автореферат диссертации по технологии материалов и изделия текстильной и легкой промышленности, 05.19.02, диссертация на тему:Анализ структур огнезащитных тканей из арамидных нитей и особенности их изготовления на современном ткацком станке

ЕГОРОВ НИКОЛАЙ ВЯЧЕСЛАВОВИЧ

Анализ структур огнезащитных тканей из арамидных нитей и особенности их изготовления на современном ткацком станке

Специальность 05.19.02 -Технология и первичная обработка текстильных материалов и сырья

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Москва-2010 г.

-2 дек гт

004615077

ЕГОРОВ НИКОЛАЙ ВЯЧЕСЛАВОВИЧ

Анализ структур огнезащитных тканей из арамидных нитей и особенности их изготовления на современном ткацком станке

Специальность 05.19.02 -Технология и первичная обработка текстильных материалов и сырья

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Москва - 2010 г.

Работа выполнена на кафедре механической технологии волокнистых материалов Государственного образовательного учреждения высшего профессионального образования «Московский государственный текстильный университет имени А.Н.Косыгина»

Научный руководитель доктор технических наук, профессор

Щербаков Виктор Петрович

Официальные оппоненты доктор технических наук, профессор

Жихарев Александр Павлович

кандидат технических наук, доцент Рыбаулина Ирина Викторовна

Ведущая организация Государственное образовательное

учреждение высшего профессионального образования «Ивановская государственная текстильная академия»

Защита диссертации состоится « » декабря 2010 года в «/6-'» часов на заседании диссертационного совета Д 212.139.02 при Московском государственном текстильном университете имени А.Н.Косыгина по адресу: 119071, Москва, Малая Калужская улица, дом 1.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Государственного образовательного учреждения высшего профессионального образования «Московский государственный текстильный университет имени А.Н.Косыгина».

Автореферат разослан « ■?{ » ноября 2010 года

Ученый секретарь диссертационного

совета Д 212.139.02, доктор технических наук, профессор

Ю.С.Шустов

АННОТАЦИЯ

В диссертационной работе изложены результаты теоретических и экспериментальных исследований. Предложен новый метод определения изгибной жесткости текстильных нитей; определена изгибная жесткость арамидных нитей различной линейной плотности. Определены параметры долговечности арамидных нитей различной линейной плотности. На основе критерия длительной прочности В. Москвитина проведена оценка напряженности заправок огнезащитных тканей из высокопрочных арамидных нитей «Русар»; на аналитическом уровне доказана возможность переработки этих нитей на современном технологическом оборудовании. На основе нелинейной механики упругих стержней определены рациональные параметры строения огнезащитных тканей из арамидных нитей. Получены математические модели натяжения основы и утка в различные периоды тканеформирования, основных параметров строения и свойств тканей в зависимости от основных технологических параметров, что позволяет прогнозировать напряженность заправок и качество тканей. Установлено, что наибольшее влияние на условия формирования и качество тканей оказывает заправочное натяжение основы. Показана эффективность использования в качестве уточных паковок 'бобин сомкнутой намотки. На основе бинарной причинно-следственной теории информации построены графы причинно-следственных связей между полуцикловыми характеристиками, линейной плотностью и круткой различных арамидных нитей; построены ориентированные причинно-следственные графы. Установка оптимальных технологических параметров обеспечивает изготовление тканей с приемлемой обрывностью, рационального строения и высокими показателями физико-механических свойств.

АВТОР ЗАЩИЩАЕТ:

1. Метод исследования параметров строения и свойств огнезащитных тканей из армидных нитей «Русар»;

2. Методику прогнозирования строения огнезащитных тканей в зависимости от технологических параметров их изготовления и свойств используемых нитей;

3. Структуры огнезащитных тканей из арамидных нитей Русар;

4. Причинно-следственные связи между технологическими параметрами изготовления углеродных тканей и параметров их строения;

5. Целесообразность использования бобин сомкнутой намотки уточных нитей для улучшения их сматывания;

6. Математические модели для расчета основных параметров строения и свойств исследуемой ткани в зависимости от технологических параметров ее изготовления на ткацком станке.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность работы Конкурентоспособность продукции текстильных предприятий в современных условиях обеспечивается оперативной сменой ассортимента, низкой себестоимостью, а также выпуском тканей с заданными структурными и физико-механическими свойствами. Поскольку качество тканей проявляется через потребительские свойства, глубокое изучение зависимости этих свойств от структуры ткани, сырьевого состава нитей и условий формирова-

1 \ ч,

У

ния данной ткани на станке представляет большой практический и теоретический интерес, так как отсутствуют научно-обоснованные методы регулирования потребительских свойств тканей.

Необходимо знать зависимость между параметрами заправки ткацкого станка и строением ткани. В настоящее время предприятия не располагают подобными данными, и поэтому успешная организация процесса ткачества во многом зависит от квалификации мастеров, помощников мастеров и ткачей. Особенно остро это ощущается при изготовлении дорогостоящего ассортимента тканей технического назначения. В этой связи разработка новых огнезащитных тканей из арамидных нитей, исследование их строения и свойств представляется актуальной задачей.

Целью данной работы является анализ структур огнезащитных тканей из арамидных нитей Русар и оптимизация технологии их изготовления на современном технологическом оборудовании.

Задачами данного исследования являются:

- установление взаимосвязи между параметрами строения ткани и технологическими параметрами ее выработки на современном технологическом оборудовании;

- оценка напряженности выработки ткани технического назначения из арамидных нитей на современном технологическом оборудовании»;

- исследование свойств и структуры огнезащитных тканей из арамидных

нитей.

Методика данного научного исследования включает проведение теоретических и экспериментальных исследований. Теоретические исследования основаны на использовании современных научных теорий механики нити, теории накопления повреждений, нелинейной механики упругих стержней. Экспериментальные исследования проводились в ткацком производстве ЗАО «Передовая текстильщица» г. Королев, в лабораториях кафедр механической технологии волокнистых материалов и ткачества Московского государственного текстильного университета имени А.Н.Косыгина. Использованы стандартные приборы для определения свойств нитей и тканей, а также тензометрическая аппаратура. При обработке экспериментальных данных использовались современные методы статистики, причинного анализа. При проведении работы широко использовалась современная вычислительная техника.

Научная новизна работы заключается в том, что:

теоретически доказана возможность изготовления исследуемых тканей на основе использования критерия длительной прочности Москвитина;

- предложен новый метод определения долговечности текстильных нитей, определены параметры долговечности исследуемых нитей;

- разработан новый метод определения изгибной жесткости нитей и рассчитана изгибная жесткость для исследуемых арамидных нитей.

- установлена взаимосвязь между технологическими параметрами, параметрами заправки, параметрами строения огнезащитных тканей и свойствами используемых нитей для прогнозирования заданных свойств вырабатываемых тканей;

- обосновано эффективное использование в качестве уточных паковок -конических бобины сомкнутой намотки, обеспечивающие нормальный процесс сматывания с бобины во время прокладывания утка на ткацком станке;

Практическая значимость работы заключается в том, что:

- проведен расчет параметров строения огнезащитных арамидных тканей по микросрезам, сканированным на ЭВМ;

- исследованы основные свойства и параметры строения исследуемых тканей, что позволяет прогнозировать их дальнейшее использование в различных конструкциях;

- проанализировано напряженно-деформированное состояние заправки ткацкого станка, исследовано натяжение основы и утка в различные периоды тканеформирования;

- определены оптимальные технологические параметры изготовления тканей.

Апробация работы.

Основные положения диссертации обсуждались на заседании кафедры механической технологии волокнистых материалов МГТУ им. Косыгина (2009, 2010 гг.). Результаты диссертационной работы доложены на международных научно-технических конференциях «ТЕКСТИЛЬ-2009», «ТЕКСТИЛЬ-2010» (г. Москва) , «ПРОГРЕСС-2010 (г. Иваново), «ЛЕН-2008» (г.Кострома). Опубликовано 9 работ.

Структура и объем диссертации Работа изложена на 182 страницах машинописного текста, состоит из введения, 6 глав, общих выводов по работе, списка использованных источников из 102 наименований на 9 стр, 4 приложений на 12 стр., содержит 45 таблиц, 19 рисунков.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность темы, сформулированы цель и задачи исследования, отражена научная новизна и практическая значимость результатов.

Первая глава посвящена состоянию вопроса. Все работы, тесно связанные с темой диссертации, рассматривались по следующим направлениям: работы, связанные с изготовление тканей технического назначения; работы, связанные с оценкой напряженности заправки ткацкого станка; работы, связанные с установлением взаимосвязи между технологическими параметрами изготовления тканей и параметрами их структуры

В работе критически проанализированы исследования многих ученых, внесших существенный вклад в решение рассматриваемых вопросов, среди них работы профессоров В.А.Гордеева, Е.Д.Ефремова, П.В.Власова, С.Д.Николаева, С.С.Юхина, В.ШЦербакова, А.А.Мартыновой, И.Н.Панина, Г.В.Степанова, Ю.Ф.Ерохина, Т.Ю.Каревой и других ученых.

