автореферат диссертации по технологии материалов и изделия текстильной и легкой промышленности, 05.19.04, диссертация на тему:Исследование и разработка технологии окончательной влажно-тепловой обработки швейных изделий

На правах рукописи

I I

ЗУБОВА НАТАЛИЯ ПЕТРОВНА

ИССЛЕДОВАНИЕ И РАЗРАБОТКА ТЕХНОЛОГИИ ОКОНЧАТЕЛЬНОЙ ВЛАЖНО - ТЕПЛОВОЙ ОБРАБОТКИ ШВЕЙНЫХ ИЗДЕЛИЙ

Специальность 05.19.04 — «Технология швейных изделий»

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

I

Москва - 2006

Работа выполнена в ГОУ ВПО «Московский государственный университет сервиса» на кафедре «Конструирование и технология швейных изделий» и в ГОУ ВПО «Орловский государственный университет» на кафедре «Художественное проектирование швейных изделий».

Научный руководитель: кандидат технических наук

Черепенько Аркадий Анатольевич

Официальные оппоненты: доктор технических наук, профессор

Мелшсов Ерванд Хоренович

на заседании диссертационного совета Д 212.150. 06 при ГОУ ВПО «Московский государственный университет сервиса» по адресу: 141221, Московская обл., Пушкинский р-н, пос. Черкизово, ул. Главная, 99

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ГОУ ВПО «Московский государственный университет сервиса»

Автореферат разослан « » 2006 г.

доктор технических наук, профессор Жаворонков Александр Иванович

Ведущая организация: ОАО «РОСБЬГГСОЮЗ», г. Москва

Защита состоится «

Ученый секретарь диссертационного совета

2М&6А

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. В условиях рыночной экономики и конкуренции эффективность производства во многом зависит от технического уровня оборудования и совершенства технологий. Реализация этой задачи в швейном производстве в большой степени зависит от совершенства технологии влажно-тепловой обработки (ВТО). В этом плане разработка новых технологических процессов ВТО является определяющей в формировании качества готовой продукции, спроса населения и эффективности производства.

Существующие технологические процессы ВТО во многом решают эти задачи. Однако, такой этап, как прессование, в частности его теплотехнические показатели во времени, не в полной мере обеспечивают требования к качеству изделий, что проявляется в значительном содержании в полуфабрикате влаги и образовании на лицевой поверхности лас. Решение задачи устранения данных недостатков возможно путем оптимизации температурных и временных показателей в рабочей зоне при прессовании полуфабриката.

Следует учитывать, что при изготовлении швейных изделий окончательная влажно-тепловая обработка в соответствии с технологиями ведущих отечественных и зарубежных фирм осуществляется в несколько приемов на соответствующих 4... 12 единицах оборудования с переукладкой или перенавешиванием полуфабриката, что значительно снижает эффективность производства швейных изделий и не в полной мере улучшает качество продукции, а, следовательно, и экономические показатели процесса ВТО.

Вышесказанное позволяет утверждать, что научно-исследовательская работа, направленная на совершенствование технологии окончательной ВТО, в частности, на оптимизацию теплотехнических показателей процесса прессования во времени, является актуальной, что и нашло отражение в данном диссертационном исследовании.

Цель работы. Повышение эффективности производства и улучшение качества швейных изделий посредством опти ни па-

" я и паль Пая i библиотека i

1 ч» £

раметров во времени при прессовании полуфабриката, а также разработки нового способа и эффективного технологического процесса окончательной влажно-тепловой обработки на примере мужского пиджака.

Для достижения поставленной цели в работе решались следующие задачи:

- систематизация существующих технологий ВТО;

- теоретические исследования по разработке эффективного технологического процесса ВТО, в том числе:

математическое моделирование теплотехнических процессов во времени при прессовании полуфабриката;

- теоретические исследования по разработке критерия оценки эффективности теплотехнических процессов при прессовании полуфабриката во время ВТО;

- экспериментальные исследования по разработке нового способа и эффективного технологического процесса окончательной ВТО мужского пиджака.

Тема диссертации одобрена кафедрой конструирования и технологии швейных изделий (ГОУ ВПО «МГУС») и выполнена при финансовой поддержке Министерства образования Российской Федерации, грант ТОО-10.4-2477.

Объекты исследований. Способы и технологические процессы окончательной влажно-тепловой обработки мужского пиджака.

Методы исследований. Теоретические исследования проводились на базе методологии системного анализа, физики и макромолекулярной теории полимеров, термодинамики, в том числе тепломассопереноса в капиллярно-пористых телах, тепловой кинетики, теории исследования операции, теории случайных чисел, методов оптимизации параметров объектов и процессов, математического моделирования и программирования.

При выполнении экспериментальных исследований использовались теплофизические и термодинамические методы исследований материалов, а

также методы математического планирования и анализа экспериментов, вычислительная техника.

Научная новизна и достоверность работы. Выполнены теоретические и экспериментальные исследования по совершенствованию технологии ВТО и оценке ее эффективности, разработана математическая модель теплового воздействия на полуфабрикат, позволяющая оптимизировать теплотехнические параметры при прессовании. Получены и проанализированы аналитические зависимости, позволяющие определять температуру слоев основных конструктивных элементов мужского пиджака при его прессовании, а также аналитическая зависимость, позволяющая рассчитывать эффективность теплотехнических процессов при прессовании полуфабриката.

Разработан новый способ теплового воздействия на полуфабрикат в процессе прессования.

Достоверность полученных результатов исследований обеспечивается:

- использованием в качестве теоретической и методологической базы диссертационного исследования фундаментальных трудов отечественных и зарубежных авторов по вопросам технологии влажно-тепловой обработки швейных изделий и другим вопросам исследуемой проблемы;

- использованием современных методов исследования, оборудования и приборов для подготовки и проведения экспериментов, применением ПК и пакета прикладных программ для обработки полученных результатов;

- апробацией теоретических выводов и рекомендаций, представленных в виде выступлений на конференциях, а также в опубликованных работах.

Практическая ценность и реализация результатов работы. Разработаны: метод решения задач проектирования эффективного процесса окончательной ВТО мужского пиджака, позволяющий прогнозировать и оптимизировать параметры и эффективность, в том числе алгоритмы для расчета те-

плотехнических параметров процесса при прессовании полуфабриката без учета и с учетом теплообмена с внешней средой.

