автореферат диссертации по технологии материалов и изделия текстильной и легкой промышленности, 05.19.02, диссертация на тему:Изыскание путей повышения качества партионных сновальных паковок

5 Ш I i

11а правах рукописи

ВЛАСОВА ВАЛЕНТИНА НИКОЛАЕВНА

ИЗЫСКАНИЕ ПУТЕЙ ПОВЫШЕНИЯ КАЧЕСТВА ПАРТИОННЫХ СНОВАЛЬНЫХ ПАКОВОК

специальность 05.19.02 - «Технология и первичная обработка текстильных материалов и сырья»

АВТОРЕФЕРАТ

ДИССЕРТАЦИИ НА СОИСКАНИЕ УЧЕНОЙ СТЕПЕНИ КАНДИДА 1А ТЕХНИЧЕСКИХ НАУК

Москва 2006

Работа выполнена на кафедре ткачества в Ди митровградском институте технологии, управления и дизайна (филиал) Ульяновского государственною технического университета

Научный руководитель: доктор технических ) [аук,

профессор Панин И.11.

Официальные оппоненты: доктор технических наук,

профессор Щербаков В.П.

кандидат технических наук Левакова Н.М.

Ведущая организация: ОАО «Димитровградтекстиль>,

Защита состоится: _ 2006 года в__часов на заседании

диссертационного совета К212.139.01 в Московском государственном текстильном университете имени А.Н. Косыгина по адресу: 119071, Москва, М Калужская, 1

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Московского государственного текстильного университета имени А.Н. Косыгина

Автореферат разослан «_» _____2006 г.

Ученый секретарь диссертационного совета д.т.н., профессор

Ю.С. Шустов

/оебА-

ТеоГ 3

АННОТАЦИЯ

Рыночные условия российской 'жономики вынуждают производителя расширять ассортимент и повышать качество вырабатываемых гканей с учетом многообразия покупательского спроса различных слоев населения, т.е. повышать конкурентоспособность продукции. В связи с этим, важное место занимает себестоимость производимых тканей, снижение которой достигается повышением эффективности всех технологий выработки тканей.

Пороки, допущенные при формировании системы основных нитей в сновании, как правило, сохраняются на ткацком навое, поэтому от качества процесса снования п большой степени зависит производительность ткацких станков и качество получаемой ткани

В диссертационной работе выполнен комплекс исследований напряженно-деформированного состояния нитей в намотке на сновальном валике с помощью разработанной математической модели и с помощью метода конечных элементов, реализованного в программном комплексе А^УБ На основе результатов исследований предложены мероприятия, позволяющие повысить качество формируемой сновальной паковки

Автор защищает:

• результаты теоретических исследований напряженно-деформированного состояния нитей в намотке на сновальном валике с помощью метода конечных элементов, реализованною в пакете программ АЫБУБ;

• результаты аналитических исследований влияния неравномерности линейной плотности, неравномерности натяжения снующихся нитей и локального перемещения точки набегания снующейся нити на сновальный валик на бугристость, разнодлинность и плотность намотки получившейся паковки;

• меюдику проектирования механизма дифференциального уплотнения намотки на сновальном валике, позволяющего увеличить длину нитей на сновальном валике, а также снизить бугрисюсть намотки и разнодлинность нитей.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. Эффективная подготовка основных нитей к ткачеству позволяет увеличив производительность непосредственно в самом сновании за счет увеличения скорости снования и счижения обрывности, а также сократить отходы мягкой и ошлихтованной пряжи в шлихтовании.

В связи с ним особую актуальность приобретают научно-исследовательские работы, направленные не только па увеличение производительности оборудования, но и на повышение качества вырабатываемых тканей, а также снижения их себестоимости Важное место в решении этих проблем занимает технолошя подготовки основных нитей в партионном сновании, где закладываются основы высокоэффективного производства качественных тканей. Снование пряжи является одной из самых оIвететт^дмшжД(?ЯШГОД%Т?/№

БИБЛИОТЕКА С -Петербург

т ш)£тт

операций. Все ошибки, допущенные на этом этапе;, неустранимы в последующих технологических процессах, повышают обрывность нитей, отходы пряжи и снижают качество вырабатываемой ткани. Требования, предъявляемые к процессу снования, определяются созданием необходимой структуры намотки сновальных паковок, во многом зависящей от условий их формирования.

Целью настоящей работы является изыскание путей повышения качества партионных сновальных паковок и снижения отходов сырья.

Для достижения поставленной цели в работе решены следующие задачи:

• изучено влияние различных факторов на форму поперечного сечения нити в намотке на валике партионной сновальной машины;

• изучено влияние неравномерности линейной плотности и натяжения снующихся нитей, а также локального перемещения точки набегания снующейся нити на сновальный валик на бугристость, разнодлинность и плотность намотки получившейся паковки;

• проведены исследования напряженно-деформированного состояния нитей в намотке на сновальном валике с помощью метода конечных элементов, реализованного в пакете программ ANSYS;

• изучен механизм самовыравнивания обра5ующей намотки в процессе ее формирования;

• разработан механизм дифференциального уплотнения намотки на сновальном валике, позволяющий увеличить длину нитей на сновальном валике, а также снизить бугристость намотки и разнодлинность ни гей;

• проведены опытно-промышленные испытания и внедрены в прои?вод-ство основные результаты диссертационной работы.

Методы исследований. В теоретических исследованиях использованы методы дифференциального и интегрального исчислений, теоретической механики, теории механизмов и машин, сопротивления материалов, теории вероятностей и математической статистики, основные положения теории конечных элементов. Экспериментальные исследования проводились по существующим методикам математического планирования и подготовки эксперимента, обработка результатов экспериментальных данных выполнялась на ЭВМ с помощью программ математической статистики, включающих корреляционный и регрессионный анализ. Достоверность результатов теоретических исследований подтверждена экспериментально. Все основные исследования проведены в производственных условиях на промышленных сновальных машинах.

Научная новизна. В диссертационной работе впервые, в том числе с применением компьютерных технологий получены следующие результаты

• установлен механизм влияния различных факторов на картину напряженно-деформированного состояния нитей в намотке на сновальном валике с помощью метода конечных элементов, реализованного в комплексе ANSYS;

• разработана расчетная модель намотки нитей на сновальном валике с применением системы твердотельного моделирования КОМПАС, из которой модель импортирована в среду программною комплекса ANSYS, реализующего метод конечных элементов, где модели присвоены необходимые атрибуты,

сгсье; чр тана >_C! <a конечных элр v'eiiTf в, ¡аланы свойства материалов и выполнена процедура решения;

• спроектирован механизм дифференциального уплотнения намотки на сновальком валике, позволяющий увеличить длину нитей на сновальном-валике, а также снизшь бугристость на мог км и разнодлинность нитей.

Практическая ценность и реализация результатов. Основные результаты диссертационной работы позьолилн создать механизм, с помощью которого можно увеличить длину нитей, наматываемых на сновальный валик, а также сократить имеющиеся в прстояшее время потери пряжи в последующих переводах технолш ической цепочкч поагоговки основ, повысить производительность тр>да и оборудования за сче! увеличения КПВ работы оборудования. Ре-~ij льгтр ( рабопл используются па ОАО еДимитровградтекстиль», г. Димитров-гг лр.

']>г.к'¡'ческой годовой л онокыческий эффект от внедрения в производство дифференциального уплотнения намотки на сновальном валике ocu.ij.ri П 'Лее 84 ¡ыс рубле!! па одну сновальную машину.

•"чробсиши работы. Резульгпы работы докладывались и обсуждались:

» на Всероссийской научной студенческой конференции «Текстиль XXI веля» Московски? ¡ осу дарственный текстильный университет им. А.Н. Косыгина (г Москва, 2001 г);

1 но наук о 1ехннческой конференции «Актуальные проблемы развития .i.iu«,.;®] про .¡ышленносгн», Московски!" государственный текстильный )ниг)е;^ í:ici им. А П Koci-h ина (г Москва. 2001 т.);

» на конкурсе молодых coi рудников предприяшй г. Димифовграда «Новые (ехцило!ии для jncpi л^кь, промышленности и строительства (г. Ди-мшреырад, 2000 г.),

« на заседании кафедры «Ткачесччо» Димитровградского института тех-НОП01ИИ, управления н дизайна Ульяновского государственного технического университета (í Димитровград, 2.004, 20(6, 2006 гг.);

• на межвузовской научно-1ехнической конференции «Новое в текстильной промышленности СНаука-99)» (г. Димитровград, 1999 г.).

Публикации Основные результаты работы отражены в 9 печатных работах.

Структура и объем óiu сертационной работы. Диссертационная работа сосши. кз введения, пяги гп«.я, общих выводов, библиографического перечня и при пжений. Paooia изложена на 181 странице, содержит 44 рисунок и 9 таблиц. Библиографический перечень включает 104 источника. Приложения составляю; 2 страницы.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность разрабатываемой проблемы, поставлена пель и сформулированы задачи диссертационной работы, ее научная и

практическая значимость, приведены основные положения, выносимые на 1а-щиту.