Анализ литературных источников позволил подтвердить актуальность выбранной темы, отметить ее научную значимость и практичную ценность.

Вторая глава посвящена маркетинговым исследованиям рынка огнестойких волокон и тканей на их основе. Изучены волокна и нити, использующиеся в качестве сырья при производстве огнезащитных текстильных материалов, тек-

стильные материалы с огнезащитными свойствами. Исследованы свойства основных огнезащитных тканей, области применения и требования, применяемые к ним, проанализирована продукция некоторых основных разработчиков огнезащитных тканей и изделий на их основе. Проанализированы нормы пожарной безопасности для одежды пожарного.

Третья глава посвящена теоретическим исследованиям по прогнозированию строения и условий изготовления огнезащитных тканей.

Предложен новый метод расчета жесткости нити при изгибе. На рис. 1 по-

На свободном конце приложена сосредоточенная сила Р, перемещающаяся при изгибе поступательно, сохраняя перпендикулярность к первоначальной прямоугольной оси. По всей длине дуги 5 упругой линии приложена распределенная силовая нагрузка q(s), обусловленная весом нити. Введем систему координат ху, ориентированную по касательной и нормали к упругой линии в заделке, и систему х'у', ориентированную по направлению силы, приложенной в начальной точке О. Точное уравнение равновесия упругой линии в общем случае записывается в безразмерном виде:

I2 ^-f- = -a] sin2 ср - a>2q sin2 ср. (1)

Здесь обозначены — = и - = Решение уравнения (1) в случае действия Н I Н I

только сосредоточенной нагрузки Р хорошо известно.

Сложнее обстоит дело, когда в правой части присутствует член, являющийся функцией дуговой координаты я, а именно со2 Если в первом случае

Н

решение сводится к эллиптическим интегралам, то здесь возможно только чис-

ленное решение. Конечно, эллиптические интегралы не приводятся к квадратурам, но приведение дифференциального уравнения к интегралам Лежандра и последующее их вычисление намного проще, чем численное решение исходного уравнения. В связи с этим заменим распределенную нагрузку, действующую на длине I и представляющую собой вес изгибаемых под действием приложенной на свободном конце консоли силы Рг, равнодействующей Р2. Получим схему изгиба нити двумя сосредоточенными силами, представленную на рис. 2.

Р\

Рг

Рис. .2. Изгиб нити двумя сосредоточенными силами. Тогда необходимо решать две взаимосвязанные различные задачи. Обозна-

а

чим через эллиптический интеграл первого рода Р (а) =

через Е{а) эллиптический интеграл второго рода

с1а

I л/1 -к2эш2«

Е(а)= |лД - к2 бш2 с/ а. Три уравнения

2&СОЗО, =0, к$тай =8т45°,

(2)

(3)

(4)

Когда нить изгибается двумя сосредоточенными силами, получаем два участка, при этом каждый из них соответствует условиям, рассмотренным в предыдущей задаче. Здесь известны следующие соотношения:

со,

рг

, 31=32= 90°, срт = 90°, Мп =0. Также из условия

Н V н

стыковки первого и второго участков имеем Л/02 =Мп, Зй~, = |9П. Кроме того, известны еще два выражения

\P\+P2 /сч

®u V ^

Таким образом, для нахождения шести эллиптических параметров кх, а01, аи для первого участка и к2, а02, а12 для второго можно записать шесть уравнений:

ап = 90°, кх sin а01 = 0,707, F(ail)-F(«01) = ffl„ F{k1)-F{am)^co2, (6)

к2 cosа02 = кх cosa,,, к2 sinа02 = k¡ sinаи.

При измеренной длине +12, экспериментально определенном весе нитей вместе с сосредоточенным весом пластины и измеренной координате у, центра тяжести пластины вычисляется жесткость всех изгибаемых нитей Н, модули эллиптических интегралов , к2 и их амплитуда ат, ап, ог0,.

Экспериментальное определение жесткости нити заключается: в подготовке образца нитей с пластиной на конце, в измерении прогиба нитей по рассмотренной модели (рис.2), в решении системы уравнений. При подготовке образца на мотовиле наматывается 50 витков испытываемой нити. На полученную полоску нитей неусаживающимся клеем (эпоксидный клей) наклеивается рамка из плотной бумаги (ватман). После высыхания клея полоска нитей обрезается так, чтобы концы нитей не выступали за контур рамки.

Непосредственно перед испытанием боковые стороны рамки, не скрепленные с нитями, обрезаются. Затем от одной из полосок с наклеенными нитями отрезается полоска такой ширины, чтобы полученный образец, удерживаемый горизонтально за широкую полоску, имел прогиб свободного конца не менее 1/3 от длины консоли. Подготовленный образец зажимается за широкую полоску в горизонтальном зажиме и фотографируется с помощью цифровой фотокамеры. Для устранения влияния собственного изгиба нитей производится повторное фотографирование образца после его переворота верхней стороной вниз. После этого от образца отрезается зажимаемая полоска, и оставшаяся часть образца взвешивается на торсионных весах. Результаты взвешивания заносятся в таблицу. Полученные фотографии обрабатываются на компьютере с помощью графического редактора (рис. 3).

; а

Рис. 3. Фотография изогнутой нити.

При этом измеряется координата центра наклеенной полоски, висящей консольно. С этой целью точка начала консоли А соединяется прямой линией с

центром В полоски. Полученная линия зеркально отражается вокруг вертикальной оси и точка А совмещается с началом масштабной сетки Л. С помощью масштабной сетки определяются координаты X и У точки В',

Одним из основных понятий развивающегося во времени феноменологического процесса разрушения является долговечность - время, необходимое для разрушения образца при постоянном напряжении. При исследовании долговечности материала испытывают несколько одинаковых образцов при различных напряжениях и устанавливают время, необходимое для разрушения каждого образца. По результатам испытаний строят график зависимости времени до разрушения tt при постоянном напряжении сг0 от уровня этого напряжения.

Если напряжение в исследуемом интервале изменяется непрерывно, то, переходя от суммы к интегралу, получим

Т-7Г = 1. (7)

где to - время до разрушения при постоянных напряжениях, равных мгновенным значениям cr(í). Формула

ту 1+л '•

~ttt.-T)-o*"\T)dz. (8)

1 + л J

получена В.В. Москвитиным и является критерием длительной прочности, определяющим время до разрушения í, при заданном законе нагружения <r(í) и экспериментально определяемой функции долговечности t. = t, (<т0).

Любой критерий прочности предполагает знание параметров долговечности b и В. При исследовании долговечности испытывают образцы материала при статической нагрузке и устанавливают время, необходимое для их разрушения. На основе испытательной машины FP -100/1 разработан способ и создана установка для измерения времени до разрушения нити. Испытанию подвергнута нить Русар различной линейной плотности. Каждой г-ой величине нагрузки соответствуют 30 опытов, и приведенные величины долговечности вычислены как сред-

Р

ние из 30 повторностей. Напряжения а в ГПа определены по формуле сг = —р,

где р - плотность пряжи, г/см3. Общепринятым при решении задач выравнивания или сглаживания является метод наименьших квадратов:

" (t„-B<T¿f-*min. (9)

2«

Обычно подбор параметров нелинейной функции сводится к ее линеаризации и в дальнейшем используется хорошо разработанный аппарат линейной регрессии. В частном случае степенная функция линеаризуется ее логарифмированием. В работе определены параметры долговечности для семи видов нитей: нить линейной плотности 29,4 текс, количество элементарных нитей 200 (ТУ 2272036-51605609-2003); нить линейной плотности 29,4 текс для огнестойкой технической ткани, количество элементарных нитей 200, термообработанная (ТУ2272-037-51605609-2003); нить линейной плотности 29,4 текс, крутка «0» (ТУ2272-

024-51605609-2001); нить линейной плотности 58,8 текс, количество элементарных нитей 300 (ТУ 2272-036-51605609-2003); нить линейной плотности 58,8 текс, термовытянутая, количество элементарных нитей 300; нить линейной плотности 100 текс, количество элементарных нитей 600 (ТУ2272-013-51605609-2007); нить линейной плотности 14,3 текс, количество элементарных нитей 60 (ТУ2272-003-51605609-2005).

