автореферат диссертации по технологии материалов и изделия текстильной и легкой промышленности, 05.19.03, диссертация на тему:Разработка оптимальных технологических параметров изготовления высокплотных тканей на бесчелочных ткацких станках СТВ



с. и

На правах рукописи ,

'Г

Зиятдинова Еадентипа Викторовна

УДК 677.024. ( 0.43.3 )

РАЗРАБОТКА ОПТИМАЛЬНЫХ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ПАРАМЕТРОВ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ВЫСОКОПЛОТНЫХ ТКАНЕЙ НА БЕСЧЕЛНОЧНЫХ ТКАЦКИХ СТАНКАХ СТБ.

Специальность 05.19.03 Технология текстильных материалов

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технически наук

Москва - 1995

- г -

Работа выполнена в Московской государственной текстильной академии имени А.Н.Косыгина.

» »

Научный руководитель - кандидат технических наук, доцент

ЮХИН СЕРГЕЙ СЕМЕНОВИЧ

Официальные оппоненты - доктор технических наук, профессор,

заслуженный деятель науки и техники

Российской Федерации СЕВОСТЬЯНОВ АЛЕКСЕЙ ГРИГОРЬЕВИЧ

кандидат технических наук, ЛЕВАКОВА НАТАЛЬЯ МАРКОВНА

Ведущая организация - АО "Дрезненская фабрика", г. Дрезна Московской области

Защита состоится 1936 года 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, д.1

С диссертацией и авторефератом можно ознакомиться в библиотеке Московской государственной текстильной академии имени А.Н.Косыгина

Автореферат разослан ^/¿¡РСс/^ ^ 1996 года

Ученый секретарь диссертационного совета К.053.25.02 кандидат технических наук, доцент Н.А.ОСЬМИН

Аннотация.

В диссертационной работе решается актуальная для текстильной промышленности проблема получения конкурентноспособных высокоплотных тканей на отечественном бесчелночном оборудовании с цель» расширения ассортиментных возможностей отечественного технологического оборудования и получения высокоплотных тканей с заданными показателями свойств.

В результате теоретического исследования процесса прохождения нитей через ценовое поле шлихтовальной машины доказана необходимость изменения схемы заправки шлихтовальной машины ШБ-11/180-Л-2М. С этой целью проведены исследования по анализу геометрической модели разделения нитей в ценовом поле при использовании различных схем заправки шлихтовальной машины и оценке напряженности процесса разделения нитей в процессе шлихтования.

Разработана технология подготовки высокоплотных основ к ткачеству. Предложена усовершенствованная схема заправки шлихтовальной машины ШБ-11/180-Л-ЗМ. Получена математическая модель технологического процесса шлихтования нитей, используемых для выработки высокошютных тканей, устанавливающая взаимосвязь между параметрами пшихтования и свойствами нитей. Определены факторы, оказывающие существенное влияние на качество ошлихтованных нитей. Разработаны оптимальные технологические параметры шлихтования нитей для выработки высокошютных тканей.

В работе исследовано влияние заправочных параметров ткацкого СТЗНКЗ СТБ-220 На свойства, OTpuSKHS й условия КЗГиТОБЛЭККЯ высокошютных тканей. В результате экспериментального исследования установлены математические зависимости свойств и условий изготовления высокошютных тканей от параметров заправки станка и разработаны оптимальные технологические параметры ее изготовления на станке СТБ-220.

Доказана целесообразность использования новой технологической оснастки при выработке высокошютных тканей на бесчелночных ткацких станках СТБ.

Зкономический эффект от внедрения результатов работы на АО "Куровской текстиль" составил 72 916 400 рублей на объем выпуска 2 млн. метров ткани.

- А -

Автор защищает.

- усовершенствованную технологическую схему заправки шлихтовальной машины ШБ-11/180-Л-ЗМ;

- методику оценки напряженности процесса разделения основных нитей в процессе шлихтования;

-• рекомендации по подготовке основ для выработси высогаплотных тканей;

- огашеримептальные данные исследовании условий изготовления, параметров строения и сеойств высокоплотпых тганей и математичсасие зависимости их взаимосвязи с параметрами заправки исацтазго станка;

- оптимальные технологические параметры изготовления высокоплотпых тканей на бесчелночных ткацких станках СТБ;

- результаты экспериментальных исследований условий изготовления высокоплотпых тканей при использовании различной технологической оснастки па станках СТБ.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ.

