Проект хлопко-прядильной фабрики

Федеральное агентство по образованию

Государственное образовательное учреждение высшего профессионального

образования

«САНКТ-ПЕТЕРБУРГСКИЙ  УНИВЕРСИТЕТ

ТЕХНОЛОГИИ  И ДИЗАЙНА» 
 

КАФЕДРА МЕХАНИЧЕСКОЙ ТЕХНОЛОГИИ ВОЛОКНИСТЫХ  МАТЕРИАЛОВ 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

      Курсовой  проект

Тема: «Проект  хлопко-прядильной фабрики» 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

  Студент                                                      Пискунова А.Ю.

  2-ВВ-1  
 

Руководитель                                              Легезина Г.И.

доцент 

Проект защищен  с оценкой  
 
 
 
 
 
 
 
 
 

Санкт-Петербург

2011 
 
 

Содержание 

   Введение………………………………………………………………………………………3

1. Техническая  характеристика пряжи………………………………………………………..5

2. Выбор системы  прядения …………………………………………………………………..6

3. Техническая  характеристика оборудования……………………………………………….7

4. Выбор сырья…………………………………………………………………………………9

5. Составление  предварительного плана прядения………………………………………...15

6. Расчет выхода  пряжи и полуфабрикатов…………………………………………….......17

7. Баланс сырья………………………………………………………………………………..22

8. Расчет часового  задания на выработку пряжи  и полуфабрикатов………………….......23

9. Расчет потребного  количества оборудования…………………………………………....27

10. Организация  аппаратности и расчет количества оборудования в установке………...30

11.Составления  развернутого плана прядения……………………………………………..35

12.Расчет площади  фабрики…………………………………………………………………42

     Заключение………………………………………………………………………………...45

     Список  использованных источников…………………………………………………….46 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

Введение

   Тема данного курсового проекта  – проектирование хлопкопрядильной  фабрики в составе прядильно-ткацкого  комбината, выпускающего ткань.

   Ткань-это изделие, изготовленное  на ткацком станке переплетением  продольных (основа) и поперечных (уток) нитей. Имеет толщину 0,1-5мм, ширину  обычно до 1,5 м, различную длину. По виду сырья различают текстильные ткани хлопчатобумажные, шерстяные, шелковые, льняные, из химических волокон. Бывают однородные (шерстяные, льняные и т.п.), смешанные (из нитей, выработанных из смеси различных волокон) и неоднородные (напр., с хлопчатобумажной основой и шерстяным утком). Ткани текстильные снятые со станков, называют суровыми (суровьем); они затем подвергаются отделке. Выпускаются беленые, гладкокрашеные и набивные текстильные ткани. Делятся на бытовые и технические.

   В этой работе должны быть решены вопросы выбора сырья, системы прядения, оборудования для обеспечения высокой эффективности производства и качества выпускаемой продукции, а также должны быть произведены расчеты выхода полуфабрикатов и пряжи, расхода сырья, требуемого количества оборудования и площадей для его установки, решены вопросы организации аппаратности оборудования и определены параметры технологических процессов производства.

   Пряжа – текстильная нить, получаемая  при скручивании последовательно  расположенных элементарных или  комплексных волокон.

   Система прядения – перечень  процессов и соответствующих  машин, с помощью которых можно  выработать пряжу. 

   В моём курсовом проекте хлопкопрядильная  фабрика в составе прядильно-ткацкого  комбината выпускает марлю с  артикулом 6922 в количестве 34 млн. пог. м в год, режим работы двухсменный.

   В производстве  для переработки применяют три  системы прядения: кардную, гребенную  и аппаратную. Для получения марли  целесообразнее выбрать кардную  систему прядения. Она применяется  обычно для переработки средневолокнистого  хлопка. Хлопок поступает на фабрику  в сильно спрессованных кипах.  Волокна хлопка в кипах находятся  в беспорядочном состоянии, перепутаны, содержат сорные примеси и  пороки.

   Для получения  очищенной и однородной партии  сырья хлопок разрыхляют, очищают  от сорных примесей и смешивают.  Эти работы выполняют машины, которые объединены в одну  разрыхлительно-трепальную установку.  Хлопок обычно выходит с этой  установки в виде так называемого  холста, который представляет собой  слой волокон, намотанный в  рулон. Этот слой состоит из небольших клочков волокон, расположенных произвольно. В случае агрегирования трепальных машин с последующими формирование холста не требуется. Хлопок, несмотря на интенсивное разрыхление и очистку на разрыхлительно-трепальной установке, еще содержит некоторое количество мелких сорных примесей.

