автореферат диссертации по технологии материалов и изделия текстильной и легкой промышленности, 05.19.03, диссертация на тему:Разработка метода проектирования и определение оптимальных параметров изготовления тканей комбинированных переплетений

На правах рукописи

УДК 677.024.324.26 (043.3)

РАЗРАБОТКА МЕТОДА ПРОЕКТИРОВАНИЯ И ОПРЕДЕЛЕНИЕ ОПТИМАЛЬНЫХ' ПАРАМЕТРОВ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ТКАНЕЙ КОМБИНИРОВАННЫХ ПЕРЕПЛЕТЕНИЙ

Специальность 05.19.03 "Технология текстильных материалов"

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

МОСКВА - 1996

Работа выполнена в Московской государственной текстильной академии им.А.М.Косыгина на кафедре ткачества.

Научный руководитель: кандидат технических наук,

доцент Мартынова A.A.

Официальные оппоненты: доктор технических наук,

профессор Кудрявин Л.А. кандидат технических наук, Скорикова А.И.

Ведущая организация - АО "Куровской текстиль", г.Куровское

Защита состоится "ХО 11 Фг/тг^г^ 1997 г. в часов на заседании диссертационного совета К 053.25.02 в Московской государственной текстильной академии имени А.Н.Косыгина по адресу: 117918,Москва, М.Калужская,1.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Московской государственной текстильной академии.

Автореферат рагослан " 1997 г.

Ученый секретарь специализированного совета

Осьмин H.A.

АННОТАЦИЯ

В диссертационной работе изложены результаты теоретических и экспериментальных исследований, проведенных с целью разработки метода проектирования и определения оптимальных параметров изготовления тканей комбинированных переплетений, в частности тканей с продольными полосами из различных видов переплетений.

В результате теоретического исследования разработан метод проектирования тканей с продольными полосами по заданной поверхностной плотности с учетом ширины полос различного вида переплетений. Выведены формулы для расчета параметров строения тканей комбинированных переплетений. Спроектированы и выработаны на станке СТБ образцы хлопчатобумажной ткани с продольными полосами из сатинового и полотняного переплетений.

В работе исследовано влияние заправочных параметров ткацкого станка СТБ-175 на физико-механические свойства, строение и условия изготовления тканей с продольными полосами. В результате проведения исследований по плану Бокса получены математические зависимости сеойств и условий изготовления тканей с продольными.полосами от параметров заправки станка, по которым построены двухмерные сечения поверхности отклика.

Определены оптимальные параметры заправки ткацкого станка СТБ-175 при выработке ткани с продольными полосами из полотняного и сатинового переплетений.

Автор защищает:

1. Метод проектирования тканей с продольными полосами из различных видов переплетений по заданной поверхностной плотности.

2. Разработанные новые ткани с продольными полосами.

3. Оптимальные технологические параметры выработки тканей комбинированных переплетений.

4. Метод расчета параметров строения и поверхностной плотности ткани с продольными полосами из различных видов переплетений.

5. ,Программу для проектирования тканей с продольными полосами на ЭВМ.

ОЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ.

Актуальность темы. В настоящее время текстильная промывшей-

ность испытывает много трудностей, е связи с остановкой производства, безработицей, отсутствием сырья или затовариванием складов продукцией не пользующейся спросом.

Дня преодоления создавшихся трудностей, необходимо увеличивать производство тканей массового спроса, расширять ассортимент тканей за счет использования различных еидов переплетений, улучшать качество вырабатываемых тканей, используя для этого современное оборудование. Диапазон применения тканей с продольными полосами очень широк. Из таких тканей получаются красивые портьеры, скатерти и салфетки, а также они используются для пошива различной оделды.

Актуальность темы диссертационной работы обусловлена необходимостью разработки нового ассортимента тканей, имеющих оригинальный внешний вид и необходимые физико-механические свойства.

