алматы қ, Жібек Жолы көшесі, 65а.

Автореферат «27» қараша 2010 жылы таратылды.

55.01.01 диссертациалық кеңестің

ғылыми хатшысы, техника

ғылымдарының докторы, профессор С.Д. Баубеков

КІРІСПЕ

Жұмыстың жалпы сипаттамасы.

Қайта орау процесінің маңыздылығы тоқыма кездемелерін жоғары өнімділікті әдіспен өндірудің пайда болуымен өсе бастады, өйткені иіру процесіне жіптің үзілуі үлкен көлемде орын алуы, орау машинасында кездесіп отыр. Демек, орау машинасының сапасын арттыру, келесі өңдеу процестерінде жіптің үзілгіштігі төмендетеді деген сөз. Ораудың оңтайлы процесі тоқыма өндірісіндегі келесі технологиялық процестерінде жіптің үзілгіштігін төмендететіні ақиқат.

Қолданыстағы орау машиналарында келесі кемшілік орын алған:

• 
  Орау тікиіршігінің радиальды бағытында орама тығыздығының тұрақсыздығы;
  
• 
  Орау машинасының орау зонасында жіпті керудің тұрақсыздығы;
  
• 
  Жіп қозғалысының орналасу жолы тұрақты емес. Бұл өз кезегінде технологиялық процестің жағымсыз факторы болып табылады, осы фактордың себебінен оралушы орамның шашылуы, орамдаушы барабаншаның тікиіршігінен жіптердің шығарылып тасталуына және жіптердің үзілгіштігінің артуына алып келеді.
  
• 
  Электроүзгішпен жұмыс істейтін орау машинасында бобина диаметрі бірдей болғанда, әртүрлі уақыт аралығында қалыпты қысым шамасы өзгеріске түсіп отырады.
  

Жоғары жылдамдықты орау машинасында орама тығыздығын автоматты түрде реттейтін жетекпен, орамалау зонасында жіптің керілісін өз деңгейінде қамтамасыз ету, сонымен қатар қайта орау барысында аталған барлық процестерді басқаруды және оларды бақылауды жоғары дәлдікпен іске асыруды қамтамасыз ететін орау машинасының жетілдіру бірден - бір аса маңызды болып табылады. Айнымалы инерциялы параметрлерді ескере отырып орау машинасының қайта орау процесін кешенді түрде зерттеуді орындау орынды мәселе екені анық. Осыған байланысты, қайта орау техникаларын және оның технологиялық орындалуын тұрақтандыру, жетілдіру мәселесі өзекті проблема болып отыр.

Жұмыстың мақсаты конусты тікиіршік орамасының тығыздығын тұрақтандыруды және орау барысында жіптің керілуін тұрақтандыруды қамтамасыз етуді жүзеге асыру болады.

1. 
   Орау машинасындағы конусты бобинаның бірқатар ауыспалы инерциялы параметрлерін аналитикалық түрде анықтау.
   
2. 
   Орау процесі барысында конусты бобинаның кинематикалық және динамикалық талдауларын орындау.
   
3. 
   Орау зонасындағы жіптің керілісін анықтау.
   
4. 
   Орау машинасында орау жылдамдығының тұрақтылығын қамтамасыз ету шартын анықтау.
   
5. 
   Жіпті екі қабатты конусты патронда орау және тарқату кездеріндегі жіпке әсер етуші күшті зерттеу.
   
6. 
   Конусты бобинаға оралған орама тығыздығын реттеу тәсілін орындау.
   
7. 
   Конусты бобинада орау кезіндегі салыстырмалы сырғуды зерттеп, оны болдырмайтын шараны ойластыру.
   
8. 
   Теориялық зерттеулер нәтижесін эксперименталдық жолмен дәлелдеу.
   
9. 
   Зерттеулер нәтижесін ескере отырып, орау машинасын қайта құрамдау үшін техникадлық шешімдерді ұсыну.
   

