Расчет технологического процесса на основе научных исследований остаточных загрязнений на хлопкоочистительном заводе Текст научной статьи по специальности «Техника и технологии»

S

d ) https://dx.doi.org/10.36522/2181-9637-2023-3-9 UDC: 677.21.021(045)(575.1)

РАСЧЕТ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО ПРОЦЕССА НА ОСНОВЕ НАУЧНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ ОСТАТОЧНЫХ ЗАГРЯЗНЕНИЙ НА ХЛОПКООЧИСТИТЕЛЬНОМ ЗАВОДЕ

Таджибаев Мухаммад Ахмаджонович,

кандидат технических наук, доцент кафедры технологий обработки натуральных волокон;

Азимов Самад Солижанович,

кандидат технических наук, доцент кафедры технологий обработки натуральных волокон;

Абдурахимов Комилжон Каримович,

старший преподаватель кафедры технологий обработки натуральных волокон,

e-mail: [email protected]

Наманганский инженерно-технологический институт

Введение

Регламентированный технологический процесс первичной обработки хлопка предусматривает комплекс оборудования, обеспечивающий в заданных нормах выход продукции на хлопкозаводах. Однако, учитывая реалии сегодняшнего времени, в связи с удорожанием энергоносителей, оборудования и комплектующих изделий возникает ситуация нерентабельности переработки хлопка-сырца на хлопкозаводах (Axmedxodjaev, Adashboyev, Yo'ldashev, & То'х1ае^ 2022). Для поддержания экономической стабильности на хлопкозаводах проводят модернизацию по внедрению простых технологий очистки, ориентированных на переработку хлопка-сырца высоких сортов и классов, что снижает потенциальную возможность хлопкозаводов в достижении нормативных показателей выпускаемой продукции. Кроме этого в республике культивируется большое многообразие селекционных сортов хлопчатника (так называемых трудноочищаемых

Аннотация. В данной статье проведен расчет эффективности очистки низкосортного хлопка на хлопкоочистительном заводе. В частности, предлагаются эффективные решения по устранению негативных факторов, влияющих на повреждение хлопка в процессе очистки. На основе экспериментов и научных исследований показаны оптимальные решения для дальнейшего повышения эффективности процесса очистки хлопка. Для определения факторов, влияющих на качество и повреждение волокна, а также для повышения эффективности процесса очистки исследования были проведены на различных сортах хлопка.

Ключевые слова: хлопок, колосник, рабочая камера, сырьевой вал, ускорение, волокно, линейная скорость.

ИЛМИЙ ТАДКИКОТЛАР АСОСИДА ПАХТА

ТОЗАЛАШ ЗАВОДИНИНГ ТЕХНОЛОГИК

ЖАРАЁНИНИ АЖРАЛГАН ИФЛОСЛИКЛАР БУЙИЧА ХИСОБЛАШ

Таджибаев Мухаммад Ахмаджонович,

техника фанлари номзоди, "Табиий толаларни кайта ишлаш технологиялари" кафедраси доценти;

Азимов Самад Солижанович,

техника фанлари номзоди, "Табиий толаларни

кайта ишлаш технологиялари" кафедраси доценти;

Абдура^имов Комилжон Каримович,

"Табиий толаларни кайта ишлаш технологиялари кафедраси" катта укитувчиси,

Наманган му^андислик-технология институти

Аннотация. Мазкур маколада пахта то-залаш заводи пахта тозалаш самарадорлиги-нинг паст навли пахта учун олиб борилган %исоб-китоб тадкикотлари баён этилган. Чигитли пах-тани тозалаш жараёнида пахтага таъсир этув-чи кучлар ва зарарларни бартараф этиш макса-дида унга самарали ечимлар таклиф этилган. Пахта тозалаш жараёнида тозалаш самарадор-лигини янада ошириш учун тажрибалар ва илмий тадиотлар асосида оптимал ечимлар курса-тилган. Толанинг сифати ва шикастланишига таъсир этувчи омиллар аникланиб, тозалаш жа-раёни самарадорлигини ошириш учун турли хил пахта навларида тадкикотлар утказилди.

Калит сузлар: пахта, панжара, иш камера-си, хом мил, тезланиш, тола, чизикли тезлик.

CALCULATION OF TECHNOLOGICAL PROCESS ON THE BASIS OF SCIENTIFIC RESEARCH OF RESIDUAL POLLUTION IN A COTTON CLEANING PLANT

Tadzhibaev Mukhammad Ahmajonovich,

Candidate of Technical Sciences, Associate Professor of Natural Fiber Processing Technology Department;

Azimov Samad Solizhanovich,

Candidate of Technical Sciences, Associate Professor of Natural Fiber Processing Technology Department;

Abdurahimov Komiljon Karimovich,

Senior Teacher of Natural Fiber Processing Technology Department

Namangan Engineering and Technology Institute

Abstract. This article presents calculation of cotton cleaning efficiency of the cotton ginning plant for cotton of low grades. In particular, effective solutions are offered to eliminate the forces and damages affecting cotton during the ginning process. Optimal solutions are shown based on experiments and scientific research to further improve cleaning efficiency in cotton cleaning process. In order to

разновидностей), для которых необходимо использовать другие технологические маршруты обработки и дополнительный состав оборудования (Axmedxodjayev, Obidov, & Sarimsakov, 2020). Технологическое оборудование для такой технологии должно быть эффективным, иметь высокую степень надежности при эксплуатации.

В работах А.Д. Сапона, Г.П. Нестерова, Е.Ф. Будина, П.Н. Бородина и Р.Ф. Белялова приведены опытные данные, позволяющие оценить влияние кратности и последовательности очистки хлопка как на машинах индивидуального принципа действия (ЧХ-3М2 и ЧХ-5), так и на очистительных агрегатах на технологические показатели волокнистого материала. Интерес представляет работа, в которой проведен анализ влияния планов очистки волокна в модулях очистки в составе поточных линий на образование «мягких» пороков в волокне. Авторами установлено, что разукрупнение частиц хлопка-сырца снижает содержание «мягких» пороков в волокне. Впоследствии в работе А.Е. Лугачева предложен новый способ питания хлопком очистителей крупного сора, а также рассмотрен модуль очистки хлопка-сырца от крупного сора, где приведены эффективные профили колосниковых решеток, обеспечивающие повышение очистительного эффекта за счет активизации взаимодействия поверхности колосников с волокнистым материалом.

