автореферат диссертации по технологии материалов и изделия текстильной и легкой промышленности, 05.19.02, диссертация на тему:Разработка ресурсосберегающих процессов вязания трикотажных полотен комбинированных футерованных переплетений на кругловязальных машинах

ВАРЛАМОВ АЛЕКСАНДР РУДОЛЬФОВИЧ

РАЗРАБОТКА РЕСУРСОСБЕРЕГАЮЩИХ ПРОЦЕССОВ ВЯЗАНИЯ ТРИКОТАЖНЫХ ПОЛОТЕН КОМБИНИРОВАННЫХ ФУТЕРОВАННЫХ ПЕРЕПЛЕТЕНИЙ НА КРУГЛОВЯЗАЛЬНЫХ

МАШИНАХ

Специальность 05.19.02 - Технология и первичная обработка текстильных материалов и сырья

АВТОРЕФЕРАТ

4850754

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

2 3 июн 2011

4850754

РАЗРАБОТКА РЕСУРСОСБЕРЕГАЮЩИХ ПРОЦЕССОВ ВЯЗАНИЯ ТРИКОТАЖНЫХ ПОЛОТЕН КОМБИНИРОВАННЫХ ФУТЕРОВАННЫХ ПЕРЕПЛЕТЕНИЙ НА КРУГЛОВЯЗАЛЬНЫХ

МАШИНАХ

Специальность 05.19.02 - Технология и первичная обработка текстильных материалов и сырья

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

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

Научный руководитель доктор технических наук, профессор

Цитович Ипполит Георгиевич

Официальные оппоненты доктор технических наук, профессор

Щербаков Виктор Петрович

кандидат технических наук, доцент Остапенко Нина Дмитриевна

Ведущая организация Федеральное государственное обра-

зовательное учреждение высшего профессионального образования «Санкт-Петербургский государственный университет технологии и дизайна»

Защита состоится « ъо»^ 2011 г. в часов на заседании диссертационного совета Д.212.139.02 при Московском государственном текстильном университете имени А.Н. Косыгина по адресу: 119071, Москва, улица Малая Калужская, дом 1.

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

Автореферат разослан « 30 » 2011 г.

Ученый секретарь диссертационного совета доктор технических наук, профессор Шустов Ю.С.

АННОТАЦИЯ

Настоящая диссертационная работа представляет законченную научно-исследовательскую работу, где изложены теоретические основы, научно обоснованные технологические и технические решения задач, связанных с разработкой процессов вязания трикотажных полотен комбинированных футерованных переплетений на кругловязальных машинах, обеспечивающих снижение поверхностной плотности полотна и увеличения производительности оборудования при их изготовлении.

В работе предложена ГОЕБО-диаграмма функциональной модели этапа проектирования переплетений, параметров полотна и процесса вязания комбинированного футерованного переплетения, позволяющая выявить, уточнить и сформулировать наиболее важные задачи на этапах проектирования.

Реализована задача формализованного описания футерованных переплетений и синтеза комбинированного футерованного переплетения с петельными рядами глади в виде информационной модели в базовых структурных элементах. Для проектирования использована структурная база метрических управляемых параметров: коэффициент заполнения грунта переплетения, коэффициенты отношений петель грунта и элементов петельной структуры переплетения, коэффициенты отделки. Выполнены основные расчеты параметров полотна на этапе проектирования. Предложены соответствующие расчетные зависимости для определения параметров процесса вязания полотна. Определены условия обеспечения проектных данных.

В структуре поставленных задач обеспечения при вязании заданных при проектировании параметров полотна, разработан и изготовлен прибор для измерения натяжения нити с учетом фрикционных свойств, рассчитаны, обоснованы его конструктивные параметры.

Проведена оценка качества опытной партии полотен базового футерованного и комбинированного переплетения по основным физико-механическим свойствам.

Автор защищает

• результаты анализа существующего уровня промышленной технологии, основываясь на показателях технологической точности процесса вязания;

• информационную модель описания и проектирования трикотажных переплетений и процессов вязания полотна с учетом требований стандартов информационных технологий БАОТ и ГОЕБО;

• методику описания и синтеза комбинированных переплетений на базе футерованных;

• методику расчета параметров полотен и процессов вязания, заданных при проектировании;

• принципы технологического обеспечение качества и режимов вязания полотен комбинированных переплетений на базе футерованных с использованием нового прибора для измерения натяжения нити.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность работы

В современных климатических условиях России особое место в структуре ассортимента занимают трикотажные изделия верхней одежды с улучшенными теплозащитными свойствами, бельевого, детского и спортивного назначения. Традиционно в России для изготовления этой группы изделий использовались полотна двойных и футерованных переплетений. Технология производства этой группы полотен остается чрезвычайно расточительной, с точки зрения использования сырья и трудовых ресурсов, т.к. базируется на методе проб и ошибок, зависит от опыта и квалификации персонала; важнейшие характеристики структуры полотна (длина нити в петле, модуль петли) во многих случаях метрически не определяются и не контролируются; алгоритм управления поверхностной плотностью, как основной фактор материалоемкости продукции, остается неизвестным. Важнейшим инструментом управления качеством является структурно-параметрический синтез, относящийся к комбинированным переплетениям различных классов.

Вопросы проектирования комбинированных переплетений на базе одинарных структур до настоящего времени не рассматривались. Основная проблема-обеспечение определенного соотношения длины нитей в петлях и других компонентах, образующих комбинированное переплетение. По данным исследований отечественных и зарубежных ученых изменение этих соотношений существенно влияет на основные свойства трикотажных полотен. Это позволяет считать, что изыскание оптимальных величин и соотношений структурных параметров полотен комбинированных переплетений и соответствующих им параметров процесса вязания, обеспечивающих заданные эксплуатационные свойства трикотажных полотен и снижение затрат ресурсов является актуальной задачей. Цель работы

Целью работы является создание новых структур трикотажных полотен с улучшенными качественными показателями на основе разработки комбинированных одинарных переплетений при снижении материалоемкости и увеличении производительности оборудования.

Задача и общая методика исследования

Исходя из поставленной цели, сформулированы следующие задачи: -разработать информационную модель описания и проектирования трикотажных переплетений и процессов вязания полотна с учетом требований стандартов информационных технологий 8АБТ и ГОЕБО;

-провести анализ существующего уровня промышленной технологии, основываясь на показателях технологической точности процесса вязания;

-уточнить зависимость материалоемкости полотен и производительности оборудования от структурных параметров полотна при выработке трикотажа комбинированных переплетений, основываясь на существующих геометрических и экспериментальных моделях трикотажа;

-рассмотреть особенности выработки полотен комбинированных, в частности футерованных переплетений, на различных видах кругловязального оборудования;

-освоить методику описания и синтеза комбинированных переплетений на базе футерованных, как задачу синтеза дискретных структур и требований стандартов информационных технологий;

-определить условия и параметры процесса вязания, заданные при проектировании;

-реализовать условия технологического обеспечение качества и режимов вязания полотен при рассмотрении процесса вязания как объекта управления;

-провести исследования и оптимизацию физико-механических и эксплуатационных свойств новых полотен комбинированных футерованных переплетений и оценить их качество.

Методы в средства исследования

-методология 8АХ)Т (ГОЕРО) описания и анализа сложных систем (процессный подход);

-основные положения теории управления и условия контролеспособности объекта;

-компьютерные методы анализа и синтеза трикотажных переплетений;

-модели управления процессами вязания полотна на кругловязальных машинах;

-стандартные методы исследования свойств трикотажных полотен и поиска оптимальных решений;

-методы теории вероятности и математической статистики при планировании и оценке результатов эксперимента.

