автореферат диссертации по машиностроению и машиноведению, 05.02.13, диссертация на тему:Разработка механизма для автоматического контроля швов ткани на текстильных машинах отделочного производства

4844648

Разумова Екатерина Фёдоровна

РАЗРАБОТКА МЕХАНИЗМА ДЛЯ АВТОМАТИЧЕСКОГО КОНТРОЛЯ ШВОВ ТКАНИ НА ТЕКСТИЛЬНЫХ МАШИНАХ ОТДЕЛОЧНОГО ПРОИЗВОДСТВА

Специальность 05.02.13 Машины, агрегаты и процессы (легкая промышленность)

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

2 О АПР 2011

4844648

На правах рукописи

А-

Разумова Екатерина Фёдоровна

РАЗРАБОТКА МЕХАНИЗМА ДЛЯ АВТОМАТИЧЕСКОГО КОНТРОЛЯ ШВОВ ТКАНИ НА ТЕКСТИЛЬНЫХ МАШИНАХ ОТДЕЛОЧНОГО ПРОИЗВОДСТВА

Специальность 05.02.13 Машины, агрегаты и процессы (легкая промышленность)

Автореферат диссертации да соискание ученой степени кандидата технических наук

Работа выполнена в государственном образовательном учреждеии". высшего профессионального образования «Ивановская государственная текстильная академия» (ИГТА) на кафедре автоматики и радиоэлектроники.

Научный руководитель:

доктор технических наук, профессор Расторгуев Артур Константинович

Официальные оппоненты:

доктор технических наук, профессор Глазунов Виктор Федорович

доктор технических наук, профессор Калинин Евгений Николаевич

Ведущая организация:

государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования «Костромской государственный технологический университет» (КГТУ)

Защита состоится « 12 » мая 2011 года в 1Д-засов на заседании диссертационного совета Д 212.061.01 при государственном образовательном учреждении высшего профессионального образования «Ивановская государственная текстильная академия» по адресу: 153000, г. Иваново, пр. Ф. Энгельса, 21.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Ивановской государственной текстильной академии.

Текст автореферата размещен на сайте ИГТА: http://wvvw■igta.l^г^/html/raznoe/avtoref/kandidatsk.html

Автореферат разослан «

^»^^.2011 г.

Ученый секретарь диссертационного совета

Н.А. Кулида

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы диссертации

Все более возрастающая в последнее время конкуренция на рынке текстильной продукции вызывает необходимость повышать производительность текстильных машин и качество выпускаемой продукции при минимальных затратах человеческого труда и материальных ресурсов. В результате перед производителями ставится задача наиболее эффективного использования рабочего времени, а также энергетических и сырьевых ресурсов. Текстильное производство, состоящее из нескольких стадий, является трудоемким. Качество производимой ткани зависит от многих параметров технологических процессов. В этих условиях практически решающую роль играет совершенство механизмов, осуществляющих производственные процессы на каждой стадии изготовления продукции, особенно при заключительной отделке ткани, где требуются специальные механизмы, обеспечивающие обнаружение швов и управление рабочими органами текстильных машин при прохождении швов через них. Попадание шва в рабочую зону ведет к увеличению брака выпускаемой ткани, а также к выходу из строя оборудования.

Отсутствие оперативного автоматического контроля шва ткани на входе в текстильную машину не позволяет определить величину области неггрострига ткани, а также количество необработанного материала при изменении величины перекоса шва. Кроме того, многие серийно выпускающиеся контактные механизмы обнаружения швов (например, фирмы Sellers Engineering, Англия) оказывают значительное силовое воздействие на ткань.

Таким образом, современное текстильное производство нуждается в надежных механизмах для автоматического контроля швов ткани, способных исключить брак ткани, снизить нагрузку оператора машины, увеличить производительность труда и повысить качество выпускаемой ткани.

Цель работы

Целью работы является повышение технологической эффективности процессов отделочного производства, требующих пропуска швов ткани, путем создания механизма для автоматического контроля швов ткани с бесконтактным датчиком шва, обеспечивающего стабильную работу при смене артикула обрабатываемой ткани, вида шва, условий окружающей среды. Устройство должно формировать сигналы управления пропуском шва ткани, рстановом машины при прекращении подачи ткани и осуществлять передачу информации на пульт диспетчерского контроля работы технологических машин. Технологическая эффективность достигается за счет сокращения величины участка необработанной ткани и брака ткани, уменьшения времени простоя технологического оборудования.

Задачи исследований

Для достижения поставленной цели в работе решены следующие задачи:

- систематизированы существующие разработки механизмов обнаружения швов ткани;

- определены приоритетные пути дальнейшего повышения уровня автоматического контроля швов ткани при ее обработке и автоматизации управления рабочими органами технологических машин отделочного производства при пропуске шва ткани;

- исследованы возможные схемы конструктивного построения полевых датчиков механизмов для автоматического контроля швов ткани;

- разработаны и исследованы полевые датчики одностороннего и двухстороннего взаимодействия с тканью;

- разработан самонастраивающийся механизм обнаружения швов ткани с каналом передачи информации на пульт диспетчерского контроля;

- разработана методика расчета полевых датчиков механизмов контроля продукта при его обработке на текстильных машинах;

- разработан преобразователь сигнала полевых датчиков механизма автоматического обнаружения швов ткани на текстильных машинах;

- проведены экспериментальные исследования разработанного механизма с целью определения его основных параметров.

Объекты и методы исследования

Объектом исследования является механизм для автоматического контроля швов ткани на текстильных машинах отделочного производства. В работе использованы теоретические и экспериментальные методы исследования. Основу теоретических исследований составляют методы-теории конформных преобразований, являющиеся практическим применением теории функции комплексного переменного для двухмерных электростатических полей. Достоверность теоретических исследований подтверждена результатами экспериментальных данных. Погрешности прямых и косвенных измерений определялись с использованием положений метрологии.

Научная новизна

В процессе разработки механизма для автоматического контроля швов ткани на текстильных машинах отделочного производства впервые получены следующие научные результаты:

- на основе проведенного анализа предложена классификация механизмов автоматического контроля швов ткани по виду взаимодействия датчика с тканью;

- для расчета электрического поля датчика механизма для автоматического контроля швов ткани на текстильных машинах отделочного производства предложена модель шва ткани в виде электрического диполя в форме эллипсоида;

- на основе аналитического исследования взаимодействия электрического поля датчика с тканью разработана методика расчета и проектирования полевых датчиков с копланарными и параллельными электродами, учитывающая параметры контролируемой ткани и элементов конструкции датчиков;

- аналитически установлена возможность повышения чувствительности полевого датчика исследуемого механизма за счет введения в рабочую область датчика диэлектрика с относительной диэлектрической постоянной, превышающей относительную диэлектрическую постоянную контролируемой ткани;

- с целью определения влияния влажности воздуха и контролируемого материала на работу исследуемого механизма проведено исследование емкостной неустойчивости полевых датчиков и предложена методика ее расчета;

- на основании проведенных исследований разработан механизм для автоматического контроля швов ткани, контроля ее перекоса и наличия заправки ткани на входе текстильной машины;

- экспериментально доказана возможность использования разработанной методики расчета полевых датчиков для создания механизма для автоматического

контроля швов ткани любых форм при движении ткани между электродами, по поверхности электродов или над ними.

Практическая ценность и реализация результатов работы

Разработанный механизм для автоматического контроля швов ткани на текстильных машинах отделочного производства благодаря автоматической перестройке контура преобразователя сигнала позволяет контролировать ткань любых артикулов без дополнительной регулировки и имеет возможность детектировать поступление ткани на вход машины и передавать информацию о ходе процесса на пульт диспетчерского контроля. Результаты, полученные в работе, приняты к внедрению в учебный процесс и внесены в рабочую программу «Проектирование систем автоматики» для студентов специальности 210200 Автоматизация технологических процессов и производств.

Созданные методики расчета позволяют выполнить проектирование полевых датчиков механизмов для автоматического контроля текстильного продукта при его обработке на текстильных машинах для контроля: линейной плотности волокнистого продукта, целостности продукта, влажности текстильного материала и других параметров продукта, связанных с величиной его диэлектрической проницаемости.

Разработанные методики расчета и проектирования полевых датчиков могут быть практически использованы при разработке новых механизмов контроля свойств продукта и технологических процессов на текстильных машинах.

Апробация работы

Основные результаты исследований доложены и получили положительную оценку на ежегодных научно-технических конференциях, проводимых Ивановской государственной текстильной академии в 2007-2010 1т. («Поиск-2007», «Поиск-2008», «Поиск - 2010», «Прогресс-2010») [1, 2, 3, 4].

