автореферат диссертации по технологии материалов и изделия текстильной и легкой промышленности, 05.19.03, диссертация на тему:Разработка и получение декоративных технических тканей специального назначения

На правах рукописи

КОЧЕТОВ АЛЕКСЕЙ АНАТОЛЬЕВИЧ

РАЧРАЬОТКА И ПОЛУЧЕНИИ ДЕКОРАТИВНЫХ ТЕХНИЧЕСКИХ ТКАНЕЙ СПЕЦИАЛЬНОГО НАЗНАЧЕНИЯ

Специальность 05.19.03 Технология текстильных материалов

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Иваново 2000

Работа выполнена в Ивановской государственной текстильной академии (ИГТЛ).

Научный руководитель -

доктор технических наук, профессор Г.В. Степанов

Официальные оппоненты:

доктор технических.маук, профессор С.С.Юхии кандидат технических наук, доцент И.Н.Пахотина

Ведущее предприятие - ОАО «Кохматекстилъ»

Защита состоится « » 2000 г. в часов на за-

седании диссертационного совета Д 063.53.01 в Ивановской государственной текстильной академии.

Адрес: 153000, г. Иваново, пр. Ф. Энгельса, 21.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ИГТА.

Автореферат разослан «. » 2000 г.

Ученый секретарь диссертационного совета

Н.А. Кулида

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. Для отделки салона самолетов гражданской авиации используют декоративные сотом,[с панели и термопласты. В качестве исходных материалов применяют технические ткани, основу которых составляют высокомодульные, термостойкие нити. На поверхности ткани методами ткачества создаются всевозможные узоры, которые украшают декоративный материал. С другой стороны, пластик или панель могут подвергаться определенным нагрузкам, что связано с конструктивными особенностями воздушного лайнера. Следовательно, декоративная плата, по крайней мере, должна удовлетворять лпум основным требованиям: иметь хороший внешний вид и обладать нужной прочностью. Можно создать высокопрочный, но тяжелый материал, чго для авиационной промышленности неприемлемо. Поэтому для авиации разрабатывают и создают материалы на основе волоконной технологии, куда входят и специальные технические ткани. Их использование позволяет получить композиционные термопласты с улучшенными физико-механическими свойствами. В этом заключается актуальность рассматриваемой темы.

Целью исследования является техническое обоснование, разработка и получение новых видов декоративных тканей, используемых при отделке сотовых панелей и термопластов.

Для достижения поставленной цели решены следующие задачи:

- разработан алгоритм проектирования тканей из высокомодульных термостойких нитей;

- сделан расчет и получены варианты декоративных технических тканей анизотропной структуры с улучшенными прочностными характеристиками;

- разработана методика применения рядов Фурье при расчетах уработ-ки основы и утка в однослойных тканях саржевого переплетения;

- исследовано движение высокомодульных, синтетических нитей через уточный тормоз станка СТБ и получены расчетные формулы по определению натяжения нити; . .

- произведена оптимизация процессов питания станка основой и утком.

Л качестнс методов исспсдопання использовались анализ и синтез,

■жеперимент, основные положения механики и прикладной математики. Использовалась высокоточная аппаратура и ЭВМ. Достоверность результатов достигалась необходимым объемом наблюдений для каждого конкретного эксперимента.

Научная новизна. Предложен алгоритм проектирования ткани анизотропной структуры; показана методика разработки сложных рисунков ткани на базе комбинированных видов переплетений; дается обоснование и приводится расчет урабогки основных и уточных нитей, в основу которого положены ряды Фурье; проанализирована работа уточного тормоза сганка СТБ

при использовании в качестве утка высокомодульных, комплексных нитей из волокон фспилона. СВМ и мононитей капрона; сделан расчет торможения нити с учетом жесткости на изгиб рабочей пластины тормоза и получены расчетные формулы по определению натяжения нити; произведена оптимизация процессов питания станка основой и утком, в основу которых положен факторный эксперимент типа 2

Практическая значимость работы. Получены новые виды технических декоративных тканей, которые мо1ут быть использованы не только для оформления салонов самолетов гражданской авиации, но и в быту, судостроении, автомобильной промышленности и в других отраслях. Указанные ткани не горят, выдерживают значи тельные ншрузки и могут использоваться не юлько как декоративные, но и в качестве армирующего компонента при формировании пластмасс.

Сделан расчет уработки нитей основы и утка для одного из вариантов ткани. В основу расчета положена методика определения длины нити, заработанной в ткань. Для этого использованы ряды Фурье. Данная методика позволяет найти уработку нитей еще на стадии проектирования ткани, что особенно важно, если разрабатывается новая ткань.

Спроектирован и изготовлен стенд по определению силы торможения нити уточным тормозом станка СТБ. Стенд позволяет оценить влияние на торможение нити величины прогиба рабочей пластины тормоза, начальной деформации пружипы подвижной стойки, а также суммарный эффект при одновременном изменении указанных величин. Кроме того, с помощью стенда можно дать оценку торможения нити уточным тормозом, если использовать пружины разной жесткости, соединенные с подвижной стойкой.

Разработаны оптимальные параметры заправки ткацкого станка, что позволило снизить обрывность основных и уточных нитей и привело к повышению производительности ткацкого оборудования и более высокой зоне обслуживания станков ткачом.

Промышленная апробация. Опытные образцы новых технических тканей прошли апробацию в научно-производственном объединении «КОНВЕРСИПОЛ», г. Иваново. Получены удовлетворительные результаты.

Публикации. Материалы диссертации отражены в девяти печатных работах.