В 1980-1990 годах работа научно-производственных отделов ОАО «Paxtatozalash» ОАО «PAXTA GIN» была направлена на разработку модулей очистки крупного сора в составе линейно-поточных линий, в которых исследованы планы очистки, кратность и последовательность установки оборудования в агрегате очистки. Общая направленность исследований заключалась в разработке очистительных блоков с элементами транзитного перехода материала в очистителе, увязке модулей очистки в общей схеме агрегата, оптимизации числа модулей и повышении эффективности очистительного комплекса в целом.

92

S

Исследованию вопроса оптимальной установки колосников в модуле крупного сора посвящена работа Р. Расулова, который предложил формировать колосники в группы с различным зазором установки по отношению к пильчатому барабану, что привело к увеличению эффективности очистки.

Зарубежные аналоги модулей очистки. В зарубежной практике очистительное оборудование и комплексы очистки хлопка в основном разрабатываются фирмами США: «Муррей» «Континентал Мосс Игл» и «Кон-тинентал Консолидейшн». Технологический процесс очистки хлопка обычно формируется при многоярусной компоновке оборудования (в вертикальной плоскости), а очистительные агрегаты отличаются громоздкостью и сложностью в обслуживании. Практически полная автоматизация и управление технологическим процессом значительно облегчают эксплуатацию такого оборудования. Следует отметить, что число очистительных модулей в поточных линиях значительно меньше, чем в отечественных разработках, однако недостаточно высокий очистительный эффект оборудования компенсируется усиленной очисткой волокна после джинирования, для обеспечения товарного вида выпускаемой продукции. Отечественная практика усиленной очистки волокна показала снижение модальной длины волокна и увеличение его «усталостных» характеристик (т. е. снижение прочности волокна).

Материалы и методы

При решении технологической задачи определим два направления в исследовании: разработка на базе цилиндрической формы колосника активизаторов процесса и создание комбинированного профиля, сочетающего в себе сопряженные по ходу процесса элементы рабочей грани и радиусного профиля колосника. По первому направлению основным технологическим критериям соответствует профиль колосника, предлагаемый в работе (Gordon & Hsieh, 2007), где на цилиндрической поверхности колосника выполнены выступы, ориентированные под углом к движению материала.

determine factors affecting fiber quality and damage, and improve the efficiency of cleaning processes, researches were carried out on different cotton varieties.

Keywords: cotton, screen, spiked cylinders, acceleration, fiber, linear speed.

Эффективность процесса очистки будет обусловлена порогом сопротивления для прохода сорных примесей (особенно мелких фракций) активизаторами процесса (выступами) на рабочей поверхности колосника (Madumarov, Xoshimov, Qurbanov, & Yo'ldashev, 2022). Результаты исследований Для расчета примем исходную засоренность и заулюченность селекционного сорта хлопка-сырца на хлопкозаводе (табл. 1-3) (Madumarov, |игауе^ & Yuldashev, 2022).

Таблица 1

Исходные данные

Селекционный сорт С6524

Исходная засоренность, С1, % 2,9

Исходная засоренность по улюку, У1, % 1,5

Выход волокна 32,5

Таблица 2

Очистительный эффект оборудования очистительного цеха

Марка агрегатов Очистительный эффект, %

мелкий сор крупный сор по улюку

Сепаратор СС-15А 3 - 7 - -

Сушильный барабан 2СБ-10 - - -

1 ХК 40 - 45 - -

УХК - 40 - 45 20 - 25

Таблица 3

Очистительный эффект оборудования главного корпуса

Марка агрегатов Очистительный эффект, %

мелкий сор крупный сор по улюку

Питатель ПД 5 - 10 - -

Джин ДПЗ-180 15 - 20 - 5 - 10

Волокноочиститель 3ОВП-МУ 25 - 30 - -

05.06.02 - ТУКИМАЧИЛИК МАТЕРИАЛЛАРИ ТЕХНОЛОГИЯСИ ВА ХОМАШЕГА

ДАСТЛАБКИ ИШЛОВ БЕРИШ

1. Расчет очистительного эффек- Существующий технологический про-та очистительного цеха (Sarimsakov O., цесс: Aerodynamics and Pneumatic transport, 2021). а) по сору:

Коц -

1 _ M _ ^CC-iSA I .M _

Коц -

100 4

100

1 ^ УХК'

1 1 100 J 11 100 J Г 100

100 40

1-

100 30 100

Y К~УХК I . M ^УХК

1-

100 22.5

I _ KyxK

100

100 17

Y хк

1-

100

100 16

•100 =

1-

100

■100 = 83,4%;

(1)

б) по улюку:

К<эц —

j_I y_

lOO

J _ Кухк

lOO

| _ К-УХК

lOO

J _ Кухк

1- 1-

20

1-

—1-Г1--

îooj ^ 1С

25

1-

8,5

100J ^ lOO J ^ 100 ) 100 = [1 - 0,8 • 0,85 - 0,8875 - 0.915]-100 = 44,8

lOO

юо =

юо =

(2)

Расчет с учетом модернизации моду- process of transferring cotton to pneumatic ля очистки (Sarimsakov О., Improving the transport and air transportation, 2018):

а) по сору:

Коц -

\ ^СС-15А

К,

оц

100 4

2 К\хк

100

j _ Кухк 100

100

I _ Кухк

100

Y _ ^УХК 100

Y _ ^IXK

100 =

l—li—-Ni-— 100 JI 100

50 100

38,5 100

29 100

100 J I 100

100

100 = 87,7%;

(3)

б) по улюку:

Коц -

г

I "УХК V 100

fi *

V

УХК 100

f тс 2 лухк

100

с

1-

V1 ЮОу

20 Л ( 15

100

V î\J\J ;

Г 11.25"! ' , 100 ,

^ i к

Y ухк

к 100

8.5 ^

100 =

V1 Ю0,

•100 =

= [1 - 0,8 • 0,85 • 0,8875 • 0,915] • 100 % = 44,8 %.

