Введение к работе
Актуальность работы. В условиях рыночных отношений необходимо стремиться к расширению ассортимента, снижению себестоимости и повышению качества вырабатываемой продукции. В структуре ткани проявляются свойства сырья, параметры строения и технологический процесс ее формирования.
Несмотря на большое количество работ, посвященных проектированию ткани и прогнозированию ее строения, имеются вопросы для дальнейшего изучения. Например, отсутствуют формулы для определения расстояний между соседними нитями в пересечках и в настиле; до настоящего времени нет зависимостей, устанавливающих взаимосвязь между уработками нитей основы в ткани и в ткачестве; не до конца выявлены условия совместной выработки с одного ткацкого навоя ткани с продольными полосами из разных переплетений; для расчета порядка фазы строения ткани часто используют формулы, имеющие громоздкий вид.
Положительное влияние на процесс формирования ткани оказывает стабилизация параметров заправки ткацкого станка и режима натяжения нитей основы. Однако существующие устройства отпуска и натяжения основы на бесчелночных ткацких станках не обеспечивают работу упругой системы заправки (УСЗ) с минимально возможным изменением натяжения за время срабатывания ткацкого навоя.
Таким образом, тема данной работы, посвященной совершенствованию методики расчета и прогнозирования параметров строения ткани и условий ее выработки на бесчелночных ткацких станках, является актуальной.
Целью настоящего исследования является обоснование и получение математических моделей и соотношений для расчета и прогнозирования параметров строения однослойной ткани и совершенствование условий выработки ткани на бесчелночных ткацких станках.
Для достижения поставленной цели в работе решены следующие основные научные и технические задачи:
1. Усовершенствован существующий геометрический метод определе
ния параметров строения однослойной ткани, позволивший:
получить простые формулы для расчета высот волн изгиба нитей в ткани и порядка фазы строения ткани;
определить расстояния между нитями одной системы в местах пересечения их нитями другой системы и в настилах;
2. Установлена аналитическая зависимость между уработками нитей
основы и утка в ткани, на основании которой предложены расчетные
формулы для определения уработок с использованием поверхностной
плотности ткани.
Определены и проанализированы режимы натяжения нитей основы в двух вариантах: при выработке на одном и том же ткацком станке отдельно ткани полотняного и саржевого (1/3) переплетений и при выработке с одного ткацкого навоя ткани со смежными продольными полосами из этих переплетений.
Получена взаимосвязь между уработками нитей основы в ткани и в ткачестве. Выявлены условия совместимости выработки в ткани с одного ткацкого навоя продольных полос из разных переплетений.
Разработана усовершенствованная конструкция основного регулятора бесчелночных ткацких станков, повышающая эффективность процесса ткачества за счет возможности регулирования необходимого натяжения основных нитей в статических и динамических условиях.
Выведено дифференциальное уравнение динамики УСЗ ткацкого станка, с помощью которого проанализированы разные режимы регулирования относительной деформации нитей основы на ткацком станке с применением усовершенствованной конструкции основного регулятора. Проведена производственная проверка предложенной конструкции, полученной путем модернизации существующего механизма.
Методы исследований. Работа содержит теоретические и экспериментальные исследования, в которых использовались:
-ткацкие станки с кулачковым и кареточным зевообразовательными механизмами;
хлопчатобумажная ткань действующего ассортимента;
ткань с продольными полосами из разных переплетений (полотняное и саржевое 1/3).
В теоретических исследованиях применялись методы аналитической геометрии, составление и решение дифференциальных уравнений, законы теоретической механики, элементы теории механизмов и деталей машин.
Экспериментальные исследования проведены в лабораторных и производственных условиях. При экспериментальном исследовании параметров строения тканей применялся метод получения и анализа микросрезов наработанных образцов тканей, а измерения натяжения нитей на ткацком станке производились с использованием методов тензометрии. Данные эксперимента обрабатывались на компьютере с применением теории вероятностей и математической статистики.
Научная новизна работы заключается в следующем:
предложен новый способ расчета порядка фазы строения ткани;
получены формулы для расчета расстояний между нитями одной системы в местах пересечения их нитями другой системы и в настилах;
получены новые аналитические соотношения между уработками нитей основы и утка в ткани;
предложены новые расчетные формулы для определения уработок нитей основы и утка в ткани исходя из поверхностной плотности ткани;
впервые установлена взаимосвязь между уработками нитей основы в ткани и в ткачестве;
научно обосновано, что при выработке ткани с продольными полосами из разных переплетений с одного ткацкого навоя сумма расчетной уработки основных нитей в ткани и относительной деформации их на ткацком станке есть величина постоянная для каждой полосы. Отсюда в общем виде получено условие совместимости выработки таких полос;
получено дифференциальное уравнение динамики УСЗ ткацкого станка, которое дает возможность установить взаимосвязь изменения во времени относительной деформации нитей основы на ткацком станке с величиной отпуска основы с ткацкого навоя;
разработана усовершенствованная конструкция основного регулятора бесчелночных ткацких станков типа АТПР, СТБ и других, защищенная патентом РФ на полезную модель № 58544. Она обеспечивает выработку ткани с минимально возможным и постоянным уровнем натяжения нитей основы.
Практическая значимость и реализация результатов работы. Предложенная конструкция основного регулятора бесчелночных ткацких станков обеспечивает подналадку натяжения нитей основы при выработке ткани, что повышает эффективность процесса ткачества. Испытания модернизированного основного регулятора в производственных условиях на станке АТПР — 100 — 4 при выработке сатина арт.540 показали повышение качества вырабатываемой ткани и увеличение ее выпуска за счет снижения обрывности основных нитей в процессе ткачества. Результаты работы переданы для внедрения на ООО «Лежневец» с ожидаемым экономическим эффектом 84295 руб. в расчете на 100 ткацких станков в год.
Практически все полученные автором теоретические зависимости для расчета и прогнозирования параметров строения однослойных тканей опубликованы в научных статьях и в материалах научно-технических конференций, которые используются НИИ, вузами, научными работниками и студентами в соответствующих научных исследованиях и инженерных расчетах.
Предложенные технические и технологические решения для нормализации процесса ткачества могут быть взяты конструкторами за основу при создании нового поколения основных регуляторов ткацких станков.
Результаты исследований автора вошли в учебное пособие «Основы проектирования ткацких производств» и используются в учебном процессе ИГТА при подготовке бакалавров и магистров по направлению
260700 (551200), в курсовом проектировании и при выполнении выпускных квалификационных работ.
Апробация работы. Материалы по теме диссертации докладывались и получили одобрение:
- на международных научно-технических конференциях «Сов
ременные наукоемкие технология и перспективные материалы текс
тильной и легкой промышленности» (Иваново, 2005,2006,2007);
на научно-методическом семинаре кафедры ткачества ИГТА (Иваново, 2006);
на расширенном заседании кафедры ткачества ИГТА (Иваново, 2009).
Публикации. Основные результаты выполненных исследований представлены статьями в журнале «Изв. вузов. Технология текстильной промышленности», в сборнике статей международной научно-технической конференции студентов, магистрантов и аспирантов «Молодежь - производству» (Витебск, 2006), материалами научно-технических конференций, патентом РФ №58544 на полезную модель «Основный регулятор ткацкого станка» от 26.06.2006.
Структура и объем диссертационной работы. Диссертация изло
жена на страницах машинописного текста и состоит из введения, 5
разделов с выводами после каждого, основных результатов и общих вы
водов. Список литературы содержит 119 наименований. Работа включает
23 рисунка, 30 таблиц и 9 приложений. Общий объем работы составляет
172 страницы.
