Введение к работе
Актуальность работы
В современных климатических условиях России особое место в структуре ассортимента занимают трикотажные изделия верхней одежды с улучшенными теплозащитными свойствами, бельевого, детского и спортивного назначения. Традиционно в России для изготовления этой группы изделий использовались полотна двойных и футерованных переплетений. Технология производства этой группы полотен остается чрезвычайно расточительной, с точки зрения использования сырья и трудовых ресурсов, т.к. базируется на методе проб и ошибок, зависит от опыта и квалификации персонала; важнейшие характеристики структуры полотна (длина нити в петле, модуль петли) во многих случаях метрически не определяются и не контролируются; алгоритм управления поверхностной плотностью, как основной фактор материалоемкости продукции, остается неизвестным. Важнейшим инструментом управления качеством является структурно-параметрический синтез, относящийся к комбинированным переплетениям различных классов.
Вопросы проектирования комбинированных переплетений на базе одинарных структур до настоящего времени не рассматривались. Основная проблема-обеспечение определенного соотношения длины нитей в петлях и других компонентах, образующих комбинированное переплетение. По данным исследований отечественных и зарубежных ученых изменение этих соотношений существенно влияет на основные свойства трикотажных полотен. Это позволяет считать, что изыскание оптимальных величин и соотношений структурных параметров полотен комбинированных переплетений и соответствующих им параметров процесса вязания, обеспечивающих заданные эксплуатационные свойства трикотажных полотен и снижение затрат ресурсов является актуальной задачей.
Цель работы
Целью работы является создание новых структур трикотажных полотен с улучшенными качественными показателями на основе разработки комбинированных одинарных переплетений при снижении материалоемкости и увеличении производительности оборудования.
Задачи и общая методика исследования
Исходя из поставленной цели, сформулированы следующие задачи:
-разработать информационную модель описания и проектирования трикотажных переплетений и процессов вязания полотна с учетом требований стандартов информационных технологий SADT и IDEF0;
-провести анализ существующего уровня промышленной технологии, основываясь на показателях технологической точности процесса вязания;
-уточнить зависимость материалоемкости полотен и производительности оборудования от структурных параметров полотна при выработке трикотажа комбинированных переплетений, основываясь на существующих геометрических и экспериментальных моделях трикотажа;
-рассмотреть особенности выработки полотен комбинированных, в частности футерованных переплетений, на различных видах кругловязального оборудования;
-освоить методику описания и синтеза комбинированных переплетений на базе футерованных, как задачу синтеза дискретных структур и требований стандартов информационных технологий;
-определить условия и параметры процесса вязания, заданные при проектировании;
-реализовать условия технологического обеспечение качества и режимов вязания полотен при рассмотрении процесса вязания как объекта управления;
-провести исследования и оптимизацию физико-механических и эксплуатационных свойств новых полотен комбинированных футерованных переплетений и оценить их качество.
Методы и средства исследования
-методология SADT (IDEF0) описания и анализа сложных систем (процессный подход);
-основные положения теории управления и условия контролеспособности объекта;
-компьютерные методы анализа и синтеза трикотажных переплетений;
-модели управления процессами вязания полотна на кругловязальных машинах;
-стандартные методы исследования свойств трикотажных полотен и поиска оптимальных решений;
-методы теории вероятности и математической статистики при планировании и оценке результатов эксперимента.
Научная новизна работы
Разработана IDEF0-диаграмма функциональной модели этапа проектирования переплетений, параметров полотна и процесса вязания комбинированных футерованных переплетений на кругловязальных однофонтурных машинах.
Получены инвариантные, не зависящие от заправочных данных, соотношения для оперативной оценки материалоемкости полотен комбинированных футерованных переплетений.
Рассмотрены основные схемы процесса вязания полотен футерованных переплетений и показано, что за счет сокращения протяженности систем и изменения их комплектности при вязании комбинированных переплетений создаются условия повышения производительности существующих машин и нового оборудования.
Показано, что процесс вязания трикотажного полотна является неконтролируемым; при этом с большой вероятностью фактические показатели отклонений длины нити в петле находятся за пределами допуска.
Реализована задача формализованного описания футерованных переплетений и синтеза нового комбинированного футерованного переплетения, выделена структурная ячейка трикотажного полотна (Se), составлена ее метрика и выполнено формализованное описание переплетения в виде информационной модели (ИМ) в базовых структурных элементах на основе матрицы бинарных отношений.
Получен алгоритм расчета поверхностной плотности полотен футерованных переплетений и комбинированных на их основе при использовании пряжи различной линейной плотности; установлено, что поверхностная плотность главных и футерованных полотен изменяется не пропорционально линейной плотности грунто-
вых нитей, а в зависимости от квадратного корня линейной плотности нити и коэффициента заполнения полотна.
7. Установлена связь между параметрами петельной структуры полотна комбинированного футерованного переплетения и его потребительскими свойствами. Показано, что разработанная структура трикотажа по сравнению с трикотажем футерованных переплетений по основным свойствам превосходит базовое; установлено, что при определенном соотношении длин нити в петлях грунта и глади достигается минимальный уровень износа полотен комбинированных переплетений.
Практическая значимость работы:
-полученные результаты позволяют реализовать ресурсосберегающую технологию производства одинарных полотен комбинированных футерованных переплетений;
-разработан новый вид комбинированного переплетения на базе одинарного футерованного полотна (патент № 2004647), как элемент системы инновационных технологий;
-для полотен новых переплетений предложены зависимости для расчетов структурных параметров полотна, его материалоемкости, условий процесса вязания и производительности оборудования;
-разработанный прибор для определения входного натяжения нити с учетом фрикционных свойств при вязании трикотажных полотен позволяет контролировать процесс вязания и вносить в него корректирующие воздействия;
-обоснованы более высокие качественные характеристики трикотажных полотен новых переплетений, что позволило рекомендовать их к внедрению в промышленность.
- разработан и изготовлен прибор для измерения натяжения нити с учетом фрикционных свойств, рассчитаны, обоснованы его конструктивные параметры (авторское свидетельство № 1772697 (1992 г.).
Апробация работы
Экспериментальные исследования и внедрение в производство результатов работ проводились на ЗАО «Красная заря» г. Москва, ЗАО «Ивантеевский трикотаж», в учебно-технологической лаборатории кафедры технологии трикотажного производства, кафедре материаловедения МГТУ им А.Н. Косыгина, учебно- технологической лаборатории Димитровградского института технологии управления и дизайна (филиала) Ульяновского государственного технического университета.
Основные положения докладывались, обсуждались и получили положительную оценку на научных конференциях МГТУ им. А.Н.Косыгина и ДИТУД (1990-2010 г.г), на научно-практической конференции в Ташкентском институте текстильной и легкой промышленности (г. Ташкент, 1991 г.), на заседаниях кафедры технологии трикотажного производства МГТУ им. А.Н.Косыгина и кафедры трикотажного производства ДИТУД УЛГТУ (2010, 2011 г.г).
Публикации
По материалам диссертации опубликовано 9 работ, из них 6 статей, 1 тезисы, 1 патент и 1 авторское свидетельство. Две работы опубликованы в журналах, рекомендованных ВАК РФ.
Структура и объем диссертационной работы
Диссертация состоит из введения, пяти глав, общих выводов, списка литературы и приложений. Работа изложена на 252 страницах, содержит 49 рисунков, 16 таблиц. Список литературы включает 71 наименование. Приложения представлены на 19 страницах.
