автореферат диссертации по технологии материалов и изделия текстильной и легкой промышленности, 05.19.03, диссертация на тему:Разработка метода проектирования и оптимальных параметров изготовления ткани из комбинированных нитей

I ГОСУДАРСТВЕННАЯ ТЕКСТИЛЬНАЯ АКАДЕМИЯ ИМЕНИ А.Н.КОСЫГИНА

На правах рукописи УДК 677.024.324.26 (043.3)

ЛИТОВЧЕНКО АНДРЕЙ ГЕННАДЬЕВИЧ

РАЗРАБОТКА МЕТОДА ПРОЕКТИРОВАНИЯ И ОПТИМАЛЬНЫХ ПАРАМЕТРОВ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ТКАНИ ИЗ КОМБИНИРОВАННЫХ НИТЕЙ

Специальность 05.19.03 "Технология текстильных материалов"

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

МОСКВА - 1995

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

Научный руководитель кандидат технических наук,

доцент Мартынова А.А.

Официальные оппоненты: доктор технических наук,

профессор Ерохин Ю.Ф., кандидат технических наук Левакова Н.М.

Ведущая организация : Акционерное общество

"Куровской текстиль", г.Куровское

Защита состоится

(I

а аок г. - /О

.1995 г. в.

/О

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 разослан '" 1995 г.

Ученый секретарь диссертационного соиета

Осьмин Н.А.

ЛР Л 020753 от 04.03.93

формат бумаги 60x84/16. Усл. л.л. 1,0 Уч.изд. л. 1,0

Заказ 196

. Подписано в печать 18.04.95 Сдано в производство 19.04.95 Бумага множ.

Тираж 80

Электронный набор МГГА, 117918, Малая Калужская, I

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

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

Целью данной работы является разработка метода проектирования тканей из комбинированных нитей нового способа прядения и определение оптимальных технологических параметров изготовления тканей на бесчелночных ткацких станках.

Научная новизна работы заключается в том, что:

- определена возможность изготовления портьерных тканей из комбинированных нитей нового способа прядения;

- разработан метод проектирования тканей с продольными полосами из различных видов переплетений с использованием комбинированных вискозных нитей и х/б пряжи;

- спроектированы и изготовлены образцу портьерных тканей с продольными полосами из различных видов переплетений;

- определены оптимальные заправочные параметры изготовления данных тканей на станке СТБ;

- изучены физико-механические свойства портьерных тканей из комбинированных нитей.

Практическая ценность работы заключается в том, что:

- определена возможность использования комбинированных нитей ноеого способа прядения для изготовления тканей;

- разработан метод проектирования тканей с продольными полосами из различных видов переплетений с применением комбинированных вискозных нитей и х/б пряжи;

- спроектированы и изготовлены новые виды тканей из комбинированных нитей;

- исследованы физико-механические свойства и определены оптимальные параметры изготовления тканей из комбинированных нитей на станке СТБ.

Апробация результатов. Основные положения диссертации отражены в четырех публикациях. Результаты работы обсуждались на заседаниях кафедры ткачества МГТА, заслушивались на конференциях профессорско-преподавательского состава. Результаты работы приняты к внедрению на Кораблинском комбинате шелковых тканей (АО Кор-текс).

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения и восьми глав, общих выводов, рекомендаций и списка использованной литературы. Работа изложена на 103 страницах машинописного текста, иллюстрирована 42 рисунками, включает 26 таблиц и 29 страниц приложения.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность изучения возможности применения комбинированных нитей нового способа прядения в ткачестве, сформулирована цель работы, ее практическая ценность и научная новизна.

В первой главе приведен обзор литературных работ, посвященных проектированию и оптимизации строения тканей и технологического процесса ткачества. Установлен общий подход к проектированию тканей по различным параметрам строения и физико-механических свойств. Рассмотрены способы оптимизации заправочных параметров ткацких станков.В изученных работах отсутствуют методы проектирования и оптимальные параметры изготовления тканей из комбинированных нитей нового способа прядения.

Во второй главе разработан метод проектирования тканей с продольными полосами из саржевого, просвечивающего и полотняного переплетений.

