автореферат диссертации по технологии материалов и изделия текстильной и легкой промышленности, 05.19.02, диссертация на тему:Разработка метода проектирования тканей по заданному порядку фазы строения

004Ь

На правах рукописи

ИНОЗЕМЦЕВА НАТАЛЬЯ АНАТОЛЬЕВНА

РАЗРАБОТКА МЕТОДА ПРОЕКТИРОВАНИЯ ТКАНЕЙ ПО ЗАДАННОМУ ПОРЯДКУ ФАЗЫ СТРОЕНИЯ

Специальность 05.19.02. «Технология и первичная обработка текстильных материалов и сырья»

2 1 ОПТ 2010

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Москва-2010 г.

004611140

На правах рукописи

ИНОЗЕМЦЕВА НАТАЛЬЯ АНАТОЛЬЕВНА

РАЗРАБОТКА МЕТОДА ПРОЕКТИРОВАНИЯ ТКАНЕЙ ПО ЗАДАННОМУ ПОРЯДКУ ФАЗЫ СТРОЕНИЯ

Специальность 05.19.02. «Технология и первичная обработка текстильных материалов и сырья»

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Москва - 2010 г.

Работа выполнена на кафедре ткачества Государственного образовательного учреждения высшего профессионального образования «Московский государственный текстильный университет имени А.Н. Косыгина.

Научный руководитель

доктор технических наук, профессор Николаев Сергей Дмитриевич

Официальные оппоненты

доктор технических наук, профессор Карева Татьяна Юрьевна

Ведущая организация

кандидат технических наук, доцент Тарасов Виктор Лукьянович

ОАО НПК «Центральный научно-исследовательский институт шерстяной промышленности»

Защита диссертации состоится « н » ¿¿¿х22010 года в « '{Оу> часов на заседании диссертационного совета Д^12.139.02 при Московском государственном текстильном университете имени А.Н. Косыгина по адресу: 119071, Москва, Малая Калужская улица, дом 1.

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

Автореферат разослан « -7* » 2010 г.

Ученый секретарь

диссертационного совета Д212.139.02 доктор технических наук, профессор

Ю.С. Шустов

АННОТАЦИЯ

В диссертационной работе разработан новый метод проектирования тканей по заданному порядку фазы строения с учетом толщины и поверхностной плотности ткани на основе использования новых современных информационных технологий и использования стандартного программного обеспечения. Предложен алгоритм расчета параметров при проектировании ткани с заданным порядком фазы строения. Разработанный метод проектирования тканей позволяет рассчитать натяжение основы и утка в процессе формирования нового элемента ткани, оценить напряженность заправки ткацкого станка, рассчитать повреждаемость нитей основы и обрывность нитей основы и утка. Для проектирования тканей по заданному порядку фазы строения целесообразно для большинства тканей, у которых высоты волн изгиба нитей составляют менее 30% их геометрической плотности, использовать соотношения линейной теории изгиба. Они наиболее простые и удобные для расчета; для плотных тканей и тканей, имеющих порядок фазы строения тканей близкий к крайним целесообразно использовать соотношения нелинейной теории изгиба упругих стержней. Установлено, что при расчете параметров строения по модели с учетом смятия и сжатия нитей в ткани получаются более точные результаты расчета. В качестве программной среды для проектирования тканей по заданному порядку фазы строения тканей целесообразно использовать среду МаЛсасЗ, для упрощенных расчетов программную оболочку «Эврика». Данный метод апробирован на однослойных тканях различного переплетения, различной области использования. Изготовлены спроектированные ткани с заданным порядком фазы строения на современном отечественном ткацком станке; исследованы параметры строения и свойства данных тканей. При экспериментальной проверке параметров строения тканей целесообразно использовать разработанный на кафедре ткачества метод сканирования микросрезов тканей и автоматизированный расчет параметров строения тканей. Отличительной особенностью предложенного метода проектирования по заданному порядку фазы строения тканей является возможность прогнозирования параметров напряженно-деформированного состояния нитей на ткацком станке, что приводит к снижению материальных издержек.

АВТОР ЗАЩИЩАЕТ:

1. Метод проектирования тканей однослойных тканей с заданным порядком фазы строения на основе теории геометрического строения ткани.

2. Алгоритм расчета параметров при проектировании ткани с заданным порядком фазы строения.

3. Изготовление спроектированных тканей с заданным порядком фазы строения на современном отечественном ткацком станке. Исследование параметров строения и свойств данных тканей.

4. Метод прогнозирования параметров напряженно-деформированного состояния нитей на ткацком станке.