1. 
   Орау процесін теориялық зерттеу нәтижесінде конусты орау тікиіршігі орамының ағымдағы радиусы үшін формула, орама тікиіршігінің радиусы өзгеруіне байланысты массасы мен инерциалық моментін анықтауға арналған формула, конусты орау тікиіршігінің бұрыштық жылдамдығы және үдеуінің өзгеріс заңдылықтары айқындалды. М-150-2 машинасында орау кезіндегі жіптердің керілу күшін анықтауға арнайы өрнек тұрғызылды. Осы өрнекті талдау жіпті орау зонасында керілу күшінің тұрақты болмауын көрсетті. Жіптің керілу күшінің тұрақты болуы үшін керуді реттегіш прибор мен орамды орнықтыру арасындағы ара қашықтық ораудың барлық уақытында бірдей болуы шарт екені дәлілденді. Бұл жағдайды қамтамсыз ету үшін жұмыста пішінді компенсаторды қолдану ұсынылады.
   
2. 
   М-150-2 машинасында орау жылдамдығы және орама диаметрі әртүрлі мәндерінде, орама собығы мен орау барабаншасының арасындағы серіппелі және геометриалық сырғу коэффициентері анықталынды. Бұл үшін арнайы М-150-2 машинасыда өлшеу қондырғысы жасалынды.
   
3. 
   Жіптің керілуін экспериментті түрде зерттеу, жіптің керілуі бір цикл аралығында периодты түрде өзгеретінін көрсетті. Жіптің керілуін теориялық жолмен талдау үшін регрессия теңдеу құрылды. Бұл үшін шаблондар тәсілі қоданылды. Регессиялық теңдеуді құру үшін тригонометриялық қатар қолданылып оның коэффициентері анықталып, жіптің керілуінің өрнегін тұрғызылды
   
4. 
   Экспериментті зерттеу нәтижесінде эластикалық қабаты бар патрондаға жанастырып орындаған собықтан жіпті тарқату кезінде жіптің үзілуі патроны қатты собыққа қарағанда 33 пайызға төмен болатыны дәлелденді. Қатты патронды конустық собықты өңдегенде, жіптің керілуіне собықтағы тарқату зонасының орынжайы және тарқату жылдамдығының мәндерінің үлкен әсері бар екен. Бұл жағдайда жіптің тартылуының бірқалыпсыздығы 77,6 % жетеді екен. Эластикалық патронды конустық собықты тарқату кезінде жіптің керілуі іс жүзінде барлық тарқату кезеңінде тұрақты болады (керілудің өзгеру шамасы 4 – 8 % болады) олай болса тарқату күші тарқау зонасына және тарқату жылдамдығына тәуелді емес. Жүргізілген зерттеу нәтижесіне сүйеніп, конусты түтік, патронында эластикалық қабаты бар, жанаса оралған собықты өндірісте қолдану, керілудің және үзілудің ұлғайуын болдырмай, машинаның жылдамығын өсіруге, өндіріс өнімділігін арттыруға болады.
   
5. 
   Орау орамасының тығыздығын тұрақтандыру үшін конус патронды екі қабатты жасау ұсынылған. Мұндай конустық үстіңгі қабаты майысқақ, эластикалық материалдан жасалуы қажетті. Сонымен қатар, үстінгі қабаттың пішіні, өстік бағытта, парабола түрінде жасалуы қажетті. Бұл жағдайда ораманың радиусы және өсі бағытында тығыздығы тұрақтанып, жіптің үзілуі сиректейтіні дәлелденді. Эластикалық қабатты конустық патронда жіпті орауда оның кернеуін тұрақандыру үшін пішінді компенсатор қолдану қажеттігі дәлелденіп, оның пішіні анықталды.
   
6. 
   Жұмыстағы ұсыныстарды орау машинаысын жаңартуда қолдану еңбек өнімділігің 1,17 есе (17 пайызға) өсіретіні көрсетілді.
   

Жұмыстағы тұжырымдар мен қортындылардың шынайылығы теориалық және эксперименттік мәселелерді комплексті шешумен, теориалық зерттеулерде дифференциалды және интегралды есептеумен, теориялық механика тәсілдерін қолданумен, машина механизмдері мен құрылымдарын жобалау негін қолданумен нақтыланып айқындалды.

Ғылыми нәтижелер өндірісте келісім шарттық және тақырыптық жұмыс көлемінде қолданысқа ие болды.