Проведена оенка напряженности изготовления арамидных тканей. В этом случае используются критерии длительной прочности, который позволяет оценить напряженно-деформированное состояние нитей на ткацком станке. В нашей работе использован критерий В.Москвитина. Коэффициент повреждаемости нити основы можно рассчитать по следующей формуле:

' [<Т(Г)] (10) В работе использован степенной закон, связывающий напряжение нити и время разрушения:

/ = АГ\ (П)

С учетом степенной зависимости критерий Москвитина принимает следующий вид

(12)

Коэффициент повреждаемости может быть рассчитан по следующим формулам:

при постоянном напряжении -

7 = "

В"

(13)

Расчеты коэффициента повреждаемости показали, что исследуемые ткани можно выработать на современном ткацком станке.

Проведен расчет параметров строения тканей. В работе для этой цели использована нелинейная теория изгиба упругих стержней. Большинство задач изгиба можно решить, если знать решение задачи поперечного и продольно-поперечного изгиба консоли.

Рассмотрена схема поперечного изгиба нитей (рис. 4).

Л

Рис. 4. Схема поперечного изгиба нитей.

Ми

Сила Р в процессе изгиба перемещается поступательно, сохраняя перпендикулярность к первоначальной оси нити.

Рассмотрена схема продольно-поперечного изгиба консольного стержня (нити в ткани) - рис. 5.

Рис. 5.Схема продольно-М0 поперечного

изгиба нитей.

Решения этих задач известно. Решения, полученные ранее, можно использовать и для решения задачи изгиба по схеме, показанной на рис. 6. На схеме упругая линия разбита на четыре части. Тогда участок 01 на рис. 3.7 будет по-

Р

N

Рис. 6. Схема изгиба нити в ткани.

В работе решение задачи проводилось методом упругих параметров, который представляется более приемлемым и наиболее простым. В общем виде точный метод решения задачи для всех рассмотренных схем имеет следующий вид:

htl _ 77"coscos/

L В (14)

В-М

V EI (15)

где h0 - половина высоты волны изгиба нити; rj0", ¿¡0" - упругие параметры; L - расстояние между соседними нитями в местах изгиба нитей; Р - результирующая сила; Е- модуль упругости нити; /-момент инерции сечения нитей.

В работе проведен расчет параметров строения для арамидных огнезащитных тканей, вырабатываемых на ЗАО «КШФ «Передовая текстильщица». Характеристика тканей представлена в таблице.

№ Артикул Переплетение Плотности ткани, Линейные плотности

п/п ткани нит/дм нитей, текс

основы утка по основе по утку

1 84127 Саржа 3/3 24 24 29,4 29,4

2 86146 полотно 11 11 110 110

3 86211-09 полотно И 14 110 62,5

4 86294-05 полотно 25,5 26 29,4 29,4

5 5356 Саржа 1/2 18 18,5 58,4 58,4

6 56313 Атлас 8/3 30 28 14,3 14,3

На основе полученных результатов можно сделать следующие выводы:

- на основе нелинейной теории изгиба упругих стержней проведен расчет параметров строения арамидных огнезащитных тканей.

по методике, разработанной на кафедре ткачества МГТУ им.А.Н.Косыгина, по микросрезам ткани определены параметры строения арамидных тканей.

- сравнительный анализ расчетных и экспериментальных данных дает хорошую сходимость результатов.

Четвертая глава посвящена экспериментальным исследования натяжения основы и утка.

Проведен выбор датчиков омического сопротивления для измерения натяжения основных и уточных нитей при изготовлении арамидных тканей на бесчелночном ткацком станке СТБ.

Основными особенностями изменения натяжения основы на ткацких станках являются следующие: характер изменения натяжения основы, пробранной в одну ремизку, повторяется через число прокидок, равным раппорту ткани по утку; характер изменения среднего натяжения нитей основы практически повторяется через каждую прокидку; натяжение основных нитей, пробранных в первые ремизки, больше натяжения нитей основы, пробранных в последние ремизки; величина заправочного натяжения нитей основы, пробранных в различные ремизки, примерно одинакова; натяжение нитей основы при прибое превышает натяжение нитей при полном открытии зева; процесс прибоя уточной нити к опушке ткани вызывает колебания натяжения нитей;

Установлено, что: использование бобин сомкнутой намотки облегчает процесс прокладывания утка в зеве; уровень натяжения утка при его прокладывании определяет линейная плотность используемых уточных нитей, плотности ткани по основе и по утку не оказывают существенного влияния на натяжение утка; с увеличением линейной плотности натяжение утка в вершине баллона увеличивается; наилучшие условия сматывания достигаются при использовании конической бобины сомкнутой намотки, наихудшие - при использовании цилиндрической бобины.

Пятая глава посвящена экспериментальным исследованиям свойств и строения тканей.

Исследованы полуцикловые свойства огнезащитных тканей; разрывная нагрузка полосок ткани в пересчете на одну нить больше разрывной нагрузки нитей основы и утка до ткачества; разрывное удлинение полосок ткани небольшое. Ис-

следованы полуцикловые свойства нитей, вынутых из ткани. Исследована стойкость тканей к истиранию.

Исследованы параметры строения ткани (уработки основных и уточных нитей, толщина, порядок фазы строения и поверхностная плотность тканей); экспериментальные данные хорошо коррелируют с расчетными, что свидетельствует о том, что предложенные методы расчета параметров строения тканей эффективны. Строение ткани изучалось на ЭВМ по методике, разработанной на кафедре ткачества МГТУ им.А.Н.Косыгина. Микросрезы тканей, подготовленные по стандартной методике сканировались на ЭВМ и по ранее разработанной программе на ЭВМ проводился расчет всех необходимых параметров строения тканей.

В данной главе проведены исследования по установлению причинно-следственных связей. Существующие методы (планирование эксперимента, корреляционный анализ) не всегда дают хорошие результаты, так как в конечном итоге присутствуют так называемые "эффекты сопутствия" влияния различных входных параметров. Кроме того, необходимо при проведении экспериментальных исследованиях факторы варьировать в строго определенных пределах, что сложно в производстве. В данной работе используется бинарная причинно-следственная теория информации, основанная на предпосылках Шеннона.

Предлагается использовать следующее соотношение: I>2-1 ¡1 > Р;//л то 2->1, где Я - соответственно информация и энтропия распределения вероятностей случайных величин. Поскольку I 12=121, то если Н1 <Н2, то 2->1.

Величину энтропии распределения вероятностей для случайной одномерной величины можно определить по формуле:

Н, = X Р(Хк,)1о82Р(Хк!) , (16)

где Р(ХК1) - вероятность состояний случайной величины Хт. Величина информации между г'-ьш и ]-ым факторами определится по формуле

к,г Р(ХК1,ХГ])

1Ц= X Р (Хк1,Хп) 1о52--. (17)

7 Р(ХК1) Р(ХГ])

где Р(ХГ]) - вероятность состояний случайной величины ХГ]-; Р(Хки Хг]) - вероятность состояний случайных величин ХК1 и Хг].

Для функционалов энтропии и информации справедливо следующее равенство:

Ги = 1„:Н, (18)

где Гц - коэффициент причинного влияния }-ого фактора на 1-ый. При статистической независимости переменных Хь X, парный коэффициент причинного влияния Гц равен 0, при Гц=1 существует наличие строгой детерминированности следствия причиной.

Однако парные коэффициенты Гц не могут служить мерой истинной тесноты связи между факторами. Такой мерой могут служить частные коэффициенты причинного влияния giJ, причем Щ} > ^ . Разность Г^ может служить оценкой косвенного причинного влияния^ на.XV

Расчет энтропии, информации и парных коэффициентов причинного влияния проведен по программе, составленной на кафедре ткачества МГТУ имени А.Н.Косыгина на ЭВМ. Расчет частных коэффициентов причинного влияния проведен при использовании стандартной программы "Эврика". Известно, что разрывная нагрузка, разрывное удлинение, крутка и линейная плотность нитей взаимосвязаны. В работе установлены причинно-следственные связи между разрывной нагрузкой нити (XI), разрывным удлинением нити (Х2), линейной плотностью нити (ХЗ) и круткой нити (Х4) для арамидных нитей линейной плотности 14,3; 29,4; 58,8 и 100 текс.

Анализ полученной информационной структурной модели взаимосвязи между исследуемыми параметрами дает новые углубленные представления о процессе. Крутка нити существенным образом определяет линейную плотность нити, крутка и линейная плотность в наибольшей степени определяет разрывное удлинение нити, а крутка, линейная плотность и разрывное удлинение нити определяет разрывную нагрузку нити.

