автореферат диссертации по технологии материалов и изделия текстильной и легкой промышленности, 05.19.02, диссертация на тему:Разработка автоматизированных методов проектирования технологических процессов изготовления тканей заданного строения

На правах рукописи

Назарова Маргарита Владимировна

Разработка автоматизированных методов проектирования технологических процессов изготовления тканей заданного строения.

Специальность 05.19.02 -Технология и первичная обработка текстильных материалов и сырья

Автореферат диссертации на соискание ученой степени доктора технических наук

Москва 2011

На правах рукописи

Назарова Маргарита Владимировна

Разработка автоматизированных методов проектирования технологических процессов изготовления тканей заданного строения.

Специальность 05.19.02 -Технология и первичная обработка текстильных материалов и сырья

Автореферат диссертации на соискание ученой степени доктора технических наук

Москва 2011

Работа выполнена в федеральном государственном бюджетном образовательном учреждении высшего профессионального образования "Московский государственный текстильный университет имени А.Н. Косыгина" и федеральном государственном бюджетном образовательном учреждении высшего профессионального образования «Камышинский технологический институт (филиал) Волгоградского государственного технического университета».

Научный консультант -

Доктор технических наук, профессор Николаев Сергей Дмитриевич Официальные оппоненты:

доктор технических наук, профессор Щербаков Виктор Петрович доктор технических наук, профессор Брут-Бруляко Альберт Борисович доктор технических наук, профессор Малецкая Светлана Владимировна

Ведущая организация - федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования «Ивановская государственная текстильная академия»

Защита состоится «_»____201_г. в_часов на

заседании диссертационного совета Д 212.139.02 при Московском государственном текстильном университете имени А.Н. Косыгина по адресу: 119071, Москва, ул. М.Калужская, 1.

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

Автореферат разослан «_»_ 2011г.

Ученый секретарь

диссертационного совета, д.т.н., профессор

Аннотация

В работе изложены научно-обоснованные технические и технологические решения по разработке алгоритмов автоматизации проектирования технологии изготовления тканей заданного строения по всем переходам производства, включающие проектирование тканей, определение рациональных параметров ее строения и технологических параметров ее переработки, а также оценку напряженности заправки ткацкого станка. Разработанная интегрированная система автоматизированного проектирования тканей и технологии ее изготовления обеспечивает высокую эффективность работы ткацкого производства при внедрении нового ассортимента тканей.

Программная реализация вышеуказанных этапов проектирования тканей и последующих процедур ее внедрения в производство позволяет в значительной степени сократить время внедрения нового ассортимента тканей.

Решена актуальная задача разработки эффективных методов получения математических моделей на основе использования методов приближения функций и современного программного обеспечения. Для разработки математических моделей технологических процессов ткацкого производства использованы методы приближения функций: интерполяционные полиномы Стерлинга, Ла-гранжа, Ньютона, Бесселя, тригонометрический полином Фурье, которые позволяют использовать их при проектировании технологических процессов, как модели, реально описывающие характер изменения натяжения нитей.

Разработан метод определения реальных размеров нитей основы и утка в ткани с учетом сжатия и смятия нитей на ткацком станке, вязкоупругих свойств при сжатии нитей на основе моделирования процесса с помощью слабосингулярных функций влияния.

На основе критериев длительной прочности с учетом реального закона нагружения нитей разработаны алгоритмы автоматизированного расчета напряженности заправки по переходам ткацкого производства и алгоритм автоматизированного расчета параметров напряженно-деформированного состояния нитей основы и утка на ткацком станке на основе линейной и нелинейной теорий изгиба упругих стержней.

Построены графы причинно-следственных связей технологических параметров, структуры паковок и свойств используемых нитей по переходам ткацкого производства.

Разработанные технологические и технические решения обеспечивают расширение ассортиментных возможностей бесчелночных ткацких станков и улучшение качества вырабатываемых тканей за счет автоматизации проектирования технологии изготовления тканей заданного строения по всем переходам производства и прогнозирования свойств пряжи и ткани на всех этапах их переработки на основе использования предложенных методов прогнозирования.

Автор защищает: алгоритм проектирования технологии изготовления тканей заданного строения по всем переходам производства, включающий проектирование тканей, определение рациональных параметров ее строения и технологических па-

раметров ее переработки, оценку напряженности заправки ткацкого оборудования по всем переходам производства;

метод моделирования натяжения нитей основы и утка по переходам ткацкого производства при помощи интерполяционных полиномов Стирлинга, Лагранжа, Ньютона, Бесселя, тригонометрического полинома Фурье;

метод определения реальных размеров нитей основы и утка в ткани с учетом сжатия и смятия нитей на ткацком станке, вязкоупругих свойств при сжатии на основе моделирования процесса с помощью слабосингулярных функций влияния;

алгоритм оценки напряженности заправки текстильных машин по переходам ткацкого производства на основе критериев длительной прочности с учетом реального закона нагружения нитей;

модели напряженно-деформированного состояния нитей по переходам ткацкого производства;

алгоритм автоматизированного расчета параметров напряженно-деформированного состояния нитей основы и утка на ткацком станке на основе линейной и нелинейной теорий изгиба упругих стержней;

графы причинно-следственных связей технологических параметров, структуры паковок и свойств используемых нитей по переходам ткацкого производства.

Общая характеристика работы.

Актуальность темы диссертации. В современных условиях, когда на первый план выдвигается проблема конкурентоспособности продукции предприятий текстильной промышленности на внутреннем и внешнем рынке, одной из главных составляющих является снижение её себестоимости, что во многом определяет емкость рынка, в частности внутреннего. Для разрешения этой проблемы, как известно, необходимо постоянное совершенствование существующих и разработка новых, более эффективных технологических процессов. В настоящее время всё большее внимание уделяется вопросам оптимизации технологических процессов, автоматизации проектирования тканей и технологии их выработки. Следовательно, задача разработки новых эффективных методов проектирования текстильных изделий, современных алгоритмов управления производством, а также создание новых методов исследования и моделирования технологических процессов и эффективных методов их применения является актуальной. В работе решается актуальная для текстильной промышленности задача разработки научных основ создания комплексного автоматизированного проектирования технологических процессов производства тканей и расчета экономической целесообразности внедрения проектируемых тканей в производство.

Цель и задачи исследования

Целью работы является разработка системы автоматизированного проектирования технологических процессов производства тканей и расчета экономической целесообразности внедрения проектируемых тканей в производство, совершенствование методов расчета технологических параметров процессов перематывания, снования, шлихтования и ткачества.

Для достижения намеченной цели в работе решены следующие задачи:

- разработана концепция автоматизированного проектирования тканей и технологических процессов их выработки и их программной реализации на ЭВМ;

разработана структура системы автоматизированного проектирования (САПР) тканей по заданным параметрам проектирования, включающая комплекс методов проектирования ткани и технологических параметров;

- разработаны методы получения математических моделей, на основе использования численных методов моделирования технологических процессов;

получены функциональные зависимости между параметрами строения ткани и технологическими параметрами ее выработки на ткацком станке на основе использования линейной и нелинейной теорий изгиба упругих стержней;

получены функциональные зависимости по расчету размеров поперечного сечения нитей в тканях с учетом вязкоупругих параметров при сжатии;

- разработаны эффективные методы расчета повреждаемости нитей по критерию длительной прочности Москвитина для прогнозирования возможности переработки различного ассортимента тканей, нитей и пряжи на оборудовании ткацкого и приготовительного отделов ткацкого производства;

установлена взаимосвязь между технологическими параметрами процессов ткачества, перематывания, снования и шлихтования нитей с использованием бинарной причинно-следственной теории информации, основанной на предпосылках Шеннона с целью прогнозирования свойств получаемой продукции и её качества.

Основные методы исследований

Поставленные в работе задачи решались теоретически и экспериментально. В теоретических исследованиях использованы методы дифференциального, интегрального исчислений, аналитической геометрии, сопротивления материалов, линейной и нелинейной теорий упругого изгиба нитей, геометрического метода проектирования параметров строения тканей проф. Н.Г Новикова, бинарной причинно-следственной теории информации, численных методов моделирования технологических процессов. Основные теоретические положения, полученные в диссертационной работе, подвергались экспериментальной проверке на лабораторном и действующем производственном оборудовании с использованием современной измерительной аппаратуры. Для измерения натяжения основных нитей использовались методы тензометрии. Обработка экспериментальных и теоретических данных выполнена с применением ЭВМ. Достоверность экспериментальных результатов исследований обеспечивалась корректным использованием методов оценки погрешности измерений. Достоверность результатов теоретического исследования подтверждена экспериментально.

Научная новизна работы заключается в том, что разработаны: алгоритм автоматизированного проектирования технологии изготовления тканей заданного строения по всем переходам производства, включающий проектирование тканей, определение рациональных параметров ее строения и

технологических параметров ее переработки, оценку напряженности заправки ткацкого оборудования по всем переходам производства;

методы моделирования натяжения нитей основы и утка по переходам ткацкого производства при помощи интерполяционных полиномов Стерлинга, Лагранжа, Ньютона, Бесселя, тригонометрического полинома Фурье;

метод определения реальных размеров нитей основы и утка в ткани с учетом сжатия и смятия нитей на ткацком станке, вязкоупругих свойств при сжатии нитей на основе моделирования процесса с помощью слабосингулярных функций влияния;

- алгоритм оценки напряженности заправки текстильных машин по переходам ткацкого производства на основе критериев длительной прочности с учетом реального закона нагружения нитей;

модели напряженно-деформированного состояния нитей по переходам ткацкого производства;

алгоритм автоматизированного расчета параметров напряженно-деформированного состояния нитей основы и утка на ткацком станке на основе линейной и нелинейной теорий изгиба упругих стержней;

графы причинно-следственных связей технологических параметров, структуры паковок и свойств используемых нитей по переходам ткацкого производства.

Практическая значимость работы заключается в том, что: предложен эффективный метод проектирования технологии тканей заданного строения в среде программирования МаШСАО;

систематизированы методы проектирования тканей по заданным параметрам и свойствам и предложены пути их эффективного применения;

- получены математические модели натяжения нитей по переходам ткацкого производства, позволяющие прогнозировать технологические процессы;

проведены расчеты проектирования технологии изготовления тканей различной структуры, что позволило дать рекомендации для стабилизации технологического процесса изготовления тканей;

определен порядок расчета при проектировании технологии изготовления тканей заданного строения в среде программирования МаШСАБ;

реализован предложенный метод проектирования технологии изготовления тканей заданного строения на текстильных предприятиях города Камышина;

на основе анализа графов причинно-следственных связей в ткачестве выявлены факторы, определяющие эффективность основных процессов в ткачестве.

Экспериментальные исследования проводились в ткацкой лаборатории Московского государственного текстильного университета имени А.Н. Косыгина, в цехах текстильных предприятий города Камышина: ООО « ТК КХБК» и ОАО « Росконтракт - Камышин», в лабораториях кафедры «Технология текстильного производства» Камышинского технологического института.

Материалы работы получили применение в учебном процессе Камышинского технологического института (филиал) Волгоградского государственного

технического университета и Московского государственного текстильного университета имени А.Н.Косыгина.