Публикации ,1

По материалам работы опубликованы 5 статей в журнале «Известия вузов. Технология текстильной промышленности», тезисы докладов к четырем всероссийским межвузовским научно-техническим конференциям. Получены 2 патента на изобретения, 1 патент на полезную модель.

Структура работы

Диссертационная работа состоит из введения, 5 глав, заключения, списка литературы и приложений. Основная часть диссертации изложена на 165 страницах машинописного текста, и содержит 66 рисунков, 24 таблиц, список литературы из 88 наименований.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснованы актуальность темы диссертации, сформулированы цели и задачи исследования, показаны научная новизна и практическая значимость работы.

В первой главе рассмотрены технологические процессы отделочного производства, требующие обнаружения и пропуска швов ткани, приведены и классифицированы существующие изобретения механизмов обнаружения и пропуска швов. Выполнен обзор литературных публикаций по теме "Механизмы обнаружения шва ткани".

На основании проведенного анализа предложена классификация механизмов для автоматического контроля швов ткани по виду взаимодействия датчика с тка-

нью.

Сделан вывод, что наиболее перспектйвньши из рассмотренных устройств являются бесконтактные емкостные механизмы обнаружения швов ткани.

Сформулированы требования к механизмам для автоматического контроля швов ткани на текстильных машинах отделочного производства:

- отсутствие негативного воздействия на обрабатываемый продукт;

- возможность обнаружения кусковых, партионных, клеевых и сшитых швов;

- нечувствительность к изменению условий окружающей среды, смене артикула ткани; способность безотказной работы при постоянной и переменной скорости движения ткани;

- возможность определения недопустимого увеличения ширины зоны необработанной ткани;

- возможность передачи информации о процессе пропуска шва ткани на пульт диспетчерского контроля.

Во второй главе рассмотрен и проанализирован процесс пропуска шва ткани на машинах отделочного производства, приведены количественные соотношения, характеризующие процесс пропуска шва.

На рис.1 представлена схема движения шва 1 ткани 2 к месту расположения рабочих органов от линии отсчета 0-0, совпадающей с линией расположения датчиков обнаружения шва.

На рис. 1: 7*02 - время перемещения передней кромки 3 шва от линии отсчета до задней границы прямого воздействия рабочих органов; Toi - время подхода передней кромки шва от линии отсчета к рабочему органу, Г)2 - время выстоя органа в нейтральном положении; VT - скорость движения ткани; 1др - расстояние от линии отсчета до передней границы зоны прямого воздействия рабочих органов; foi-время переходного процесса при переводе рабочих органов в нейтральное положение; Ьш - ширина шва ткани; В„ - область прямого воздействия рабочих органов на ткань; f02 - время переходного процесса при возврате рабочих органов из нейтрального положения в рабочее.

Выявлено, что для исключения среза шва длительность выстоя рабочих органов в нейтральном положении должна устанавливаться по минимально возможному значению скорости движения ткани. При этом максимальное значение длины участка необработанной ткани:

/

^шах

¿„,+Д5ЧД

(1)

Сделан вывод, что устранение ограничений на производительность технологических машин и уменьшение величины'Необработанного участка ткани возможно путем замены в механизме для автоматического контроля швов ткани контактных силовых датчиков бесконтактными датчиками слабой энергии взаимодействия с контролируемой тканью.

В третьей главе разработаны теоретические основы создания полевых датчиков механизмов для автоматического контроля швов ткани на текстильных машинах отделочного производства.

Практическое значение для создания механизмов контроля швов ткани имеют датчики с параллельным и копланарным расположением электродов.

Для решения задач по расчету электрического поля датчиков используется метод конформного преобразования.

В случае датчика с параллельными электродами комплексный потенциал Ж - /{¿) осуществляет преобразование области 2 поля на полосу - V < 1т V < V, где ± V - потенциалы электродов.

2 = ^ 2л

-г

Я" ТТЛ

V

(2)

В результате разделения действительных и мнимых частей функции (2) получены параметрические уравнения линий равного потенциала и силовых линий поля (рис. 2).

У=9,

Рис. 2. Картина электрического поля полевого датчика с двумя параллельными электродами

При дифференцировании Ж по 2 получим формулу, определяющую напряженность электрического поля в любой точке рабочей области датчика:

Е =

<т_ ¿г

Ер,

гг +1

(3)

где Б0 = 2У1с1 - напряженность равномерного поля. (4)

Получена формула для расчета емкости датчика механизма для автоматического контроля швов ткани с учетом краевого эффекта:

(5)

1+- 1

2л

, пФ.

е* + 1)

Полевые датчики с копланарным расположением электродов позволяют создавать механизмы контроля текстильного продукта с односторонним воздействием с рабочей областью датчика, представляющего собой конденсатор с развернутым полем (рис.3).

ш

А _уо В

О ВУо Р

I

1 №

Р £ А 2Уо О В

..........0

а)

б)

Рис. 3. К конформному преобразованию поля копланарного датчика

Конформное отображение плоскости 1 на полосу плоскости ^выполняется помощью функции:

Ж = + ^агсЬ- = и + ¡V. (6

лг х ' к I

Находим: жШ

Щ

к270 2К„

2Уп

2Уп

о /

Поскольку ъ = х+уТ, координаты плоскости 2\

с \ г

I, (8); у=

2К

2К

2К

о

2Уа

2Уп

2Уп

I.

С

Получены выражения, определяющие соответственно силовые и эквипоте] циальные линии электрического поля датчиков, с помощью которых получен картина поля копланарного датчика (рис. 4).

Дня расчета напряженности поля датчика получена формула:

Е =

¿Ш

сЬ.

Еп/

(10)

где Е0 = 2У0 / ж - напряженность поля в зазоре между электродами датчика в н чале координат.

Рис. 4. Картина поля копланарного датчика Учитывая, что г = х + ]У, находим модуль напряженности поля в относительных единицах:

_Е___[__(И)

Е° Цх2-у2-1^+4х2у2' Величина электрического заряда двухэлектродного датчика связана с напряженностью поля на поверхности электродов соотношением:

е = 2гг06Е0/1п

а

, при у» 1.

(12)

а а

\ у

Здесь Ъ - длина электрода; а - ширина электрода; 1 - расстояние электрода от начала координат. Получаем выражение для расчета емкости датчика с воздушным диэлектриком:

' г^-л (13)

с А ш

ж

а а ,

а

, Ф; при у »1.

Если размеры электродов датчика выразить в мм, а емкость в пФ, формула (13) примет вид:

С = 0,017761л

а а

тЧт~1

, пФ, при — » 1 .

(14)

Проведенное моделирование электрического поля датчика с копланар-ным и параллельным расположением электродов в программе Elcut Student 5.8 подтвердило расчетные соотношения и выводы, сделанные в результате исследования.

Взаимодействие поля датчика с контролируемой тканью вызывает изменение начальной емкости датчика. При этом на шов, находящийся в электрическом поле рабочей области датчика, действует пондеромоторная сила:

8WS (15)

дх

где W3 - энергия поля датчика.

Для определения силового взаимодействия шва ткани с электрическим полем датчика механизма автоматического контроля шва ткани и расчета изменения его емкости при проходе шва через рабочую область поля датчика предложена модель шва ткани, представляющая собой электрический диполь, имеющий форму эллипсоида с полуосями а, Ъ, Т (рис. 5) и электрическими полюсами mi = m2 = m.

__"У

F = —

а)

б)

Рис. 5. Шов ткани: а) фотография шва, б) модель шва ткани

Электрический момент диполя, представляющего собой шов слабополя-ризующейся ткани, определяется выражением:

Рэ=ЛтЪТшейёЕх, (16)

где а, Ъ, Тш - размеры полуосей модели шва.

Энергия датчика с параллельными электродами может быть определена по формуле:

шэЛси2. (17)

э 2

При этом изменение емкости датчика при перемещении шва ткани через рабочую область:

С„

0,111 £шаЪТш

( Ъ.I йЛе**

, пФ.

Здесь еш=Е0£ - относительная диэлектрическая проницаемость шва ткани.

В случае датчика с копланарным расположением электродов электрический момент диполя определяется выражением:

Рэ = ЛяеааЪсСтм~1Ъ:. ^

С учетом (9) изменение емкости датчика, вызванное перемещением шва через рабочую область, определяется соотношением:

лг - °'045^ '""-У, (20)

+4х2у2

где - относительная диэлектрическая постоянная текстильного материала.

В работе приведено исследование зависимости емкости полевых датчиков от параметров конструкции и контролируемого продукта.

