Scientific journal
Modern problems of science and education
ISSN 2070-7428
"Перечень" ВАК
ИФ РИНЦ = 0,940

REGRESSION ANALYSIS OF THE DEFORMATION PROCESS OF THE FEATHER CORE CORRUGATED ROLL

Chertov Yu.E. 1 Galatov K.S. 1 Molev M.D. 1
1 Institute of the service sector and entrepreneurship (branch) DSTU
The article is devoted to technologies of improving the filling ability of feather mixture, which consists in rolling the feathers corrugated roll on a plane to form a concave side of dint providing additional bending. The analysis of the research object and the factor space. We considered the following affecting the filling ability of the design parameters of corrugated roller: corrugation height; step serration; the width of the peaks of the grooves, the angle of the profile grooves, the diameter of the corrugation peaks, the radius of curvature of the cavity between the riffles, radius grooves, and pressure force on the shaft of feathers when rolling, defined by the gap between the top of the riffles and the contact surface. As an optimization parameter selected measure Fill Power (F. P.) feather mixture, significant factors – pitch corrugations, the width of the top of the riffles, the gap between the top of the riffles and the support plane. The regression model obtained using the Central rotatable compositional scheduling plan of WO – Wilson, as the most tailored for the problem at hand. For the regression model defined rational design parameters of the grooved roll, providing the increase of F. P. 23 ±5,5 %.
indicator Fill Power
grooved roll
factor space
the regression model

При производстве перо-пуховых изделий себестоимость снижают за счет применения в составе наполнителей куриного пера. Для увеличения наполнительной способности перовой массы используют различные способы обработки. [1] При этом свойство перопухового сырья занимать определенный объем при стандартной нагрузке, в соответствие с Европейским стандартом качества DIN EN 12934 European Standard, характеризует показатель Fill Power (F.P.). Расширение ассортимента швейных изделий с куриным пером достигают применением механической деформации стержней перьев, заключающейся в их прокатке между парой валков [6,7], или в прокатке рифленым валком на подающей транспортерной ленте [3,4,5].

Деформация происходит в зазоре между вершиной рифли валка и контактной поверхностью под действием сжимающей нагрузки, в результате на вогнутой поверхности стрежней перьев формируются промины, придающие ему дополнительный изгиб. Рабочим органом устройств, реализующих эти технологии, является рифленый валок. Рекомендации по определению его диаметра приведены в работе [2]. Остальные конструктивные параметры рифленого валка целесообразно уточнить в результате регрессионного анализа процесса деформации, реализуемого на лабораторной установке. Конструкция установки предусматривает установку рифленых валков с различными параметрами. Величина зазора, в котором происходит деформация, регулируется с помощью микровинта с лимбом (цена деления 0,01 мм). Контактная поверхность обработана шлифованием (Rа 0,63 мкм).

При разработке регрессионной модели процесса деформации стержня пера рифленым валком на плоскости в качестве параметра оптимизации целесообразно рассматривать показатель F.P. перовой массы, состоящей из деформированных перьев (Y).

Факторами, влияющими на параметр оптимизации, в общем случае, являются параметры рифленого валка: шаг рифления; угол профиля рифли, ширина вершины рифли, высота рифлей; диаметр вершин рифлей, диаметр впадин рифлей, радиус закругления впадины между рифлями, радиус закругления вершины рифли (см. рисунок 1), а также, зазор между вершиной рифли и контактной поверхностью, определяющий силу давления на стержень пера при прокатке.

Рис.1. Конструктивные параметры рифленого валка

В результате анализа факторного пространства объекта исследования определены значимые факторы: шаг рифления (p); ширина вершины рифли (b); зазор между вершиной рифли и контактной поверхностью (h).

На основании результатов известных исследований [8,2] и анализа процесса механической деформации стержня куриного пера путем прокатки рифленым валком выбраны следующие области варьирования значимых факторов, мм:;; . Уровни и интервалы варьирования факторов в кодированных и в соответствующих им реальных переменных представлены в таблице 1.

Таблица 1

Уровни и интервалы варьирования факторов

Факторы

Уровни варьирования

Интервалы

варьирования,

-1

0

1

 

p – шаг рифления, мм

2

3

4

1

b – ширина вершины рифли, мм

0,25

0,625

1

0,375

h – зазор между вершиной рифли и поверхн., мм

0,04

0,05

0,06

0,01

Уровни варьирования факторов p и b обеспечивались использованием набором сенных рифленых валков (см. рисунок 2).