Научная новизна работы

1. Разработана ГОЕРО-диаграмма функциональной модели этапа проектирования переплетений, параметров полотна и процесса вязания комбинированных футерованных переплетений на кругловязальных однофонтурных машинах.

2. Получены инвариантные, не зависящие от заправочных данных, соотношения для оперативной оценки материалоемкости полотен комбинированных футерованных переплетений.

3. Рассмотрены основные схемы процесса вязания полотен футерованных переплетений и показано, что за счет сокращения протяженности систем и изменения их комплектности при вязании комбинированных переплетений создаются условия повышения производительности существующих машин и нового оборудования.

4. Показано, что процесс вязания трикотажного полотна является неконтролируемым; при этом с большой вероятностью фактические показатели отклонений длины нити в петле находятся за пределами допуска.

5. Реализована задача формализованного описания футерованных переплетений и синтеза нового комбинированного футерованного переплетения, выделена структурная ячейка трикотажного полотна (5е), составлена ее метрика и выполнено формализованное описание переплетения в виде информационной модели (ИМ) в базовых структурных элементах на основе матрицы бинарных отношений.

6. Получен алгоритм расчета поверхностной плотности полотен футерованных переплетений и комбинированных на их основе при использовании пряжи различной линейной плотности; установлено, что поверхностная плотность главных и футерованных полотен изменяется не пропорционально линейной плотности грунто-

вых нитей, а в зависимости от квадратного корня линейной плотности нити и коэффициента заполнения полотна.

7. Установлена связь между параметрами петельной структуры полотна комбинированного футерованного переплетения и его потребительскими свойствами. Показано, что разработанная структура трикотажа по сравнению с трикотажем футерованных переплетений по основным свойствам превосходит базовое; установлено, что при определенном соотношении длин нити в петлях грунта и глади достигается минимальный уровень износа полотен комбинированных переплетений.

Практическая значимость работы:

-полученные результаты позволяют реализовать ресурсосберегающую технологию производства одинарных полотен комбинированных футерованных переплетений;

-разработан новый вид комбинированного переплетения на базе одинарного футерованного полотна (патент № 2004647), как элемент системы инновационных технологий;

-для полотен новых переплетений предложены зависимости для расчетов структурных параметров полотна, его материалоемкости, условий процесса вязания и производительности оборудования;

-разработанный прибор для определения входного натяжения нити с учетом фрикционных свойств при вязании трикотажных полотен позволяет контролировать процесс вязания и вносить в него корректирующие воздействия;

-обоснованы более высокие качественные характеристики трикотажных полотен новых переплетений, что позволило рекомендовать их к внедрению в промышленность.

- разработан и изготовлен прибор для измерения натяжения нити с учетом фрикционных свойств, рассчитаны, обоснованы его конструктивные параметры (авторское свидетельство № 1772697 (1992 г.).

Апробация работы

Экспериментальные исследования и внедрение в производство результатов работ проводились на ЗАО «Красная заря» г. Москва, ЗАО «Ивантеевский трикотаж», в учебно-технологической лаборатории кафедры технологии трикотажного производства, кафедре материаловедения МГТУ им А.Н. Косыгина, учебно-технологической лаборатории Димитровградского института технологии управления и дизайна (филиала) Ульяновского государственного технического университета.

Основные положения докладывались, обсуждались и получили положительную оценку на научных конференциях МГТУ им. А.Н.Косыгина и ДИТУД (19902010 г.г), на научно-практической конференции в Ташкентском институте текстильной и легкой промышленности (г. Ташкент, 1991 г.), на заседаниях кафедры технологии трикотажного производства МГТУ им. А.Н.Косыгина и кафедры трикотажного производства ДИТУД УЛГТУ (2010,2011 г.г).

Публикации

По материалам диссертации опубликовано 9 работ, из них 6 статей, 1 тезисы, 1 патент и 1 авторское свидетельство. Две работы опубликованы в журналах, рекомендованных ВАК РФ.

Структура в объем диссертационной работы

Диссертация состоит из введения, пяти глав, общих выводов, списка литературы и приложений. Работа изложена на 252 страницах, содержит 49 рисунков, 16 таблиц. Список литературы включает 71 наименование. Приложения представлены на 19 страницах.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении проанализирована существующая технологическая и экономическая ситуация в трикотажной отрасли. Рассмотрена, как основополагающая, проблема ресурсосбережения и повышения качества продукции. Обоснована актуальность темы, сформулированы цели и задачи исследования.

Первая глава работы посвящена обзору и анализу предметной области исследования: технологии производства трикотажных полотен на кругловязальных машинах.

В результате анализа промышленного производства трикотажных полотен с однофонтурных и двухфонтурных кругловязальных машин установлено, что основные стадии жизненного цикла продукции - этапы проектирования и технологического обеспечения ее производства с точки зрения цифровых данных по существу являются неконтролируемыми и базируются на субъективной оценке.

Рассмотрен класс комбинированных трикотажных переплетений и выполнен информационный анализ работ в этой области. Установлено, что изменение структурных параметров, поверхностной плотности и свойств полотен в значительной мере зависит от комбинации базовых переплетений и соотношений длины нити в образующих их элементах.

Основываясь на международных стандартах качества (ИСО 9000) и стандартах (SADT, IDEF0) информационных технологий (ИТ), установлено, что постановка задач проектирования трикотажных переплетений, полотен и процессов их производства должна осуществляться, основываясь на процессном подходе к построению информационных (ИМ) и математических моделей (ММ), как основы технологической подготовки производства.

Разработана IDEFO-диаграмма функциональной модели этапов проектирования переплетений, параметров полотна и процесса вязания комбинированного футерованного переплетения, позволяющая следить за направлениями потоков информации, определить параметры «входа-выхода» и требования технической и технологической документации к выполнению этапов проектирования (рис. 1). Анализ предметной области позволил уточнить задачи исследования в рамках поставленной цели: ресурсосбережения и повышения качества.

Вторая глава посвящена обобщению теоретических данных в области комбинирования трикотажных переплетений, главным образом на основании их признаков и геометрических моделей строения трикотажа ( Далидович A.C., Кудрявин Л.А. и др.)

Требования (рынок, маркетинг)

БД по переплетениям^

(или новое) БД по

структур, элементам

ПРОЕКТИРОВАНИЕ БАЗОВОГО ПЕРЕПЛЕТЕНИЯ

ПРОЕКТИРОВАНИЕ РИСУНКА (УЗОРА)

СТРУКТУРНЫЙ СИНТЕЗ

Инструмент описания и синтеза (САБ-переплетение, САО-рисунок)

Информационная

модель (ИМ)

Я с (па Пп,, Пс)

Исполнитель

БД по сырью (вид, лин. пл-ть, цвет)

БД по оборудованию (параметры, функции)

БД по статистике параметров (к/, ке, кА, к/{,

(статистич. базис проектирования)

Граф. запись, Ив, Ин

Технические требования (стандарты качества и безопасности)

Фактор отделки (А^, кА, кп)

ПРОЕКТИРОВАНИЕ ПОЛОТНА, УЧАСТКОВ

РАСЧЕТ ПОЛОТНА И РИСУНКОВ

СТРУКТУРНЫЙ И ПАРАМЕТРИЧЕСКИЙ^ СИНТЕЗ

САБ-пол отно, САП-рисунок

I г

тно, I

А 2

Размеры (/., (V)

Данные по отделке

образцов полотна

Поверхн. пл-ть (р)

Расход сырья (М)

грунта, рисунка

Исполнитель

Кол-во игл (./УД кол-во систем (2),

диаметр цилиндра (/>"), скорость вязания (я, У) Хар-ки регуляторов подачи нити, оттяжки,

ДНП и уработки нити (функция управления) Структурные параметры (Ау, кс, кК)_

п=>

НОРМИРОВАНИЕ

РАСЧЕТ СЕБЕСТОИМОСТИ

Т"