В первой главе выполнен анализ современного состояния процесса подготовки основных нитей к ткачеству в партионном сновании, и тенденции его дальнейшего развития, в том числе с применением компьютерных технологий, теоретического и экспериментального обоснования технологических режимов партионного снования, обеспечивающих увеличение производигельпости процесса и повышение качества подготовки основных нитей.

Проанализированы научные подходы известных ученых (Р Д.Ефремова, Э.А.Оникова, В.Л.Маховера, Ю.Ф.Ерохина и др.) к решению теоретических., экспериментальных и практических задач в области партионного снования Определены основные направления повышения проитводительности партионного снования и качества получаемых паковок. Приведены сведения о теоретическом и экспериментальном определении параметров намотки на сновальном валике и анализ существующих математических и расчетных моделей намотки

В заключение обзора литературных источников сделаны следующие выводы:

1. Существующие математические модели формирования намогки не отображают действительного напряженно-деформированного состояния ничей в слоях намотки на сновальном валике.

2. Бугристость намотки и разнодлинность нитей на валике при партионном сновании остается серьезной проблемой

На основании анализа научно-технической информации сформулированы цель и задачи исследований настоящей работы.

Во второй главе представлены результаты теоретико-экспериментальных исследований процесса формирования намотки на сновальном валике.

На основе анализа априорной информации отмечено, что нельзя рассматривать структуру и параметры намотки нитей без учета различной их деформации в слоях намотки на сновальной паковке. Нити в слоях, прилежащих к стволу сновального валика находятся в более жестком напряженном состоянии, чем нити в периферийной части намотки. При создании математической модели необходимо учитывать нелинейность свойств нитей. Этим объясняется необходимость разработки математической модели, учитывающей различную интенсивность деформации нитей в слоях намотки на сновальном валике.

В общем случае, представляя структуру намотки нитей на сновальном валике послойной, масса каждого слоя нитей будет равна:

м^у.-К, (1)

где М, и V, ~ масса и объем /-го слоя; у, - плотность намотки в ;-м слое.

С другой стороны, массу слоя нитей можно определить, зная ее линейную плотность и текущий диаметр намотки Объем нитей в слое можно найги как произведение площади осевого сечения слоя на длину дуги окружности одного витка нити. В итоге получаем:

г-ю-6

-(2)

2 ■ а, ■ А.

i це Т - линейная плоiность ниги а- большая полуось эллипса, форму которою ¡фиобрсгае! нить после деформирования в процессе намотки; Д, -среднее расстояние между осями ни гей, чаходящихся в соседних слоях намотки, определенное по нормали к оси сновального валика.

Таклм образом, плотность намогки ни (ей зависит от линейной плотности тгр>о.чи г геометрических харамерис шк сечения деформированной нити. Опре-делечнс характера деформированною сос гояиия нити возможно на основе анализа ч-¡грузок, дет сгвуюших на нить В тноге, для произвольного слоя получена общая зависимое i ь

rjri =2F • (3)

Величины большой и малой полуосей эллипсовидного сечения нити получены исходя из известных напряжений в слоях намотки и физико-меганнческих характеристик снующихся нитей.

Зная размеры эллипсовидного сечения нити и характер расположения ни-icii в сновальной наковке, можно ¡аписать формулу для определения для длины нити на сновальном валике

„ , du + 2S-±bJ+2 6, L = f~ I---, (4)

2-m ,.1 а,

i че H - рассадка фланцев; m -- количество одновременно снующихся ни-гси, с/(, диаметр от волн сновапьною валика, о, - большая полуось эллипсовидною сучения нити; Ь, - малая полуось этлипсовидного сечения нити, находящейся ву-м слое, п - количесчво осевых слоев на сновальной паковке.

Экспериментальными исследованиями установлена адекватность разработанной мате,мати теской модели экспериментальным данным.

С помощью разработанной математической модели исследовано влияние глубины заллани i нити (номера слоя), наружного диаметра намотки, диаметра ствола сновальной валика, силы натяжения нити и ее линейной плотноеш на плошость наыелки. Установлено, что наибольшее влияние на плотность намотки оказывает натяжение нитей и число слоев на сновальном валике, что необходимо учитывать чри проектировании технологического процесса и подготовки основных ни leй к ткачес!ву. Также установлено, что при увеличении диа-Meipa ютовою спсвальншо валика напряжения и плотность намогки в слоях нитей, прилежащие к стволу сновальною валика, существенно увеличиваются, что может привести к сходу bhikob на соседний слой и нарушению структуры намотки. Зависимость плотности намотки нитей от глубины залегания нитей в сновальном валике представлена на рисунке 1. Анализ приведенных данных иозвотяет ошетшь, что плошость наможи уменьшается с увеличением номера слоя, в котором расположена ишь.

Зависимость цлошосчи намогки oî натяжения снующихся нитей представлена на рисунке 2. Аналш» рут приведенную зависимость, можно отметить, по п.Ю1 гюсть наг.ютки растет как с увеличением силы натяжения нити, так и с

приближением к стволу сновального валика. При этом в слоях, прилежащих к стволу сновального валика плотность намотки с увеличением силы натяжения растет интенсивнее, чем в наружных слоях намотки, что объясняется влиянием на деформацию нитей давления вышележащих слоев.

В третьей главе содержатся результаты исследований деформированного состояния нити в намотке на сновальном валике с помощью метода конеч ных элементов. Метод конечных элементов является мошным и надежным средством исследования поведения систем тел в условиях разнообрашых воздействий. На современном рынке программных продуктов пакет программ ANS YS является наиболее удобным и в тоже время надежным средством проектирования и анализа.

Номер слоя, I

Рисунок 1. Влияние глубины залегания Рисунок 2. Влияние натяжения нитей на

нити на плотность намотки: I - 7=20 плотность намотки' 1, 2, 3, 4, 5 - в 100-м,

текс, 2 - Г=50 текс, 3 - Г=100 текс, 200-м, 500-м, 700-м и 1000-м осевсм слое 4 - Т=\50 1екс, 5 - Г=200 текс соогвегственно

На стадии препроцессорной подготовки задавались необходимые для решения исходные данные. Указаны координатные системы и типы конечных элементов, механические свойства материала нитей, построена геометрическая модель и сетка конечных элементов, заданы нагрузки и уравнения связей. Так как геометрическая модель намотки нитей выполнена трехмерной, выбраны конечные элементы размерности З-П. На первом этапе вычислений с целью экономии вычислительных ресурсов применялись линейные элементы, а на последующих этапах - параболические. Нелинейносль свойств конечного элемента задавалась в матричном виде. После того как построена геометрическая модель, был создан ее конечно-элементный аналог, то есть сетка узлов и элемен-

roe методом произвольно! о генерирования, как обеспечивающим относительно быстрое получение решения и допускающим его оптимизацию.

Фрагмент iеомгтрической модели намотки с сеткой конечных элементов представлен на рис;, нке 3.

При приложе ши закреплений полагалось, что ствол сновального валика н фланцы являются абсолютно жесткими и не деформируются. Таким образом, 01ранич1*вались перемещения точек нитей, контактирующих с фланцами сновального валика, вдоль ею оси, и перемещения точек нитей, контактирующих со ство/ом сновального валика, по направлению, перпендикулярному его оси. Приложи тие нагруток заключается в назначении силовых факторов, действующих на каждый элемент нити.

Рисунок Ч. Фрагмент I сометрическоГ; Рисунок 4. Картина распределения напряжений в модели намотки шнеи на сновальном контакта нитей, находящихся в соседних слоях

Картина распределения напряжений в местах контакта трех нитей, находящихся в намотке I а сновальном валике представлена на рисунке 4 (на рисунке I ори зон гольная о^ь симметрии сечения нижних нитей условно закреплена). Хорошо видна сетка конечных элементов, как деформированная, так и неде-формированная. Максимальные напряжения локализуются в месте контакта нитей, и распространяются на глубину, сравнимую с площадкой контакта этих нитей. Характерно, что линия контакта нитей в сечении, перпендикулярном оси нити очень ближа к прямой. Следует отметить, что во всех слоях намотки зона контакта нитей прямолинейна Зоны равных напряжений описываются дугами окружности лишь вблизи зоны контакта нитей. В остальной области сечения нитей ; инин равных напряжений очерчены параболами. Следует также отметить, Пч) напряжл ¡■я в слоях намотки существенно зависят как от количества слоев о сновальной паковке, гак и от натяжения нитей.

валике с ce i кои конечных элементов

сновальной паковки

Анализ полученных данных позволяет отметить, что при приближении к стволу сновального валика малая и большая полуоси эллиптического сечения нити уменьшаются, что подтверждается исследованиями, проведенными в паве 2. Можно также заключить, что уменьшение малой полуоси эллиптического сечения более существенно, чем уменьшение большой полуоси.

В четвертой главе представлены результаты теоретических исследований разнодлинности, бугристости и плотности намотки на сновальном валике с помощью разработанной математической модели. На основе исследований даны рекомендации для повышения эффективности процесса снования ншей п части снижения разнодлинности и бугристости намотки сновальной паковки. Рассмотрено влияние неравномерности линейной плотности, неравномерности натяжения снующихся нитей и локального перемещения ючки набегания снующейся нити на сновальный валик на бугристость, разнодлинпость и плотность намотки сновальной паковки. Для анализа качественного влияния указанных факторов, в первой части четвертой главы определено влияние каждого из них на параметры сновальной паковки в отдельности. Кроме тою, 1ак как при протекании процесса снования в действительности все указанные факторы действуют одновременно, в заключительной части четвертой главы рассмотрено од -новременное влияние неравномерности линейной плотности и натяжения снующихся нитей, а также перемещения точки набегания нити на поверхность сновального валика на параметры намотки.