Установлена зависимость емкости копланарного датчика от параметров основания, на котором устанавливаются электроды, и получена формула для расчета емкости датчика в режиме контроля текстильного продукта:

'2« л 2. , л <21> — + л—г--1 ,пф,при—»1,пф.

а V с! "

Ч У

Диэлектрическая проницаемость текстильного материала незначительно превышает единицу. Поэтому с целью повышения чувствительности датчика для основания необходимо выбирать материал с возможно низкой диэлектрической проницаемостью (табл. 1). .

Таблица 1. Диэлектрическая проницаемость некоторых тканей и диэлектриков

С = 0,00885Ь(епш + еоси )1п

Ткань Диэлектрик (материал основания) &ОСН

Бязь арт. 276 1,049 Фторопласт-4 1,9...2,2

Сатин арт.528 1,324 Полистирол 2,5...2,8

Костюмная арт.3127 1,496 Текстолит 6,5...7,0

На стадии предварительного проектирования механизма контроля текстильного продукта оценить эффективность датчика при выбранных значениях ширины электрода а, опоры и расстояния между электродами <1 можно с помощью формулы:

ДС„

0,75е„

(22)

1п

2а,

4а;

■-1

Работа содержит теоретическое обоснование расчета и проектирования полевых датчиков механизма для автоматического контроля швов ткани на текстильных машинах отделочного производства. В результате аналитического исследования взаимодействия рабочей области копланарного датчика

получено выражение, определяющее изменение емкости датчика при введении в рабочую область шва ткани, диэлектрическая проницаемость которой

отличается от диэлектрическои проницаемости шва еш:

АС,„ =

0,045

-1

,-1

, + 2

,пФ.

(23)

Здесь агаЛ4,^то>(,стм - размеры полуосей модели шва.

При проектировании датчика необходимо учитывать зависимость приращения емкости от расстояния I между электродами. На рис.6 представлены экспериментально полученные зависимости относительного изменения емкости датчика от величины I для двух видов швов.

ДСш/С '

Рис. 6. Зависимости относительного изменения емкости датчика от расстояния между электродами для чистошерстяной ткани артикула 1544

Необходимо также учитывать зависимость приращения емкости от расстояния от центра модели шва до поверхности электрода.

Для оценки точности полученных формуя проведено экспериментальное исследование разработанного датчика механизма для автоматического контроля швов ткани на текстильных машинах отделочного производства, у которого ширина электродов а = аш = 20 мм, длина электродов с = сш = 100 мм, расстояние между электродами <1-21-2 мм, при следующих параметрах: толщина шва Ъш = 2 мм, толщина ткани Ьт, = 1 мм, еш = 1,5, а у = 1 мм.

12,857 (24)

ЛС,„

г, пФ.

л,1(х2-2У +4х2

Отклонение расчетного значения приращения емкости (рис. 7, график 1) от экспериментального (рис. 7, график 2) связано с некоторым отличием формы шва от его модели и не превышает 5%.

ДСщ, пФ

х, мм

-5 -4 -3 -2 -1 0 1 2 3 4 5 * Рис. 7. Изменение емкости датчика при прохождении шва

В работе доказана необходимость при разработке датчика механизма для автоматического контроля швов ткани на текстильных машинах учитывать емкостную неустойчивость полевых датчиков: конструктивную и технологическую.

Установлено, что относительное приращение диэлектрической проницаемости текстильного материала за счет увлажнения уменьшается при увеличении диэлектрической проницаемости сухого текстильного материала. При этом технологическая емкостная неустойчивость датчика также уменьшается.

Проведено исследование зависимости технологической емкостной неустойчивости от конструкции полевого датчика.

Конструктивная емкостная неустойчивость полевых датчиков механизма для автоматического контроля швов ткани на текстильных машинах отделочного производства связана со свойствами материалов конструкции, размерами электродов, расстоянием между электродами, а также диэлектрической проницаемостью основания, на котором устанавливаются электроды. В условиях текстильного производства влияние температуры на свойства металлических элементов конструкции полевых датчиков практически отсутствует.

На основании разработанной методики в работе выполнен анализ двух конструктивных групп полевых датчиков. К первой группе относятся датчики, характеризующиеся существенным взаимодействием с контролируемым продуктом (рис. 8).

Особенностью таких датчиков является плотное прилегание электродов 1 и 2 к продукту 3 за счет силового воздействия, создаваемого пружинами 4.

а б

Рис. 8. Контактные механизмы обнаружения швов ткани

Вторая группа полевых датчиков (рис. 9) отличается слабой энергией взаимодействия с контролируемым материалом.

а б в

Рис. 9. Бесконтактные датчики слабой энергии взаимодействия с контролируемым продуктом

К этой группе относятся датчики с неподвижными параллельно расположенными электродами 1, между которыми проходит контролируемый продукт 2 (рис. 9, а), электростатические датчики, один или оба электрода которого покрытые слоем диэлектрика 3 (рис: 9, б) и датчик с копланарным расположением электродов (рис. 9, в).

Исследование показало, что чувствительность датчика по схеме рис.8,а выше чувствительности датчика по схеме рис. 8, б.

Полевые датчики первой группы обладают высокой чувствительностью. Вместе с тем механический двухсторонний контакт и дополнительное силовое воздействие на ткань являются нежелательными.

Полевые датчики второй группы характеризуются слабой энергией взаимодействия с контролируемым продуктом, что позволяет использовать их для контроля любых тканей.

В работе впервые установлена возможность существенного повышения чувствительности датчика с неподвижными электродами путем введения диэлектрической прокладки в рабочую область датчика [пат. на полезную модель 91720 РФ], как показано на схеме рис. 9, б.

Получены формулы для расчета емкости и чувствительности разработанного датчика. Введение в рабочую область датчика диэлектрической прокладки позволяет повысить чувствительность датчика к изменению толщины контролируемого продукта примерно в раз.

В табл. 2 представлены результаты расчета чувствительности емкостных датчиков, выполненных при одинаковых значениях конструктивных параметров.

Таблица 2

Чувствительность емкостных датчиков, пФ/мм

Рис.8 Рис.9

а б а б в

16,22 13,28 0,42 3,93 2,25

Таким образом, наибольшей чувствительностью к измененшо толщины контролируемого продукта обладают емкостные датчики с силовым воздействием на продукт.

Чувствительность датчиков слабой энергии взаимодействия с продуктом может быть существенно повышена покрытием электродов диэлектриком с большой диэлектрической проницаемостью еп.

Полученные аналитические выражения содержат технологические и конструктивные параметры, необходимые для расчета и проектирования датчиков механизма для автоматического контроля швов ткани на текстильных машинах отделочного производства.

В четвертой главе приводятся результаты исследования по созданию механизма для автоматического контроля швов ткани на входе стригальной машины.

Структурная схема устройства для обнаружения шва ткани и контроля величины его прекоса представлена на рис. 10.

При смене артикула ткани ее толщина изменится в и раз. Емкость датчиков 1 и 2 изменится также в п раз, а частота колебаний автогенераторов 3 и 4 изменится в т/2 раз. В результате на выходе смесителя 5 промежуточная частота примет новое значение, равное /Л1 = 4~п(/х - /2), отличающееся от частоты, на которую настроен контур усилителя 6. Сигнал с частотой /П] поступает на вход частотного детектора 11, на выходе которого формируется управляющее напряжение, поступающее на вход усилителя постоянного тока 12. Под действием управляющего сигнала резонансная частота усилителя изменяется до тех пор, пока не примет новое значение, равное /П1, находящееся в полосе пропускания контура усилителя. В результате самонастройки работоспособность устройства восстанавливается.

Рис. 10. Структурная схема устройства для обнаружения шва ткани и контроля величины его прекоса

Работа механизма, построенного по предложенной структуре [пат. 2396383 РФ], определяется свойствами и качеством элементов, выполняющих функции преобразователя сигнала.

При вхождении шва ткани в рабочую область промежуточная частота отклоняется на величину:

(25)

АЛ

1+ К

1 + Ке

\+к \ --1

1«,

где Тф - постоянная времени фильтра.

Время установления частоты управляемого резонансного усилителя в системе первого порядка при линейной характеристике частотного детектора определяется выражением

/я=%1п10(А\-1).

(26)

К

Время переходного процесса должно быть меньше времени подхода передней кромки шва от линии отсчета к рабочим органам текстильной машины.

В работе представлены исследования узлов преобразования, усиления и формирования сигналов управления и информации, передаваемой на диспетчерский пульт наблюдения за работой технологических машин.

В пятой главе приводятся результаты экспериментального исследования разработанного механизма для автоматического контроля швов ткани на текстильных машинах отделочного производства.