о5

Проект цен

ПРОЕКТИРОВАНИЕ ПРОЦЕССА ВЯЗАНИЯ

ФУНКЦИИ ПРОЦЕССА

РАСЧЕТ ПАРАМЕТРОВ УПРАВЛЕНИЯ

СТРУКТУРНЫЙ И ПАРАМЕТРИЧЕСКШ СИНТЕЗ

Г"

Алгоритм управления

(САЕ)

АРМ

т

Исполнитель

Технологическая

программа (УТП)

Режим вязания:

• Длина петли {Г), Ох уработка (Ь0)

• Скорость нити (Ун)п О2 оттяжки полотна (У„)

• Кол-во рядов (пг) Оз

• Кол-во петельных столбиков (/V)

• Производительность _ (О), машин, время (/„)

Рисунок 1 - ГОЕБО-диаграмма этапа проектирования переплетения, полотна и процесса вязания

На основании анализа структур полотен различных комбинированных переплетений и выполненных расчетов показана эффективность способа комбинирования, в том числе на базе футерованных переплетений, с возможностью снижения поверхностной плотности полотна и увеличения производительности оборудования. На основе такой продуктивной идеи предложен футерованный трикотаж, петельные ряды которого чередуются с петельными рядами глади. Проведен теоретический анализ зависимости материалоемкости полотна от структурных характеристик трикотажа комбинированных переплетений. Получены инвариантные по заправкам соотношения для оперативной оценки поверхностной плотности и производительности оборудования, которые могут быть использованы для ориентировочных инженерных расчетов при оценке затрат сырья на этапе планирования работ. На основании анализа процессов вязания полотен футерованных переплетений на различных типах кругловязальных машин установлено, что за счет сокращения протяженности и изменения комплектности систем можно реализовать условия повышения производительности существующих машин, (при выработке футерованных комбинированных переплетений - на величину порядка 30%).

Третья глава посвящена исследованиям в области проектирования нового переплетения, полотна и параметров процесса вязания, основываясь на методологии структурного и параметрического синтеза и разработанной ЮЕРО-диаграмме. Если рассматривать трикотажные переплетения как дискретную систему, то задача формализованного описания футерованных переплетений может быть реализована на основе матрицы бинарных отношений (рис. 2).

графическая запись комбинированного

футерованного переплетения (окна программы синтеза переплетений) При проектировании, кроме раппорта переплетения (Иг, ЯЬ) и графической записи, результатом является структурная ячейка трикотажного полотна (8е) и её метрика п№, пс (рис. 3), являющаяся базовой компонентой любого полотна с регулярной структурой.

В базовой структуре переменных, относящихся к структурной ячейке (5е) полотна, его информационная модель (ИМ) имеет вид:

К(1)

1- футерный набросок (петля) в ряду грунта (ею);

2 - футерная протяжка в ряду грунта (ei2);

3 - петля кулирной глади в ряду дополнительного промежуточного ряда (е2);

4 - петля кулирной глади ряда грунта (е2); Rh - раппорт по высоте; Rb - раппорт по ширине;

nw, пс- метрика структурной ячейки (Se) в координатах раппорта. Рисунок З-Структурная ячейка и раппорт полотна комбинированного футерованного переплетения

При этом информационная модель переплетения может быть описана как семантическая конструкция в виде:

- для простого футерованного переплетения:

т> = (('Va AenXfV2 Aei2))> (2)

- для комбинированного футерованного переплетения:

ms = (('V2 А^^г А^Х^г АеиХ4ЛЗе2,2)} ■ (3)

Здесь th¡ - виды нитей, из которых образованы базовые структурные элементы. Соотношения (1), (2), (3), как результат проектирования переплетения, позволяют реализовать следующий этап - проектирование полотна. Информационная модель при этом будет иметь вид:

F = (seJtí,me¡), (4)

где длина нити,

moi- масса единицы длины г'-го элемента. Для проектирования полотна в ИМ (4), был введен структурный базис проектирования - метрических управляемых параметров: коэффициента заполнения трикотажного полотна к, (по физической сущности эквивалентен модулю петли), коэффициентов формы петли кл и кв, коэффициентов отношений структурных элементов ке и факторов отделки kFA и kFB, зависящих от оборудования, вида и режимов процессов отделки полотна, применяемых на предприятии. Оценка наиболее вероятных значений указанных коэффициентов и структурных параметров производилась по результатам обобщения данных, приводимых в технологических режимах и документации на футерованное трикотажное полотно, а также по результатам анализа экспериментальных образцов полотен футерованных переплетений. Для расчетов основного показателя полотна - его поверхностной плотности, впервые получены формулы при использовании пряжи различной линейной плотности и различных заправочных данных:

-для полотна комбинированного футерованного переплетения

Тл

SkAkBkt

, г/м2;

(5)

-для полотна футерованного переплетения

10

к

4 + ^+3*,,)

* 7П

, г/м2, (6)

4клквк(

где Тгр -линейная плотность нити грунта, Тф -линейная плотность футерной нити, кс_ - коэффициент отношения длины петли глади к петле грунта, кч - коэффициент уработки нити футера при образовании наброска, ке1 - коэффициент уработки нити футера при образовании протяжки ке]2- коэффициент уработки нити при образовании петель второго промежуточного ряда глади.

Формулы (5) и (6) позволяют на этапе проектирования определять основной показатель материалоёмкости - поверхностную плотность полотна и перейти к этапу проектирования процесса вязания.

Как следует из (5) и (6), обеспечение заданной поверхностной плотности полотна р зависит от структурных параметров \ и контроль которых может быть обеспечен при заданной линейной плотности величиной подачи нити и её скорости при вязании на трикотажной машине. Изменение факторов режима отделки (к%,кЦ) позволяет влиять на поверхностную плотность полотна за счет его поперечной и продольной деформации, либо обеспечивать стабильность размеров при безусадочной отделке полотна.

Результатом проектирования полотна комбинированного футерованного переплетения являются: поверхностная плотность полотна р, параметры петель А и В (Пг, /Те), ширина IV и длина Ь полотна или длина «кусков» Ьр.

Четвёртая глава посвящена теоретическим и экспериментальным исследованиям в области теории управления процессом вязания, как основы для реализации задачи технологического обеспечения проектных данных.

Приведены обобщенные структурные схемы системы управления и регулирования процесса вязания спроектированных полотен для различных условий подачи нити.

На основе анализа факторов и управляемых переменных, влияющих на точность процессов вязания по длине нити в петле в режимах пассивной и дозированной подачи нити, показано, что стабилизация процесса вязания при изготовлении полотна комбинированного футерованного переплетения может быть обеспечена в режиме дозированной подачи на трех уровнях скорости нити. Предложены соответствующие расчетные зависимости для определения скорости подачи и величины уработки нити на один оборот игольного цилиндра. Определены условия обеспечения проектных данных. Установлена последовательность действий по наладке и регулировке трикотажных машин в условиях пассивной подачи нити и машин, оснащенных системой дозированной нитеподачи. Для условий пассивной подачи нити рекомендуется использовать соответствующие приборы контроля скорости нити и устройства для измерения натяжения нити.

Показана необходимость осуществления оперативного контроля операций как в процессе наладки вязального оборудования, так и в процессе изготовления про-

дукции. С целью обеспечения при вязании заданных при проектировании параметров полотна, разработан и изготовлен прибор для измерения натяжения нити с учетом её фрикционных свойств (рис. 4), (защищено авторским свидетельством №1772697). Рассчитаны, обоснованы его конструктивные параметры. Разработана документация и изготовлен опытный образец прибора.