Шестая глава посвящена оптимизации технологического процесса изготовления исследуемых шести тканей. В работе:

определены факторы, в наибольшей степени влияющие на процесс формирования ткани, свойства и качество тканей - заправочное натяжение основных нитей, величина угла заступа;

выбраны критерии оптимизации технологического процесса изготовления огнезащитных тканей из арамидных нитей: уработки основных и уточных нитей и поверхностная плотность ткани;

для оптимизации технологического процесса ткачества использован один из методов планирования и анализа эксперимента - полный факторный эксперимент ПФЭ 22'

определены оптимальные технологические параметры изготовления огнезащитных тканей на бесчелночных ткацких станках СТБ и рапирном ткацком станке фирмы «Дорнье»;

установка оптимальных технологических параметров обеспечивает изготовление тканей с приемлемой обрывностью, рационального строения и высокими показателями физико-механических свойств;

Расчетный годовой экономический эффект от использования оптимальных параметров для шести исследуемых тканей в пересчете на 1 станок при двухсменном режиме работы предприятия составляет от 98 до 461 тыс.руб.

В приложении приведен акт о внедрении результатов работы в учебный процесс и программы расчета параметров на ЭВМ.

ОБЩИЕ ВЫВОДЫ ПО РАБОТЕ

1. Предложен новый метод определения изгибной жесткости текстильных нитей; определена изгибная жесткость арамидных нитей различной линейной плотности.

2. Определены параметры долговечности арамидных нитей различной линейной плотности.

2. На основе критерия длительной прочности В. Москвитина проведена оценка напряженности заправок огнезащитных тканей из высокопрочных ара-

мидных нитей «Русар»; на аналитическом уровне доказана возможность переработки этих нитей на современном технологическом оборудовании.

3. На основе нелинейной механики упругих стержней определены рациональные параметры строения огнезащитных тканей из арамидных нитей.

6. Получены математические модели натяжения основы и утка в различные периоды тканеформирования, основных параметров строения и свойств тканей в зависимости от основных технологических параметров, что позволяет прогнозировать напряженность заправок и качество тканей. Установлено, что наибольшее влияние на условия формирования и качество тканей оказывает заправочное натяжение основы.

7. Показана эффективность использования в качестве уточных паковок бобин сомкнутой намотки.

8. На основе бинарной причинно-следственной теории информации построены графы причинно-следственных связей между полуцикловыми характеристиками, линейной плотностью и круткой различных арамидных нитей; построены ориентированные причинно-следственные графы.

9. Установка оптимальных технологических параметров обеспечивает изготовление тканей с приемлемой обрывностью, рационального строения и высокими показателями физико-механических свойств

10. Расчетный годовой экономический эффект от использования оптимальных параметров для шести исследуемых тканей в пересчете на 1 станок при двухсменном режиме работы предприятия составляет от 98 до 461 тыс.руб.

РЕКОМЕНДАЦИИ ПО РАБОТЕ.

1. Для оценки напряженности заправок ткацких станков целесообразно использовать метод расчета повреждаемости основных нитей с использованием критерия длительной прочности В.Москвитина

2. Для расчета изгибной жесткости арамидных нитей целесообразно использовать предложенную нами методику.

3. Для расчета рационального строения тканей целесообразно использовать предложенную методику на основе нелинейной теории изгиба упругих стрежней.

4. Для прогнозирования условий изготовления хлопчатобумажных тканей, их строения и свойств необходимо использовать полученные математические модели.

5. С целью получения тканей с наилучшими физико-механическими показателями и наименьшей обрывностью на ткацком станке необходимо установить разработанные оптимальные технологические параметры:

Основные положения диссертации опубликованы в следующих работах:

1. Н.В. Егоров, В.П. Щербаков. Определение параметров строения арамидных огнезащитных тканей, Ж. Известия вузов. Технология текстильной промышленности, 2010 г., №3.

2. Н.В.Егоров, В.П.Щербаков. Новый метод расчета жесткости нити при изгибе. Ж. Известия вузов. Технология текстильной промышленности, 2010 г., №5.

3. Н.В. Егоров, В.П. Щербаков. Исследование свойств нитей Русар для изготовления технических тканей, Ж. Известия вузов. Технология текстильной промышленности, 2010 г., №6.

4. Н.В.Егоров, В.П.Щербаков. Экспериментальное определение и расчет параметров долговечности. Сборник научных трудов аспирантов, 2010, №17.

5. Н.В.Егоров. Расчет параметров строения тканей из арамидных нитей. Международная научно-техническая конференция «Современные наукоемкие инновационные технологии развития промышленности региона (ЛЕН-2008)», 2008 г., Кострома.

6. Н.В.Егоров. Анализ напряженности заправки ткацкого станка при изготовлении технических тканей. Межвузовская научно-техническая конференция «Студенты и молодые ученые КГТУ - производству», 2008, г.Кострома.

7. Н.В.Егоров. Оценка напряженности заправок огнезащитных тканей из арамидных нитей на ткацком станке. Международная научно-техническая конференция «ТЕКСТИЛЬ-2009».

8. Н.В.Егоров, В.П.Щербаков. Разработка огнезащитных тканей. Международная научно-техническая конференция «Современные наукоемкие технологии и перспективные материалы текстильной и легкой промышленности» (ПРО-ГРЕСС-2010), Иваново.

9. Н.В.Егоров, В.П.Щербаков. Определение жесткости параарамидной нити при изгибе. Международная научно-техническая конференция «ТЕКСТИЛЬ-2010».

Подписано в печать 09.11.10 Формат бумаги 60x84/16 Бумага множ. Усл. печ. л. 2,0 Заказ 355 Тираж 100 ГОУВПО «МГТУ им. А. Н. Косыгина», 119071, Москва, ул. Малая Калужская, 1

Введение

Глава 1. Состояние вопроса

1.1. Анализ литературных источников

1.1.1. Работы, связанные с изготовление тканей технического назначения

1.1.2. Работы, связанные с оценкой напряженности заправки 32 ткацкого станка

1.1.3. Работы, связанные с установлением взаимосвязи между 35 технологическими параметрами изготовления тканей и параметрами их структуры

1.2. Цели и задачи для исследования.

1.3. Выбор тканей для исследования 41 Выводы по главе

Глава 2. Маркетинговые исследования рынка огнестойких волокон и тканей на их основе

2.1 Волокна и нити, использующиеся в качестве сырья при производстве огнезащитных текстильных материалов

2.2 Текстильные материалы с огнезащитными свойствами

2.3 Свойства основных огнезащитных тканей, области применения и требования, применяемые к ним, исходя из 59 анализа работы компании WESTEX

2.4 Продукция некоторых основных разработчиков термоогнезащитных тканей и изделий на их основе

2.5 Нормы пожарной безопасности для одежды пожарного

Кризис в экономике России затронул многие отрасли промышленности. Но особенно остро он задел текстильную отрасль.

Текстильная промышленность является составной частью экономики, и она, естественно, подчиняется ее общим законам и закономерностям. В настоящее время текстильная промышленность России переживает трудные времена. Многие предприятия реформированы, однако парк оборудования остается морально и физически устаревшим. Кризис текстильной промышленности России длится более 15 лет.

Почти 70 лет текстильная промышленность России развивалась в полной изоляции от мировой экономики, создав целый комплекс машиностроительных заводов и оснастив отечественным оборудованием текстильные фабрики. Оторванность от мировых достижений научно-технического прогресса не привела эту отрасль к процветанию. Наоборот, качество текстильного машиностроения и тканей, производимых на отечественном оборудовании, оказалось слишком низким, чтобы конкурировать на внешнем рынке. На рубеже ХХ-ХХ1 вв. встал вопрос о самом существовании текстильной промышленности как отрасли экономики России.

Анализ причин, который вызвал резкое падение объемов выработки тканей, показал, что среди многих причин можно выделить три основные, взаимосвязанные причины.

Первая причина кризиса - низкий технический уровень фабрик и нерыночная структура промышленности в начале 90-х годов.

Существенно более низкий технический уровень большинства фабрик России по сравнению с уровнем передовых фабрик зарубежных стран и не рыночная структура текстильной промышленности характеризовались следующим.

Уровень оборудования фабрик России характеризовался оснащенностью фабрик в основном российским, несовершенным оборудованием

Состояние оборудования характеризовалось большим возрастом, который более чем у половины оборудования был более 20 лет и существенно превышал принятые нормы замены оборудования.

Ассортимент и качество тканей фабрик России характеризовались заметным преобладанием простых, узких тканей.

Средства управления производством и технологическим процессом на фабриках России характеризовалась использованием лишь в единичных случаях компьютеров для сбора информации, планирования и управления производством и технологическим процессом.

Нерыночная структура текстильной промышленности России, с преобладанием крупных комбинатов, созданная в условиях закрытого рынка.

Вторая причина кризиса - несовершенное правовое и экономическое поле России в начале 90-х годов.

Анализ правовых и экономических условий, существующих в промышленности России в начале 90-х годов, показал, что эти условия, а также высокая инфляция, исключали возможность успешной работы большинства фабрик и быстрого выхода их из кризиса.