Апробация работы. Основные материалы диссертационной работы доложены и получили положительную оценку:

- на международной научно-технической конференции «Современные наукоемкие технологии и перспективные материалы текстильной и легкой промышленности» ( Прогресс -98). Иваново: ИГТА. 1998;

- на международной научно-технической конференции «Современные наукоемкие технологии и. перспективные материалы текстильной и легкой промышленности» (Прогресс -99). Иваново: ИГТА, 1999;

- на межвузовской научно-технической конференции студентов и аспирантов «Дни науки - 99», Санкт-Петербург: СПГУТ и Д. 1999;

- на заседаниях кафедры ткачества ИГТА за период с 1997 по 2000 год;

- на расширенном заседании кафедры ткачества ИГТА (июнь 2000 г.).

Структура и объем работы. Диссертационная работа состоит из введения, пяти глав, обобщенных выводов и рекомендаций. Список литературы включает 72 источника. Работа содержит 123 страницы машинописного текста. 23 рисунка и 13 таблиц. Приложений 10. Общий объем работы составляет 136 страниц.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении приводится обоснование актуальности работы, ее цель, задачи и методы исследования. Отмечается научная новизна и практическая ценность использования технических тканей в авиационной промышленности.

В нерпой глане диссертации дан оГпор источников информации, посвященных производству тканей и тканых полуфабрикатов, применяемых при получении композиционных термопластов и армированных пластмасс.

Наиболее целесообразен способ получения композитов на основе термопластичных полимерных материалов, что существенно улучшает экологические показатели процесса, а также повышает его экономичность и производительность. Для изготовления композита используют ткани, состоящие из высокомодульных, термостойких нитей и плавких мононитей. С интенсивным развитием производства химических волокон появилась возможность все шире использовать их при создании новых материалов. Наряду с минеральными волокнами большой интерес представляют органические волокна, такие, как терлон, фенилон, СВМ и другие. В настоящей работе использованы последние два вида волокон и на основании их разработаны новые виды технических тканей. Применение таких тканей можно значительно расширить. Их можно использовать в судостроении, при производстве автомобилей, в военном деле.

Во второй главе рассматриваются вопросы получения термопластов и проектирования тканей заданных характеристик, а также описывается способ получения декоративного термопласта.

Для получения термопласта в качестве исходных материалов используют ткани, содержащие плавкие и армирующие компоненты. Собирается пакет заготовок, состоящий из данных тканей. Декоративную ткань располагают в верхней части пакета. Под действием температуры и давления плавкий компонент образует расплав, который при остывании соединяет в одно целое декоративную ткань и пакет заготовок, образуется пластик.

Отмечены требования, предъявляемые к декоративным техническим тканям:

о

- заполнение ткани волокнистым материалом должно быть таким, чтобы в процессе формирования изделия на поверхности гкаии не выступали компоненты связующего;

- ткань должна изготавливаться из термостойких, высокомодульных нитей:

- при формировании композиционного пластика цветовая гамма волокнистого материала не должна изменяться

- поскольку композит выпускается не только в виде термопласта, по и в виде разнообразных изделий, ткань должна легко принимать форму матрицы;

- при разработке рисунков переплетения ткани нужно учитывать. 41061,1 на аыках декоративных панелей орнимеш рисунки» ¡¡с нарушался'.

- получение ткани должно осуществляться без особых затрат и на существующем оборудовании;

- поскольку ткань предназначена для авиастроения, то ее поверхностная плотность должна быть минимальной, по она должна выдерживать заданные нагрузки как по основе, так и но утку.

Исходя из -л их требований был разработан алгоритм проектирования ткани, где начальным этапом является обоснование варианта ткани. Под этим подразумевается назначение ткани и совокупность условий, которым она должна удовлетворять.

Вторым этапом проектирования ткани яплястся выбор сырьевого состава. Здесь надо предусмотреть, чтобы используемые волокна и нити отвечали требованиям, приведенным выше, и одновременно их стоимость была как можно ниже. В противном случае применение композита будет экономически неприемлемо.

Одним из важнейших требований авиапромышленности является снижение веса изделий при сохранении их прочностных характеристик. В связи с этим поверхностная плотность гкани должна быть ограничена. Третий этап проектирования ткали предусматривает нахождение разумного компромисса между весом ткани и ее прочностью как в направлении нитей основы, так и нитей утка. Следует учитывать нагрузки, которым подвергаются нити в термопласте.

Обоснованием линейной плотности основной и уточной нитей посвящен четвертый этап проектирования ткани. Желательно использовать те нити. которые наиболее массово выпускаются химпредприятиями.

Пятым этапом проектирования ткани предусматривается определение технологических плотностей ткани по основе и утку. В основу расчета положены прочностные характеристики ткани и нитей. Поскольку проектируется ткань анизотропной структуры по прочности, то здесь можно усилить одно направление ткани путем увеличения количества нитей, (например, основы) и снизить - другое. Кроме того, можно использовать нити из разных волокон.

Разработке рисунка ткани посвящен шестой этап ее проектирования. Используются мелкоузорчатыс виды переплетений, которые на стыках декоративных панелей не приводят к нарушению рисунка ткани. Поскольку класс мелкоузорчатых переплетений довольно обширен, то разработка декоративных фрагментов ткани не вызывает каких-либо затруднений.

Одним из важных показателей расчета ткани является уработка основных и уточных нитей. Знание уработки, особенно на начальной стадии проектирования ткани, позволяет правильно подсчитать как линейную, так и поверхностную плотность ткани. Эюму посвящен седьмой этан проектирования ткани.