Разработан новый технологический процесс окончательной ВТО мужского пиджака, в результате которого возросла эффективность производства за счет роста производительности в среднем в 2,5 раза, сокращения количества рабочих мест на 3...11 единиц и экономии производственных площадей на 5... 20 м2.

Улучшено качество путем влажно-тепловой обработки мужского пиджака без его перенавешивения, а также применения научно-обоснованных режимов и параметров ВТО.

Кроме того, за счет сокращения теплоизлучающих и влаговыделяю-щих поверхностей улучшились санитарно- гигиенические условия труда.

Апробация работы. Результаты исследований, полученные соискателем, использованы Московским государственным университетом сервиса, Орловским государственным университетом в учебном процессе. Новый технологический процесс окончательной ВТО мужского пиджака апробирован в производственных условиях Орловского ЗАО «Радуга». Результаты работы докладывались на научно-технических конференциях Ивановской государственной текстильной академии (г. Иваново, 2001), Орловского государственного технического университета (г. Орел, 2001-2004),а также на заседаниях кафедр Орловского государственного университета (г. Орел, 2001-2004) и Московского государственного университета сервиса (г. Москва, 2005).

Публикации. Основные результаты выполненных исследований опубликованы в семи печатных работах и одном патенте на изобретение.

Структура и объем работы. Диссертационная работа состоит из введения, четырех глав, заключения, списка литературы, включающего 119 наименований.

Работа изложена на 153 страницах печатного текста, содержит 52 рисунка, 2 таблицы.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность темы диссертационной работы, определена ее цель, сформулированы задачи и основные положения, выносимые на защиту.

В первой главе проведен анализ свойств текстильных материалов, используемых при изготовлении одежды, установлено влияние тепла, влаги температуры на свойства текстильных материалов в процессе ВТО как в отдельности, так и комплексно. Изучена сущность процесса ВТО, стадии и параметры процесса влажно-тепловой обработки. Анализ существующих способов и технологических процессов позволил выявить ряд недостатков, связанных с отсутствием научно-обоснованного подхода к изучению теплотехнических процессов ВТО, и определить пути совершенствования известных способов и техпроцессов с целью улучшения качества швейных изделий и повышения эффективности производства. В связи с этим, в работе произведен системный анализ теплотехнических процессов при прессовании полуфабриката в процессе ВТО как функциональной системы. Определено целевое назначение теплотехнических процессов, выявлены подсистемы и их элементы, а также установлены их целевые функции, т.е. определена структура технологического процесса: метод и последовательность передачи тепла, условия теплопередачи и способ нагрева полуфабриката.

Кроме того, в первой главе определены существующие методы оценки эффективности технологических процессов ВТО.

Вторая глава посвящена теоретическим исследованиям теплотехнических процессов при прессовании полуфабриката в процессе ВТО. При этом объектом исследований принят мужской пиджак, а основным теплоносителем и пластификатором — технологический пар.

В результате исследований получена математическая модель теплотехнических процессов во времени при прессовании полуфабриката.

При этом пакет тканей отдельных элементов мужского пиджака рассматривался как область £) представляющая собой параллелепипед, изображенный на рисунке 1.

Рисунок 1. Участок полуфабриката, ограниченный областью £)

Для описания тепловых процессов при прессовании полуфабриката, использовано уравнение теплопроводности для трехмерного тела.

В данном случае вещество, находящееся в трехмерной области * = (х„х2,х3), имеет плотность р(х), теплоемкость с(х) и коэффициент теплопроводности к(х). Обозначаем через и(х,1) температуру в точке х е д в момент времени I. Предполагаем, что температура в начальный момент времени г = /0 известна:

Определим ее при />г0. Пусть 0, некоторая подобласть 0.

)

В соответствии с законом Ньютона количество тепла, проходящее через границу 50, в область 0 за промежуток времени (*,,/2), /0 < /, < /2,

где п- внешняя нормаль по отношению к 50,.

Если в области Q имеются тепловые источники с известной плотностью д{х,1), то приращение количества тепла в 0, за промежуток времени 10 < 1, < равно:

и, = ?>(*) , *е0

равно:

Тогда уравнение теплового баланса в <2, имеет вид: '' я»

\Л \ч{х,!уЬс - ¡Л \к(х)^ = \с(х)р(х)(и(х^)-~п{х^))с1х (1)

О, г» Й

В силу произвольности области в, и интервала (/,;/2)и в соответствии с формулой Остроградского равенство (1) эквивалентно дифференциальному уравнению в частных производных:

с(х)р(х)^ = Л"у[ (к(х)Уи) + <,(*,/) ] (2)

от

В случае, когда функции с(х), р(х), к(х) постоянны, уравнение (2)

, ,2 Л . 1 ди д1 и д2и дги д(х,1)

имеет вид (с/'1 = - ): -т— = —г+—5-+—'--(3)

ср ¿г Э/ дх, дх2 8х3 ср

Пусть температура среды вне области () равна и0(х,г), плотность теплового потока через границу ^ пропорциональна разности температур и , тогда граничные условия для уравнения (2) принимают вид:

где к^(х) - коэффициент теплообмена тела с окружающей средой; бQi,дQ2,дQ1- различные участки поверхности тела.

Задача (3,4) решается посредством метода Фурье.

Математическая модель тепловых процессов при прессовании описывается трехмерным уравнением теплопроводности с граничными условиями, учитывающими постоянство температуры на поверхности материала соприкасающихся с подушками, а на остальной поверхностях материала учитывается теплообмен с внешней средой. При решении полученной граничной задачи для пакета тканей мужского пиджака в форме параллелепипеда рассмотрены два случая:

1) когда толщина пакета тканей небольшая и теплообмен с внешней средой считается незначительным, поэтому им пренебрегают;

2) когда толщина пакета тканей значительная, поэтому теплообмен с внешней средой учитывается.

Для первого случая граничная задача решается методом Фурье. Решение граничной задачи в данном случае описывается бесконечным трехмерным рядом.

