автореферат диссертации по технологии материалов и изделия текстильной и легкой промышленности, 05.19.01, диссертация на тему:Исследование и разработка метода нормирования показателей неровноты нитей



МОСКОВСКАЯ ГОСУДАРСТВЕННАЯ ТЕКСТШШНШ АКАДЕМИЯ

'а аллюсигш.

На правах рукописи УДК 677.21.01?

ТУРСУШШ ГУЛБН0РА ЮСУПОВНА

ИСЫВДШБИВ 1 РАЗРАБОТКА. МЕТОДА НОРМИРОВАНИЯ. ПОКАЗАШШ! НЕРОВНОЙ! Щ0ЕЙ

Специальность 05 Л&.Ш - Материаловедение

/текстильное,, кожевенно-меховоеу обувное, швейное/

А В Т О Р Е Ф Е Р А: Т

диссертации на-. соискание ученой степени кандидата технических наук

МОСКВА. - 1995

Работа выполнена в Московской государственной текстильно! академии им.А.М.Косыгина на кафедре текстильного материаяоведенш

Научный руководитель: доктор технических наук,

профессор Кирюхин С.М.

Научный консультант: кандидат технических наук,

профессор Матмусаев У.М.

Официальные оппоненты:доктор технических наук

Егоров Ю.М.,

кандидат технических наук Севастьянова А.Г.

Ведущая организация - Предприятие "Даниловская мануфактура",

г. Москва

Защита состоится 1995 г. в часов на

заседании диссертационного- совета К 053.25.02 в Московской государственной текстильной академии имени А.Н.Косыгина по адресу: 117918,Москва, М.Калужская,!.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Московской государственной текстильной академии.

Автореферат разослан " Ж " «^^А^—^ээб г.

Ученый секретарь диссертащщняого совета

Осьмин Н.А.

— л—

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы . Качество основных видов текстильных изделий - тканей и трикотажных полотен ,во многом определяется качеством используемых для их изготовления нитей.Качество нитей включает показатели,определяющие качество вырабатываемых из нее изделий, а также показатели,определяющие ее поведение в технологическом процессе переработки.

Качество нитей различного волокнистого состава оценивается большим числом различных показателей, комплекс и номенклатура которых, определяются видом и назначением нити.Общим для всех нитей является то, что в этот комплекс показателей обязательно входят характеристики неровноты.Показатели неровноты обязательно нормируются з стандартах на нити.

Интерес к неровноте определяется тем, что этот показатель. характеризует нестабильность того шш иного свойства нитей, что во многом определяет протекание технологического процесса их переработки и качество вырабатываемой из них продукции.Нити,имеющие повышенную неровноту, как правило, дают более высокую обрывность, а изделия, вырабатываемые из неравномерных нитей имеют низкие физико-механические показатели и неудовлетворительный внешний вид.Такое влияние неровноты нитей на технологические процессы ее переработки и качество вырабатываемой из нее продукции,обусловило тот большой интерес, который на протяжении многих лет проявляют к исследованию этого показателя.

Неровнотой нити занимались отечественные и зарубежные ученые: Афончиков Ф.П..Зотиков В.Е.,Добычин В.П.,Архангельский А.Г.,Се-востьянов А.Г..Соловьев А.Н.,Кукин Г.Н.,Фостер Г.А.Н. и др.

Проведение теоретических и практических работ позволило решить многие проблемы в области измерения, оценки и контроля неровноты нитей.Тем не менее, остался ряд практических вопросов, которые требуют дополнительных исследований.К ним относятся : связь неровноты по различным показателям качества пряжи и нити, количественная оценка влияния неровноты на обрывность нитей в процессе переработки и качество изготовленных тканей, нормирование показателей неровноты.