Актуальность темы. Возможности отечественного технологического оборудования при выработке высокоплотных Т1сансй ограничены, вследствие песовершспства технологии подготовил высо-гаплотных основ к процессу исачества, низкого ¡качества оснастки и^ацкого станка, отсутствия рекомендаций по выработке даипых тга-ней па отечественном технологическом оборудовании. Поэтому получение высошсачествснных высокоплотных тканей, пользующихся повышенным спросом населения как на внутреннем, так и на внешнем рынке, является актуальной задачей. Разработга технологии получения высокоплотных тканей позволит увеличить производительность отечественного технологического оборудования и уменьшить обрывность нитей.

Целью дисссртациониой работы является создание гашку-рентноспособных еысокоплотных тканей на отечественном технологическом оборудовании на основе разработки путей совершенствования технологических процессов шлихтования и ткачества для расширения ассортиментных возможностей отечественных бесчелночных ткацких сташсов и получения высогаэплотных тканей с заданными показателями свойств.

- Б -

Общая методика исследований. Для решения поставленных в работе задач проведены теоретические и экспериментальные исследования технологических параметров изготовления высокоплотных тканей. Экспериментальные исследования проводились на существующем технологическом оборудовании, с применением стандартных измерительных приборов и аппаратуры.

Научная новизна. При проведении теоретических и экспериментальных исследований автором впервые:

- теоретически обоснована необходимость применения усовершенствованной схемы заправки шлихтовальной машины ШБ-11/180-Л-ЗМ;

- предложена методика расчета натяжения и повреждаемости нитей в процессе их прохождения через ценовое поле шлихтовальной машины;

- получена математическая модель технологического процесса подготовки высокоплотных основ к ткачеству, устанавливающая основные закономерности влияния технологических параметров шлихтования на свойства нитей;

- получена математическая модель технологического процесса ткачества высокоплотных тканей; исследовано влияние заправочных параметров ткацкого станка СТБ-220 на параметры строения еысокоп-лотных тканей; выявлены факторы, в наибольшей степени влияющие на условия изготовления и свойства данных тканей;

- определены оптимальные технологические параметры изготовления высокоплотных тканей на ткацком станке СТБ-220;

- в результате экспериментальных и теоретических исследований доказана целесообразность использования новой технологической оснастки для выработки высокоплотных тканей.

Практическая ценность работы заключается в том, что:

- проведены исследования по оценке напряженности процесса разделения нитей в ценовом поле, позволяющие прогнозировать технологическую способность нитей к последующей переработке в процессе ткачества;

- получены математические модели технологических процессов подготовки высокоплотных основ к ткачеству и ткачества позволяющие прогнозировать влияние параметров шлихтования на свойства нитей; зап-

- ñ -

равочных параметров ткацкого сташса СТБ-220 на условия изготовления, строение и свойства высокоплотпых Tiíaiicü;

- проведены исследования по оценке повреждаемости нитей в процессе ткачества шеокашютицх тканой, позволяющие прогнозировать ви-рабопсу высокоплотних тканей с минимальной обрывностью;

- разработана технология получения высокоплотних тканей на отечественном технологическом оборудовании, результаты работы внедрены в производственные условия АО "Куровской текстиль" с экономическим аффектом 72 916 ООО рублей на объем выпуска 2 млн. метров ткани.

Апробация работы.

Основные результаты работы докладывались на Всероссийской конференции "Современные технологии теюзтилыюй промышленности" (Москва, ноябрь 1995 г.), научной конференции профессорско-преподавательского состава, аспирантов и сотрудпшшв МГТА ( 1994 г.).

Публикации. По материалам диссертации опубликовано 4 работы.

Структура и объем работы.

Диссертационная работа состоит из введения, 5 глав, общих выводов, рекомендаций и списка используемой литературы. Работа излажена на 1D0 страницах машинописного текста, иллюстрирована 48 рисунками, включает 19 таблиц и 33 страницы приложения.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ.