Рисунок 4-Общий вид и фотография прибора для измерения натяжения и фрикционных свойств нити

Применение предлагаемого прибора позволяет контролировать входное натяжение в петлеобразующую систему, вносить корректирующие воздействия, компенсируя изменение коэффициента трения нити, тем самым обеспечивая необходимую надежность и соответствующие параметры процесса вязания.

В условиях пассивной подачи при изготовлении полотна комбинированного футерованного переплетения для обеспечения технологической точности и наладки кругловязальных машин рекомендуется использовать электронный прибор марки ЭДП для измерения скорости нити или длины нити в петле.

Пятая глава посвящена экспериментальным исследованиям физико-механических свойств полотен футерованных и комбинированных переплетений.

По результатам проектирования полотен с заданными структурными параметрами и определения заправочных данных в промышленных условиях изготовлены опытные партии полотен базового футерованного и комбинированного переплетения. Проведена оценка их качества по основным физико-механическим свойствам. Для отбора комплекса показателей качества использовался метод экспертных оценок с построением ранжированного ряда показателей по величине коэффициента весомости, что позволило выявить наиболее значимые из них: воздухопроницаемость, теплопроводность, износостойкость, гигроскопические свойства.

В процессе проведения экспериментов установлено, что теплопроводность и воздухопроницаемость полотна новой структуры выше, чем базового, но если полотна начесывать, то эти показатели существенно уменьшаются, и для комбинированных начесных полотен становится сравнимы с показателями для футерованных полотен. По показателю гигроскопичности трикотаж нового переплетения значимо не отличается от гигроскопичности базового переплетения, при этом время сушки полотен комбинированных переплетений существенно уменьшается, что улучшает эксплуатационные свойства изделий. Износостойкость полотен футерованных ком-

бинированных переплетений, в том числе начесных превышает показатель базовых полотен на величину порядка 30%), и снижается с уменьшением линейной плотности грунтовой нити.

Установлено также, что для полотен комбинированных переплетений можно уменьшить коэффициенты воздухопроницаемости и теплопроводности на величину до 20%, уменьшив длину нити в петле глади промежуточного ряда комбинированного переплетения. Кроме того, показано, что изменения основных показателей качества в процессе эксплуатации (теплозащитных, воздухопроницаемости, гигроскопичности), существенно зависят от интенсивности износа при поверхностном трении (в особенности начесного полотна, для которого характерна высокая скорость (кинетика) удаления ворса с его поверхности).

В связи с этим, был проведен факторный эксперимент с целью изыскания условий улучшения качества полотен за счет изменения соотношения длин нити в петлях грунта и промежуточного ряда комбинированного футерованного переплетения. В результате установлено, что минимальная потеря массы при истирании достигается в случае, когда длина нити в петле промежуточного ряда составляет 0,8+0,02 от длины нити в петле ряда грунта.

Полученные результаты носят частный характер, т.к. справедливы для конкретных условий эксперимента, однако эти условия относятся к большому объему выпуска продукции, поэтому найденные оптимальные параметры могут быть связаны с большим эффектом в промышленном масштабе.

В приложении представлены приборы и схемы измерения параметров процессов вязания, окна программы синтеза и компьютерной визуализации переплетений, образцы и фотографии полотен, результаты обработки экспериментальных данных.

ОБЩИЕ ВЫВОДЫ ПО РАБОТЕ

1. При анализе рынка трикотажной продукции установлено, что он дифференцирован по объему и уровню качества производства, уровню дохода потребителей. Условно можно выделить сектора массовой продукции с длительным использованием (примерно 80% объемов производства), «элитный» высококачественный и сектор функционального технического текстиля. Спрос формируется на весах «цена-качество», что делает актуальным задачи экономного использования ресурсов и повышение качества.

2. В структуре массового производства трикотажной продукции особое место занимает трикотаж с улучшенными теплозащитными свойствами из хлопчатобумажной и шерстяной пряжи, обеспечивающий не только высокие теплофизические характеристики, но и высокую гигроскопичность белья, как первого слоя одежды. Вместе с тем, при использовании такого белья при интенсивных физических нагрузках и потовыделении требуется значительное время для его сушки (в том числе и после стирки). Производство таких полотен характеризуется значительными затратами сырьевых ресурсов и соответственно ростом себестоимости (имея ввиду, что доля сырья в составе себестоимости превышает 40%).

3. При анализе промышленного производства трикотажных полотен с одно-| фонтурных и двухфонтурных кругловязальных машин установлено, что основные

стадии жизненного цикла, проектирования продукции и технологических процессов

13

ее производства базируются на методе проб и ошибок, зависят от опыта и квалификации персонала. В производстве не используются какие-либо технические средства контроля. Длина нити в петле, как основной параметр, определяющий качество полотна, не измеряется на систематической основе.

4. На основании выборочных испытаний показано, что фактическое поле рассеяния такого показателя, как длина нити в петле при вязании полотна содержит в себе значительную систематическую погрешность, а структурные показатели полотна по длине нити в петле находятся за пределами допуска.

5. Рассмотрен класс комбинированных трикотажных переплетений и выполнен анализ работ в этой предметной области. Установлено, что изменение структурных параметров, поверхностной плотности и свойств полотен в значительной мере зависит от комбинации базовых переплетений и соотношений длины нити в образующих их петлях.

6. На основании анализа структур полотен различных комбинированных переплетений, их геометрических моделей и выполненных расчетов показана эффективность способа комбинирования, в том числе на базе футерованных переплетений с возможностью снижения поверхностной плотности полотна и увеличения производительности оборудования.

7. На основании анализа процесса выработки полотен футерованных переплетений на различных типах машин предложены схемы процесса вязания комбинированных футерованных переплетений. Показано, что за счет сокращения протяженности систем и изменения их комплектности создаются условия повышения производительности до 20-30% в квадратных метрах полотна при модернизации существующих машин и проектировании нового оборудования.

8. Разработана ШЕРО-диаграмма функциональной модели этапа проектирования переплетений, параметров полотна и процесса вязания комбинированного футерованного переплетения, позволяющая выявить, уточнить и сформулировать наиболее важные задачи на этапах проектирования, проследить направления потоков информации, последовательность и адресность ее передачи и переработки.

9. На матрице бинарных отношений базовых элементов трикотажа реализована задача формализованного описания футерованных переплетений и синтеза комбинированного футерованного переплетения с петельными рядами глади, выделена структурная ячейка трикотажного полотна (8е), составлена ее метрика и выполнено формализованное описание переплетения в виде информационной модели (ИМ) в базовых структурных элементах. На новую структуру трикотажного полотна получен патент 2004647.

10. В качестве основной характеристики полотна принят коэффициент заполнения полотна к, (как отношение длины нити в петле к корню квадратному из ли}

нейной плотности нити к1 = -?=), показатель эквивалентный по физической сущно-

\Т

сти модулю петли.

11. Для проектирования параметров полотна комбинированного футерованного переплетения использована методология дискретной алгебры описания объектов как отношений базовых структурных элементов. С этой целью для проектирования использована структурная база метрических управляемых параметров: коэффи-

циент заполнения грунта переплетения, коэффициенты отношений петель грунта и элементов петельной структуры переплетения, коэффициенты отделки.

12. На основании использования структурного базиса управляемых переменных, относящихся к структурным параметрам полотен, впервые получены формулы для расчетов поверхностной плотности полотен футерованных переплетений и комбинированных на их основе при использовании пряжи различных линейных плотностей. Установлено, что поверхностная плотность футерованных полотен изменяется не пропорционально линейной плотности нитей, а в зависимости от -/Текс грунтовой нити, определяется показателем заполнения ке и коэффициентом уработ-ки футерной нити.

13. Для реализации этапов производства и проектирования, формирования базы данных получены статистические оценки структурных параметров, выполнены основные расчеты параметров полотна на этапе проектирования.