Делью диссертационной работы является разработка метода проектирования тканей с продольными полосами различного вида переплетений по заданным поверхностной плотности и размерам полос и определение оптимальных технологических параметров изготовления данных тканей на бесчелночном ткацком станке СТБ-175.

ОБЩАЯ МЕТОДИКА ИССЛЕДОВАНИЙ.

Для решения поставленных в работе задач был проведен анализ литературы, посвященный проектированию тканей и оптимизации технологического процесса ткачества. Проведены теоретические и экспериментальные исследования технологических параметров изготовления тканей с продольными полосами. Экспериментальные исследования проводились на существующем технологическом оборудовании с применением стандартных методик.

Научная новизна работы заключается в следующих теоретических и экспериментальных положениях:

- разработан метод проектирования данных тканей по заданной поверхностной плотности, с учетом ширины полос различных переплетений;

- выведены формулы для расчета урайотки нитей осноеы и утка в полосах различных видов переплетений, а также поверхностной плотности ткани;

- спроектированы и изготовлены новые ткани с продольными по-

- Б -

¿юсами из различных видов переплетений;

- определены оптимальные заправочные параметры изготовления данных тканей на станке СТБ на основе изучения поведения нитей'на ткацком станке:

- проведены исследования по определению физико-механических свойств тканей с продольными полосами и определены пути получения тканей с заданными свойствами.

Практическая ценность работы заключается в том, что:

- разработаны условия изготовления и определены оптимальные параметры изготовления тканей с продольными полосами различного вида переплетений на ткацком станке СТБ;

- разработана программа для проектирования ткани с продольными полосами по заданной поверхностной плотности с учетом ширины полос;

- разработан метод проектирования данных тканей;

- спроектированы и изготовлены образцы тканей с продольными полосами различного вида переплетений на ткацком станке СТБ-,

- исследованы параметры строения и физико-механические свойства тканей комбинированных переплетений.

Апробация работы.

Основные результаты работы доложены на научной конференции профессорско-преподавательского состава, аспирантов и сотрудников МГТА /Москва, февраль 1995 г./, Всероссийской научно-технической конференции "Современные технологии текстильной промышленности" /Москва, ноябрь 1995 г./.

Публикации. По материалам диссертации опубликовано 6 работ.

Структура и обьем работы.

Диссертационная работа состоит из введения, 8 глав, общих выводов, списка литературы, включающего 41 наименование, приложений, представленных на 28 страницах. Работа изложена на 152 страницах, включая таблицы, и содержит 30 рисунков, общий объем диссертации 180 страниц.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ.

Во введении обоснована актуальность темы диссертационной работы, ее научная новизна и практическая значимость. Сформулированы цели и задачи исследования.

В первой главе проведен обзор отечественной и зарубежной литературы, посвященной проектированию тканей; оптимизации технологического процесса ткачества; напряженно-деформированному состоянию нитей на ткацком станке.

Анализ литературных источников показал, что проектированию тканей с продольными полосами уделялось мало внимания. Поэтому, с учетом проведенного анализа, ставится задача: создать метод проектирования тканей комбинированного переплетения, то есть тканей с продольными полосами из различных видов переплетений по заданным поверхностной плотности ткани и размерам полос; исследовать условия изготовления, параметры строения и свойства данных тканей на ткацком станке СТБ; провести оптимизацию технологического процесса ткачества тканей с продольными полосами; дать рекомендации по выработке данных тканей.

Во второй главе приводится метод проектирования тканей с продольными полосами по заданной поверхностной плотности с учетом ширины полос различного вида переплетения.

Выведена формула для расчета поверхностной плотности ткани с продольными из различных видов переплетений: ц = ц1 + 02+...+0т

I02»...От - поверхностная плотность полос ткани различных видов переплетений.