При протекании процесса снования существует определенная неравномерность, как по натяжению нитей, так и по их линейной плотности. Кроме того, случайное изменение координаты точки набегания нити на с.ювальный валик будет непосредственно влиять как на плотность намотки, так и на разни-длинность нитей и бугристость получаемой сновальной паковки. Изменения указанных факторов моделировались путем случайной генерации чисел внутри диапазона их изменения, который определялся для допустимых отклонений кондиционной линейной плотности согласно ОСТ 17-362-85, а цля неравномерности натяжения снующихся нитей и изменения координаты точки набета-ния нити на сновальный валик - экспериментально.

Можно отметить, что при одновременном влиянии неравномерности линейной плотности и натяжения снующихся нитей, и локального перемещения точки набегания нити на поверхности сновального валика неравномерность плотности намотки на сновальном валике снижается по сравнению, например, с изменением плотности намотки, обусловленной только неравномерностью натяжения нитей. Аналогично, при одновременном влиянии возмущающих факторов разнодлинность нитей и бугристость намотки на сновальном валике также несколько снижаются. Указанный факт подтверждает гипотезу о самокомпенсации изменений параметров намотки при одновременном влиянии неравномерности линейной плотности и натяжения снующихся нитей, и локального перемещения точки набегания нити на поверхность сновального валика.

В результате проведенных теоретических исследований, можно отметить следующее:

• м^раономе; I ость линсинсй ппошосги снующихся нитей практически не оказывает влияния на разнодлинность нитей и бугристость намотки сновальной паковки;

• неравномерность шияжения снующихся нитей оказывает существенное влияние как на разнодлинность ншей так и на бугристость и плотность намотки на сновальном валике:

• с увеличением среднею ньгяжения нитей увеличивается неравномерное^ птегпости намотки, однако уменьшается разнодлинность и относительное изменение диаметра намотки:

« изменение координаты точки набегания нити на сновальный валик ■>к;|'ыч:к ) - ущестьечнос- влияние на рашодлинность и менее существенное - на бугрист ть и плотность получившейся паковки.

В т,пои гике рассмотрены вопросы формирования качественной сно-ьашн-'оп .,.1 .онки

По н. лоиания ,ы формы образующей намотки, проведенными на ОАО "Дими;р иградтекс иль» (Ульяновская обл.), установлено, что существуют резервы нгкб чгжения формы образующей сновальных паковок к прямолинейной, ь 'Тсрьую I чередь за счет выравнивания ппотности намотки в слоях, прилежа-ши> к стю, у сновального валика и в нар>жных слоях. Реализовать это можно п>тем модернизации механизма уплошения наметки сновальной машины.

Ис1 (сдокл'кя проведенные п главах 2 и 3 показывают, что при постоянном давлении на снсвальннп ¿аник со стороны укатывающего плотность на-м< т\и : .лю* чооюяпноь Ото! факт определил необходимость изменения вс ¡и Шп1л ;,склия, с которым ука ьшающий валик воздействует на намотку, по-средетвол! ра?работ<|1 нового механизма уплотнения сновальной машины, по-зьоляющ'-! с автомашчески и ¡менять величину давления укатывающего валика на сновальный.

Базовый механизм, применяемый на машинах типа СВ или СП легко усовершенствовать, если заменить грузовые колеса механизма уплотнения намотки, кулачками, обеспечивающими заданное давление укатывающего валика на сновальный. Профиль проектируемою кулачка может быть определен из условия поиоянства плотности намотки, полученной на сновальном валике: давление ука1ывающс о валика на сновальный должно быть таким, чтобы плотность намотки по ширине сновального валика (см. рисунок 1) была максимально возможней и одинаковой во всех слоях сновальной паковки При соблюдении этого условия на сновальном валике будет помещаться максимально возможная длина снующихся нитей. Кроме того, выравнивание плотности намотки нитей в радиальном сечении сновальной паковки обеспечит наилучшие условия сматывания в шлихтовании и формирования ткацкого навоя.

Профиль кулачка, устанастиваемого вместо грузовых колес, определен методом обращенною движения. Изгоговпенные кулачки были установлены вмесю грузовых кочес механтча уплотнения намотки сновальной машины.

Исследования механизма дифференциального уплотнения намотки проводилось па базе ОАО «Димитров! радтекетиль» на машинах СП-140-2Л. Исследовались 20 партий сновальных валиков по 8 штук в партии (10 партий сно-

вальных валиков нарабатывались с использованием традиционного метода уплотнения намотки и 10 партий - с применением дифференциального уплотнения намотки). Результаты эксперимента обрабатывались с помощью пакета программ Statistics.

Применение дифференциального уплотнения намотки позволило уменьшить бугристость намотки на сновальном валике Так, при формировании сновальной паковки на машине СП-140-2Л со скоростью 150 м/мин разность максимального и минимального диаметра намотки на сновальном валике с использованием традиционного метода уплотнения составила 2,9 мм, а с применением дифференциального уплотнения намотки - 1.8 мм. С увеличением скорости формирования сновальной паковки тенденция к уменьшению бугристости при использовании дифференциального уплотнения намотки сохраняется

Исследованиями установлено, что применение дифференциальною уп лотнения намотки позволило увеличить длину нитей на сновальном валике пр ; том же максимальном диаметре намотки на 5,5 - 6%. В целом увеличение д"---ны нитей на сновальном валике способствует снижению отходов при ы.<и<то-вании в виде мягких концов. Кроме того, сход ни (ей при шлихтовании со сновальных валиков, полученных на машинах, оборудованных механизмами дифференциального уплотнения намотки, более равномерный с меньшим количеством врезанных нитей.

Кольцевые утолщения намотки или впадины определяют различную дли ну снования отдельных нитей, что к тому же является причиной нгравсом'чт с>-сти натяжения отдельных нитей или групп нитей в последующих технологических переходах - шлихтовании и ткачестве. Установлено, что вследствие снижения бугристости намотки при применении дифференциальною уплотнения, уменьшилась разнодлинность нитей на сновальном валике. Как показывают исследования, длина различных нитей в сновальной паковке, наработанной па машине с традиционным механизмом уплотнения намотки, колеблется в пределах 1,5%. Применение дифференциального уплотнения намотки позволило снизить разнодлинность нитей в намотке до 1%, что объясняется п первую очередь выравниванием образующей сновальной паковки.

Годовой экономический эффект от использования механизма дифферен циального уплотнения намотки на одной машине СП-140-2Л в ткацком производстве ОАО «Димитровградтекстиль» составил более 84 тыс. руб в год и в основном достигнут за счет снижения в процентном отношении отходов при шлихтовании в виде мягких и клееных концов за счет увеличения длины нитей на сновальном валике и в виде мягких концов за счет снижения разнодлинности на сновальном валике. Кроме этого экономический эффект от применения дифференциального уплотнения намотки может быть получен путем повышения производительности оборудования вследствие снижения га грат времени на технологические простои сновальных и шлихювальных машин va счет более редкой смены сновальных валиков, а также вследствие более равномерного схода нитей при шлихтовании со сновальных валиков, полученных с применс нием дифференциального уплотнения намотки.

ОБЩИЕ ВЫВОДЫ

Исследования, проведенные в настоящей работе, позволяют сделать следующие общие выводы.

1. Исследовано влияние глубины залешшя нити, наружного диаметра намотки, ".иаметра стола сновалыюш валика, с( лы натяжения нити и ее диа-?.1с:ра на плотнос!ь намотки Установлено, что наибольшее влияние на плотность наысики оказывает натяжение нитей и число слоев на сновальном валике, чго необходимо учитывав при проеюировании технологического процесса и подютоысе пряжи к - качеству. Также установлено, что при увеличении диаметра сновальной) валика напряжения и плотное 1Ь намотки в слоях нитей, прилежащих к стволу сновального валика, существенно увеличиваются, что может привести л ^ходу витков на соседний слой и нарушению структуры намотки.

2 Отмечено, что учег деформации ниги при математическом модели-^ романии процесса намотки приводит к эквивалентному уменьшению ее длины на сновь^ной нуковк'" в сравнении с длиной ншл на такой же паковке, но определенной бе^ уче!а деформации. Установлено, что различие в длинах нитей, определенных по розничным зави' имосгям существенно и достигает 5%.