14. Выполнен анализ факторов и управляемых переменных, влияющих на точность процессов вязания по длине нити в петле в режимах пассивной и активной подачи нити, предложены соответствующие расчетные зависимости для определения скорости подачи и величины уработки нити на один оборот игольного цилиндра. Определены условия обеспечения проектных данных.

15. В структуре поставленных задач обеспечения при вязании заданных при проектировании параметров полотна, разработан и изготовлен прибор для измерения натяжения нити с учетом фрикционных свойств, рассчитаны, обоснованы его конструктивные параметры. Разработана документация и изготовлен опытный образец прибора. В отличие от известных аналогов, прибор позволяет обнаружить не только изменения натяжения нити, но отклонения ее фрикционных свойств, влияющих на нарушения режима вязания. Прибор защищен авторским свидетельством № 1772697.

16. По результатам проектирования полотен с заданными структурными параметрами и определения заправочных данных в промышленных условиях изготовлены опытные партии полотен базового футерованного и комбинированного переплетения. Проведена оценка их качества по основным физико-механическим свойствам.

18. В соответствии с результатами испытаний полотна новой структуры переплетения и в сравнении с базовым образцом получены следующие результаты:

-снижена материалоемкость полотна более чем на 30%;

-показано, что гигроскопичность трикотажного полотна нового переплетения значимо не отличается от трикотажа базового переплетения;

-трикотаж нового переплетения имеет более высокую скорость сушки (на 1015%);

-теплопроводность и воздухопроницаемость полотна новой структуры выше, чем базового, для начесных полотен эти показатели существенно уменьшаются, и для комбинированных становятся сравнимы с показателями для футерованных базовых полотен;

-установлено, что для полотен комбинированных переплетений можно уменьшить коэффициенты воздухопроницаемости и теплопроводности на величину

до 20%, уменьшив длину нити в петле глади в промежуточном ряду комбинированного переплетения.

19. По результатам оптимизации структурных параметров полотен установлено, что при соотношении длин нити в петлях грунта и глади ^и/^2г,=0,8±0,02 достигается минимальный уровень износа полотен. Указанные соотношения учитывались при производстве опытной партии полотен комбинированного футерованного переплетения.

Основные положения диссертации опубликованы в следующих работах

1. Варламов А.Р., Цитович И.Г. Об оптимизации соотношения длин нитей в петлях при выработке полотен комбинированных переплетений // Известия Вузов. Технология легкой промышленности. -1991. - №5. - С.119 -122.

2. Варламов А.Р., Цитович И.Г. Одно из направлений экономного использования сырья при выработке полотен комбинированных переплетений // Известия Вузов. Технология легкой промышленности. - 1992. - №1. - С.78-80.

3. Варламов А.Р., Цитович И.Г. Оценка технологической точности процесса вязания / Тезисы докл. Всесоюзной научно-технической конференции. - Ташкент: ТИТЛП. -1991, с.26.

4. Авторское свидетельство № 1772697. Прибор для определения фрикционных свойств нитей / И.Г. Цитович, Н.И. Большакова, В.Н. Золоторевский, А.Р. Варламов. Опубл. 30.10.1992.

5. Патент РФ 2004647. Футерованный трикотаж / И.Г. Цитович, А.Р. Варламов, Г.М. Зудина. Опубл. 15.12.1993.

6. Варламов А.Р., Цитович И.Г. Исследование теплозащитных свойств полотен комбинированных переплетений на базе футерованных // Вестник ДИТУД. -2006. - № 2. - С.47-49.

7. Варламов А.Р., Цитович И.Г. Исследование воздухопроницаемости полотен комбинированных переплетений на базе футерованных // Вестник ДИТУД. -2006. - № 2. - С.49-51.

8. Варламов А.Р., Цитович И.Г., Галушкина Н.В. Параметрическое определение процесса вязания // Вестник ДИТУД. - 2006. - № 4. - С.34-38.

9. Варламов А.Р., Цитович И.Г. Выбор номенклатуры показателей качества изделий из трикотажных полотен комбинированных футерованных переплетений // Вестник ДИТУД. - 2010. - № 3. - С.9-16.

Подписано в печать 27.05.11 Формат бумаги 60x84/16 Бумага множ. Усл.печ.л. 1,0 Заказ 156 Тираж 80 ГОУВПО «МГТУ им. А.Н. Косыгина», 119071, Москва, ул. Малая Калужская, 1

ВВЕДЕНИЕ

Глава 1. СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА В ОБЛАСТИ РЕСУРСОСБЕРЕЖЕНИЯ И УЛУЧШЕНИЯ КАЧЕСТВА ПРИ ИЗГОТОВЛЕНИИ ТРИКОТАЖНЫХ ПОЛОТЕН НА КРУГЛОВЯЗАЛЬНЫХ МАШИНАХ

1.1. Основные задачи в области управления качеством продукции и повышения эффективности производства

1.2. Основные требования, предъявляемые к проектированию продукции и процессов в рамках требований международных стандартов (ISO 9000) и информационных технологий (SADT, IDEF0)

1.3. Анализ исследований в области производства трикотажных полотен комбинированных переплетений

1.4. Основные факторы процесса вязания, влияющие на материалоемкость и качество полотен

1.5. Анализ факторов, влияющих на точность процесса вязания и формирование допусков при изготовлении полотен на кругловязальных машинах

1.6. Основные методы технологического обеспечения качества и контроля параметров процесса вязания

1.7. Постановка задач исследования ВЫВОДЫ по главе

Глава 2. ОБОСНОВАНИЕ СПОСОБА КОМБИНИРОВАНИЯ ТРИКОТАЖНЫХ ПЕРЕПЛЕТЕНИЙ КАК ФАКТОРА ОБЕСПЕЧЕНИЯ КАЧЕСТВА И СНИЖЕНИЯ МАТЕРИАЛОЕМКОСТИ

2.1. Исследование зависимости материалоемкости полотна от структурных характеристик трикотажа комбинированных переплетений

2.2. Исследование зависимости производительности оборудования от структурных характеристик трикотажа при выработке полотен комбинированных переплетений

2.3. Анализ особенностей изготовления полотен кулирных комбинированных футерованных переплетений на различных видах оборудования 85 ВЫВОДЫ по главе

Глава 3. ПРОЕКТИРОВАНИЕ ПОЛОТНА

КОМБИНИРОВАННОГО ФУТЕРОВАННОГО ПЕРЕПЛЕТЕНИЯ И РАСЧЕТ ПАРАМЕТРОВ ПРОЦЕССА ВЯЗАНИЯ

3.1. Основные этапы обеспечения качества в структуре жизненного цикла продукции 103,

3.2. Разработка информационной модели проектируемого переплетения

3.3. Проектирование параметров полотна комбинированного футерованного переплетения

3.4. Проектирование заправочных параметров для составления управляющей технологической программы процесса вязания 128 ВЫВОДЫ по главе

Глава 4. ТЕХНОЛОГИЧЕСКОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ ЗАДАННЫХ СТРУКТУРНЫХ ПАРАМЕТРОВ И РЕЖИМОВ

ИЗГОТОВЛЕНИЯ ПОЛОТЕН

4.1.0 двух режимах процесса вязания полотна как объекта управления

4.2. Обеспечение и контроль заданных структурных параметров полотен при вязании в условиях пассивной нитеподачи

4.3. Обеспечение и контроль заданных структурных параметров полотен при вязании в условиях дозированной подачи нити

4.4. Разработка и обоснование конструктивных и технологических характеристик прибора для измерения входного натяжения нити в процессе вязания

4.4.1. Анализ конструкции приборов, применяемых для измерения фрикционных свойств нити и ее натяжения на трикотажных машинах