Ql - Ki

PollO Г oí

РуЮ Ту

(l-O.Olaoi)lOOO (1-0.Olayi)1000

q2 = к2

Po210 T o2

РуЮ Ту

(1-0.01ао2)1000 (1-0.01ay2)1000

Qm = Km

РотЮ T

РуЮ Ty

(l-O.Olaom)lOOO (1-0.Olaym)1000

Ki,K2,K4n - коэффициент заполнения квадратного метра ткани данным переплетением; Poi.Po2»Pm - плотность ткани по основе, н/дм; -

Ру - плотность ткани по утку, н/дм; Т о1.Т о2.Тот " линейная плотность нитей основы полос ткани различных видов переплетений с учетом деформации нитей после ткачества, Текс;

Ту - линейная плотность нитей утка, Текс; aoi.ao2.3om ~ Уработка нитей основы полос ткани различных пер-пелетений;

ауг.ауг.аут - уработка нитей утка полос ткани различных перпе-летений.

Установлено, что при формировании ткани с продольными полосами из различных видое переплетений нити основы подвергаются разным по величине деформациям и получают различное удлинение, изменяя при этом уработку нитей и их линейную плотность. Поэтому, при проектировании ткани в формуле для расчета поверхностной плотности необходимо учитывать изменение линейной плотности нитей основы после ткачества.

Также, установлено, что для прямолинейного расположения опушки ткани плотность ткани по утку необходимо определять по полосе ткани, имеющей переплетение с короткими перекрытиями.

Для расчета уработки нитей осноеы и утка, входящих в формулу поверхностной плотности ткани, предложены формулы:

- для полотняного переплетения

( ЮОРу/Ру

ао = 1--- I 100 %

ау = 1-

2 /{10% /(Ру^РуфПу.г.+МоПо.*)))2 +(КЬо^р)2 > : ЮОИо/Ро

1ОД X

2 ^104Но /(Р02(адйТ1й.г.+МуПуУв)))'г +(КЬ.у<Зр)2^

для сатинового переплетения

1у/КНу + (Ко-^)<ЗуТ1у.г.

ао=

ау=

/( 1у/ КНу)2+(Ь}Ь0)2 ¿у 1о/'Кно + (!?у^у){ЗоТ1о.г.

(¡?о-1у)с30Т|0г+

/( Ьу 1с/ Кно)2^(ЬуЬу)'2

100 %

100 %

1

- в -

Разработанная методика проектирования.ткани по заданным поверхностной плотности ткани и размерам полос заключается в следующем: в зависимости от назначения ткани выбирается вид сырья, линейная плотность уточных и основных нитей, вид переплетений полос и их размеры, коэффициент наполнения ткани волокнистым материалом по утку полосы, переплетение которой имеет наименьшую длину перекрытий. Далее определяется плотность ткани по утку по формуле:

100 Ку КНу Ру = ---

Ку^уг + 1оС1ов

По заданным размерам полос определяется коэффициент заполнения квадратного метра ткани каждым переплетением: К = а-п/100

а - ширина полосы ткани данного переплетения;

п - количество полос данного переплетения на мг.

Производится расчет уработки нитей основы полос различного переплетения. В формулу поверхностной плотности ткани еводятся полученные значения Ру, К и определяется для каждой полосы плотность ткани по основе.

В третьей главе приведены математические методы и средства исследований. С целью оптимизации технологических параметров заправки ткани на ткацком станке использовался метод математического планирования по плану Бокса (В-3).

Для исследования условий изготовления ткани на станке измерялось натяжение нитей основы в зоне скало-ламели методом злект-ротензометрии.

Параметры строения ткани исследовались по фотографиям микросрезов ткани вдоль основы и утка. Показатели физико-механических свойств нитей и ткани определялись по существующим стандартным методикам.

Четвертая глава работы посвящена проектированию ткани с продольными полосами из сатинового и полотняного переплетений по заданной поверхностной плотности с учетом ширины полос.

Для проектирования данной ткани по заданной поверхностной плотности написана программа на языке Турбо-Бейсик.

Выполнен заправочный расчет данной ткани.