Во введении показана актуальность темы диссертационной работы, сформулированы цель и задачи исследований, приведены основные сведения о результатах работы.

В первой главе дан анализ теоретических и экспериментальных исследований, посвященных влиянию способов подготовки основных нитей к ткачеству на ее физига-механические свойства и обрывность; напряженно-деформироваппому состоянию нитей на ткацком станке; оптмизации технологического процесса ткачества.

Из анализа работ установлено, что большинство работ посвяще-

но тканям средней и малой плотности.

Поэтому, в заключении главы ставится задача: используя положительный опыт предыдущих исследований, разработать технологию подготовки нитей к выработке высокоплотных тканей; исследовать условия изготовления, параметры строения и свойства высокоплатных тканей и дать рекомендации по выработке данных тканей на бесчелночных ткацких станках; провести оптимизацию технологического процесса ткачества высогаялстных тканей.

Во второй главе проведены исследования технологи-чесюто процесса прохождения иитей через ценовое поле шлихтовальной машины ШБ-11/180-Л-ЗМ.

При прохождении нитей через ценовое поле наибольшее натяже-пие нити испытывают при разделении в зоне первого разделительного прутка. Показателем напряженности процесса разделения нитей в ценовом поле является угол разделения нитей «, который является важнейшим показателем технологического процесса шлихтования.

С целью описания изменения натяжения иитей при их разделении и сравнительного анализа условий прохождения нитей через ценовое поле проведен анализ геометричссгой модели разделения нитей в ценовом поле при использовании различных схем заправки шлихтовальной машины.

В результате проведенного анализа установлено, что натяжение нитей при их разделении в ценовом поле меньше в случае использования усовершенствованной схемы заправки шлихтовальной машины вследствие того, что условия нанесения шлихтующего препарата на нить и условия сушки различны.

Полученные теоретические значения натяжения нитей при их разделении имеют хорошую сходимость результатов с згазперименталь-ными. Это свидетельствует о возможности использования полученных формул для анализа условий разделения нитей в ценовом поле.

Для оценки напряженности процесса разделения нитей в ценовом поле использовался критерий длительной прочности Беми. При определении параметров долговечности нитей использовалась методика, принятая на кафедре ткачества МГТА.

Установлено, что изменение напряжения основы на шлихтовальной машине характеризуется участками, где: 6(1:) = о0+ сЛ;

ЛцР = I ---, =---—-1ехр(тат:/И.)с1х =

° т0ехр|и0- т(60+а т^ехр(и0- т 60/Ш) 0

1 КТ г -.

----схр (Т а ^р/КТ) - 1 .

ХоСхр[( ис -г б0)лгТ] та I

Общая повреждаемость нитей основы при разделении питей с цеповом поле будет равна:

л = Л1ц п,

где, Л1ц = ЕЛир _ общая повреждаемость питей основы;

п = 6000 - количество циклов иагружения оспови при разделении питей в цеповом поле. Анализ полученных результатов свидетельствует о том, что использование усовершенствованной заправки шлихтовальной мадппш позволяет в 3.3 раза снизить повреждаемость нитей в процессе шлихтования и улучшить весь комплега физико-механических свойсте нитей.

В третьей глеве приведены математические методы и средства исследований. Для исследования влияпия заправочных параметров ткацкого станка на условия изготовления, параметры строения и свойства высокоплотных тканей использовался метод математического планирования окспсримента по плану Богаза. При определении оптимальных технологических параметров шлихтования нитей, испольоуемых для Еыработки высокоплотпых тизлей, применялся полный факторный эксперимент.

Условия изготовления ткани па станке оценивались величиной натяжения нитей основы в процессе ткачества. Натяжение нитей основы в процессе ткачества измерялось методом злектротензометрии.

Параметры строения ткани исследовались по фотографиям микросрезов ткани вдоль осноеы и утка. Урайотт иитей оснобы и утка определялась методом распрямления. Показатели физшш-механических свойств иитей и ткали определялись по существующим стандартным методикам.

Запись осцилограмм разрыва нитей основы и утка проводилась на приборе испытания прочности FF-10/1 "Fritz Heohert".

В четвертой главе представлены результаты исследования технологического процесса подготовки высокоплотных основ к ткачеству.