   После  разрыхлительно-трепальной установки  хлопок поступает на шляпочную  чесальную машину. На этой машине  он дополнительно разрыхляется  путем разделения клочков на  отдельные волокна, которые перемешиваются  и очищаются от мелких сорных  примесей и пороков. Кроме того, на чесальной машине из тонкого  выходящего слоя хлопка-ватки,  называемого прочесом, формируется  лента, которая укладывается в  таз.

   Лента  с чесальной машины поступает  на лентосоединительную машину, где из 16 или 20 лент путем параллельной  намотки их на катушку образуется  холстик. Полученные таким образом  холстики поступают на ленточную  машину высокой вытяжки, где  они вытягиваются и снова формируются  в ленты. Номер ленты, выходящей с ленточной машины, примерно такой же, как и чесальной ленты, но волокна в ней лучше распрямлены и расположены более ориентировано относительно оси продукта, а сама лента более равномерна.

   Вместо  лентосоединительной машины и  ленточной высокой вытяжки можно  применять два перехода ленточных  машин с числом сложений на  каждом переходе, равным 6-8, и вытяжкой, примерно равной числу сложений. Хотя по сравнению с предыдущим  этот способ несколько снижает  производительность труда, но  ровнота ленты улучшается за счет большого числа сложений.

   Из ленты  с ленточной машины вначале  получают ровницу на одном  или нескольких переходах ровничных  машин, а затем уже прядильной  машине из ровницы получают  пряжу. Вследствие сильного утонения  продукт на ровничной машине  становится очень слабым, поэтому  для придания некоторой прочности  его по выходе из вытяжного  прибора скручивают с помощью  рогулечных веретен. Полученная ровница наматывается на катушки большого размера, которые поступают на прядильную машину.

   Из ровницы  на прядильной машине получается  пряжа путем утонения ровницы  до требуемой тонины и придания  ей необходимой прочности за  счет скручивания.  
 

1. Техническая характеристика  пряжи

   Техническая  характеристика включает линейные  плотности основы и утка, систему  прядения, сорта основной и уточной  пряжи, их расходы на 100 погонных  метров ткани, которые можно  найти в [1] по заданному артикулу  и ширине готовой ткани.

   Кроме этого, к технической  характеристике пряжи также относятся  нормативные значение удельной  разрывной нагрузки основной  и уточной пряжи. Нормативные  значения удельной разрывной  нагрузки разрабатываются на  опыте работы предприятий отрасли  и задаются государственными (ГОСТ), отраслевыми (ОСТ) или стандартами  организации. Рекомендуемые нормативные  показатели удельной разрывной  нагрузки пряжи для ткачества   в зависимости от назначения, линейной плотности и сорта  пряжи представлены в  табл. 4.1- 4.2 из [3], а остальные технические характеристики берутся из [1] полученные данные приводим в табл. 1. 
 
 

Таблица 1.Техническая  характеристика пряжи для производства марли артикула 6922.

2. Выбор системы  прядения

   Система прядения – это совокупность технологических процессов, применяемых для переработки текстильных волокон в пряжу и выполняемых на машинах прядильного производства. Система прядения и вид используемого сырья выбирается в зависимости от требований, предъявляемых к пряже. При выборе системы прядения следует использовать минимальное количество технологических процессов и машин для их реализации (переходов производства), наиболее совершенное оборудование, обеспечивающее высокую производительность и экономическую эффективность.

Марля должна вырабатываться из кардной пряжи. Выбираем кардную систему прядения.

Принимаем следующую  технологическую цепочку и оборудование:

1. Разрыхлительно-трепальный  агрегат в составе:

- автоматический  питатель марки АП-18;

- смеситель непрерывного  действия марки СН-3;

- наклонный очиститель  марки ОН-6-4М;

- горизонтальный  разрыхлитель марки ГР-8;

- распределитель  волокна пневматический марки  РВП-2;

- две трепальные  машины марок ТБ-3

2. Кардочесальная  машина  ЧМ-50 (бесхолстовое питание)

3. Ленточная  машина I  перехода Л2-50-1

4. Ленточная  машина II перехода Л2-50-1

5. Ровничная  машина Р-192-5

6. Кольцевая  прядильная машина П-76-5М6 

3. Техническая характеристика  оборудования

   1) Трепальная машина  ТБ-3:

частота вращения, об/мин

ножевого  барабана 715, 815, 920, 440,

480, 560

трепала 1190, 1060, 930, 825.