2. Расчет очистительного эффекта главного корпуса: а) по сору:

(4)

Кпс -

1-

1-

Кг

100

1-

к

пд

100

1-

к

дпз

100

100 =

1-

îooj ^ юоу

ч ЮОу

•100 = [l-(0,97 • 0,93 • 0,75)]-100 = 32,3 %;

(5)

б) по улюку:

КГК - КДПЗ - 8 %

3. Общий очистительный эффект хлопкозавода (Sarimsakov, 2021), (Sarimsakov, цесс:

Improving the process of transferring (6) cotton to pneumatic transport and air transportation, 2018).

Существующий технологический про-

05.06.02 - ТУКИМАЧИЛИК МАТЕРИАЛЛАРИ ТЕХНОЛОГИЯСИ ВА ХОМАШЁГА

ДАСТЛАБКИ ИШЛОВ БЕРИШ

а) по сору:

К ОБЩ —

l-11-mfl-32'3

1_11 -^Ш.

2 Кгк

100 =

100

б) по улюку:

К,

ОБЩ

к.

оц

100

100

1 Кгк

100 ) ^ 100.

• 100= [1 - (0,166-0,677)]-100 = 88,8 %

(6)

100

100 =

44.8^1 100

100

100 =

(7)

= [l-(0,552-0,92)]-100 = 49,2 %

Расчет с учетом модернизации модуля очистки (Sarimsakov, Kurbanov, Yo'ldashev, & Jurayev, 2022): а) по сору:

К.

1- 1

ОБЩ

87,7 100

1-

1--

К.

оц

100

I 100 J

-100 =

1-

32,3 100

100= [l - (ОД 23 • 0,677)] • 100 = 92 %;

б) по улюку:

К,

ОБЩ

К.

оц

100

2 _ ^ гк

100

100 =

44.8 100

100

100 =

= [1 — (0,552- 0,92)]-100 = 49,2 %.

4. Определяем засоренность хлопкового волокна после джинирования. Существующий технологический процесс:

\00-С1-^00-КОБЩ) _ 100-3-(100-88,8) \0000-Сг-Коыц ~ 10000-3-88,8

Расчет с учетом модернизации модуля очистки:

С2 =

= 0,34 %.

с.

_ ЮО-С^^ОО-АГрдщ) _ 100-3-(100-92) _Q

IOOOO-Q-.Ä:,

ОБЩ

10000-3-92

24 %•

5. Определяем заулюченность хлопкового волокна после джинирования. Существующий технологический процесс:

У-у

= 100 • У1 • (100 - КОБЩ ) = 100 ■ 1,5 • (100 - 49,2) = Q

10000-У, -.кс

10000-1,5-49,2

77 % -

6. Содержание сора и улюка в хлопковом волокне. Существующий технологический процесс:

Пдж =<Х-

( С -+- Y

2 - юо

V т у

Расчет с учетом модернизации модуля очистки:

г

1,2 - ^0,77 100 j =ЗД8%

Пдж=сс-\ -100

= 1,2-

0,24 + 0,77 32,5

100

= 2,9 % -

(8)

(9)

(10)

(11)

(12)

(13)

(14)

05.06.02 - ТУКИМАЧИЛИК МАТЕРИАЛЛАРИ ТЕХНОЛОГИЯСИ ВА ХОМАШЕГА

ДАСТЛАБКИ ИШЛОВ БЕРИШ

7. Определяем качественный показа- на волокноочистителях (Yo'ldashev, 2022). тель хлопкового волокна, класс его очистки Существующий технологический процесс:

Пв =

100-Пдж(100-.Кд)_ 100-3,18(100-25)

10000-Пдж

10000-3,18-25 Расчет с учетом модернизации модуля очистки:

100-n^(l00-^)_ 100-2,9-(l 00-25)

=2,4 % •

/7И

10000-Пдж^

10000-2,9-25

2,1 %

Анализ результатов исследования

Результаты экспериментов показали преимущество профиля колосника, гнутого из листа железа, так, прирост общего очистительного эффекта, по сравнению с серийным профилем колосниковой решетки, на 3,68 % абс., по крупному сору -вырос на 2,2 % абс., а по мелкому сору - на 4,7 % абс.

Очиститель 1ХК работает следующим образом: хлопок поступает в шахту, затем с помощью питателя хлопок поступает в колковый барабан. Колковый барабан вращается по часовой стрелке и рыхлит комок хлопка-сырца, придвигая его по сеточной поверхности, в этот момент отделяется активный мелкий сор. В таком порядке хлопок очищается в каждом барабане. Отделенный сор поступает в сорный бункер, затем пневмотранспортом проходит по циклонам. Очищенный хлопок-сырец переходит к очередному процессу.

Опасные места агрегата 1ХК: питающие валики и зубчатые передачи, колко-во-планчатый барабан и его ременная передача, шнек конвейера и его ременная передача, верхние люки наблюдения. Для

безопасной работы агрегата опасные места должны быть ограждены и оснащены выключателями.

Выводы

Расчеты по сырьевой зоне завода позволили определить число открытых и закрытых площадок на Букинском хлопкозаводе, так, число бунтовых площадок составило 18 единиц. Выход готовой продукции составил 11 700 тонн волокна, т. е. 32,5 %, а выпуск линта составил в свою очередь 853 тонн, т. е. 2,36 %.

Расчет технологического процесса по Букинскому хлопкозаводу показал, что при установке нового профиля колосника в модуле очистки крупного сора на поточной линии УХК хлопковое волокно из первого сорта (хороший) переходит в высший сорт.

Благодарность

Выражаем благодарность сотрудникам лаборатории «Хлопковая техника и технология» Наманганского инженерно-технологического института, которые оказали нам неоценимую помощь в проведении данного исследования, а также механикам Касансайского хлопкоочистительного завода.