Выведены формулы для расчета теоретических значений уработки основных и уточных нитей в ' зависимости от параметров строения ткани и вида используемых переплетений:

- формулы для проектирования ткани полотняного переплетения:

100Ку/Ру

ас

3-х/ =

х100 %

1-

|/(100Йу/Ру) +с1уТ1у.в.)Кьо^/2)2 > ( 1 )

1001?о/Ро л - хЮО %

|/(1001?о/Ро) 2+ (С^оПо. в. +<^уТ1у. в.) Кьу£у/2)2 ) ( 2 )

формулы для проектирования ткани саржевого переплетения:

Зо=

^ 100Ну/Ру

№у-1:й)с1уТ)уг+

/СЮОИу/Ру- (5?у- Ь0)ауТ5уг)2+ С №01>ав+<1уТ»ув) ^ЬоЬо/Ю2' х* 100 1 ( 3 )

ШКо/Ро

(Р0-Ьус)с10Т10г+/

V(ЮОИо/Ро- (НоЧу0) с1йцог) ((с10Т10В+йуТ1уз) КьуЬу/2) х 100 % ( 4 )

- формулы для проектирования ткани просвечивающего переплете-

ния: Зо:

100№у-2)/Ру

(Ку-^йуПуг /г (Ку^о)йу%гт2г(йоПов+с1уТ)ув)Кьо^1 V [(100(еу-2)/Ру)----] + [

х 100 % ( 5 )

100(1?с,-2)/Ру

эу 1-

---р/ ^(100(Но-2)/Ро)--~-]+[ ---]

х 100 % ( 6 )

где РУ,Р0 - плотность ткани по утку и оеноЕе, Ry.Ro - раппорт ткани по утку и основе,

_ число пересечений нитей утка нитями основы и нитей основы нитями у-тка, Ьо.Ьу - высота волны изгиба нитей основы и утка, с10,с)у - диаметры нитей основы и утка, 'Лог) ^ов >

%т > 'Пув,- коэффициенты смятия нитей основы и утка по вертикали и горизонтали, Ку-;у,КЬо - коэффициенты, характеризующие высоту еолны изгиба нитей утка и основы.

Выведены формулы для расчета коэффициентов наполнения по ут-тканей различных видов переплетений в зависимости от парамет-

ров строения ткани с учетом длины раппорта по утку и уработки нитей основы:

- формулы для проектирования тканей полотняного и саржевого переплетений:

К „ ---( 7 )

Ьйу(1-0.01ао)

- формулы для проектирования тканей просвечивающего переплетения

(Ну-З^у.г^сДэ.ь. ЕуЗу.г.+ЬсДэ.ь. , _ %

Кну=0.4 -+ 0.6 --( 8 )

ЬКу(1-0.01ас) Ьйу(1-0.01ао)

где - длина раппорта ткани по утку.

Представлен порядок проектирования тканей с продольными полосами из различных видов переплетений. Установлено, что выработка данных видов ткани возможна в случае, если коэффициент наполнения ткани по утку не превышает 1.

В третьей главе представлены математические методы, применяемые при оптимизации изготовления тканей из комбинированных нитей и средства исследования процесса изготовления тканей на станке и физико-механических свойств образцов.

В четвертой главе работы проводились исследования физико-механических свойств комбинированных вискозных нитей нового способа прядения и х/б пряжи и основных параметров строения образцов портьерной ткани. Проведен заправочный расчет портьерной ткани и теоретический расчет уработки основных и уточных нитей и коэффициента наполнения ткани по утку.

Технология производства комбинированных нитей при помощи прядильно-крутильной пневмомеханической машины разработала на кафедре механической технологии текстильных материалов МГТА им. А.Н.Косыгина. Комбинированные нити нового способа прядения имеют оригинальный внешний вид, себестоимость их производства ниже, чем пряжи традиционного способа получения.

Анализ данных исследования физико-механических свойств комбинированных вискозных нитей Т=50 текс и х/б пряжи Т=50 текс позволяет сделать следующие выводы:

1. Разрывная нагрузка и разрьшное удлинение изучаемых нитей соответствует требованиям стандартов для данных видов нитей и пряжи, что свидетельствует о возможности применения их в ткачестве,

2. Исследуемые нити имеют высокую устойчивость к циклическим нагрузкам, что позволяет прогнозировать их стабильное поведение в процессе ткачества.

В заправочном рисунке портьерной ткани используются полосы саржевого, просвечивающего и полотняного переплетений, чередующееся по ширине заправки.

Портьерная ткань вырабатывалась на двухполотном ткацком станке СТБ-220. Одно полотно станка имелов основе комбинированные вискозные нити, второе - х/б пряжу, в утке использовалась комбинированная вискозная нить.

Изучение геометрических характеристик комбинированных вискозных нитей в тканях различных видов переплетений проводилось по образцам, выработанным по матрице однофакторного планирования с изменением плотности ткани по утку. Параметры строения выработанных образцов исследовались при помощи микросреэов, изготовленных по методике, принятой на кафедре ткачества МГТА. Графики зависимости величины уработки в полосах исследуемых переплетений от плотности ткани по утку представлены на рис. 1.