Апробация работы. Материалы по теме диссертации докладывались и получили одобрение: на Всероссийских научно-технических конференциях ТЕКСТИЛЬ - 1997 - 2009 г (г. Москва, МГТУ); на Всероссийских научно -практических конференциях « Современные проблемы науки и образования» 1998 -2010 г, (г. Камышин, КТИ); на заседаниях кафедры ткачества Камышин-ского технологического института (филиал) Волгоградского государственного технического университета в 2009, 2010, 2011 годах; на заседаниях кафедры ткачества МГТУ им. А.Н. Косыгина в 2010 и 2011 годах; на межвузовских научно-технических конференциях аспирантов и студентов.

Личное участие автора в получении изложенных в диссертации результатов. Постановка цели, выбор методов решения поставленных задач, обобщение полученных результатов, теоретические положения и сформулированные в работе выводы и рекомендации принадлежат автору. Внедрение результатов исследований выполнено как автором лично, так и под его руководством и при непосредственном участии.

Публикации. Основные результаты работы отражены в 190 работах, из них 53 статьи в центральной печати, в том числе 15 статей в журнале "Известия вузов. Технология текстильной промышленности" и 1 статья в зарубежном журнале «European journal of natural history» , 51 статья в сборниках материалов всероссийских и международных научно-технических конференций, 36 тезисов докладов научно-технических конференций 28 свидетельств о государственной регистрации программ для ЭВМ в реестре РОСПАТЕНТа.

Структура и объем диссертационной работы. Диссертационная работа состоит из двух томов. Первый том диссертации состоит из введения, семи глав, общих выводов, библиографического списка. Первый том диссертации изложен на 410 страницах, из них основного текста на 386 страницах, содержит 71 рисунок, 98 таблиц. Библиографический список включает 238 источников на 24страницах. Второй том диссертации состоит из 45 приложений на 284 страницах.

Содержание работы.

Во введении обоснована актуальность разрабатываемой проблемы, поставлена цель и сформулированы задачи, изложены основные результаты диссертации, их научная и практическая значимость, приведены основные положения, выносимые на защиту.

Первая глава содержит анализ современного состояния научной проблемы, связанной с разработкой автоматизированного проектирования технологических процессов производства тканей и расчета экономической целесообразности внедрения проектируемых тканей в производство, совершенствованием методов расчета параметров нитей и пряжи при проведении технологических процессов перематывания, снования, шлихтования и ткачества, разработкой современных методов моделирования технологических процессов, прогнозированием напряженности заправки ткацких станков.

Работы, относящиеся к теме данного исследования, рассматривались по следующим направлениям: проектирование тканей по заданным параметрам; автоматизация проектирования тканей и технологических процессов ткацкого производства; разработка САПР ткацкого производства; методы и средства исследования технологических процессов; изучение напряженно-деформированного состояния нитей на ткацком оборудовании.

В работе критически проанализированы исследования многих ученых, внесших существенный вклад в решение рассматриваемых вопросов, среди них работы профессоров В.А.Гордеева, Е.Д.Ефремова, П.В.Власова, Ф.М.Розанова, Э.А.Оникова, С.Д.Николаева, С.С.Юхина, В.П.Щербакова, А.А.Мартыновой, И.Н.Панина, А.Б.Брут-Бруляко, Н.В.Лустгартен, С.В.Малецкой, Г.В.Степанова, Ю.Ф.Ерохина, Т.Ю.Каревой, и других ученых.

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

Вторая глава работы посвящена разработке системы автоматизированного проектирования технологии изготовления тканей заданного строения по всем переходам производства.

Для решения задачи автоматизации проектирования технологии изготовления тканей и оценки эффективности внедрения нового ассортимента в производство тканей решен ряд вопросов: проведена оценка степени алгоритмизации процессов проектирования тканей и с учетом уровня выбранного языка программирования дополнен их математический аппарат; исследованы теоретические и методологические основы автоматизации проектирования изделий и технологических процессов, и на их основе разработаны основные требования к процессу автоматизации проектирования; разработана интегрированная система автоматизированного проектирования тканей и технологии ее изготовления.

Интегрированная система автоматизированного проектирования тканей и технологии ее изготовления включает следующие этапы проектирования: выбор и обоснование сырьевого состава ткани; выбор метода проектирования ткани; проектирование ткани по одному из известных методов; заправочный расчёт тканей; расчет параметров строения тканей; проектирование технологического режима выработки ткани; расчет параметров напряженно-деформированного состояния нитей с учетом смятия и сжатия нитей на ткацком станке; оценка напряженности заправки ткацкого оборудования; расчёт себестоимости продукции; расчет технико-экономических показателей при внедрении нового ассортимента тканей.

В качестве программного обеспечения для разработки САПР ткацкого производства использована среда программирования МаШСАО.

Перечень методов автоматизированного проектирования тканей по заданным параметрам проектирования включает следующие программы: проектирование однослойной ткани по поверхностной плотности; проектирование однослойной ткани по толщине; проектирование однослойной ткани по пористости; проектирование однослойной ткани по прочности на разрыв; проектирование однослойной ткани по порядку фазы строения ткани; проектирование одно-

слойной ткани по коэффициенту наполнения и прочности на разрыв; проектирование однослойной ткани по коэффициенту наполнения; проектирование по-лутораслойной ткани с дополнительной основой по поверхностной плотности; проектирование полутораслойной ткани с дополнительным утком по поверхностной плотности; проектирование двухслойной ткани по поверхностной плотности.

Перечень автоматизированных методов заправочного расчета тканей по заданным параметрам проектирования включает следующие программы: заправочный расчет однослойной ткани; заправочный расчет двухслойной ткани; заправочный расчет полутораслойной ткани с дополнительной основой; заправочный расчет полутораслойной ткани с дополнительным утком.

Перечень автоматизированных методов расчета технологических параметров по переходам ткацкого производства включает следующие программы: расчет технологических параметров перематывания нитей и пряжи; расчет технологических параметров партионного снования нитей и пряжи; расчет технологических параметров ленточного снования нитей и пряжи; расчет технологических параметров шлихтования (эмульсирования) нитей и пряжи; расчет технологических параметров пробирания нитей и пряжи; расчет технологических параметров привязывания нитей и пряжи; расчет натяжения и деформации основы по зонам ткацкого станка (расчет натяжения основных нитей при прибое уточной нити к опушке ткани; расчет натяжения и деформации основы при зевообразовании).

Перечень программ оценки экономической эффективности внедрения технологии изготовления тканей заданного строения в производство включает следующие расчеты: оптимального объема полуфабрикатов ткацкого производства; оптимального количества ткацких станков с обеспечением проектирования схем расстановки оборудования в ткацком производстве; технико-экономических показателей ткацкого производства при внедрении нового ассортимента ткани.

В третьей главе решается задача разработки эффективных методов математического моделирования технологических процессов ткацкого производства, их экспериментальная апробация и программная реализация на ЭВМ. Натяжение нитей основы и утка - важнейший технологический показатель. От правильной установки натяжения нитей зависит стабильность технологического процесса, качество вырабатываемых тканей. С помощью полученных математических моделей появляется возможность осуществлять мониторинг технологического процесса и таким образом влиять на качество продукции.

Задача разработки эффективных методов получения математических моделей решается на основе использования методов приближения функций и современного программного обеспечения. Разработка математических моделей осуществляется для технологических процессов выработки ткани на ткацком станке, перематывания нитей и пряжи на мотальной, сновальной и шлихтовальной машинах.

Для разработки математических моделей технологических процессов ткацкого производства использованы методы приближения функций: интерполяционные полиномы Стерлинга, Лагранжа, Ньютона, Бесселя и тригонометрический полином Фурье.

Базой для проведения экспериментальных исследований с целью получения математических моделей на основе использования методов приближения функций являются ткацкое производство ООО « ТК КХБК» и лаборатории кафедры «Технология текстильного производства» Камышинского технологического института. Объектами исследования являются ткацкие станки СТБ-2-216 и АТПР 100, на котором вырабатывались ткани бязь арт. 262 и сатин 5/2, мотальная машина М -150 -2, сновальная мшшна СП - 140, шлихтовальная машина ШБ - 11/140 и перерабатываемая на них пряжа различной линейной плотности и волокнистого состава.

Для получения значений натяжения нитей различного сырьевого состава при переработке их на технологическом оборудовании ткацкого производства использовалась тензометрическая установка «ТТП-2008».

Для получения математических моделей натяжения нитей при проведении технологических процессов ткацкого производства с использованием интерполяционных полиномов Стерлинга, Лагранжа, Ньютона, Бесселя и тригонометрического полинома Фурье были разработаны алгоритмы их автоматизированного расчета, а также расчета эффективности их использования.

Алгоритм автоматизированного расчета для получения математических моделей натяжения нитей с использованием методов приближения функций предусматривает выполнение следующих операций:

1. Получение на технологическом оборудовании с помощью тензомет-рической установки кривых изменения натяжения нитей, на которых выделяется участок, после которого характер натяжения нитей повторяется.

2. Для получения дискретной информации об исследуемом процессе тензо-грамма натяжения нитей разбивается с выбранным постоянным шагом изменения аргумента.

3. Полученные значения функции с выбранным шагом изменения аргумента заносим в таблицу экспериментальных данных натяжения нитей с шагом h.

4. Определение коэффициентов интерполяционных полиномов Стерлинга, Лагранжа, Ньютона, Бесселя, тригонометрического полинома Фурье (для каждого из методов определение коэффициентов осуществляется по индивидуальному алгоритму).

5. Получение математических моделей путем подстановки в общий вид модели соответствующего полинома найденных коэффициентов.

6.Для оценки эффективности полученной математической модели рассчитываем относительную величину квадратической ошибки (6) для каждого значения аргумента, для этого используем экспериментальные значения натяжения нитей и значения натяжения, полученные по математической модели.

7. Выбираем следующий шаг интерполяции, и производим расчет, начиная с пункта 2 данного алгоритма.

8. Проводим сравнительный анализ математических моделей, полученных с разными значениями шага интерполяции, и выбираем искомую модель, у которой ошибка 5 минимальна.

9. Для наглядного представления оценки эффективности полученной математической модели проводим её каноническое преобразование и совмещаем экспериментальную и теоретическую кривую натяжения нитей.

10. На ЭВМ получаем математические модели с помощью полиномов Стерлинга, Лагранжа, Ньютона, Бесселя, Фурье для каждого технологического процесса и выбираем модель с минимальной ошибкой 8

В результате проведенных расчетов были получены математические модели для технологических процессов ткацкого производства и даны рекомендации по выбору оптимального метода моделирования для каждого технологического процесса.

В четвертой главе диссертационной работы решается задача прогнозирования повреждаемости нитей и пряжи по всем переходам ткацкого производства. Известно, что особенностью современного ткацкого оборудования является высокая скорость выработки ткани до 1000 и выше оборотов в минуту главного вала станка, поэтому к процессам подготовки нитей к ткачеству предъявляется все больше требований в отношении качества перерабатываемой пряжи. В последних работах, проводимых на кафедре ткачества МГТУ имени А.Н.Косыгина, было доказано, что для оценки работоспособности заправки ткацкого станка использование традиционных методов оценки напряженности работы ткацкого оборудования нецелесообразно, так как они не учитывают свойств используемого сырья, технологических параметров изготовления тканей и скоростного режима работы ткацких станков. Экспериментально было доказано, что для оценки работоспособности заправки ткацкого станка рекомендуется использовать методы расчета повреждаемости нитей по критериям длительной прочности Бейли и В.Москвитина.