REFERENCES

1. Axmedxodjaev, X., Adashboyev, D., Yo'ldashev, X., & To'xtaev, S. (2022). Investigation of foreign lint cleaning system. Proceedings of the International scientific conference "Economic, innovative, technological problems and international experience of increasing the efficiency of product production based on deep processing of raw materials in cotton textile clusters". Namangan, Uzbekistan.

S

2. Axmedxodjayev, X., Obidov, A., & Sarimsakov, O. (2020). Paxta chigitlarini ishlov berishni samarali texnologiyasini yaratish [Creation of effective cotton seed processing technology]. Namangan.

3. Axmedxodjayev, X. T., Xodjiyev, M. T., & Abduvoxidov, M. (2020). Mashinalarni loyihalash asoslari [Fundamentals of machine design]. Tashkent: Navroz Publ.

4. Axmedxodjayev, X. T., Salimov, A. M., & Tuychiyev, T. O. (2020). Tabiiy tolalarni dastlabki ishlash texnologiyasi [Technology of preliminary processing of natural fibers]. Namangan.

5. Boldinskiy, G. (1975). O profile fartuka syrtsovoy kamery dzhina v zone vkhoda v neye khlopka-syrtsa [About the profile of the apron of the raw gin chamber in the zone of raw cotton entry into it]. Uzbekistan: Khlopkovaya promyshlennost' Publ.

6. Gordon, S., & Hsieh, Y.-L. (2007). Cotton: Science and technology. England: Woodhead Publishing

Ltd.

7. Grober, A. (1970). Zakonomernosti formirovaniya veroyatnostnykh kharakteristik dliny khlopkovogo volokna v protsesse dzhinirovaniya [Patterns of formation of probabilistic characteristics of the length of cotton fiber in the process of ginning]. Uzbeksitan: Khlopkovaya promyshlennost' Publ.

8. Madumarov, I., Xoshimov, O., Qurbanov, A., & Yo'ldashev, X. (2022). Study of cleaning processing of seed cotton in foreign. Proceedings of the International scientific conference "Economic, innovative, technological problems and international experience of increasing the efficiency of product production based on deep processing of raw materials in cotton textile clusters". Namangan.

9. Madumarov, S., Jurayev, Y., & Yuldashev, K. (2022, October 20). General information on the importance of feedstock density and speed in the fiber separation process. Proceedings of the International scientific-online conference of Academic Research In Modern Science, 8, pp. 55-59. USA. doi:10.5281/zenodo.7229260

10. Miroshnichenko, G. (1972J. Osnovy proyektirovaniya mashin pervichnoy obrabotki khlopka [Fundamentals of designing machines for the primary processing of cotton]. Uzbekistan: Mashinostroyeniye Publ.

11. Miroshnichenko, G. I. (1980J. Oborudovaniye i tekhnologiya proizvodstva pervichnoy obrabotki khlopka [Equipment and technology for the production of primary processing of cotton]. Uzbekistan: Ukituvchi Publ.

12. Safarov, N. (1997J. Razrabotka metodiki opredeleniya dinamicheskikh i tekhnologicheskikh pokazateley pil'nogo dzhinirovaniya pri razlichnykh plotnostyakh khlopka-syrtsa [Development of a methodology for determining the dynamic and technological indicators of saw ginning at different densities of raw cotton]. Tashkent.

13. Sarimsakov, O. Sh. (2021). Paxtani uzatish va pnevmotransportyordamida tashish jarayonlarini nazariy asosalari [Theoretical foundations of cotton transfer and transportation processes using pneumatic transport]. Namangan: Usmon Nosir Media Publ.

14. Sarimsakov, O. (2018). Paxtani pnevmotransportga uzatish va xavo yordamida tashish jarayonini takomillashtirish [Improving the process of transferring cotton to pneumatic transport and air transportation]. Namangan.

15. Sarimsakov, O. (2021). Aerodinamika va Pnevmotransport [Aerodynamics and Pneumatic transport]. Namangan.

16. Sarimsakov, O., Kurbanov, D., Yo'ldashev, X., & Jurayev, Y. (2022). Investigation of losing fiber during cleaning cotton. Proceedings of the Conference of the Applied sciences in the modern world: problems and solutions (pp. 78-82). Uzbekistan: Bestpushlisher.

17. Sarimsakov, A. U. (2017). Paxtani dastlabki ishlash texnologiyasida jin mashinasining samaradorligini oshirishni nazariy va amaliy yo'llari bilan asoslash [Theoretical and practical justification of increasing the efficiency of the gin machine in the technology of initial processing of cotton]. Namangan.

18. Sharipov, X. N., Yo'ldashev, X. S., Jurayev, Y. Y., & Urinboyev B. B. (2022). Research of losing fiber cleaner technologies and foreign lint cleaner technologies. Applied sciences in the modern world: problems and solutions, 5, pp. 20-25. Uzbekistan. doi:10.5281/zenodo.6559910

19. Sulaymonov, A., Inamova, M., & Yuldashev, K. (2022, May 15). Theoretical studies of the nature of the interaction of cotton seeds in the gap between the agitator blade and the saw cylinder. Eurasian Journal of Academic Research, 2(11), 666-672. doi:10.5281/zenodo.7218857

20. Tursunov, I., Yuldashev, X. S., & Madiyarov, O. G. (2022). Analysis of changes in air parameters in a cotton separator. Proceedings of the International scientific conference "Economic, innovative, technological problems and international experience of increasing the efficiency of product production based on deep processing of raw materials in cotton textile clusters". Namangan, Uzbekistan.

21. Yo'ldashev, X. S., Xoshimov, O. X., & O 'rinboyev, B. B. (2021). Study of cleaning processing of seed cotton. Ijodkor O'qtuvchi - Creative Teacher, 5(12), 209-213.

22. Yo'ldashev, X. S. (2022). Investigating of moisture content in storing, drying and cleaning the seed cotton. Proceedings of the International scientific conference "Economic, innovative, technological problems and international experience of increasing the efficiency of product production based on deep processing of raw materials in cotton textile clusters". Namangan, Uzbekistan.