Цель работы и задачи исследования. Цель настоящей работы -улучшение качества пряжи за счет исследования к разработки метода

нормирования показателей неровноты. Основные задачи:

- исследование взаимосвязи различных видов неровноты хлопчатобумажной пряжи;

- оценка влияния неровноты на обрывность хлопчатобумажное пряжи в технологических процессах ее переработки;

- влияние неровноты нитей на качество изготовленных изделий;

- разработка метода нормирования показателей неровноты ните*

Методика исследования. Методологической и теоретической основой диссертации явились труды отечественных и зарубежных ученых по исследованию неровноты, методам ее измерения и контроля. В работе применялись современные методы теоретических и экспериментальных исследований, в частности, методы квалиметрии и математической статистики.Для количественной оценки взаимосвязи неровной и ее характера по различным показателям, а также влияния неровноты хлопчатобумажной пряжи в технологических процессах ее переработки использовались методы системного и корреляционного анализа с обработкой результатов на ПЭВМ .Экспериментальные исследования проводились на действующем технологическом оборудовании и современных контрольно-испытательных приборах.

Научная новизна работы. Научная новиана работы заключается в том, что:

- впервые для хлопчатобумажной пряжи дается, количественная оценка взаимосвязи между неровнотой и ее характером для различных показателей;

- дан системный анализ причин обрывности хлопчатобумажной пряжи и методом корреляционного анализа определена количественная оценка зависимости обрывности от неровноты по различным показателям;

- определены показатели нитей, по которым следует нормировать неровноту нитей в стандартах.Предложено использовать в качестве.характеристики неровноты среднеквадратическое отклонение, вместо широко применяемого в стандартах коэффициента вариации;

- на основе общей методики нормирование показателей качества текстильных материалов, разработана методика нормирования показателей неровноты нитей.

Практическая ценность■ Практическая ценность работы заключается в том, что :

- внедрение результатов диссертационной работы позволяет целенаправленно проводить мероприятия по снижению неровноты и,следовательно, уменьшению обрывности нити в .технологических процессах ее переработки и улучшения качества изготовленных изделий;

- на основе проведенных исследований была разработана методика нормирования показателей неровноты нити - среднего квадратического отклонения.

Апробация работы.Разработанная методика нормирования показателей неровноты нитей была апробирована и одобрена на научном семинаре, проведенном на Даниловской мануфактуре (г.Москва).

Основные положения и выводы по работе докладывались и получили положительную оценку на научно-технических конференциях,проведенных в МГТА им.А.Н.Косыгина и ТИТЛП им.Ю.Ахунбабаева в 1992 -1954 гг.,а такле на заседаниях кафедры текстильного материаловедения МГТА.

В полном объеме диссертационная работа доложена и сдобрена на заседании кафедры текстильного материаловедения МГТА им.А.Н.Косыгина 14 июня 1994 года.

По материалам диссертационной работы опубликованы три статьи.

Структура и объем.Диссертация состоит из введения,четырех глав, основных выводов по работе, изложенных на 181 странице машинописного текста, содержит 54 рисунка,33 таблицы, список литературы из 72 наименовании.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность диссертационной работы, дана ее научная новизна и практическая значимость.Сформулированы цели и задачи исследований.

В первой главе проведен анализ общих вопросов, связанных с неровнотой нити, дан обзор литературы по характеристикам и методам ее оценки.

Исследование состояния вопроса показало, что для текстильных нитей неровнота является важнейшим показателем качества и широко используется при их стандартизации.Для текстильных нитей чаще всего нормируют неровноту по линейной плотности, разрывной нагрузке, крутке и другим показателям.Указывается, что между харак-

терисгиками неровноты по этим показателям имеется определенная взаимосвязь.Однако,-количественной оценки этой взаимосвязи практически не дается ни в одной работе, посвященной исследованию неровноты.

Проведен анализ существующих формул для оценки неровноты нитей. Отмечается, что в настоящее время в качестве характеристик неровноты чаще всего используют коэффициент вариации. В литературе редко встречаются работы, содержащие обсуждение того .какой показатель использовать лучше при нормировании неровноты.

- ■. При анализе литературы на методы определения неровноты установлено, что в настоящее время существует большое разнообразие методов определения неровноты.Основная масса приборов для определения неровноты предусматривает определение неравномерности пряжи по линейной плотности.Чаще всего для определения неровноты используют электроемкостной метод, с помощью которого можно установить не только уровень, но и характер неровноты.

Анализ рабит и которых исследовались вопросы неровноты и предложены методы ее измерения и контроля, показывают важность и сложность поставленной задачи.Суммируя различные данные по этому вопросу, следует отметить, что в настоящее время отсутствует методика нормирования показателей неровноты.Производить оценку качества пряжи без выбора базовых значений ( норм неровноты) невозможно, так как величина установленных норм непосредственно влияет на эту оценку.