5. Целесообразность применения метода проектирования ткани по заданному порядку фазы строения.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность работы. Свойства тканей определяют их строение. Строение ткани характеризуется взаимным расположением нитей друг относительно друга. А взаимное расположение нитей характеризуется порядком фазы строения тканей. В настоящее время отсутствует подобный метод, однако для многих тканей степень изгиба нитей определяет эксплуатационные свойства тканей, срок службы ткани. Так, например бязь, идущая на пошив мужских сорочек должна иметь 5 порядок фазы строения ткани, так как в наибольшей степени изнашиваются воротнички тканей. Бязь, идущая для постельного белья, должна иметь порядок фазы строения выше 5, так как в наибольшей степени при эксплуатации, деформируются нити утка, и опорная поверхность, должна состоять из нитей основы. Ткань, идущая для пошива бронежилетов, должна иметь максимальный изгиб основы, а уток должен располагаться прямолинейно. Данная работа посвящена разработке метода проектирования тканей по заданному порядку фазы строения.

Тема работы актуальна, так как направлена на решение задач, связанных с разработкой методов проектирования тканей, имеющих большой спрос в условиях рыночной экономики страны.

Целью работы является разработка нового метода проектирования тканей по заданному порядку фазы строения тканей, проектирование тканей по данному методу, проверка корректности разработанного метода на исследуемых тканях и тканях, которые исследовались ранее в ряде диссертационных исследований, выполненных под руководством научного руководителя.

Задачами исследования являются:

- разработка метода проектирования тканей по заданному порядку фазы строения с учетом технологии изготовления тканей;

- установление взаимосвязи между параметрами строения однослойной ткани и технологическими параметрами ее выработки на отечественном ткацком станке;

- оценка напряженности выработки исследуемых тканей и обрывности нитей на ткацком станке по заданным свойствам;

- получение математических моделей влияния технологических параметров и параметров заправки на условия изготовления, свойства и строение тканей;

Методика данного научного исследования включает проведение теоретических и экспериментальных исследований. Теоретические исследования основаны на использовании научных теорий: геометрического метода строения и проектирования тканей, линейной теории изгиба упругих стержней, теории надежности, теории накопления повреждений. Образцы тканей были выработаны в ткацкой лаборатории кафедры ткачества МГТУ имени А.Н.Косыгина. Экспериментальные исследования проводились в лабораториях кафедры ткачества Московского государственного текстильного университета имени А.Н. Косыгина. При обработке экспериментальных данных применялись современные методы статистики, использовалась современная вычислительная техника и программное обеспечение.

Научная новизна работы:

Научная новизна работы заключается в том, что автором:

- разработан новый метод проектирования тканей по заданному порядку фазы строения на основе геометрического метода анализа строения тканей, разработанного профессором Н.Г.Новиковым, с учетом взаимного расположения нитей основы и утка при формировании ткани на ткацком станке и в суровой ткани;

- учтены технологические параметры изготовления тканей при их проектировании, что позволяет прогнозировать напряженность заправки, обрывность основных и уточных нитей, производительность ткацкого станка;

- предложен алгоритм расчета параметров строения тканей при проектировании по заданному порядку фазы строения.

Практическая значимость работы:

Практическая значимость работы заключается в том, что разработанный автором метод проектирования тканей:

- обеспечивает прогнозирование параметров строения тканей, технологических параметров их изготовления, параметров заправки ткани на ткацком станке;

- реализовывается в практических условиях использованием современных информационных технологий;

- позволяет разрабатывать ткани с заданными свойствами и строением.

Апробация работы.

Основные положения диссертационной работы были доложены на заседаниях кафедры ткачества МГТУ имени А.Н. Косыгина в 2009 и 2010 годах, международных научно-технических конференциях «ТЕКСТИЛЬ-2008», «ТЕКСТИЛЬ-2009», Москва, международной научно-технической конференции «ПРОГРЕСС», 2010, г. Иваново, всероссийской научно-технической конференции «Актуальные проблемы проектирования и технологии изготовления текстильных материалов специального назначения» ТЕХТЕКСТИЛЬ- 2010 г. Димитровград.

Структура и объем диссертации. Работа изложена на 152 страницах машинописного текста, состоит из введения, 4 глав, общих выводов по работе, списка использованных источников из 85 наименований, приложений на 1 стр., содержит 17 таблиц, 9 рисунков.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность темы, сформулированы цель и задачи исследования, отражена научная новизна и практическая значимость результатов.

Первая глава диссертационной работы посвящена обзору и анализу литературных источников по темам тесно связанным с рассматриваемыми в работе проблемами. Рассматривались работы по следующим направлениям:

работы, посвященные проектированию тканей по заданным параметрам;

работы, посвященные изучению зависимости между параметрами строения ткани и технологическими параметрами изготовления ткани;

работы, связанные с оценкой напряженности заправки ткацкого станка;

работы, посвященные влиянию технологических параметров изготовления ткани на параметры ее строения и свойства;

работы, посвященные исследованию свойств и строения тканей.