23. Yuldashev, K. S., Abduraximov, K. A., Inamova, M. D., & Mirgulshanov, K. A. (2021). Development of the design of a feeder of vibration action for supplying cotton seeds to linter machines. Science, Education, Innovation in the Modern World, IV, pp. 44-50. USA. doi:10.37547/iscrc-intconf14

24. Yuldashev, K. S., Inamova, M. D., Qobilov, M. A., & Abduxaliqov, A. A. (2021). Effect of moisture continent in the process of storing, drying and cleaning the seed cotton. Science, Education, Innovation in the Modern World , (pp. 34-39). USA.

25. Zikriyoeva, E. (1999). Pervichnaya pererabotka khlopka-syrtsa [Primary processing of raw cotton]. Tashkent: Mekhnat

26. Umarov, A. A. (2018). Tola sifatini yaxshilash maqsadida arrali jinni ta'minlash jarayonini takomillashtirish [Improving the process of providing sawn gin in order to improve the quality of fiber]. Namangan.

27. Fazildinov, S., & Kattakhodzhayev, R. (1981). Snizheniye porokov volokna pri pil'nom dzhinirovanii khlopka-syrtsa [Reduction of fiber defects during saw ginning of raw cotton]. Uzbekistan: Khlopkovaya promyshlennost' Publ.

Рецензент: Салимов А.М., доктор технических наук (DSc), профессор кафедры технологий первичной обработки натуральных волокон Ташкентского института текстильной и легкой промышленности.

S

d ) https://dx.doi.org/10.36522/2181-9637-2023-3-10 UDC: 677.021.156

ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ ВАРИАНТОВ ПРОФИЛЕЙ КОЛОСНИКОВЫХ РЕШЕТОК НА ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЙ УСТАНОВКЕ МОДУЛЯ КРУПНОГО СОРА

Нажмитдинов Шухрат Абдукаримович,

лаборант кафедры технологии первичной переработки натуральных волокон, e-mail: [email protected];

Абдулхафизов Бунёд Хакимжанович,

самостоятельный соискатель, ORCID: 0000-0003-1406-9968

Наманганский инженерно-технологический институт

Введение

В основу разработки новых профилей колосников положены требования рыночной экономики к проектируемой продукции: высокая технологичность и надежность в эксплуатации, низкая металлоемкость и энергоемкость процесса изготовления. Исследования по рифленому профилю колосника показали его эффективность в процессе эксплуатации, однако значительные потери материала в отходах, выросшие цены на металл и дефицит в профиле потребовали изыскать новые разработки профилей колосников, чтобы сохранить преемственность положительных свойств известных технических решений (Muradov, Sarimsakov, & №^апоу, 2014). Мы рассмотрели четыре вида профилей колосника: серийный, рифленый, трапециевидный и гнутый из листа металла (или высокопрочной пластмассы) по совместному предложению Ташкентского института текстильной и легкой промышленности и АО «Пахта джин КБ», причем трапециевидный профиль сочетает плоскую грань и радиусный профиль, а гнутый из листа железа содержит прямо-

Аннотация. В статье рассмотрены вопросы разработки новых профилей колосников в оборудовании для очистки хлопка-сырца от крупных примесей в целях повышения эффективности очистки оборудованием, расчетных процессов. Рассмотрены четыре типа профиля колосника для очистительной машины при очистке хлопка-сырца от мелких и крупных примесей. Было установлено два варианта профилей: радиусный и изогнутый металлический колосник. Профильные решетки-колосники были разработаны на заводе «Пахтаджин КБ», и проведены совместные исследования на экспериментальной комбинированной установке. Были проведены эксперименты на разных скоростях для определения производительности и эффективности очистки путем изучения различных профилей стержней колосника в экспериментальном оборудовании для очистки хлопка от крупных примесей. Результаты эксперимента показали, что предпочтительнее гнутый решетчатый колосник из листового железа. Предложенная железная решетка-колосник рекомендуется для промышленного применения.

Ключевые слова: хлопок-сырец, влажность, исследования профилей колосников, очиститель.

ПАХТАНИ ЙИРИК ИФЛОСЛИКЛАРДАН ТОЗАЛАШ ЭКСПЕРИМЕНТАЛ УСКУНАСИДА КОЛОСНИКЛИ ПАНЖАРАЛАРНИНГ ТУРЛИ ВАРИАНТДАГИ ПРОФИЛЛАРИНИ ТАДКИК КИЛИШ

Нажмитдинов Шухрат Абдукаримович,

«Табиий толаларни дастлабки ишлаш

технологияси» кафедраси лаборанти;

Абдулхафизов Бунёд Хакимжанович,

муста^ил тад^и^отчи

Наманган му^андислик-технология институти

Аннотация. Мацолада чигитли пахтани йирик ифлос аралашмалардан тозалаш учун янги панжара профиллари ишлаб чициш, машинанинг тозалаш самарадорлигини ошириш ва уисоблаш жараёнлари куриб чицилди. Чигитли пахтани майда ва йирик ифлосликлардан тозалашда тозалаш машинасига турт турдаги панжара профиллари урнатиш мумкинлиги урганилди. Профилларнинг иккита варианти урнатилди: радиус шаклли ва металлдан ясалган эгилган панжара. Профиль панжаралар «Пахта джин» КБнинг амалиёт заводида ишлаб чицилди ва экспериментал тулиц профилли дастгоу урнатиш буйича цушма тадцицотлар олиб борилди. Пахтани йирик ифлосликлардан тозалаш экспериментал ускунасида колосникли панжараларнинг уар хил вариантдаги профил-ларини тадциц цилиш орцали иш унумдорлиги ва тозалаш самарадорлигини аницлаш учун турли тезликларда тажрибалар утказилди. Тажриба натижалари шуни курсатдики, темир листдан эгилган колосникли панжара афзалликларга эга. Темир колосникли панжара саноатда фойда-ланиш учун тавсия этилади.