4.4.2. Обоснование конструктивных параметров прибора. Методика регулирования 163 ВЫВОДЫ по главе

Глава 5. ОЦЕНКА ПОКАЗАТЕЛЕЙ КАЧЕСТВА И ОПТИМИЗАЦИЯ СТРУКТУРНЫХ ПАРАМЕТРОВ НОВЫХ ПОЛОТЕН КОМБИНИРОВАННЫХ ФУТЕРОВАННЫХ ПЕРЕПЛЕТЕНИЙ

5.1. Выбор номенклатуры показателей качества оцениваемой продукции

5.2. Экспериментальное исследование свойств трикотажных полотен новых переплетений

5.2.1. Определение физических свойств трикотажных полотен

5.2.2. Определение гигроскопических свойств трикотажных полотен

5.2.3. Определение износостойкости трикотажных полотен

5.3. Оптимизация структурных параметров полотен комбинированных футерованных переплетений 209 ВЫВОДЫ по главе 5 219 ОБЩИЕ ВЫВОДЫ 221 СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ 227 Приложение А 233 Приложение Б 241 Приложение В 243 Приложение Г

В современных рыночных условиях с учетом необходимости модернизации экономики факторы ресурсосбережения и качества приобретают решающую роль, обеспечивая создание конкурентоспособной продукции, формировании спроса и роста прибыли предприятий. Именно ня весах «цена-качество» формируется спрос на продукцию.

Состояние, в котором в настоящее время находится экономика отрасли, характеризуется как кризисное. По данным концерна «Ростекстиль» [1] объемы производства трикотажной продукции по сравнению с 1990 годом сократились на 80-90% (с 488 млн. шт. верхних изделий и 1858 млн. пар чулочно-носочных в 1989 году до 54 млн. шт. и 213 млн. пар в 1999 году соответственно) при незначительном росте объемов производства ъ последние годы. Спрос на трикотажную продукцию в основном удовлетворяется за счет импорта, при значительном росте (до 60%) теневой экономики и поставке некачественной продукции. За прошедший период практически была разрушена инфраструктура отрасли (промышленная, сырьевая и научно-исследовательская база). Существенно увеличился импорт готовой трикотажной продукции и всех видов сырья. В настоящее время объем производства верхних и бельевых изделий составляет порядка 600 млн. штук в год. Опыт создания малых предприятий показал их неспособность конкурировать с крупными предприятиями из-за недостаточного информационного обеспечения, внедрения автоматизированных систем управления и производства, использования робототехнических комплексов, и как следствие, высокой себестоимости изготовления продукции. На действующих предприятиях ухудшилось качество изделий, в основном по причине отсутствия отечественной сырьевой базы и поставок по импорту сырья, несоответствующего современным требованиям стандартов. Низкий уровень технологических свойств сырья вызывает нарушения технологических процессов, снижение 5 производительности оборудования и производства в целом. Количество отходов и брака во многих случаях превышают 8.10%. Практикой стало широкое использование пряжи кардной системы прядения вместо гребенной, одиночной с высокой круткой вместо крученой и пр.

В этих условиях особую важность приобретают ресурсосберегающие мероприятия, создание гибких технологических, совершенствование технологии вязания, использование новых переплетений, в том числе комбинированных, оптимизация параметров структуры и процессов вязания этих полотен.

Актуальность темы. В современных климатических условиях России особое место в структуре ассортимента занимают трикотажные изделия верхней одежды с улучшенными теплозащитными свойствами, бельевого и спортивного назначения. Например, на этой основе пользуется повышенным спросом так называемое термобелье (брэнд, который получил широкое распространение). Традиционно в России для изготовления этой группы изделий использовалась шерстяная и полушерстяная пряжа, а также полотна двойных и футерованных переплетений, отличающихся увеличенными характеристиками заполнения единицы объема полотна нитями и большей толщиной материала. В общем объеме производства полотен из шерстяной и полушерстяной пряжи доля ластичных, двуластичных, футерованных и других переплетений остается основной для изготовления изделий массовой продукции, в том числе для удовлетворения потребностей армии в бельевых изделиях. Вопросы проектирования и производства этих полотен главным образом базируются на методе проб и ошибок, зависят от опыта :: квалификации персонала, важнейшие характеристики структуры полотна (длина нити в петле, модуль петли) не контролируются. Это относится к комбинированным переплетениям, как более сложным структурам. К комбинированным переплетениям в общем виде можно относить любые трикотажные структуры, состоящие из сочетания двух и более элементов. По сравнению с достигнутым уровнем, изготавливаемые полотна имеют повышенную (на 20.30%) поверхностную плотность. Из-за низкой технологической точности имеет место значительный уровень погрешностей, чем обусловлены заметные видимые дефекты (зебристость, полосатость, перекосы структуры) и другие несоответствия, разноширинность и разноусадочность, что снижает качество изделий, приводит к перерасходу сырья и нарушает непрерывность технологического процесса.

Анализ существующего положения показал, что в производственных • условиях даже при изготовлении полотен одного ассортимента на группе, машин материалоемкость полотен двуластичных и двойных комбинированных переплетений изменяется в пределах 10% для трикотажных машин с дозированной подачей нити и до 20% с пассивной, из-за различий режимов вязания и отклонений длины нити в петле (ДНП). Причем, существующие ГОСТ [2] допускает отклонения поверхностной плотности полотна в пределах 6% от номинального значения, что не является стимулирующим фактором повышения точности вязания. При этом при вязании полотен комбинированных переплетений алгоритм управления поверхностной плотностью остается неизвестным. В работе профессора Цитовича И.Г. [3] показано, что комбинирование жаккардовых двойных переплетений с главными позволяет уменьшить поверхностную плотность полотна до 20%, одновременно расширяя многообразие структурных и рисунчатых эффектов и ассортимент изделий. Вместе с тем, вопросы проектирования комбинированных переплетений на базе одинарных структур до настоящего времени не рассматривались.

Способы комбинирования переплетений чрезвычайно разнообразны и требуют определенного анализа. При этом возникают проблемы обеспечения определенного соотношения длин нитей в петлях различных рядов, составляющих комбинированное переплетение. По данным проф. И.И. Шалова [4] и ряда зарубежных исследователей (L.Kliment, JJ.F Knaptor. D.L. Munden, R. Oiruma и др.) [5-10] изменение этих соотношений существенно влияет на основные свойства трикотажных полотен. Это позволяет считать, что изыскание оптимальных величин и соотношений структурных параметров полотен комбинированных переплетений и соответствующих им параметров процесса вязания, позволяющих получать полотна с равномерной структурой, меньшей материалоемкости и должного качества является актуальной задачей.

Целью работы является создание новых структур переплетений и полотен с улучшенными качественными показателями на основе разработки ресурсосберегающих процессов вязания полотна на базе комбинированных одинарных переплетений при снижении материалоемкости и увеличении производительности оборудования.

В соответствии с целью в работе поставлены следующие задачи:

- разработать информационную модель описания и проектирование трикотажных переплетений и процессов вязания полотна с учетом требований стандартов информационных технологий БАОТ и ГОЕБО;

- провести статистический анализ существующего уровня промышленной технологии, основываясь на показателях технологической точности процесса вязания;

- уточнить зависимость материалоемкости полотен и производительности оборудования от структурных параметров полотна при выработке трикотажа комбинированных переплетений, основываясь на существующих геометрических и экспериментальных моделях трикотажа;

- рассмотреть особенности выработки полотен комбинированных, в частности футерованных переплетений, на различных видах кругловязального оборудования;

- освоить методику описания и синтеза комбинированных переплетений на базе футерованных, как задачу синтеза дискретных структур и требований стандартов информационных технологий;

- определить условия и параметры процесса вязания, обеспечивающих получение структуры полотна и его характеристик, заданных при проектировании;

- реализовать условия технологического обеспечение качества и режимов вязания полотен основываясь на контроле процесса и его числовом управлении;

- провести исследования и оптимизацию физико-механических и эксплуатационных свойств новых полотен комбинированных футерованных переплетений и оценить их качество;

Для решения поставленных задач в данной работе используются следующие методы и средства исследования:

- современные методы поиска информации в предметной области исследования;

- методология БАОТ (ГОЕРО) описания и анализа сложных систем (процессный подход); основные положения теории управления и условия контролеспособности объекта;

- компьютерные методы анализа и синтеза трикотажных переплетений;

- модели управления процессами вязания полотна на кругловязальных машинах;

- стандартные методы исследования свойств трикотажных полотен и поиска оптимальных решений;

- методы теории вероятности и математической статистики при планировании и оценке результатов эксперимента.