Анализ литературных источников показал, что, несмотря на большой объем проведенных исследований в области рассматриваемых вопросов, в большинстве работ разработаны методы проектирования для определенных тканей, выработанных из конкретного вида сырья, что не дает возможности их широкого практического применения.

Анализ работ, посвященных исследованиям и методам проектирования тканей, показал, что вопросу проектирования тканей по заданному порядку фазы строения не уделялось внимания.

Аналитический обзор литературных источников подтвердил актуальность выбранной темы диссертационной работы, ее научную значимость и практическую ценность.

Вторая глава посвящена аналитическим исследованиям.

Установлена взаимосвязь между параметрами строения ткани и технологическими параметрами ее изготовления на ткацком станке для тканей различного переплетения: саржа 1/4, саржа 2/3, сатин 5/2.

Для установления взаимосвязи между параметрами строения тканой ленты и ее заправочными параметрами для тканей полотняного переплетения использованы основные дифференциальные уравнения изгиба нитей основы и утка, которые имеют вид:

Решение этих уравнений приведено ранее в работах, выполненных на кафедре ткачества Московского государственного текстильного университета имени А.Н.Косыгина под руководством научного руководителя. Ниже приведено их решение.

Для установления взаимосвязи между параметрами строения и технологическими параметрами ткани в свободном состоянии используем следующие дифференциальные уравнения изгиба нитей основы и утка:

Е01У)=Ми-Ых]/ 2

Решение уравнений имеет следующий вид: у 12 Е I

У У

, ЛЧЮО/Р,)3

К =-—

12£Л

<р +1

В нашей работе используются ткани переплетениями саржа 1/4, саржа 2/3, сатин 5/2. На рисунке 2.2 показаны их геометрические модели.

Формулы для расчета высот волн изгиба для данных тканей примут следующий вид:

для ткани на ткацком станке

Е01У2=М„-Нхг12 + РоУг

"'O P \

F.

Геометрические плотности тканей для однослойных тканей с раппортом 5 будут равны:

К = (500/Р0 -3da)/2 /, = (500/Р,-М,)/2 для ткани, снятой со станка: h N{mn0f У 3V,

. TV(100// )3

К =-—

з EJ.

Предложен алгоритм расчета параметров строения тканей. При проектировании тканей необходимо задаться входными и выходными параметрами.

Сегодня разработка алгоритма расчета значительно упрощается, если проектирование ткани проходит на ПЭВМ. Современная ЭВМ при использовании современных программных средств сама определит порядок расчета и выдаст необходимые данные. Среди современных программных средств целесообразно вычисления проводить в программной среде Mathcad. Среди простых программных средств не стоит забывать и программу «Эврика», которая очень проста в использовании.

Как было сказано ранее, строение ткани во многом определяет ее свойства. Это не требует доказательств, хотя многочисленные исследования это всегда подтверждают.

В качестве входных параметров в исследованиях приняты следующие характеристики:

b - толщина ткани;

(р - отношение высот волн изгиба основы и утка или порядок фазы строения однослойной ткани ПФС;

М- поверхностная плотность ткани.

При проектировании ткани согласно геометрическому методу проектирования тканей, предложенному проф.Н.Г.Новиковым, следует использовать следующие уравнения для исследуемых тканей:

И=К„ -г—^

т 2 N

к=т

1оо_ М.

р 1 / V у К »

к 9

аУ =

1 +А -/

у; у у

1у) +ЬУ

к=кк — *

"у - 'Ч

к =

2

2ЛГ

100 \Еу1у

у ;

/,=0,05«/;

/.=0,05е*.4

= о,1со ДпГ = ОДС,

К

К = <р-ьу

Иу{(р + \) = <1с+<1у

<р-ь +иу=<}с+а

к-Щ-

* <р+1

р.=

9(р + \

9 + 1

9ф-Р5ф = Р5-1

Р.д>+Р,= 9р + 1 Р,-<р-9<р = \~Р,

Р.-1

'(9-Р,)

Если Р5<5, то ьу>Ь0 9-Р,

9-Р. 9-Р,

9-Р,

Если Р5>5, то ЬУ<Ь0

5 -'> "У"

Ъ = К+с1„

6 =

(р +1

Ч> ЛР.-Ф-Р.) + ! (9-Р,)-8 8

6 +</,)+</,

В качестве выходных параметров будут следующие параметры:

- плотности ткани по основе и по утку;

- линейные плотности основных и уточных нитей;

- уработки основных и уточных нитей в ткани.