3. Разработана геометрическая модель намотки нитей на сновальном валике с трименением системы тердотельного моделирования КОМПАС; модель импортирована в среду пакла программ АКБУЯ, где ей присвоены необходимые атрибут, еггнерирована сетка конечных элементов, заданы свойства материалов и выполнена процедура решения

4 Исследовано влияние 1лубииы залегания нити, наружного диаметра намотки и диаметра с вола сновальни о валика, силы натяжения нити и ее линейной плотности на плотность намотки, картину распределения деформаций и напряжений в слоях методом конечных элементов с применением комплекса .\NSYS Установлено, что наибольшее влияние на плотность намотки оказывает натяжение нитей и число споев ча сновальном валике. Выявлена картина распречеления напря кений к мест ах контакта нитей, находящихся в намотке на сновальном валмге. Установлено, что максимальные напряжения локализуются в месте ко пак га инген, и распространяются на глубину, сравнимую с площадкой контакта этих нитей Характерно, «то линия контакта нитей в сечении, параллельном оси снопального валика близка к прямой.

5 Применение пакетз программ АЫБУЗ позволило установить направление перемещений узлов сетки конечных элементов в плоскости сечения ни 1 и Отмечено, что наибольшие перемещения узлов сетки наблюдаются по направлению к центру сновального валлка. Также следует отметить достаточно большую величину перемещений в сторону заполнения промежутков между ни1ями, что свидетельствует об увеличении объемного коэффициента заполнения снова'1ьчого валика при росте напряжений.

6 Выявлено, что изменение 1ечнологических параметров намотки нитей оказывает су шее ¡венное влияние на параметры структуры сформированной сновальной наковки. Наибольшее влияние на плотность намотки нитей, их раз-

нодлинность и проекцию осевого сечения сновальной паковки оказывает неравномерность натяжения снующихся нитей и координата точки набегания нити на поверхность сновального валика.

7. Установлен механизм влияния неравномерности линейной плотности снующихся нитей и их натяжения, а также случайного изменения координаты точки набегания нити на поверхность сновального валика на плотность намотки нитей, их разнодлинность и проекцию осевого сечения сновальной паковки.

8. Исследования, проведенные в настоящей работе показывают, что при постоянном давлении на сновальный валик со стороны укатывающего плотность намотки не остается постоянной. Этот факт определил необходимость применения дифференциального уплотнения намотки посредством разработки нового механизма уплотнения сновальной машины, позволяющего автоматически изменять величину давления укатывающего валика на сновальный.

9. Методом обращенного движения спроектирован профиль кулачка, устанавливаемого вместо грузовых колес механизма уплотнения сновальной машины из условия постоянства плотности намотки на сновальном валике на основе распределений послойной плотности намотки и напряжений в слоях.

10. Исследованиями, проведенными на ОАО «Димитровградтекстиль» на машинах СП-140-2Л, установлено, что применение дифференциального уплотнения намотки позволило уменьшить бугристость намотки на сновальном валике. Применение дифференциального уплотепия намогки позволило снизить бугристость в 1,6 раза и разнодлинность нитей в наможе с 1,5% до 1% и увеличить длину нитей на сновальном валике три том я<е диаметре намотки) на 5,5 - 6% в зависимости от линейной плотности ни гей и их натяжения.

11. В целом увеличение длины нитей на сновальном валике, полученное путем применения дифференциального уплотнения намогки, способствует увеличению КПВ сновальных и шлихтовальных машин (за счет уменьшения частоты смены сновальных валиков) и снижению о!ходов при шлихтовании в виде мягких и клееных концов.

12. Разработанные технологические рекомендации но проектированию кулачков для механизма уплотнения сновальных машин переданы для использования ОАО «Димитровградтекстиль». Механизм дифференциального уплотнения намотки внедрен в производство и в настоящее время используется на сновальных машинах ОАО «Димитровградтекстиль».

13. Годовой экономический эффект, получаемый при использовании дифференциального уплотнения намотки на одной сновальной машине СП-140-2Л ткацкого производства ОАО «Димитровградтекстиль», составил более 84 тыс. руб в год.

ОСНОВНЫЕ ПУБЛИКАЦИИ, ОТРАЖАЮЩИЕ СОДЕРЖАНИЕ ДИССЕРТАЦИОННОЙ РАБОТЫ

1 Юрочкина В.П., Власова В Н., Аверкина В.В. Расширение ассорти-цента ллносодержащих тканей Ч Вестник ДИТУД. Вып. №1. - Димитровград: №д-во ДИТУД, 1998. - С.38 - 41

2. Панин И.Н., Власовч В П., Саган О.И. О путях повышения эффек-тивносш процесса перематывания // Вестник ДИТУД. Вып. №1. - Димитров-гр:,л: Из "-во ДИТУД, 1998 -С" 45 - 49.

3 Власова В.Н., Панин А И Расчет производительности труда при паргиош ■ 'М сновании // Повое в гексгильной промышленности (Наука-99). Тез.

.! мс/ в;ч. научно- 1ех>тич конф. - Димитровград: Изд-во ДИТУД, 1999. - С. '4 - 35.

* Власова В.П., Панин А.И. Исследование партионного снования с ' 'О •ич»ьч"енчя ") Ьфективностч процесса // Нсвые технологии для энергетики промышленности и строительства: Сбориик рефератов и статей. Выпуск 2. -Днмифо-зград: Изд-во НИИ АР, 2000 - С.325 - 328.

Власова В.Н. Плотность намотки нитей на сновальном валике // Весник ДИГУД Выл №2(4) - Димитровград- Изд-во ДИТУД, 2000. - С.16-19

Л Вчс-орч В Н Формирование намотки нитей на сновальном валике// В..11.:п ДПТ\Д 13ы,| №3(5) Димифовград- Изд-во ДИТУД, 2000. - С.40 -43.

7. Власова В Н О формировании намотки нитей на сновальном валике ,7 Зесин н ДИТУД !!ып №1(19) - Димитровград: Изд-во ДИТУД, 2004. - С.8 - 10.

8. Определение напряженно-деформационного состояния текстильной ниш/ Власов С.Н., Власова В.Н Демин В.Г Свидетельство об официальной регистрации № 2005610666, М.: РОСПАТЕНТ 17.03.2005.

9. Власов С.Н., Власова В.П., Шамрай К.В. Дифференциальное уплотнение намотки на партийной сновальной машине типа СП / Москва, МНТК «Современные -ехнологии и оборудование текстильной промышленности (Текстиль - 2005)». - Москва: Изд-во МГТУ, 2005. - С. 100-101.

»« - 96 О €Г

Подписано в печать 10.05.06 Формат бумаги 60x84/16 Бумага множ. Усл.печ.л. 1,0 Заказ 219 Тираж 80 МГТУ им. А.11. Косыгина, 119071, Москва, ул. Малая Калужская,

ВВЕДЕНИЕ

ГЛАВА I. АНАЛИЗ ЛИТЕРАТУРНЫХ ИСТОЧНИКОВ И ПОСТАНОВКА ЗАДАЧ ИССЛЕДОВАНИЙ

1.1. Этапы совершенствования сновальных машин

1.2. Пути увеличения производительности сновальных машин и качества получаемых паковок

1.3. Определение толщины одного слоя

1.4. Определение параметров намотки нитей на сновальном валике

1.5. Цели и задачи исследований

ГЛАВА 2. АНАЛИЗ ФОРМИРОВАНИЯ НАМОТКИ НИТЕЙ

НА СНОВАЛЬНОМ ВАЛИКЕ

2.1. Анализ существующих математических моделей, описывающих формирование намотки нитей на сновальном валике

2.2. Определение плотности намотки нитей на сновальном валике с учетом послойной деформации нитей

2.3. Определение длины снования с учетом различной деформации нитей в слоях намотки

2.4. Анализ математической модели, описывающей плотность намотки нитей на сновальном валике

2.5. Анализ адекватности разработанной математической модели намотки нитей на сновальный валик

2.6. Выводы

ГЛАВА 3. ИССЛЕДОВАНИЕ ДЕФОРМИРОВАННОГО СОСТОЯНИЯ НИТИ В НАМОТКЕ НА СНОВАЛЬНОМ ВАЛИКЕ С ПОМОЩЬЮ МЕТОДА КОНЕЧНЫХ ЭЛЕМЕНТОВ

3.1. Построение расчетной модели намотки нитей на сновальном валике

3.2. Выбор конечного элемента

3.2.1. Задание типов конечных элементов

3.2.2. Задание констант элементов

3.2.3. Задание свойств материалов

3.3. Генерация сетки конечных элементов

Технологический процесс снования представляет собой одну из основных стадий формирования паковки из определенного числа основных нитей, заданной расчетом длины, необходимой для образования ткани на ткацком станке. В процессе снования на одном сновальном валике группируется расчетное число параллельно расположенных нитей. В последующем нити с нескольких сновальных валиков перевиваются на ткацкий навой.

От качества процесса снования в большой степени зависит производительность ткацких станков и качество получаемой ткани. Увеличение выпуска и улучшение качества тканей должно осуществляться путем дальнейшего совершенствования техники и технологии их изготовления, внедрения новых высокопроизводительных и малоотходных технологических процессов, создания автоматизированных текстильных производств.

Рыночные условия российской экономики вынуждают производителя расширять ассортимент и повышать качество вырабатываемых тканей с учетом многообразия покупательского спроса населения, т.е. повышать конкурентоспособность продукции. В связи с этим, важное место занимает себестоимость производимых тканей, снижение которой может быть достигнуто за счет повышения эффективности всех технологических переходов выработки тканей, а так же снижения отходов сырья и т.д.