На первом этапе были иследованы физико-механические свойства нитей, ошлихтованных по обычной технологии подготовки нитей осно-еы к ткачеству с различной плотностью основ. С целью определения путей повышения эффективности процесса шлихтования был проведен сравнительный анализ сеойств ошлихтованных нитей одинаковой линейной плотности для выработки тканей арт. 3163 и 38МХ. Анализ полученных данных указал на то, что Еесь комплекс физико-механических свойств лучше у нитей основы для ткани арт. 3163, где платность основ в процессе шлихтования была в 2.5 раза меньше.

Поэтому, с целью улучшения физико-механических сеойств нитей основы, используемых для выработки высскоплотных тканей, предложена усовершенствованная схема заправки шлихтовальной машины ЩЕ-11/180-Л-ЗМ. Основной отличительной особенностью данной схемы является применение раздельной системы нанесения клеящего материала я раздельной системы сушки, которые позволяют снизить напряженность процесса разделения нитей в ценовом поле, снизить явления разрушения пленочного покрытия нитей и облета шлихты.

Сравнительный анализ физико-механических свойс-тв нитей основы, ошлихтованных с применением обычной и усовершенствованной схем заправки шлихтовальной машины позволил сделать вывод о том, что использование усовершенствованной схемы заправки шлихтовальной машины позволяет улучшить физико-механические свойства нитей.

Задача устанавления взаимосвязи между технологическими параметрами шлихтования и физико-механическими свойствами нитей решалась с применением метода математического планирования и анализа экспериментальных данных. В качестве исследуемых факторов были выбраны параметры, оказывающие наибольшее влияние на процесс подготовки высокоплотных основ к ткачеству:

- давление в первой отжимной паре, Xi;

- давление во второй отжимной паре, Хг;

- температура в первой сушильной секции, Хз.

В результате математической обработки экспериментальных дан-

них были получены следующие регрессионные уравнения:

Yi = 412,6 + 1,31 xi - 7,59 XI Х2 " 3,16 Xi хз ;

У2 = 5,75 + 0,153 xz - 0,086 Х1Х3 - 0,102 Х2Х3 ;

Уз = 90Э0 + 2044хз + 1450 Х1Х3 + 1826 Х2Х3 ;

Y4 = 116,0 - 1,14 xi - 6,83 Х2 + 6,96 хз + 1,09 xixg -5,07 X1X3 + 2,65 Х2Х3 ;

YS = 8,18 + 0,4 Xi+ 0,18 ХзЬ 0,133 Х2Х3 - 0,09 Х1Х2Х3 ;

где, Yi - разрывная нагрушеа нитей, сН; Y2 - разрывное удлинение нитей, X; Y3 - количество циклов истирания нитей в петле; Y4 - выносливость нитей к многократным натрузкам; Y5 - приклей, X.

Анализ полученной математической модели технологического процесса шлихтования и изучение двухмерных сечений поверхностей отклика позволил выявить закономерности изменения свойств нитей в зависимости от параметров шлихтования.

Заключительным этапом исследования процесса подготовки высокоплотных основ I« тгачсству являлась разработка оптимальных технологических параметров шлихтования нитей, используемых для выработки высокоплот1шх тканей. .В качестве 1фитсрисв оптимизации был принят весь комплею; фивико-механических свойств нитей.

В результате решения компромиссной задачи с учетом пяти критериев оптимизации получены оптимальные технологические параметры шлихтования основных нитей для выработки высокоплотных тканей:

- давление в первой .отжимной паре 0.20 атм;

- давление во второй отжимной паре 0.75 атм;

- температура в первой сушильной сегащи 118 С°.

В пятой главе проведены экспериментальные исследования влияют заправочных параметров ткацкого станка СТБ-220 на условия изготовления, параметры строения и свойства еысокоплот-пых тканей.

В результате экспериментального исследования установлены математические зависимости свойств и условий изготовления высокоплотных тканей от параметров заправки ткацкого станка СТБ-220:

- заправочного натяжения основы Xi;

- угла заступа Хг;

- выноса зева Хз.