Для расчета повреждаемости нитей основы по критерию длительной прочности Бейли для прогнозирования возможности изготовления тканей на ткацком станке по условному напряжению нитей основы использована формула академика С.Н.Журкова для расчета времени нагружения г

Д/ - уа.

г =ехр(_^г )

где Т - температура по шкале Кельвина; Л постоянная Больцмана; гс период тепловых колебаний атомов в твердом теле около положения равновесия; 1]о - энергия активации при разрушении тела; а - напряжение нити; у - структурный коэффициент.

Для определения повреждаемости нити вводится функция повреждаемости, равная 0 до начала нагружения и 1 при разрушении. При этом целесообразно использовать формулу Бейли, которая может быть представлена в следующем виде:

о

где Г [а(г)] время, в течение которого образец находится под нагрузкой, в случае изменения напряжения по какому-либо закону, экспериментально определяемая величина.

Определить параметры гю 170 ,у можно при испытании нити на растяжение с постоянной скоростью нагружения. Метод определения этих параметров изложен в работах проф. В.П.Щербакова и проф. С.Д.Николаева.

Для расчета повреждаемости нитей основы по критерию длительной прочности В.Москвитина для прогнозирования возможности изготовления тканей на ткацком станке использовалась следующая формула расчета коэффициента повреждаемости нити основы:

Проф. В.П.Щербаков использовал степенной закон, связывающий напряжение нити и время разрушения:

С учетом степенной зависимости критерий Москвитина принимает сле-

Параметры В и Ь можно определить из опытов на разрушение на длительную прочность, а параметр т - на разрывной машине с постоянной скоростью нагружения.

Поэтому в данном разделе диссертационной работы проводится:

1. разработка автоматизированных методов расчета повреждаемости нитей основы по критериям длительной прочности Бейли и Москвитина для прогнозирования возможности изготовления тканей на ткацком станке по условному напряжению нити основы, которое при условии его постоянства за весь период работы ткацкого станка вызовет такую же повреждаемость нити;

2. разработка автоматизированных методов расчета повреждаемости нитей по критерию длительной прочности Москвитина для прогнозирования возможности переработки различного ассортимента тканей, нитей и пряжи на оборудовании ткацкого и приготовительного отделов ткацкого производства по результатам математического описания натяжения нитей и пряжи, полученных при экспериментальных исследованиях.

Программная реализация разработанных алгоритмов решения задач, связанных с расчетом напряженности работы оборудования ткацкого станка на основе использования критериев длительной прочности Бейли и Москвитина осуществлена на ЭВМ в среде программирования МаЛСас!

Используя разработанную программу на ЭВМ, был произведен расчет коэффициента повреждаемости нитей основы линейной плотностью 29 текс при выработке ткани бязь на ткацком станке СТБ - 2 - 216 по условному напряжению нити основы. Расчет по критерию длительной прочности Бейли дал

Ж

I = Ва'ь

дующий вид

значение r| = 0,51. Расчет по критерию длительной прочности Москвитина дал значение 0,689.

Исследования повреждаемости нити по критериям длительной прочности Бейли и Москвитина при выработке различных тканей проф. Николаевым С.Д. и его учениками проводились в основном с использованием условного натяжения нитей. Для более точного определения напряженности работы ткацкого оборудования в данном разделе осуществлена разработка эффективных методов расчета повреждаемости различного ассортимента тканей, нитей и пряжи по критерию длительной прочности Москвитина, перерабатываемых на оборудовании ткацкого и приготовительного отделов ткацкого производства, по реальному закону нагружения нитей.

Для экспериментальной апробации предложенных теоретических методов прогнозирования напряженности работы ткацкого станка в условиях текстильных предприятий города Камышина проведен эксперимент.

Для получения тензограмм натяжения нитей на различном оборудовании, используемых для расчета коэффициентов повреждаемости нитей и пряжи, в эксперименте была использована тензометрическая установка «ТТП-2008», с помощью которой производилась запись натяжения нитей.

На основе полученных тензограмм натяжения нитей на различном оборудовании для получения математических моделей изменения натяжения нити за один цикл нагружения целесообразно использовать математические модели, полученные с использованием методов приближения функций. Таким образом, получаем приближенное выражение функции изменения натяжения нити во времени в виде полинома. Далее, подставив полином в формулу Москвитина, производим расчет повреждаемости нити. Для каждого технологического процесса использовалась индивидуальная схема измерения натяжения нитей.

При исследовании повреждаемости нитей основы на ткацком станке при выработке различных тканей измерения натяжения нитей основы производились в зоне «скало - ламели». При исследовании повреждаемости различных нитей и пряжи на мотальной машине М - 150-2 измерения натяжения нитей производились в зоне «после натяжного прибора». При исследовании повреждаемости нитей и пряжи при проведении технологических процессов снования и шлихтования измерение натяжения нитей производились по специально разработанной схеме.

В таблицах 1-8 представлены результаты экспериментального исследования повреждаемости нитей на оборудовании ткацкого производства при использовании для математического моделирования процессов методов приближения функций.

Таблица 1. - Сравнительный анализ значений средней ошибки значений функции, построенных на основе экспериментальных данных (процесс перематывания) и данных математических моделей, полученных на основе различных

Наименование метода приближения функций

по Фурье по Лагранжу по Бесселю по Ньютону по Стирлингу

20,816 26,836 27,008 26,697 28,260

Таблица 2. Значения коэффициентов повреждаемости нитей различного сырьевого состава при перематывании на мотальной машине М - 150-2 (при

N сырье Т Л 6

1 х/б 35 0.28 31.704

2 ацетат 33.3 0.26 20.408

3 вискоза 16.6 0.23 39,58

4 полиамид 15.6 0.2 25.272

5 полиамид текстурир. 16.6 0.19 17.778

6 нитрон 48 0.18 14,961

7 нитрон 53 0.175 14,564

8 нитрон+хлопок 18x2 0.193 13.953

9 нитрон 83 0.164 17.58

10 нитрон 109 0.159 15.944

И триацетат 16.6 0.271 17.233

Таблица 3. Сравнительный анализ значений средней ошибки значений функции, построенных на основе экспериментальных данных (технологический процесс снования) и данных математических моделей, полученных на основе

Наименование метода приближения функций

по Фурье по Лагранжу по Бесселю по Ньютону по Стирлингу

5,887 4,811 5,079 4,673 4,964

Таблица 4. Значения коэффициентов повреждаемости пряжи линейной

плотностью 29 текс на сновальной машине СП-140 (при использовании интерполяционного полинома Ньютона)_

№ опыта (точка измерения

натяжения нитей на шпу- Среднеквадратическая

лярнике сновальной маши- V ошибка

ны)

1 0.32255 0.45142

2 0,28131 2,45346

3 0,25523 12,03061

4 0,25241 7,50767

5 0,33077 1,78709

6 0,32458 2,10726

7 0,29176 1,88786

8 0,27876 4,54499

9 0,28841 6,6781

10 0,24167 2,90808

11 0,3345 2,35886

12 0,31738 6,36402

13 0,24868 14,40726

14 0,29913 4,6818

15 0,30284 1,93443

16 0,30153 2,03736

17 0,31206 3,79361

18 0,32278 4,18652

19 0,31513 5,14775

20 0,23915 4,87863

21 0,27818 3,11706

22 0,30038 1,50312

23 0,24723 9,72733

24 0,30715 4,33802

25 0,30514 5,58553

26 0,2784 4,89863

27 0,26362 7,63606

28 0,32176 1,71887

29 0,33033 2,98362

30 0,32292 3,21759

31 0,2745 7,99694

Таблица 5. - Сравнительный анализ значений средней ошибки значений функции, построенных на основе экспериментальных данных (технологический процесс шлихтования) и данных математических моделей, полученных на ос-

Наименование метода приближения функций

по Фурье по Лагранжу по Бесселю по Ньютону по Стирлингу

6,111 4,029 4,146 4,037 4,073

Таблица 6. Значения коэффициентов повреждаемости пряжи линейной плотностью 29 текс на шлихтовальной машине ШБ-11/140-1 (при использовании интерполяционного полинома Лагранжа)_

№ опыта Зона П Среднеквадраги-ческая ошибка

1 После 1-го валика 0.31715 1.90698

2 После 2-го валика 0.31672 1.64072

3 После 3-го валика 0.31963 7.91237

4 После 4-го валика 0.31391 5.92698

5 После 5-го валика 0.32384 3.19884

6 После 6-го валика 0.31847 2.90539

7 После площадки обслуживания 0.31312 4.50037

8 Перед ценовым полем 0.30645 4.23918

Таблица 7. - Сравнительный анализ значений средней ошибки значений функции, построенных на основе экспериментальных данных (технологический процесс ткачества) и данных математических моделей, полученных на основе

Наименование метода приближения функций

ткань по Фурье по Лагран-жу по Бесселю по Ньютону по Стерлингу

сатин 0,08 8.08885 7.20977 8.08885 8.08885

бязь 0.063 4.5683 4.68679 4.5683 4.5683

Таблица 8. - Значения коэффициентов повреждаемости основных нитей за один оборот главного вала станка (по Фурье). __

Наименование ткани Л г пр р 1 2еа Т, текс Л Средне-квадра-тическая ошибка

Сатин 5/2 30 45 42 20 0.514 0,08

Бязь 14 39 21.5 29.5 0.364 0.063

Путем определения коэффициента повреждаемости нитей, используя формулу Москвитина, по реальному закону нагружения нитей можно судить о напряженности работы оборудования и таким образом можно судить об условиях переработки нитей, что особенно важно для дальнейшей переработки нитей в последующих переходах ткацкого производства. В случае если коэффициент повреждаемости нитей выше допустимых пределов (больше 0.5) рекомендуется провести экспериментальные исследования по определению заправочных параметров технологического процесса, установка которых на оборудовании позволит получить минимальную повреждаемость нитей. Дня этого в данной работе разработан алгоритм определения оптимальных технологических параметров на ткацком оборудовании. Основные расчеты по разработанному алгоритму проведены на ЭВМ в среде программирования МаШСас)

Этот метод был реализован на примере технологического процесса перематывания в производственных условиях при проведении экспериментальных исследований по определению степени влияния заправочных параметров технологического процесса перематывания хлопчатобумажной пряжи линейной плотностью 34 текс на мотальной машине М-150-2 на повреждаемость перематываемой пряжи. В качестве выходного параметра У выбираем коэффициент повреждаемости нити, который определяем при использовании теории длительной прочности Москвитина по реальному закону нагружения нити. В качестве входных управляемых параметров процесса перематывания, оказывающих влияние на выходной параметр, выбираем: Х2 - массу грузовых шайб в натяжном устройстве, г.; Х2 - расстояние от паковки до баллоногасителя, мм.

В качестве метода исследования используемого при проведении многофакторного эксперимента выбираем активный эксперимент по матрице планирования Коно-2.

В результате было установлено, что наибольшую повреждаемость при перематывании хлопчатобумажной пряжи линейной плотностью 34 текс на мотальной машине М-150-2 нити получают при установке заправочных параметров Ху= 20 гр., Х2= 300 мм, а наименьшую -Хг 10 гр.,Х2= 160 мм.