Созданию нормальных условий препятствовало то, что в начале 90-х годов или образно говоря в период "рыночного романтизма", в федеральных органах возобладала точка зрения, по которой "слабые" фабрики пусть погибают, а «сильные» пусть развиваются.

Третья группа причин - низкий уровень большинства руководителей фабрик.

В начале 90-х годов у большинства руководителей фабрик, а также и отрасли, отсутствовали необходимые знания и опыт работы для успешного перевода фабрик с командно-административных методов функционирования на рыночные методы.

Таким образом, руководители фабрик в большинстве своем оказались не готовыми способствовать выходу фабрик из кризиса, а смена руководства приватизированных фабрик была затруднена.

Состояние текстильной промышленности на сегодняшний день-оставляет желать лучшего.

Недостаточные вложения в материально-техническую базу предприятий позволяет сделать вывод о том, что технический уровень фабрик и структурный уровень промышленности невысок.

Уровень оборудования на подавляющем большинстве фабрик России остается на таком же низком уровне, на котором он был в 1991 году. Он существенно ниже уровня оборудования, которое выпускается передовыми фирмами зарубежных стран и которым систематически оснащаются зарубежные фабрики.

За последние 5-6 лет в России наметилась слабая тенденция замены на фабриках небольшого количества устаревшего оборудования оборудованием передовых зарубежных фирм. В большинстве случаев это машины отделочного и прядильного производства, а также, в очень небольших количествах, станки ткацкого производства

Состояние оборудования характеризуется тем, что за прошедшие годы оно еще более состарилось и износилось, работая без должного ремонта и содержания.

Ассортимент и качество тканей изменились в лучшую сторону лишь частично, так как ткани приходиться продавать в конкуренции с импортными тканями, как внутри России, так и за рубежом. Однако остается необходимость и дальше улучшать ассортимент и качество тканей, что существенно зависит от уровня, состояния и состава оборудования, которыми оснащены фабрики России.

Средства управления производством и технологическим процессом на передовых фабриках улучшились соразмерно с улучшением компьютеризации всей страны. На многих фабриках начали использоваться современные технологии для сбора информации, планирования и управления производством и технологическим процессом. Но компьютеризация самих машин, в части оптимизации параметров их работы, может произойти лишь в результате установки на фабриках нового современного оборудования зарубежных фирм.

Структура промышленности стала более приспособленной к рыночным условиям.

Как известно, за последние годы в Азии, в первую очередь в Китае, наблюдается интенсивное переоснащение текстильных фабрик.

По данным статистики видно, что резкий рост продаж ткацких станков начался с 2002 года за счет переоснащения текстильных фабрик стран Азии, в основном фабрик Китая.

В таблице 1.1 в результате обработки и анализа статистического материала приведены страны, которые за последние 3 года явились лидерами в приобретении ткацких станков.

Лидером в приобретении ткацких станков также является Китай, фабриками которого за этот период приобретено 121233 ткацких станка или 66% от всех проданных в мире станков. Это примерно в 10 раз больше, чем количество станков приобретенных фабриками Индии, которые идут вторыми после Китая и приобрели за тот же период 12679 станков или 6,9% от всех проданных в мире станков. Далее следует Турция - 4,2%, Пакистан -3.0% и т.д.

На долю восьми стран лидеров приходится 85,2%, проданных во всем мире ткацких станков, доля остальных стран только 14,8%. Российскими фабриками за этот период приобретено всего около 200 станков.

Одним из основных причин кризиса было несовершенство правового и экономического поля, в котором-работали фабрики России. Принимаемые на первых порах федеральными органами меры, как правило, носили «пожарный характер». Они спасали какую-то часть фабрик от банкротства, давали им возможность кое-как держаться «на плаву», но не спасали многие фабрики от банкротства, и вся промышленность, из-за несовершенных правовых и экономических условий, длительное время находилась в глубоком кризисе.

Таблица 1.1'

Продажа ткацких станков за 2004 - 2006 годы по странам

Страна Рапирных И1 с прокладчиками утка Пневматических Гидравлических Всех типов

Количество %

Китай 46 253 37 275 37 705 121233 65,9

Индия 6 016 5 538 1125 12679 6,9

Турция 6 622 1007 151 7780 4,2

Пакистан 942 4 268 370 5580 3,0

Италия 3 698 453 0 4151 2,3

Бразилия 463 1584 0 2047 1,1

Япония 639 863 448 1950 1Д

Германия 751 470 0 1221 0,7

Россия 158 18 0 176 0,09

Остальные 17298 6567 2592 27087 14,8

Всего 83 470 58 043 42 391 183 904 100

За последние годы в России принято ряд постановлений по активизации процесса переоснащения текстильных фабрик и уже наблюдается заметный сдвиг.

Однако, правовое и экономическое поле, в котором работают фабрики России, далеко от совершенства, и оно в большой степени мешает повышению технического уровня текстильной промышленности. Примером несовершенства правовых и экономических условий, существующих в промышленности России на сегодняшний день, это беспомощность соответствующих государственных структур в защите внутреннего рынка от незаконно ввезенной и незаконно произведенной продукции, доля которой оценивается примерно на уровне 50%.

В настоящее время уровень руководства работающих фабрик значительно вырос. Руководители хорошо работающих фабрик в каждой отрасли, в тяжелейших условиях несовершенных правовых и экономических условий успешно адаптировались к условиям рынка

Одним из важных показателей состояний отрасли является ее конкурентоспособность.

Конкурентоспособность отраслей текстильной* промышленности в 2009 году характеризовалась следующими цифрами* выработки, импорта, экспорта и потребления тканей, приведенных в таблице 1.2.

Таблица 1.2

Доля экспорта и импорта тканей

Показатели Тканей, млн. кв. метров

Хлопчатобумажных Льняных и джутовых Шерстяных Шелковых Всего

Производство 2142 101 29 155 2427

Потребление 2116 87,6 37,5 992 3233

Экспорт тканей 257 29 2,3 7,3 295,6

Импорт тканей 210 1,3 5,9 832 1049,2

Доля отрасли в производстве, % 88,2 4,2 1,2 6,4 100

Доля экспорта в производстве, % 12 28,7 7,9 4,7

Доля импорта в потреблении 9,9 1,5 15,7 83,8

В 2007 году лидирующей по объемам выработки тканей, как и во все годы, была хлопчатобумажная отрасль. В общей выработке тканей в 2007 году хлопчатобумажные ткани составили 88%, льняные и джутовые 4%, шелковые 6,4%, шерстяные 1,2%.

Если потребление тканей в России за счет импорта составило по льняным и джутовым тканям только 1,5%, а по хлопчатобумажным тканям лишь 10%, то по шерстяным* тканям оно составило уже 15%, а по шелковым тканям 84 %, т.е. потребление шелковых тканей шло в основном за счет импорта.

Экспорт тканей, по сравнению с их выработкой в России, составил по хлопчатобумажным тканям 12%, по льняным и джутовым тканям 28,7 %, по шерстяным тканям 11,7 % и по шелковым тканям 7,9 %.

Однако экспорт хлопчатобумажных тканей, который превышал экспорт всех остальных тканей, вырабатываемых в России, заметно упал к 2009 году. В 2000 году он составлял 25% от выработки, а в 2007 году всего лишь 12% . Основные причины этого в следующем.

Из цифр, приведенных в таблице 1.2, следует, что российским фабрикам, как на внешнем, так и на внутреннем рынке приходится жестко конкурировать с тканями зарубежных фабрик.

Конкурентоспособность отраслей текстильной промышленности была бы намного выше, если страна могла бы добиться заметных результатов в борьбе с недобросовестной конкуренцией. В течение уже многих лет развитию текстильной промышленности существенно мешает несовершенство правовых и экономических условий, существующих в промышленности России на сегодняшний день. В первую очередь это беспомощность соответствующих государственных структур в защите внутреннего рынка от незаконно ввезенной и незаконно произведенной продукции, доля которой оценивается примерно на уровне 50%.

За последние годы наблюдается интенсивное переоснащение текстильных фабрик в странах Юго-Восточной Азии. Темпы переоснащения, особенно в отдельных странах, отмеченных выше, высокие. Сравнительный уровень переоснащения российских фабрик очень низок. Он находится в пределах 0,1% от количества оборудования, приобретенного остальными странами за последние годы. Тем не менее, интенсивного переоснащения устаревшего оборудования не наблюдается. Продолжаются случаи закрытия отдельных производств текстильных комбинатов и закупки ими пряжи или суровых тканей по импорту у зарубежных фабрик, которые уже переоснастились на современное оборудование. За последние годы в России принято ряд постановлении по активизации процесса переоснащения текстильных фабрик, освобождены от пошлин ввозимое технологическое оборудования, введены льготы на кредиты при импорте оборудования за рубежом и уже наблюдается заметный сдвиг.