Во второй главе исследуется взаимосвязь характеристик неровноты по показателям линейной плотности , разрывной нагрузке и крутке хлопчатобумажной пряжи 18,5 и 10,0 текс.Данная пряжа была выработана на экспериментальной прядильной установке "Шерли" с равным уровнем и разным характером неровноты.

Для изучения взаимосвязи характеристик неровноты подсчитывают коэффициент корреляции с предварительным построением точечных диаграмм. Построение диаграмм продиктовано необходимостью определения характера связи между исследуемыми показателями. Результаты визуальной оценки диаграмм были подтверждены количественной оценкой.Следует отметить, что взаимосвязь между показателями исследовалась не только по значениям коэффициентов вариации, но и по значениям средних квадратических отклонений (таблЛ).При этом ус-~ тановлено, что численные значения коэффициентов корреляции по средним квадрагическим отклонениям, как правило, получаются больше, чем численные значения коэффициентов корреляции по коэффици-

ентам вариации для одних и тех же показателей.Визуальная и количественная оценки, указыввают на то, что между изучаемыми показателями неровноты имеет место взаимосвязь.По наиболее значимым парным коэффициентам корреляции подсчитывался множественный коэффициент корреляции (г = 0,99 для пряки 18,5 текс; г = 0,9 для пряжи 10,0 текс), результаты которого также указывают на наличие связи между показателями неровноты.

Таблица 1

Значения парных коэффициентов корреляции для исследуемых

величин

1 ¡Линейная плотность 1 1 18,5 текс 1 1 | 10,0 текс |

| пряжи 1 ! 1 1 1

1 [Показатели 1 1 1 1 г 1 1 1 Шг 1 1 I г | 1 1 1 шг 1 1

1 |Ср - Сер | и,УЙ и,Ой 1 0,76 1 0,20 !

Юк - Сср I- 0,03 0,49 I - 0,44 0,40 |

|Сц - Ср I- 0,14 0,49 1 " 0,37 0,44 |

1С - Ср 1 1 0,?8 1 0,26 1 0,18 1 0,49 1 1

1 |бр - бор 1 1 0,92 0,07 1 | 0.88 1 0,11 1

!бк - бСр !- 0,14 0,49 1 " 0,72 0,24 |

|бк ~ бр 0,59 0,32 1 0,64 0,41 |

(б - бр 1 1 0,84 1 0,15 ] 0,45 1 0,40 | 1

Так как неровнота определяется не только абсолютной величиной, но и характером изменения какого - либо показателя по длине нити, то в данной главе также изучалась взаимосвязь характера неровноты исследуемых вариантов хлопчатобумажной пряжи по линейной плотности и разрывной нагрузке.

В качестве объектов исследования использовалась пряжа, выработанная на прядильной установке "Шерли".

Для данной пряжи определялась разрывная

нагрузка по трем зажимным длинам (500,250 и 100 мм) и масса коротких отрезков.Выбор различных зажимных длин был определен возможностью изучения периодической составляющей неровноты различной длины волны. По первичным данным были построены диаграммы,наглядно

—<r—

отражающие характер неровноты изучаемых показателей.

Для более точного анализа применяли автокорреляционную функ цию,графически выраженную коррелограммой (рис.1-2).По оси абсцис откладывают значения интервала или сдвига %> а по оси ординат со ответствующие для каждого х значения коэффициента корреляции р.Анализ в данном случае заключается в изучении связи между зна чениями случайной функции, взятыми с определенным интервалом.Мзу чение полученных коррелограмм показывает, что их характер иденти чен.Следовательно, характеры неровноты по линейной плотности - разрывной нагрузке совпадают.

Таким образом по результатам экспериментальных исследовани установлена взаимосвязь неровноты по различным показателям..

В теоретическом аспекте предложена модель разрывной нагрузк пряжи:

Р(х)= Р + A sin (X 2 Я /Т) + £, (1

где F - среднее значение разрывной нагрузки;

А - амплитуда;

Т - период;

е, - случайная величина с математическим ожиданием равным нулю.

С использованием этой формулы установлена взаимосвязь межд] характером неровноты и статистическим распределением разрывной нагрузки пряжи.