Методика исследования. Методической и теоретической основой диссертации были труды отечественных и зарубежных ученых пс технологии трикотажного производства. В работе использовались основные положения теории вязания и строения трикотажных материалов, методов проектирования свойств трикотажных полотен. Постановка задач и проведение экспериментальных исследований проводились с применением современных приборов и методов математической статистики, математического планирования эксперимента и использованием вычислительной техники для обработки экспериментальных данных и инженерных расчетов.

Научная новизна. При проведении теоретических и экспериментальных исследований автором были получены следующие результаты:

1. Разработана ШЕБО-диаграмма функциональной модели этапа проектирования переплетений, параметров полотна и процесса вязания комбинированного футерованного переплетения, позволяющая выявить, уточнить и сформулировать наиболее важные задачи на этапах проектирования, проследить направления потоков информации, последовательность и адресность ее передачи и переработки.

2. Получены инвариантные, не зависящие от заправочных данных, соотношения для оперативной оценки материалоемкости полотен комбинированных футерованных переплетений и производительности оборудования при их изготовлении.

3. Рассмотрены основные схемы процесса вязания полотен футерованных переплетений. Показано, что за счет сокращения протяженности систем и изменения их комплектности при вязании комбинированных переплетений создаются условия повышения производительности существующих машин и нового оборудования.

4. При экспериментальном исследовании показателей точности процесса вязания трикотажного полотна показано, что процесс является неконтролируемым. При этом с большой вероятностью фактические показатели отклонений длины нити в петле находятся за пределами допуска.

5. Рассматривая трикотажные переплетения как дискретную алгебраическую структуру, на матрице бинарных отношений базовых структурных элементов трикотажа реализована задача формализованного описания футерованных переплетений и синтеза нового комбинированного футерованного переплетения, выделена структурная ячейка трикотажного полотна (£<,), составлена ее метрика и выполнено формализованное описание переплетения в виде информационной модели (ИМ) в базовых структурных элементах. На новую структуру трикотажного полотна на базе футерованного, содержащего промежуточные ряды главного переплетения, с пониженной общей материалоемкостью, получен патент РФ № 2004647 (1993 г.).

6. На основании использования структурного базиса управляемых переменных (Цитович И.Г., Галушкина Н.В., БСпар1оп ЫЛ7. и др), относящихся к структурным параметрам трикотажа, получен алгоритм расчета поверхностной плотности полотен футерованных переплетений и комбинированных на их основе при использовании пряжи различной линейной плотности. Установлено, что поверхностная плотность главных и футерованных полотен изменяется не пропорционально линейной плотности нитей, а в зависимости от квадратного корня из линейной плотности нити 4тёкс и коэффициента заполнения полотна к1.

7. Для обеспечения при вязании заданных при проектировании параметров полотна, разработан и изготовлен прибор для измерения натяжения нити с учетом фрикционных свойств, рассчитаны, обоснованы его конструктивные параметры. В отличие от известных аналогов, прибор позволяет обнаружить не только изменения натяжения нити, но отклонения ее фрикционных свойств, влияющих на нарушения режима вязания (авторское свидетельство № 1772697 (1992 г.)).

8. Экспериментально установлена связь между параметрами петельной структуры полотна комбинированного футерованного переплетения и его потребительскими свойствами; показано, что разработанная структура трикотажа по сравнению с трикотажем футерованных переплетений по основным свойствам превосходит базовое. По результатам оптимизации структурных параметров полотен установлено, что при определенном соотношении длин нити в петлях грунта и глади достигается минимальный уровень износа полотен.

Выполненные разработки и полученные результаты имеют практическую значимость, заключающуюся в следующем: использование полученных результатов работы позволяет реализовать ресурсосберегающую технологию производства одинарных полотен комбинированных футерованных переплетений при изготовлении массового ассортимента трикотажа бельевого, спортивного и технического назначения;

- разработан новый вид комбинированного переплетения на базе одинарного футерованного полотна (патент № 2004647), как элемент системы инновационных технологий;

- для полотен новых переплетений предложены зависимости для расчетов структурных параметров полотна, его материалоемкости, условий процесса вязания и производительности оборудования как основы для расчета затрат сырья и труда при изготовлении продукции;

- разработанный прибор для определения входного натяжения нити с учетом фрикционных свойств при вязании трикотажных полотен позволяет контролировать процесс вязания и вносить в него корректирующие воздействия (авторское свидетельство № 1772697 (1992 г.));

- на основании комплексной оценки качества трикотажных полотен новых переплетений обоснованы их более высокие качественные характеристики, что позволило рекомендовать их к внедрению в промышленность.

Апробация работы проводилась в процессе выполнения экспериментальных работ на ЗАО «Красная Заря», ЗАО «Ивантеевский трикотаж», в учебно-технологической лаборатории Московского Государственного Текстильного Университета (МГТУ) им. А.Н.Косыгина. Основные положения работы докладывались на заседаниях кафедр технологии трикотажного производства МГТУ им. А.Н. Косыгина и Димитровградского Института Технологии Управления и Дизайна (ДИТУД), научно-технических конференциях в городах Москва, Ташкент, Димитровград.

ОБЩИЕ ВЫВОДЫ ПО РАБОТЕ

1. При анализе рынка трикотажной продукции установлено, что он дифференцирован по объему и уровню качества производства, уровню дохода потребителей. Условно можно выделить сектора массовой продукции с длительным использованием (примерно 80% объемов производства), «элитный» высококачественный и сектор функционального технического текстиля. Спрос формируется на весах «цена-качество», что делает актуальным задачи экономного использования ресурсов и повышение качества.

2. В структуре массового производства трикотажной продукции особое место занимает трикотаж с улучшенными теплозащитными свойствами из хлопчатобумажной и шерстяной пряжи, обеспечивающий не только высокие теплофизические характеристики, но и высокую гигроскопичность белья, как первого слоя одежды. Вместе с тем, при использовании такого белья при интенсивных физических нагрузках и потовыделении требуется значительное время для его сушки (в том числе и после стирки). Большая толщина полотна, требующаяся для обеспечения теплозащитных свойств, создает определенный дискомфорт. Производство таких полотен характеризуется значительными затратами сырьевых ресурсов и соответственно ростом себестоимости (имея ввиду, что доля сырья ь составе себестоимости превышает 40%).

3. При анализе промышленного производства трикотажных полотен с однофонтурных и двухфонтурных кругловязальных машин установлено, что основные стадии жизненного цикла, проектирования продукции и технологических процессов ее производства базируются на методе проб и ошибок, зависят от опыта и квалификации персонала. В производстве не используются какие-либо технические средства контроля. Длина нити в петле, как основной параметр, определяющий качество полотна, не измеряется. на систематической основе. Контроль параметров плотности петель и поверхностной плотности полотна при вязании является безответственной процедурой, что не соответствует требованиям «бережливого производства» (Lean Production).