Технический (заправочный) расчет ткани является завершающим. В лом разделе подсчитышжнся все необходимые данные, которые характеризуют ткань. Было рассчитано девять вариантов. Наиболее приемлемой оказалась ткань, поверхностная плотность которой составляет 139 г/м*.

Следует осетин», чю получение гкани осуществлялось на станке CTIJ2-180, оснащенном ремизоподъемной кареткой С[С11-14-2. С целью разнообразия рисункоп переплетения в заправке станка использовано четырна-дцап. ремизок, i.e. каретка СКН была кнружена полностью.

Остановимся па уработке нитей основы и утка. Анализ различных видов переплетений показал, что п основном они отличаются между собой длиной основных и уточных перекрытий. В одном случае основная нить перекрывает уточную один раз. d другом два, три и более. Аналогично можно сказать и о нити утка. Например, для ткани полотняного переплетения основная нить чередуется с уточной по закону 1/1 1/1 ..., для саржи 1/2 - 1/2 + 1/2 ..., сатина 5/2 - 1/4 ч 1/4 и т.д. Подобная запись отражает положение нити в ткани как в раппорте переплетения, так и за его пределами. Однако, рассмотрев любую отдельно взятую нить, мы можем описать ее геометрию с помощью рядов Фурьо. Это позволит получить аналитическое выражение формы осевой линии нити, которое можно использовать при анализе строения ткани и расчете уработки нитей.

Приведен расчет уработки для переплетения саржи 2/1. Поскольку основная нить перекрывает две уточные и затем опускается вниз, а рапнорт переплетения равен трем, то функция, описывающая геометрию осевой линии нити, записана в следующем виде.

h,rr/i: . .те[0;0.5к]

hj 2 , .re [0,5 с; 1,5 г)

-h0(x-2e)je , jce[l,5e\2,5c]

ч)/е , -хе[2,5е;3г;],

где lt0 - высота волны нити'.

в

2 [ 2mix 3/;0 ( mi . 5даЛ

а„=— ](x)cos-ах=—-— cos mi + cos--2cos- . (2)

Ъе ^ 3e 2jt п ^ 3 3 J

Из (2) следует «i = - 0,23 ha; a2 = 0,06 ha.

Офаничиваемся двумя коэффициентами аь т.к. дальнейшее их вычисление нецелесообразно ввиду малости.

Коэффициенты Ьп определены, используя равенство

, 2 . . 2л?IX ЪИа (. mi . . Зли4)

f /(*)sin — = Sin__2SHI — J. (3,

у ¿л ii - '

Из (3) получено by = 0,34 ha; b2 = 0,1 //„. Найдена постоянная ряда

2

« = /(л-)бй- = 0,34 мм. (4)

3f 0

С учетом (2) - (4) ряд Фурье примет вид

f(x) = hafo,17 - 0,23cos — + 0,06cos — + 0,34 sin — + 0,1 sin —1. (5) ^ 3s 3A' 3e 3e J

Ряд (5) аналитически описывает форму осевой линии нити. Используем (5) для нахождения уработки нити. Длина кривой будет

Ъс I-т —

L= \ ф +f2(x)dx = 1.581 мм. (6)

Зс

/ о

Уработка основной нити составит

а =к2Ъ£ •Ю0% = 1'5-81 1,5-Ю0% =5,12%. (7)

Ь 1,581

Уработка угочной - ау = 4,04 %.

Применение рядов Фурье позволяет не только получить аналитическое выражение формы осевой линии нити, рассчитать ее уработку, проанализировать строение ткани, но и использовать полученное выражение для решения задачи силового взаимодействия нитей в ткани.

Третья глава диссертационной работы затрагивает вопросы движения нити через уточный тормоз станка СТБ. Эгому посвящены отдельные публикации Ефремова Г".Д., Мигушова И.И. и других. По в целом они не затрагивали такой важный показатель, как жесткость па изгиб рабочей пластины тормоза, что в конечном итоге не позволяло получить достоверных результатов по нахождению натяжения нити. Отмечено, что декоративные технические ткани вырабатываются из высокомодульных синтетических нитей, технология переработки которых еще не достаточно разработана, особенно это касается прокладывания уточной нити, на качество ткани непосредственно влияет работа уточног о тормоза, чем и обусловлено особое внимание к данному механизму станка CTU.

В первом приближении была решена задача без учета жесткости пластины на изгиб, а работу тормоза рассматривали в условиях статики, когда движущаяся ни ть зажата между его рабочими поверхностями. Получено следующее расчетное соотношение:

О = 0оех + 1.25С [ло + 0.025/г )(l + /, //2 )(ех - i). (8)

где Q0 - натяжение нити до уточного тормоза;

/| и /2 - коэффициенты трения нити о поверхность пластины и ланки; С - коэффициент жесткости пружины подвижной стойки; Л0 - начальная деформация пружины; h - величина прогиба пластины тормоза; * = 0.04/2Л.

В диссертационной рабо те приведено решение данной задачи с учетом жесткости пластины тормоза на изгиб. В основу решения положено уравнение (8). Здесь первое слагаемое отражает изменение натяжения нити при ее огибании криволинейной поверхности, второе — изменение натяжения за счет действия нормальной нагрузки.

Применительно к нашему случаю уравнение (8) записано следующим образом:

Qm=Q0ex+RN{.f\+hl (9)

где Rn - реакция лапки с учетом жесткости пластины тормоза па изгиб.