«Меланж» АҚ Шымкент тоқыма өндірісінің техникалық кеңесу шешімімен сериялы түрде шығарылатын орау машинасының нығыздау жүйесін жасау және жабдықтау үшін жасалған есептеу әдістемесі қабылданды. Экономикалық талдау М–150–2 орау машинасының орамалау жүйесінің жаңартылуын орынды деп тұжырымдайды.

Бір машинаны енгізудегі болжанып отырған жылдық экономикалық тиімділік 940800 теңгені құрайды.

- М–150–2 орау машинасының конусты орау тікиіршігінің бірқатар ауыспалы инерциалық параметрлерді анықтау бойынша тапсырмаларды шешуде;

- М-150-2 орау машинасы орамасының тығыздығын жаңадан реттеу жабдығын жобалаудағы кинематикалық есептеулер мен принциптердің теориялық негізін жасауда;

- Орау машинасының жұмысының сапасын арттыру мақсатында, оның орау механизіміне екі қабатты конусты патронды, пішінді компенсаторды, нығыздау білігінің нығыздау күшін реттегіш құрылымдарды еңгізілуді шешті.

Диссертациялық жұмыстың негізгі жағдайы төмендегі ғылыми орындарда беріліп пікір алмастырылды:

1. Абдикеримов С.Ж., Қойланова А.А. Орау тікиіршігіндегі ораманың сапасын жоғарылату және олармен иірім жіпті тізіп орау барысындағы процесстерді жақсарту жолдары. // «Әуезов оқулары-8 ғылыми жетістіктер - өркениеттің мәдени және экономикалық дамуының негіздері » атты халықаралық ғылыми-тәжірибелік конференцияның еңбектері Шымкент-2009ж №8 3-5.б.

2. Абдикеримов С.Ж., Мырхалыков Ж.У. Жіпті қайта орау процесінің параметрлерін жобалау мәселесіне қатысты. // Ғылым мен білімдегі инновациялық дамудың мәселелері атты Халықаралық ғылыми-практикалық конференцияның материалдары. Академиялық инновациялық университет 15-16 сәуір 2010ж. II-том, 222-228 б. Шымкент-2010ж.

3. «Меланж» АҚ Техникалық Кеңес отырысында, Шымкент қаласы, 2009 жылдың февраль.

4. Халықаралық ғылыми-техникалық конференцияда «Қырғызстан Республикасында машина жасау саласының қазіргі жағдайы және оның даму перспективалары», аталған конференция И. Раззақов атындағы Қырғыз Мемлекеттік Техникалық Университетінің «Машина жасау Технологиясы» кафедрасының 50 жылдығына орай арналып отыр, Бішкек қ, 29-30 май 2009 ж.

5. М.Х.Дулати атындағы ТарМУ «Тоқыма өндірісінің Технологиясы» кафедрасының кең ауқымды отырысында, Тараз қ.

Жариялым. Диссертация тақырыбы бойынша 10 ғылыми мақалалар (1-өнертапқыш патенті ұсынылып, қаралуда тіркеу номері 2010/0686) жарық көрді. Жұмыс көлемі. Диссертация 29 суреті және 12 кестесі бар, 120 парақтық компютерлі тексттен тұрады. Аталған диссертация кіріспеден, төрт бөлімнен, қорытындыдан, әдебиеттер тізімінен және қосымшадан тұрады. Әдебиеттер тізімі 136 атаудан тұрады.

Қорғауға шығарылып алынатын ғылыми жағдайы:

1. 
   Бобинаның радиалды бағытында және оның биіктігі бойынша орама тығыздығының тұрақтылығын жоғарылатуды қамтамасыз ететін орау машинасының иілгіш негізіндегі екі қабатты конусты патронның параболалы профилі аналитикалық түрде анықталатын әдістеме ұсынылуда.
   
2. 
   Стационарсыз режим үшін аналитикалық байланыстылық ұсынылады, ал орау барабаншасының фрикционды берілісіндегі доғаның сырғымалылығын анықтау үшін орау машинасының конусты патроны ұсынылады.
   

Орау машиналарында орамның тығыздығын тұрақтандыру иірім жіптің сапасын арттыруға, осыған сәйкес тоқыма өндірісінің өнімділігін арттаратыны дәлелденді.