В третьей главе диссертации представлены результаты исследований, направленных на изучение влияния неровноты нитей на технологические процессы ее переработки и на качество изготовленных изделий.

Для исследования влияния неровноты на обрывность пряжи i технологических процессах ее переработки были проанализировань причины обрывности х/б пряжи.Для анализа причин обрывности использован статистический материал.собранный за 6 месяцев на Ташкентском текстильном комбинате,полученные данные были обработаны одним из методов системного анализа с помощью диаграмм Парето (рис. 3).

По ступенчатым графикам и куымулятивным кривым диаграмм Па-рето видно, что основные причины, вызывающие обрывность, относятся к группе неизвестных.В связи с этим было сделано предположение, что неровнота пряжи, оказывающая влияние на обрывность, входит в группу неизвестных причин.Важно отметить, что в данном

-у-

Рис. I. Коррелограмда изменений неровноты по линейкой плотности /Г/ и разрывной нагрузке /2/ для пряяи 18,5 гекс.

-о.? >

гас. 2. Коррелограмгла изменений неровноты но линейной плотности /I/ и разрывной нагрузке /2/ дош пряжи 10,0 гекс.

*Чо г»-

О $. -

а

$5

§ 1• "

Оч

I 3 9 Г 6

Причины С^>а4с{

Рис. 3. Диаграмма Парето и крмулятивная кривая для пряжи линейной плотности 20,0 такс.

Причины обрывов:

1 - неизвестные причины;

2 - обрыв по вине работницы;

3 - вибрация шпуль;

4 - сход ровницы;

5 - захяесты;

6 - обрыв ровница.

4

исследовании использовалась пряла,отобранная с веретен,повышенная обрывность которых была по неизвестным причинам.

Путем подсчета количественной оценки установлена взаимосвязь между обрывностью пряжи и ее основными физико-механическими показателями. Установлено , что на величину обрывности хлопчатобумажной пряжи больше влияет не величина самих показателей, а неровкота по ним.

Установлено также, что одним из основных факторов, оказывающих влияние на появление обрывности, является неровнота по линейной плотности (см.табл.2).

Учитывая закон распределения несущей способности (прочности) и внешней нагрузки (натяжения),обрывность пряжи может быть прогнозирована с помощью формулы:

Р - Го*у (У) ¿у = (У+э) Г3 (з) ёэ <3у (2)

где к - показатель, характеризующий несущую спосооность материала (прочность);

Гя- плотность распределения;

3 - фактор , определяющий внешнюю нагрузку (натяжение) с плотностью распределения £ ;

у - случайная величина.

Исследование влияния неровноты нитей на качество изготовленных из них изделий включало изучение механических свойств тканей - разрывной нагрузки и пороков внешнего вида - полосатости по утку.

В качестве объектов исследования было выбрано три артикула тканей: сатин 552, ткань вискозная 72110, ткань подкладочная 32290. Данные ткани являются наиболее типичными для своих групп и имеют разные переплетения.Наличие разных переплетений на тканях наиболее интересно для данных исследований.

При выборе методики эксперимента предполагалось,что ткань с разной степенью полосатости должна содержать нити с разной неров-нотой и, соответственно, иметь разную разрывную нагрузку.Пробные полоски ткани с "подосатостью" и без нее использовались для определения разрывной нагрузки.Результаты определения разрывной нагрузки обработаны методами математической статистики.Проверка достоверности этих результатов производилась путем сравнения дисперсий и средних значений.Случайность иди достоверность расхождения

Данные парных коэффициентов корреляции приведены в табл.2.