Обычно проектирование ткани заканчивается нахождением параметров заправки ткани на ткацкий станок (линейные плотности используемых нитей и плотности ткани по основе и по утку). Но было бы хорошо ответить на вопрос: а можно ли спроектированную ткань выработать на ткацком станке? Для этого необходимо знать натяжение основы и утка при прибое нити к опушке ткани и формировании нового элемента ткани.

Прибой утка к опушке ткани занимает особое место. Правильное протекание этого процесса обеспечивает получение ткани рационального строения, высокого качества при минимальной обрывности нитей основы и утка и максимально возможной производительности труда и оборудования.

В процессе прибоя утка к опушке ткани формируется новый элемент ткани. Технологические параметры процесса прибоя (прежде всего натяжение основы и утка) должны быть такими, чтобы обеспечить заданное строение формируемого элемента ткани.

Так как на ткацком станке шпарутки определяют ширину заправки при прибое уточины к опушке ткани, то абсолютная деформация утка от процесса прибоя равна:

Х'= [hy2+(100/Pff5- 100/Ро

Относительная деформация утка от процесса прибоя равна:

£"= Л"/(100/PJ

Напряжение утка в процессе прибоя равно:

СТу Еу £у

где £у- общая деформация утка в процессе прибоя.

£у &у £у

- деформация утка до начала процесса прибоя.

Напряжение утка до процесса прибоя равно <7у = Fy/ Sy

где Fy - натяжение утка до процесса прибоя;

Sy - площадь сечения нити утка.

Взаимосвязь напряжения и деформации утка до процесса прибоя может быть выражена следующим выражением

/_ г? /

Oy — Uly Sy

£у/= Оу/Еу

Взаимосвязь напряжения, натяжения и деформации утка от процесса прибоя может быть выражена следующими соотношениями:

Oy Fy £у

Fy = Oy Sy

С целью сохранения полезных свойств тканей целесобразно, чтобы порядок фазы строения тканей (отношение высот волн изгиба нитей основы и утка) в ткани, снятой со станка, и в элементе формируемой ткани были бы одинаковыми.

Напряжение нити в процессе прибоя ау будет складываться из натяжения утка до процесса прибоя а/ и натяжением утка от процесса прибоя утка к опушке ткани а":

Приведем методику расчета сил, действующих в момент прибоя при помощи уравнений, формально совпадающих с уравнениями равновесия согласно принципу Даламбера. Процесс прибоя уточных нитей рассматривается как квазистатический.

Ниже приведена методика расчета технологических параметров прибоя утка к опушке при изготовлении тканей полотняного переплетения, как наиболее часто встречающиеся. Аналогичная схема может быть приведена и для ткани других переплетений. Формулы в данном случае абсолютно одинаковые. Только при расчете изменяются углы наклона нитей внутри формируемого элемента ткани. Рассчитывались следующие силы: натяжение основы у опушки ткани (Т7^, натяжения основы внутри формируемого элемента ткани натяжение уточной нити (Я) внутри формируемого элемента ткани (Р), сила трения {Ртр). Углы /? и в определяются по формулам:

1§е = К/(100/Ру) 18р = ку/(100/Ра)

Расчет натяжения основы у опушки ткани проводится в следующем порядке:

Заправочное натяжение основы в зоне "скало - ламели" или натяжение основы до начала процесса прибоя принимается равным 10% от разрывной нагрузки нити Рр: Р3=0,1Рр РР=Р-Т0,

где р - относительная разрывная нагрузка основной пряжи Т0- линейная плотность основы.

Натяжение основы при прибое в зоне "скало - ламели" взято примерно в 1,5 раза больше заправочного натяжения основы: РпР = 1, 5Р3

Натяжение основы при прибое у опушки ткани принимается равным: Рприб ~~ 1) 8 Рпр

Натяжение основы после процесса прибоя у опушки ткани равно: 1,8 ^

Проводится расчет сил, действующих в ткани в начальный момент прибоя.

Натяжение основной нити в ткани

Сила прибоя Р:

Р = Ру (со5^-е-/(у/ + в)созв)

Натяжение уточной нити Я:

Я = ((вту/ + в -Г<Ч'* в> 5Ш0)'Р,)/(2

Проводится расчет сил, действующих в ткани, в конечный момент прибоя проводится по аналогичным формулам, но при этом угол в = 90°.

Проводится расчет сил, действующих в ткани, в послеприбойный период.