В работе использовалась хлопчатобумажная пряжа линейной плотности 29x2 Текс. Для определения пригодности применяемых в

основе и утке нитей, были проведены исследования по определению разрывной нагрузки, разрывного удлинения и количества циклов на многократное растяжение. Проведенные исследования позволили сделать вывод о возможности применения данных нитей в ткачестве.

В пятой главе проведены экспериментальные исследования влия- ■ ния заправочных параметров ткацкого станка СТБ-175 на условия изготовления тканей с продольными полосами и свойства нитей основы и утка, вынутых из образцов тканей.

В результате исследований были получены математические зависимости между параметрами заправки ткани на ткацком станке и натяжением нитей основы по полосам различного вида переплетений.

Установлено, что с увеличением заправочного натяжения нитей основы, плотности ткани по утку, величины заступа происходит увеличение натяжения нитей основы в моменты заступа, зевообразования и прибоя. Причем, наибольшее натяжение испытывают нити основы в момент прибоя.

Наибольшее натяжение испытывают нити основы полосы ткани полотняного переплетения, наименьшее - сатинового. Разница в натяжении нитей осноеы полос различного вида переплетений приводит к изменению деформации нитей основы и уменьшению линейной плотности нитей.

По математическим зависимостям построены двухмерные сечения поверхности отклика.

В ходе работы установлено, что повреждаемость нитей основы в ткачестве меньше единицы, что говорит о пригодности данных нитей для выработки тканей с продольными полосами при заданных запра- ! вочных параметрах.

В результате исследований установлено, что с увеличением -плотности ткани по утку и заправочного натяжения нитей основы разрывная нагрузка и разрывное удлинение нитей основы и утка, вынутых из ткани, уменьшаются.

В шестой главе проводились исследования влияния заправочных - ■ параметров изготовления ткани на ткацком станке СТБ-175 на физи- Г ко-механические свойства и строение ткани с продольными полосами из сатинового и полотняного переплетений.

В результате экспериментальных исследований установлены< ма- >" тематические зависимости физико-механических свойств- и; строения от заправочного натяжения, плотности ткани по утку, величины зас-

тупа. По данным" математическим зависимостям построены двухмерные сечения поверхности отклика.

Анализ двухмерных сечений поверхности отклика позволил сделать следующие выводы:

- линейная плотность нитей осноеы полосы ткани полотняного переплетения изменяется на большую величину по сравнению с линейной плотностью нитей осноеы полосы ткани сатинового переплетения;

- с увеличением плотности ткани по утку происходит увеличение уработки нитей основы, поверхностной плотности, разрывной нагрузки ткани и уменьшение уработки нитей утка, воздухопроницаемости ткани, прочности ткани на раздирание;

- с увеличением заправочного натяжения нитей основы воздухопроницаемость ткани и разрывная нагрузка ткани увеличиваются, а уработки нитей осноеы и поверхностная плотность ткани уменьшаются.

В седьмой главе приведен сравнительный анализ экспериментальных значений уработки нитей основы и утка и поверхностной плотности ткани с теоретическими значениями, рассчитанными по выведенным формулам.

Отличие фактических значений уработки составляет 0-5 %, поверхностной плотности 0-4 %. Это позволило сделать вывод о том, что выведенные формулы пригодны для расчета уработки нитей осноеы и утка, а также поверхностной плотности ткани с продольными полосами из различного вида переплетений.

В восьмой главе определены оптимальные заправочные параметры ткани с продольными полосами на ткацком станке СТБ-175.