Предложенный в данной работе метод получения оптимальных заправочных параметров при проведении технологических процессов ткацкого производства при использовании в качестве критерия оптимизации коэффициента повреждаемости нитей по Москвитину, рассчитанных на основе использовании тензограмм натяжения нитей, показал его экономическую эффективность, связанную со снижением затрат на выработку опытных образцов нитей и тканей

Глава 5 посвящена вопросам расчета технологических параметров изготовления ткани в зависимости от параметров ее структуры. При проектировании тканей необходимо ответить на вопрос: можно ли выработать спроектированную ткань и получить необходимый рисунок переплетения? Если можно, то, при каких условиях, на каком ткацком станке?

Для ответа на эти вопросы необходимо иметь функциональную зависимость между параметрами строения ткани и технологическими параметрами ее выработки на ткацком станке. Существующие зависимости не учитывают многие реальные условия формирования ткани.

Для получения математических моделей в работе используются линейная и нелинейная теории изгиба нитей, предложенные в работах ученых кафедры ткачества МГТУ им.А.Н.Косыгина. При использовании линейной теории изгиба использованы следующие соотношения: в ткани на станке:

в ткани, снятой со станка:

Е010у: = ми-т]12

N(100 I Р„У 12 Е I

N (100 / Р у ) 12 Е0Г0

з

к

О

ф + 1

где, Ми - момент изгиба; N - сила нормального давления нитей основы и нитей утка; Р0, Ру - соответственно плотности ткани по основе и по утку; к01ку - соответственно высоты волн изгиба основы и утка; Е„,ЕУ- соответственно модули упругости нити по основе и по утку; 1а1у - соответственно моменты инерции сечения нити основы и утка.

Эти уравнения можно использовать для установления функциональной зависимости между параметрами строения ткани и технологическими параметрами ее выработки на ткацком станке для достаточно большого ассортимента бытовых тканей, у которых высота волны изгиба нити в ткани небольшая.

Использование этих зависимостей для более плотных тканей некорректно. В этом случае для более точных расчетов использована нелинейная теорию изгиба упругих стержней. Использование этой теории обусловлено тем, что в процессе изгиба нитей сильно изменяется ее конфигурация, причем перемещения нитей основы и утка при формировании ткани становятся соизмеримыми с длиной перекрытий нитей в ткани и ее геометрической плотностью. При этом наблюдается существенно нелинейная зависимость больших перемещений от внешних сил, хотя деформации остаются малыми.

Поэтому в настоящее время научные исследования, основанные на использовании точной нелинейной теории изгиба упругих стержней, стали более актуальными особенно с использованием ЭВМ и вытекающей отсюда автоматизацией расчетов и проектирования. Большинство задач изгиба можно решить, если знать решение задачи поперечного и продольно-поперечного изгиба консоли. Решение этой задачи методом эллиптических параметров изложен в работах Е.П. Попова, проф. В.П.Щербакова, проф. Мигушова И.И..

М</ О

Рис. 1. Схема изгиба нити в ткани.

В общем виде точный метод решения задачи методом упругих параметров представляется более приемлемым и имеет следующий вид:

L

в

PL2

В V Ш

где: к0 - половина высоты волны изгиба нити; 7]0", £0" - упругие параметры; Ь - расстояние между соседними нитями в местах изгиба нитей; Р - результирующая сила; Е - модуль упругости нити; I - момент инерции сечения нитей.

Программная реализация разработанных алгоритмов решения задач, связанных с расчетом натяжения нитей основы и утка в процессе фронтального прибоя утка к опушке ткани на основе использования линейной и нелинейной теории изгиба осуществлена на ЭВМ в среде программирования МаЛСас!

Для сравнительного анализа использования методов линейного и нелинейного изгиба проведен расчет на ЭВМ для ткани полотняного и саржевого переплетения, который показал, что, метод, основанный на использовании нелинейной теории изгиба, дает более точные результаты. Задачу расчета натяжения нитей основы и утка в процессе фронтального прибоя утка к опушке ткани необходимо также решать с учетом сжатия и смятия нитей в ткани. Установлено, что в процессе фронтального прибоя сечение нитей основы и утка у опушки ткани составляет 45 — 50% ее первоначальной площади. Нити основы и утка в тканях изменяют свои размеры и конфигурацию. В данной работе предложена методика расчета таких размеров.

Глава 6 посвящена вопросам сжатия нитей в ткани. На рисунках 2 и 3 показан характер изменения поперечных размеров нити для упругой и вязкоуп-ругой моделей соответственно. На нить 1 действует сила нормального давления И) от действия противоположной системы нитей, на нить 2 - сила нормального давления N2, причем N,>N2. При этом будут выполняться следующие условия: если ё1=с12, то ёц>с12г, ¿1в<с12в, Э ]< Б где ёг - диаметры нитей 1 и 2; с!],.,^. диаметры нитей 1 и 2 по горизонтали; с1|В,с12[1 - диаметры нитей 1 и 2 по вертикали; Б ь 8 2 - площади поперечного сечения нитей 1 и 2, Б - начальная площадь поперечного сечения нити; 8' - текущая площадь поперечного сечения ни-

С увеличением силы нормального давления N увеличивается диаметр нити по горизонтали, уменьшается диаметр нити по вертикали, уменьшается площадь поперечного сечения нити, увеличивается деформация нити при сх<а-тии и смятии.

Для определения вязкоупругих параметров при сжатии целесообразно использовать приспособление, предложенное д.т.н., проф. Э.А.Ониковым.

Анализ экспериментальных данных позволил установить, что в тканых армирующих каркасах выполняется следующее соотношение:

где Ев, Ег - деформации сечения нити по вертикали и горизонтали, соответственно.

Программная реализация разработанного алгоритма решения задачи, связанной с расчетом натяжения нитей основы и утка в процессе фронтального прибоя утка к опушке ткани с учетом сжатия и смятия нитей осуществлена на ЭВМ в среде программирования МаШСа<±

Седьмая глава диссертации посвящена исследованию причинно-следственных связей в ткачестве по переходам ткацкого производства.

Для управления технологическими процессами, строением и свойствами выпускаемых тканей необходимо определить наиболее значимые факторы, влияющие на выходные параметры. Существующие методы (планирование эксперимента, корреляционный анализ) не всегда дают хорошие результаты, так как в конечном итоге присутствуют так называемые "эффекты сопутствия" влияния различных входных параметров, поэтому необходимо при проведении экспериментальных исследований факторы варьировать в строго определенных пределах, что сложно в производстве.

В данной работе решалась задача установления причинно следственных связей между технологическими параметрами процессов ткацкого производства. Установление этих взаимосвязей позволит прогнозировать свойства полуфабрикатов и их качество, а также помогает при контроле и оптимизации технологических процессов "обращать" внимание на факторы, в наибольшей степени влияющие на выходные параметры процесса. При проведении исследований для каждого технологического процесса выбраны факторы, определяющие основные параметры процесса и качество продукции.

Определить направленность причинно-следственных связей между исследуемыми факторами можно по значению энтропии. Энтропия теоретико-информационная мера степени неопределенности случайной величины. Формулы для расчета энтропии Нь информации и парных коэффициентов Гц причинного влияния:

энтропия распределения вероятностей для случайной одномерной величины

У

Ег (1'С1Г

к'

где Р(ХК,) - вероятность состояний случайной величины Х^;

величина информации между г-ым и j-ым. факторами:

где Р(Х,у) - вероятность состояний случайной величины

Р(Хки ХГ]) - вероятность состояний случайных величин ХК| и Хг,;

Коэффициент причинного влияния ]-ого фактора на г-ый:

гч = Ц: Я,

Расчет значений энтропии Н{, информации У,у и парных коэффициентов причинного влияния проведена на ЭВМ для каждого технологического процесса. На основе полученных значений энтропии Я, исследуемую систему представляем в форме некоторого ориентированного графа. При этом каждой вершине графа соответствует одна из переменных, а дуга (ориентированное ребро) соответствует направленности причинного воздействия. Нужно отметить, что парные коэффициенты Г не могут служить мерой истинной связи между факторами. Истинное влияние факторов друг на друга можно оценить по частным коэффициентам причинного влияния. Частные коэффициенты причинного влияния не равны парным. Равенство парных и частных коэффициентов причинного влияния соответствует случаю статистически независимых взаимодополнительных причин. Разность может служить оценкой косвенного причинного влияния.

Для определения частных коэффициентов причинного влияния необходимо решить систему нелинейных уравнений, состоящую из довольно большого количества уравнений. Строить причинно-следственные графы для большого количества факторов не имеет смысла, так как в данном случае получаются трудные для анализа картинки. Поэтому проведен анализ и установлены причинно-следственные связи между факторами, имеющими наибольшую энтропию. Таким образом, для всех технологических процессов ткацкого производства выявлены факторы, в наибольшей степени, определяющие эти процессы. Для перематывания - это угол скрещивания витков, для снования - это скорость снования, для шлихтования - это скорость шлихтования и разрывное удлинение основы, для ткачества - разрывная прочность основных нитей и заправочное натяжение нитей основы.

ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ ПО РАБОТЕ

1. Определены основные требования к САПР технологических процессов ткацкого производства, позволяющие совершенствовать проектирование на основе применения математических методов и средств новейшей вычислительной техники, использовать методы оптимизации и многовариантности проектирования, применить эффективные математические модели проектируемых объектов.

2. Основываясь на анализе общеметодологических основ автоматизации производства, а также, исходя из разработанной структуры САПР ткацкого

производства и анализа основных функций САПР и его основных характеристик, разработаны принципы организации САПР ткацкого производства.

3. Разработан алгоритм проектирования тканей, технологии их изготовления и расчета технико - экономических показателей внедрения нового ассортимента тканей, включающий: выбор и обоснование сырьевого состава ткани, выбор метода проектирования ткани, проектирование ткани по одному из известных методов, заправочный расчёт тканей, расчет параметров строения тканей, проектирование технологического режима выработки ткани, расчет параметров напряженно-деформированного состояния нитей на ткацком станке с учетом смятия и сжатия нитей, оценку напряженности заправки ткацкого станка.

4. С учетом концептуальных положений создания САПР ткацкого производства в среде программирования MathCad в данной работе осуществлена программная реализация разработанных алгоритмов автоматизированного проектирования тканей по заданным параметрам и технологических расчетов их реализации в производстве.

5. Разработаны алгоритмы проектирования тканей по заданным параметрам и свойствам для реализации задач в среде программирования MathCAD для следующих методов:

- проектирование однослойной ткани по поверхностной плотности;

- проектирование однослойной ткани по толщине;

- проектирование однослойной ткани по пористости;

- проектирование однослойной ткани по прочности на разрыв;

- проектирование однослойной ткани по порядку фазы строения ткани;

проектирование однослойной ткани по коэффициенту наполнения и прочности на разрыв;

- проектирование однослойной ткани по коэффициенту наполнения;

- проектирование полутораслойной ткани с дополнительной основой по поверхностной плотности;

- проектирование полутораслойной ткани с дополнительным утком по поверхностной плотности;

- проектирование двухслойной ткани по поверхностной плотности.

6. Разработан алгоритм автоматизации заправочного расчета тканей различных структур и осуществлена его программная реализация в среде программирования MathCAD

7. Реализованы в среде программирования MathCAD методы автоматизированного расчета технологических параметров по переходам ткацкого производства при перематывания нитей и пряжи, партионном и ленточном сновании нитей и пряжи, шлихтовании и эмульсировании нитей и пряжи, пробирании и привязывании нитей и пряжи, в ткачестве.