По методике проектирования, предложенной в гл.2, была разработана программа расчета и произведен теоретический расчет ура-ботки основных и уточных нитей и коэффициента наполнения ткани по утку по полосам саржевого, просвечивающего и полотняного переплетений портьерной ткани. Для проведения расчета предварительно определяются следующие начальные условия:

1. Виды переплетений в полосах, которые характеризуются значениями Но, 1у.

2. Виды сырья нитей основы и утка, их линейная плотность Т0 и Ту и коэффициенты смятия нитей в ткани -

■По.В. »Т>О.Г. >Т1у.В»'Пу.Г.

3. Порядок фазы строения для каждого вида переплетения, характеризующийся коэффициентами Кьо и Кьу-

Расчет производился в следующем порядке:

1. Определяются диаметры нитей основы и утка до ткачества:

ао Л 1514-1Э-12 1110987654-

г

13(7

140 150 160 170 180 190 200 Ру,н/дм

- ткань полотняного переплетения, У=35.500-3987/X

--- ткань просвечивающего переплетения, ¥=27.700-3122/Х

•-----ткань саржевого переплетения, У=20.740-2375/Х

Рис.1. График зависимости величины уработки основных нитей плотности ткани по утку. Основа - комбинированная вискозная нить.

й = 0.1с /0.1Т

2. Определяются горизонтальные и вертикальные размеры поперечных сечений нитей основы и утка в ткани:

<1о.в. =<ЗоПо.в. > • с!у.в. =с1у'Пу.Е.» <3у.г. =с!уТ1у.г.

3. Определяется расчетный диаметр нити в ткани:

4. Определяется высота еолн изгиба нитей основы и утка:

h0 = dpKho. hy = dpKhy

5. Производится расчет уработки нитей основы и утка тканей различных переплетений:

- для полотняного переплетения по формулам 1 и 2;

- для саржевого переплетения по формулам 3 и 4;

- для просвечивающего переплетения 5 и б.

5. Производится проверка возможности выработки ткани из выбранных переплетений. Рассчитываются коэффициенты наполнения тканей по утку данных видов переплетений при помощи следующих формул:

- для полотняного и саржевого переплетений по формуле 7;

- для просвечивающего переплетения по формуле 8.

Графики зависимости величин коэффициентов наполнения по утку тканей в полосах от плотности ткани по утку представлены на рис.2. Установлено, что выработать портьерную ткань без искривления её опушки возможно при плотности по утку не более 150 н/дм. Сравнительный анализ теоретических и зкспериментальных данных подтвердил правильность формул, предложенных для проектирования.

В пятой главе работы проводилось исследование условий изготовления портьерной ткани на станке СТБ-220. Изучалась взаимосвязь плотности ткани по утку, величины заступа, длины задней части зева, заправочного натяжения и натяжения осноеных нитей в момент заступа, зевообразования и прибоя.

В процессе изучения влияния ваправочных параметров станка на натяжение основных нитей по полосам было установлено, что наибольшее натяжение имеют нити основы в полосах полотняного переплетения, а наименьшее - саржевого переплетения. Увеличение запра-

Кну 1.15-1.10-1.05-1.00-0.95-0.90--0.85

о.8а-

0.75--

130 140 150 160 170 180 190 £00 Ру,Н/ДМ

ткань полотняного переплетения, У=1.620-100/Х ткань просвечивающего переплетения, У=1.699-111/Х ткань саржевого переплетения, У=1.867-144/Х

Рис.2. График зависимости коэффициента наполнения ткани по утку от плотности по утку. Основа - комбинированная вискозная нить.

вочного натяжения и плотности ткани по утку оказывает заметное влияние на увеличение натяжения основы, особенно в момент заступа. Увеличение заступа приводит к некоторому увеличению натяжения основы во все периоды тканеобразования. Увеличение длины задней части зева не оказывает существенного влияния на натяжение основных нитей.

Разница в натяжении основных нитей полос различного переплетения приводит к тому, что отпускаемой длины основы за один оборот главного вала станка будет недостаточно для полосы полотняного переплетения и избыточно для полос саржевого переплетения. За счет этого нити основы в полосах полотняного переплетения деформируются в процессе ткачества, что уменьшает их линейную плотность, разрывную нагрузку, разрывное удлинение и увеличивает ура-Оотку. Установлено, что увеличение уработки основных нитей соответствует уменьшению их линейной плотности.