Калит сузлар: пахта хомашёси, намлик, панжара профилларини урганиш, тозалагич.

EXPERIMENTAL STUDIES OF GRATE PROFILE VARIANTS ON THE COARSE DEBRIS MODULE EXPERIMENTAL PLANT

Nazhmitdinov Shukhrat Abdukarimovich,

Laboratory Assistant of the Department of Technology of Primary Processing of Natural Fibers;

Abdulkhafizov Bunyod Khakimzhanovich,

Independent Applicant

Namangan Institute of Engineering and Technology

Abstract. The article deals with development of new grid profiles in the equipment for cleaning of seed cotton from major impurities, improvement of the cleaning efficiency of the machine, and calculation processes. Four types of grid profiles were considered for cleaning machines when cleaning seed cotton from small and large impurities. Two versions of the profiles were installed: a radius-shaped and a curved metal grill. Profile fences were developed at the

линейный участок профиля, образующий рабочую грань, и сопряжен в продолжение с криволинейной поверхностью.

Материалы и методы

Профиль колосника имеет высокую избирательную способность при очистке волокнистого материала от мелких и крупных сорных примесей. Нами изучены два варианта профилей: трапециевидный с хвостовиком радиусной формы и гнутый колосник из листового металла. Варианты изготавливались на опытном производстве АО «Пахта джин КБ», а совместные исследования проводились на экспериментальной полнопрофильной стендовой установке кафедры первичной обработки хлопка в Ташкентском институте текстильной и легкой промышленности по схемам, представленным на рисунке 1. Колосники нового профиля установили на полнопрофильной стендовой установке модуля очистки (рис. 2). Эксперименты провели на хлопке-сырце 1 и 3 сорта разновидности С6524 (трудноочищаемая селекция) при расчетной производительности (регулировалась числом оборотов питающих валиков), соответствующей производительности поточной линии установки хлопкоочистительной комбинированной (УХК).

Результаты исследований

Вследствие того, что исследуемые варианты различались по ширине рабочей части 0 = 20 мм - серийный и 1: = 8 мм -предлагаемый, сектор установки колосников в модуле (при одинаковом их количестве) значительно уменьшается, в связи с чем для объективной оценки эффективности профилей устанавливали одинаковое количество колосников, а освободившийся сектор закрывали направите-лем ^и1аутопо^ Капто^ & МагиГкЬапо^ 2016).

Исходные характеристики:

- для 1 сорта: общая засоренность -2,9 %, в т. ч. крупного сора - 0,6 %, мелкого сора - 2,3 %, влажность - 8,4 %, поврежденных семян - 1,2 %;

100

05.06.02 - ТУКИМАЧИЛИК МАТЕРИАЛЛАРИ ТЕХНОЛОГИЯСИ ВА ХОМАШЁГА

ДАСТЛАБКИ ИШЛОВ БЕРИШ

- для 3 сорта: общая засоренность -7,6 %, в т. ч. крупного сора - 2,4 %, мелкого сора - 5,2 %, влажность - 8,7 %, поврежденных семян - 1,95 %.

SO

М2:/

ЩО

а)трапециевидный;

/О MSil

И

б)гнутыйизлиста Рис. 1. Варианты исследования профилей колосников очистителя

Опыты ставили в трех повторно-стях при исходной массе в каждой пробе т = 3 кг, масса регламентировалась объемом шахты-накопителя и была достаточна для стабильного протекания процесса, причем производительность установки регулировалась числом оборотов питающих валиков с помощью вариатора ИВА и соответствовала производительности поточной линии УХК. Эксперименты провели на четырех вариантах профилей колосников: 1 - серийный (круглый 20 мм), 2 - рифленый (диаметр 20 мм), 3 - трапециевидный и 4 - гнутый из листа железа (рис. 3).

"Pakhta Djin KB" practical plant and joint research was conducted on installing of an experimental full-profile bench. Experiments were carried out at different speeds to determine the performance and cleaning efficiency by studying different profiles of the column bars in the experimental equipment for cleaning cotton from large impurities. The results of the experiment showed that the iron sheet bent colosnik grid is preferable. The recommended iron columnar grating is recommended for industrial implementation.

Keywords: raw cotton, moisture content, research of grate profiles, cleaner

Рис. 2. Экспериментальная полнопрофильная стендовая установка

Рис. 3. Варианты исследуемых профилей колосниковых решеток

Таблица

Основные показатели хлопка-сырца после пропуска через экспериментальную

установку

№ Показатель Исходные параметры Очистительный эффект, % от вида профиля колосников

1 2 3 4

I. Показатели хлопка-сырца

1 сорта С6524

1. Засоренность общая, %, 2,9 52,1 57,6 55,2 55,8

в т. ч. крупного сора; 0,6 62,3 63,1 59,2 64,5

мелкого сора 2,3 46,7 56,8 52,4 54,4

PRINT ISSN 2181-9637 ИЛМ-ФАН ВА ИННОВАЦИОН РИВОЖЛАНИШ

ONLINE ISSN 2181-4317 НАУКА И ИННОВАЦИОННОЕ РАЗВИТИЕ

3 / 2023 SCIENCE AND INNOVATIVE DEVELOPMENT

05.06.02 - ТУКИМАЧИЛИК МАТЕРИАЛЛАРИ ТЕХНОЛОГИЯСИ ВА ХОМАШЕГА

ДАСТЛАБКИ ИШЛОВ БЕРИШ

№ Показатель Исходные параметры Очистительный эффект, % от вида профиля колосников

1 2 3 4

2. Влажность хлопка-сырца, % 8,4 - - - -

3. Содержание поврежденных семян, % 1,2 2,7 2,9 3,6 3,1

4. Содержание в отходах, %:

- частиц хлопка-сырца; - 1,93 3,2 2,4 2,2

- свободного волокна. - 0,18 0,27 0,29 0,23

II. Показатели хлопка-сырца 3 сорта С6524

1. Засоренность общая, %, 7,6 48,3 54,5 50,8 54,6

в т. ч. крупного сора; 2,4 53,8 54,2 57,6 56,8

мелкого сора 5,2 45,3 52,4 50,1 51,5

2. Влажность хлопка-сырца, % 8,7

3. Содержание поврежденных семян, % 0,43 3,8 4,20 4,53 3,9

4. Содержание в отходах, %:

- частиц хлопка-сырца; - 2,64 3,78 2,82 2,75

- свободного волокна. - 0,27 0,39 0,34 0,3

Анализ результатов экспериментов представлен в таблице и в виде гистограмм (рис. 4-6).