Натяжение основной нити в ткани Fj F,=F0-ef(v + e) Натяжение уточной нити R R = F, sin (У +в)/(2 sin[5 cos в)

Проектирование ткани не заканчивается на определении натяжения нитей в процессе фронтального прибоя. Проводится расчет повреждаемости нитей основы для прогнозирования возможности изготовления тканей. Существуют различные подходы к решению проблемы прочности, что привело к существенному различию методов феменологического изучения и описания основных закономерностей разрушения и даже к различию в выборе основных параметров, характеризующих прочностные свойства твердых тел.

Основной характеристикой, используемой в теориях накопления повреждений, является время их разрушения. Для расчета повреждаемости нитей используем критерий длительной прочности В.В.Москвитина.

Коэффициент повреждаемости нити основы можно рассчитать по следующей формуле:

/ т.

Проф. В.П.Щербаков использовал степенной закон, связывающий напряжение нити и время разрушения: t = Ва'ь

Здесь степенную зависимость следует интерпретировать не как физическую закономерность, а лишь как удобную для расчетов аппроксимацию. При использовании критерия Москвитина приходится формулировать условия разрушения в терминах и понятиях сплошной среды, не показывая природы разрушения. В этом случае подход к решению задачи является чисто механическим. Физический смысл величин В и b неясен, они просто являются эмпирическими коэффициентами.

С учетом степенной зависимости критерий Москвитина принимает следующий вид

Коэффициент повреждаемости может быть рассчитан по следующим формулам:

при постоянном напряжении -

jtn+l ~ gi«

при постоянной скорости нагружения -= 1 + « ^ Г(1 + м)Г[1 + й(и + 1)] ВНт Г[1 + (1 + Ь)(1 + т)]

Параметры т, В и Ь можно определить из опытов на разрушение на длительную прочность. Так, для хлопчатобумажной основы линейной плотностью 25x2 текс при проведении эксперимента имеем: Р1=600 сН t¡=614,36 с Р2=700 сН /2=279,03 с Рз=800 сН 12=140,84 с

В результате расчетов получены следующие параметры: Ь=5,12 В=7,24* 107 т=-0,95

Расчет коэффициента повреждаемости при времени нагружения 600 с дали значение 0,734.

Расчеты повреждаемости основы показали, что исследуемую ткань на ткацком станке выработать можно.

Важным для технологов является и выяснение какой будет обрывность нитей основы.

Обрывность нитей в ткачестве может служить одним из важных показателей уровня технологии и организации производства. Большая обрывность основных и уточных нитей ухудшает качество продукции и снижает производительность труда.

В последнее время при изучении обрывности основных нитей в ткачестве все чаще стали прибегать к нормальному распределению вероятностей. Адекватность статистической модели закономерности случайного распределения предполагает, что случайно варьирующая величина является результатом большого числа независимых, очень малых по величине воздействий, из которых ни одно не является решающим в появлении данного результата. Плотность вероятностей или дифференциальная функция нормального распределения имеет вид

/(*) = —^=ехр[(х-3с)2/2а2х]

с, л/2 л

Поставим задачу: по ряду показателей физико-механических свойств нитей основы оценить уровень их обрывности на ткацком станке. При этом приняты следующие свойства нитей: разрывная нагрузка, разрывное удлинение, выносливость на многократное растяжение, стойкость к истиранию. Наиболее исчерпывающей характеристикой надежности при интерпретации результатов испытаний является закон их распределения.

Для исследуемых хлопчатобумажных тканей исследовано строение на основе использования линейной теории изгиба упругих стержней, определено влияние основных заправочных параметров и свойств используемых нитей на основные параметры строения тканей.

Предложен алгоритм расчета при проектировании новых тканей по заданному порядку фазы строения ткани с использованием современных информационных технологий.

При проектировании новых тканей рекомендуется оценить возможность изготовления ткани на ткацком станке; для этого предложена методика расчета натяжения основы и утка в формируемом элементе ткани на основе квазистатической модели строения ткани, методика расчета повреждаемости нитей основы, как более напряженных, на основе теории длительной прочности и использования критерия длительной прочности В.Москвитина, методика расчета обрывности основы по заданным стойкости нитей к истиранию и выносливости нити к многократному нагруже-нию и обрывности и утка по заданным разрывным нагрузке и удлинению нити, определенным на разрывной машине со скоростью, соизмеримой со скоростью прокладывания утка на ткацком станке.

Расчетные данные, полученные при проектировании тканей, дают хорошее совпадение с экспериментальными данными, что свидетельствует о корректности предложенного метода.