Для определения диэлектрической проницаемости ткани разработан измерительный механизм, состоящий из двух электродов, один из которых неподвижно закреплен на диэлектрическом основании, а другой имеет возможность перемещаться параллельно первому. Конструкция измерительного механизма показана на рис. П, а.

Диэлектрическая проницаемость ткани определялась как отношение емкости измерительного механизма с тканью Ста помещенной между электродами, к емкости без ткани С0:

Рис. 11. Фотографии: а) измерительного механизма с заправленной тканью; б) экспериментального образца датчика (конструктивные размеры 240x60x20 мм)

Емкости измерительного механизма Стк и С0 определялись с помощью прибора Е-883. Результаты измерений и расчета диэлектрической проницаемости различных тканей (98 образцов) приведены в табл. П. 1 (Приложение

Полученные экспериментально значения диэлектрической проницаемости тканей могут быть использованы при расчете и проектировании датчиков механизмов для автоматического контроля швов ткани при ее обработке на текстильных машинах отделочного производства.

Экспериментальный образец датчика показан на рис. 11,6. Конструкция состоит из рабочих пластин конденсатора, расположенных в одной плоско-

(27)

А'

б)

П1).

схи, и диэлектрического основания. Соединение датчика с внешними устройствами осуществляется при помощи разъема.

Определена зависимость емкости датчика от положения центра шва ткани на оси абсцисс при движении ткани по поверхности электродов датчика.

Исследование проводилось с использованием ткани «Бязь» артикула 220 с диэлектрической проницаемостью впк =1,203 ¡»1,2 и датчика, у которого: ширина электродов а = 20 мм, длина с = 240 мм, расстояние между электродами с1 — 2 мм. Измерение емкости выполнялось прибором Е12 - 1 А; расчет -по формулам, приведенным в главе 3.

Исследование проводилось для трех видов швов (рис. 12): «встык» - №1, «внакладку сверху» - №2, «внакладку снизу» - №3.

Таблица 3. Параметры исследуемых швов

Номер шва Размеры полуосей модели шва

а, мм Ь, мм Тш, мм

1 120 3,5 0,6

2 120 16 1,0

3 120 16 1,0

Максимальное отклонение экспериментального значения емкости датчика от расчетного для шва №1 («встык» оверлок) составляет ДСт = 0,407 я 0,41%; для шва №2 («внакладку сверху») АС№2 = 2,08%; для шва №3 («внакладку снизу») АСт = 3,00%.

Результаты расчета и эксперимента позволяют сделать следующие выводы:

1) емкость датчика для всех видов швов, полученная экспериментально, превышает расчетное значение емкости на величину АС < 3,00%;

2) емкость датчика зависит от вида ткани;

3) отличие экспериментально определенной емкости от ее расчетной величины связано с отклонением формы шва от принятой модели (см. рис. 5,6).

Экспериментально доказана возможность использования разработанной методики расчета полевых датчиков для создания механизмов обнаружения швов любых форм, применяемых в текстильном производстве и движении ткани по поверхности электродов или над ними.

Общие выводы и рекомендации

1. Систематизированы существующие разработки механизмов обнаружения шва ткани, при этом определены приоритетные пути дальнейшего повышения уровня оперативного контроля шва ткани при ее обработке и автоматизации управления рабочими органами технологических машин при про-

пуске шва ткани. Сделан вывод, что устранение ограничений на производительность технологических машин и уменьшение величины необработанного участка ткани возможно путем замены в механизме обнаружения шва ткани контактных силовых датчиков бесконтактными датчиками слабой энергии взаимодействия с контролируемой тканью.

2. Исследованы возможные схемы конструктивного построения полевых датчиков механизмов для автоматического контроля швов ткани.

3. Разработаны и исследованы полевые датчики одностороннего и двухстороннего взаимодействия с тканью. Проведено исследование статики электрического поля датчика и динамический анализ взаимодействия электрического поля датчика с контролируемым продуктом. Разработанная методика расчета полевых датчиков механизма для автоматического контроля швов ткани на текстильных машинах отделочного производства позволяет конструировать высокочувствительные датчики шва ткани.

4. В работе установлена возможность существенного повышения чувствительности датчика с неподвижными электродами путем введения в рабочую область датчика диэлектрика с диэлектрической проницаемостью, превышающей относительную диэлектрическую проницаемость ткани [пат. на полезную модель 91720 РФ], что позволяет повысить чувствительность датчиков механизмов для автоматического контроля швов ткани в 2... 10 раз.

5. Разработан механизм для автоматического контроля швов ткани с бесконтактным датчиком шва, обеспечивающий стабильную работу при смене артикула обрабатываемой ткани, вида шва, условий окружающей среды, формирование сигналов управления пропуском шва ткани, остановом машины при прекращении подачи ткани и передачу информации на пульт диспетчерского контроля работы технологических машин.

6. Установлено, что инерционность разработанного механизма до 10 раз меньше по сравнению с контактными механизмами обнаружения швов, что позволяет применять его на любых текстильных машинах отделочного производства, требующего пропуска швов ткани.

7. Проведен расчет экономической эффективности разработанного механизма, который показал, что его внедрение в текстильное производство позволит сократить расходы от брака ткани приблизительно в три раза, что составит более 396360 руб. в год при установке механизма на одну технологическую машину.

Основные публикации, отражающие содержание работы

1. Разумова, Б.Ф. Исследование системы прямого преобразования информационного сигнала и разработка методики ее инженерного расчета / Е.Ф. Разумова // Молодые ученые - развитию текстильной и легкой промышленности (ПОИСК - 2007): сборник материалов межвуз. научно - техн. конф. аспирантов и студентов. - Иваново: ИГТА, 2007.

2. Разумова, Е.Ф. Полевые датчики механизмов контроля продукта при его обработке на текстильной машине / Е.Ф. Разумова // Молодые ученые -развитию текстильной и легкой промышленности (ПОИСК - 2008): сборник материалов межвуз. научно - техн. конф. аспирантов и студентов. - Иваново: ИГТА, 2008.

3. Разумова, Е.Ф. К вопросу о емкостной неустойчивости полевых датчиков / Е.Ф. Разумова, А.К. Расторгуев // Молодые ученые - развитию текстильной и легкой промышленности (ПОИСК - 2009): сборник материалов межвуз. научно - техн. конф. аспирантов и студентов. - Иваново: ИГТА, 2009.

4. Разумова, Е.Ф. Емкость полевого датчика механизма контроля ткани с параллельными электродами / Е.Ф. Разумова // Современные наукоемкие технологии и перспективные материалы текстильной и легкой промышленности (ПРОГРЕСС - 2010): сборник материалов межвуз. научно - техн. конф. аспирантов и студентов. - Иваново: ИГТА, 2010.

5. Разумова, Е.Ф. Аналитическое исследование взаимодействия электрического поля датчика с тканью / Е.Ф. Разумова, А.К. Расторгуев // Изв. вузов. Технология текстильной промышленности. 2009. №. 1. С.98-101.

6. Разумова, Е.Ф. Определение емкости копланарного датчика механизма оперативного контроля текстильного продукта / Е.Ф. Разумова // Изв. вузов. Технология текстильной промышленности. 2008. № 6. С.88-93.

7. Разумова, Е.Ф. Основные схемы конструктивного построения емкостных датчиков механизмов оперативного контроля текстильного продукта и их расчет / Е.Ф. Разумова // Изв. вузов. Технология текстильной промышленности. 2009. № 4. С.92-96.

8. Разумова, Е.Ф. Синхродинный преобразователь сигнала датчика механизма контроля текстильного продукта / Е.Ф. Разумова, А.К. Расторгуев // Изв. вузов. Технология текстильной промышленности. 2009. № 6. С. 94-99.

9. Разумова, Е.Ф. Исследование силового воздействия электрического поля полевого датчика с параллельными электродами механизма контроля ткани / Е.Ф. Разумова, А.К. Расторгуев // Изв. вузов. Технология текстильной промышленности. 2010. №2. С. 114-117.

Патенты на изобретения по теме работы

1. Пат. 2379395 Российская Федерация, МПК Б06 С13/00. Устройство контроля наличия заправки ткани на входе текстильной машины / Расторгуев А.К., Разумова Е.Ф.; заявитель и патентообладатель Иванов, гос. текст, академия. - № 2008131162/12; заявл. 28.07.08-, опубл. 20.01.10, Бюл. №2.

2. Пат. на полезную модель 91720 Российская Федерация, МПК Б06 С 13/02. Емкостной датчик шва ткани / Расторгуев А.К., Разумова Е.Ф.; заявитель и патентообладатель Иванов, гос. текст, академия. - № 2009138873/22; заявл. 20.10.09; опубл. 27.02.10, Бюл. №6.

