автореферат диссертации по технологии материалов и изделия текстильной и легкой промышленности, 05.19.02, диссертация на тему:Разработка процесса проектирования и производства фасонной пряжи с регулярными эффектами

ВВЕДЕНИЕ.

ГЛАВА 1. Технические средства для получения фасонных нитей.

1.1. Двухстадийной способ с кольцекрутильиыми машинами.

1.2. Однопроцессный способ с применением полых веретен (упрощенные варианты).

1.3. Комбинированное оборудование.

1.4. Конструктивные особенности машин на базе кольцевого способа прядения.

1.5. Конструктивные особенности прядильно-крутильных машин.

1.6. Самокруточное оборудование.

1.7. Современные машины фасонного кручения.

Выводы.

Глава 2. Взаимосвязь фасонных эффектов пряжи и готового товара

2.1. Состояние проблемы.

2.2. Анализ компонентов фасонной пряжи.

2.3. О новом подходе к проектированию фасонной пряжи.

Выводы.

ГЛАВА 3. Имитационное моделирование при проектировании и производстве фасонной пряжи.

3.1. Алгоритм изображения фасонной пряжи в ткани.

3.2. Разработка программного обеспечения для имитационного моделирования внешнего вида ткани с использованием фасонной пряжи

ГЛАВА 4. Оптимизация технологического процесса получения фасонной пряжи.

4.1. Краткий обзор по обрывности в прядении.

4.2. Управления скоростным режимом прядильной машины.

4.3. Управление линейной плотностью фасонной нити.

4.3.1. Постановка задачи.

4.3.2. Проектирование системы управления, обеспечивающей минимальную интегральную ошибку.

Выводы.

Глава 5. Экономические аспекты производства фасонной пряжи.

5.1. Экономика производства фасонной пряжи.

5.2. Разработка финансовой модели запасов сырья и полуфабрикатов

5.3. Оптимизация затрат.

5.3.1. Модель фиксированного объема.

5.3.2. Модель управления запасами при производстве фасонной ткани.

5.4.Промышленное использование результатов работы.

Выводы.

Одной из основных задач текстильной промышленности является получение высококачественной продукции, пользующейся широким спросом. В условиях развивающегося рынка и все более возрастающей конкуренции эта задача может быть решена не только за счет выпуска продукции высокого качества. Это возможно лишь в том случае, если продукция будет отвечать постоянно меняющимся требованиям рынка, формируемого модой. Это подтверждает все более возрастающее производство изделий из фасонных нитей, что позволяет наиболее успешно и оперативно решать эти проблемы.

Область производства и реализации фасонных нитей - весьма обширная и развивающаяся область в текстильной промышленности. Существует огромное количество разнообразных эффектов в фасонных нитях. Разнообразны и технические средства в их реализации. В то же время эффективность применения таких нитей в значительной степени зависит от производственного опыта и субъективного вкуса разработчиков. Существует много нерешенных проблем, связанных с взаимосвязью особенностей фасонных нитей и вырабатываемого из них товара. Существуют проблемы точности и воспроизводимости рисунка на готовом изделии. По своим физико-механическим и эксплуатационным свойствам на стадии производства фасонные нити значительно отличаются от традиционных нитей. Поэтому имеются важные проблемы, связанные с наиболее эффективной их переработкой. Возникают и экономические проблемы.

Фасонная пряжа широко используется для изготовления обивочных тканей, тканей для драпировок, для выработки скатертей и ковров. В этом случае требуется пряжа большой линейной плотности с низкой круткой. Фасонная пряжа используется также для ручного и машинного вязания.

Следует отметить весьма серьезное отставание отечественного оборудования в этой важной области текстильного машиностроения. Если за рубежом уже длительное время применялись постоянно модернизируемые машины фасонного кручения с большим количеством варьируемых параметров, то в нашей стране до последнего времени применялись машины типа ПК-100 с несложными механизмами, позволяющими формировать достаточно примитивные фасонные эффекты. Естественно, такие технические средства не могут удовлетворять требованиям потребителя.

Как правило, фасонная пряжа состоит из трех элементов. Стержень пряжа, состоящий из одной или двух нитей, обеспечивает разрывную нагрузку пряжи. Формирование фасонных эффектов осуществляется с использованием одной или двух нагонных нитей, подаваемых с опережением относительно стержневой нити. Иногда для формирования фасонных эффектов используют вытянутую ровницу или ленту. Третьим элементом фасонной пряжи является закрепительная нить. Она фиксирует положение фасонных эффектов и предупреждает возможность их смещения вдоль стержневой нити. В зависимости от назначения фасонной пряжи, в качестве закрепительной нити могут использоваться одна или две тонкие химические нити или пряжа большой линейной плотности.