4. На основании выборочных испытаний показано, что фактическое поле рассеяния такого показателя, как длина нити в петле при вязанип полотна содержит в себе значительную систематическую погрешность, а структурные показатели полотна по длине нити в петле находятся за пределами допуска. Это имеет место как при пассивной, так и дозированной подаче нити. Процесс вязания с точки зрения цифровых данных по существу является неконтролируемым и базируется на субъективной оценке.

5. Рассмотрен класс комбинированных трикотажных переплетений и выполнен анализ работ в этой предметной области. Установлено, что изменение структурных параметров, поверхностной плотности и свойств полотен в значительной мере зависит от комбинации базовых переплетений и соотношений длины нити в образующих их петлях.

6. На основании анализа структур полотен различных комбинированных переплетений, их геометрических моделей и выполненных расчетов показана эффективность способа комбинирования, в том числе на базе футерованных переплетений с возможностью снижения поверхностной плотности полотна и увеличения производительности оборудования.

7. На основании анализа процесса выработки полотен футерованных переплетений на различных типах машин предложены схемы процесса вязания комбинированных футерованных переплетений. Показано, что за счет сокращения протяженности систем и изменения их комплектности создаются условия повышения производительности до 20-30% в квадратны^ метрах полотна при модернизации существующих машин и проектировании I нового оборудования.

8. Разработана IDEFO-диаграмма функциональной модели этапа проектирования переплетений, параметров полотна и процесса вязания комбинированного футерованного переплетения, позволяющая выявить, уточнить и сформулировать наиболее важные задачи на этапах проектирования, проследить направления потоков информации, последовательность и адресность ее передачи и переработки.

9. На матрице бинарных отношений базовых элементов трикотажа реализована задача формализованного описания футерованных переплетений и синтеза комбинированного футерованного переплетения с петельными рядами глади, выделена структурная ячейка трикотажного полотна (Se), составлена • ее метрика и выполнено формализованное описание переплетения в виде информационной модели (ИМ) в базовых структурных элементах. На новую структуру трикотажного полотна получен патент № 2004647.

10. В развитие работ проф. И.И. Шалова и зарубежных исследователей J.J.F. Knapton, D.L. Munden и др. в качестве основной характеристики полотна принят коэффициент заполнения полотна к, (как отношение длины нити в петле к корню квадратному из линеинои плотности нити kt = —¡=),

-чТ показатель эквивалентный по физической сущности модулю петли.

11. Для проектирования параметров полотна комбинированного футерованного переплетения использована методология дискретной алгебры описания объектов как отношений базовых структурных элементов. С этой целью для проектирования использована структурная база метрических управляемых параметров: коэффициент заполнения грунта переплетения, коэффициенты отношений петель грунта и элементов петельной структура переплетения, коэффициенты отделки.

12. На основании использования структурного базиса управляемых переменных, относящихся к структурным параметрам полотен, впервые получены формулы для расчетов поверхностной плотности полотен футерованных переплетений и комбинированных на их основе при использовании пряжи различных линейных плотностей. Установлено, что поверхностная плотность футерованных полотен изменяется не пропорционально линейной плотности нитей, а в зависимости от 4тёкс грунтовой нити, определяется показателем заполнения кс и зависит от коэффициента уработки футерной нити.

13. Для реализации этапов производства и проектирования, формирования базы данных получены статистические оценки структурных параметров. Выполнены основные расчеты параметров полотна на этапе проектирования.

14. Выполнен анализ факторов и управляемых переменных, влияющих на точность процессов вязания по длине нити в петле в режимах пассивной и активной подачи нити. Показано, что стабилизация процесса вязания при изготовлении полотна комбинированного футерованного переплетения может быть обеспечена в режиме дозированной подачи на трех уровнях скоростей нити. Предложены соответствующие расчетные зависимости для определения скорости подачи и величины уработки нити на один оборот игольного цилиндра. Определены условия обеспечения проектных данных. Установлена последовательность действий по наладке и регулировке трикотажных машин в условиях пассивной подачи нити и машин, оснащенных системой дозированной нитеподачи. Для условий пассивной подачи нити рекомендуется использовать соответствующие приборы контроля скорости нити (типа ЭДП, ВТБЯ и др.) и устройства для измерения натяжения нити (УИН).

15. В структуре поставленных задач обеспечения при вязании заданных при проектировании параметров полотна, разработан и изготовлен прибор для измерения натяжения нити с учетом фрикционных свойств, рассчитаны, обоснованы его конструктивные параметры. Разработана документация и изготовлен опытный образец прибора. В отличие от известных аналогов, прибор позволяет обнаружить не только изменения натяжения нити, но отклонения ее фрикционных свойств, влияющих на нарушения режима вязания. Прибор защищен авторским свидетельством № 1772697.

Показано, что применение прибора в производстве является эффективным средством для контроля натяжения нити и корректирующих воздействий при вязании полотна на кругловязальных машинах.

16. 'По результатам проектирования полотен с заданными структурными параметрами и определения заправочных данных в промышленных условиях изготовлены опытные партии полотен базового футерованного и комбинированного переплетения. Проведена. оценка их качества по основным физико-механическим свойствам. Для отбора комплекса показателей качества использовался метод экспертных оценок с построением ранжированного ряда показателей по величине коэффициента весомости, что позволило выявить наиболее значимые из них.

18. В соответствии с результатами испытаний полотна новой структуры переплетения и в сравнении с базовым образцом получены следующие результаты:

-снижена материалоемкость полотна более чем на 30%; -гигроскопичность трикотажного полотна нового переплетения значимо не отличается от трикотажа базового переплетения;

-трикотаж нового переплетения имеет более высокую скорость сушки (порядка 10%);

-теплопроводность и воздухопроницаемость полотна новой структуры выше, чем базового, для начесных потен эти показатели существенно уменьшаются, и для комбинированных становятся сравнимы с показателями для футерованных базовых полотен;

-показано, что для полотен комбинированных переплетений можно уменьшить коэффициенты воздухопроницаемости и теплопроводности на величину до 20%, уменьшив длину нити в петле глади в промежуточном ряду комбинированного переплетения. Одновременно такая оптимизация структурных параметров позволяет получить незначимые различия в показателях воздухопроницаемости и теплопроводности полотен новой структуры по сравнению с базовым образцом.

19. По результатам оптимизации структурных параметров полотен установлено, что при соотношении длин нити в петлях грунта и гладк 0,02 достигается минимальный уровень износа полотен.

Указанные соотношения учитывались при производстве опытной партии полотен комбинированного футерованного переплетения.

1. «Российские недели текстиля и моды». Текстиль и мода. 2010. -№3.- С.23

2. ГОСТ 28554-90. Полотно трикотажное. Общие технические условия. М.: Издательство стандартов, 1991.- 12 с.

3. Цитович И.Г. Теоретические основы стабилизации процессов вязания: Моногр. — М.: Легкая и пищевая промышленность, 1984.- 136 с.

4. Шалов И.И. Комбинированные трикотажные переплетения. М.: Издательство МТИ, 1971,- 46 с.

5. Kliment L. Reibungsverhallen von Faden beim Stricken // Wirkerei — und Strickerei — Technik. 1981. Bd. 31.- № 1. - S. 20-25.

6. Knapton J.J.F. and Munden D.L. A Study of the Mechanism of Loop Formation on Weft Knitted Machinery // Text. Res. J. 1966. Part I. - № 12. - P. 1072-1081.

7. Knapton J.J.F. Knitting High-Quality Double-Jersey Cloth V. Swiss and French Double-Pique Dimensional Properties // The Textile Institute and Industry. -1974, 12, № 6, - P. 178—181.

8. Knapton J.J.F. Parameters affecting double knit character and structural

9. Versatility // Knitting Times.- 1975, 44, № 20, -P. 28—30.

10. