Проектирование трепальной машины для льняной тресты

 

Государственное бюджетное  образовательное учреждение высшего

профессионального образования

Костромской государственный  технологический университет 

 

Факультет автоматизированных систем и технологий

Кафедра технологии производства льняного волокна

 

 

Курсовой проект по дисциплине:

«Проектирование текстильных машин »

 

Тема:

Проектирование трепальной машины для льняной тресты

 

 

 

Выполнил:

  студент гр.09-ТО-7А

                                                                                     Кобелева А.И.

                                                                              Проверил:

Енин М.С.

 

Кострома 2013г.

Содержание

1.  Описание процесса  трепания ………………………………………с. 3 - 5

2.  Технологические расчёты  трепальной машины…………………..с. 6 - 13

2.1 Определение радиуса трепального барабана…………………..с. 6 - 8

2.2 Определение прочих  параметров трепальной машины……….с. 8 - 12

3. Прочностные расчёты  трепальных барабанов……………………..с.12 - 16

3.1 Расчёт бильной планки  на прочность и допустимый  прогиб…с. 12 - 13

3.2 Расчёт спиц крестовин…………………………………………...с. 13 - 15

3.3 Расчёт вала трепального  барабана………………………………с. 16

4. Определение мощности  привода трепальных барабанов………….с. 17

5. Проектирование зажимного  транспортёра и его привода…………с. 17 - 19

5.1 Расчёт мощности зажимных  транспортирующих механизмов..с. 17 - 19

5.2 Определение мощности  двигателя транспортёра……………....с. 19

5.3 Определение силы зажима  сырца в транспортёре ……………..с. 19 - 20

5.4 Определение диаметра  шкива…………………………………...с. 20

Список литературы……………………………………………………...с. 21

Приложения……………………………………………………………...с. 22

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1. Описание процесса  трепания

В промышленности первичной  обработки лубяных волокон процесс трепания является заключительной операцией, в результате которой получается длинное волокно - наиболее ценную продукцию отраслевых заводов. Задачами процесса трепания являются: разрушение оставшихся после промина механических связей между волокном и древесиной, а так же распрямление волокнистых комплексов при минимальном их повреждении. Решение указанных задач осуществляется за счет ударно-скоблящих  воздействий кромок бил на свисающие пряди сырца под действием сил инерции, трения и натяжения, возникающих при вращении барабанов. Значительным механическим воздействием при трепании является так же скользящий изгиб прядей на кромках. Кроме этого, на ход процесса трепания оказывают влияние воздушные потоки, возникающие при вращении трепальных барабанов.

Льняной сырец, образуемый после  промина тресты, представляет собой  волокнистую массу с содержанием насыпной и присушистой костры. По причине достаточно большой интенсивности воздействий в процессе мятья и неудовлетворительного качества сырца, волокно в сырце может разрываться, что приводит к образованию коротковолокнистых фракций, которые не могут быть выделены при трепании в виде длинного волокна  неизбежно попадут в отходы.

Присушистая костра имеет  достаточно прочную связь с волокном, и по этому удаляется в результате интенсивных ударных воздействий, а так же скользящего изгиба во время обработки трепанием.

Насыпная костра находится  в свободном состоянии и менее  связана с волокном. Поэтому насыпную костру также называют свободной  или несвязанной. Удалять такую  костру из слоя сырца гораздо легче, чем присушистую.

Сложности, возникающие в  процессе трепания, в большей степени  вызваны значительной неоднородностью обрабатываемого материала. Сырье перед обработкой на мяльно-трепальном агрегате имеет повышенную неравноту по следующим показателям:

• влажности;
• отделяемости и группе цвета;
• ширине слоя (длине стеблей);
• положению слоя на мяльно-трепальном агрегате;
• диаметру стеблей;
• угловой дезориентации стеблей в слое;
• прочности (разрывной нагрузке волокна в тресте);
• толщине слоя.

Кроме неравномерности по указанным параметрам, слой льна имеет  так же другие дефекты из-за:

• увеличение углового разворота слоя;
• увеличение угловой дезориентации стеблей в слое;
• роста среднеквадратического отклонения растянутости слоя по комлям и вершинам.

Данные обстоятельства приводят к уменьшению пригодности слоя к  трепанию, а значит к снижению выхода длинного волокна.

Эти дефекты, как правило, появились, по причине применения интенсивных  механизированных технологий уборки льна с поля, а так же из-за нарушений, возникающих при его агропроизводстве.

Варьирование свойств  по указанным параметрам отрицательно отражается на эффективности обработки  на МТА. Это связано с тем, что  режим работы машин, входящих в состав МТА, необходимо менять при изменении  свойств обрабатываемой тресты. Частота  смены режимов работы необходима тем больше, чем больше вариация вышеуказанных свойств. Однако это  не всегда возможно в силу технических  или конструктивных особенностей оборудования, а так же по причине человеческого  фактора. Кроме этого, регулирование некоторых параметров работы трепальных машин возможно только при их остановке. 

До 19 столетия очистку промятого  сырца производили обычно вручную  с помощью деревянных трепал. В 19 веке появилась бельгийское трепальное колесо, работающее по принципу одностороннего трепания.

В начале 20 века стали использоваться конвейерные трепальные машины одностороннего действия.

С середины 20 века и по настоящее  время широкое распространение  получили машины двустороннего действия. Наиболее распространенными на льнозаводах  отечественными трепальными машинами являются двухсекционные мяльные машины мяльно-трепальных агрегатов МТА-1Л  и МТА-2Л.