По - видимому, в странах - лидерах по переоснащению фабрик, для большинства фабрик, созданы условия, по которым многим фабрикам выгоднее приобретать новое оборудование передовых фирм текстильного машиностроения, чем работать на морально устаревшем оборудовании, как, например, в России. В результате в этих странах наблюдается значительный рост объемов переработки текстильного сырья.

В соответствии с 11-ым пятилетним планом Китая производительность труда к 2010 году должна повыситься в текстильной промышленности на 60%.

Откровенно говоря, и текстильная промышленность всего мира переживает не лучшие времена. Кризис текстиля случился и в группе ведущих индустриально развитых стран.

Развитие текстильной промышленности России немыслимо без инвестиций. Многие текстильные предприятия перешли в частную собственность. Поэтому большое практическое значение приобретает правильный выбор реальной модели развития текстильной промышленности, которая была бы наиболее эффективна для России и в максимальной степени учитывала бы весь комплекс факторов, действующих как во внутренних, так и во внешнеэкономических сферах.

В настоящее время текстильная и легкая промышленность России объединяет около 18 тысяч предприятий и организаций, в том числе 4,5 тысячи крупных и средних, с общей численностью занятых около 900 тысяч человек. Практически все предприятия приватизированы и находятся в смешанной и частной форме собственности.

Ситуация в отечественной текстильной и легкой промышленности продолжает оставаться сложной. Ассортимент продукции, выпускаемой текстильной и легкой отраслями, достаточно широк. Это - хлопчатобумажные, льняные, шерстяные и шелковые ткани, нетканые материалы, а также швейные, трикотажные, чулочно-носочные и ковровые изделия, обувь и другая продукция. Однако большая часть из этого ассортимента не может конкурировать с более дешёвыми зарубежными аналогами.

В настоящее время конкурентоспособность продукции текстильного производства все меньше и меньше зависит от затрат на рабочую силу (Labor cost) и все больше и больше от производительности, качества, доставки, дизайна, обновления ассортимента, обслуживания потребителя и маркетинга. Обеспечение конкурентоспособности отечественной продукции, прежде всего, связано с техническим переоснащением предприятий и освоением новых технологий. Это сложный процесс, поскольку инвестиции в основной капитал отраслей текстильной и легкой промышленности составляют всего 0,2 -0,3%.

Однако процесс модернизации в отрасли уже начался. Основные участники рынка закупают новое оборудование, позволяющее производить ткани более высокого качества с меньшими издержками или просто новые виды тканей. Это дает им возможность получать большую прибыль, увеличить объемы производства и завоевать лидирующие позиции в своей нише рынка. Так, текстильное производство стало в 4 раза более капиталоемким, чем швейное и обувное, оно сравнимо с угольной и сталеплавильной промышленностью. Новое прядильно-ткацкое предприятие сравнимо сейчас с производством промышленной химии и нефтепродуктов и, являясь высококапиталоемким, должно размещаться в высокооплачиваемой экономике.

Для повышения конкурентоспособности отечественной продукции на предприятиях текстильной и легкой промышленности проводится работа в направлении повышения уровня соответствия производств требованиям международных стандартов системы ISO.

Стратегической задачей отрасли является насыщение внутреннего рынка товарами народного потребления и обеспечение экономической безопасности страны. Предусматривается к 2010 году увеличение объемов продукции в 2 раза и достижение как минимум 50%-ой доли отечественных товаров на внутреннем рынке. В дальнейшем предполагается вернуть долю продаж отечественных товаров на рынке, составляющую ранее 70%.

Кроме того, к невыгодным издержкам при размещении текстильного производства в новых индустриальных странах следует отнести:

1. Низкое качество энергии (скачки напряжения при включении,.колебания частоты тока и напряжения). Поэтому установка такого оборудования как кольцепрядильного, печатного или красильного требует специальных генераторных установок.

2. Более строгие требования к очистке сточных вод, так как реки являются источником питьевой воды.

3. Более длительный срок строительства по сравнению с европейской практикой.

4. Более высокие энергетические потребности по сравнению с европейскими предприятиями. Предприятия преимущественно размещены в тропических и субтропических районах, требующих существенной энергии на цели кондиционирования воздуха. Основными машинами, определяющими уровень развития производства пряжи и ткани, являются прядильные и ткацкие машины. На протяжении первой половины двадцатого века это были кольцевые прядильные машины и автоматические ткацкие станки.

Текстильная и легкая промышленность является одной из основных отраслей экономики, формирующих бюджет во многих странах. Доля этих отраслей в общем объеме производства промышленной продукции в развитых странах, включая Германию, Францию, США, составляет 6-8%, в Италии - 12%. Это позволяет странам формировать до 20% бюджета за счет отчислений от текстильной отрасли и производства одежды, а также обеспечивать наполнение внутреннего рынка на 75—85% продукцией собственного производства. Следует отметить, что и в бывшем Советском Союзе доля текстильной и легкой промышленности в формировании бюджета составляла порядка 27%.

В отрасли постепенно намечается сдвиг производства в направлении от массового производства к расширению ассортимента за счет гибких произ

Кроме того, к невыгодным издержкам при размещении текстильного» производства в новых индустриальных странах следует отнести:

1. Низкое качество энергии (скачки напряжения при включении, колебания'частоты тока и напряжения). Поэтому установка такого оборудования как кольцепрядильного, печатного или красильного требует специальных генераторных установок.

2. Более строгие требования к очистке сточных вод, так как реки являются источником питьевой воды.

3. Более длительный срок строительства по сравнению с европейской практикой.

4. Более высокие энергетические потребности по сравнению с европейскими предприятиями. Предприятия преимущественно размещены в тропических и субтропических районах, требующих существенной энергии на цели кондиционирования воздуха (предприятию среднего размера для охлаждения воздуха). Основными машинами, определяющими уровень развития производства пряжи и ткани, являются прядильные и ткацкие машины. На протяжении первой половины двадцатого века это были кольцевые прядильные машины и автоматические ткацкие станки.

Текстильная и легкая промышленность является одной из основных отраслей экономики, формирующих бюджет во многих странах. Доля этих отраслей в общем объеме производства промышленной продукции в развитых странах, включая Германию, Францию, США, составляет 6-8%, в Италии - 12%. Это позволяет странам формировать до 20% бюджета за счет отчислений от текстильной отрасли и производства одежды, а также обеспечивать наполнение внутреннего рынка на 75-85% продукцией собственного производства. Следует отметить, что и в бывшем Советском Союзе доля текстильной и легкой промышленности в формировании бюджета составляла порядка 27%.

В отрасли постепенно намечается сдвиг производства в направлении от массового производства к расширению ассортимента за счет гибких производственных технологий. Это связано с изменениями потребностей покупателей, которые предпочитают качественные товары по приемлемым ценам и требуют широкого выбора товаров и быстрого отклика на возникающие запросы. В будущем согласно требованиям рынка успешные компании будут вынуждены быстро и экономично изменять объемы производства продукции, от огромного количества до небольших партий.

За последние 10-15 лет в мировой текстильной промышленности прошли серьезные изменения. В результате глобализации мировой экономики центр производства текстиля переместился из Европы и США в страны «третьего мира» - Юго-Восточную и Среднюю Азию, Южную Америку.

Инновации в текстильную промышленность являются успешными. Компании производят новые волокна, ткани и инновационные технологии. Создаются новые формы организации и структуры для содействия инновациям.

Для любой страны вопросы изготовления технического текстиля являются стратегическими. Если бытовой текстиль можно купить и недорого во многих странах, то современный технический текстиль никто не продаст. Вот почему задача выпуска технического текстиля всегда актуальна.

Данная работа посвящена анализу и разработке технологических процессов изготовления арамидных огнезащитных тканей

Проблема выпуска тканей из арамидных и углеродных нитей существовала всегда. Небольшое разрывное удлинение нитей всегда затрудняло выработку из них тканей.

Научная новизна данной работы заключается в следующем:

- теоретически доказана возможность изготовления исследуемых тканей на основе использования критерия длительной прочности Москвитина;

- предложен новый метод определения долговечности текстильных нитей, определены параметры долговечности исследуемых нитей;

- разработан новый метод определения изгибной жесткости нитей и рассчитана изгибная жесткость для исследуемых парарамидных нитей.

