автореферат диссертации по технологии материалов и изделия текстильной и легкой промышленности, 05.19.02, диссертация на тему:Комплексное технологическое проектирование и промышленное освоение шерстяных тканей с велюровой отделкой

ВВЕДЕНИЕ.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ.

ГЛАВА 1.

ЛИТЕРАТУРНЫЙ ОБЗОР.

1.1 АНАЛИЗ РАБОТ ПО МЕТОДАМ ПРОЕКТИРОВАНИЯ ТКАНЕЙ, РАСЧЕТУ ПАРАМЕТРОВ ИХ СТРОЕНИЯ И ЗАДАННЫХ СВОЙСТВ

1.2 АНАЛИЗ РАБОТ ПО ОПТИМИЗАЦИИ

ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГОПРОЦЕССА ТКАЧЕСТВА.

1.3 О МЕТОДАХ ПРОЕКТИРОВАНИЯ ПРЯЖИ.

ГЛАВА 2.

РАЗРАБОТКА МЕТОДА ПРОЕКТИРОВАНИЯ ПРЯЖИ.

2.1 ПРОЧНОСТЬ НИТИ И ПРОГНОЗИРОВАНИЕ ЕЕ РАЗРУШЕНИЯ.

2.2 ПРОЧНОСТЬ ПРЯЖИ И ПРОГНОЗИРОВАНИЕ ЕЁ РАЗРУШЕНИЯ

ГЛАВА 3.

НОВЫЙ МЕТОД ПРОЕКТИРОВАНИЯ ТКАНЕЙ.

3.1. РАСЧЕТ ЗАПРАВОЧНЫХ ПАРАМЕТРОВ ДЛЯ ОДНОСЛОЙНЫХ

ТКАНЕЙ.

ГЛАВА 4.

СРАВНИТЕЛЬНЫЙ АНАЛИЗ МЕТОДОВ ПРОЕКТИРОВАНИЯ ТКАНЕЙ

4.1. ТЕХНОЛОГИЯ ВЫРАБОТКИ ТКАНИ.

4.2. ПРОЕКТИРОВАНИЕ ТКАНИ ПО ЗАДАННОЙ ПОВЕРХНОСТНОЙ

ПЛОТНОСТИ ДЛЯ ЖЕНСКИХ ПАЛЬТО - ОБРАЗЕЦ 2650.

ПО ТРАДИЦИОННОМУ МЕТОДУ).

4.3. ПРОЕКТИРОВАНИЕ ТКАНИ ПО ЗАДАННОЙ ПОВЕРХНОСТНОЙ ПЛОТНОСТИ ДЛЯ МУЖСКИХ ПАЛЬТО - ОБРАЗЕЦ 2765.

ПО ТРАДИЦИОННОМУ МЕТОДУ).

4.4. ПРИМЕР РАСЧЁТА ДЛЯ ОБРАЗЦОВ ТКАНИ «ТЕКСТИЛЬНОЙ ФИРМЫ «КУПАВНА» (2650 И 2765) ПО НОВОМУ МЕТОДУ.

4.5. РЕЗУЛЬТАТЫ ТЕОРЕТИЧЕСКИХ И ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ И СРАВНИТЕЛЬНЫЙ АНАЛИЗ МЕТОДОВ ПРОЕКТИРОВАНИЯ НА ОСНОВЕ ФИЗИКО-МЕХАНИЧЕСКИХ ПОКАЗАТЕЛЕЙ ГОТОВЫХ ТКАНЕЙ.

ВЫВОДЫ ПО ЧЕТВЕРТОЙ ГЛАВЕ.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

АКТУАЛЬНОСТЬ ТЕМЫ. При проектировании и производстве ткани необходимо принимать во внимание весь комплекс свойств исходных материалов, включая волокна, из которых формируется пряжа, параметры технологических процессов прядения, ткачества и отделки, а также специфику области применения ткани. Сам по себе удачный выбор свойств волокон при проектировании пряжи не приведет к получению материала с желаемыми свойствами, если не учитывать процесс переработки пряжи в ткань. Только при учете обеих групп факторов возможно проектирование и создание тканей с заданными свойствами.

Методология проектирования должна принимать во внимание свойства всех исходных волокон, их взаимодействие, а также параметры технологических процессов. Знание свойств материала помогает найти наилучший из возможных вариантов, а понимание роли параметров технологических процессов обеспечивает средства достижения целей проектирования с помощью необходимых коррекций на промежуточных стадиях процесса.