Третья глава посвящена экспериментальным исследованиям. Проведенные исследования позволили установить:

исследование свойств тканей показали, что они соответствуют предъявляемым требованиям;

в работе предложен новый разработанный на кафедре ткачества метод исследования строения однослойных тканей, основанный на сканировании полученных микросрезов, обработке полученных моделей на ЭВМ при помощи специального программного обеспечения и автоматизированному расчету на ПЭВМ;

результаты экспериментального исследования параметров строения тканей дают хорошее соответствие с расчетными данными, полученными при использовании линейной теории изгиба упругих стержней с учетом смятия нитей в ткани.

Четвертая глава посвящена проверке разработанного метода проектирования тканей на других тканях.

Для апробации данного метода проведены расчета для других тканей, выработанных автором и ранее исследованными другими аспирантами под руководством научного руководителя. Полученные результаты расчета дают хорошую сходимость с реальными параметрами строения тканей.

В работе предложены рекомендации по применению разработанных методов расчета и проектирования фильтровальных тканей.

В приложении представлен акт о внедрении результатов работы.

ОБЩИЕ ВЫВОДЫ ПО РАБОТЕ

1. Разработан новый метод проектирования тканей по заданному порядку фазы строения с учетом толщины и поверхностной плотности ткани на основе использования новых современных информационных технологий и использования стандартного программного обеспечения.

2. Предложен алгоритм расчета параметров при проектировании ткани с заданным порядком фазы строения.

3. Разработанный метод проектирования тканей позволяет рассчитать параметры заправки ткацкого станка, натяжение основы и утка в процессе формирования нового элемента ткани, оценить напряженность заправки ткацкого станка, рассчитать повреждаемость нитей основы и обрывность нитей основы и утка.

4. Для проектирования тканей по заданному порядку фазы строения целесообразно для большинства тканей, у которых высоты волн изгиба нитей составляют менее 30% их геометрической плотности, использовать соотношения линейной теории изгиба, как наиболее простые и удобные для расчета; для плотных тканей и тканей, имеющих порядок фазы строения тканей близкий к крайним целесообразно использовать соотношения нелинейной теории изгиба упругих стержней.

5. Установлено, что при расчете параметров строения по модели с учетом смятия и сжатия нитей в ткани получаются более точные результаты расчета.

6. В качестве программной среды для проектирования тканей по заданному порядку фазы строения тканей целесообразно использовать среду МаШсас!, для упрощенных расчетов программную оболочку «Эврика».

7. Данный метод апробирован на однослойных тканях различного переплетения, различной области использования.

8. Изготовлены спроектированные ткани с заданным порядком фазы строения на современном отечественном ткацком станке; исследованы параметры строения и свойства данных тканей.

9. При экспериментальной проверке параметров строения тканей целесообразно использовать разработанный на кафедре ткачества метод сканирования микросрезов тканей и автоматизированный расчет параметров строения тканей.

10. Отличительной особенностью предложенного метода проектирования по заданному порядку фазы строения тканей является возможность прогнозирования параметров напряженно-деформированного состояния нитей на ткацком станке, что приводит к снижению материальных издержек.

Основные положения диссертации опубликованы в следующих работах:

1. Николаев С.Д., Иноземцева H.A., Николаева H.A.. Расчет параметров процесса прибоя утка. Ж. Известия вузов. Технология текстильной промышленности, 2009, №3с.

2. Иноземцева H.A. «Расчет параметров строения тканей на ЭВМ»; Ж. Известия вузов. Технология текстильной промышленности, 2010, №3

3. Иноземцева H.A., С.Д.Николаев. Расчет обрывности нитей основы и утка на ткацком станке. Ж. Известия вузов. Технология текстильной промышленности, 2010, №6

4. Иноземцева H.A. Анализ свойств хлопчатобумажных тканей различного переплетения. Сборник работ аспирантов МГТУ им. А.Н,Косыгина, 2010, №17

5. Иноземцева H.A., Михеева H.A., Романов В.Ю.. Построение геометрических моделей строения тканей различных переплетений на ЭВМ. Тезисы докладов международной научно-технической конференции «ТЕК-СТИЛЬ-2008», Москва

6. Иноземцева H.A.. Разработка нового метода проектирования тканей по заданному порядку фазы строения тканей. Тезисы докладов международной научно-технической конференции «ТЕКСТИЛЬ-2009», Москва

7. Николаев С.Д., Иноземцева H.A. Анализ строения тканей различного переплетения. Тезисы докладов международной научно-технической конференции «ПРОГРЕСС», 2010, г. Иваново

8. Николаев С.Д., Иноземцева H.A. Разработка нового метода проектирования тканей по заданному порядку фазы строения тканей. Тезисы докладов всероссийской научно-технической конференции «Актуальные проблемы проектирования и технологии изготовления текстильных материалов специального назначения» ТЕХТЕКСТИЛЬ- 2010 г.Димитровград.