В качестве критериев оптимизации были выбраны следующие:

- натяжение нитей основы

- уработка нитей основы

- поверхностная плотность ткани

В качестве факторов были выбраны:

- плотность ткани по утку Х]_

- величина заступа Хг

- заправочное натяжение Хз

Система уравнений регрессии, характеризующих объект исследования имеет вид:

У1=125.8+7.7X1+4.6X2+13.9X375.7X1X2-5.8X1X3+7.ЗХ2Хз+1.17X12+

+18.33Х22-16.17Хз2 У2=37.5+5.57X1+5.1X2+11.8X3-2.7X1X2+4.29Х1Х3+О.79Х2Хз"11.19х

хХ12+4Л5Х2г+6.48Х32 У3=5.2+0.76X1-0.38X2+0.25X3-0.25Х1Х2+0.2Х1Х3-О.2Х2Х3+0.125X

хХхг-0.275Х22+0.5Х32 У4=8.75+0.39X1+0.67Хз+0.525ХгХ2+0.326Х1Х3-0.475Х2Хз+1.74х

хХ12+0.99Х22-0.86Хзг УБ=201.16-8.28X1-1.21X2-1.19X3+0.74X1X2+1.24Х1Х3+0.07Х2Хз+ +8.74хХ12-5.26Х22+6.66Хзг.

В результате решения компромиссной задачи были установлены следующие оптимальные параметры заправки ткани о продольными полосами из сатинового и полотняного переплетений на ткацком станке СТБ-175, а именно:

- плотность ткани по утку 130 н/дм

- величина заступа 57 мм

- заправочное натяжение нитей основы 75 сН.

ОБЩИЕ ВЫВОДЫ ПО РАБОТЕ.

1. Анализ литературных источников еыявил многообразие методов проектирования тканей. Однако проектированию тканей с продольными полосшли уделялось мало внимания. Поэтому целью данной работы являлась разработка метода проектирования тканей с продольными полосами по заданной поверхностной плотности с учетом ширины полос и определение оптимальных параметров запрагки их на станке СТБ-175.

2. Разработан метод проектирования тканей с продольными полосами из различных видов переплетений по заданным поверхностной плотности и размерам полос. По данному методу разработана программа для проектирования ткани на ЭВМ.

3. Выведена формула для расчета поверхностной плотности ткани с продольными полосами. При определении поверхностной плотности необходимо учитывать изменение линейной плотности нитей после ткачестЕа.

Ц. = 41+02+ ...+0ш

41 = К1

РО110 Т о! РуЮ Ту

(1-0.01ао1)1000 (1-0.01аУ1)1000

02 = Кг

Ро210 Т о2

РуЮ Ту

(1-0.01ао2)1000 (1-0.01аУ2)1000

От = Ь^эт

РогпЮ Т еда

РуЮ Ту

(1-0.01аош)1000 (1-0.01аут)1000

4. Плотность ткани по утку необходимо определять по козффи-циету наполнения ткани по утку по полосе, в которой использовано переплетение с короткими пере!фытиями. 100 КНу

Ру =

5. Выведены новые формулы для расчета уработки основных и уточных нитей в зависимости от параметров строения ткани и вида используемых переплетений, позволяющие установить рациональный расход сырья:

- для полотняного переплетения . ..

100йу/Ру

ао

1-

2 /(10% / (Ру2(!?уМу. г . +М0Т1о. в)))Е+ (Кьойр)2

100 %

ао =

1-

100Ну/Ру

2 /(10% /(Ру2(^у%.г.+Ы0ть.в)))ЧКьоа£>)2

100 г

ао=

- для сатинового переплетения

1у/Кну + (Ро^о^уЪу.г.

1-----

(1?уЧй)с1уТ1уг+ Г—--,, , .о-

юо х

ау=

1—

1у 1о/КНо + (Ру^у)с30П0.г.

/( 1с/ Кно)2+(ЫУ)г

100

+

6. Спроектирована и изготовлена на ткацком станке СТБ хлопчатобумажная ткань с продольными полосами из сатинового и полотняного переплетений.

7. Сравнительный анализ теоретических и фактических значений показал пригодность выведенных формул для расчета уработки нитей осноеы и утка и поверхностной плотности ткани.

8. В результате проведения экспериментальных исследований по плану Бокса получены математические зависимости условий изготовления, физика-механических свойств и строения ткани от запраБоч-ных параметров заправки ткацкого станка. По математическим зависимостям построены двухмерные сечения поверхности отклика, которые позволяют предсказывать значения свойств по заданным технологическим параметрам.