- установлена взаимосвязь между технологическими параметрами, параметрами заправки, параметрами строения углеродных тканей и свойствами используемых нитей для прогнозирования заданных свойств вырабатываемых тканей;

- обосновано эффективное использование в качестве уточных паковок — конических бобин сомкнутой намотки, обеспечивающие нормальный процесс сматывания с бобины во время прокладывания утка на ткацком станке;

Практическая значимость работы заключается в следующем:

- проведен расчет параметров строения огнезащитных арамидных тканей по микросрезам, сканированным на ЭВМ;

- исследованы основные свойства и параметры строения исследуемых тканей, что позволяет прогнозировать их дальнейшее использование в различных конструкциях;

- проанализировано напряженно-деформированное состояние заправки ткацкого станка, исследовано натяжение основы и утка в различные периоды тканеформирования;

- определены оптимальные технологические параметры изготовления тканей.

ОБЩИЕ ВЫВОДЫ ПО РАБОТЕ.

1. Предложен новый метод определения изгибной жесткости текстильных нитей; определена изгибная жесткость арамидных нитей различной линейной плотности.

2. Определены параметры долговечности арамидных нитей различной линейной плотности.

2. На основе критерия длительной прочности В. Москвитина проведена оценка напряженности заправок огнезащитных тканей из высокопрочных арамидных нитей «Русар»; на аналитическом уровне доказана возможность переработки этих нитей на современном технологическом оборудовании.

3. На основе нелинейной механики упругих стержней определены рациональные параметры строения огнезащитных тканей из арамидных нитей.

6. Получены математические модели натяжения основы и утка в различные периоды тканеформирования, основных параметров строения и свойств тканей в зависимости от основных технологических параметров, что позволяет прогнозировать напряженность заправок и качество тканей. Установлено, что наибольшее влияние на условия формирования и качество тканей оказывает заправочное натяжение основы.

7. Показана эффективность использования в качестве уточных паковой бобин сомкнутой намотки.

8. На основе бинарной причинно-следственной теории информации построены графы причинно-следственных связей между полуцикловыми характеристиками, линейной плотностью и круткой различных арамидных нитей; построены ориентированные причинно-следственные графы.

9. Установка оптимальных технологических параметров обеспечивает изготовление тканей с приемлемой обрывностью, рационального строения и высокими показателями физико-механических свойств

10. Расчетный годовой экономический эффект от использования оптимальных параметров для шести исследуемых тканей в пересчете на 1 станок при двухсменном режиме работы предприятия составляет от 98 до 461 тыс.руб.

РЕКОМЕНДАЦИИ ПО РАБОТЕ.

1. Для оценки напряженности заправок ткацких станков целесообразно использовать метод расчета повреждаемости основных нитей с использованием критерия длительной прочности В.Москвитина

2. Для расчета изгибной жесткости арамидных нитей целесообразно использовать предложенную нами методику.

3. Для расчета рационального строения тканей целесообразно использовать предложенную методику на основе нелинейной теории изгиба упругих стрежней.

4. Для прогнозирования условий изготовления арамидных тканей, их строения и свойств необходимо использовать полученные математические модели.

5. С целью получения тканей с наилучшими физико-механическими показателями и наименьшей обрывностью на ткацком станке необходимо установить разработанные оптимальные технологические параметры:

1. Бермант А.Ф., Араманович И.Г. Краткий курс математического анализа для втузов. М.: Наука, 1973. - 720 с.

2. Богза А.Д., Орнатская В.А. Исследование надежности процесса прокладывания утка на станках СТБ. М.: Легкая индустрия, 1978. - 211 с.

3. Виноградов Ю.С. Математическая статистика и ее применение в текстильной и швейной промышленности. М.: Легкая индустрия, 1970.-312 с.

4. Власов П.В. Нормализация процесса ткачества. М.: Легкая и пищевая промышленность, 1982. - 296 с.

5. Власов П.В., Шосланд Я., Николаев С.Д. Прогнозирование технологического процесса ткачества. М.: МТИ, 1988. - 41 с.

6. Гордеев В.А., Арефьев Г.И., Волков П.В. Ткачество. 2-е издание, переработанное и дополненное. М.: Легкая индустрия, 1970. - 345 с.

7. Гордеев В.А., Волков П.В. Ткачество: Учебник для вузов 4-е изд., перераб. и доп. М.: Легкая и пищевая промышленность, 1984. - 488 с.

8. Гордеев В.А., Волков П.В.Ткачество. М.: Легкая и пищевая промышленность, 1984. - 488 с.

9. Дамянов Г.Б., Бачев Ц.З., Сурнина Н.Ф. Строение ткани и современные методы ее проектирования. М.: Легкая и пищевая промышленность, 1984.-240 с.

10. Кервель Р. Текстильные волокна, пряжа, ткани. Пер. с анг. М., 1960. - 123 с.

11. Кобляков А.И., Кукин Г.Н., Соловьев А.Н. Текстильное материаловедение, ч.П. М.: Легпромбытиздат, 1992. 378 с.

12. Корн Г.К., Корн Т.К. Справочник по математике. М.: Наука, 1984. -831 с.

13. Мартынова A.A., Слостина Г.Л., Власова H.A. Строение и проектирование тканей. М.: РИО МГТА, 1999. - 434 с.

14. Мартынова A.A., Черникина Л.А. Лабораторный практикум по строению и проектированию тканей. М.: Легкая индустрия, 1976. -296 с.

15. Моррис А. Стейнберг. Материалы для аэрокосмической техники: В мире науки.-М.: Мир, 1986, т.2, с. 168.

16. Москвитин В.В. Сопротивление вязкоупругих материалов. М.: Наука, 1972.-328 с.

17. Николаев С.Д. Прогнозирование изготовления тканей заданного строения. М.: МТИ, 1989. - 62 с.

18. Николаев С.Д., Мартынова A.A., Юхин С.С.,Власова H.A. Методы и средства исследования технологических процессов ткачества. Монография, М., 2003.-336с.

19. Николаев С.Д., Сумарукова Р.И., Юхин С.С.Теория процессов, технология и оборудование подготовительных процессов ткачества. М:Легпромбытиздат. 1993. 192 с.

20. НиколаевС.Д., Власов П.В., Сумарукова Р.И., Юхин С.С.Теория процессов, технология и оборудование ткацкого производства. -М.:

21. Оников Э.А. и др. Справочник по хлопкоткачеству. М.: Легкая индустрия, 1979. - 487 с.

22. Попов Е.П. 31. Попов Е.П. Теория и расчет гибких упругих стержней.- М.: Наука, 1986.- 286 с.

23. Прошков А.Ф. Механизмы раскладки нити. М.: Легпромиздат, 1986. - 248 с.

24. Работнов Ю.Н. Введение в механику разрушения. М.:Наука, 1987. -80 с.

25. Регель В.Р., Слуцкер А.И., Томашевский Э.Е. Кинетическая природа прочности твердых тел. -М.: Наука, 1977.- 384 с.26.

26. Розанов Ф.М и др. Технология ткачества. М.: Легкая индустрия, 1967.-341 с.

27. Севостьянов А.Г., Осьмин H.A., Щербаков В.П. и др. Механическая технология текстильных материалов. М.: Легкпромбытиздат, 1989. -512 с.

28. Севостьянов А.Г., Севостьянов П.А. Оптимизация механико-технологических процессов текстильной промышленности. М.: Лег-пром -бытиздат, 1991. - 256 с.

29. Склянников В.П. Строение и качество тканей. М.: Легкая и пищевая промышленность, 1984. - 176 с.

30. Соловьев А.Н., Кирюхин С.М. Оценка качества и стандартизация текстильных материалов. М.: Легкая индустрия, 1974. - 250 с.

31. Щербаков В.П. Прикладная механика нитей. М.: МГТУ, 2000, -302 с.2. Диссертации.

32. Баталко Т.П. Разработка оптимальных технологических параметров выработки хлопчатобумажных тканей из пряжи малой линейной плотности на станке АТПР: Дис. . канд. техн. наук. - М., 1987. - 187 с.

33. Быкадоров Р.В. Исследование технологического процесса перематывания утка на водковых уточно-мотальных автоматах. Дис. . к.т.н. Ленинград. 1969.

34. Васильчикова Н.Д. Проектирование строения и свойств меланжевых тканей из лавсановискозной пряжи: Дис. . к.т.н. Л., 1968. - 132 с.

35. Гордеев В.А. Анализ работы навивающего механизма крестомо-тальных машин и пути усовершенствования этого механизма. Дис. . к.т.н. Москва. 1941.

36. Денисенко Т.Н. Разработка методов оценки напряженности заправок ткацких станков. Дис. канд.техн.наук. М.: МГТА, 1993. - 170 с.

37. Евсюкова Е.В., Разработка технологических параметров изготовления технической ткани из углеродных нитей. Дис. . канд. техн. наук, МГТА им.А.Н.Косыгина, 1990.

38. Ефремов Р.Д. Исследование технологии перемотки пряжи при сложном движении нитеводителя. Дис. . к.т.н. Ленинград. 1968.