Одной из проблем, затронутых в нашей работе, является проблема технического уровня используемой техники. Действительно, техническая реализация утолщений на пряже может быть выполнена различными способами, предоставляемыми прядильными машинами различных конструкций. В настоящее время существует много современных машин, на которых эта проблема решена достаточно успешно. В нашей работе показано, что именно машины с наибольшими техническими возможностями позволяют в полной мере реализовать разработанные программы.

Проблемой, которая не утратила своего значения в настоящее время, является проблема управления скоростным режимом машины с целью сдерживания уровня обрывности. Очевидно, что наличие элементов сконцентрированной массы продукта в местах утолщений, создает картину, которая существенно искажает картину, характерную для обычной пряжи, где резкие изменения линейной плотности весьма редки и характерны лишь для каких-либо дефектов. Естественно, что утолщения в фасонной пряжи накладывает свой отпечаток как на случайные характеристики натяжения, испытываемые пряжей, так и на случайные характеристики ее прочности. В работе подробно рассматривается это вопрос и в постановочном плане ставится задача компенсации этого влияния путем управления процессом за счет регулирования скоростных режимов.

Одно из мест в нашей работе занимает вопрос о взаимозависимости внешних свойств пряжи и вырабатываемой из нее ткани. При этом поставлена задача в наилучшей степени реализовать требования потребителя в отношении свойств получаемой ткани путем применением современных программ для распределения соответствующих эффектов по длине пряжи.

Большое количество технических средств, применяемых для получения фасонных нитей и изделий из них, с одной стороны, их высокая стоимость и специфика эксплуатации, с другой стороны, ставит задачу научного и всеобъемлющего подхода к данной проблеме. Несмотря на большое количество работ, посвященных данной тематике, можно с уверенностью сказать, что единый научный и практический подход к данной тематике отсутствует. Наметившиеся позитивные тенденции в отрасли, которые выдвигают на первый план вопросы, связанные с необходимостью конкурентной продукции, ставят на первый план необходимость научного подхода с широким рассмотрением проблемы в целом.

В рамках данной работы проводится обзор современных технических средств, обеспечивающих получение фасонной пряжи с разнообразными свойствами и характеристиками.

Проводится описание научных работ, посвященных сходной проблематике. Особое внимание уделяется работам, выполненным аспирантами КГТУ.

На основе сравнительного анализа формулируется задача настоящей работы, которая состоит в разработке научной основы промышленного применения методики проектирования и технологии получения фасонных нитей, а также в разработке и производственной проверке программных средств для ее реализации. Особое внимание уделяется развитию теории вопросов, решение которых направлено на повышение эффективности получения фасонной.

Сформулирован новый подход к формированию структуры фасонной пряжи на основе современных программных средств. Разработаны теоретические вопросы, связанные с оптимизацией структуры управляющих средств и с оптимизацией технологического режима прядильного оборудования.

Решение поставленных задач выполнено с использованием методов теории функций комплексного переменного, вариационного исчисления, дифференциального и интегрального исчислений, математической статистики, а также современной экспериментальной методики.

Общие выводы и предложения

1. Проведена классификация оборудования для выпуска фасонной пряжи по способам и процессам производства

2. Проведен анализ компонентов фасонной пряжи с точки зрения влияния их на качество воспроизведения заданной функции изменения линейной плотности фасонной пряжи по длине.

3. Введено понятие контрастности фасонной пряжи, позволяющее оценить предельную степень допустимого отклонения параметров компонентов фасонной пряжи от заданных для получения необходимого качества фасонной пряжи.

4. Предложен новый подход к проектированию фасонной пряжи, основанный на задании гладкой функции изменения линейной плотности фасонной пряжи по длине и моделировании внешнего вида ткани с использованием этой пряжи.

5. Разработаны алгоритмы представления внешнего вида фасонной пряжи с учетом ограниченных изобразительных возможностей графических устройств.

6. Разработана система имитационного моделирования внешнего вида тканей с использованием фасонной пряжи.

7. Проведен анализ и разработан математический аппарат оптимизации процесса производства фасонной пряжи с точки зрения обрывности.