Значения парных коэффициентов корреляции

Таблица 2

\ 1 |Линейная плотность пряжи,текс ! I I £0,0 15, 1 4 I

Показатели 1 1 г ш 1 г 1 1 т |

1 |неровнота по линей- 1 сд 1 0,97 0,02 1 0,29 | 0,32 |

ной плотности 1 1 1 1 1

1 А г Показатели разрыв- 1 х 1 -0,63 0,2 1 0,22 | 0,34 |

! ь ной нагрузки,сН б I 0,94 0,05 0,93 ! 0,08 1

1 0 1 о 1 с, XI 0,82 0Д2 0,42 | 0,29 |

1 х ¡показатели разрыв- х I -0,16 0,32 0,32 | 0,32 |

1 Я ного удлинения ,мм б I 0,67 0,25 0,15 | 0,4 |

1 3 1 Д" 1 1 с, XI 0,55 0,26 0,64 | 1 0,24 |

1 и |неровнота по массе 1 х 1 0,01 0,33 г 0,03 | 0,35 |

! 0 |коротких отрезков, 6 I 0,5 0,25 0,44 | 0,28 |

(длиной 500 мм, мг 1 С, 1 0,59 0,21 0,49 | 1 0,27 |

1 (показатели крутки, г ^ 1 -0,21 0,32 0,9 I 0,07 |

| кр/м б 1 -0,84 0,12 -0,56 | 0,34 |

1 1 | СД| 1 1 -0,15 0,32 0,48 | . , ... , 1. 0,34 | V

оценивался о помощью критериев Р и Ь.

В результате исследовании установлено, что повышенная неров-нота нитей приводит к существенному снижению физико-механических показателей разрывной нагрузке изготовленных из тканей.Также установлено, что снижение прочности полосок ткани с разной степенью полосатости может быть обусловлено нитями меньшей плотности.

Для исследования влияния неровноты на пороки внешнего вида ткани использовались образцы с разной степенью полосатости.Таким образом было условно выделено три участка: первый - с сильной по-лосатостыо, второй - со средней полосатостью, третий - со слабой.

В ходе анализа результатов была установлено, что в данном конкретном случае наличие дефекта внешнего вида не связано с не-ровнотой нити по линейной плотности.Причин отсутствия взаимосвязи между неровнотой по линейной плотности и полосатости по утку может быть несколько.Прежде всего на появление полосатости ' влияет периодическая нерознота.Изучение этого вида неровноты для нитей, непосредственно взятых из оираации исследуемых тканей, не представлялось возможным.Влияние других факторов, таких кай'плотность, оказалось более значимым, чем неровнота по линейной плотности. Не исключается присутствие и других причин.

Четвертая глава посвящена разработке методики нормирования показателей неровноты.Нормы показателей неровноты установлены во всех стандартах, распространяющихся на текстильные нити.Однако, методика расчета и установления этих норм до настоящего времени не сформулированы.

Построение методики нормирования показателей неровноты основывалось на общей методике нормирования показателей качества, которое состоит из следующих этапов:

- выбор номенклатуры нормируемых показателей качества про- ДУКЩШ; --;->;

- разработка методов количественной оценки выбранных показателей качества;

- получение и анализ фактических данных о нормируемом показателе;

- расчет и установление норматива.

Выбор показателей неровноты был осуществлен в двух направлениях. Первое - выбор показателя, по которому следует нормировать неровноту (линейная плотность,разрывная нагрузка, крутка), второе - собственно характеристики неровноты (коэффициент вариации или среднее квадратическое отклонение).Как было установлено во второй

главе, между линейно плотностью.разрывной нагрузкой и круткой существует взаимосвязь.Поэтому представляется возможным нормировал неровноту лишь по одному из этих показателей.Целесообразно использовать в качестве такого показателя линейную плотность. Неров-нота по линейной плотности является первопричиной неравномерное« других показателей:прочности, растяжимости, крутки.Кроме того, неровнота по толщине наиболее доступна для измерения.Этот показатель оказывает существенное влияние на ход технологического процесса. Перед выбором характеристик неровноты подробно были рассмотрены преимущества и недостатки каждого.Среднее квадратическое отклонение имеет преимущества перед коэффициентом вариации, таг как является абсолютным показателем неровноты и обеспечивает более точное проведение статистического контроля по этому показателю. Поэтому, в качестве характеристики неровноты предложено использовать среднее квадратическое отклонение.

Методы количественной оценки показателей неровноты стандартизированы. В наш-иящее время для количественной оценки неровноть по линейной плотности существует целый ряд приборов, а для количественной оценки неровноты по разрывной нагрузке используется метод непосредственного расчета, широко применяемый на текстильных предприятиях.Поэтому, на данном этапе вопрос с методом определения неровноты можно считать решенным.