3. Пат. 2396383 Российская Федерация, МПК Б06 С13/02.Устройство для обнаружения шва ткани и контроля величины ее перекоса / Расторгуев А.К., Разумова Е.Ф.; заявитель и патентообладатель Иванов, гос. текст, академия.-№200911693/12; заявл. 04.05.09; опубл. 10.08.10, Бюл. №22.

Подписано в печать 10.03.2011. Формат 1/16 60x84. Бумага писчая. Плоская печать. Усл. печ.л. 1,68. Уч.-изд.л. 1,6. Тираж 80 экз. Заказ № 3379 Редакционно - издательский отдел

Ивановской государственной текстильной академии Копировально - множительное бюро 153000, г. Иваново, пр. Ф.Энгельса, 21

Введение.

Глава I. Современное состояние проблемы обнаружения и пропуска шва ткани на текстильных машинах.

1.1. Технологические процессы отделочного производства, требующие обнаружения и пропуска швов ткани.

1.2. Существующие изобретения механизмов обнаружения и пропуска шва ткани через рабочие органы машин отделочного производст

1.2.1. Классификация существующих механизмов обнаружения шва ткани.

1.2.2. Анализ устройств управления рабочими органами машин отделочного производства в функции швов ткани.

1.3. Обзор литературных публикаций по теме «Механизмы обнаружения шва ткани».

1.3.1. Основы создания систем автоматического попуска шва ткани

1.3.2. Контактные механизмы обнаружения шва ткани.

1.3.3. Построение бесконтактных механизмов обнаружения шва ткани.

1.3.4. Преобразователи сигналов механизмов обнаружения шва ткани.

1.3.5. Повышение точности контроля шва ткани механизмами обнаружения.

1.4. Выводы по первой главе.

Глава II. Анализ процесса пропуска шва ткани на машинах отделочного производства.

2.1. Количественные соотношения, характеризующие процесс пропуска шва.

2.2. Исследование взаимодействия контактных датчиков индуктируемой ЭДС с тканью.

2.3. Динамическое изменение толщины ткани при воздействии датчиков индуктируемой ЭДС.

2.4. Выводы по второй главе.

Глава III. Разработка теоретических основ создания полевых датчиков механизмов для автоматического контроля швов ткани на текстильных машинах отделочного производства.

3.1. Аналитическое исследование электрического поля емкостных датчиков в статическом режиме.

3.1.1. Исследование статического электрического поля полевого датчика механизма для автоматического контроля шва ткани с параллельными электродами.

3.1.2. Определение и исследование области копланарного полевого датчика механизмов контроля текстильного продукта.

3.2. Аналитическое исследование силового взаимодействия электрического поля емкостных датчиков с контролируемым продуктом.

3.2.1. Исследование силового взаимодействия электрического поля полевого датчика с параллельными электродами механизма для автоматического контроля швов с тканью.

3.2.2 Аналитическое исследование взаимодействия электрического поля копланарного датчика с тканью.

3.3. Исследование зависимости емкости полевых датчиков механизма для автоматического контроля швов ткани на текстильных машинах отделочного производства от параметров конструкции и контролируемого продукта.

3.3.1. Анализ свойств полевого датчика с параллельными и неподвижными электродами.

3.3.2. Определение емкости копланарного датчика механизма для автоматического контроля швов ткани на текстильных машинах отделочного производства с учетом параметров конструкции датчи

3.4. Теоретическое обоснование расчета и проектирования полевых датчиков механизмов обнаружения шва ткани.

3.4.1. Разработка основ расчета и проектирования копланарного датчика шва ткани.

3.4.2. Исследование ёмкостной неустойчивости полевых датчиков.

3.4.3. Основные схемы конструктивного построения емкостных датчиков механизма для автоматического контроля швов ткани и их расчет

3.5. Выводы по третьей главе.

Глава IV. Создание механизма для автоматического контроля швов ткани на входе стригальной машины.

4.1. Формирование структуры механизма для обнаружения шва ткани и определения величины ее перекоса.

4.1.1. Исследование резонансного преобразователя сигнала полевого датчика механизма для контроля текстильного продукта.

4.1.2. Синхродинный преобразователь сигнала датчика механизма контроля текстильного продукта.

4.2. Контроль наличия заправки ткани на входе текстильной машины. 13 L

4.3. Установка разработанного механизма на технологических машинах отделочного производства.

4.4. Выводы по четвертой главе.

Глава V. Экспериментальные исследования разработанного механизма для автоматического контроля швов ткани на входе стригальной машины.

5.1. Экспериментальное определение диэлектрической проницаемости ткани.

5.2. Экспериментальное определение емкости датчика механизма для автоматического контроля швов ткани на текстильных машинах отделочного производства.

5.2.1. Определение зависимости емкости датчика от положения центра шва ткани на оси абсцисс при движении ткани по поверхности электродов датчика.

5.2.2. Определение зависимости емкости датчика от положения центра шва ткани на оси абсцисс при движении ткани над поверхностью электродов датчика.

5.3. Выводы по пятой главе.

Производительность труда и оборудования, качество выпускаемого продукта в значительной мере определяются уровнем автоматизации производственных процессов. Создание надежных механизмов для оперативного автоматического контроля шва ткани при ее обработке на текстильных машинах представляет сложную задачу. Сложность заключается в особенности технологических процессов текстильного производства, нормальное протекание которых зависит от большого количества различных параметров.

Они подразделяются на параметры обрабатываемого продукта и параметры среды, воздействующей на этот продукт. Автоматический контроль за состоянием продукта осуществляется с помощью различных механизмов, основным элементом которых является датчик. Наиболее надежны бесконтактные датчики. Возрастающие требования к качеству продукции и стремление к повышению производительности текстильных машин вызывает необходимость разработки новых направлений их построения, теории и методики инженерного расчета.

Перспективным для текстильной промышленности является создание полевых (емкостных) бесконтактных датчиков, отличающихся слабой энер гией взаимодействия с контролируемым продуктом, простотой конструкции и высокой надежностью, что позволяет использовать их при разработке механизмов автоматического контроля за технологическими процессами заключительной отделки ткани.

Технологический процесс заключительной обработки ткани предусматривает управление рабочими органами машин при прохождении через них швов ткани.

Создание надежных механизмов для автоматического контроля шва ткани на входе текстильных машин позволит довести до минимума количество необработанной ткани, исключить аварийные ситуации при попадании шва в функционирующие рабочие органы и повысить производительность оборудования.

Актуальность темы. Возрастающая конкуренция на рынке текстильной продукции вызывает необходимость повышать производительность текстильных машин и качество выпускаемой продукции при минимальных затратах человеческого труда и материальных ресурсов. Таким образом, перед производителями ставится задача наиболее эффективного использования рабочего времени, энергетических и сырьевых ресурсов. Текстильное производство, состоящее из нескольких стадий, является трудоемким. Качество производимой ткани зависит от многих параметров технологических процессов. В этих условиях важную роль играет совершенство механизмов, осуществляющих производственные процессы на каждой стадии изготовления продукции, особенно при заключительной отделке ткани, где требуются специальные механизмы, обеспечивающие обнаружение и управление рабочими органами при прохождении швов через рабочие органы текстильных машин. Попадание шва в рабочую зону ведет к увеличению брака выпускаемой ткани, а также к выходу из строя текстильных машин.

Невозможность оперативного автоматического контроля швов ткани на входе в машину не позволяет определить величину области непрострига ткани, а также количество необработанного материала при изменении величины перекоса шва. Кроме того, серийно выпускающиеся контактные механизмы обнаружения швов (например, фирмы Sellers Engineering, Англия) оказывают значительное силовое воздействие на ткань.

Таким образом, современное текстильное производство нуждается в надежных механизмах для автоматического контроля швов ткани, способных исключить брак ткани, снизить нагрузку оператора машины, увеличить производительность труда и повысить качество выпускаемой ткани.

Цель работы. Целью работы является повышение технологической эффективности процессов отделочного производства, требующих пропуска швов ткани, путем создания механизма для автоматического контроля швов ткани на текстильных машинах отделочного производства с бесконтактным датчиком шва, обеспечивающего стабильную работу при смене артикула обрабатываемой ткани, вида шва, условий окружающей среды и формирование сигналов управления пропуском шва ткани, остановом машины при прекращении подачи ткани и передачу информации на пульт диспетчерского контроля работы технологических машин.

Технологический эффект может быть достигнут за счет сокращения величины участка необработанной ткани и брака ткани, уменьшения времени простоя технологического оборудования.