Рис.2. Параметры сменных рифленых валков

Для исследования процесса деформации использовали центральное рототабельное композиционное планирование (РЦКП) по плану Бокса – Уилсона, как наиболее отвечающее специфике решаемой задачи. Матрица планирования РЦКП после рандомизации в кодированных переменных и результаты эксперимента после прокатки приведены в таблице 2.

Таблица 2

Матрица планирования РЦКП после рандомизации в кодированных переменных и результаты эксперимента после прокатки

№ опыта

х1

х2

х3

Параметр оптимизации Y

13

148

4

+

150

3

+

165

19

+

+

147

21

+

155

8

+

+

170

5

+

+

147

2

+

+

+

147

23

0

169

15

0

+

168

9

0

+

170

12

0

+

+

164

16

0

161

22

0

+

148

1

+

0

154

20

+

0

+

161

7

0

166

17

+

0

165

14

+

0

168

6

+

+

0

155

10

0

0

0

179

11

0

0

0

180

18

0

0

0

179

Для проведения эксперимента были отобраны 23 навески покровного куриного пера по 3 грамма каждая, размерами от 3 до 9,5 см. Взвешивание навесок производилось на электронных весах ВСП-0,5/0,1-1 (3-ий класс точности по ГОСТ 29329 – 92), предназначенных для статических измерений массы грузов при учетных и технологических операциях в промышленности. Эти весы позволяют определять массу в диапазоне от 0,5 г до 500 г с погрешностью 0,05 г.

Для каждого из 23-х опытов использовали рифленый валок требуемых конструктивных параметров. Величину зазора между вершиной рифли и контактной плоскостью выставляли микровинтом с лимбом и контролировали измерительным щупом (ТУ 2-034-225). В каждом опыте частота вращения рабочего органа оставалась неизменной и равной 57 мин-1, что соответствует рациональной скорости деформации стержня пера [9]. Величину показателя F.P. перовой массы до и после прокатки рифленым валком определяли на компактном приборе по методике, разработанной в соответствие со стандартом качества DIN EN 12934 European Standard, Это позволило значительно уменьшить материалоемкость и продолжительность экспериментальных исследований и производить оценку наполнительной способности перовой массы при доверительной вероятности Р=0,95 с погрешностью ± 4 дюйм3/унция. Показатель F.P. навесок до прокатки составлял 147 ± 2,5 %.

В соответствии с матрицей планирования при помощи пакета прикладных математических программ Maple 9.5 была рассчитана и проверена на адекватность регрессионная модель в кодированных переменных

(1)

В кодированных переменных значения параметров в точке оптимума равны:

; ; .

Трехмерные изображения поверхности отклика при фиксированных значениях одного из факторов приведены на рисунке 3.

Рис. 3. Поверхности отклика при фиксированных значениях одного из факторов

На рисунке 3 приведены:

а) зависимость показателя F.P. от ширины вершины рифли () и шага рифления ();

б) зависимость показателя F.P. от ширины вершины рифли () и зазора между ве шиной рифли и контактной поверхностью ();

в) зависимость показателя F.P. от шага рифления () и зазора между вершиной рифли и контактной поверхностью ().

В реальных переменных уравнение искомой регрессионной зависимости имеет вид

(2)

Значения параметров в точке оптимума в этом случае

p = 3,165 мм; b = 0,337 мм; h = 0,052 мм.

При этом показатель F.P. перовой массы увеличивается на 23 ± 5,5 %.

Выводы:

1. В результате анализа факторного пространства объекта исследования определены значимые факторы: шаг рифления; ширина вершины рифли; зазор между вершиной рифли и контактной поверхностью.

2. Разработанная регрессионная модель позволила определить величину конструктивных параметров рифлёного валка: шаг рифления – 3,2 мм; ширина вершины рифли – 0,3 мм; и технологический параметр процесса деформации – зазор между вершиной рифли и плоскостью прокатки – 0,05 мм, которые могут быть использованы при разработке и модернизации оборудования для обработки перопухового сырья.

Рецензенты:

Бекмурзаев Л.А., д.т.н., профессор кафедры «Конструирование, технологии и дизайн» института сферы обслуживания и предпринимательства (филиала) «Донского государственного технического университета», г. Шахты;

Кожемяченко А.В., д.т.н., профессор кафедры «Технические системы ЖКХ и сферы услуг» института сферы обслуживания и предпринимательства (филиала) «Донского государственного технического университета», г. Шахты.