Оптимальные технологические параметры ткачества должны обеспечить лучшее сочетание показателей свойств и условий изготовления высокоплотных тканей. Поэтому в качестве критериев оптимизации был принят комплекс показателей:

- поверхностная плотность ткани, Yi > 257 г/м2;

- стойкость ткани к истиранию Y 2> 3565 цикл.;

- разрывная нагрузка ткани по основе, сН Y3 -» max;

- разрывная нагрузка ткани по утку, сН Y4 -» шах.

В результате решения компромиссной задачи с учетом одновременно 4 критериев оптимизации установлены оптимальные параметры ткачества при выработке высокоплотных тканей на ткацком станке СТБ-220:

- заправочное натяжение 20 сН;

- угол заступа 5 град;

- величина выноса зева 31Б мм.

Внедрение оптимальных технологических параметров изготовления высокоплотных тканей позволило снизить обрывность основы на 18-20 Z, повысить производительность ткацкого станка СТБ-220 на Э Z.

Кроме того, в работе проведет исследования по оценке напряженности процесса выработки высокоплотных тканей на станках СТБ, в случае применения обычной и новой технологических оснасток. На основанию! полученных результатов сделан вывод о целесообразности использования новой технологической оснастки на бесчелночных ткацких станках при выработке высокоплотных тканей.

ОБЩИЕ ВЫВОДЫ Ш РАБОТЕ.

1. Анализ литературных источников по теме диссертационной работы показал, что необходимо разработать технологию подготовки основных нитей к выработке высокоплогкых тканей; исследовать условия изготовления) параметры строения и свойства даннных тканей на тка-

цких станках СТБ; провести оптимизацию технологического процесса шлихтования и ткачества высокоплотпых тканей и дать рекомендации по их выработке на тнацгаж сташсах СТБ.

2. В результате исследования технологического процесса прохождения питей черев цеповое поле шлихтовальной машины получено теоретическое обоснование необходимости изменения схемы вапрасют шлихтовальной машины ШБ-11/180-Л-ЗМ.

3. В результате экспериментальных исследований процесса подготовки высокоплотных основ к т1!ачеству предложена усовершенствованная схема заправки шлихтовальной машины ШБ-11/180-Л-ЗМ, позволяющая увеличить:

- разрывную нагрузку на 29.8 % ( при обычной заправке рост разрывной нагрузки составляет 14.7 %);

- количество циклов па многократное растяжение в 6.9 раза ( при обычной заправке - в 4.6 раза );

- приклей па 1.7 %.

4. С целью описания «вменения,патяжешш питей при их разделении в ценовом поле и сравнительного анализа условий прохождения питей через ценовое поле проведеп анализ геометрической модели разделения нитей в ценовом поле при использовании различных схем заправки шихтовальной машины.

5. Дня оценки напряженно-деформированного состояния нитей на шлихтовальной машине рассчитана повреждаемость питей при их разделении в ценовом поле. Установлено, что применение усовершенствованной схемы заправки шлихтовальной машины позволяет в 3.3 раза уменьшить повреждаемость нитей, а следовательно, улучшить физико-механические свойства нитей и поеысить их технологическую способность к переработке в ткачестве.

6. Получена математическая модель технологического процесса шлихтования, анализ которой позволил выявить следующие закономерности:

- при увеличении давления во второй отжимной паре увеличивается приклей, а следовательно, разрывная пагруска нитей;

- увеличение давления во второй отжимной парс способствует увеличению разрывной нагрузки и разрывного удлинения нитей, а также выносливости питей к многократным нагрузкам;

- с увеличением температуры в первой сушильной секции происходит увеличение пршшея и выносливости нитей к многократным нагрузкам.

7. Разработаны оптимальные технологические параметры шлихтования

нитей для выработки высокоплотных тканей:

- давление в первой отжимной паре 0.20 атм;

- давление во второй отжимной паре 0.75 атм;

- температура в первой сушильной секции 118 С0.

Внедрение оптимальных технологических параметров позволило улучшить качество подготовки нитей основы к ткачеству: разрывная нагрузка нитей возраола с 372.7 сН до 415.2 сН; многоцикловые характеристики возрасли с 4328 до 8370 циклов нагружения до разрушения.