Задачи исследований. Для достижения поставленной цели в работе решены следующие задачи:

- произведена систематизация существующих разработок механизмов обнаружения шва ткани;

- определены приоритетные пути дальнейшего повышения уровня оперативного автоматического контроля швов ткани при ее обработке и автоматизации управления рабочими органами технологических машин при пропуске швов ткани;

- исследованы возможные схемы конструктивного построения полевых датчиков механизмов для автоматического контроля швов ткани; I

- разработаны и исследованы полевые датчики одностороннего и двухстороннего взаимодействия с тканью;

- разработан самонастраивающийся механизм обнаружения шва ткани с каналом передачи информации на пульт диспетчерского контроля;

- разработана методика расчета полевых датчиков механизмов для автоматического контроля продукта при его обработке на текстильных машинах отделочного производства;

- разработан преобразователь сигнала полевых датчиков механизма для автоматического контроля швов ткани;

- рассчитан ожидаемый экономический эффект от внедрения механизма для автоматического контроля швов ткани на текстильных машинах в отделочное производство;

- проведены экспериментальные исследования разработанного механизма с целью определения его основных параметров.

Объекты и методы исследования. Объектом исследования является механизм для автоматического контроля швов ткани на текстильных машинах отделочного производства. В работе использованы теоретические и экспериментальные методы исследования. Основу теоретических исследований составляют методы теории конформных преобразований, являющихся практическим применением теории функции комплексного переменного для двухмерных электростатических полей. Достоверность теоретических исследований подтверждена результатами экспериментальных данных. Погрешности прямых и косвенных измерений определялись с использованием положений метрологии.

Научная новизна. В процессе работы по созданию механизма для автоматического контроля швов ткани на текстильных машинах отделочного производства впервые получены следующие научные результаты:

- на основе проведенного анализа предложена классификация механизмов контроля швов ткани по виду взаимодействия датчика с тканью;

- для расчета электрического поля датчика механизма для автоматического контроля швов ткани на текстильных машинах отделочного производства предложена модель шва ткани в виде электрического диполя в форме эллипсоида;

- на основе аналитического исследования взаимодействия электрического поля датчика разработанного механизма разработана методика расчета и проектирования полевых датчиков с копланарными и параллельными электродами, учитывающая параметры контролируемой ткани и элементов конструкции датчиков;

- аналитически установлена возможность повышения чувствительности полевого датчика за счет введения в рабочую область датчика диэлектрика с относительной диэлектрической постоянной, превышающей относительную диэлектрическую постоянную контролируемой ткани. Разработан полевый датчик шва ткани повышенной чувствительности;

- с целью определения влияния влажности воздуха и контролируемого материала на работу разработанного механизма, было проведено исследование емкостной неустойчивости полевых датчиков и разработана методика ее расчета;

- на основании проведенных исследований разработан механизм для автоматического контроля швов ткани, контроля ее перекоса и наличия заправки ткани на входе текстильной машины;

- экспериментально доказана возможность использования разработанной методики расчета полевых датчиков для создания механизма для автоматического контроля швов ткани любых форм при движении ткани между электродами, по поверхности электродов или над ними.

Практическая ценность и реализация результатов работы. Разработанный механизм для автоматического контроля швов ткани на текстильных машинах отделочного производства, благодаря автоматической перестройке контура преобразователя сигнала, позволяет контролировать ткань любых артикулов без дополнительной регулировки и имеет возможность контролировать поступление ткани на вход машины и передавать информацию о ходе процесса на пульт диспетчерского контроля.

Результаты, полученные в работе, были приняты к внедрению в учебный процесс и внесены в рабочую программу «Проектирование систем автоматики» для студентов специальности 210200 Автоматизация технологических процессов и производств.

Созданные методики расчета позволяют выполнить проектирование полевых датчиков механизмов контроля текстильного продукта при его обработке на текстильных машинах для контроля: линейной плотности волокнистого продукта, целостности продукта, влажности текстильного материала и других параметров продукта, связанных с величиной его диэлектрической проницаемости.

Разработанные методики расчета и проектирования полевых датчиков могут быть практически использованы при разработке новых механизмов контроля свойств продукта и технологических процессов на текстильных машинах. и

Апробация работы. Основные результаты исследований были доложены и получили положительную оценку на ежегодных научно-технических конференциях Ивановской государственной текстильной академии в 20072010 г.г. («Поиск-2007», «Поиск - 2008», «Поиск - 2010», «Прогресс -2010»).

Публикации. По материалам работы опубликованы 5 статей в журнале «Известия вузов. Технология текстильной промышленности».

Получены 2 патента на изобретения (пат. 2379395 Российская Федерация, МПК Б 06 С 13/00. Устройство контроля наличия заправки ткани на входе текстильной машины/ Расторгуев А.К., Разумова Е.Ф.; патентообладатель Иванов, гос. текст, академия. - № 2008131162; заявл. 28.07.2008; опубл. 20.01.2010, Бюл. №2; пат.2396383 Российская Федерация, МПК Б06 С13/02. Устройство для обнаружения шва ткани и контроля величины ее перекоса / Расторгуев А.К., Разумова Е.Ф.; патентообладатель Иванов, гос. текст, академия. - № 2009116963/12; заявл. 04.05.2009; опубл. 10.08.2010, Бюл. №22). Получен 1 патент на полезную модель (пат. на полезную модель 91720 Российская Федерация, МПК О 06 С 13/02. Емкостной датчик шва ткани / Расторгуев А.К., Разумова Е.Ф.; патентообладатель Иванов, гос. текст, академия. - № 2009138873/22; заявл. 20.10.2009; опубл. 27.02.2010, Бюл. №6).

Структура работы. Диссертационная работа состоит из введения, 5 глав, заключения, списка литературы и приложений. Основная часть диссертации изложена на 165 страницах машинописного текста, в число которых входит 66 рисунка, 24 таблиц, список литературы из 88 наименований.

5.3. Выводы по пятой главе

1. Разработан измерительный механизм для определения диэлектрической проницаемости ткани.

2. Установлено, что емкость датчика для всех видов швов, определенная экспериментально, превышает расчетное значение на величину не более 3 % в результате отклонения формы шва от принятой модели.

3. Экспериментально доказана возможность использования разработанной методики расчета полевых датчиков для создания механизмов для автоматического контроля швов ткани любых форм, применяемых в текстильном производстве и движении ткани по поверхности электродов или над ними.

155

Заключение

На основе проведенного анализа предложена классификация механизмов для автоматического контроля швов ткани по наличию силового воздействия на обработанный продукт. Наиболее перспективными из рассмотренных систем являются механизмы с бесконтактными емкостными датчиками слабой энергии взаимодействия с контролируемой тканью.

Основной задачей, решение которой необходимо для широкого внедрения полевых датчиков в механизмы для автоматического контроля швов ткани на текстильных машинах отделочного производства, является необходимость определения взаимодействия текстильного продукта, а также элементов конструкции датчиков, с электрическим полем между рабочими электродами. Эта задача решена на основе исследования силового взаимодействия электрического поля датчиков с текстильным материалом. Полученные результаты распространяются на все полевые датчики механизмов для автоматического контроля текстильного продукта в процессе его обработки на текстильных машинах.

Общность полученных результатов достигнута благодаря предложенной модели элемента контроля обрабатываемого продукта (например, шва ткани), представляющей собой эллипсоид вращения. Возможность произвольного изменения соотношения его полуосей позволяет практически представить предложенной моделью контролируемый элемент ткани, обрабатываемой на текстильных машинах.

Разработанная методика расчета силового взаимодействия электрического поля с контролируемым продуктом позволяет определить чувствительность полевых датчиков при любых формах швов ткани, используемых в текстильном производстве, а также рассчитать величину повышения чувствительности датчиков при введении в рабочую область датчика диэлектрика и оценить емкостную неустойчивость датчика при смене артикула ткани и изменении ее влажности.

Аналитические выражения разработанной методики содержат технологические и конструктивные параметры, необходимые для расчета и проектирования емкостных датчиков механизма для автоматического контроля швов ткани при ее обработке на технологических машинах, для нормальной работы которых требуется управление рабочими органами в функции движущегося шва ткани.

На основании проведенных исследований определена функционально необходимая структура механизма для автоматического обнаружения швов ткани.

Экспериментально доказана высокая точность расчета датчиков механизма для автоматического контроля швов ткани по разработанной методике.

Новизна разработанных механизмов контроля швов ткани на входе текстильных машин подтверждена двумя патентами РФ и патентом на полезную модель.

1. Расторгуев, А.К. Системы автоматического управления машинами при отделке ткани / А.К. Расторгуев. М.: Легкая индустрия, 1977. - 150 с.

2. А. с. 535380 СССР, МПК D 06 С13/02. Датчик шва ткани / В.И. Шат-ков, Г.Н. Ильин. 1986.