Варианты профилей колосников:

1) круглый, диаметр 20 мм; 2) рифленый, диаметр 20 мм; 3) трапециевидый; 4) гнутый из листа железа.

Очистительный эффект, Очистительный эффект по Очистительный эффект по общий, % крупному сору, % мелкому сору, %

60 50 40 30 20 10 о

□ Круглый □Рифленный Трапециевидный вГнутый из листа

Рис. 4. Гистограмма основных показателей очистительного эффекта модуля очистки по вариантам колосниковых решеток (хлопок-сырец 1 сорта, 1 класса, разновидность С6524,

W = 8,4 %)

Рис. 5. Гистограмма основных показателей очистительного эффекта модуля очистки по вариантам колосниковых решеток (хлопок-сырец 3 сорта, 1 класса, разновидность С6524,

W = 8,7 %)

102

05.06.02 - ТУКИМАЧИЛИК МАТЕРИАЛЛАРИ ТЕХНОЛОГИЯСИ ВА ХОМАШЕГА

ДАСТЛАБКИ ИШЛОВ БЕРИШ

Рис. 6. Гистограмма основных показателей модуля очистки по вариантам колосниковых решеток (хлопок-сырец 3 сорта, 1 класса, разновидность С6524, W = 8,7 %)

Анализ результатов исследования

Результаты экспериментов показали, что установка колосников с повышенной избирательной способностью к соровыде-лению (рифленый профиль по ГОСТ 578175) улучшает основные технологические характеристики модуля очистки. Следует отметить увеличение интенсификации процесса очистки при разнонаправленной ориентации рифлей в смежных колосниках (Axmedxodjayev, Umarov, & Ortiqova, 2019). Так, установлен прирост очистительного эффекта на 5-7 %, в основном за счет выделения мелких сорных примесей при практически одинаковом проценте образования свободного волокна и поврежденных семян. Вместе с тем следует отметить значительное увеличение ухода летучек хлопка в отходы на 6-8 % (относительно) (Axmedxodjayev, Xodjiyev, & Abduvoxidov, Mashinalarni loyihalash asoslari [Fundamentals of machine design], 2020).

В вариантах по трапециевидному и гнутому из листа профилей установлено преимущество гнутого профиля (рис. 7), практически по всем показателям процесса (Axmedxodjayev & Abduvaxidov, Paxta tozalash mashinalarini hisoblash va loyihalash [Calculation and design of cotton ginning machines], 2013). Следует отметить, что после пропуска хлопка-сырца по варианту с трапециевидными колосниками замечено укорочение сора удлиненной формы (черешков) в отходах на 12-15 %

абс., отмечается и рост содержания свободного волокна в отходах (на 11,8 % отн.) (Axmedxodjayev, Umarov, & Ortiqova, 2019). На колосниках гнутого профиля прирост содержания свободного волокна составил не более 0,5 % (относительно круглого), не отмечено укорочения сора удлиненной формы (Hardin, Barnes, Valko, Martin, &С1арр, 2018).

a) общий вид модуля; И 'rtritfci'*-' 11 '■'•■i

б) вид на колосниковую решетку

Рис. 7. Установка гнутого профиля колосников в модуле очистки

05.06.02 - ТУКИМАЧИЛИК МАТЕРИАЛЛАРИ ТЕХНОЛОГИЯСИ ВА ХОМАШЕГА

ДАСТЛАБКИ ИШЛОВ БЕРИШ

На основании анализа экспериментальных данных можно сделать вывод о предпочтительности гнутого профиля колосника по основным технологическим параметрам процесса перед остальными рассмотренными вариантами. Колосниковая решетка с гнутым профилем становится «прозрачной» для переориентации и выхода сорных примесей в межколосниковые зазоры (Axmedxodjayev & Abduvaxidov, Paxta tozalash mashinalarini hisoblash va loyihalash [Calculation and design of cotton ginning machines], 2013). Поэтому мы провели предварительные расчеты профиля колосника на прочность от воздействия технологической нагрузки (условно принята как Р = 100 кг), на рабочей длине модуля (серийный вариант), равной L = 1 900 мм, при длине пролета между опорами в колоснике S = 475 мм. При толщине гнутого профиля tx = 5 мм и t2 = 2 мм стрела прогиба составила соответственно Z1 = 0,3 мм и Z2 = 1,3 мм, что вполне удовлетворяет технологическим условиям процесса. При выборе минимальной толщины профиля колосника следует увеличить число опор по рабочей длине модуля очистки (Sarimsakov A. , 2018).

Сравнительный анализ результатов экспериментов серийного и гнутого профилей колосников показал прирост общего очистительного эффекта по сравнению с серийным профилем колосниковой решетки на 3,68 % абс., по крупному сору вырос на 2,2 % абс., а по мелкому сору на 4,7 % абс. При этом не замечено прироста

свободного волокна и укорочения сора удлиненной формы в отходах (Ма^опоу, 1ЬгоЫтоу, Akhmedkhojaev, Shaгipov, & Tozhiboev, 2021). Необходимо отметить, что в условиях значительного роста стоимости металла (мировых цен с февраля 2009 года) новый профиль колосниковой решетки в 2,5 раза легче серийной конструкции, что составит значительную экономию по его расходу. Предложение представляет интерес для промышленности ^и1аутопо^ Капто^ & МагиГ^апо^ 2016).