производительность, кг/час 150 - 200

установленная мощность, кВт 4,1

способ  удаления угаров автоматический

рабочая ширина, мм 1000

габаритный  размеры машины, мм:

длина 3565

ширина 1790

высота 2840

Масса машины, кг, не более 2700. 

2) Кардочесальная машина ЧМ-50

Линейная  плотность ленты- 5,55-3,33 ктекс

Скорость  выпускного органа (съемный барабан) – 9,3-42,8 об/мин

Диаметр выпускного органа (съемный барабан) – 670 мм

Производительность – до 40 кг/ч

Габаритные  размеры:

   длина -  3950 мм

   ширина - 1970 мм

Установленная мощность – 6,35 кВт

          3) Ленточная мaшина I, II перехода      Л2-50-1

Линейная  плотность питающей и выпускной  ленты- 2,86-5,00 ктекс

Скорость  выпуска  220 - 410 м/мин

Количество  выпусков – 2

Число сложений – 3-8

Общая вытяжка – 5,5-8,5

Диаметр выпускного органа (передний цилиндр вытяжного  прибора) – 50 мм

Производительность  – 46-193 кг/ч 

Габаритные  размеры:

   длина -  4330 мм

   ширина - 1750 мм

Установленная мощность – 4,0 кВт 

4) Ровничная машина    P-192-5

Линейная  плотность ровницы – 0,182 -1,43 ктекс

Расстояние  между веретенами – 192 мм

Количество  веретен – 48-132 (кратное 12)

Частота вращения веретен –  до 1300 об/мин

Общая вытяжка – 2,55-20

Диаметр выпускного органа (передний цилиндр  вытяжного прибора)  -  32 мм

Крутка -  20-120 кр/м

Габаритные  размеры:

   длина -  5630-13700 мм

   ширина -  3900 мм

Установленная мощность –  5,5-11 кВт 

5) Кольцевая прядильная машина   П-76-5М6

Линейная  плотность пряжи – 15,4-25 текс

Расстояние  между веретенами 76 мм

Количество  веретен на машине – 240-384, в звене - 24

Общая вытяжка – до 60

Крутка  – 40 - 1300 кр/м

Частота вращения веретен – до 13000 об/мин

Диаметр выпускного органа (передний цилиндр  вытяжного прибора) – 45 мм

Теоретическая производительность на 1000 веретен – до 915 - 1250 кг/ч

Габаритные  размеры:

   длина -  9343-16955 мм

   ширина -  770 мм

Установленная мощность – 7,5-11 кВт 
 
 
 

4. Выбор сырья

   Как правило, для производства  пряжи составляется смесь волокон  хлопка смежных типов и сортов, называемая сортировкой. Компоненты  сортировки выбираются так, чтобы  обеспечить необходимые свойства  пряжи при стабильном процессе  ее производства и минимальной  стоимости сырья, которая в  себестоимости пряжи составляет 50 % и более.

   Качество пряжи в значительной  степени определяется физико-механическими  свойствами волокна, из которых  она изготовлена. Поэтому для  достижения поставленных целей  при составлении сортировки к  компоненту с более высокими  свойствами и соответственно  более дорогому, добавляется более  дешевый, свойства и процентное содержание которого обеспечивает получение из данной смеси пряжи с оптимальными технико-экономическими показателями.

   Для выработки пряжи различного  назначения разработаны типовые  сортировки.

   Основой каждой сортировки является  волокно одного сорта определённого  типа (базисный сорт), содержание  которого должно составлять не мене 50%.

   На прядильном производстве необходимо  выработать пряжу, соответствующую  по своим свойствам стандарту.  Для этого следует подобрать  соответствующую типовую сортировку.

Таблица 2. Рекомендуемые типовые сортировки для  производств основной и уточной пряжи

   Для производства основной пряжи выбираем типовую сортировку 5-I.