8. Использованы решения задач поперечного и продольно - поперечного изгиба нитей основы и утка в ткани, учитывающие изменения конфигурации нитей и позволяющие рассчитать технологические параметры процесса прибоя уточной нити на основе линейной и нелинейной теории упругих стержней на ЭВМ в среде программирования MathCAD.

9. Предложен алгоритм расчета вязкоупругих параметров нитей основы и утка при сжатии и реализован в среде программирования МаЛСАО для определения реальных размеров нитей основы и утка в ткани с учетом релаксационных процессов.

10. Исследован характер изменения поперечных размеров нити с учетом релаксационных процессов на основе решения слабосингулярных функций А.Р.Ржаницына и М.А.Колтунова, позволяющих описывать процессы в любой промежуток времени наблюдения.

11. Использованы различные критерии по оценке напряженности заправок текстильных машин по всем переходам ткацкого производства, установлена наибольшая эффективность использования критериев длительной прочности, позволяющие учитывать время, величину и характер нагружения нитей на оборудовании по всем переходам ткацкого производства.

12. Экспериментально апробированы предложенные аналитические методы проектирования технологических процессов в условиях текстильных предприятий города Камышина.

13. Получены математические модели натяжения нитей по переходам ткацкого производства с использованием методов приближения функций Стирлинга, Лагранжа, Ньютона, Бесселя, Фурье и даны рекомендации по их применению, позволяющие использовать их при проектировании технологических процессов, как модели, реально описывающие характер изменения натяжения нитей.

14. Для определения влияния наиболее значимых факторов на технологические процессы с целью наиболее эффективного управления этими процессами по всем переходам ткацкого производства использована причинно - следственная теория информации, позволяющая идентифицировать все исследуемые факторы, устранить эффекты сопутствия и облегчить проведение экспериментальных исследований.

15. Разработаны алгоритмы расчета технико-экономических показателей ткацкого производства, позволяющих оценить эффективность проектирования новых технологических процессов.

16. Разработанный метод автоматизированного проектирования технологического процесса позволяет:

- спроектировать ткань по заданным параметрам или свойствам;

- смоделировать характер изменения натяжения нитей основы и утка по переходам ткацкого производства;

определить реальные размеры нитей основы и утка в ткани с учетом сжатия и смятия нитей, вязкоупругих свойств нитей при сжатии на основе использования теории наследственной вязкоупругости, разработанной учеными Больцманом и Вольтером;

- провести оценку напряженности заправки текстильных машин по переходам ткацкого производства;

получить модели напряженно-деформированного состояния нитей по переходам ткацкого производства;

построить графы причинно-следственных связей технологических параметров, структуры паковок и свойств используемых нитей по переходам ткацкого производства.

17. Разработанный метод автоматизированного проектирования технологических процессов изготовления тканей позволяет решать многие практические задачи, связанные с:

- эффективным проектированием технологии изготовления тканей заданного строения в среде программирования МаЛСАГ);

- выбором оптимального метода проектирования тканей по заданным параметрам и свойствам;

получением математических моделей натяжения нитей по переходам ткацкого производства, позволяющим прогнозировать технологические процессы;

проведением расчетов при проектировании технологии изготовления тканей различной структуры, что позволило дать рекомендации для стабилизации технологического процесса изготовления тканей;

определением порядка расчета при проектировании технологии тканей заданного строения в среде МаЛСАБ;

реализацией предложенного метода проектирования технологии изготовления тканей заданного строения на текстильных предприятиях города Камышина.

Основное содержание диссертации опубликовано в следующих работах:

Статьи в журналах рекомендованных ВАК

1. Назарова М.В. Николаев С.Д., Панин И.Н. Анализ причинно-следственных связей между параметрами, структурой паковки и свойствами нитей при перематывании на основе бинарной теории информации // Изв.вузов. Технология текстильной пром-сти. -2001, № 1. - С. 28-33.

2. Назарова М.В. Разработка метода автоматизированного патронирования жаккардовых тканей // Изв.вузов. Технология текстильной пром-сти. 2002, № 4-5. - С. 155-156.

3. Назарова М. В. Исследование натяжения нитей утка на бесчелночных ткацких станках СТБ-2-220 и АТПР-100 при использовании в качестве уточных нитей бобин сомкнутой и крестовой намотки // Изв.вузов. Технология текстильной пром-сти. - 2004, № 2. - С. 37-39.

4. Назарова М.В. Оптимизация технологического процесса перематывания нитей при формировании бобин сомкнутой намотки // Изв.вузов. Технология текстильной пром-сти. - 2004, № 3. - С. 48-51.

5. Назарова М.В. Метод получения математической модели натяжения основы на ткацком станке при использовании полинома Лагранжа // Изв.вузов. Технология текстильной пром-сти. - 2007, № 3. - С. 53-55.

6. Назарова М.В. Метод получения математической модели натяжения основы на ткацком станке при использовании интерполяционного полинома Бесселя // Изв.вузов. Технология текстильной пром-сти. - 2007, № 1. - С.44-47.

7. Назарова М.В. Эффективность использования различных полиномов при исследовании натяжения нитей по переходам ткацкого производства // Изв.вузов. Технология текстильной пром-сти. - 2007, № 2. - С. 48-50.

8. Назарова М.В. Метод получения математической модели натяжения основы на ткацком станке при использовании интерполяционного полинома Стирлинга // Изв.вузов. Технология текстильной пром-сти. - 2007, № 5. - С. 32-34.

9. Назарова М.В. Метод получения математической модели натяжения основы на ткацком станке при использовании полинома Ньютона // Изв.вузов. Технология текстильной пром-сти. - 2007, № 4. - С.35-38.

10. Назарова М.В. Автоматизированный расчет технико-экономических показателей ткацкого производства // Изв.вузов. Технология текстильной пром-сти. - 2008, № 4. - С. 118-126.

11. Назарова М.В. Автоматизация проектирования тканей по заданным параметрам // Изв.вузов. Технология текстильной пром-сти. - 2008, № 2. - С. 138-140.

12. Назарова М.В. Особенности автоматизированного моделирования оптимальной схемы расстановки оборудования в ткацком цехе // Изв.вузов. Технология текстильной пром-сти. - 2008, № 5. - С. 105-109.

13. Назарова М.В. О концепции разработки САПР текстильных предприятий // Изв.вузов. Технология текстильной пром-сти. - 2008, № 3. - С. 142-143.

14. Назарова М.В. Автоматизация расчета паковок по переходам ткацкого производства // Изв.вузов. Технология текстильной пром-сти. - 2008, № 6. - С. 106-108.

15. Назарова М.В. Особенности проектирования ткани для спецодежды // Изв.вузов. Технология текстильной пром-сти. - 2009, № 1. - С. 122-124.

Статьи в других журналах

1. Назарова М.В. Фефелова Т.Л. Разработка алгоритма автоматизированного расчета баланса сырья текстильного предприятия // Фундаментальные исследования. - 2006, № 12. - С. 50-51.

2. Назарова М.В., Березняк М.Г Использование интерполяционного полинома Чебышева для анализа натяжения нитей основы // Фундаментальные исследования. - 2006, № 12. - С. 72-73.

3. Назарова М.В., Березняк М.Г. Исследование возможности использования интерполяционного полинома Бесселя для получения математической модели при описании технологического процесса перематывания // Фундаментальные исследования. - 2006, № 12. - С. 73-74.

4. Назарова М.В., Березняк М.Г Разработка автоматизированного метода приближения функций с использованием полинома Лагранжа для описания технологического процесса ткачества // Успехи современного естествознания. 2006,№ 12.-С. 90-91.

5. Назарова М.В., Березняк М.Г. Исследование возможности использования интерполяционного полинома Стирлинга для получения математической модели при описании технологического процесса ткачества // Успехи современного естествознания. - 2006, № 12. - С. 88-90.

6. Назарова М.В., Березняк М.Г Полином Ньютона - как метод математического моделирования натяжения нитей в ткачестве // Успехи современного естествознания. - 2006, № 12. - С. 80-81.

7. Назарова М.В., Березняк М.Г. Использование математического метода приближения функций с применением полинома Бесселя при анализе технологических процессов ткацкого производства // Успехи современного естествознания. - 2006, № 12. - С. 91-93.

8. Назарова М.В., Березняк М.Г. Efficiency of modeling numerical methods use for analysis of textile equipment work intensity // European journal of natural history. - 2007, № 4. - C. 153-155.

9. Назарова M.B., Романов В.Ю. Анализ напряженно-деформированного состояния основных нитей на ткацком станке СТБМ-180 при выработке петельных тканей // Современные проблемы науки и образования. - 2007, № 4. С. 111-117.

10. Назарова М.В., Фефелова T.JI. Разработка автоматизированного метода проектирования ткани для спецодежды по толщине и поверхностной пористости ткани // Современные проблемы науки и образования. - 2007, № 4. - С. 104110.

11. Назарова М.В., Романов В.Ю. Определение оптимальных заправочных параметров строения петельной ткани // Современные проблемы науки и образования. - 2007, № 4. - С. 92-98.

12. Назарова М.В. Фефелова T.JI. Особенности проектирования тканей, защищающих человека от неблагоприятных условий крайнего севера // Современные проблемы науки и образования. - 2007, № 4. - С. 86-91.

13. Назарова М.В., Кудинов Д.Н., Давыдова М.В. Разработка алгоритма автоматизированного моделирования оптимальной схемы расстановки оборудования в производственных помещениях ткацкого производства // Современные проблемы науки и образования. - 2007, № 4. - С. 99-103.

14. Назарова М.В., Давыдова М.В. О разработке автоматизированных методов проектирования тканей по заданным эксплуатационным характеристикам // Фундаментальные исследования . - 2008, № 1. - С. 77-78.

15. Назарова М.В., Давыдова М.В. О разработке алгоритма автоматизированного расчета объема полуфабрикатов по структурным подразделениям текстильных предприятий // Фундаментальные исследования. - 2008, № 1. - С. 7576.

16. Назарова М.В., Бойко С.Ю., Шипилова Г.С. Разработка алгоритма расчета параметров конструкционного материала, обладающего виброзащитными свойствами // Фундаментальные исследования. - 2008, № 1. - С.73-75.

17. Назарова М.В., Бойко С.Ю., Короткова М.В. Исследование зависимости влияния заправочных параметров ткацкого станка на физико-механические показатели двухполотенной основоворсовой ткани // Фундаментальные исследования. - 2008, № 1. - С. 72-73.

18. Назарова М.В., Романов В.Ю. Исследование эффективности использования тригонометрических рядов для моделирования напряженно-

деформируемого состояния основных нитей на ткацком станке // Современные наукоемкие технологии. - 2008, № 10. - С. 77-78.

19. Назарова М.В., Давыдова М.В. Создание технологии изготовления тканей, соответствующей новым модным тенденциям // Современные наукоемкие технологии. - 2008, № 10. - С. 76-77.

20. Назарова М.В., Трифонова Л.Б. Исследование влияния положения скало относительно уровня грудницы на физико-механические свойства ткани // Современные наукоемкие технологии. - 2008, № 10. - С. 75-76.

21. Назарова М.В., Романов В.Ю. Исследование возможности использования мультимедиа технологий для разработки учебно-методических комплексов образовательных дисциплин для студентов текстильщиков // Современные наукоемкие технологии. - 2008, № 10. - С. 58-59.