Выводы

Проведены сравнительные эксперименты на полнопрофильной стендовой установке четырех вариантов профилей колосниковых решеток в модуле очистки хлопка-сырца от крупного сора на хлопке-сырце 1 класса 1-го и 3-го сорта разновидности С6524. Результаты экспериментов показали преимущество профиля колосника, гнутого из листа железа. Так, прирост общего очистительного эффекта по сравнению с серийным профилем ко-лосникой решетки составил 3,68 % абс., по крупному сору вырос на 2,2 % абс., а по мелкому сору на 4,7 % абс. В настоящее время в условиях значительного роста стоимости металла новый профиль колосниковой решетки в 2,5 раза легче серийной конструкции, что позволяет иметь значительную экономию по его расходу. Предлагаемый профиль колосника рекомендуется для внедрения в промышленность.

REFERENCES

1. Agzamov, M. (2018). Jinlash jarayonida mahsulot sifatiyaxshilanadiganyangi tejamkor texnologik jarayon ko'rsatgichlarini aniqlash [Identifying new cost-effective technological process indicators that improve product quality during ginning]. Tashkent.

2. Avazbek, O., Mirzaolim, S., Ibrohim, M., & Shokir, A. (2018). The Theoretical Studies of the Cultivation of Three Cotton Seeds along the Plain. Engineering(10), 514-520. doi:10.4236/ eng.2018.108037

S

3. Axmedxodjayev, K., Umarov, A., & Ortiqova, K. (2019, August). Investigation of the Ginning Process on DP series saw gin stands. Engineering, 11(8). doi:10.4236/eng.2019.118036

4. Axmedxodjayev, X., & Abduvaxidov, M. (2013). Paxta tozalash mashinalarini hisoblash va loyihalash [Calculation and design of cotton ginning machines]. Namangan.

5. Axmedxodjayev, X., Salimov, A., & Tuychiyev, T. (2020). Tabiiy tolalarni dastlabki ishlash texnologiyasi [Technology of preliminary processing of natural fibers]. Namangan.

6. Axmedxodjayev, X., Xodjiyev, M., & Abduvoxidov, M. (2020). Mashinalarni loyihalash asoslari [Fundamentals of machine design]. Tashkent.

7. Hardin, R. G., Barnes, E., Valko, T. D., Martin, W. B., & Clapp, D. (2018). Engineering and ginning: Effects of gin machinery on cotton quality. Journal of Cotton Science, 36-46. Retrieved from https:// www.cotton.org/journal/2018-22/1/upload/JCS22-036.pdf

8. Lascano, R., Baumhardt, R., Goebel, T., Baker, J., & Gitz III, D. (2017). Irrigation Termination Thermal Time and Amount on Cotton Lint Yield and Fiber Quality. Open Journal of Soil Science(7), 216-234. doi:10.4236/ojss.2017.79016

9. Mardonov, B., Ibrohimov, F., Akhmedkhojaev, K., Sharipov, H., & Tozhiboev, M. (2021). Theoretical study of the movement of cotton seed flow along the contour of the rib. Engineering(13), 526-535. doi:10.4236/eng.2021.1310037

10. Muradov, R., Sarimsakov, O., & Khusanov, S. (2014). O rezervakh povysheniya effektivnosti pnevmotransportirovaniya khlopka [On reserves for increasing the efficiency of cotton pneumatic conveying]. Mechanical problems.

11. Obidov, A. (2018). Investigation of the Properties of Fibrous Cotton Seeds, for Sorting on a Mesh Surface. Engineering(10), 572-578. doi:10.4236/eng.2018.109041

12. Obidov, A., & Sultonov, M. (2020). To Research the Method of Separating Fibers Suitable for Spinning on a Needle Drum. International Scientific and Practical Conference Cutting Edge-Science, 7 (4), pp. 128-131. Shawnee. Retrieved from https://journals.pen2print.org/index.php/ijr/article/ view/19897

13. Obidov, A., Mamatqulov, O., & Sultonov, M. (2018). Theoretical Analysis of the Movement of Cotton Piece on the Slope Surface. International Conference Science and Practice: A New Level of Integration in the Modern World, (pp. 151-156). Berlin - Warsawa. Retrieved from https://www.sdrp. org/(S(czeh2tfqw2orz553k1w0r45))/reference/referencespapers.aspx?referenceid=2902477

14. Sarimsakov, A. (2018). Tola ajratish jarayoni samaradorligini oshirish maqsadida arrali jin ishchi kamerasini takomillashtirish [To improve the efficiency of the fiber separation process, improve the working chamber of the saw gin]. Namangan.

15. Sarimsakov, O. (2021). Paxta sanoatida ayerodinamika va pnevmotransport [Aerodynamics and pneumatic transport in the cotton industry]. Namangan: Navro'z Publ.

16. Sharipov, K., Akhmedxodjayev, K., Tojiboyev, M., & Sarimsakov, O. (2020). The mathematical model of seed movement on a concave profile rib. Engineering(12), 216-227. doi:10.4236/ eng.2020.123017

17. Sulaymonov, R., Karimov, U., & Marufkhanov, B. (2016). Study and recommendations on foreign-made technologies and equipment for raw cotton ginning, seed linting, fiber and lint cleaning, operated at domestic ginneries. Ташкент: Paxtasanoat ilmiy markazi.

18. Sultonxodjayeva, A. (2012). Paxtani saklash va tayyorlash texnologiyasi [Cotton storage and preparation technology]. Tashkent: Mekhnat Publ.

19. Umarov, A. (2018). Tola sifatini yaxshilash maqsadida arrali jinni ta'minlash jarayonini takomillashtirish [Improving the process of providing sawn gin in order to improve the quality of fiber]. Namangan.

Рецензент: Абдуллаев К.Н., к.т.н., доцент кафедры автоматизации машин Наманганского инженерно-строительного института.

PRINT ISSN 2181-9637 ИЛМ-ФАН ВА ИННОВАЦИОН РИВОЖЛАНИШ

ONLINE ISSN 2181-4317 НАУКА И ИННОВАЦИОННОЕ РАЗВИТИЕ

3 / 2023 SCIENCE AND INNOVATIVE DEVELOPMENT