В настоящее время имеются предпосылки дальнейшего совершенствования технологии партионного снования и повышения его эффективности на основе широкого применения компьютерных технологий при моделировании технологического процесса, а также анализа полученных данных. Современные программные комплексы моделирования (САО-программы, системы численного моделирования, пакеты проектирования и анализа и т.д.) позволяют посредством численных решений задач получать результаты не только в табличном виде, но и в векторной и растровой форме.

Актуальность работы. Производительность труда и качество вырабатываемых тканей в значительной мере зависит от обрывности нитей основы на ткацких станках. Обрывность нитей основы в процессе ткачества, в свою очередь, во многом определяется качеством подготовки основ и эффективностью отдельных подготовительных операций, в том числе процесса снования. Практика показывает, что не все технологические требования, предъявляемые к процессу снования, выполняются в полной мере.

Из-за неравномерности натяжения нитей и ряда других причин при партионном сновании поверхность намотки пряжи на сновальном валике не является строго цилиндрической. Бугристость намотки приводит к разно-длинности нитей в намотке, что вынуждает прибегать к чрезмерному затормаживанию сновальных валиков при шлихтовании для предотвращения провисания нитей, сходящих с намотки больших радиусов. При этом более короткие нити, свиваемые с меньших радиусов намотки сновального валика, оказываются перенапряженными (особенно в пусковых режимах), испытывают повышенную вытяжку и теряют свои упругие свойства. Неравномерность натяжения нитей при сновании передается на ткацкий навой, вызывая разнодлинность нитей и нецилиндричность намотки основы на навое, что отрицательно сказывается в процессе ткачества.

Низкое качество сырья и устаревшее технологическое оборудование обусловливают низкую производительность процессов производства тканей, неудовлетворительное их качество. В связи с этим особую актуальность приобретают научно-исследовательские работы, направленные на снижение отходов сырья и на повышение качества вырабатываемых тканей, а также снижения их себестоимости. Важное место в решении этих проблем занимает технология подготовки основных нитей в партионном сновании, где закладываются основы высокоэффективного производства качественных тканей. Снование пряжи является одной из самых ответственных подготовительных операций. Все ошибки, допущенные на этом этапе, неустранимы в последующих технологических процессах, повышают обрывность нитей в ткачестве, отходы пряжи и снижают качество вырабатываемой ткани. Требования, предъявляемые к процессу снования, определяются созданием необходимой структуры намотки сновальных паковок, во многом зависящей от условий их формирования.

Несмотря на неоднократные попытки исследователей текстильщиков нормализовать и усовершенствовать процесс снования на партионных сновальных машинах, указанные проблемы, а именно: разнонатянутость снующихся нитей основы, разнодлинность нитей, бугристость намотки сновальных валиков и т.д., вследствие недостаточной изученности их, остаются до сих пор до конца нерешенными.

Работа выполнена на кафедре ткачества в Димитровградском институте технологии, управления и дизайна (филиал Ульяновского государственного технического университета).

На защиту выносятся:

• разработанная математическая модель, описывающая напряженно-деформированное состояние нитей в намотке на сновальном валике и установленные на ее основе закономерности изменения плотности намотки и напряжений в слоях намотки на сновальном валике;

• результаты теоретических исследований напряженно-деформированного состояния нитей в намотке на сновальном валике с помощью метода конечных элементов, реализованного в комплексе ANS YS;

• результаты аналитических исследований влияния неравномерности линейной плотности, неравномерности натяжения снующихся нитей и локального перемещения точки контакта снующейся нити со сновальным валиком на бугристость, разнодлинность и плотность намотки получившейся паковки;

• способ дифференциального уплотнения намотки на сновальном валике, основанный на разработанной математической модели и позволяющий увеличить длину нитей на сновальном валике, а также снизить бугристость намотки и разнодлинность нитей.

Методы исследования. Решение поставленных задач осуществлялось с применением теоретических и экспериментальных методов. При теоретических исследованиях использовались методы дифференциального и интегрального исчисления, аналитической геометрии, матричной и векторной алгебры. Работа выполнена с использованием основных положений теории наматывания нитей на сновальную паковку, механики вязкоупругого состояния тела, современных методов компьютерного моделирования и анализа, математических методов моделирования и статистической обработки экспериментальных данных на ЭВМ. Теоретические положения работы подтверждены лабораторными исследованиями и производственными испытаниями. В процессе производственных экспериментов использовался разработанный бесконтактный счетчик длины нитей на сновальном валике. Обработка экспериментальных данных осуществлялась с помощью методов теории вероятностей и математической статистики, реализованные в пакетах программ Sta-tistica, SPSS, Maple, MathCAD. Все основные исследования проведены в производственных условиях на сновальных машинах СП-140-2Л.

В диссертационной работе впервые получены следующие результаты:

• разработан механизм дифференциального уплотнения намотки нитей на сновальном валике с учетом различной степени деформации нитей в слоях намотки, позволяющий увеличить длину нитей на сновальном валике, а также снизить бугристость намотки и разнодлинность нитей.

• разработана математическая модель, описывающая напряженно-деформированное состояние нитей в намотке на сновальном валике и позволяющая определить плотность намотки и длину нитей с учетом различной степени деформации нитей в слоях намотки;

• разработана модель намотки нитей на сновальном валике с применением системы твердотельного моделирования КОМПАС. Созданная модель была помещена в среду программного комплекса ANSYS, реализующего метод конечных элементов, где выполнена процедура решения;

• установлен механизм влияния различных факторов на картину напряженно-деформированного состояния нитей в намотке на сновальном валике с помощью метода конечных элементов, реализованного в программном комплексе АЫБУЗ.

Основные результаты диссертационной работы позволили предложить технические разработки, с помощью которой можно снизить отходы дорогостоящего сырья, увеличить длину нитей, наматываемых на сновальный валик, а также сократить имеющиеся в настоящее время потери пряжи в последующих переходах технологической цепочки подготовки основ, повысить производительность труда и оборудования за счет увеличения КПВ работы оборудования. Результаты работы используются на ОАО «Димитровградтек-стиль», г. Димитровград.

Фактический годовой экономический эффект от внедрения в производство дифференциального уплотнения намотки на сновальном валике составил более 84 тыс. рублей.

Основные научные результаты и технические решения, полученные в диссертационной работе, могут быть использованы для совершенствования существующих и создания новых сновальных машин.

Реализация результатов работы. Работа проводилась согласно плану научно-исследовательских работ Димитировградского института технологии, управления и дизайна.

Основные положения работы доложены на 5 международных, всероссийских, региональных конференциях, научно-технических семинарах. По теме диссертационной работы опубликовано 11 работ, в том числе одно свидетельство о регистрации программного продукта.

5.4. Выводы

1. В результате исследований профиля намотки установлено, что по мере наработки сновального валика бугристость намотки растет, причем амплитуда изменения диаметра намотки увеличивается не прямопропорционально увеличению числа оборотов сновального валика.

2. Отмечено, что степень поперечной деформации нитей в слоях, прилежащих к стволу сновального валика существенно выше, чем в наружных слоях, что подтверждает результаты исследований, приведенные в главах 2 и 3.

3. Выявлено, что неровнота пряжи по линейной плотности оказывает незначительное влияние на амплитуду кривой, описывающей проекцию образующей намотки сновального валика.

4. Отмечено, что нити, сматываемые с наиболее удаленных от сновальной машины паковок, имеют большую свободную длину, проходят через большее число направляющих гребенок и, следовательно, в условиях высокоскоростного снования получают большее приращение натяжения. Сделан вывод, что при эксплуатации высокоскоростных сновальных машин необходимо тщательно следить за состоянием элементов оборудования, влияющих на натяжение снующихся нитей: натяжные приборы, направляющие гребен® ки, валы регулятора суммарного натяжения, мерильный валик и т.д. Улучшения формы сновальной паковки можно добиться и уменьшением неравномерности натяжения одновременно снующихся нитей. При этом необходимо учесть, что неодинаковое натяжение нитей невозможно устранить или уменьшить на последующих переходах технологического процесса ткачества, без изменения их прочностных характеристик и дополнительной вытяжки наиболее натянутых нитей.

5. Исследования, проведенные в главах 2 и 3 показывают, что при постоянном давлении на сновальный валик со стороны укатывающего плотность намотки не остается постоянной. Этот факт определил необходимость применения дифференциального уплотнения намотки посредством разработки нового механизма уплотнения сновальной машины, позволяющего автоматически изменять величину давления укатывающего валика на сновальный.

6. Методом обращенного движения спроектирован профиль кулачка, устанавливаемого вместо грузовых колес механизма уплотнения сновальной машины из условия постоянства плотности намотки на сновальном валике на основе зависимостей, представленных на рисунках 2.8 и 2.12.

7. Исследованиями, проведенными на ОАО «Димитровградтекстиль» ф (Ульяновская обл.) на машинах СП-140-2Л, установлено, что применение дифференциального уплотнения намотки позволило уменьшить бугристость намотки на сновальном валике. При формировании сновальной паковки со скоростью 150 м/мин бугристость при использовании дифференциального уплотнения намотки снизилась в 1,6 раза. С увеличением скорости формирования сновальной паковки тенденция к уменьшению бугристости при использовании дифференциального уплотнения намотки сохраняется: при сно-# вании со скоростью 300 м/мин бугристость при использовании дифференциального уплотнения намотки снизилась в 1,7 раза.