   Для производства  уточной пряжи выбираем типовую  сортировку 4-II, 5-I,5-II. 
 
 
 
 

4.1 Проверка правильности  выбранной сортировки

   Из таблицы 4.17 [3] выбираем для  основы селекционный сорт С-4727 машинного сбора, выписываем свойства  хлопка, а для утка из этой  же таблицы выбираем селекционные  сорта 3038 машинного сбора, 153-Ф  и тоже выписываем свойства  хлопка. Так как в табл. 4.17 [3] представлены  физико-механические показатели  хлопкового волокна I промышленного сорта, то физико-механические показатели хлопкового волокна i промышленного сорта рассчитываем по формуле:

     А_i = K_i * A_I                                               (1)

  где А_i – свойство хлопка i-го промышленного сорта;

  K_i – корректирующий коэффициент для хлопка i-го промышленного сорта;

  A_I -  свойство хлопка I-го промышленного сорта_.                                            

     Значения  корректирующего коэффициента для  хлопка i-го промышленного сорта нам даны в табл. 4.18 [3].

     Вычислим  значения физико-механических свойств хлопкового волокна 5-I.

     Найдём  линейную плотность:

А_5-I = 1 * 0,177 = 0,177 текс         

     Найдём  удельную разрывную нагрузку:

           А_5-I = 1 * 24,3 = 24,3 сН/текс

     Удельная  разрывная нагрузка вычисляется  по формуле:

               Po = Pp/T                                   (2)            

где Po – удельная разрывная нагрузка [сН/текс];

      Pp - абсолютная разрывная нагрузка [сН];

      Т – линейная плотность волокна  [текс].

     Используя формулу (2), найдем разрывную нагрузку волокна.

           Pp_5-I = 0,177 * 24,3 = 4,3 сН.

Результаты расчета  приводим в табл. 3 для основы

Таблица 3. Средневзвешенные показатели сортировки 5-I;

     Для проверки правильности выбранной сортировки хлопка производится расчет ожидаемой  удельной разрывной нагрузки пряжи  по расчетно-эмпирической формуле проф. А.Н. Соловьева  

                 (4) 

где Р – ожидаемая удельная разрывная нагрузка пряжи, сН/текс;

   P_B – средневзвешенная разрывная нагрузка волокон смеси, сН;

   T_B – средневзвешенная линейная плотность волокон в смеси, текс;

H_O – удельная неровнота пряжи, характеризующая качество технологического процесса

   Т_П – линейная плотность пряжи, текс;

   l_Ш – средневзвешенная штапельная длинна волокон в смеси, мм;

 – коэффициент, характеризующий  состояние оборудования  (принимается равным 1 при нормальном состоянии, снижается до 0,85 при плохом состоянии, и повышается до 1,1 при отличном состоянии оборудования);

К – коэффициент, учитывающий разницу между принятым фактическим коэффициентом крутки пряжи и коэффициентом критической крутки.

   Вычислим  коэффициент К. Для этого необходимо из справочника [2] выбрать фактические  коэффициенты крутки. В нашем задании  фактические коэффициенты крутки следующие: для основы Т = 20,8 текс, α _t = 37

Далее применим формулу

чтобы вычислить коэффициенты критической  крутки для основы и утка.

     А далее из табл. 4.19 [3] выбираем значения коэффициентов «К».

   Значения  удельной неровноты пряжи и коэффициента, характеризующего состояние оборудования, для основы принимаем: Н₀=5 =1.

   Отклонение  расчетного значения удельной разрывной  нагрузки от нормативного значения Рст вычисляем по формуле 

где Δ  – величина отклонения расчетного значения удельной разрывной нагрузки от нормативного, %. 

Для основы:

следовательно или 0,98

%                                                                                

     Так как погрешности для основы не превышает 5%, значит, сортировка выбрана  верно.

     Теперь  произведём те же вычисления для утка.

     Вычислим  значения физико-механических свойств  хлопкового волокна II промышленного сорта (селекционного сорта С-4727 м/с) и II промышленного сорта (селекционного сорта 5409-И м/с ).

     Найдём  линейную плотность для 5-II:

А_5-II = 0,93 * 0,177 = 0,164 текс         

     Найдём  удельную разрывную нагрузку для 6-II:

           А_5-II= 0,96 * 24.3 = 23,32 сН/текс