При этом задача нахождения собственных функций оператора Лапласа для рассматриваемой граничной задачи выглядит так:

X, = х; х2 = у; х, = г\ Необходимо найти функцию и = (х,у,г,) и числа Я, удовлетворяющие уравнению:

д2и д2и д2и , _ /сч

Да =—г-+—-+—— = Л-и (5)

дх2 ду ск 4 ^

где: и >\ г) = и1(х)-и2 {у) ■ «3 (г) (6)

Отсюда следует, что граничная задача разбивается на три отдельные

задачи: «*) = Л ■«,(*);~-(0) = 0;^-(а) = 0 (7)

а* ах

= (8) са ¿с

= Я,-щ{гУ,и,{ 0) = 0;«3(Л) = 0 (9)

причем Я = А, + ¿2 + Я,. Собственные значения задач (7,8,9) определяются уравнениями:

= (10)

а а

т, = ^.-Х = -т2 = ;/ = 0,1,2,- (11)

о о

-^ = = = О'1'2-- ^12>

А я

а собственные функции задач (7,8,9) уравнениями:

v¡„(x) = cos(ú)p ■ х) = cos^~x;р = 04,2,... (13)

"мОО = со*(<у, У) = cos—-—yJ = 0,1,2,... (14)

b

щ„ (z) = sin z;n = 0,1,2,... (15)

h

Решение задачи ищем в виде:

*Х,у,2,0 = ЩСр;,Л0- UpJj¡(x,y,z) (16)

л-1 /-1 р~1

Учитывая, ЧТО v(x, y,Z, t) = ü(x,y, Z, t)-f(z)=u(x,y,z,t)-u„-/(z) и cpji„ (t) = c\r)/, (/) • i;,,, (<-/„), получим:

«(*,>,*,/) = Uo + /(z) = u0 +~■ (Tt -и.) + f (Г2 -«,,) = 7¡ + £.(7- -Г,) (17)

h h n

Для второго случая используется метод функций Грина. Для

нахождения функции Грина используется метод Фурье. При этом функция

Грина описывается бесконечным трехмерным рядом.

При этом необходимо найти функции G(x,y,z) и числа Л,

удовлетворяющие уравнению:

д2д д2в д2С, ах7 + ду2 + dz2

где: G(x, у, z) = G, (дс) • G2 (_у) • G3 (z) (19)

Отсюда следует, что граничная задача разбивается на три отдельные

задачи:

= = (18) я,.2 V '

О," (*) = Л'«,(*); -*^-(0) + Л,01(0) = а, ¿^(а) + *|6'1(а) = 0; (20)

ах ах

= -Л^-(0) + А,С2(0) = 0; к^(Ь) +к,02(Ь) = 0' (21)

ах ах

О'Цг) = Л3 03(г); 6,(0) = О, б,(А) = 0; (22)

причем А = А, + +А,. Уравнения для собственных значений задачи (20,21,22) имеет вид:

= ; ®„,й>21,.„,а>„,,...=> Д^ = 2,... (23)

/£(й>• 6) = * «и,,,^,...,^,... => Д,, = ~а}2-,1 = 1,2,... (24)

о к

¿3„ = = = 0,1,2,... (25)

Уравнение для собственных значений задачи (20,21,22) имеет вид: СХр(,х) = к соМо)^ ■ х) + х);р = 1,2,... (26)

6иОО = • >.) + яп(й>,2 • у)-1 = 1,2,... (27)

= у—2;и = 0,1,2,... (28)

п

Далее ищем решение задачи в виде:

0(х,>> = ¿¿¿С,^(0- б^(х,у,г) (29)

а.| М

где: с,^(г)=—— <?,.,,,(*,,(30)

Формулы (26, 27, 28) полностью определяют функцию Грина рассматриваемой задачи. Решение краевой задачи теперь определяется по формуле:

"(х,У,г,1) = и0 + jG(x,y,z,xl,y¡,z¡,t,0)<p(xl,yt,z,) (¡Х1ф,с1г1 +

в

-тМх [ \ ^У-'^-У-Чй*^ (31)

о я„ & 0 „^ дг

где <р(х,у,г)=^-■Т1 +|-ТГ2 .

к п

Расчет теплотехнических параметров при прессовании полуфабриката осуществлялся на ПК согласно разработанным алгоритмам, представленным на рисунках 2, 3.

В результате решения полученных уравнений с использованием кубических сплайнов получены гладкие зависимости динамики распределения температуры по толщине пакетов тканей при прессовании стойки воротника, верха рукава, верха рукава ниже подокатника, плечевых окатов, клапанов карманов и лацканов мужского пиджака.

С

НАЧАЛО

р - плотность ткани, С — теплоемкость ткани; к — коэффициент тепло про водности ткани; а,Ъьс~ размеры куска ткани

Я»,», р = 0 ,1,2,...

1 = 0,1,2,...

п = 0 Д,2,-

О

2>

КОНЕЦ

Рис. 2 Алгоритм расчета теплотехнических параметров процессов при прессовании полуфабриката без учета теплообмена с внешней средой.

С

НАЧАЛО

Л

I)

р - плотность ткани; с — теплоемкость ткани; к — коэффициент теплопроводности ткани; а,Ъ,с - размеры куска ткани к, — коэффициент теплообмена ткани с внешней средой

Ч,>шр-' 3„(х)

р = 0,1,2,...

/ = 0,1,2,...

п = 0,1,2,...

С*,,<*.**)

0(х,у,2,х„у„г1^,11)

и(х,у,г,1)

(^КОНЕЦ^)

Рис. 3. Алгоритм расчета теплотехнических параметров процессов при прессовании полуфабриката с учетом теплообмена с внешней средой.

Для наглядного представления вышеупомянутых зависимостей построены соответствующие графики для основных конструктивных элементов мужского пиджака, таких как стойка воротника, верх рукава, верх рукава ниже подокатника, плечевые окаты, клапаны карманов, лацканы. Так, в качестве примера на рисунке 4 представлена динамика распределения температуры по толщине пакета тканей в процессе прессования лацканов.

т,с

160 155 150 145 140 135 130 125 120 115 110 105 100 95

ь«

Ьге

4- »Г -ф- ■*— Ьи, /-> 1" •*- Ь«л

1 1

1 1 .... 1 1

- -

_ ___

—

1 -Ц

1

- 1 - - - - 1 1

1 1

0 0,1 ОД 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8 0,9 1 1,1 1,2 1,3 1,4 1,5 1,6 1,7 1,8 1,9 2 Ь- *

Рисунок 4 Динамика распределения температуры по толщине пакета тканей при

прессовании лацканов.