Математическая модель и вычислительные программы разрабатываются с учетом реальных свойств волокон и всех факторов, изменение которых может повлиять на свойства готовой ткани. К таким факторам относятся линейная плотность пряжи, крутка, геометрия переплетения, уработка основы и утка, параметры технологического процесса.

Все ткани после изготовления их на ткацком станке проходят обработку в условиях контролируемой нагрузки или вытягивания и темпера-турно-влажностного цикла. Обычно температура, влажность и нагрузки не настолько высоки, чтобы изменить исходную структуру ткани. В этом случае исходную модель ткани без существенных затруднений можно применить для описания строения и свойств готовой ткани.

Деформированное поведение ткани в процессе отделки можно оценить с помощью кривой деформирования р(е) для необработанной ткани по формуле

Р'(8)=(1+80)Ь(е*+в0)-Р(80). Здесь е0 - деформация необработанной ткани в процессе обработки, е* -деформация обработанной ткани, р(е) - нагрузка на единицу ширины необработанной ткани при деформации е, р*(е*) - нагрузка на единицу ширины обработанной ткани при деформации е*. Согласно этой формуле существует возможность улучшения жесткостных характеристик ткани с помощью контролируемого в процессе отделки натяжения ткани.

По существу, моделируются и включаются в интерактивную вычислительную программу все этапы проектирования и изготовления ткани, а также учитывается влияние каждого этапа на свойства готовой ткани.

Эта интерактивная вычислительная программа используется для проектирования ткани, как с помощью детерминированного подхода, так и методом коррекций. Детерминированный подход заключается в строгом определении каждого шага проектирования, а затем корректировании его с учетом управляемых параметров технологического процесса таким образом, чтобы получить готовую ткань с требуемыми характеристиками. Такая процедура эффективна, если технологический процесс изготовления хорошо управляем.

Метод коррекций основан на предположении, что существуют различия между разработанным проектом и его реализацией с помощью технологического процесса, но эти различия поддаются контролю. В этом случае соответствующая коррекция в процессе изготовления позволяет получить ткань с заданными свойствами.

Тогда математический анализ и проектирование ткани можно разделить на отдельные этапы моделирования. В эти этапы входят следующие расчеты:

1. характеристик пряжи по свойствам волокон;

2. крученой нити по свойствам одиночной нити;

3. суровой ткани по свойствам нити;

4. готовой ткани по свойствам суровой.

Поэтому работа, направленная на создание нового комплексного метода проектирования тканей, который учитывает и тесно связывает свойства используемого сырья, характеристики пряжи, параметры строения и технологию процесса формирования тканей с особенностями отделки является актуальной.

Поэтому работа, направленная на создание нового комплексного метода проектирования тканей, который учитывает и тесно связывает свойства используемого сырья, характеристики пряжи, параметры строения и технологию процесса формирования тканей с особенностями отделки является актуальной.

Целью настоящей работы является разработка нового метода проектирования пряжи и выработка шерстяных тканей с использованием интерактивной вычислительной программы, включающей все этапы проектирования, изготовления тканей и влияния каждого в отдельности технологического перехода на свойства готовой ткани.

Для достижения поставленной цели в работе решены следующие задачи:

• проведён обзор и анализ научно-технической литературы о существующих методах проектирования тканей и пряжи.

• при разработке метода проектирования пряжи осуществлён анализ напряженно-деформированного состояния волокон и нити в целом, а также аналитическое описание связи между прочностью нити и прочностью волокон.

• проведена экспериментальная проверка прочности шерстяной аппаратной пряжи и прочности волокон.

• предложен новый метод проектирования пряжи.

• определены заправочные параметры с использованием нового метода проектирования тканей.

• осуществлена экспериментальная проверка выработки тканей по новому комплексному технологическому методу проектирования тканей и дана оценка физико-механических показателей готовых тканей.

Методы и средства исследования

Решение поставленных задач осуществлялось с использованием экспериментальных и теоретических методов исследования.

Экспериментальные исследования выполнялись на стандартизованных приборах для научных исследований и измерительной аппаратуре. Обработка экспериментальных данных проводилась на персональных компьютерах типа ЮМ РС с помощью пакетов прикладных программ.