В шестой главе изучалось влияние заправочных параметров изготовления ткани на станке на натяжение основных нитей при проведении многофакторного эксперимента по матрице Бокса.

Проведенные исследования позволили установить математические зависимости между натяжением основных нитей по полосам переплетений и заправочными параметрами станка СТБ-220.

Анализ поверхностей отклика и уравнений регрессии натяжения основы показал, что максимальное натяжение основных нитей наблюдается при установке на станке следующих заправочных параметров:

- заправочное натяжение нитей основы 85 сН/нить;

- плотность ткани по утку 150 н/дм;

- величина заступа 60 мм.

Минимальное натяжение основных нитей наблюдается при установке на станке следующих заправочных параметров:

- заправочное натяжение нитей основы 65 сН/нить;

- плотность ткани по утку 110 н/дм;

- величина заступа 40 мм.

В седьмой главе исследовались физико-механические свойства портьерной ткани в полосах различных переплетений и определялись оптимальные параметры изготовления ткани на станке СТБ-220.

Существующий стандарт на декоративные ткани, к которым относится портьерная ткань, не предусматривает высоких требований к

физико-механическим свойствам, ограничивая только их поверхностную плотность. Тем не менее, образцы были подвергнуты разносторонним исследованиям с целью прогнозирования физико-механических свойств тканей саржевого, просвечивающего и полотняного переплетений. Изучалась раздирающая нагрузка, разрывная нагрузка, поверхностная плотность, стойкость к истиранию и воздухопроницаемость выработанных образцов. Данные исследований свидетельствуют о высоких физико-механических свойствах ткани, выработанной из комбинированных вискозных нитей и позволяют сделать следующие выводы:

1. Для изготовления ткани с максимальной разрывной нагрузкой по основе и утку следует использовать в ткани просвечивающее переплетение.

2. Для изготовления ткани с максимальной раздирающей нагрузкой нитей основы и утка следует использовать в ткани саржевое переплетение.

3. Для изготовления ткани с минимальной поверхностной плотностью следует использовать в ткани саржеЕое переплетение.

4. Для изготовления ткани с максимальной стойкостью к истиранию следует использовать в ткани просвечивающее или полотняное переплетение.

5. Для изготовления ткани с минимальной воздухопроницаемостью следует использовать в ткани полотняное переплетение, с максимальной воздухопроницаемостью - просвечивающее переплетение.

На заключительном этапе исследований определялись оптимальные заправочные параметры станка СТБ-220 при изготовлении портьерных тканей.

В качестве критериев оптимизации были выбраны:

- раздирающая нагрузка нитей основы ткани, Гр°;

- разрывная нагрузка ткани вдоль утка, Рру;

- общая поверхностная плотность ткани, М.

Обработка экспериментальных данных по выбранным физико-механическим свойствам производилась на ЭВМ "Искра 3104".

Для определения оптимальных заправочных параметров станка СТБ-220 при изготовлении портьерной ткани с основой из вискозных нитей было произведено совмещение двухмерных сечений поверхностей отклика критериев оптимизации. Фактор Хз фиксировался на нулевом

------- _ поверхностная платность ткани

- - - - - разрывная нагрузка ткани вдоль утка - - раздирающая нагрузка нитей основы

Рис.3. Совмещенные двухмерные сечения поверхностей отклика раздирающей нагрузки нитей основы, разрывной нагрузки ткани вдоль утка, поверхностной плотности ткани в зависимости от параметров заправки станка. Основа - комбинированная вискозная нить

уровне, так как при данной величине заступа обрывность основных нитей была минимальной.

При изучении совмещенных сечений поверхностей отклика критериев оптимизации с учетом ограничений (рис.3) определялись оптимальные параметры выработки портьерной ткани с основой из комбинированных вискозных нитей:

- заправочное натяжение нитей основы 75 сН;

- плотность по утку 120 н/дм;

- величина заступа 50 мм.

Аналогично определялись оптимальные заправочные параметры станка СТБ-220 при изготовлении портьерной ткани с основой из х/б пряжи.

Оптимальные параметры выработки портьерной ткани с основой из х/б пряжи:

- заправочное натяжение нитей основы 68 сН;

- плотность по утку 115 н/дм;

- величина заступа 50 мм.

В восьмой главе проводился расчет эффективности использования нового вида комбинированных вискозных нитей в производстве портьерных тканей.

Величина условного экономического эффекта при изготовлений 10000 м портьерной ткани в чао с применением комбинированных вискозных нитей вместо вискозной пряжи обычного способа получения при вычете налогов составляет 1070120 руб в ценах ноября 1994 г.