22. Назарова М.В., Давыдова М.В. Разработка пакета программ для расчета организационно-экономической части бизнес плана текстильного предприятия // Современные проблемы науки и образования. - 2008, № 6. - С. 140-145.

23. Назарова М.В. Фефелова Т.Л. Исследование влияния величины ура-ботки основных и уточных нитей на свойства ткани вельвет-корд // Успехи современного естествознания. - 2008, № 12. - С. 71-72.

24. Назарова М.В., Короткова М.В. Исследование влияния используемого сырья в утке на физико-механические свойства ткани // Успехи современного естествознания. - 2008, № 12. - С. 58-59.

25. Назарова М.В., Давыдова М.В. О предпосылках создания САПР текстильных предприятий // Современные проблемы науки и образования. - 2008, № 1. - С. 54-59.

26. Назарова М.В., Давыдова М.В. О создании алгоритма автоматизированного расчета экономической эффективности работы текстильных предприятий // Современные проблемы науки и образования. - 2008, № 1. - С. 60-66.

27. Назарова М.В. Исследование натяжения нитей утка на бесчелночных ткацких станках СТБ-2-220 и АТПР-100 при использовании в качестве уточных нитей бобин сомкнутой и крестовой намотки // Современные проблемы науки и образования. - 2009, № 5. - С. 91-94.

28. Назарова М.В., Фефелова Т.Л. Разработка алгоритма расчета оптимального плана выпуска бельевых тканей на ОАО "Росконтракт-Камышин" с использованием методов линейного программирования // Современные проблемы науки и образования. - 2009, № 6. - С. 98-101.

29. Назарова М.В. Исследование уровня повреждаемости комплексных нитей в технологическом процессе перематывания при формировании бобин сомкнутой намотки // Современные проблемы науки и образования - 2009, № 6. - С. 102-105.

30. Назарова М.В. Исследование натяжения нитей в технологическом процессе перематывания с учетом их вязкоупругих параметров // Современные проблемы науки и образования. - 2009, № 5. - С. 95-99.

31. Назарова М.В. Исследование уровня повреждаемости лавсановой, комплексной и хлопчатобумажной нитей при сматывании их с бобин сомкнутой и

обычной намотки при проведении технологического процесса снования // Современные проблемы науки и образования. - 2009, № 5. - С. 100-102.

32. Назарова М.В., Березняк М.Г Исследование уровня повреждаемости нитей основы по ширине и глубине заправки сновальной машины в условиях ООО "ТК "КХБК" // Современные проблемы науки и образования. - 2009, № 5. -С. 103-108.

33. Назарова М.В. Березняк М.Г. Исследование уровня повреждаемости нитей основы на шлихтовальной машине в условиях ООО "ТК "КХБК" // Современные проблемы науки и образования. - 2009, № 5. - С. 109-112.

34. Назарова М.В., Бойко С.Ю. Исследование теплозащитных свойств неразрезной двухполотной основоворсовой ткани // Современные проблемы науки и образования. - 2009, № 5. - С. 113-117.

35. Назарова М.В., Бойко С.Ю. Разработка метода проектирования ткани для защиты человека от внешних воздействий // Современные проблемы науки и образования. - 2010, № 6. - С. 75-79.

36. Назарова М.В., Бойко С.Ю. О возможности выработки на отечественном ткацком оборудовании технических тканей, обладающих виброзащитными свойствами // Современные проблемы науки и образования. - 2010, № 6. С. 80-82.

37. Назарова М.В., Романов В.Ю. Анализ взаимодействия основных и уточных нитей во время прибоя уточной нити к опушке ткани на ткацком станке СТБМ-180 // Современные проблемы науки и образования. - 2010, № 6. - С. 83-88

38. Назарова М.В., Романов В.Ю. Исследование многоцикловых и полуцикловых характеристик нитей до и после ткачества // Современные проблемы науки и образования. - 2010, № 6. - С. 89-94.

Охранные документы на объекты интеллектуальной собственности

1. Свидетельство об официальной регистрации программы для ЭВМ

2007614086 Российская Федерация, Расчет технико-экономических показателей ткацкого производства при внедрении нового ассортимента ткани / М. В. Назарова, М. В. Давыдова; заявитель и правообладатель Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Волгоградский государственный технический университет. № 2007613146; заявлено 31.07.2007; опубликовано 24.09.2007.

2. Свидетельство об официальной регистрации программы для ЭВМ

2007614087 Российская Федерация, Проектирование однослойной ткани по степени заполнения и прочности на разрыв / М. В. Назарова, М. В. Давыдова; заявитель и правообладатель Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Волгоградский государственный технический университет. № 2007613165; заявлено 31.07.2007; опубликовано 24.09.2007

3. Свидетельство об официальной регистрации программы для ЭВМ

2007614088 Российская Федерация, Проектирование двухслойной ткани по поверхностной плотности / М. В. Назарова, М. В. Давыдова; заявитель и правооб-

ладатель Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Волгоградский государственный технический университет. - № 2007613166; заявлено 31.07.2007; опубликовано 24.09.2007.

4. Свидетельство об официальной регистрации программы для ЭВМ 2007614090 Российская Федерация, Технический расчет однослойной ткани / М. В. Назарова, М. В. Давыдова; заявитель и правообладатель Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Волгоградский государственный технический университет. - № 2007613168; заявлено 31.07.2007; опубликовано 24.09.2007.

5. Свидетельство об официальной регистрации программы для ЭВМ 2007614089 Российская Федерация, Расчет оптимального объема полуфабрикатов ткацкого производства / М. В. Назарова, М. В. Давыдова; заявитель и правообладатель Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Волгоградский государственный технический университет. - № 2007613167; заявлено 31.07.2007; опубликовано 24.09.2007.

6. Свидетельство о государственной регистрации программ для ЭВМ 2008615704 Российская Федерация, Расчет технологических параметров шлихтования (эмульсирования) нитей и пряжи / М. В. Назарова, М. В. Давыдова; заявитель и правообладатель Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Волгоградский государственный технический университет. № 2008614878; заявлено 23.10.2008; опубликовано 28.11.2008.

7. Свидетельство о государственной регистрации программы для ЭВМ 2008610201 Российская Федерация, Проектирование однослойной ткани по прочности на разрыв / М. В. Назарова, М. В. Давыдова; заявитель и правообладатель Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Волгоградский государственный технический университет. № 2007614409; заявлено 07.11.2007; опубликовано 09.01.2008.

8. свидетельство о государственной регистрации программы для ЭВМ 2008610204 Российская Федерация, Проектирование однослойной ткани по коэффициенту наполнения / М. В. Назарова, М. В. Давыдова; заявитель и правообладатель Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Волгоградский государственный технический университет. - № 2007614412; заявлено 07.11.2007; опубликовано 09.01.2008.

9. Свидетельство о государственной регистрации программы для ЭВМ 2008610199 Российская Федерация, Проектирование полутораслойной ткани с дополнительным утком по поверхностной плотности / М. В. Назарова, М. В. Давыдова; заявитель и правообладатель Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Волгоградский государственный технический университет. - № 2007614406; заявлено 07.11.2007; опубликовано 09.01.2008.

10. Свидетельство о государственной регистрации программ для ЭВМ 2008615702 Российская Федерация, Расчет технологических параметров ленточного снования нитей и пряжи / М. В. Назарова, М. В. Давыдова; заявитель и правообладатель Государственное образовательное учреждение высшего про-

фессионального образования Волгоградский государственный технический университет. - № 2008614876; заявлено 23.10.2008; опубликовано 28.11.2008.

11. Свидетельство о государственной регистрации программы для ЭВМ 2008615705 Российская Федерация, Расчет технологических параметров привязывания нитей и пряжи / М. В. Назарова, М. В. Давыдова; заявитель и правообладатель Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Волгоградский государственный технический университет. - № 2008614879; заявлено 23.10.2008; опубликовано 28.11.2008.

12. Свидетельство о государственной регистрации программы для ЭВМ 2008610099 Российская Федерация, Программа проектирования схем расстановки оборудования в ткацком производстве / М. В. Назарова, М. В. Давыдова , Д. Н. Кудинов; заявитель и правообладатель Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Волгоградский государственный технический университет. № 2007614407; заявлено 07.11.2007; опубликовано 09.01.2008.

13. Свидетельство о государственной регистрации программы для ЭВМ 2008610205 Российская Федерация, Проектирование полутораслойной ткани с дополнительной основой по поверхностной плотности / М. В. Назарова, М. В. Давыдова; заявитель и правообладатель государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования волгоградский государственный технический университет. - № 2007614413; заявлено 07.11.2007; опубликовано 09.01.2008.

14. Свидетельство о государственной регистрации программы для ЭВМ

2008610202 Российская Федерация, Проектирование однослойной ткани по порядку фазы строения / М. В. Назарова, М. В. Давыдова; заявитель и правообладатель Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Волгоградский государственный технический университет. № 2007614410; заявлено 07.11.2007; опубликовано 09.01.2008.

15. Свидетельство о государственной регистрации программы для ЭВМ 2008610200 Российская Федерация, Проектирование однослойной ткани по пористости / М. В. Назарова, М. В. Давыдова; заявитель и правообладатель Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Волгоградский государственный технический университет. № 2007614408; заявлено 07.11.2007; опубликовано 09.01.2008.

16. Свидетельство о государственной регистрации программы для ЭВМ

2008610203 Российская Федерация, Проектирование однослойной ткани по поверхностной плотности / М. В. Назарова, М. В. Давыдова; заявитель и правообладатель Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Волгоградский государственный технический университет. - № 2007614411; заявлено 07.11.2007; опубликовано 09.01.2008.

17. Свидетельство о государственной регистрации программы для ЭВМ 2008610198 Российская Федерация, Проектирование однослойной ткани по толщине / М. В. Назарова, М. В. Давыдова; заявитель и правообладатель Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образо-

вания Волгоградский государственный технический университет. № 2007614405; заявлено 07.11.2007; опубликовано 09.01.2008.

18. Свидетельство о государственной регистрации программы для ЭВМ 2009610003 Российская Федерация, Расчет технологических параметров перематывания нитей и пряжи / М. В. Назарова, М. В. Давыдова; заявитель и правообладатель Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Волгоградский государственный технический университет. - № 2008614884; заявлено 23.10.2008; опубликовано 11.01.2009.

19. Свидетельство о государственной регистрации программы для ЭВМ 2009610002 Российская Федерация, Расчет технологических параметров партионного снования нитей и пряжи / М. В. Назарова, М. В. Давыдова; заявитель и правообладатель Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Волгоградский государственный технический университет. - № 2008614883; заявлено 23.10.2008; опубликовано 11.01.2009.

20.Свидетельство о государственной регистрации программы для ЭВМ

2009615577 Российская Федерация, Расчет коэффициента повреждаемости нитей для выработки ткани на ткацком станке с использованием критерия длительной прочности Бейли / М. В. Назарова, М. В. Давыдова; заявитель и правообладатель Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Волгоградский государственный технический университет. - № 2009614408; заявлено 12.08.2009; опубликовано 07.10.2009.

21. Свидетельство о государственной регистрации программы для ЭВМ

2009615578 Российская Федерация, Расчет натяжения и деформации основы по зонам ткацкого станка (расчет натяжения основных нитей при прибое уточной нити к опушке ткани) / М. В. Назарова, М. В. Давыдова; заявитель и правообладатель Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Волгоградский государственный технический университет. № 2009614409; заявлено 12.08.2009; опубликовано 07.10.2009.