В теоретических исследованиях использованы методы математической статистики и методы математического моделирования с применением ПК.

Научная новизна заключается в том, что:

• разработан новый метод проектирования пряжи, который позволяет прогнозировать прочностные характеристики пряжи, отражает основные параметры технологического процесса, геометрические и механические свойства волокон, а также структуру пряжи.

• получены уравнения, описывающие процесс разрушения пряжи.

• выведена математическая зависимость, с помощью которой можно рассчитать пряжу с оптимальными прочностными характеристиками, необходимыми для производства тканей.

• построен комплексный метод проектирования шерстяных тканей на основе компьютерного обеспечения, позволяющий разрабатывать ткани с пониженной материалоёмкостью.

• экспериментально установлена технологичность образцов тканей по всем переходам производства, имеющих стабильные физико-механические показатели и соответствующих по внешнему виду и структуре современному направлению моды.

Практическая значимость. Результаты экспериментальных исследований показали возможность и целесообразность применения нового комплексного метода проектирования шерстяных тканей, охватывающего все технологические переходы производства, начиная с прядильного и заканчивая отделкой.

Применение данного метода позволяет разрабатывать конкурентоспособные ткани рационального строения с пониженными сырьевыми затратами. В процессе выполнения диссертационной работы был решен вопрос снижения обрывности пряжи на прядильном и ткацком оборудовании, результатом чего явилось повышение производительности труда и оборудования.

Рекомендации по использованию данного метода приняты ЗАО "Текстильная Фирма "Купавна" для внедрения в отделе Центральной Лаборатории Разработки и Внедрения Нового Ассортимента.

ОБЩИЕ ВЫВОДЫ И РЕКОМЕНДАЦИИ ПО РАБОТЕ

1. На основе изучения напряженно-деформированного состояния волокон разработан аналитический метод проектирования шерстяной пряжи.

2. Для прогнозирования прочности пряжи разработаны и определены коэффициент реализации прочности волокон и коэффициент скольжения, с помощью которых можно рассчитать пряжу с оптимальными прочностными характеристиками.

3. Проведена экспериментальная проверка прочности аппаратной пряжи и прочности волокон. Выявлено, что относительная ошибка в определении прочности теоретическим путем составляет 7,5 %.

4. Разработан и реализован в производстве комплексный технологический метод проектирования шерстяных тканей, учитывающий одновременно весь комплекс исходных материалов, включая волокна, из которых формируется пряжа, параметры технологических процессов прядения, ткачества и отделки, дающий лучшее приближение к реальной поверхностной плотности ткани, позволяющий вырабатывать ткани с пониженными сырьевыми затратами.

5. При проектировании тканей применен метод коррекций, заключающегося в корректировании управляемых параметров технологического процесса на любом этапе проектирования с целью получения тканей с заданными свойствами.

6. Экспериментально установлена технологичность образцов тканей, выработанных по новому комплексному методу проектирования тканей, по всем переходам производства.

7. Произведен сравнительный анализ методов проектирования тканей. Выявлено, что ткани, спроектированные и выработанные по новому комплексному

1. Акимов Т.С. Исследование условий формирования шерстяной ткани полотняного переплетения в процессе ткачества. Дис. . канд. техн. наук. -М.: 1955.-С. 138.

2. Беркович Н.Ю. К вопросу об определении коэффициента наполнения ткани. Текстильная промышленность. 1961. № 11. - С. 24 - 29; № 12. -С.31-36.

3. Брайерлей С. Теория и практические методы расчета плотности ткани. М.: Гизлегпром. - 1937. - С. 134.

4. Бордовский М.С. Научно-исследовательские труды МТИ, т. ХП. М.: Гизлегпром. - 1954. - С. 98.

5. Букаев П.Т. Пути повышения эффективности работы ткацких станков. ЦНИИТЭИ. Текстильная промышленность. 1980. - № 2. - С. 5-22.

6. Букаев П.Т. Оценка технологичности ткани. Текстильная промышленность, 1982. -№ 2. С. 56-58.

7. Васильченко В.Н. Исследование процесса прибоя утка. М.: Гизлегпром. - 1959. - С. 158.