Проведенный расчет экономического эффекта изготовления портьерной ткани с применением комбинированных нитей вместо аналогичной пряжи обычного способа получения, показал преимущество комбинированных нитей, что послужило основанием для их внедрения в промышленность.

ВЫВОДЫ ПО РАБОТЕ

На основании теоретических и экспериментальных исследований сделаны следующие выводы:

1. Анализ существующих методов проектирования тканей показал, что в литературе отсутствуют методы проектирования тканей с использованием комбинированных нитей, изготовленных на прядиль-

но-крутильной машине ПКПМ-180. Установлено, что ткани из указанных нитей не вырабатывались. В связи с этим существует практическая необходимость в разработке методов проектирования новых видов тканей из данных видов нитей, их изготовлении и изучении физико-механических свойств.

2. В результате теоретического исследования разработан метод проектирования тканей с продольными полосами из различных видов переплетений из комбинированных вискозных нитей Т=50. текс с учетом основных параметров строения тканей: вида сырья, линейной плотности нитей, плотности ткани по основе и утку, вида переплетения и фактических размеров нитей в ткани.

3. По разрзботанному методу спроектирована и заправлена на станке СТБ-220 портьерная ткань с продольными полосами из саржевого, полотняного и просвечивающего переплетений. В основе одна ткань имеет комбинированные вискозные нити Т=50 текс, а второе х/б пряжу линейной плотности Т=50 текс. В утке ткани использовались комбинированные вискозные нити линейной плотностью Т=50 текс.

4. В результате проведения эксперимента по матрице трехфак-торного планирования Бокса на двухполотном станке СТБ-220 были выработаны образцы портьерных тканей с основами из х/б пряли и комбинированных вискозных нитей и утком из комбинированных вискозных нитей. Установлено влияние заправочного натяжения, плотности ткани по утку, величины заступа и вида основных нитей на физико-механические свойства полос ткани различных видов переплетений.

5. Определены оптимальные заправочные параметры станка СТБ-220 при выработке образцов портьерной ткани, имеющей в основе и утке комбинированные вискозные нити:

- заправочное натяжение нитей основы 75 оН;

- плотность ткани по утку 120 н/дм;

- величина заступа 50 мм.

6. Определены оптимальные заправочные параметры станка СТБ-220 при выработке образцов портьерной ткани имеющей в основе х/б пряжу, а в утке комбинированные вискозные нити:

- заправочное натяжение нитей основы 68 сН;

- плотность ткани по утку 115 н/дм;

- величина заступа 50 мм.

7. В результате проведенных исследований разработан метод проектирования тканей с продольными полосами из различных видов переплетений с использованием в основе и утке комбинированных нитей нового способа прядения и определены оптимальные параметры изготовления данных тканей на станке СТБ-220. Результаты работы приняты к внедрению на Кораблинском комбинате шелковых тканей.

РЕКОМЕНДАЦИИ

1. Комбинированные вискозные нити нового способа прядения .могут быть использованы для изготовления тканей различных видов переплетений.

2. На станке СТБ могут быть выработаны ткани с продольными полосами полотняного, саржевого и просвечивающего переплетений.

3. Проектирование данных тканей необходимо осуществлять по коэффициенту наполнения ткани по утку полосы полотняного переплетения.

4. Уработку основных и уточных нитей в тканях с продольными полосами из комбинированных нитей следует определять по предложенным формулам.

Основное содержание работы отражено в публикациях

1. Мартынова A.A., Литовченко А.Г., Гусева Е.М. Выявление влияния вида переплетения ткани на ее физико-механические свойства. -М., 1992. -5 с. -Деп. В ЦНЙИТЭИлегпром 11.06.92 г. N 3447-лп.

2. Мартынова A.A., Литовченко А.Г. Определение условий изготовления и свойств меланжевой ткани, выработанной на станке АТПР-100-4. В межвуз. сб. науч. тр.. -М.: МГТА, 1993. - с 7-11.

3. Мартынова A.A., Литовченко А.Г. Особенности выработки портьерной ткани с продольными полосами из различных видов переплетений на станке СТБ-220. -М., 1994. -6с. -Деп. в ЦНЙИТЭИлегпром 09.06.94 г., N 3533-лп.

4. Мартынова А.А., Литовченко А.Г. Определение физико-механических свойств плательно-костюмных тканей из комбинированных нитей, выработанных на ткацком станке АТПР-100-4. -М., 1994. -5с. -Деп. в ЦНИИТЭИлегпром 09.06.94 г., N 3534-лп.