1...3 - через 1,2, 3 с иропаривания и прессования; 4...6 - через 4, 5,6 с прессования. Ьге - толщина ткани верха; Ь|фцкл - толщина прокладки; Ь0 - толщина слоя клея

Третья глава посвящена экспериментальным исследованиям теплотехнических процессов при прессовании полуфабриката.

В процессе эксперимента исследовались пакеты 38 видов тканей с различным содержанием искусственных и синтетических волокон, что позволило выбрать оптимальный вариант сочетания тканей для данного вида швейных изделий. При этом пакет тканей исследуемого мужского пиджака включал ткань камвольную, арт. 218 (шерсть 55%, полиэстер 45%) , подкладку из ткани подкладочной арт.2С2КВ, ГОСТ 20272-83 (вискоза! 00%)

и ткань прокладочную с регулярным клеевым точечным покрытием, арт.86040 (лавсан 67%, вискоза 33%, клеевой порошок П548). Данный пакет тканей является наиболее характерным для данного вида швейных изделий.

Экспериментальные исследования проводились на разработанном стенде, обеспечивающем необходимые условия ВТО.

Регистрация и запись температурных параметров осуществлялась осциллографом светолучевым Н 117/1 одновременно в 18 точках посредством малоинерционных термопар ХК 00,2.

В результате анализа экспериментальных данных распределения температуры по толщине пакета тканей в процессе прессования стойки воротника, верха рукава, верха рукава ниже подокатника, плечевых окатов, клапанов карманов и лацканов мужского пиджака, обработанных методом наименьших квадратов на ПК, получены уравнения регрессии и построены соответствующие графики зависимостей.

Для примера ниже представлены уравнения регрессии, позволяющие рассчитывать температуру пакета тканей при фиксированной длительности в процессе прессовании лацканов:

1-приг=1с; Т=135,19-28,015-Ь-З,080-Ь2+10,951Ь3-З,0959-Ь4; (32)

2-при 1 = 2 с; Т=137,22-23,425-Ь-6,430-Ь2+11,727-Ь3-3,0959-Ь4; (33)

3-при I = 3 с; Т=139,92-24,311-Ь+3,695Ь2+1,967Ь3-0,5464-Ь4; (34)

4-при 1 = 4 с; Т= 144,88-6,671 -Ь-9,964Ь2+8,450-Ь3-1,8213 Ь4; (35)

5-при I = 5 с; Т=148,10-11,519-Ь-3,271 -Ь2+5,173-Ь3-1,2751 -Ь4; (36)

6-приг = 6с; Т=149,97-15,246Ь+6,299 Ь2-0,848 Ь3-0,1828 Ь4; (37)

где I - длительность прессования; Ь - толщина пакета тканей.

Используя уравнения 32 - 37, для наглядного представления построен график (рисунок 5) распределения температуры по толщине пакета тканей при прессовании лацканов.

Кроме того, получены уравнения регрессии и построены соответствующие графики зависимостей распределения температуры во времени для различных толщин пакета тканей в процессе прессования каждого конструктивного элемента мужского пиджака.

Для примера ниже представлены уравнения регрессии, позволяющие рассчитывать температуру в каждой точке пакета тканей во времени при прессовании лацканов:

1-при Ь=0мм; Т=136,33-3,22-1+2,13542-0,203043-0,0000444; (38)

2-при Ь=0,2мм;

3-при Ь=0,4мм;

4-ири Ь=0,6мм;

5-при Ь=0,8мм;

6-при Ь=1мм; Т=122,86-19,604+10,47542-1,500343+0,0628544; (43)

7-при Ь= 1,2мм; Т= 120,19-18,82-1+10,279-12-1,481б43+0,0628444; (44)

8-при Ь=1,4мм; Т=117,53-16,814+8,54842-0,991943+0,0212544; (45)

9-при Ь= 1,6мм; Т=118,20-19,724+10,09842-1,302443+0,0421044; (46)

10-при Ь= 1,8мм; Т=117,28-19,684+9,89б42-1,208М3+0,0317444; (47)

11-приЬ=2,0мм; Т=114,70-16,724+8,14542-0,803443+0,0005244; (48) Используя уравнения 38-48, построены графики, представленные на

рисунке 6.

Т=127,67+3,704-1,96842+0,81374э-0,0832444; (39)

Т=132,18-15,284+8,51942-1,312743+0,0626844; (40)

Т=126,02-13,484+7,72442-1,086743+0,0419144; (41)

Т=125,69-20,024+11,21542-1,745243+0,0836544; (42)

Рисунок 5 - Распределение температуры по толщине пакета тканей при прессовании

лацканов

1 ...3 - через 1, 2, 3 с пропаривания и прессования; 4.6- через 4, 5, 6 с прессования

Рисунок 6 - Распределение температуры во времени по толщине пакета тканей при

прессовании лацканов 1 - на лицевой поверхности; 2.. 11 - на толщинах (0,2; 0,4; 0,6; 0,8; 1; 1,2; 1,4; 1,6; ] ,8; 2 мм)

Четвертая глава посвящена разработке способа теплового воздействия на полуфабрикат в процессе прессования и технологического процесса окончательной ВТО мужского пиджака. При этом проведенный системный анализ известных технологий ВТО, а также теоретические и экспериментальные исследования позволили разработать новый способ теплового воздействия на полуфабрикат в процессе прессования (патент №2193087);

Отличительной особенностью предлагаемого способа является то, что обработка полуфабриката осуществляется посредством прессования с двухсторонним его пропариванием, а отдельные области изделия пропариваются только со стороны верхних подушек. Кроме того, для интенсификации перевода волокон в застеклованное состояние используется нагретый воздух.

Существенное отличие нового способа заключается в том, что участки изделия пропаривают с на1реванием его лицевой части до температуры не более 160 °С. При этом через ЪА длительности пропаривания полуфабрикат прессуют, подвергая механическому нагружению в течение V* длительности пропаривания. После этого, одновременно с прекращением пропаривания, полуфабрикат выдерживают под нагрузкой не более 0,12 МПа, воздействуя на него рабочей поверхностью верхней подушки, нагретой до температуры не более 200°С, для предварительной сушки с ее окончанием вначале разгружения.