Основными рабочими органами трепальных машин являются трепальные барабаны и зажимной транспортирующий механизм. Совокупность их конструкционных  особенностей составляет технологическую  характеристику трепальной машины:

• количество секций в машине;
• количество трепальных барабанов в секции;
• форма барабанов;
• диаметр и длина барабанов;
• число бил на барабане;
• расположение рабочей ветви зажимного транспортера по отношению к трепальным барабанам;
• конструкция зажимного транспортера;
• расстояние между осевыми линиями транспортера первой и второй секции;
• пределы и способ регулирования частоты вращения трепальных барабанов.

 

2. Технологические  расчёты трепальной машины

Исходные данные:

1. Скорость кромки била:

минимальная - 9 м/с;

максимальная - 15 м/с.

2. Число секций: 2.

3. Число бил на барабане: 3;

4. Число бил в поле  трепания: 1,3.

5. Количество воздействий  бил на прядь: 95.

6. Ширина бильной планки: 120 мм.

7. Номер перерабатываемой  тресты: 1,00.

8. Плотность загрузки  слоя: 0,38 кг/м.

 

2.1 Определение  радиуса трепального барабана

Радиус трепального барабана должен быть рассчитан таким образом, чтобы конец обрабатываемой пряди  не выходил за пределы поля трепания. Такое исключает захлестывание  свободных участков пряди большой  длины за последнюю от точки зажима кромку. Этим можно предотвратить  такое опасное явление, как обсечка  концевых участков пряди, которая в  свою очередь снижает выход длинного при трепании.

Однако, допускается захлестывание  свободного участка пряди длиной . Значение должно быть небольшим, и его можно принять равным 1...3 см. В этом случае обсечка не будет оказывать сильного влияния на выход волокна. Будем рассматривать момент времени, в который рабочая кромка левого барабана вошла в поле трепания. Данный момент времени характеризуется углом поворота бил:

              ,                                              (1)

где S - расстояние между осями вращений трепальных барабанов.

Для 1-й и 3-й секции:

 

Длину пряди L, находящуюся в обработке, можно определить следующим образом:

,                                          (2)

где ОА - расстояние от точки  зажима до верхней точки пересечения  траекторий вращения рабочих кромок бил барабанов;

        АВ - расстояние между рабочими кромками  соседних бил;

        ВС - расстояние от кромки била правого барабана до нижней точки пересечения траекторий вращения рабочих кромок бил барабанов.

Длину участка ОА из технологических  соображений целесообразно иметь  минимальной и по конструктивным возможностям можно принять равной около 1 см.

Для вычисления длин участков АВ и ВС необходимо знать координаты точек А, В и С, которые можно  определить следующим образом:

(3)

Тогда длины участков АВ и ВС определяются из формул:

;        (4)

Подставив все известные  величины в уравнение (2) и решив  его относительно R численным или графическим методом, можно определить искомое значение радиуса барабана.

По расчётам, выполненным  в программе MathCad (рис. 1), мы получили что что R_б = 367 мм.

 

 

 

 

 

выражаем угол

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2.2 Определение  прочих параметров трепальной  машины

1) Определение линейной  скорости перемещения зажимного  транспортёра:

,                                                          (5)

где А_пр – пропускная способность машины по тресте, кг/ч; А_пр = 1100 кг/ч;

      ρ – плотность  загрузки слоя, кг/м; ρ = 0,35 кг/м.

 

2) Частота вращения барабана  определяется исходя из скорости  кромки била:

,                                                          (6)

где - скорость кромки била, м/с; ; ;

       D – диаметр трепального барабана, м.

Для технологии более удобного представления частоты вращения барабанов в оборотах в минуту. В зависимости от свойств обрабатываемого  материала, частоту вращения барабанов  приходится изменять для получения  высокого выхода волокна при требуемом  содержании в нем костры. Поэтому  в конструкции машины необходимо предусмотреть способ регулировки  частоты вращения трепальных барабанов. Ранее использовались вариаторы, но в современных условиях наиболее целесообразно использовать частотные преобразователи на приводе барабанов. Поэтому для последующих расчетов необходимо определить минимальную и максимальную частоту вращения трепальных барабанов.

 

 

Угловую скорость барабана находим из зависимости:

,                                                            (7)

где R – радиус трепального барабана, м.

 

 

3) Определяем длину барабана:

Длина барабана - важный технологический  параметр трепальной машины и должен подбираться основательно, поскольку  сильно влияет на массу, габариты, металло- и энергоемкость оборудования.

Длина барабана определяет время пребывания сырца в зоне трепания и берется по возможности  большей. Рабочая длина трепальных барабанов современных машин  изменяется в пределах от 1,8 до 3 м. Применение барабанов длиной более 3,5 м вызывает большие конструктивные усложнения, связанные с необходимостью увеличения прочности и жесткости деталей, а поэтому нецелесообразно.

,                                                       (8)

Для 1-й и 3-й секций:

 

 

Принимаем .

 

4) Определяем конусность  трепального барабана:

При проектировании барабанов  трепальной машины, необходимо предусмотреть  конусный участок в начале обработки  для обеспечения дополнительных условий дифференсации процесса путём постепенного повышения интенсивности  воздействий за счёт увеличения диаметра барабана. Длинна конусного участка  должна составлять треть длинны барабана.

 ,                                                    (9)

где n_б2 – диаметр барабана в начале конусной части, об/мин.