Подписано в печать 05.10.10 Формат бумаги 60x84/16 Бумага множ. Усл.печ.л. 1,0 Заказ 318 Тираж 80 ГОУВПО «МГТУ им. А.Н. Косыгина», 119071, Москва, ул. Малая Калужская, 1

Введение

Глава 1. Состояние вопроса

1.1. Литературный обзор по теме исследования

1.1.1. Работы, посвященные проектированию тканей 9 по заданным параметрам

1.1.2. Анализ работ, посвященных изучению зависимости между 25 параметрами строения ткани и технологическими параметрами изготовления ткани

1.1.3. Работы, связанные с оценкой напряженности 32 заправки ткацкого станка

1.1.4. Работы, посвященные влиянию технологических парамет- 35 ров изготовления ткани на параметры ее строения и свойства

1.1.5. Анализ работ, посвященных исследованию свойств и 43 строения тканей

1.1.6. Анализ работ, посвященных проектированию тканей

1.2. Цели и задачи для исследования

1.3. Выбор тканей для исследования 72 Выводы по главе . '

Глава 2. Аналитические исследования

2.1. Взаимосвязь между параметрами строения ткани и техноло- 74 гическими параметрами ее изготовления на ткацком станке

2.2. Алгоритм расчета параметров строения тканей

2.3. Определение натяжения нитей основы и утка при фронталь- 87 ном прибое нити к опушке ткани

2.4. Оценка напряженности заправки ткацкого станка. Расчет 97 повреждаемости нитей основы

2.5. Расчет обрывности нитей основы и утка

Выводы по главе

Глава 3. Экспериментальные исследования

3.1. Исследование свойств тканей

3.2. Исследование строения тканей

3.2.1. Методика определения параметров строения тканей

3.2.2. Исследование строения тканей 135 Выводы по главе

Глава 4. Апробация разработанного метода проектирования тка- 137 ней по заданному порядку фазы строения тканей

Выводы по главе

Текстильная промышленность является составной частью экономики, и она, естественно, подчиняется ее общим законам и закономерностям. В настоящее время текстильная промышленность России переживает трудные времена. Многие предприятия реорганизованы, однако парк оборудования остается морально и физически устаревшим. Кризис текстильной промышленности России длится более 15 лет.

Почти 70 лет текстильная промышленность России развивалась в полной изоляции от мировой экономики, создав целый комплекс машиностроительных заводов и оснастив отечественным оборудованием текстильные фабрики. Оторванность от мировых достижений научно-технического прогресса не привела эту отрасль к процветанию. Наоборот, качество текстильного машиностроения и тканей, производимых на отечественном оборудовании, оказалось слишком низким, чтобы конкурировать на внешнем рынке. На рубеже ХХ-ХХ1 вв. встал вопрос о самом существовании текстильной промышленности как отрасли экономики России.

Откровенно говоря, и текстильная промышленность всего мира переживает не лучшие времена. Кризис текстиля случился и в группе ведущих индустриально развитых стран.

Развитие текстильной промышленности России немыслимо без инвестиций. Многие текстильные предприятия перешли в частную собственность. Поэтому большое практическое значение приобретает правильный выбор реальной модели развития текстильной промышленности, которая была бы наиболее эффективна для России и в максимальной степени учитывала бы весь комплекс факторов, действующих как во внутренних, так и во внешнеэкономических сферах.

В настоящее время текстильная и легкая промышленность России объединяет около 18 тысяч предприятий и организаций, в том числе 4,5 тысячи крупных и средних, с общей численностью занятых около 900 тысяч человек. Практически все предприятия приватизированы и находятся в смешанной и частной форме собственности.

Ситуация в отечественной текстильной и легкой промышленности продолжает оставаться сложной. Ассортимент продукции, выпускаемой текстильной и легкой отраслями, достаточно широк. Это - хлопчатобумажные, льняные, шерстяные и шелковые ткани, нетканые материалы, а также швейные, трикотажные, чулочно-носочные и ковровые изделия, обувь и другая продукция. Однако большая часть из этого ассортимента не может конкурировать с более дешёвыми зарубежными аналогами.

В настоящее время конкурентоспособность продукции текстильного производства все меньше и меньше зависит от затрат на рабочую силу (Labor cost) и все больше и больше от производительности, качества, доставки, дизайна, обновления ассортимента, обслуживания потребителя и маркетинга. Обеспечение конкурентоспособности отечественной продукции, прежде всего, связано с техническим переоснащением предприятий и освоением новых технологий. Это сложный процесс, поскольку инвестиции в основной капитал отраслей текстильной и легкой промышленности составляют всего 0,2 - 0,3%.