8. Воробьев В.А. Метод расчета при построении шерстяной пряжи и ткани. М.: Легкая индустрия. - 1964. - С. 162. Воробьёв В.А. Ещё об определении коэффициента наполнения ткани. Текстильная промышленность. - № 10. - С. 47-49.

9. Воробьёв В.А. Метод построения и расчета суровых тканей. Текстильная промышленность. 1962. - № 3. - С.59-62; № 4. - С. 44-47; № 5. -,С. 52-56 .

10. Ю.Воробьёв В.А. Ещё об определении коэффициента наполнения ткани. Текстильная промышленность. № 10. - С. 47-49.

11. Власов П.В. Исследование возможности применения радиоактивного излучения при нормализации процесса ткачества. Дисс. . канд. техн. наук. -М.: 1964.-С. 283.

12. Власов П.В., Розанов Ф.М. Нормализация процесса ткачества. М.: Гизлегпром, 1960. - С. 364.

13. Власов П.В. Нормализация процесса ткачества. М.: Лёгкая и пищевая промышленность, 1982. - С. 295.

14. Гордеев В.А. Расчет коэффициента упругой системы заправки ткацкого станка. Текстильная промышленность, 1964, № 10, С. 47-50.

15. Гордеев В.А. Динамика механизмов отпуска и натяжения основы на ткацких станках. М.: Легкая индустрия, 1965. - С. 228.

16. Дамянов Г.Б., Бачев Ц.З., Сурнина Н.Ф. Строение ткани и современные методы проектирования. М.: Легкая и пищевая промышленность. - 1984 . - С. 236.

17. Еремина Н.С. Метод расчёта показателей физико-механических свойств хлопчатобумажных суровых тканей по их заправочным расчетам. Научно-исследовательские труды ЦНИХБИ. М.: Лёгкая индустрия 1965. - С. 270.

18. Ефремов Е.Д. О деформации основы от многоремизного зевообразовательного прибора. Известия вузов. Технология текстильной промышленности. 1965. - № 5. С 65-69.

19. Ефремов Е.Д. Изменение деформации основной нити на скале. Известия Вузов Технология Текстильной промышленности. 1985. - № 1. -С. 46-48.

20. Ильин И.В. К вопросу проектирования льняной ткани по заданной фазе строения. — Известия ВУЗов. Технология Текстильной промышленности. 1963. - № 5.

21. Ильин И.В. О коэффициенте наполнения ткани, Текстильная промышленность. 1960. - № 7. - С. 37-39.

22. Корицкий К.И. Инженерное проектирование текстильных материалов, М.: Легкая индустрия 1971. - С. 352.

23. Кутепов О.С. Методика проектирования тканей. Текстильная промышленность. 1950. - № 2. - С. 20-22.

24. Лейтес Л.Г. и др. Новые формулы и показатели для оценки и прогнозирования свойств тканей, Текстильная промышленность. -1975. №5. - С. 44-46.

25. Лейтес Л.Г. Оформление тканей в ремизном ткачестве. М.: Гизлегпром. - 1957. - С. 277.

26. Литовченко А.Г. Разработка метода проектирования и оптимальных параметров изготовления ткани из комбинированных нитей. Дисс. . канд. техн. наук, - М.,1995 - С 28.

27. Любимов В.А. Зависимость износа основы от заправочного натяжения на ткацком станке СТБ. Текстильная промышленность. 1971. - № 7. -С. 37-39.

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

29. Мартынова A.A. и др. Проектирование тканей с заданными свойствами на ЭВМ «Минск 2» и «Мир - 2», - М.: МТИ, 1976. - С. 42.

30. Мельников В.В., Зиновьев В.П., Осьмин Н.А., Зиновьев Т.В. -Известия ВУЗов, Технология Текстильной Промышленности. 2001. -№2.

31. Мельников В.В., Зиновьев В.П. Способ изготовления однослойных тканей. Патент № 2084568. Приоритет изобретения 13 июня 1996 г.

32. Николаев С.Д. Исследование процесса формирования х/б многоцветных тканей с продольными полосами различного переплетения на бесчелночных ткацких станках СТБ. Дисс. . канд. техн. наук. - М.: 1977. - С. 233.

33. Николаев С.Д. Исследование процесса формирования х/б тканей с продольными полосами различного переплетения на бесчелночных ткацких станках СТБ. Автореферат дисс. канд. техн. наук. -Иваново, 1974. - С. 20.