3. А. с. 1227742 СССР, МПК D 06 С13/02. Устройство для обнаружения шва движущегося материала / И.-В. Ю. Гарбис, P.A. Курклетис, Ю.В. Куликовский. 1986.

4. А. с. 612982 СССР, МПК D 06 С13/02. Устройство для обнаружения шва ткани / В.Н. Юричев, В.М.Федоров. 1977.

5. А. с. 678108 СССР, МПК D 06 С13/02. Устройство пропуска шва ткани на многосекционной машине / А.К. Расторгуев, К.А. Харахнин, С.Ю. Павлычев, Д.В. Ветчинин. 1979.

6. А. с. 757616 СССР, МПК D 06 С13/02. Датчик швов ткани / А.К. Расторгуев, С.Ю. Павлычев, К.А. Харахнин, Д.В. Ветчинин. 1980.

7. А. с. 821596 СССР, МПК D 06 С13/02. Устройство для обнаружения шва ткани / А.К. Расторгуев, К.А. Харахнин, С.Ю. Павлычев, Д.В. Ветчинин. 1981.

8. А. с. 878837 СССР, МПК D 06 С13/02. Датчик шва ткани / А.К. Расторгуев, С.Ю. Павлычев, Д.В. Ветчинин, К.А. Харахнин, Г.В. Виолен-тов. 1981.

9. А. с. 953039 СССР, МПК D 06 С13/02 Устройство пропуска шва ткани на многосекционной машине / А.К. Расторгуев, К.А. Харахнин, С.Ю. Павлычев, Д.В. Ветчинин. 1982.

10. А. с. 962376 СССР, МПК D 06 С13/02. Датчик шва ткани / А.К.Расторгуев, С.Ю. Павлычев, Д.В. Ветчинин, К.А. Харахнин. 1982.

11. А. с. 1002429 СССР, МПК D 06 С13/02. Датчик швов ткани / А.К. Расторгуев, С.Ю. Павлычев. 1983.

12. А. с. 1004502 СССР, МПК D 06 С13/02. Датчик швов ткани / А.К. Расторгуев, С.Ю. Павлычев. 1983.

13. А. с. 1040003 СССР, МПК D 06 С13/02. Устройство пропуска шва ткани на многосекционной машине / А.К. Расторгуев, С.Ю. Павлычев, Д.В. Ветчинин. 1983.

14. А. с. 180212 СССР, МПК D 06 С13/02. Устройство управления рабочими органами при обнаружении шва ткани / А.К. Расторгуев, A.B. Иванов, К.А. Расторгуев, И.А. Артемьев. 1993.

15. Пат. 2038438 Российская Федерация. МПК D 06 С13/02. Устройство для обнаружения шва ткани на отделочных машинах текстильного производства / Расторгуев А.К., Иванов A.B., Расторгуев К.А., Артемьев И. А. 1995.

16. А. с. 825738 СССР, МПК D 06 С13/02. Датчик шва ткани / А.К. Расторгуев, С.Ю. Павлычев, Д.В. Ветчинин. К.А. Харахнин. 1981.

17. Пат. 2004655 Российская Федерация. МПК D 06 С13/02. Устройство для управления текстильными машинами при пропуске швов ткани на отделочных машинах текстильного производства / Расторгуев А.К.; Иванов A.B., Власов Е.И., Артемьев И.А. 1993.

18. Пат. 2010055 Российская Федерация. МПК D 06 С13/02. Устройство для обнаружения шва ткани / Расторгуев А.К., Иванов A.B., Расторгуев К.А., Артемьев И.А. 1994.

19. А. с. 1180423 СССР, МПК D 06 С13/02. Датчик шва ткани / А.К. Расторгуев, Е.А. Разумова, Д.В. Ветчинин, С.Ю. Павлычев. 1984.

20. А. с. 1189911 СССР, МПК D 06 С13/02. Устройство для управления текстильной машиной при пропуске шва ткани / А.К. Расторгуев, Е.А. Разумова. 1985.

21. А. с. 1381215 СССР, МПК D 06 С13/02. Устройство для контроля шва ткани / B.JI. Шушкевич, A.A. Джерора, М.А. Шайдотов. 1988.

22. Пат. 2064986 Российская Федерация. МПК D 06 С13/02. Устройство для обнаружения шва ткани / Ветчинин Д.Д. 1996.

23. А. с. 848507 СССР, МПК D 06 С13/02. Устройство для обнаруженияшва ткани/Ю.В. Курманов, JI.K. Таторенко, С.И. Рабчевский. 1981.

24. А. с. 990908 СССР, МПК D 06 С13/02. Датчик шва ткани / П.А. Басин, A.B. Сударев, С.Ю. Коломишин, A.A. Кузьмин, A.J1. Амбройтис, К.А. Адамонис, И.Л. Вайдада. 1983.

25. А. с. 1011744 СССР, МПК D 06 С13/02. Устройство для пропуска шва ткани / А.К. Расторгуев, Д.В. Ветчинин, С.Ю. Павлычев. 1983.

26. А. с. 1015017 СССР, МПК D 06 С13/02. Устройство для обнаружения шва ткани / С.Ю. Павлычев, Стогов С.С. 1983.

27. А. с. 1186716 СССР, МПК D 06 С13/02. Устройство для пропуска шва ткани /П.С. Мирошниченко, В.А. Стегнин. 1985.

28. А. с. 1236027 СССР, МПК D 06 С13/02. Устройство для управления рабочими органами технологической машины при пропуске шва ткани / А.К. Расторгуев, H.A. Кулида, С.Ю. Павлычев, К.А. Харахнин, Д.В. Ветчинин. 1986.

29. А. с. 1348421 СССР, МПК D 06 С13/02. Устройство для обнаружения шва ткани / А.К. Расторгуев, С.Ю. Павлычев. 1987.

30. А. с. 927872 СССР, МПК D 06 С13/02. Швоуловитель / В.А. Стегнин, Н.И. Якимычев, A.A. Жарычев. 1988.

31. А. с. 1060725 СССР, МПК D 06 С13/02. Швоуловитель / В.А. Стегнин, Н.И. Якимычев. 1988.

32. А. с. 1622464 СССР, МПК D 06 С13/02. Устройство для управления рабочими органами технологической машины при пропуске шва ткани / А.К. Расторгуев, С.Ю. Павлычев, С.Э. Быстров. 1991.

33. А. с. 1650822 СССР, МПК D 06 С13/02. Устройство управления рабочими органами технологической машины при пропуске шва ткани / А.К. Расторгуев, С.Ю. Павлычев, Д.Д. Ветчинин. 1991.

34. Основные уравнения электростатических и электромагнитных датчиков / А.К. Расторгуев // Изв. вузов. Технология текстильной промышленности: Иваново, Изд-во ИвТИ. 1986. № 6. С. 71.

35. Расторгуев, А.К. Расчет и проектирование датчиков систем автоматаческого контроля ткани в отделочном производстве: учеб. пособие / А.К. Расторгуев, A.B. Иванов, К.А. Расторгуев, Иваново, Изд-во Ив-ТИ, 1992. 124 с.

36. Расторгуев, А.К. Принцип построения систем автоматического управления в функции кусковых и партионных швов ткани / А.К. Расторгуев, Д.В. Ветчинин, С.Ю. Павлычев, К.А. Харахнин // Изв. вузов. Технология текстильной промышленности. 1980. № 3. С.67.

37. Разумова, Е.А. Расчет емкости полевого датчика / Е.А. Разумова // Изв. вузов. Технология текстильной промышленности. 1983. № 2. С.86.

38. Расторгуев, А.К. Бесконтактный контроль текстильного продукта / А.К. Расторгуев, К.А. Расторгуев // Изв. вузов. Технология текстильной промышленности. 1992. № 3. С.66.

39. Расторгуев, А.К. Анализ систем автоматического управления рабочими органами стригальной машины в функции движущегося шва ткани / А.К.Расторгуев, Ветчинин Д.Д. // Изв. вузов. Технология текстильной промышленности. 1990. № 5. С.77.

40. Расторгуев, А.К. Исследование динамики механизма пропуска шва ткани / А.К. Расторгуев, A.B. Петров // Изв. вузов. Технология текстильной промышленности. 2000. № 3. С.110.

41. Расторгуев, А.К. Электростатический преобразователь / А.К. Расторгуев, К.А. Расторгуев // Изв. вузов. Технология текстильной промышленности. 1991. № 4. С.76.

42. Расторгуев, А.К. Методика инженерного расчета датчика шва ткани с преобразователем индуктируемой ЭДС / А.К.Расторгуев, К.А. Расторгуев //Изв. вузов. Технология текстильной промышленности. 1991. №6. С.70.