Для решения задачи использован принцип возможных перемещений,

следует вычислить интеграл:

21

[ЩЩ<к = О,

о

где L(Y) - уравнение равновесия пластины;

<5У - возможные обобщенные перемещения точек осевой линии

пластины:

21 - длина пластины тормоза. Уравнение равновесия пластины имеет вид:

Ы4 V Ы2У

/.<7) = /•;/ —- - Р —- + НЫ<1(х -/) =(), (11)

Л'4 с1х2

где Е - модуль упругости пластины;

J ~ момент инерции сечения пластины:

/ - координата ючкн приложения сосредоточенной нагрузки: ¿(х-1) - дельта-функция Дирака.

Прогиб пластины представлен через известную функцию, которая удовлс-1воряст граничным условиям:

Г = (12)

где а - число, требующее определения.

Возможные обобщенные перемещения точек осевой линии пластины записаны в виде функции, подобной прогибу:

ет=1-созу. (13)

Вычислены производные от (12) до четвертой включительно, подставлены в (11) и с учетом (10) и (13) получено

1

4 „ „ 'яг

, ал га ал та

- Е/ -»— соя---г— соя — +■ - /)

/4 / /2 / А

1-сояу^г =0. (14)

Из (14) находим число я, подставляем его в (12) и учитывая, что Лдг приложена в середине пролета пластины-тормоза, имеем:

4/3

V—— Л 05)

При подстановке (15) в (9), получено выражение для определения натяжения уточной нити при выходе ее из тормоза с учетом жесткости на изгиб тормозной пластины:

лг{лгЮ +1гр)и

КСЛИ ПОЛОЖИТЬ /1 ^ /т. ТО (1(1) примет вил

_г пГ^Ю +1гр)ь/х

(17)

Чтим оцениIь (1С-») и (17), был проведен женеримеш. Д.1Я лого сконструирован и изготовлен стенд, имитирующий движение нити через уточной тормоз.

Оказалось, что расчетные уравнения, 1де учтена жесткость пластины, реально отражают фактическое натяжение уточины при се движении через тормоз. :>ти уравнения следует рекомендовать к практическому применению. Друже формулы мшу| бьиь использованы только для прикидочных расчетов.

Чстпертаи слана поснящсна оптимизации процессов питания станка основой и утком. Использовался факторный эксперимен т типа 2".

При подработке параметров заправки основы в качестве изменяемых факторов были приняты.

Л") - величина заступа, град;

Л'2 - натяжение нитей основы. сН;

Д'з - длина зева, мм.

В качестве критерия оптимизации принята обрывность основы, приходящаяся па один погонный метр ткани. Получена следующая регрессионная модель:

Модель адекватна. Из се анализа следует, что наименьшая обрывность основных нитей будет, если значения X] и Х2 принять максимальными, а д:з - минимальным.

В окончательном варианте рекомендованы следующие параметры заправки основы:

величина заступа - 25°; натяжение основы - 60 сП; длина зева - 430 мм.

При оптимизации процесса питания станка утком исследовалось число потерь нити прокладчиком. В качестве переменных величин приняты следующие:

У -0,46-0,035.ч -0,04х2 +0,01х3.

(18)

7.1 - глубина прогиба пластины уточного тормоза, мм;

¿2 - расстояние от паковки до нитепроводника, мм; - сила сжатия нити губками прокладчика, Н.

Получена линейная адекватная математическая модель

и ~ 0,627 I 0,05 21- 0,043 (19)

Параметр и отражает число потерь нити прокладчиком, приходящееся на один погонный метр ткани.

Минимальное число потерь нити будет при следующих параметрах заправки уточной нши.

величина прогиба пластины тормоза - I мм;

сила сжатия ниги губками прокладчика - 30 II;

расстояние от паковки до нитепроводника - 140 мм.

Питая глава диссертационной работы посвящена расчету экономического эффеюа. Использование оптимальных параметров заправки станка привело к снижению обрывности основных и уточных нитей, что позволило увеличить зону обслуживания станков ткачом. В результате сокращения работающих и, как следствие, расходов на их содержание ожидаемый экономический эффект составит 1092490 рублей в год на 1000 ткацких станков.

ОБОБЩЕННЫЕ ВЫВОДЫ II РЕКОМЕНДАЦИИ

1. Разработан алгоритм проектирования новой технической декоративной гкани, в основу которого положены критерии, обеспечивающие получение тканей заданных свойств.

2. На базе мелкоузорчатых видов переплетений разработаны и получены декоративные ткани для отделки композиционных термопластов и панелей, используемых при оформлении салонов самолетов гражданской авиации. Ткани обладают огнеупорностью и нетоксичны. Выдерживают значительные нагрузки и мо1уг быть использованы в других отраслях промышленности.

3. Разработана методика и произведен расчет уработки нитей основы и утка в тканях саржевого переплетения, в основу которого положены ряды Фурье. Данная методика позволяет более точно находить уработку нитей еще на начальной стадии проектирования новой ткани, что позволяет определить линейную и поверхностную плотности ткани.

4. Рассмотрено Взаимодействие нити с криволинейными поверхностями уточного тормоза станка СТБ и получены расчетные формулы для оценки натяжения нити. Для практического применения рекомендуются соотношения, в которых учитывается жесткость на изгиб рабочей пластины тормоза. Без учета жесткости ошибка при расчете натяжения уточной нити может достигать 50 %.