Конусты патронда оралған ораманы зерттеп, конусты бобинаның шет жақтарында тығыздық жоғары болатынын көрсетті. Бұл жағдайдың орындалуы конусты бобинаның шеткі жақтарында орама оралу бұрышының өзгеруіне, жіпті орауда бос жіп ұзындығының әртүрлі болуына және жіпбағыттағыштың жылдамдығының бәсеңсуіне байланысты екені теориалық жолмен дәлелденді. Осы зерттеу нәтижесінде конусты бобина шеттерінде орау тығыздығы, оның ортасымен салыстырғанда жоғары болатыны көрсетілді.

Конусты бобинаның орамының тығыздығы бірқалыпты болмауы орамада жіптердің шатысуына, орамның қысылып қалуына әкелетіні, сонымен қатар ораманың орташа тығыздығын үлкейтуге мүмкіндік бермейтіні теориалық талдау нәтижесінде анықталды. Сонымен қатар конусты бобинадан орамды тарқату кезінде жіптің керілуін өсіріп, жіптің үзілуіне әкеледі, бұл өнімділікті төмендететіні анық.

М-150-2 орау машинасында конустық патронды орау кезінде, жіпберу аймағында конустың құраушысының бойында жіптің орналасына байланысты, тек бір қабат ораудың өзінде жіптің керілуі әртүрлі болады екен. Бұның тағы бір себебі өзін-өзі тоқтату шыбықшасы мен орау барабанының тиісу зонасына дейінгі ара қашықтығының әртүрлі болуына байланысты. Конус патроны бойында оралған орамдарындағы жіптің ұзындығының әртүрлі болуына байланысты жіптің керілу күші де әртүрлі болады, олай болса жіптің орау тығыздығы тұрақты болмайтыны жұмыста келтірілген. Қайта ораудың жылдамдығын тұрақтандыру үшін, жіптің керілу бірқалыпты болуы үшін, орау машиналарын жобалауда ораманың айнымалы инерциалық параметрлерін ескеру қажеттігі негізделді.

Әдебиеттік шолу және теориалық талдаулар негізінде жұмыстың ғылыми бағыты нақтыланып, зерттеу мәселесі қойылды. Жұмыста қаралатын мәселе ретінде орау машинасындағы процесті кешенді қарастырып, орау процесін зерттеуде ораманың айнымалы инерциалық параметрлерін ескеріп зерттеуді орындау қажеттігі көрсетілді.

Тарауда, М–150–2 орау машинасы үшін ораудың моделі екі түрде қарастырған. Олар: ораманың эксцентриситетті моделі және ораманың идеалді моделі.

Орау механизмін талдауда, әсіресе конусты тікиршіктің үдеуі жоғары болғанда оның инерциалық параметрлерін талдаудың маңызы үлкен. Өйткені орау процесінің тұрақты орындалуы, жіптің керілуі, собықтың тығыздығы бірқалыпты болуы осы шамалармен тікелей байланысты.

М-150-2 орау машинасында конусты тікиршігінің жоғарыда келтірген екі моделі үшін теориалық жолмен теңдеулер құрылып, оларды сандық жолмен есептеп, нәтижесінің айырмашылығы шамалы болатынына көз жеткізілді.

Тікиіршік массасының, радиустың өзгеруіне байланысты өзгеру сызбасы m=f(R)	Тікиіршік инерция моментінің, радиустың өзгеруіне байланысты өзгеру сызбасы I=f(R)

Осыған байланысты собық айналғанда инерциялық жүктеме де тұрақты емес, сондықтан орау кезінде жіптін керілуі де бірқалыпты емес. Бұл жағдай қажетті орама собығының сапасын төмендетеді.