8. Применение дифференциального уплотнения намотки позволило снизить разнодлинность нитей в намотке: при использовании механизма дифференциального уплотнения намотки снижается с 1,5% до 1%.

9. Установлено, что сход нитей при шлихтовании со сновальных валиков, полученных на машинах, оборудованных механизмами дифференциального уплотнения намотки, более равномерный с меньшим количеством врезанных нитей.

10. Применение дифференциального уплотнения намотки позволило увеличить длину нитей на сновальном валике при том же максимальном диаметре намотки. Например, применение дифференциального уплотнения намотки позволило увеличить длину снующихся хлопчатобумажных нитей линейной плотности 50 текс в среднем на 5,8%. При сновании льняной пряжи линейной плотности 150 текс применение дифференциального уплотнения намотки позволило увеличить длину снующихся нитей примерно на 5,5%.

11. В целом увеличение длины нитей на сновальном валике, полученное путем применения дифференциального уплотнения намотки, способствует увеличению КПВ сновальных машин (за счет уменьшения частоты смены сновальных валиков) и снижению отходов при шлихтовании в виде мягких и клееных концов.

12. Разработанные технологические рекомендации по проектированию кулачков для механизма уплотнения сновальных машин переданы для использования ОАО «Димитровградтекстиль». Механизм дифференциального уплотнения намотки внедрен в производство и в настоящее время используется на сновальных машинах ОАО «Димитровградтекстиль».

13. Годовой экономический эффект, получаемый при использовании дифференциального уплотнения намотки на одной сновальной машине СП-140-2Л ткацкого производства ОАО «Димитровградтекстиль», составил более 84 тыс. руб в год.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Исследования, проведенные в настоящей работе, позволяют сделать следующие общие выводы.

1. Получена математическая модель формирования намотки на сновальном валике, позволяющая качественно и количественно оценить степень деформации нитей в сновальной паковке, определить основные характеристики намотки, в том числе плотность намотки и длину снующихся нитей, с погрешностью, не превышающей 0,5%. Экспериментальными исследованиями установлена адекватность разработанной математической модели экспериментальным данным.

2. Установлено, что площади сечения деформированной и недефор-мированной нитей, находящихся в различных слоях, неодинаковы, вследствие различной величины нагрузок в слоях. Таким образом, плотность намотки в разных слоях будет существенно отличаться.

3. Исследовано влияние глубины залегания нити, наружного диаметра намотки, диаметра ствола сновального валика, силы натяжения нити и ее линейной плотности на плотность намотки. Установлено, что наибольшее влияние на плотность намотки оказывает натяжение нитей и число слоев на сновальном валике, что необходимо учитывать при проектировании технологического процесса и подготовки нитей к ткачеству. Также установлено, что при увеличении диаметра готового сновального валика напряжения и плотность намотки в слоях нитей, прилежащих к стволу сновального валика, существенно увеличиваются, что может привести к сходу витков на соседний слой и нарушению структуры намотки.

4. Так как натяжение нитей оказывает существенное влияние на структуру намотки, контроль натяжения нитей позволит уменьшить обрывность нитей не только в процессе снования, но и в последующих операциях технологической цепочки ткачества. В качестве рекомендации по уменьшению обрывности нитей можно предложить тщательный контроль натяжения нитей в процессе снования.

5. Установлено, что при уменьшении номера слоя, в котором находится нить, (то есть при приближении к стволу сновального валика) малая и большая полуоси эллиптического сечения нити уменьшаются. При этом необходимо отметить, что степень изменения большой полуоси эллипса менее существенна, чем степень изменения малой полуоси эллиптического сечения нити.

6. Отмечено, что учет деформации нити при математическом моделировании процесса намотки приводит к уменьшению ее длины на сновалР ной паковке в сравнении с длиной нити на такой же паковке, но определенной без учета деформации, причем степень деформации нити существенно влияет на ее длину на сновальном валике. Установлено, что отклонение длин нитей, определенных по различным зависимостям существенно: до 5%, причем при увеличении длины снующихся нитей погрешность в определении длины увеличивается экспоненциально.

7. В результате анализа литературных источников установлено, что метод конечных элементов является мощным и надежным средством исследования поведения систем тел в условиях разнообразных воздействий. Это позволило применить метод конечных элементов для расчета напряженно-деформированного состояния нити в намотке на сновальном валике. На современном рынке программным продуктов наиболее подходящим является пакет программ в числе особенностей которого — файловая совместимость всех модулей для всех используемых платформ и многоцелевая направленность пакета.

8. Разработана геометрическая модель намотки нитей на сновальном валике с применением системы твердотельного моделирования КОМПАС у.7, из которой расчетная модель импортирована в среду пакета программ где ей присвоены необходимые атрибуты, сгенерирована сетка конечных элементов, заданы свойства материалов и выполнена процедура решения.

9. Исследовано влияние глубины залегания нити, наружного диаметра намотки и диаметра ствола сновального валика, силы натяжения нити и ее линейной плотности на плотность намотки, картину распределения деформаций и напряжений в слоях методом конечных элементов с применением пакета программ ANSYS. Установлено, что наибольшее влияние на плотность намотки оказывает натяжение нитей и число слоев на сновальном валике, что необходимо учитывать при проектировании технологического процесса и подготовки нитей к ткачеству.

10. Подтверждено, что при приближении к стволу сновального валика малая полуось эллиптического сечения нити уменьшается, а большая полуось увеличивается по экспоненциальному закону. При этом степень изменения большой полуоси эллипса гораздо менее существенна, чем степень изменения малой полуоси эллиптического сечения нити, что подтверждается картиной деформаций, полученной в результате расчета с применением пакета программ ANSYS.

11. Выявлена картина распределения напряжений в местах контакта нитей, находящихся в намотке на сновальном валике. Установлено, что максимальные напряжения локализуются в месте контакта нитей, и распространяются на глубину, сравнимую с площадкой контакта этих нитей. Характерно, что линия контакта нитей в сечении, параллельном оси сновального валика близка к прямой.

12. Применение пакета программ ANSYS позволило установить направление перемещений локальных участков нити в плоскости сечения нити. Отмечено, что наибольшие перемещения узлов сетки конечных элементов наблюдаются по направлению к центру сновального валика. Также следует отметить достаточно большую величину перемещений в сторону заполнения воздушных промежутков между нитями, что свидетельствует об увеличении объемного коэффициента заполнения сновального валика при росте напряжений.

13. Выявлено, что изменение технологических параметров намотки нитей на сновальный валик оказывает существенное влияние на параметры структуры сформированной сновальной паковки. Наибольшее влияние на плотность намотки нитей, их разнодлинность и проекцию осевого сечения сновальной паковки (форму сновальной паковки) оказывает неравномерность натяжения снующихся нитей и координата точки набегания нити на поверхность сновального валика, и меньшее - неравномерность линейной плотности снующихся нитей.

14. Установлен механизм влияния неравномерности линейной плотности и натяжения снующихся нитей, и случайного изменения координаты точки набегания нити на поверхность сновального валика на плотность намотки нитей, их разнодлинность и проекцию осевого сечения сновальной паковки.

15. В результате теоретических исследований формы и параметров намотки на сновальном валике установлено, что процесс формирования намотки при случайном изменении линейной плотности и натяжения снующихся нитей, и локального перемещения точки набегания нити на поверхности сновального валика самосбалансирован.

16. В результате исследований профиля намотки установлено, что по мере наработки сновального валика бугристость намотки растет, причем амплитуда изменения диаметра намотки увеличивается не прямопропорцио-нально увеличению числа оборотов сновального валика.

17. Выявлено, что неровнота пряжи по линейной плотности оказывает незначительное влияние на форму проекции образующей намотки сновального валика.

18. Сделан вывод, что при эксплуатации высокоскоростных сновальных машин необходимо тщательно следить за состоянием элементов оборудования, влияющих на натяжение снующихся нитей: натяжные приборы, направляющие гребенки, валы регулятора суммарного натяжения, мерильный валик и т.д. Улучшения формы сновальной паковки можно добиться и уменьшением неравномерности натяжения одновременно снующихся нитей. При этом необходимо учесть, что неодинаковое натяжение нитей невозможно устранить или уменьшить на последующих переходах технологического процесса ткачества.

19. Исследования, проведенные в главах 2 и 3 показывают, что при постоянном давлении на сновальный валик со стороны укатывающего плотность намотки не остается постоянной. Этот факт определил необходимость применения дифференциального уплотнения намотки посредством разработки нового механизма уплотнения сновальной машины, позволяющего автоматически изменять величину давления укатывающего валика на сновальный.

20. Методом обращенного движения спроектирован профиль кулачка, устанавливаемого вместо грузовых колес механизма уплотнения сновальной машины из условия постоянства плотности намотки на сновальном валике на основе распределений послойной плотности намотки и напряжений в слоях.