34. Новиков Н.Г. О строении ткани и проектировании её с помощью геометрического метода. Текстильная промышленность. 1946 . - № 2. - С. 9-17 ; № 4. - С. 8-24 ; № 5. - С. 18-24 ; № 6. - С. 24-28.

35. Овцын Н.К. Влияние параметров заправки ткацкого станка на натяжение основных нитей. Известия ВУЗов. Технология Текстильной промышленности. - 1965. - № 2.

36. Огнев В.А. Исследование процесса формирования уплотненных шерстяных тканей на станках СТБ. Дис. . канд. техн. наук. - М.: 1980.-С. 200.

37. О расчете максимальной плотности ткани. Известия Вузов. Технология Текстильной промышленности. - № 5. - 1968.

38. Разумовский С.И. Исследование процесса эмульсирования шерстяных основ и его влияние на физико-механические свойства и обрывность основных нитей. Дис. . канд. техн. наук. - М.: 1955. - С. 138.

39. Розанов Ф.М. и др. Строение и проектирование тканей. М.: Гостехиздат, 1953. - С. 471.

40. Севостьянов А.Г., Севостьянов П. А. Оптимизация механико-технологических процессов текстильной промышленности. М., Легпромиздат. -1992.

41. Севостьянов А.Г. Методы и средства исследования механико-технологических процессов текстильной промышленности. М., "Лёгкая индустрия". - 1980.

42. Синицин A.A. Проектирование пряжи и ткани на разрыв. М.: Гизлегпром, 1932. - С. 255.

43. Склянников В.П. О расчете наполнения тканей, выработанных однослойными переплетениями. Текстильная промышленность. -1963,- №7. - С. 41—45 .

44. Склянников В.П. Влияние порядка фазы строения на наполнение однослойных тканей. Текстильная промышленность. - 1963. № 9. - С. 59-62.

45. Склянников В.П. Потребительские свойства текстильных материалов. -М.: Экономика. 1982. - С. 160.

46. Склянников В.П. Строение и качество тканей. М.: Легкая и пищевая промышленность. - 1984.

47. Скуланова Н.С. О построении новой модели разрушения и расчете прочности пряжи. Изв. Вузов. ТТП. 1994. - № 1.

48. Смирнов В.И. Теоретические исследования строения тканей полотняного переплетения,- М.; Рстехиздат,- С. 100.

49. Смирнов В.И. Об аналитическом определении высот волн изгиба основных и уточных нитей в тканях полотняного переплетения, Текстильная промышленность. 1963. - № 12. - С. 35-38.

50. Сурнина Н.Ф. Проектирование шерстяных тканей по заданным свойствам. Конспект лекций, М.: МТИ, 1973. - С. 38.

51. Сурнина Н.Ф. Проектирование тканей по заданным параметрам. М.: Легкая индустрия. - 1979. - С. 139.

52. Уразов Н.Х. Строение и проектирование тканей. Ташкент: Укитувчи. -1971.-С. 261.

53. Черникина JI.A. Проектирование шерстяных тканей по основным параметрам строения. Дис. . канд. техн. наук,- М.: 1971. С. 227.

54. Щербаков В.П. О построении общей теории разрушения нити и пряжи. Вестник МГТА. 1994. - № 1.

55. Щербаков В.П., Скуланова Н.С., Полякова JI.B. Аналитическое описание процессов деформирования и разрушения пряжи. «Известия вузов. Технология текстильной промышленности». 1999. - №3.

56. Щербаков В.П., Скуланова Н.С., Полякова JI.B. Аналитическое описание процессов деформирования и разрушения пряжи. «Известия вузов. Технология текстильной промышленности». 1999. - №4.

57. Юхина A.A. Определение оптимальных параметров и условий изготовления хлопколавсановых тканей: Дисс. . канд. техн. наук. -М., 1984. С. 178.

58. Hearle J.W.S., Grosberg P., Backer S. Structural Mechanies of Fibers, Yarns and Fabrik, New-York, 1969.

59. Piers F.T. Text. Trans., v.28. 1937. T. 45.

60. Wichman W. Die Berechnug der Faden Textill Melliand Textillberiechte. -1984. -S. 51-54.

61. Wichman W. Von. Fadendichte zue Gewebtdichte Melliand. Textillberiechte. 1984. -№ 10. - S. 62-68.