8. Проведен анализ точности воспроизводства заданной функции изменения линейной плотности фасонной пряжи по длине с учетом динамики оборудования.

9. Рассмотрены экономические вопросы производства фасонной пряжи. Показана экономическая важность расширения производства

1. Schmidt R.P. Producing "Rare" novelty yarns at low cost. America's Textiles 1.ternational. - № 18, p. 28-31.

2. Twisting machinery specialists in good shape. Textile month. -1985, №2, S. 317-319.

3. Schlese G. 25 Jahre Spindelaufsatze. Melliand Textilberichte/ № 5/ S/317-319/

4. Абесадзе H.M., Розанов Ф.М. и др. Выработка фасонной пряжи на крутильной машине Almat EES-X. Текстильная промышленность, № 9, 1989 г., с. 32-33.

5. Schmidt R.P. Saurer Allma. Textile World, 1984, № 4, S. 70-73.

6. Телицын. A.A. "Развитие технологий процесса самокручения текстильных материалов и создание оборудования для ее реализации." Докторская диссертация. Кострома, 2000 г.

7. Проспекты фирмы Schoehnherr.

8. Авербух Д.И., Молчанов А.С., Хавкин В.П. Формирование пряжи с фасонными эффектами на кольцепрядильной машине для льна. ЦНИИТЭИЛегпром, 1974 г.

9. Авербух Д.И., Молчанов А.С. Автоматизация процесса получения фасонной пряжи на прядильной машине. "Автоматизация технологических процессов в текстильной промышленности." МДНТПим. Дзержинского, 1971 г.

10. Авербух Д.И., Молчанов А.С., Хавкин В.П., Горн И.В. "Стабилизированный генератор последовательности случайных импульсов". Труды ЦЕМЛВ, т. 28, 1973

11. Разумеев К.Э. "Международные рынки шерсти" Рынок легкой промышленности. № 7, 2000 г., с. 20.

12. Авт. св. № 454296. Приспособление для получения фасонной пряжи с чередующимися утолщениями. Бюллетень изобретений № 47, 1974 г.

13. Пищиков О.А. "Проектируем фасонную пряжу под заказанную ткань". М., Рынок легкой промышленности, № 24, 2002 г.

14. Федоров Ю.Б., Землякова И.В., Шереметев А.Н. Метод оценки распределения по поверхности ткани элементов типа фасонный эффект. Известия вузов, ТТП, 1989 г., с. 96.

15. Пищиков О.А., Пищиков А.А. "Моделирование внешнего вида тканей с фасонной пряжей". М., Рынок легкой промышленности, № 26, 2002 г.

16. Пищиков О.А., Колпаков Е.В. "Перспективы производства и применения фасонных нитей", Сборник трудов Межвузовской научно-технической конференции "Современные проблемы текстильной и легкой промышленности", г. Москва, 2002 г.

17. Сухова JI.B., Ступников А.Н., Федоров Ю.В. Варианты волнообразного заполнения ткани фасонными эффектами. Известия вузов, ТТП, 1997 г., № 5, с. 44-47.

18. Сухова JI.B., Ступников А.Н., Федоров Ю.В. "Воспроизведение заданного рисунка на ткани". Известия вузов, ТТП, 1997 г., № 6.

19. Сухова JI.B., Ступников А.Н., Федоров Ю.В. "Определение линейной плотности фасонной нити с ровничным эффектом с переменными геометрическими параметрами эффектов." Сборник НИИ трудов молодых ученых КГТУ, Кострома, 1997 г.

20. Федоров Ю.В., Сухова JI.B., Ступников А.Н. "Художественное оформление ткани путем варьирования параметрами фасонной уточной нити." Известия вузов, ТТП, 1997 г., № 2, с. 43-47.

21. Воронцова О.Р. "Разработка метода проектирования и оформления ткани фасонными основными нитями." Кандидатская диссертация, Кострома, 1999 г.

22. Федоров Ю.В., Петрова (Воронцова) О.В., Землякова И.В. Распределение эффектов основной фасонной нити на ткани. Известия вузов, ТТП, 1997 г., № 4.

23. Пищиков О.А. Мовшович П.М. Колпаков Е.В. "Об управления скоростными параметрами оборудования при производстве фасонной пряжи", депонирована в ООО "Легпромин-форм" 21.10.2002, №4066-ЛП.

24. Горская Н.Н., Крутикова В.Р., Смирнов Е.А. "Экспериментальное исследование натяжения фасонной нити на плоско-фанговой машине" Вестник КГТУ, 1999, № 12, с. 48-52.