Предложенный способ влажно-тепловой обработки позволил разработать эффективный технологический процесс окончательной влажно-тепловой обработки мужского пиджака. При этом разработанная технология позволяет осуществлять окончательную ВТО без перенавешивания и переукладки пиджака, что обеспечивает требуемое качество изделия и оптимальную производительность. Для наглядного представления на рисунке 7 в табличной форме представлен разработанный технологический процесс окончательной ВТО мужского пиджака.

№ п/п Наименование операций Последовательность операций

Время в секундах

- <4 Г* »г ЧС г- ос о- с <- с - чс г- ос о с г- «л гч < Г- Г» гч ОС № п с г* С*" г «Г чС г- X г» СП т 5 гч г» «а г 5 г- а с с 1Г с г» «г »г г*

1 Навешивание пиджака на манекен

2 Под вол шаблонов под лацканы, клапаны карманов, воротник

3 Перемещение манекена в рабочую зону

4 Закрытие дверок ограждения —

5 Опускание верхней опоры манекена

6 Подвод с зазором полушки стойки воротника Ь3=5...10мм

7 Подвод с зазором подушек верха рукава У Ьз=5..Л0мм

8 Подвод с зазором подушек клапанов карманов Ы Ьз=5...10мм

9 Пропаривание через подушку стойки воротника Ттар1> 13 5°С, Т,„> 15 0°С

10 Пропаривание через подушки верха рукавов Ттр1>135°С, Т^150°С

11 Пропаривание через подушки клапанов карманов Ттрг135°С, Ти>1500С

12 Пропаривание через бюст манекена ттар1г1350с,т>|^110,>с

13 Прессование стойки воротника ТЮ£2000С, Рт«= 0,04 МПа 1

14 Прессование верха рукавов Т,„<200°С, Р„„= 0,04 МПа

15 Прессование клапанов карманов Т„<200°С, Рпю= 0,04 МПа

16 Отвод подушки стойки воротника в исходное положение

17 Отвод подушек верха рукавов в исходное положение

18 Огеод подушек клапанов карманов в исходное положение ■ 1

19 Подвод с зазором подушек плечевых окатов Ьз=5...10мм У

20 Пропаривание через подушки плечевых окаггав Тпас*>135°С, Т1П>150°С ^^^^^

Рисунок 7 Технологический процесс окончательной ВТО мужского пиджака где Ьз - величина зазора между верхней подушкой и манекеном; - температура рабочей поверхности манекена; Т„ф, - температура технологического пара; Т,,, - температура рабочей поверхности верхней подушки; Ртах - удельное механическое давление на полуфабрикат; f - частота вибраций; А - амплитуда вибраций; Тюш - температура нагретого воздуха , ДР - перепад статического давления (разрежение); Р, -давление сжатого воздуха

Последовательность операций

Наименование операций РЧ Г1 1= 1= 1= 1= № г- 4-1 г- •л г- к ее О о к и г г чй> ОС ОС ее ее г § С (Ч а гг, тГ О* £ $ 3 3 с § § § 5 1 5 в» О § О — 3 Г Ч"! «Л п ¡21

20 [Пропарнвание через подушки плечевых окатов = ТПЧи>135<|С, ТШ>150°С -1

21 Прессование плечевых окатов _ 1 Т,П<2000С) Р™>= 0,04 МПа и J

22 (Отвод подушек плечевых окатов в исходное положение Г" Л I 1 1 _

23 Подвод с зазором подушки лацканов Ьз=5...10мм

24 Пропариванне через подушку лацканов

- - - _ _ _ _ ¡_ _

25 [Прессование лацканов Т1П<200°С, Рш.,= 0,04 МПа Г Г

26 Отвод подушки лацканов в исходное положение н й -1 --1 1—

27 [Подъем верхней опоры манекена - - Г и

28 Вывод шаблонов из-под лацканов, клапанов рсарманов и воротника _

29 Расфиксация манекена и подъем с опоры 1 1 и _ L _ _ _ _ к ¡- (-

30 Пропаривание через бюст и торс манекена г 1 ТМр^135°С 1 Г

31 {Вибро формование 1— п 1 } т I 1 1_ Г

32 (Аспирация 1 1 Г

1 [_ 1

33 (Стабилизация вакуумным отсосом через бюст и торс ¡анекена

34 фиксация манекена и опускание его на опору

ДР=49 Па

0=0,11м3/(с,ма)

35 Открытие дверок ограждения

36 перемещение манекена в зону съема

Поддув пиджака воздухом

37

38 Съем пиджака с манекена

Р„=0.5. .0.6 МПа

Т

Ш1

Продолжение рисунка 7

О

о

Кроме того, в четвертой главе представлена разработанная аналитическая зависимость, позволяющая рассчитать эффективность теплотехнических процессов при прессовании.

Предложенный критерий эффективности, полученный на базе теории "исследование операций", учитывает длительность теплового воздействия на полуфабрикат в процессе прессования, влажность и температуру пакета тканей при прессовании. При этом численные значения критерия определяются полученным уравнением:

- + «, "-+<*з -

[/(г0)-г0</г0 |ЛГ0)-Г0-ЛГ0

Ж

¡/(К)Щг^

' (49)

где: г - расчетная длительность теплового воздействия на полуфабрикат в процессе прессования, ч; т0 - длительность теплового воздействия на полуфабрикат в процессе прессования, ч;

Т - температура пакета тканей швейного изделия до процесса прессования, °С;

Т0 - температура пакета тканей швейного изделия после процесса прессования, °С;

¡V - влажность пакета тканей швейного изделия до процесса прессования, %; - влажность пакета тканей швейного изделия после процесса прессования, %;

а, +а2 +а3 = 1; а,>0, где / = 1...3;

а,,а2,а3- коэффициенты взвешенности критериев.

ОБЩИЕ ВЫВОДЫ ПО РАБОТЕ

1. В результате систематизации существующих технологий влажно-тепловой обработки определено, что при окончательной ВТО мужского пиджака используется 5 известных основных технологических процессов, которые выполняются с переукладкой (перенавешиванием) полуфабриката, а также установлено, что теплотехнические процессы, сопутствующие прессованию, изучены не в полной мере, что не позволяет улучшить качество продукции и повысить производительность труда.

2. Теоретические исследования по совершенствованию технологии ВТО и оценке ее эффективности позволили получить аналитические зависимости, позволяющие определять температуру слоев основных конструктивных элементов мужского пиджака и длительность ее воздействия при прессовании полуфабриката. Кроме того, разработана аналитическая зависимость, позволяющая рассчитывать эффективность теплотехнических процессов при прессовании полуфабриката на стадии разработки технологических процессов ВТО.

3. Экспериментальные исследования теплотехнических процессов при прессовании основных конструктивных элементов мужского пиджака позволили получить математические модели в виде полиномов 4-й степени, позволяющие рассчитывать температуру пакета тканей по толщине и во времени и, таким образом, оптимизировать теплотехнические режимы при прессовании. Кроме того, экспериментальные исследования подтвердили адекватность полученных теоретических математических моделей.

4. В результате проведенных исследований разработан новый способ теплового воздействия на полуфабрикат в процессе прессования, защищенный патентом РФ, а также разработан эффективный технологический процесс окончательной ВТО мужского пиджака без перенавешивания в процессе обработки, обеспечивающий рост

производительности в среднем в 2,5 раза, сокращение количества рабочих мест на 3... 11 единиц и экономию производственных площадей на 5... 20 м2 5. Результаты, полученные в процессе окончательной влажно-тепловой обработки мужского пиджака на макете обрабатывающего центра, показали эффективность разработанной технологии.

ОПУБЛИКОВАННЫЕ РАБОТЫ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ

1. Зубова Н.П. Исследование тепловых процессов окончательной влажно-тепловой обработки при механическом воздействии на полуфабрикат [Текст] / Н.П. Зубова, А.П. Черепенько, В.И. Малько // Тезисы докладов международной научно-технической конференции «Современные наукоемкие технологии и перспективные материалы текстильной и легкой промышленности» (Прогресс-2001). - Иваново: Изд-во ИГТА, 2001. -С. 233-234.

2. Зубова H.II. Экспериментальные исследования тепловых процессов окончательной ВТО мужского пиджака [Текст] / Н.П. Зубова, A.A. Черепенько, А.П. Черепенько, В.И. Малько // Сборник научных трудов международной дистанционной научно- технической конференции. «Фундаментальные и прикладные проблемы технологии машиностроения». -Орел: Изд-во ОрелГТУ, 2001. - С. 234-237.

3. Экспериментальные исследования тепловых процессов ВТО швейных изделий [Текст] / A.A. Черепенько, А.П. Черепенько, Н.П. Зубова // Сборник научных трудов международной дистанционной научно-технической конференции. «Фундаментальные и прикладные проблемы технологии машиностроения». - Орел: Изд-во ОрелГТУ, 2001. - С. 285-287.

4. Зубова Н.П. Математическая модель теплофизических процессов при прессовании конструктивных элементов мужского пиджака [Текст] / Н.П. Зубова, A.A. Черепенько А.П. Черепенько, В.И. Малько // Материалы Международной научно-технической интернет конференции.

«Фундаментальные и прикладные проблемы технологии машиностроения». — Орел: Изд-во ОрелГТУ, 2002. - С. 213-217.

5. Зубова Н.П. Новый технологический процесс окончательной влажно-тепловой обработки мужского пиджака [Текст] / Н.П. Зубова, A.A. Черепенько, А.П. Черепенько II Материалы Международной научно-технической конференции. «Фундаментальные и прикладные проблемы технологии машиностроения». - Орел: Изд-во ОрелГТУ, 2003. - С. 316-324.

6. Способ теплового воздействия на полуфабрикат в процессе прессования [Текст]: патент РФ № 2193082 / Зубова Н.П., Черепенько А.А, Черепенько А.П., Малько В.И. - Опубл. 20.11.2002, Бюл. №32.

7. Зубова Н.П. Параметрический анализ теплофизических процессов при статическом и динамическом силовых воздействиях на полуфабрикат [Текст] / Н.П. Зубова, А.П. Черепенько, A.A. Черепенько // Межвузовский сборник научных трудов «Наука и образование. Новые технологии». - М.: Изд-во МГУДТ, выпуск №2,2002. - С. 59-67.

8. Зубова Н.П. Оценка эффективности теплофизических процессов при прессовании и виброформовании в процессе окончательной ВТО [Текст] / Н.П. Зубова, А.П. Черепенько, A.A. Черепенько // Известия Орел ГТУ №1 -Орел: Изд-во ОрелГТУ, 2004. - С. 56-57.

Подписано к печати 06.02.2006 Формат 60x84 1/16 Печать ризография. Объем 1,5 усл. печ. л. Тираж 100 экз. Заказ № 32 Отпечатано с готового оригинал-макета Полиграфический центр ИП Киселев.

i

\

t

к

)

»1 4

40 8 2

A&PM i

Ye fit]

!¡ i

i\

'1

f i

r \

i

ВВЕДЕНИЕ.

Глава 1 АНАЛИЗ СОСТОЯНИЯ ВОПРОСА ВЛАЖНО-ТЕПЛОВОЙ 6 ОБРАБОТКИ.

1.1 Свойства текстильных материалов, используемых 6 в процессе ВТО.

1.1.1 Влияние тепла на свойства текстильных материалов 9 в процессе ВТО.

1.1.2 Влияния влаги на свойства текстильных материалов 11 в процессе ВТО.

1.1.3 Влияния температуры на свойства текстильных материалов 17 в процессе ВТО.

1.1.4 Комплексное влияние тепла, температуры и влаги на 20 изменение свойств текстильных материалов в процессе ВТО.

1.2 Теоретические основы процесса влажно-тепловой 25 обработки.

1.2.1 Стадии процесса влажно-тепловой обработки.

1.2.2 Параметры процесса влажно-тепловой обработки.

1.3 Способы и технологические процессы влажно-тепловой 34 обработки швейных изделий.

1.4 Оценка эффективности технологических процессов ВТО.

1.5 Системный анализ.

Выводы по главе 1.

Глава 2 ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ИССЛЕДОВАНИЯ

ТЕПЛОТЕХНИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ ПРИ

ПРЕССОВАНИИ ПОЛУФАБРИКАТА.

Выводы по главе 2.

Глава 3 ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ 87 ТЕПЛОТЕХНИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ ПРИ ПРЕССОВАНИИ ПОЛУФАБРИКАТА.

3.1 Исследования температурных параметров по толщинам 96 пакетов тканей.

3.2 Исследования температурных параметров во времени 116 по толщинам пакетов тканей.

Выводы по главе 3.

Глава 4 РАЗРАБОТКА ЭФФЕКТИВНОЙ ТЕХНОЛОГИИ

ВЛАЖНО-ТЕПЛОВОЙ ОБРАБОТКИ.

4.1 Разработка способов влажно-тепловой обработки.

4.2 Разработка технологического процесса влажно-тепловой 133 обработки.

4.3 Оценка эффективности теплотехнических процессов при 137 влажно-тепловой обработке.

Выводы по главе 4.

На современном этапе развития швейного производства особую значимость приобретает повышение эффективности производства и улучшение качества выпускаемой одежды. В связи с тем, что требования населения к качеству швейных изделий повысились, возникла необходимость дальнейшего совершенствования технологических процессов изготовления одежды.

Повышение эффективности производства и качества швейных изделий в значительной степени зависит от влажно-тепловой обработки (ВТО), существенно влияющей на производительность процесса, товарный вид и износоустойчивость одежды.

Трудоемкость процессов ВТО составляет более 30% от общей трудоемкости изготовления одежды, что свидетельствует о ее весомости в технологическом цикле.

ВТО делится на внутрипроцессную, малооперационную и окончательную. При изготовлении одежды посредством внутрипроцессной ВТО осуществляют формование объемных участков, разутюживание и заутюживание швов, загибку и прессование края, склеивание деталей и выдавливание. С помощью окончательной ВТО изделию придается требуемый внешний (товарный) вид путем выравнивания поверхности, восстановления объемных участков, придания пространственной формы и снятия лас.

В процессе эксплуатации одежда деформируется, изменяя свой товарный вид, что обуславливает периодическое восстановление ее внешнего вида посредством окончательной ВТО.

Таким образом, диапазон воздействия ВТО на текстильные материалы достаточно широк и включает операции, связанные с локальным воздействием по линии, площади и объему полуфабриката. ВТО осуществляется посредством гладильных прессов, утюжильных столов, установок для склеивания, электрических, паровых и электропаровых утюгов путем воздействия на ткань влаги, тепла и деформирующих сил.

Важность и значительный удельный вес операций ВТО при изготовлении швейных изделий обусловили проведение большого количества исследований, в ходе которых разработаны теоретические основы и определены основные требования к операциям ВТО и применяемому оборудованию, созданы способы, технологические процессы и оборудование для их реализации, средства контроля и управления. Вместе с тем, при разработке технологических процессов ВТО, существующие аналитические и экспериментальные методы определения показателей и параметров данного процесса не позволяют в полной мере оптимизировать режимы обработки.

Цель данной работы - повышение эффективности производства и улучшение качества швейных изделий посредством оптимизации теплотехнических параметров во времени при прессовании полуфабриката, а также разработки нового способа и эффективного технологического процесса окончательной влажно-тепловой обработки на примере мужского пиджака.

Для достижения поставленной цели в работе решались следующие задачи:

- систематизация существующих технологий ВТО;

- теоретические исследования по разработке эффективного технологического процесса ВТО, в том числе: математическое моделирование теплотехнических процессов во времени при прессовании полуфабриката;

- теоретические исследования по разработке критерия оценки эффективности теплотехнических процессов при прессовании полуфабриката во время ВТО;

- экспериментальные исследования по разработке нового способа и эффективного технологического процесса окончательной ВТО мужского пиджака.

Объектом исследований выбраны способы и технологические процессы окончательной влажно-тепловой обработки мужского пиджака, как наиболее сложного швейного изделия.

Работа выполнена при финансовой поддержке Министерства образования Российской Федерации, грант ТОО - 10.4 - 2477.

Выводы по главе 4

1) Предложен новый способ теплового воздействия на полуфабрикат в процессе прессования, позволяющий повысить производительность и улучшить качество швейных изделий.

2) Разработан эффективный технологический процесс окончательной ВТО мужского пиджака, обеспечивающий заданные условия обработки.

3) Предложен критерий оценки эффективности теплотехнических процессов ВТО при прессовании полуфабриката, учитывающий температуру и влажность пакетов тканей, а также длительность теплового воздействия.

139

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

1. В результате систематизации существующих технологий влажно-тепловой обработки определено, что при окончательной ВТО мужского пиджака используется 5 известных основных технологических процессов, которые выполняются с переукладкой (перенавешиванием) полуфабриката, а также установлено, что теплотехнические процессы, сопутствующие прессованию, изучены не в полной мере, что не позволяет улучшить качество продукции и повысить производительность труда.

2. Теоретические исследования по совершенствованию технологии ВТО и оценке ее эффективности позволили получить аналитические зависимости, позволяющие определять температуру слоев основных конструктивных элементов мужского пиджака и длительность ее воздействия при прессовании полуфабриката. Кроме того, разработана аналитическая зависимость, позволяющая рассчитывать эффективность теплотехнических процессов при прессовании полуфабриката на стадии разработки технологических процессов ВТО.

3. Экспериментальные исследования теплотехнических процессов при прессовании основных конструктивных элементов мужского пиджака позволили получить математические модели в виде полиномов 4-й степени, позволяющие рассчитывать температуру пакета тканей по толщине и во времени и, таким образом, оптимизировать теплотехнические режимы при прессовании. Кроме того, экспериментальные исследования подтвердили адекватность полученных теоретических математических моделей.

4. В результате проведенных исследований разработан новый способ теплового воздействия на полуфабрикат в процессе прессования, защищенный патентом РФ, а также разработан эффективный технологический процесс окончательной ВТО мужского пиджака без перенавешивания в процессе обработки, обеспечивающий рост производительности в среднем в 2,5 раза, сокращение количества рабочих мест на 3.11 единиц и экономию производственных площадей на 5. 20 м .

5. Результаты, полученные в процессе окончательной влажно-тепловой обработки мужского пиджака на макете обрабатывающего центра, показали эффективность разработанной технологии.

141

1. Каргин В.А. Избранные труды: структура и механические свойства полимеров. М.: Химия, 1979.- 451 с.

2. Каргин В.А. , Слонимский Г.Л. Краткие очерки по физико химии полимеров. - М.: Химия, 1967.- 231 с.

3. Каргин В.А., Соголова Т.И. //Журнал физической химии. М.: 1949, т.23.- 538 с.

4. Александров А.П., Лазуркин Ю.С.//Журнал технической физики. -М.: 1979,Т.9.-1249 с.

5. Аналитическая химия полимеров./Под ред. К.Клайна. Перевод с анг.- М.: Мир, 1965. С. 136 -151.

6. Калиновски Е., Урбанчик Т.В. Химические волокна /исследования и свойства/. -М.: Легкая индустрия, 1966.-319 с.

7. Бартенев Г.М., Зеленев Ю.В. Физика и механика полимеров. М.: Высшая школа, 1983.- 391 с.

8. Пакшвер А.Б. Свойства и особенности переработки химических волокон. М.: Химия, 1973.-435 с.

9. Васильков Ю.В., Романов А.В. Термообработка текстильных изделий. М.: Легпромбытиздат, 1990.- 206 с.

10. Орлов И.В., Дубровный В.А. Основы технологии и автоматизации тепловой обработки швейных изделий. М.: Легкая индустрия, 1974.- 231 с.

11. Черепенько А.П., Скалаух В.А., Иванов С.С., Павленко А.Г. Влажно-тепловая обработка швейных изделий. Орел.: ОГТУ, 1995.- 164 с.

12. Мигальцо И.И., Третьякова Л.И., Эндре Нэмет, Богларка Эперьеши. Термические процессы в швейной промышленности.-К.: Техника. Будапешт: Мюсаки, 1987.- 216 с.

13. Русаков С.И., Эппель С.С., Трухан Г.Л., Попков В.И. Технология швейного производства. М.: Ростехиздат, 1961.- С. 135 - 141.

14. Лыков А.В. Тепло- и массоперенос в процессе сушки. М.: Госэнергоиздат,1956,- 288с.

15. Чонгарская JI.M. Разработка конструкции рабочих органов паропрессов с целью повышения эффективности процесса ВТО. Диссертация на соискание ученой степени кандидата техн. наук.- М.: МГАЛП, 1993.-180с.

16. Гинсбург А.С., Савина И.М. Массообменные характеристики пищевых продуктов. М.: Легкая и пищевая промышленность, 1982.- 280 с.

17. Красников В.В. Кондуктивная сушка. М.: Энергия, 1973.- 288 с.

18. Лыков А.В. Теория сушки. М.: Энергия, 1968.- 470 с.

19. Бунин О.А., Плаксин С.А. Процессы тепло- и влагообмена при обработке ткани в готовой одежде. Известия вузов. Технология текстильной промышленности, 1967.- №5.- С.76-78.

20. Березненко Н.П. Исследование температурного поля в слоях тканей в процессе ВТО швейных изделий. Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата техн. наук. К.: КТИЛП, 1965.- 26 с.

21. Довгошея С.Т. Исследование влияния влаги на процессы ВТО швейных изделий. Диссертация на соискание ученой степени кандидата техн. наук.- К.: КТИЛП, 1966.- 203 с.

22. Павленко А.Г. Анализ процессов ВТО швейных изделий с использованием пара, выработанного в проутюжильнике, и пара, выработанного в парогенераторе. Диссертация на соискание ученой степени кандидата техн. наук.- К.гКТИЛП, 1969.- 152 с.

23. Орлов И.В. Значение рабочей среды в процессе ВТО швейных изделий.//Известия вузов. Технология швейной промышленности .-М.: 1970.-№3.- С. 96-101.

24. Кузьмичев В.Е., Веселов В.В., Меликов Е.Х. Исследование процесса обработки швейных изделий паровыми активными средами.//Известия вузов. Технология легкой промышленности.-К.: 1982.-№1.- С.68-71, №2.- С.64-68.

25. Орлова С.И. Совершенствование процесса влажно-тепловой обработки на базе использования нормированных рабочих сред. Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата техн. наук. К.: КТИЛП, 1980.-116 с.

26. Ребиндер П.А. Физико-химическая механика новая область науки. -М: Знание, 1958.- 64 с.

27. Ребиндер П.А. О формах связи влаги с материалом в процессе сушки. //Труды Всесоюзного научно-технического совещания по сушке. М.: Профиздат, 1958.- С. 14.

28. Орлов И.В., Довгошея С.Т. Определение форм и видов связи влаги с тканями в процессе их влажно-тепловой обработки.// Известия вузов. Технология легкой промышленности.-К.: 1968,- № 4.- с. 107 -111.

29. Казанский М.Ф. Тепло и массообмены в капиллярно-пористых телах. -М.: Госэнергоиздат, 1957.- С. 188.190.

30. Казанский М.Ф. Анализ форм и видов связи и состояния влаги, поглощенной дисперсным телом с помощью кинетических кривых сушки.-ДАН, СССР, I960.- вып. 130.- С. 5.

31. Корнюхин Н.П., Алексеенко С.А. Сорбция и десорбция влаги текстильными материалами при различных температурах.// Известия вузов. Технология текстильной промышленности.-Ив.: 1982.- № 1.- С. 72.

32. Бузов Б.А., Модестова Т.А., Алыменкова Н.Д. Материаловедение швейного производства. М.: Легпромиздат, 1986.- 424 с.

33. Кобляков А.И., Гурылев В.Н., Фертиков В.И., Фазлыев Ф.К. Влияние водной среды на механические свойства шерстяной ткани при растяжении. //Известия вузов. Технология текстильной промышленности.-Ив.: 1977.-№ 6.- С.23- 26.

34. Богуславский А.Н., Лысенко Л.Я. Термомеханические свойства шерсти в интервале температур -100°С +200°С. //Известия вузов. Технология текстильной промышленности.-Ив.: 1984.- № 5.- С. 22 24.

35. Борисова Т.Н., Петропавловский Г.А., Котельникова Н.Е. Исследование температурных переходов в целлюлозах различной надмолекулярной структуры диэлектрическим методом.- ВМС, том (А) XXI.: Наука,1979.- № 9.- С. 2031 -2036.