5. Поскольку в утке используются новые нити (СВМ),технология переработки которых еще не достаточно разработана, а натяжение нити является одним из важнейших факторов при формировании ткани, произведен анализ влияния различных факторов на работу уточного тормоза, в частности линейной плотности, трения нити о рабочие попсрхпости тормоза, изменения величины прогиба тормозной пластины, начальной деформации пружины и ее жесткости, а также одновременное влияние начальной деформации пружины и величины прогиба пластины, что в конечном итоге определяет качество выпускаемых гканей.

6. На основе активного факторного эксперимента подработаны параметры заправки основы для получения декоративной ткани. 11олучсна многофакторная адекватная модель, из которой следует, что минимальная обрывность основы будет, если величина заступа составит 25°, натяжение основной нити - 60 сН, длина зева - 430 мм.

7. Найдены оптимальные параметры заправки утка и получена линейная регрессионная математическая модель, где оказались значимы значения прогиба пластины уточного тормоза и сила сжатия нити |убками прокладчика. Рекомендованы следующие параметры заправки угка: величина прогиба пластины - 1 мм; сила сжатия губок - 30 Н; расстояние от паковки до ните-прочодника- 140 мм.

8. Ожидаемый экономический эффект от внедрения настоящей работы в производстве составляет 1092489,6 р. па одну тысячу ткацких станков.

Основные положения диссертации изложены в следующих публикациях:

1. Степанов С.Г., Кочетов A.A. Взаимодействие нитей в тканях фундаментальных переплетений /'/' Современные наукоемкие технологии и перспективные материалы текстильной и легкой промышленности (Прогресс - 98): Тез. докл. международной научно-технической конференции. - Иваново: ИГ-ТА 1998.-С. 133 - 134.

2. Кочетов A.A., Степанов С.Г. Натяжение нити при ее движении через уточный тормоз станка СТБ Н Современные наукоемкие технологии и перспективные материалы текстильной и легкой промышленности (Прогресс -98): Тез. докл. международной научно-технической конференции. - Иваново: ИГТА, 1998.-С. 158- 159.

3. Степанов С.Г.. Кочетов A.A.. Степанов Г.В.. Элементы анализа строения ткани // Современные наукоемкие технологии и перспективные материалы текстильной и легкой промышленности (Протресс - 99): Тез. докл. международной научно-технической конференции. - Иваново: ИГТА. 1999.-С. 164-165.

4. Степанов С.Г., Кочетов A.A., Степанов Г.В. Ткань для отделки панелей и термопластов // Современные наукоемкие технологии и перспективные мшериалы icwiильной и легкой промышленности (llpuipecc - 99): Тез. докл.

международной научно-технической конференции. - Иваново: ИГТА, 1999,-С. 87 - 89.

5. Степанов С.Г.. Кочетов Л.Л., Степанов Г.В. Торможение уточины на станке CTR // Современные наукоемкие технологии и перспективные материалы текстильной и легкой промышленности ( Прогресс - 99): Тез. докл. международной научно-технической конференции. - Иваново: ИГТА, 1999.- С. 97.

6. Кочетов A.A. Декоративная ткань для отделки панелей и термопластов// Дни науки - 99: Тез. докл. межвузовской научно-технической конференции студентов и аспирантов. ■ СПб.: !У9'Л- С. 28 - 29.

7. Степанов С.Г., Кочетов A.A. Уточный тормоз станка СГЬ // Изв. вузов. Texiioiiui ия гекс| ильной npoMi.ii пленное) и. - 1998. - N 6. - С. 50-53.

8. Степанов С.Г., Кочетов A.A.. Описание геометрии нити в ткани с помощью рядов Фурье // Изв. вузов. Технология текстильной промышленно-с!и.~ 1999.-N2. -С. 56-58.

9. Салихова А.Х, Кочетов A.A., Степанов Г.В. Вопросы строения ткани // Молодые ученые - развитию текстильной и легкой промышленности (Поиск - 2000): Тез. докл. межвузовской научно-технической конференции аспирантов, магистров и студентов. - Иваново: ИГТА, 2000.- С. 37.

ВВЕДЕНИЕ

1. ОБЗОР ИСТОЧНИКОВ ИНФОРМАЦИИ 8 ! .1. Волокна и гкаыи, используемые при получении термопластов 8 1.2. Прокладывание утка на станках СТБ 23 ].3. Анализ источников информации и постановка задачи исследования

ВЫВОДЫ

2. ПРОЕКТИРОВАНИЕ ТКАНИ

2.1. Алгоритм проектирования ткани

2.2. Рисунки переплетения ткани

2.3. У работка основы и утка

2.4. Технический расчет ткани 56 ВЫВОДЫ

3. ПИТАНИЕ СТАНКА СТБ УТКОМ

3.1. Натяжение уточной нити

3.2. Экспериментальная часть

3.2.1. Стенд

3.2.2. Расчет- количества опытов

3.3. Анализ движения нити через уточный тормоз 77 3.3Л. Определение жесткости на изгиб рабочей пластины 77 3.3.2. Натяже ние нити

ВЫВОДЫ

4. ОПТИМИЗАЦИЯ ПРОЦЕССОВ ПИТАНИЯ СТАНКА ОСНОВОР1 И УТКОМ

4.1. Параметры заправки основы

4.2. Параметры заправки утка 99 ВЫВОДЫ

Актуальность темы. Для отделки салона самолета гражданской авиации используют декоративные сотовые панели и термопласты. В качестве исходных материалов применяют технические ткани, основу которых составляют высокомодульные термостойкие нити. На поверхности ткани методами ткачества создаются всевозможные узоры, которые украшают декоративный материал. С другой стороны пластик или панель могут подвергаться определенным нагрузкам, что связано с конструктивными особенностями воздушного лайнера. Следовательно, декоративная плата, по крайней мере, должна удовлетворять двум основным требованиям: иметь хороший внешний вид и обладать нужной прочностью. Можно создать высокопрочный, но тяжелый материал, что для авиационной промышленности неприемлемо. Поэтому для авиации разрабатывают и создают материалы на основе волоконной технологии, куда входят и специальные технические ткани. Их использование позволяет получить композиционные термопласты с улучшенными физико-механическими свойствами. В этом заключается актуальность рассматриваемой темы.