25. Горская Н.Н., Смирнов Е.А. "Программно-моделирующий комплекс для проектирования параметров фасонной нити с учетом технологии ее переработки." Деп. В ЦНПИТЭИЛег-пром, 2000 г.

26. Горская Н.Н., Крутикова В.Р. "Анализ влияния физико-механических свойств фасонных нитей с ровничным эффектом на параметры строения трикотажа." Деп. В ЦНИИТЭИ-Легпром, 2000 г.

27. Пищиков А.Д., Случевская Г.С. Системы обнаружения муарового и других дефектов пряжи на пневмомеханических прядильных машинах. Электроизмерительное оборудование для прядильного производства химических волокон. М., ЦНИИТЭИЛегпищемаш, 1979 г., № 7.

28. Пищиков А.Д. "Разработка и исследование системы автоматического контроля и управления технологическим процессом формирования самокруточной пряжи." Кандидатская диссертация, Москва, 1983 г.

29. Моисеев Б.М., Смирнов Е.А., Федоров Ю.Б. "О функциональной структуре программно-моделирующего комплекса, обеспечивающего получение параметров фасонной нити по заданному распределению эффектов в ткани." Известия вузов, ТТП, 1994 г., № 2.

30. Моисеев Б.М. "Моделирование рисунка ткани по заданному распределению эффектов фасонной нити." Известия вузов, ТТП, 1994 г., № 3.

31. Моисеев Б.М. "Комплекс технологических средств для разработки рисунков тканей с фасонным эффектом." Кострома, 1996 г., кандидатская диссертация.

32. Смирнов Е.А. и др. Определение механических параметров вытяжного прибора прядильно-крутильной машины ПК-100МФ. Известия вузов, ТТП, 1995г., № 6, с. 110-111.

33. Севостьянов А.Г. "Методы исследования неровноты продуктов прядения", Ростехиздат, М., 1962 г.

34. Гинзбург Л.Н. и др. "Динамика основных процессов прядения", ч. I, Легкая индустрия, М., 1970 г.

35. Pierce F.T. Weakest Links. Journ. of the Text. Inst. ,1927, v/ 18, T. 486.

36. Гришин П.Ф., "Об обрывности на ватерах", Сборник работ по прядению, М., НИТИ, 1937 г.

37. Брашлер. Е. Прочность хлопчатобумажной пряжи. М., Гилег-пром, 1939, с. 127.

38. Зотиков В.Е. "Обрывность и меры борьбы с ней в целях повышения производительности труда". Текстильная промышленность, 1943 г., с. 71-83.

39. Кокорин В.В. "К вопросу об обрывности в прядении." М., Труды МТИ, Т. VIII, М., Гизлегпром, 1940 г., с.71-83.

40. Терюшнов А.В. "Борьба с обрывностью в хлопкопрядении." М., Ростехиздат, 1962 г., с. 117.

41. Гинзбург J1.H. и др. "Динамика основных процессов прядении", ч. III., М., Легкая индустрия, 1975 г.

42. Мовшович П.М., Хавкин В.П. "О послойном регулировании на кольцепрядильных машинах." Известия вузов, ТТП, 1964 г., № 5, с. 44-47.

43. Мовшович П.М. "О послойном регулировании на кольцепрядильных машинах." НИИ труды ВНИИЛТекмаша, № 12, 1965 г.

44. Мовшович П.М., Расчет скоростных режимов кольцепрядильных машин. НИИ труды ВНИИЛТекмаша, № 12, 1965 г.

45. Мовшович П.М., Николаев О.В. "Регулируемые приводы кольцепрядильных машин", М., ЦНИИТЭИЛегпищемаш, 1970 г.

46. Свириденко П.А., Мовшович П.М., Малышков М.М. "Регулируемые электроприводы в текстильной промышленности." М., Легкая индустрия, с. 165-170.

47. Пищиков О. А. Мовшович П.М. Колпаков Е.В. "О точности регулирования при производстве фасонной пряжи", депонирована в ООО "Легпроминформ", 21.10.2002, № 4065-ЛП49. Uster Stattistic 1997

48. Образец 2. (Фасонная пряжа только в уточной нити) 2.1. Функция1. Степень Коэффициент6 6Е-55 -0,00234 0,02973 -0,1262 -0,29091 3,04080 -2,181922. Раппорт23. Изображение ткани