9. При анализе двухмерных сечений поверхностей отклика установлены закономерности изменения строения и свойств тканей с продольными полосами от заправочных параметров ткацкого станка; выявлены факторы, в большей степени влияющие на услоеия изготовления данных тканей.

10. Установлено, что нити основы полос различного вида переплетений испытывают различное натяжение. Это приводит к изменению деформации нитей основы и уменьшению их линейной плотности.

11. Определены оптимальные параметры заправки ткани с продольными полосами из полотняного и сатинового переплетений на ткацком станке СТБ-175:

- платность.ткани по утку 130 н/дм

- величина заступа 57 мм

- заправочное натяжение нитей основы 75 сН

Рекомендации по работе.

1. Проектирование ткани с продольными полосами по заданной поверхностной плотности с учетом ширины полос различного Еида переплетений следует проводить по предложенному методу, а именно: в зависимости от назначения ткани выбирается вид сырья, линейная плотность уточных и основных нитей, вид переплетений полос и их размеры, коэффициент наполнения ткани еолокнистым материалом по утку полосы, переплетение которой имеет наименьшую длину перекрытий. Далее' определяется плотность ткани по утку по формуле:

100 Ry Киу . py = --

Rydyr + todoE

По заданным размерам полос определяется коэффициент заполнения квадратного метра ткани каждым переплетением: К = а-п/100

Производится расчет уработки нитей осноеы полос различного переплетения. В формулу поверхностной плотности ткани веодятся полученные значения Ру, К и определяется для каждой полосы плотность ткани по основе.

При проектировании, в формуле для расчета поверхностной плотности ткани необходимо учитывать изменение линейной плотности нитей основы.

2. Для изготовления хлопчатобумажной ткани с продольными полосами из сатинового и полотняного переплетений необходимо устанавливать следующие заправочные параметры:

- плотность ткани по утку 130 н/дм

- величина заступа 57 мм

- заправочное натяжение нитей основы 75 сН

3. Разработанная ткань с продольными полосами из сатинового и полотняного переплетений может быть использована е качестве скатертей, портьер и салфеток и передана для. внедрения в ткацкую лабораторию МГТА.

По материалам диссертации опубликованы следующие работы:

1. Мартынова A.A., Новикова O.A.

Исследование условий изготовления и свойсте тканей с продольными полосами. - Деп. в ДНЙИТЭЙлегпром. - 24.11.35 N 3635-лп.

2. Мартынова A.A., Литовченко А.Г., Новикова O.A. Особенности изготовления тканей с продольными полосами на

ткацком станке СТБ. - Всерос. науч.-техн. конф., М.: МГТА, 28-29 ноября 1995 года /тез. доки./.

3. Новикова O.A., Меркулов A.B.

Исследование прочности тканей на раздирание. - Сборник науч. трудов, выполненных по итогам конкурса грантов молодых ученых, М.: МГТА,1995.

4. Мартынова A.A., Власова H.A., Новикова O.A.

Определение коэффициента наполнения ткани с продольными полосами. - Всерос. науч.-техн. конф., М.: МГТА, 5-6 февраля 1995 года /тез. докл./.

5. Новикова О.А., Меркулов A.B.

Влияние заправочных параметров на уработку нитей основы и утка. - Сборник науч. трудов, выполненных по итогам конкурса грантов молодых ученых, М.: МГТА,1996.

6. Мартынова A.A., Новикова O.A.

Определение уработки нитей основы и утка в тканях с продольными полосами. - Всерос. науч.-техн. конф., М.: МГТА, 26-27 ноября 1996 года /тез. докл./.

№ 020753 от 04.03.93

Подписано в печать 13.01.97 Сдано в производство 14.01.97 формат бумаги 60 х 84/16 Бумага множ. Усл.печ.л. 1,0 Уч.-нзд.л, 0,75 Заказ 18 Тирак 80

Электронный набор МГТА, II79I8, Малая Калужская, I