22. Свидетельство о государственной регистрации программы для ЭВМ 2009615573 Российская Федерация, Программа моделирования технологического процесса ткачества с использованием метода приближения функции по Стерлингу / М. В. Назарова, М. Г Березняк; заявитель и правообладатель государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Волгоградский государственный технический университет. № 2009614404; заявлено 12.08.2009; опубликовано 07.10.2009.

23. Свидетельство о государственной регистрации программы для ЭВМ 2009615576 Российская Федерация, Расчет натяжения и деформации основы по зонам ткацкого станка (расчет натяжения и деформации основы при зевообра-зовании) / М. В. Назарова, М. В. Давыдова; заявитель и правообладатель Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Волгоградский государственный технический университет. № 2009614407; заявлено 12.08.2009; опубликовано 07.10.2009.

24. Свидетельство о государственной регистрации программы для ЭВМ 2009615571 Российская Федерация, Программа моделирования технологического процесса ткачества с использованием метода приближения функции по

Ньютону / М. В. Назарова, М. Г Березняк; заявитель и правообладатель Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Волгоградский государственный технический университет. № 2009614402; заявлено 12.08.2009; опубликовано 07.10.2009.

25. Свидетельство о государственной регистрации программы для ЭВМ 2009615575 Российская Федерация, Расчет коэффициента повреждаемости нитей для выработки ткани на ткацком станке с использованием критерия длительной прочности Москвитина / М. В. Назарова, М. В. Давыдова; заявитель и правообладатель Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Волгоградский государственный технический университет. - № 2009614406; заявлено 12.08.2009; опубликовано 07.10.2009.

26. Свидетельство о государственной регистрации программы для ЭВМ 2009615574 Российская Федерация, Программа моделирования технологического процесса ткачества с использованием метода приближения функции по Лагранжу / М. В. Назарова, М. Г Березняк; заявитель и правообладатель Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Волгоградский государственный технический университет. № 2009614405; заявлено 12.08.2009; опубликовано 07.10.2009.

27. Свидетельство о государственной регистрации программы для ЭВМ 2009615572 Российская Федерация, Программа моделирования технологического процесса ткачества с использованием метода приближения функции по Бесселю / М. В. Назарова, М. Г Березняк; заявитель и правообладатель Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Волгоградский государственный технический университет. № 2009614403; заявлено 12.08.2009; опубликовано 07.10.2009.

28. Свидетельство о государственной регистрации программы для ЭВМ 2009610004 Российская Федерация, Расчет технологических параметров проби-рания нитей и пряжи / М. В. Назарова, М. В. Давыдова; заявитель и правообладатель Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Волгоградский государственный технический университет. -№ 2008614900; заявлено 23.10.2008; опубликовано 11.01.2009.

Подписано в печать 19.09.11 Формат бумаги 60x84/16 Бумага множ. Усл.печ.л. 2,0 Заказ 281 Тираж 80 ГОУВПО «МГТУ им. А.Н. Косыгина», 119071, Москва, ул. Малая Калужская, 1

11-1732 1

693

20

001

169

2010011169

ВВЕДЕНИЕ

ГЛАВА 1. СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА

1.1. Анализ литературных источников

1.1.1. Анализ работ по проектированию тканей по заданным параметрам и свойствам.

1.1.2.Анализ работ, посвященных автоматизации проектирования тканей и технологических процессов ткацкого производства. 1.1.3 .Анализ научных основ разработки системы автоматизированного проектирования (САПР) изделий и технологических процессов.

1.1.4.Анализ работ, посвященных методам и средствам исследования технологических процессов.

1.1.5.Анализ работ, посвященных исследованйю напряженно-деформированного состояния нитей на оборудовании ткацкого производства.

1.2. Теоретическая и экспериментальная база исследования.

1.3. Цель и задачи исследования. 143 Выводы по главе 1.

ГЛАВА 2. Разработка системы автоматизированного проектирования 147 (САПР) ткацкого производства текстильного предприятия.

2.1. Разработка концепции создания САПР ткацкого производства 147 текстильного предприятия.

2.2. Разработка структуры САПР ткацкого производства текстильного 151 предприятия.

2.3. Основные принципы создания САПР ткацкого производства текстильного предприятия.

2.4. Программная реализация на ЭВМ САПР ткацкого производства 159 текстильного предприятия.

Выводы по главе 2.

ГЛАВА 3. Разработка алгоритмов математического моделирования технологических процессов и их экспериментальная апробация. 3.1. Описание базы, объектов и средств исследования технологических 176 процессов ткацкого производства.

3.2 Проведение эксперимента для получения экспериментальных тензограмм натяжения нитей при осуществлении технологических процессов ткацкого производства.

3.3. Разработка алгоритмов использования различных методов приближения функций для математического описания технологических процессов ткацкого производства.

3.3.1. Разработка алгоритма использования интерполяционного 192 полинома Стерлинга для математического описания технологических процессов ткацкого производства.

3.3.2. Разработка алгоритма использования интерполяционного 197 полинома Лагранжа для математического описания технологических процессов ткацкого производства.

3.3.3. Разработка алгоритма использования интерполяционного 200 полинома Ньютона для математического описания технологических процессов ткацкого производства.

3.3.4. Разработка алгоритма использования интерполяционного полинома Ьесселя для математического описания технологических процессов ткацкого производства.

3.3.5. Разработка алгоритма использования тригонометрического 208 полинома Фурье для математического описания технологических процессов ткацкого производства.

3.4. Разработка алгоритмов автоматизации математического 212 моделирования технологических процессов ткачества с использованием интерполяционных полиномов и их экспериментальная апробация.

3.4.1. Разработка математических моделей с использованием интерполяционного полинома Стерлинга на примере технологического процесса ткачества.

3.4.2. Разработка математических моделей технологического процесса ткачества с использованием интерполяционного полинома Лагранжа.

3.4.3. Разработка математических моделей технологического процесса 222 ткачества с использованием интерполяционного полинома Ньютона.

3.4.4. Разработка математических моделей технологического процесса 226 ткачества с использованием интерполяционного полинома Бесселя.

3.5. Разработка математических моделей, эффективно описывающих 232 технологические процессы ткацкого производства на основе использования автоматизированных методов приближения функций. Выводы по главе 3.

Глава 4.Разработка автоматизированных методов прогнозирования уровня напряженности работы оборудования ткацкого производства. ^^

4.1.Разработка методов расчета повреждаемости нитей основы по 242 критерию длительной прочности Бейли на ЭВМ для прогнозирования возможности изготовления тканей на ткацком станке по условному напряжению нитей основы.

4.2. Разработка методов расчета повреждаемости нитей основы по 249 критерию длительной прочности Москвитина на ЭВМ для прогнозирования возможности изготовления тканей на ткацком станке по условному напряжению нитей основы.

4.3.Разработка методов расчета на ЭВМ повреждаемости нитей по критерию длительной прочности Москвитина, перерабатываемых на ^ ^ оборудовании ткацкого и приготовительного отделов ткацкого производства на основе математического описания натяжения нитей, полученных при экспериментальных исследованиях.

4.3.1.Методы и средства исследования, используемые для проведения 253 эксперимента по прогнозированию уровня напряженности работы оборудования ткацкого производства.

4.3.2.Разработка методов автоматизированного расчета повреждаемости нитеи для различных технологических процессов.

4.3.3.Проведение эксперимента по оценке напряженности работы 257 оборудования ткацкого производства

4.4.Решение задач оценки нормальности протекания технологических 285 процессов ткацкого производства на основе использования разработанных методов автоматизированного моделирования и прогнозирования процессов.

4.4.1.Сравнительный анализ условий выработки тканей различных 286 переплетений на ткацких станках на основе использования результатов расчета коэффициента повреждаемости нитей.

4.4.2. Разработка оптимального режима протекания технологических 292 процессов ткацкого производства с использованием в качестве критерия оптимизации коэффициента повреждаемости нитей.

4.4.3. Разработка метода оценки качества подготовки основных нитей в 298 приготовительном отделе ткацкого производства на основе анализа повреждаемости нитей по ширине заправки ткацкого станка.

Выводы по главе 4.

Глава 5. Разработка автоматизированных методов прогнозирования 311 уровня деформации нитей основы при сжатии на ткацком станке с учетом вязкоупругих параметров.

Выводы по главе 5.

Глава 6. Прогнозирование технологических процессов ткацкого производства на основе использования бинарной причинно-следственной теории информации.

6.1. Общие сведения о бинарной причинно-следственной теории 331 информации.

6.2. Прогнозирование технологического процесса перематывания нитей на основе использования бинарной причинно-следственной теории информации.

6.3. Прогнозирование технологического процесса снования нитей на 349 основе использования бинарной причинно-следственной теории информации.

6.4. Прогнозирование технологического процесса шлихтования нитей 351 на основе использования бинарной причинно-следственной теории информации.

6.5. Прогнозирование влияния свойств нитей на обрывность нитей в 354 ткачестве на основе использования бинарной причинно-следственной теории информации.

6.6. Прогнозирование влияния технологических параметров на 357 обрывность нитей основы на основе использования бинарной причинно-следственной теории информации.

Выводы по главе 6.

Глава 7. Взаимосвязь между технологическими параметрами изготовления тканей и их параметрами строения и свойствами.

7.1. Разработка автоматизированного метода расчета для установления 363 взаимосвязи между технологическими параметрами изготовления тканей и их параметрами строения на основе линейной теории изгиба.

7.2. Разработка автоматизированного метода расчета для установления 371 взаимосвязи между технологическими параметрами изготовления тканей и их параметрами строения на основе нелинейной теории изгиба.

Выводы по главе 7.

Российская текстильная промышленность переживает на данном этапе своего исторического развития сложную структурную перестройку. Для того чтобы выжить и остаться на отечественном рынке ей приходиться приспосабливаться к работе в условиях перехода к рыночной экономике. В современных условиях, когда на первый план выдвигается проблема конкурентоспособности продукции предприятий текстильной промышленности на внутреннем и внешнем рынке, одной из главных составляющих является снижение её себестоимости, что во многом определяет емкость рынка, в частности внутреннего. Для разрешения этой проблемы, как известно, необходимо постоянное совершенствование существующих и разработка новых, более эффективных технологических процессов. Кроме того, экономический рост будет зависеть от быстроты смены выпускаемого ассортимента.

В условиях жёсткой конкуренции современного рынка производителю высококачественных текстильных изделий требуется концепция разработки инновационных технологий с учётом её свойств, реализация, которой позволит прогнозировать и управлять качеством продукции и обеспечит эффективное функционирование технологических процессов.

Поэтому в настоящее время всё большее внимание уделяется вопросам оптимизации технологических процессов, автоматизации проектирования тканей и технологии их выработки, когда с помощью модернизированного оборудования и появлении новых средств контроля технологических процессов появляется возможность детального изучения факторов технологических процессов, их влияния на ход производства, друг на друга, а главное на качество выпускаемой продукции.

Следовательно, задача разработки новых эффективных методов проектирования текстильных изделий, современных алгоритмов управления производством, а также создание новых средств, методов исследования, моделирования технологических процессов, а также эффективных методов их применения является актуальной.