Целью исследования является техническое обоснование, разработка и получение новых видов декоративных тканей, используемых при отделке сотовых панелей и термопластов.

Для достижения поставленной цели решены следующие задачи:

- обоснованы основные положения и требования, предъявляемые к техническим декоративным тканям;

- разработан алгоритм проектирования ткани;

- исследовано движение синтетических нитей через уточный тормоз станка СТБ;

- оптимизированы процессы питания станка основой и утком.

В качестве методов исследования использовались анализ и синтез, эксперимент, основные положения механики и прикладной математики. Использовалась высокоточная аппаратура и ЭВМ. Достоверность результатов достигалась необходимым объемом наблюдений для каждого конкретного эксперимента.

Научная новизна: на основании разработанного алгоритма приводится последовательность расчета декоративной ткани анизотропной структуры, в основу которого положены прочностные характеристики высокомодульных синтетических нитей;

- показана методика разработки сложных рисунков ткани на базе комбинированных видов переплетений;

- дается обоснование и приводится пример расчета уработки основных и уточных нитей, в основу которого положены ряды Фурье;

- сделан анализ работы уточного тормоза станка СТБ при использовании в качестве утка высокомодульных, комплексных нитей из волокна фенилона. СВМ и мононитей капрона;

- получены формулы для расчета натяжения нити при ее выходе из уточного тормоза станка СТБ, где учтены показатели жесткости на изгиб рабочей пластины тормоза;

- подработаны оптимальные параметры заправки ткацкого станка СТБ, обеспечивающие получение декоративных технических тканей заданных свойств.

Практическая значимость работы. Получены новые виды технических декоративных тканей, которые могут быть использованы не только для оформления салонов самолетов гражданской авиации, но и в быту, судостроении, автомобильной промышленности и в других отраслях. Указанные ткани не горят, выдерживают значительные нагрузки и могут использоваться не только как декоративные, но и в качестве армирующего компонента при формировании пластмасс.

Сделан расчет уработки нитей основы и утка для одного из вариантов ткани. В основу расчета положена методика определения длины нити, заработанной в ткань. Для этого использованы ряды Фурье. Данная методика позволяет найти уработку нитей еще на стадии проектирования ткани, что особенно важно, если разрабатывается новая ткань.

Спроектирован и изготовлен стенд по определению силы торможения нити уточным тормозом станка СТБ. Стенд позволяет оценить влияние на торможение нити величины прогиба рабочей пластины тормоза, начальной деформации пружины подвижной стойки, а также суммарный эффект при одновременном изменении указанных величин. Кроме того, с помощью стенда можно дать оценку торможения нити уточным тормозом, если использовать пружины разной жесткости, соединенные с подвижной стойкой.

Подработаны оптимальные параметры заправки ткацкого станка, что позволило снизить обрывность основных и уточных нитей и привело к повышению производительности ткацкого оборудования и более высокой зоне обслуживания станков ткачом без увеличения физической нагрузки последнего.

Промышленная апробация. Опытные образцы новых технических тканей прошли апробацию в научно-производственном объединении «КОНВЕРСИПОЛ», г. Иваново. Получены удовлетворительные результаты.

Диссертация изложена на 123 страницах машинописного текста и состоит из введения, пяти глав с выводами после каждой главы и общих выводов.

ОБОБЩЕННЫЕ ВЫВОДЫ II РЕКОМЕНДАЦИИ

1. Разработан алгоритм проектирования новой технической декоративной ткани, в основу которого положены критерии, обеспечивающие получение тканей заданных свойств.

2. На базе мелкоузорчатых видов переплетений разработаны и получены декоративные ткани для отделки композиционных термопластов и панелей, используемых при оформлении салонов самолетов гражданской авиации. Ткани обладают огнеупорностью и нетоксичны. Выдерживают значительные нагрузки и могут быть использованы в других отраслях промышленности.

3. Разработана методика и произведен расчет уработки нитей основы и утка в тканях саржевого переплетения, в основу которого положены ряды Фурье.

4. Рассмотрено взаимодействие нити с криволинейными поверхностями уточного тормоза станка СТБ и получены расчетные формулы для оценки натяжения нити. Для практического применения рекомендуются соотношения, в которых учитывается жесткость на изгиб рабочей пластины тормоза. Без учета жесткости ошибка при расчете натяжения уточной нити может достигать 50 %.

5. Произведен анализ влияния различных факторов на работу уточного тормоза, в частности линейной плотности, трения нити о рабочие поверхности тормоза, изменения величины прогиба тормозной пластины, начальной деформации пружины и ее жесткости, а также одновременное влияние начальной деформации пружины и величины прогиба пластины, что в конечном итоге определяет качество выпускаемых тканей.

6. На основе активного факторного эксперимента подработаны параметры заправки основы для получения декоративной ткани. Получена многофакторная адекватная модель, и:* которой следует, что минимальная т обрывность основы будет, если величина заступа составит 25и, натяжение основой нити - 60 сН, длина зева - 430 мм.