Получение и анализ фактических данных включает их систематизацию и статистическую обработку для подсчета сводных характеристик, оценку их однородности и определение закона распределения нормируемого показателя.Однородность фактических данных оценивалась с помощью критериев Бартлета, Кохрена ,Фишера.Рекомендуется использовать критерий Фишера, гак как он прост в расчетах.Определив закон распределения, переходим к расчету нормируемого показателя.

Расчет норм индивидуальных значений сводится к-нахождению толерантных границ по распределению первичных результатов.Расчет норм характеристик предусматривает вначале нахождение толерантных границ но распределению выборочных характеристик, а затем установление доверительного предела для выборочного параметра. Применительно к неровноте расчет норм по индивидуальным значениям не имеет смысла. Поэтому расчет норм сводится к нахождению доверительного предела.

При числе испытаний п>30 для определения доверительного предела и ошибок выборки используют следующие формулы:

Р(бв- ш < 6Г< бв + т ) = « (3)

при й = 0,955 Н = бг = бв + т (4)

Ошибка выборки гп = 2бв / 2п (5)

Таким образом, предложена и разработана методика нормирования показателей неровноты.

ОБЩИЕ ВЫВОДЫ

1. Неровнота текстильных нитей является важнейшим показателем, который во многом определяет технологический процесс их переработки и качество изготовленных из них изделий.Показатели неровноты нормируются практически во всех стандартах на текстильные нити.

2. Имеется большое разнообразие методов и приборов для оценки и контроля неровноты нити.Известны фундаментальные теоретические работы по неровноте нитей.Однако, ряд практических вопросов остается недостаточно изученным,в том числе количественная оценка взаимосвязи неровноты и ее характера по различным показателям пряжи; влияние „неровноты нити на технологические процессы ее переработки и Качество„изготовленных изделий; расчет и установление норм показателей неровноты.

3. Установлена взаимосвязь неровноты и ее характера по различным показателям хлопчатобумажной пряжи линейной плотности 18,5 и 10,0 текс.Наиболее тесная корреляционная связь имеет место между показателями неровноты по линейной плотности и прочности (коэффициент корреляции г = 0,78 - 0,98 ).

4. Количественная оценка взаимосвязи неровноты по различным показателям позволила установить, что более тесная корреляция получается при использовании среднего квадратического отклонения, чем коэффициента вариации.

5. Исследование обрывности хлопчатобумажной пряжи линейной плотности 20,0 и 15,4 текс позволила установить, что на"величину обрывности больше влияет не величина физико-механических показателей, а неровнота по ним.

6. Установлено, что наибольшее влияние на обрывность оказывают такие показатели, как неровнота по линейной плотности и не-

ровнота по прочности. Количественная оценка зависимости обрывност: от неровноты по линейной плотности для пряжи 20,0 текс - г = 0,9' , а зависимости обрывности от неровноты по прочности - г = 0,82.

7. Установлено, что повышенная неровнота нитей по линейно! плотности приводит к существенному снижению физико-механически: показателей - разрывной нагрузки изготовленных из них изделий.

8. Определены показатели, по которым следует нормировать не-ровноту нити в стандартах.Такими показателями являются линейна: плотность и среднее квадратическое отклонение.

9. Разработана методика нормирования неровноты нитей.

ОСНОВНЫЕ ПОЛОЖЕНИЯ ДИССЕРТАЦИИ ОПУБЛИКОВАНЫ В РАБОТАХ:

1.Соболев C.B..Кирюхин С.М.Дуроунова Г.Ю.Периодическая неровнота и статистическое распределение разрывной нагрузки пряжи , Известия вузов.Технология текстильной промышленности.- 1991- N4.

2.Турсунова Г.Ю. физико-механические показатели и обрывност] хлопчатобумажной пряжи // Узбекский журнал "Проблемы механики".-1992 - N3-4.

3.Кирюхин С.М.,Турсунова Г.Ю. Исследование взаимосвязи характера неровноты нити по различным показателям // Текстильна^ промышленность.- 1993 - N7.

ЛР N 020753 от 04.03.93

Подписано в печать 02.03.95 Сдано в производство 06.03.95 Формат бумаги 60x84/16 Бумага множ.

Усл.печ.л. 1,0 Уч.-изд.л. 0,75

Заказ 130 Тираж 75

Электронный набор, МГТА, 117918, Малая Калужская, 1