Как известно, качество тканей определяется их внешним видом и комплексом физико-механических показателей, который в свою очередь зависит от эксплуатационных характеристик ткани. Проектирование ткани представляет собой сложный комплекс исследовательских, проектных и технологических нововведений, которые являются одним из главных резервов технического и экономического роста производства, сохранения и усиления конкурентных позиций на рынках сбыта продукции. Процесс проектирования ткани сопровождает весь жизненный цикл изделия от разработки новой технической идеи и новой технологии до промышленного внедрения. Разработка методов проектирования тканей позволяет определить основные параметры ее строения, необходимые для выполнения технического расчета, обеспечивающие последующую выработку качественной ткани на ткацких станках в соответствии с требованиями, предъявляемыми к проектируемой группе тканей. Кроме того, при разработке технологического режима вновь проектируемой ткани необходимо обеспечить высокие технико-экономические показатели работы ткацкой фабрики при внедрении нового ассортимента.

Поэтому в данной диссертационной работе рассматриваются следующие, актуальные для текстильной отрасли задачи:

- разработка алгоритмов автоматизированного проектирования различных тканей по заданным параметрам и их программная и экспериментальная апробация;

- разработка алгоритма автоматизированного заправочного расчета тканей и его программная реализация на ЭВМ;

- разработка алгоритма автоматизированного расчета сопряженности оборудования по переходам ткацкого производства и его программная реализация на ЭВМ;

- разработка алгоритма автоматизированного расчета оптимальной схемы расстановки оборудования на производственных площадях и его программная реализация на ЭВМ;

- разработка алгоритма автоматизированного расчета паковок и отходов по переходам ткацкого производства и его программная реализация на ЭВМ;

- разработка алгоритма автоматизированного расчета внутрифабричного транспорта и его программная реализация на ЭВМ;

- разработка и апробирование на действующем предприятии метода оценки напряженности работы оборудования по переходам ткацкого производства при внедрении нового ассортимента ткани, позволяющих прогнозировать технологические процессы ткацкого производства и прогнозировать возможность выработки тканей заданного строения на действующем и вновь созданном оборудовании;

- разработка алгоритмов решения на ЭВМ задач, связанных с расчетом параметров нитей в ткани, перерабатываемых на ткацком станке с учетом вязкоупругих параметров сжатия и смятия нитей;

- разработка алгоритма автоматизированного расчета годового плана экономического и социального развития предприятия, после внедрения нового ассортимента ткани и его программная реализация на ЭВМ.

Для решения этих задач необходимо решить ряд вопросов:

- провести обзор задач, решаемых в текстильном производстве и изучить степень алгоритмизации процессов проектирования ткани и соответствующих расчетов при внедрении нового ассортимента тканей в производство;

- рассмотреть теоретические и методологические основы автоматизации проектирования изделий и технологических процессов;

- ^ разработать интегрированную систему автоматизированного проектирования тканей и технологии ее изготовления, обеспечивающую высокую эффективность работы ткацкого производства при внедрении нового ассортимента тканей.

Необходимо отметить, что процедура проектирования ткани всегда сопровождается комплексом научных исследований при разработке новых технологических режимов и их внедрения в производство. Организация и планирование экспериментальных исследований являются важной частью деятельности научных работников, инженеров, технологов. Методологической основой экспериментальных исследований в настоящее время служит быстро развивающаяся математическая теория планирования эксперимента, базирующаяся на идеях теории вероятности и математической статистики. Высокая техническая оснащенность и быстрое внедрение результатов - вот что характеризует эксперимент сегодняшнего дня. Но, несмотря на большой объем методов проведения эксперимента, обеспечивающих получение математического описания объектов и процессов, актуальной остается задача получения математического описания объектов на основе анализа экспериментальных данных для обеспечения мониторинга показателей работы технологического процесса и оборудования. Особенно это важно в случае мониторинга напряженности работы ткацкого оборудования, так как от правильной установки технологических параметров и их поддержания на оптимальном уровне зависит обрывность нитей на ткацком станке, а, следовательно, и весь комплекс технико-экономических показателей работы ткацкого производства. Для решения этой задачи необходимы два условия: использование современных средств исследования, обеспечивающих экспресс -диагностику параметров технологического процесса, а также использование современных методов математического моделирования технологических процессов по полученным экспериментальным данным и их сравнение с регламентированными показателями выработки продукции для разработки управленческих решений.

Для этого, исходя из цели исследования, необходимо:

1) разработать методику получения математических моделей, полученных на основе современных методов моделирования технологических процессов и установить вид математической модели, наиболее адекватной исследуемому процессу, а также разработать рекомендации по их эффективному использованию в производстве;

2) определить методику и разработать технологию эксперимента с конструированием средств исследования для решения поставленной задачи;

3) показать технологию применения разработанной методики проведения эксперимента на примерах инженерных задач, решаемых в ткацком производстве.

При проектировании тканей необходимо ответить на вопрос: можно ли выработать спроектированную ткань и получить необходимый рисунок переплетения? Если можно, то, при каких условиях, на каком ткацком станке и при каком скоростном режиме?

Для ответа на эти вопросы необходимо иметь функциональную зависимость между параметрами строения ткани и технологическими параметрами ее выработки на ткацком станке. Существующие зависимости не учитывают многие реальные условия формирования ткани.

Поэтому в данной диссертационной работе необходимо осуществить разработку алгоритмов решения на ЭВМ задач, связанных с расчетом натяжения нитей основы и утка в процессе фронтального прибоя утка к опушке ткани на основе использования линейной и нелинейной теории изгиба упругих стержней, позволяющей прогнозировать влияние заправочных параметров ткацкого станка на технологические параметры строения ткани.

Но как было установлено проф. Николаевым С.Д. эти задачи необходимо решать с учетом сжатия и смятия нитей в ткани, так как в процессе фронтального прибоя сечение нитей основы и утка у опушки ткани составляет 45 - 50% ее первоначальной площади.

Нити основы и утка в тканых армирующих каркасах изменяют свои размеры и конфигурацию. Функциональные зависимости по расчету размеров поперечного сечения нитей в тканях отсутствуют. Поэтому актуальной является задача разработки метода расчета таких размеров.

Важным при проектировании технологического процесса является ответ на вопрос - а можно ли осуществить технологический процесс и будет ли он напряженным?

В настоящее время отечественное оборудование не позволяет вырабатывать весь необходимый ассортимент тканей, пользующийся спросом у населения. Особенностью современного ткацкого оборудования является высокая скорость выработки ткани до 1 ООО и выше оборотов в минуту главного вала станка, поэтому к процессам подготовки нитей к ткачеству предъявляется все больше требований в отношении качества перерабатываемой пряжи. В связи с этим актуальной является задача прогнозирования повреждаемости нитей и пряжи по всем переходам ткацкого производства.

Поэтому, в данной диссертационной работе, решается актуальная для текстильной промышленности задача разработки эффективных методов расчета повреждаемости нитей по критериям длительной прочности для прогнозирования возможности переработки различного ассортимента тканей, нитей и пряжи на оборудовании ткацкого и приготовительного отделов ткацкого производства на основе результатов математического описания натяжения нитей и пряжи, полученных при экспериментальных исследованиях.

Для управления технологическими процессами, строением и свойствами выпускаемых тканей необходимо определить наиболее значимые факторы, влияющие на выходные параметры.

Поэтому в данной работе решалась задача установления причинно -следственных связей между технологическими параметрами процессов ткацкого производства с использованием бинарной причинно-следственной теории информации, что позволит прогнозировать свойства полуфабрикатов и их качество, а также при контроле и оптимизации технологических процессов обращать" внимание на факторы, в наибольшей степени влияющие на выходные параметры процесса.

Особенностью данной работы является комплексное проведение теоретических и экспериментальных исследований в области проектирования тканей заданного строения и технологических процессов производства тканей путем создания системы автоматизированного проектирования технологических процессов производства тканей и расчета экономической целесообразности внедрения проектируемых тканей в производство, усовершенствовании методов расчета параметров нитей и пряжи при проведении технологических процессов перематывания, снования и шлихтования с учетом современных представлений о вязкоупругой природе взаимодействия в нитях, разработке современных методов моделирования технологических процессов, прогнозирования напряженности работы оборудования ткацкого производства.

Научная новизна работы заключается в том, что автором разработаны: алгоритм автоматизированного проектирования технологии изготовления тканей заданного строения по всем переходам производства, включающий проектирование тканей, определение рациональных параметров ее строения и технологических параметров ее переработки, оценку напряженности заправки ткацкого станка; методы моделирования натяжения нитей основы и утка по переходам ткацкого производства;

- метод определения реальных размеров нитей основы и утка в ткани с учетом сжатия и смятия нитей на ткацком станке, вязкоупругих свойств при сжатии на основе моделирования процесса с помощью слабосингулярных функций влияния;

- алгоритм оценки напряженности заправки текстильных машин по переходам ткацкого производства на основе критериев длительной прочности с учетом реального закона нагружения нитей;

- модели напряженно-деформированного состояния нитей по переходам ткацкого производства;

- алгоритм расчета параметров напряженно-деформированного состояния нитей основы и утка на ткацком станке на основе нелинейной теории изгиба вязкоупругих стержней;

- графы причинно-следственных связей технологических параметров, структуры паковок и свойств используемых нитей по переходам ткацкого производства.

Практическая значимость работы заключается в том, что автором:

- предложен эффективный метод проектирования технологии тканей заданного строения в среде программирования МаЛСаё;

- систематизированы методы проектирования тканей по заданным параметрам и свойствам и предложены пути их эффективного применения;

- получены математические модели натяжения нитей по переходам ткацкого производства, позволяющие прогнозировать технологические процессы;

- проведены расчеты проектирования технологии изготовления тканей, что позволило дать рекомендации для стабилизации технологических процессов изготовления тканей;

- определен порядок расчета при проектировании технологии тканей заданного строения в среде МаШСаё;

- реализован предложенный метод проектирования технологии тканей заданного строения на текстильных предприятиях города Камышина;

- на основе анализа графов причинно-следственных связей в ткачестве выявлены факторы, определяющие эффективность основных процессов в ткачестве.

Автор защищает: алгоритм автоматизированного проектирования технологии изготовления тканей заданного строения по всем переходам производства, включающий проектирование тканей, определение рациональных параметров ее строения и технологических параметров ее переработки, оценку напряженности заправки ткацкого оборудования по всем переходам производства;

- методы моделирования натяжения нитей основы и утка по переходам ткацкого производства при помощи интерполяционных полиномов Стирлинга, Лагранжа, Ньютона, Бесселя и тригонометрического полинома Фурье;

- метод определения реальных размеров нитей основы и утка в ткани с учетом сжатия и смятия нитей на ткацком станке, вязкоупругих свойств при сжатии на основе моделирования процесса с помощью слабосингулярных функций влияния;

- алгоритм оценки напряженности заправки текстильных машин по переходам ткацкого производства на основе критериев длительной прочности с учетом реального закона нагружения нитей;

- модели напряженно-деформированного состояния нитей по переходам ткацкого производства;

- алгоритм автоматизированного расчета параметров напряженно-деформированного состояния нитей основы и утка на ткацком станке на основе линейной и нелинейной теорий изгиба вязкоупругих стержней;

- графы причинно-следственных связей технологических параметров, структуры паковок и свойств используемых нитей по переходам ткацкого производства.