Однако процесс модернизации в отрасли уже начался. Основные участники рынка закупают новое оборудование, позволяющее производить ткани более высокого качества с меньшими издержками или просто новые виды тканей. Это дает им возможность получать большую прибыль, увеличить объемы производства и завоевать лидирующие позиции в своей нише рынка. Так, текстильное производство стало в 4 раза более капиталоемким, чем швейное и обувное, оно сравнимо с угольной и сталеплавильной промышленностью. Новое прядильно-ткацкое предприятие сравнимо сейчас с производством промышленной химии и нефтепродуктов и, являясь высококапиталоемким, должно размещаться в высокооплачиваемой экономике.

Для повышения конкурентоспособности отечественной продукции на предприятиях текстильной и легкой промышленности проводится работа в направлении повышения уровня соответствия производственным требованиям международных стандартов системы ISO.

Стратегической задачей отрасли является насыщение внутреннего рынка товарами народного потребления и обеспечение экономической безопасности страны. Предусматривается к 2010 году увеличение объемов продукции в 2 раза и достижение как минимум 50%-ой доли отечественных товаров на внутреннем рынке. В дальнейшем предполагается вернуть долю продаж отечественных товаров на рынке, составляющую ранее 70%.

Текстильная и легкая промышленность является одной из основных отраслей экономики, формирующих бюджет во многих странах. Доля этих отраслей в общем объеме производства промышленной продукции в развитых странах, включая Германию, Францию, США, составляет 6-8%, в Италии - 12%. Это позволяет странам формировать до 20% бюджета за счет отчислений от текстильной отрасли и производства одежды, а также обеспечивать наполнение внутреннего рынка на 75—85% продукцией собственного производства. Следует отметить, что и в бывшем Советском Союзе доля текстильной и легкой промышленности в формировании бюджета составляла порядка 27%.

В отрасли постепенно намечается сдвиг производства в направлении от массового производства к расширению ассортимента за счет гибких производственных технологий. Это связано с изменениями потребностей покупателей, которые предпочитают качественные товары по приемлемым ценам и требуют широкого выбора товаров и быстрого отклика на возникающие запросы. В будущем согласно требованиям рынка успешные компании будут вынуждены быстро и экономично изменять объемы производства продукции, от огромного количества до небольших партий.

Свойства тканей определяет ее строение. Строение ткани характеризуется взаимным расположением нитей друг относительно друга. А взаимное расположение нитей характеризуется порядком фазы строения тканей.

В настоящее время отсутствует подобный метод, однако для многих тканей степень изгиба нитей определяет эксплуатационные свойства тканей, ее срок службы. Так, например бязь, идущая на пошив мужских сорочек должна иметь 5 порядок фазы строения ткани, так как в наибольшей степени изнашиваются воротнички тканей. Бязь, идущая для постельного белья, должна иметь порядок фазы строения выше 5, так как в наибольшей степени при эксплуатации, деформируются нити утка, и опорная поверхность, должна состоять из нитей основы.

Ткань, идущая для пошива бронежилетов, должна иметь максимальный изгиб основы, а уток должен располагаться прямолинейно.

Данная работа посвящена разработке метода проектирования тканей по заданному порядку фазы строения.

Научная новизна работы:

Научная новизна работы заключается в том, что автором:

- разработан новый метод проектирования тканей по заданному порядку фазы строения на основе геометрического метода анализа строения тканей, разработанного профессором Н.Г.Новиковым, с учетом взаимного расположения нитей основы и утка при формировании тканина ткацком станке и в суровой ткани;

- учтены технологические параметры изготовления тканей при их проектировании, что позволяет прогнозировать напряженность заправки, обрывность основных и уточных нитей, производительность ткацкого станка;

- предложен алгоритм расчета параметров строения тканей при проектировании по заданному порядку фазы строения.

Практическая значимость работы:

Практическая значимость работы заключается в том, что разработанный автором метод проектирования тканей:

- обеспечивает прогнозирование параметров строения тканей, технологических параметров их изготовления, параметров заправки ткани на ткацком станке;

- реализовывается в практических условиях использованием современных информационных технологий;

- позволяет разрабатывать ткани с заданными свойствами и строением.

Выводы по главе

1. Расчет параметров заправки и строения тканей различного волокнистого состава свидетельствует о хорошей сходимости с реальными параметрами тканей, исследованных в различных диссертационных работах, выполненных на кафедре ткачества Московского государственного текстильного университета имени А.Н.Косыгина.

2. Расхождение между расчетными параметрами строения и заправки тканей с реальными показателями не превышают 7%, что свидетельствует о корректности предложенного метода проектирования тканей по заданному порядку фазы строения.