39. Жигун Е.Г. Влияние искривления волокон на жесткость и прочность композитных материалов. Автореферат кандидатской диссертации, Рига, 1969.

40. Милашус В.М. Исследование релаксационных свойств тканей: -Дис. . докт. техн. наук. Каунас., 1974. - 327с.

41. Назарова М.В. Разработка технологических параметров формирования бобин сомкнутой намотки. Дис. к.т.н. Москва. 1994.

42. Николаев С.Д. Прогнозирование технологических параметров изготовления тканей заданного строения и разработка методов их расчета. Дис. докт.техн.наук. М.: МТИД988. - 470 с.

43. Оников Э.А. Непрерывный процесс тканеформирования: условия эффективности, параметры и опытная реализация. Дис. . докт. техн. наук. -М.: ЦНИИХБИ, 1981. -461 с.

44. Панин И.Н. Разработка и исследование структур текстильных паковок специального назначения. Дис. . д.т.н. Москва. 1996.

45. Панин И.Н. Совершенствование процесса формирования структуры и процесса сматывания мотальных паковок сомкнутой намотки. Дис. .к.т.н. Ленинград. 1983.

46. Политыко Ж.П. Исследование условий наматывания бобин на машинах М-150 и изыскание путей улучшения структуры намоток. Дис. . к.т.н. Ленинград. 1971.

47. Раченкова О.М. Разработка метода расчета рациональных параметров строения тканей различного переплетения с учетом технологии их изготовления. Дис. . к.т.н., МГТУ, 2000. 239 с.

48. Сокерин Н.М. Исследование процесса перемотки утка на початоч-ныхуточно-мотальных автоматах. Дис. . к.т.н. Иваново. 1971.

49. Сумарукова Р.И. Разработка оптимальных параметров строения и изготовления многослойных кремнеземных тканей для теплозащитных стеклопластиков. Дис. . канд. техн. наук, 1977.

50. Юхин С.С. Разработка метода прогнозирования технологии изготовления тканей нетрадиционных структур. Дис. . докт.техн.наук, 1996. 400 с.3. Статьи

51. British fabric could prove a live saver, «Text Mon», 1984,july, 9 .

52. Prunty J. -SAMPLE Quart, 1978, V.9, №2, p.41-51.

53. Towne M.K., Dowall M.B. Ткани из волокна, содержащих углерод, их свойства и области применения, з Textilia 1977, №5, S 53-58.

54. Zennax- Kerr R. Cloths atcharcoal Ткани из углеродного волокна Textile Asia 1983, 14, № 4, S 47-48, 57.

55. Алексеев К.Г. Методика определения высот волн изгиба основы и утка в элементе ткани. — Научно-исследовательские труды ЦНИХБИ за 1961 год. — М.: Гизлегпром, 1963, с. 305-312.

56. Армирующий материал и способ его изготовления. Armature textile ufilisable la realization de complexes stab les fils D' Auguste Chomorat et cia Заявка 2577947. Франция. Заявлено 22.02.85 № 8502784 опубликовано 29.06.86 МКИ Д 0.3 Д 15/00. В 32 В 17/04.

57. Асланова М.С. . Влияние различных факторов на механические свойства стеклянных волокон. Стекло и керамика, 1960, №11.

58. Барабанов Г.Л., Кушнарева Л.В., Яшвили И.Д. Нетканые текстильные материалы, обзорная информация.- ЦНИИТЭИлегпром, 1989.-С.1-44.

59. Быкадоров Р.В., Чумаков М.В. Параметры ткани с переменной плотностью по утку // Известия вузов. Технология текстильной промышленности. 1997. - № 4.

60. Варшавский В.Я. Итоги науки и техники. Сер. Химия и технология высокомолекулярных соединений.-М.: ВИНИТИ АН СССР, 1976, т.8, с.67-120.

61. Гуняев Г.М. Структура и свойства полимерных волокнистых компо-зитов.-М.: Химия, 1981, с.23-48.

62. ИБ Полимерные материалы, №2 (69), 2005.- С.28, 30, 32.

63. ИБ Полимерные материалы, №9 (28), 2001.- С.2,4.

64. Капкаев А. , Китай об ускорении реструктуризации текстильной промышленности. Журнал Директор, №5, 2007г.

65. Каролл-Порчинский Ц. Материалы будущего. М.: Химия, 1966, с.217-233.

66. Кобец Л.П., Гуняев Г.М. Пластики конструкционного назначения / Под. Ред. Е.Б. Тростянской.-М.: Химия, 1974, с.204-246.

67. Компоненты волокнистых смесей для технических тканей. Industrial fabrics: condidates for composites seiden seon E " Textlnd" , 1983, 147, №9, 102, 104, 106.

68. Конкин А.А. Углеродные и другие жаростойкие волокнистые материалы. М.: Химия, 1974, с.З9-205, 261-313.

69. Конкин A.A., Копнова Н.Ф. Механические и физико-химические свойства углеродных волокон // Журнал ВХО имени. Д.И; Менделеева.-1978:-Т.23.-№3.-С.259-263.

70. Лустгартен Н.В. Выбор и обоснование показателя напряженности процесса ткачества. Технология текстильной промышленности: Известия ВУЗов, 1984, №3. с. 37-39; №4. - с. 36-38.

71. Лустгартен Н.В., Лаучинскас М.Н., Глотова Т.М., Садовская О.Б., Пыханова Т.В. Влияние факторов процесса натяжения и прочности нитей на обрывность основы в ткачестве // Известие вузов / Технология текстильной промышленности. 1998. - №2

72. Морозов И.В. Влияние условий формирования трубчатых початков на слётообразование льняного утка в ткачестве//Технология текстильной промышленности. Изв. ВУЗов. 1982. №5.

73. Недорогое экранирование. //Рабочая одежда и средства индивидуальной защиты.- 2001.-№ 4 (12), стр. 25.

74. Новиков Н.Г. О строении ткани и о проектировании ее с помощью геометрического метода. Текстильная промышленность, 1946, №2; №4; №5; №6.

75. Огнестойкие ткани. Нате rescstant fabrics. Bouglas Allen Brown; British Replin stg

76. Отчеты по научно-исследовательской работе, МТИ, кафедра ткачества. 1981-1988.

77. Производство текстильных материалов технического назначения. Unconventional industrial fabric formind, Seidal Hon E «Text Ind»(USA) 1982, 146, № 11,55-58.

78. Производство технических тканей. Industrial fabric progress. Hary A.H. «Text Asia», 1982, 13, №11,113-115.

79. Разработка тканых полуфабрикатов для композиционных материалов с термопластичной матрицей. Раздел 1. Разработка технологии изготовления стеклокапроновой ткани «Топас» Отчет МТИ имени А.Н. Косыгина №30-15-87.

80. Сековановой Л.А., Лустгартен Н.В. Влияние типоразмера галев на потерю прочности и обрывность основных нитей // Известие вузов / Технология текстильной промышленности. 1998. - №1

81. Термостойкая ткань. Сэнда Масанори, Ниппон гурасу файба кочё к.к. Заявка 58-46145, Япония. Заявлено 13.09.81 № 56-144255, опубликовано 17.03.83 МКИ Д 030 15/12, Д 02G 3/04.

82. Технические ткани. A review on industrial textiles Banerjce Annet «In-diam Text», 1986, 96, № 7, 108-111.

83. Технические ткани. Hi-tech textiles, Jeary R.H. «Text Asia», 1984, 15, №1,68-71.

84. Технология изготовления технических тканей. Je tissage : naweaux debouches pour les matériaux composites Bompard В "Mater.et techn." 1982, 70, №5-6,135-138.

85. Ткани из химических и минеральных волокон. Мацумото Киенти. « Сенсёку кочё. Dyeng Ing.», 1983, 31,№ 11, 524-538.

86. Углеродные волокна / Под. Ред. Симамуры.- М.: Мир, 1987.

87. Щербаков В.П. Прогнозирование переработки нитей на основовя-зальных машинах. В кн.: Ш Sbornik vedeckovyzkumnuch praci, Libérée: VSST, 1985. C.453-460.

88. Японская техника и промышленность // Волокнисто-текстильные материалы.- 1986.-№3.-С.111-114.4. Патенты.

89. Огнезащитная ткань. Пат.2309204, Россия, МПК D 03 D 15/12 (2006.01) ОАО Каменскволокно, Михайлова М.П., Мальков JI.A. и др. №2005140613/12; Заявл.26.12.2005; опубл. 27.10.2007. Рус.

90. Патент. 1325836 (Великобритания).

91. Патент. 2089262 (Франция).

92. Патент. 2130567 (Великобритания).45.Патент. 3685585 (США).46.Патент. 4117051 (США).47.Патент. 4297307 (США).48.Патент. 6358608 (США).