43. Расторгуев, А.К. Полевые датчики с цилиндрическими электродами для контроля текстильного продукта / А.К. Расторгуев // Изв. вузов. Технология текстильной промышленности. 1993. № 2. С.91.

44. Расторгуев, К.А. Определение чувствительности емкостных датчиков систем контроля текстильного продукта / К.А. Расторгуев // Изв. вузов. Технология текстильной промышленности. 1992. № 4. С.63.

45. Расторгуева, Е.А. Полевой датчик / Е.А. Расторгуева // Изв. вузов. Технология текстильной промышленности. 1983. № 1. С.73.

46. Джерора, A.A. Анализ электрического поля проходного датчика / А.А.Джерора, В.Л.Шушкевич, В.В.Щербаков, Э.В. Кондрацкий // Изв. вузов. Технология текстильной промышленности. 1989. № 4. С.85.

47. Разумова, Е.А. Полевые датчики для контроля текстильного продукта / Е.А. Разумова // Изв. вузов. Технология текстильной промышленности. 1985. №3. С.78.

48. Расторгуев, А.К. Бесконтактный контроль текстильного продукта / А.К.Расторгуев, К.А. Расторгуев // Изв. вузов. Технология текстильной промышленности. 1992. № 3. С.66.

49. Разумова, Е.А. Трехслойный электростатический датчик параметров текстильного продукта / Е.А.Разумова, А.К. Расторгуев // Изв. вузов. Технология текстильной промышленности. 1987. № 2. С.75.

50. Разумова, Е.А. Влияние входного воздействия полевого датчика на частоту колебаний автогенератора / Е.А. Разумова // Изв. вузов. Технология текстильной промышленности. 1987. № 2. С.75.

51. Разумова, Е.А. Применение полевых датчиков с измерительной цепью постоянного тока для контроля текстильного продукта / Е.А. Разумова // Изв. вузов. Технология текстильной промышленности. 1985. № 5. С.60.

52. Расторгуев, А.К. Мостовой преобразователь устройств контроля текстильного продукта / А.К.Расторгуев, К.А. Расторгуев // Изв. вузов. Технология текстильной промышленности. 1990. № 1. С.70.

53. Расторгуев, А.К. Система автоматической стабилизации мостового преобразователя в устройствах контроля текстильного продукта / А.К.Расторгуев, И.А.Артемьев, К.А. Расторгуев // Изв. вузов. Технология текстильной промышленности. 1990. № 2.

54. Расторгуев, А.К. Мостовой автогенераторный измерительный преобразователь / А.К. Расторгуев // Изв. вузов. Технология текстильной промышленности. 1995. № 4. С.91.

55. Расторгуев, А.К. Параметрические датчики в мостовом автогенераторном измерительном преобразователе / А.К. Расторгуев // Изв. вузов. Технология текстильной промышленности. 1995. № 5. С.98.

56. Расторгуев, К.А. Фазовый преобразователь частотного сигнала в системах контроля текстильного продукта / К.А. Расторгуев // Изв. вузов. Технология текстильной промышленности. 1995. № 5. С. 105.

57. Расторгуев, К.А. Система автоматической стабилизации частотного преобразователя в устройствах контроля текстильного продукта / К.А. Расторгуев, А.К. Расторгуев // Изв. вузов. Технология текстильной промышленности. 1991. № 1. С.82.

58. Расторгуев, А.К. Выбор фильтра системы автоматической стабилизации преобразователя сигналов в устройствах контроля текстильного продукта / А.К. Расторгуев // Изв. вузов. Технология текстильной промышленности. 1991. № 1. С.82.

59. Кулида, H.A. Повышение точности контроля шва ткани на стригальных машинах / H.A. Кулида., К.А. Харахнин // Изв. вузов. Технология текстильной промышленности. 1987. № 2. С.78.

60. Расторгуев, А.К. Коррекция динамики датчиков контроля текстильного продукта / А.К.Расторгуев, К.А. Расторгуев // Изв. вузов. Технология текстильной промышленности. 1992. № 1. С.76.

61. Расторгуев, А.К. Расчет формы электродов полевых датчиков / А.К.

62. Расторгуев // Изв. вузов. Технология текстильной промышленности. 1987. №6. С.80.

63. А. с. 145282 СССР, МПК D 06 С13/02. Устройство для пропуска шва ткани, обрабатываемой на машинах отделочного производств / Расторгуев А.К., Авмочкин A.B., Тихобаев Г.А. кл.86.19. 1961.

64. Анде, Анго. Математика для электро- и радиоинженеров / Анде Анго. -М.: Наука, 1965.-778 с.

65. Тамм, И.Е. Основы теории электричества / И.Е. Тамм. М.: Наука, 1989. -258 с.

66. Лаврентьев, М.А. Методы теории функции комплексного переменного /М.А.Лаврентьев, Б.В. Шабат. М.: Наука, 1973. - 488 с.

67. Кугушев, A.M. Основы радиоэлектроники / A.M. Кугушев, Н.С. Голу-бева. М.: Энергия, 1969. - 880 с.

68. Корн, Г. Справочник по математике для научных работников и инженеров / Г.Корн, Т. Корн. -М.: Наука, 1970. 720 с.

69. Маделунг, Э. Математический аппарат физика / Э. Маделунг. М.: Наука, 1968. - 648 с.

70. Разумова, Е.Ф. Аналитическое исследование взаимодействия электрического поля датчика с тканью / Е.Ф. Разумова, А.К. Расторгуев // Изв. вузов. Технология текстильной промышленности. 2009. № 1. С.98-101.

71. Разумова, Е.Ф. Определение емкости копланарного датчика механизма оперативного контроля текстильного продукта / Е.Ф. Разумова // Изв. вузов. Технология текстильной промышленности. 2008. № 6.

72. Расторгуев, А.К. Применение электромагнитных датчиков в текстильной промышленности / А.К. Расторгуев // Автоматика и электропривод машин текстильного производства. М.: Легкая индустрия, 1973. С. 84-147.

73. Иоссель, Ю.Я. Расчет электрической емкости / Ю.Я. Иоссель, Э.С. Кочанов, М.Г. Струнский. Л.: Энергия, 1971. - 240 с.

74. Расторгуев, А.К. Электростатический преобразователь / А.К. Расторгуев, К.А. Расторгуев // Изв. вузов. Технология текстильной промышленности. 1991. № 4.

75. Давыдов, В.В. Исследование электрофизических характеристик текстильных тканей для целей разработки емкостных влагомеров / В.В. Давыдов, Ю.К. Коптелов // Изв. вузов. Технология текстильной промышленности. 1968. № 6. С. 99-102.

76. Волгов, В.А. Детали и узлы радиоэлектронной аппаратуры / В.А. Вол-гов. -М.: Энергия, 1977. 656 с.

77. Разумова, Е.Ф. Основные схемы конструктивного построения емкостных датчиков механизмов оперативного контроля текстильного продукта и их расчет / Е.Ф. Разумова // Изв. вузов. Технология текстильной промышленности. 2009. № 4.

78. Расторгуев, А.К. Линейные системы автоматического слежения за частотой колебаний (Расчет, экспериментальное исследование, задачи) /

79. A.К. Расторгуев. Иваново: ИГТА, 2006. 108 с.

80. Робототехнические системы в текстильной и легкой промышленности/

81. B.А. Климов, В.Н.Гончаренко, A.A. Ганулич и др. М.: Легпром-бытиздат, 1991. - 312 с.

82. Судаков, Ю.И. Амплитудная модуляция и автомодуляция транзисторных генераторов / Ю.И. Судаков —М.: Энергия, 1969. 392 с.

83. Крохин, В.В. Элементы радиоприемных устройств сверхвысоких частот / В.В. Крохин. М.: Советское радио, 1964.- 494 с.

84. Пат. на полезную модель 91720, Российская Федерация, МПК Б06 С 13/02. Емкостной датчик шва ткани / Расторгуев А.К., Разумова Е.Ф.; заявитель и патентообладатель Иванов, гос. текст, академия. № 2009138873/22; заявл. 20.10.09; опубл. 27.02.10, Бюл. №6.

85. Разумова, Е.Ф. Исследование силового воздействия электрического поля полевого датчика с параллельными электродами механизма контроля ткани / Е.Ф. Разумова, А.К. Расторгуев // Изв. вузов. Технология текстильной промышленности. 2010. № 2. С. 114-117.

86. Разумова, Е.Ф. Синхродинный преобразователь сигнала датчика механизма контроля текстильного продукта / Е.Ф. Разумова, А.К. Расторгуев // Изв. вузов. Технология текстильной промышленности. 2009. №6. С. 94-89.