7. Найдены оптимальные параметры заправки утка и получена линейная регрессионная математическая модель, где оказались значимы значения прогиба пластины уточного тормоза и сила сжатия нити губками прокладчика. Рекомендованы следующие параметры заправки утка: величина прогиба пластины - 1 мм; сила сжатия губок - 30 Н; расстояние от паковки до нитепроводника - 140 мм.

8. Ожидаемый экономический эффект от внедрения настоящей работы в производстве составляет 1092489,6 р. на одну тысячу ткацких станков.

А <7

1. Достижения в области композиционных материалов. Сборник научных трудов Конф. Истра, Италия, 1978. / Под ред. Дж. Пиатти; перевод с англ. М.Ю. Матвеева и др. Под ред. В.И. Мазунова. М.: Металлургия. 1982. С. 5.8.

2. Применение конструкционных композитов в авиалайнерах 7 Экспресс-информация: Синтетические высокополимерные материалы. 1982. -№28. - Реф. 395.

3. Пластмассы в машиностроении. Сборник статей. М.: Машиностроение, 1964.

4. Каменчев Э.Л., Саковцева М.Б. Свойства и переработка термопластов: Справочное пособие. Л.: Химия, 1983.

5. Термопласты конструкционного назначения. Под ред. Е.В. Тростянской . М.: Химия. 1975. - 240 с.

6. Ениколопян Н.С. Композиционные материалы материалы будущего 7 ЖВХО им. Д.и. Менделеева. - 1978. - Т. 23. - № 3. - С. 272.284.

7. Пластики конструкционного назначения (реактопласты). Под ред. Е.В. Тростянской . М.: Химия, 1974. - 304 с.

8. Красских С.М., Уткина З.Б., Козлов Г.В. Химич Ю.П. Возможность получения и использования цельнотканых облегченных каркасов // Изв. вузов. Технология текстильной промышленности. 1990. - № 5. - С. 102. .103.

9. Асланова М.С. Армирование композиционных материалов стеклянными волокнами 7 ЖВХО им. Менделеева. 1978. - Т. 23. - № 3. - С, 253.258.

10. Шорохов В.М. Установка для изготовления пластиков, армированных непрерывным стекловолокном /7 Химическая технология. -1980. -№3. -С. 20.23.

11. Шорохов В.М. Новикова O.A., Липатов Ю.С., Безрук Л.И. Термопласты, армированные непрерывным стекловолокном // Пластические массы. 1981. - № 6. - С. 29.30.

12. Васильчикова Н.В., Нерсесян Л.З., Степанов Г.В. Исследование строения и свойств технических тканей из химических нитей /' Изв. вузов. Технология текстильной промышленности. 1985. - № 1. - С. 17.20.

13. Степанов Г.В. Создание и технология получения технических тканей для производства композиционных материалов. Автореф. дисс. докт. техн. наук. —М.: МТИ, 1990.-38 с.

14. Стеклонаполненные термопласты: Обзор 7 Сост. Боровикова С.М., Куликовская A.B. М.: НИИТЭХим, 1973. - 96 с.

15. Перепелкин К.Е., Кудрявцев Г.И. Армирующие химические волокна и композиционные материалы на их основе /7 Химические волокна. 1981. -№5. - С. 5.12.

16. Соколов Л.Б. Герасимов В. Д., Савинов В.М., Беляков В.К. Термостойкие ароматические полиамиды. М.: Химия, 1975. - 156 с.

17. Термостойкие волокно фенилон /7 Химические волокна. 1968. - № 6. -С. 72.

18. Кудрявцев Г.И., Токарев A.B., Авророва A.B., Константинов В.А. Сверхпрочное высокомодульное синтетическое волокно СВМ /! Химические волокна. 1974. - № 6. - С. 707.

19. Термостойкое полиамидное волокно терлон /7 Химические волокна. 1972. - № 6. - С. 20.21.

20. Андреев A.A., Зарин A.B., Красина И.Л. Особенности получения тканых наполнителей для углепластиков !! Хим. волокна волокнист, и композицион. мотор, техн. назнач. -М.: 1990. - С. 169.172.

21. Трехмерные армирующие ткани. Neue und erweiterte Anwendungen Dreidimensionale Verstarklingsmaterialien ■'/Techn. Textil Forum. 1991. - 11. № 7. C. 21.- Нем.

22. Техническая ткань. Bauteil auf Basis Abstangsgewebes: заявка 4100738 ФРГ, МКИ5 D 0,3 D 11/00, D 03 D 15/12/Bottger Wolfgang, Pensei Werner. Vorwerk & Co. Interholding GmbH. № 4100738.7; Заявл. 12.01.91; Опубл. 16.07.92.

23. Васильева Г.В., Степанов Г.В. Ткань для получения композиционного материала /У Изв. вузов. Технология текстильной промышленности. 1989. - № 4. --С. 64. 66.

24. Технические ткани. Technische Gewebe / Kessels Karl Heir / ; Tecnh. Rdsch. Sulzer. - 1989. -71. № 4. - C. 37.38. - Нем.

25. Структура высокопрочного многослойного материала: Заявка 2619399 Франция, МКИ4 D 03 D 11/00 / Bompard Bruno. Aucagne Jean; Brochier s.a. № 8711429: Заявл. 11.08.87; Опубл. 17.02.89.

26. Применение углеродных волокон для армирования композиционных материалов. Shindo А. "Сэнъи Когаку. J. Text. Mach. Soc. Jap." 1972, 25. № 8. С. 37.42 (Япон.).