М-150-2 орау машинасының конусты патронында жіпті орау процесінің кинематикалық талдауы. М-150-2 орау машинасының конусты патронында жіпті орау процесінің динамикалық талдауы. Орау барабаншасы және конусты бобинадағы фрикционды берілісіндегі сырғымалылық жағдайының ораманың сапасына әсері. Орау машинасының фрикционды орау жабдықтарындағы орама жылдамдығын тұрақтандыру мәселесіне қатысты. М-150-2 орау машинасының екі қабатты конусты патронында орау кезінде жіпке әсер етуші күштер. Орама тығыздығын ретеу. Пішінді копирі қолданылған автореттеуші көмегімен орау тікиіршігінің орамасының тығыздығын реттеу. Орау бобинасының тұрақты тығыздықты орамасы қалыптастыру мәселесі. Екі қабатты конусты патронның көмегімен орама тығыздығын реттеу әдісі.

М-150-2 машинасындағы орау собығындағы оралатын жіптердің керілу күшін анықтауға арнайы өрнек тұрғызылды.

Осы өрнекті талдау жіпті орау зонасында керілу күшінің тұрақты болмауын көрсетті (сурет 2).

Сурет 2 - Орау радиусының өзгеруіне байланысты орау уақытының өзгеру сызбасы

Жіптің керілу күшінің тұрақты болуы үшін керуді реттегіш прибор мен орамды орнықтыру арасындағы ара қашықтық ораудың барлық уақытында бірдей болуы шарт. Бұл жағдайды қамтамсыз ету үшін жұмыста пішінді компенсаторды қолдану ұсынылды. Ұсынылған компенсатор жіптің ұзындығын реттеу арқылы керілу күшін тұрақтандырады. Компенсатор шыбықшасының пішінін жобалау шарты ретінде жіптің керілуін реттеу приборы мен орағыш барабаншаға дейінгі жіптің ұзындығының тұрақты болуы шарты ұсынылды. Зерттеу нәтижесінде, пішінді компенсаторды өзгертуді реттегіш шыбық ретінде орындап, оны бақылаушы тазалау приборынан кейін, оның симметриалы парабола пішінін керуді реттегіш приборға қарсы орнатылуы керектігі дәлелденді. Бұл жағдайда, компенсаторлық шыбық пішінінің парабола түрінде болуына байланысты, орауға баратын жіптердің орау зонасындағы ұзындықтары бірдей болуы қамтамсыз етіледі.

Орау машинасының орағыш құрылымының динамикасын зерттеу үшін конустық орамға эквивалетті цилиндр орамын алу қажетті. Бұл жағдайда орау машинасыдағы фрикционды беріліс цилиндр және конусты орама арасындағы серпінділі сырғанау процессін зерттеу қарапайым орындалатыны дәлелденді. Орау машинасындағы қайта орау жылдамдығының тұрақтылығын серіпінділі сырғу және геометриалық сырғумен бірге ескеріп қамтамсыз етуге болатыны теориялық тұрғыда қаралды. Орамның оралу тығыздығының тұрақты болмауы жіпті орамнан тарқатуда да жіптегі керілуді, осыған сәйкес кернеудің көбейіп, азайуына әкелетіні көрсетілді. Бұл жағдайда орамалардан орамдардың шашылуы болу мүмкіндігі көрсетілді.

М-150-2 машинасында қайта орау жылдамдығы тұрақты болғанда орамның тұрақты тығыздығын қамтамасыз ету мәселесі шешілмеген. Конустық бобина шеттеріндегі орау тығыздығы ортадағысына қарағанда 1,5...2 есе көп болатыны теориалық жолмен келтірілді. Орау орамасының меншікті тығыздығы радиус және биіктігі бағытында сызықты заңдылықпен өзгереді, осыған орай, орау тығыздығын тұрақтандыру үшін радиусы және биіктігі бойынша реттеуді қамтамасыз ету қажет.

Орау орамасының тығыздығын тұрақтандыру үшін конус патронды екі қабатты жасау ұсынылған. Мұндай конустық үстіңгі қабаты майысқақ, эластикалық материалдан жасалуы қажетті. Сонымен қатар, үстінгі қабаттың пішіні, өстік бағытта, парабола түрінде жасалуы қажетті. Бұл жағдайда орау тығыздығы тұрақатанады.

Бөлімде аналитикалық зерттеу нәтижесінде, орама тығыздығын тұрақтандырудың келесі тәсілдері жетек көмегімен, автореттеуші көмегімен, екі қабатты патрон қолданумен тұрақтандыру қарастырылып, талқыланған.