8. В результате экспериментального 'исследования свойств, строения и условий изготовления высокоплотных тканей на станке СТБ-220 установлены:

- математические зависимости условий изготовления и свойств высокоплотных тканей от параметров запразки ткацкого станка;

- закономерности изменения строения и свойств высокоплотных тканей gt заправочных параметров ткацкого станка; выявлены факторы, в наибольшей степени влияющие на условия и8готовления данных тканей;

9. Разработаны оптимальные технологические параметры изготовления высокоплотных тканей на ткацком станке СТБ-220, позволившие снизить обрывность по основе с 0.46 до 0.16 обр./метр, увеличить производительность ткацкого станка с 5.63 до 6.14 м/час, снизить расход сырья на 2 X, увеличить праи8водительность труда по ткацкому производству на 24 %:

- заправочное натяжение 20 сН/нить;

- угол заступа 5 град;

- величина выноса зева 315 мм.

10. Доказана целесообразность применения новой технологической оснастки при выработке высокошютных тканей, использование которой позволяет в 3.1 раза снизить повреждаемость нитей на ткацком станке СТБ-220 и уменьшить натяжение нитей в процессе тканеформи-рования:

- в момент заступа от 33 до 30 сН/нить ( на 10 % );

- при зевообразовании от 45 до 40 сН/кить ( на 21.5 Z );

- при прибое от 65.5 до 57 сН/нить ( на 14.9 % ).

11. В результате внедрения оптимальных технологических параметров заправки ткацкого станка СТЕ-220 при выработке Еысокоплоткой ткани арт. 38МХ на АО "Куровской текстиль" получен экономический

эффект 76 млн. 916 тыс. рублей на объем выпуска 2 млн. метров ткани.

Рекомендации по работе.

1. Для описания изменения натяжения нитей основы при их разделении и анализа условий прохождения нитей основы через ценовое поле целесообразно использовать анализ геометрической модели разделения нитей в ценовом поле шлихтовальной машины, приведенный в главе 2.

2. Для прогнозирования процесса подготовки еысокоплотных основ к ткачеству рекомендуется использовать исследования по оценке напряженности процесса разделения нитей в ценовом поле шлихтовальной машины.

3. Для улучшения технологической способности основных нитей к переработке в ткачестве целесообразно использовать усовершенствованную схему заправки шлихтовальной машины ШБ-11/180-Л-ЗМ.

4. При изготовлении высокоплотных тканей рекомендуется устанавливать следующие параметры шлихтования основных нитей:

- давление в первой отжимной паре 0.20 атм; -давление во второй отжимной паре 0.75 атм;

- температура в первой сушильной секции 118 С°.

5. Для изготовления еысокоплотных тканей с оптимальными показателями физико-механических свойств рекомендуется устанавливать на станке СТБ-220 следующие заправочные параметры:

- заправочное натяжение 20 сН/нить;

- угол заступа 5 град;

- величина выноса зева 315 мм.

По материалам диссертации опубликованы следующие работы:

1. Юхин С.С., Гордеева В.В.

Оптимизация технологического процесса шлихтования высокоплотных основ." Деп. в ЦНИИТЭИлегпром. - 04.04.95 N 3588 - Ж.

2. Юхин С.С., ГорД££ва В.5.

Прогнозирование обрывности нитей на ткацком станке СТБ-220 при выработке высокоплотных тканей. - Деп. в ЦНИИТЭИлегпром. -

04.04.95 N 3587 -ЛП.

3. Юхин С.С., Гордеева В.В.

Использование технологической оснастки фирмы "ТексоЛТД" для выработки высокоплотнызс тканей. - "Известия ВузоЕ", N 5, 1995 г.

4. Юхин С.С., Гордеева В.В.

разработка технологии выработки ткани повышенной плотности. - Всерос. науч.-техн. конф., М.: МГТА, 28-29 ноября 1995 гсда./тэз. докл./, 2 с.

ЛР » 020753 от 04.03.93

Подписано в печать 19.XII.95 Сдано в производство 19.12.95 Формат бумаги 60 х 84/16 Бумага множ. Усл.печ.л. 1,0 Уч.-изд.л. 0,75

Заказ 529 Тираж 80

Электронный набор МГГА, 117918, Малая Калужская, I