27. Техническая ткань из комбинированных нитей. Заявка И11037 Япония, МКИ4 D 03 D 1/00, D 02 G3/04 Танака Тосиоми. Сутихара Сигэхару.

28. Пат. США Кл. 139 425, (D 03 d 15/02), № 3580296.

29. Пат. США Кл. 139 13, (D 03 d 37/00), № 3719210.

30. Weaving engineered fabrik "Textile Industrie'". USA 1975, 139, № 2. c. 88.99.

31. Пат. США Кл. 139 -383 R. (D 03 d 13/00), № 3874422.

32. Пат. США. Кл. 156 148. (D 03 d 13/00), №3919028.

33. Пат. США Кл. 139 384 R, (D 03 D 3/00, D 03 D 11/00), № 3943980.

34. Пат. США Кл. 428 -259, (D 03 D 15/00), №3997697.

35. A.C. 592889 (СССР). Тканая лента. В.В. Кузьмин, И.С. Кернасовский. В.Г. Оприц и др. Б. ИЗР, 1978, № 4.

36. Франц. заявка Кл. D 03 D 15/12, №2425487.

37. Textiles is ready when you are. Hasselbrack Saliva. "'Text. World". 1982. 132, №5, c. 96, 99. 100.42. Г1ат. США №4320160.

38. Composites get stronger with 3-d reinforcement New process for weaving 3-D preforms produces composites that cannot delaminate. Wehrenberd II Robert II "Mater. End." 1983, 97, № 1. c. 27.31.44. Франц. заявка, № 2497839.

39. Заявка Великобритании, №2097733.

40. Бозга А.Д., Орнатская В.А. Исследование надежности процесса прокладывания утка на станках СТБ. М.: Легкая индустрия, 1978, С. 45.50, 95.98.

41. Чистова И.И., Степанов Г.В. Оптимизация прокладывания сдвоенных уточин при получении трехкомпонентной технической ткани // Изв. вузов. Технология текстильной промышленности. 1986, № 5.

42. Павлов Б.В. Кондратьева В.А., Перов В.Б. Типовые сотовые панели интерьера пассажирских самолетов // Авиационные материалы. -■ 1977. -Зып. 5. С. 64.71.

43. A.C. 1291624, СССР. Композиционный материал / Г.В. Степанов, Г.В. Васильева и др. Опубл. 1987. Бюл. № 7.

44. Кочетов A.A. Декоративная ткань для отделки панелей и термопластов. Вестник межвузовской научно-технической конференции студентов и аспирантов «Дни науки 99». Тезисы. Санкт-Петербург, 1999. С. 28.29.

45. Поздняков Б.П. Методы статистического контроля и исследования текстильных материалов. М.: Легкая индустрия. 1978. С. 255.261.

46. С.Г. Степанов, A.A. Кочетов. Описание геометрии нити в ткани с помощью рядов Фурье // Изв. вузов. Технология текстильной промышленности. 1999, №2, с. 56.58.

47. Губерман М.С. Совершенствование процессов прокладывания уточной нити на ткацких станках АТПР и СТБ. Иваново: ИГТА, 1999.

48. Бронштейн И.Н., Семендяев К.А. // Справоник по математике. М.: Наука. 1986. с. 418.425.

49. Бугров Л.С., Никольский С.М. Высшая математика. Дифференциальное и интегральное исчисление: Учеб. 3-е изд., испр. - М.: Наука. Гл. ред. физ.-мат. лит., 1988. - 342 с.

50. Мартынова A.A., Черникина Л.А. Лабораторный практикум по строению и проектированию тканей: Учеб. пособие для высших учебных заведений текстильной промышленности. М.: Легкая индустрия, 1976. 296 с.

51. Андреева B.C., Ефремов Е.Д. О тормозе уточной нити ткацкого станка СТБ // Изв. вузов Технология текстильной промышленности. 1971. -№ 1. - С. 65.68.

52. Орнатская В.А. и др. Автоматические питание ткацких машин основой и утком. М.: Легкая индустрия, 1975. С. 159.160.

53. Мягушов И.И. Механика текстильной нити и ткани. М.: Легкая индустрия, 1980, с. 145.148.

54. Светлицкий В.А. Механика гибких стержней и нитей. М.: Машиностроение, 1978, с. 54.61.

55. Степанов С.Г., Кочетов A.A., Степанов Г.В. Торможение уточины на станке СТБ. Тезисы международной научно-технической конференции1Ъ

56. Современные наукоемкие технологии и перспективные материалы текстильной и легкой промышленности (Прогресс 99)», ИГТА, 1999.

57. Севостьянов А.Г. Методы и средства исследования механикотехнических процессов текстильной промышленности. М.: Легкая индустрия, 1980.-392 с.

58. Бондарь А.Г., Статюха Г.А. Планирование эксперимента в химической технологии. Вища школа, Киев, 1976.

59. Беляев Н.М. Сопротивление материалов. М.: Гл. редакция физико-математической литературы и издательства «Наука», 1976. - 608 с.

60. Тихомиров В.Б. Планирование и анализ эксперимента (при проведении исследований в легкой и текстильной промышленности). М.: Легкая индустрия, 1974, 260 с.

61. Степанов С.Г. Кочетов A.A. Уточный тормоз станка СТБ /7 Изв. вузов. Технология текстильной промышленности. 1998. - № 6. - С. 50 - 53.

62. Разработка декоративных тканей из термостойких нитей. Отчет по НИР Иваново: ИвТИ, 1988.