21. Исследованиями, проведенными на ОАО «Димитровградтекстиль» (Ульяновская обл.) на машинах СП-140-2Л, установлено, что применение дифференциального уплотнения намотки позволило уменьшить бугристость намотки на сновальном валике. При формировании сновальной паковки со скоростью 150 м/мин бугристость при использовании дифференциального уплотнения намотки снизилась в 1,6 раза. С увеличением скорости формирования сновальной паковки тенденция к уменьшению бугристости при использовании дифференциального уплотнения намотки сохраняется: при сновании со скоростью 300 м/мин бугристость при использовании дифференциального уплотнения намотки снизилась в 1,7 раза.

22. Применение дифференциального уплотнения намотки позволило снизить разнодлинность нитей в намотке: при использовании механизма дифференциального уплотнения намотки снижается с 1,5% до 1%.

23. Установлено, что сход нитей при шлихтовании со сновальных валиков, полученных на машинах, оборудованных механизмами дифференциального уплотнения намотки, более равномерный с меньшим количеством врезанных нитей.

24. Применение дифференциального уплотнения намотки позволило увеличить длину нитей на сновальном валике при том же максимальном диаметре намотки в среднем на 5,5% - 5,8% в зависимости от линейной плотности нитей и их натяжения.

25. В целом увеличение длины нитей на сновальном валике, полученное путем применения дифференциального уплотнения намотки, способствует увеличению КПВ сновальных и шлихтовальных машин (за счет уменьшения частоты смены сновальных валиков) и снижению отходов при шлихтовании в виде мягких и клееных концов.

26. Разработанные технологические рекомендации по проектированию кулачков для механизма уплотнения сновальных машин переданы для использования ОАО «Димитровградтекстиль». Механизм дифференциального уплотнения намотки внедрен в производство и в настоящее время используется на сновальных машинах ОАО «Димитровградтекстиль».

27. Годовой экономический эффект, получаемый при использовании дифференциального уплотнения намотки на сновальных машинах СП-140-2Л ОАО «Димитровградтекстиль», составил более 84 тыс. руб в год.

1. Гордеев В.А., Волков П.В., Ткачество, М.: Легкая индустрия 1984. 486с.

2. Оников Э.А. Совершенствование, эффективность и перспективы развития процессов приготовления основы. М.: ЦНИИТЭИлегпром, 1991. 56 с.

3. Оников Э.А. Этапы развития процессов снования пряжи // Текстильная промышленность. 2001. - № 1. - С.30 - 32.

4. Арефьев Г.И., Бородовский М.С., Журин СВ. Ткачество. Л.: Гизлегпром, 1949.-482 с.

5. Технология ткачества / Розанов Ф.М., Власов П.В., Сурнина Н.Ф. и др. -М.: Легкая индустрия, 1966. ч.1 - 231 с.

6. Бородин А.И. Справочник по технологии хлопкоткачества. М.: Легкая индустрия, 1968. ч. 1 - 576 с.

7. Вирабов Р.В., Петрова Т.М. Тяговые свойства фрикционных передач с эластичным телом // Вестник машиностроения. 1969. -№11.- С. 18.22.

8. Майзель М.М., Смирнов СМ. Технологические измерения и приборы легкой промышленности. М.: Машиностроение, 1971. -448с.

9. Быкадоров Р.В. К вопросу измерения длины нити при сновании // Известия вузов. Технология текстильной промышленности. 1972. - №3 -С.72.74.

10. Суров В.А., Корягин Е.П. Анализ работы мерильного механизма сновальной машины CB-I40 // Новые научные разработки в области техники текстильного производства. Иваново, 1979. - С. 150.

11. Трощановский A.A., Тарасенко J1.H., Матюшев И.И. Проскальзывание тела намотки при фрикционном наматывании // Известия вузов. Технология текстильной промышленности. 1980. -№3. - С.103.105.

12. Н.Гефтер П.Л., Песня В.Г., Бреннер И.Р. и др. Оценка точности измерения длины основы при партионном сновании // Текстильная промышленность. 1980. - № 9. - С.34.35.

13. Ефремов Е.Д., Врублевский В.А., Рогозин В.В., Ефремов В.Е. Взаимодействие нитей с мерильным валиком на сновальной машине // Известия вузов. Технология текстильной промышленности. 1981. — 12. - С.49.51.

14. Врублевский В.А. Исследование и нормализация скорости движения нити в процессе снования: Дисс. канд. техн. наук. Иваново, 1981. -250 с.

15. Корягин Е.П., Суров В.А. Проскальзывание нити по мерильному валику сновальной машины // Текстильная промышленность. 1982. - №9. -С.47.48.

16. Корягин Е.П. Совершенствование процесса снования в нестационарных режимах работы партионной сновальной машины: Дисс. канд. техн. наук. Иваново, 1990. - 168 с.

17. Паникратов С.Н. Влияние нецилиндричности намотки основных паковок на процесс ткачества: Дисс. канд. техн. наук. Иваново, 1990. - 150 с.

18. Маховер В.Л. Натяжение нитей основы на стойках шлихтовальных машин. -Ярославль: Верхне-Волжское книжное издательство, 1977. 160 с.

19. Быкадоров Р.В. К вопросу выравнивания неравномерности натяжения нитей и длины снования на сновальных машинах // Совершенствование машин и технологических процессов ткацкого производства. М., 1975. С. 46.54.

20. Макаров Л.А. Устройство для определения угла выбега барабана сновальной машины // Текстильная промышленность. 1975. - №8. - С. 47.48.

21. Hubner М. Langendifferenzen auf zettelbaumen-Ursachen, Woglichkeiten // Textieltechnik. Bd. 33 - №10. S.595, 596, 599 - 601.

22. Воронов Г.А. Изменение привода мерильного механизма овальной машины С-140// Текстильная промышленность. 1966. — №1. - С.40.41.

23. A.C. 1103114 (СССР) Измеритель плотности намотки длинномерных материалов / Белкин Н.К., Маховер В.А., Фокин A.B. Опубл. в Б.И., 1984, №26.

24. Кутьин Д.К., Беляев Л.П., Генварев Н.И., Смирнов В.Ю. Устройство для контроля плотности и длины намотки нитей на сновальные паковки // Текстильная промышленность. 1988. - №4. - С. 41.43.

25. Зайцев В.П. Зависимость длины нитей, навиваемых на сновальную паковку, от угла ее поворота // Известия вузов. Технология текстильной промышленности. 1968. - №5. - С. 70.73.

26. Васенева Т.И. Исследование процессов подготовки основной пряжи к производству нетканых текстильных полотен Малимо, Малиполь: Дис. . канд. техн. наук. Иваново, 1981. - 294 с.

27. Симон Л., Хюбнер М. Технология подготовки пряжи к ткачеству и трико-ф тажному производству: Пер. с нем. / Под ред. А.П. Алленовой. М.: Легпромбытиздат. 1989. - 272 с.

28. Тягунов В.А., Сторц Т.П. Математические модели определения длины пряжи на навое // Известия вузов. Технология текстильной промышленности. 1990. - №2. - С. 52.54.

29. Кузнецов Н.П. О емкости шпулярника на партионных сновальных машинах // Текстильная промышленность. 1965. - №1. - С. 43.46.

30. Тагаварян Л.Г. Сравнительные исследования некоторых параметров партионной и ленточной сновки камвольной пряжи: Дис. канд. техн. наук. -Л., 1967.- 190 с.

31. Зайцев В.П. О структуре намотки сновальных валиков // Известия вузов. Технология текстильной промышленности. 1969. - №4. - С. 65.68.

32. Беляков Б.И. О неравномерности в длине нитей одного слоя намотки сновального валика // Известия вузов. Технология текстильной промышленности. 1970.-№ 3. - С.65. .68.

33. Паникратов С.К. О технологически допустимых пределах бугристости намотки на ткацком станке. // Известия вузов. Технология текстильной промышленности. 1985. - №2. - С.75 - 79.

34. Ефремов Е.Д., Кислякова A.M., Попова Г.К. Технологический процесс снования пряжи в текстильном производстве. Ярославль: ВерхнеВолжское книжное издательство, 1977. - 235 с.

35. Исаков Н.П. О причинах колебаний в натяжении нитей при осевом сматывании // Известия вузов. Технология текстильной промышленности. — 1958.-№3.-С. 125. 130.

36. Исаков Н.П. О натяжении нити в баллоне // Известия вузов. Технология текстильной промышленности. 1961. - №2. - С.88 - 95.

37. Попова Г.К. О натяжении и движении неравномерной по диаметру упру-горастяжимой нити на сновальной машине С-140 // Известия вузов. Технология текстильной промышленности. 1966. -№4. - С. 147. 152.

38. Попова Г.К. Неравномерность натяжения нитей на сновальной машине С-140. Дис. канд. техн. наук. Л., 1967. - 200 с.

39. Быкадоров P.B. К вопросу выравнивания неравномерности натяжения нитей и длины снования на сновальных машинах // Совершенствование машин и технологических процессов ткацкого производства. М.: Легкая индустрия, 1975. - С. 46. 54.

40. Гефтер П.Л., Сурнина Н.Ф., Песня В.Г., Чхеидзе А.Г. Распределение натяжения нитей в процессе снования // Текстильная промышленность. -1976.-№ 1. -С.41.43.

41. Исаков Н.П. Влияние натяжных приборов на обрывность нитей при перемотке и сновке // Известия вузов. Технология текстильной промышленности.-1961.-№ 1. С.80.84.

42. Ковалевский A.B. Нормализация натяжения нитей в процессе снования. Дис. канд. техн. наук. Иваново, 1989. - 237с.

43. Устройство для управления процессом наматывания нитей на сновальной машине. Заявка 1139836 Япония, МКИ Д02Н13/14 / Хасумура Кэндзи, Цудакома Коре. -№62-301102. 1989. - С. 189.

44. Беляков Б.И., Гордеев В.А. Определение неровноты натяжения системы нитей в сновке путем анализа распределения их разрывных удлинений // Известия вузов. Технология текстильной промышленности. 1969. — № 3. - С.70.73.

45. Кулида H.A., Гусев Б.Н. О влиянии движения мерильного валика партионной сновальной машины на натяжение нитей // МНТК «Лен 96». - Кострома, 1996.-С.44.

46. Николаев С.Д. Научные основы прогнозирования условий технологического процесса ткачества для получения тканей заданного строения. Дисс. доктора техн. наук, М. МТИМ. 1987.-453 с.

47. Ефремов В.Е. Аналитическое исследование регулятора натяжения нитей на сновальной машине в статических условиях // Известия вузов. Технология текстильной промышленности. 1989. -№ 6. - С. 56.58.

48. Льноткачество: Справочник: 3-е изд. перераб. и доп. / Под ред. Р.Д. Дружининой М.: Легпромбытиздат, 1985. - 424 с.

49. Колтунов М.А., Кравчук A.C., Майборода В.П. Прикладная механика деформированного твердого тела. М.: Высшая школа. 1983. - 352 с.

50. Маховер В.Л. Анализ процессов и совершенствование технологических условий в различных зонах шлихтовальной машины. Автореф. дисс. доктора техн. наук. Кострома, 1990. - 38 с.

51. Обрубов А.Е. Улучшить подготовку пряжи к ткачеству // Текстильная промышленность. 1958. - №8. - С. 42.43.

52. Зайцев В.П., Маховер В.Л. Влияние разнодлинности нитей в намотке сновального вала на вытяжку их в процессе сматывания // Известия вузов. Технология текстильной промышленности. 1973. - №4. - С. 71 .76.

53. Маховер В.Л. О выравнивании средних натяжений нитей с различных сновальных валиков партии на шлихтовальных машинах // Известия вузов. Технология текстильной промышленности. 1971. - № 1. - С. 74.78.

54. Маховер В.Л. Неравномерность натяжения нитей основы при сматывании с партии сновальных валиков на стойках шлихтовальных машин: Дисс. канд. техн. наук. Иваново, 1971. - 176 с.

55. Маховер B.JT. Неравномерность натяжения нитей по ширине основы при сматывании с партии сновальных валиков // Известия вузов. Технология текстильной промышленности. 1970. - №3. - С. 68.72.

56. Маховер В.Л. Об изменении бугристости намотки сновального валика в процессе сматывания // Известия вузов. Технология текстильной промышленности. 1973. -№ 1. - С. 62.65.

57. Ефремов Е.Д., Кислякова A.M. О сматывании основы со сновального валика // Известия вузов. Технология текстильной промышленности. 1969. - № 6. - С. 48.51.

58. Бахмутова E.H. Оценка качества сновальной паковки // МНТК «Теория и практическая разработка оптимальных технологических процессов и конструкций в текстильном производстве», (ПРОГРЕСС 96). - Иваново. -1996.-С.217.

59. Устройство для измерения длины нити: а.с. 1652395 СССР, МКИ5 Д02Н13 /10/ Фейгин Н.Я., Снегин О.Х., Павлов В.Н.; СКБ текстильной промышленности.-№4490334/12; заявл. 10.10.88; опубл. 30.05.91.

60. Кулида H.A. Влияние типа натяжного прибора на неравномерность натяжения нитей при сновании // Известия вузов. Технология текстильной промышленности. 2002. - № 2. - С. 57.61.

61. Брут-Бруляко А.Б., Ступников А.Н. Экспериментальные исследования натяжения льняных нитей в зависимости от скорости снования // Известия вузов. Технология текстильной промышленности. 1998. - № 2. - С. 40.43.

62. Ефремов Е.Д., Ефремов Б.Д. Основы теории наматывания нити на паковку: Моногр. М.: Легкая и пищевая промышленность, 1982. - 144 с.

63. Лазаренко В.М. О толщине слоя и плотности намотки пряжи. Труды ЛТИ им. С.М. Кирова, 1957. - №9. - С.117.

64. Текстильное материаловедение (волокна и нити): Учебник для вузов. 2-е изд. перераб. и доп. / Кукин Г.Н., Соловьев А.Н., Кобляков А.И. М.: Легпромбытиздат, 1989. - 352 с.

65. Дарков A.B., Шпиро Г.С. Сопротивление материалов М.: Наука, 1975. -452 с.

66. Корн Г., Корн Т. Справочник по математике (для научных работников и инженеров). М.: Наука, 1974. - 831 с.

67. Басов К.А. ANSYS в примерах и задачах / Под общ. ред. Д.Г. Красновско-го. М.: КомпьютерПресс, 2002 - 224 с.

68. Каплун А.Б., Морозов Е.М., Олферьева М.А. ANSYS в руках инженера: Практическое руководство. Изд. 2-е, испр. М.: Едиториал УРСС, 2004. -272 с.

69. Бидерман B.J1. Теория механических колебаний. М.: Машиностроение, 1980.-408 с.

70. Васидзу К. Вариационные методы в теории упругости и пластичности: Пер. с англ. М.: Мир, 1987. - 542 с.

71. Галлагер Р. Метод конечных элементов. Основы: Пер. с англ. М.: Мир, 1984.-428 с.

72. Демидов С.П. Теория упругости. М.: Высшая школа, 1979.-432 с.84.3енкевич О., Морган К. Конечные элементы и аппроксимация: Пер. сангл. -М.: Мир, 1986.-318 с.

73. Колмогоров А.Н., Фомин C.B. Элементы теории функций и функционального анализа-М.: Наука, 1989. 624 с.

74. Марчук Г.И., Агошков В.И. Введение в проекционно-сеточные методы. М.: Наука, 1981.-416 с.

75. Митчелл Э., Уэйт Р. Метод конечных элементов для уравнений с частными производными: Пер. с англ. -М.: Мир, 1981. -216 с.

76. Норенков И.П. Разработка систем автоматизированного проектирования. -М.: Изд-во МГТУ им. Н.Э. Баумана, 1994. 207 с.

77. Секулович М. Метод конечных элементов: Пер. с сербского М.: Строй-издат, 1993. - 664 с.

78. Хечумов P.A., Кеплер X., Прокофьев В.И. Применения метода конечных элементов к расчету конструкций М.: Изд-во Ассоциации строительных вузов, 1994.-352 с.

79. Хог Э., Чой К., Комков В. Анализ чувствительности при проектировании конструкций: Пер. с англ. М.: Мир, 1988. - 428 с.

80. ANSYS Basic Analysis Procedures Guide. ANSYS Relies 5.6. ANSYS inc. 1998.93.p-Method Structural Static Analysis. ANSYS 5.5/ED (Московское представительство CAD-FEM GmbH) // HTML, Guide5.5 G-str, Gstrl3.html CAD-FEM, GmbH, 1996.

81. Наседкин A.B. Конечно-элементное моделирование на основе ANSYS / В сб. ANSYS 5.5/ED (Московское представительство CAD-FEM GmbH), (Ansyseddingrusian/Education/Structural/B racket, 1999).

82. Кирюхин С.М., Соловьев А.Н. Контроль и управление качеством текстильных материалов. М.: Легкая индустрия, 1977. - 312 с.

83. В.П. Щербаков. Прикладная механика нити. М.: МГТУ им. А.Н. Косыгина, 2001.-300 с.

84. Николаев С.Д., Мартынова A.A., Юхин С.С., Власова H.A. Методы и средства исследований технологических процессов в ткачестве. — М.: Изд. МГТА им. А.И. Косыгина, 2003.

85. Варковецкий М.М., Сазонов Е.А. Методы дисперсионного анализа в текстильных исследованиях. -М.: Легкая индустрия, 1977.

86. Якубовский Ю.В., Живов B.C., Коритысский Я.Н., Мигушов И.И. Основы механики нити. М.: Легкая индустрия. 1973. - 310 с.

87. Меркин Д.Р. Введение в механику гибкой нити. М.: Наука, 1980. -225 с.

88. Коритысский Я.И. Современные натяжные устройства текстильных машин. М.: ЦНИИТЭИЛЕГПРОМ, 1971.

89. Кулида H.A. Теоретическое и экспериментальное обоснование повышения эффективности подготовки основных нитей к ткачеству в партионном сновании. Дис. доктора техн. наук. Иваново, 2004. - 347 с.

90. Grundbegriffe der Kettvorbereitung. In: Textiltechnik. - Leipzig 25 (1975) 2. - S. 77 bis 78.

91. Методы и средства исследования технологических процессов в ткачестве / С.Д. Николаев, A.A. Мартынова, С.С. Юхин, H.A. Власова. М.: МГТА, 2003.-336 с.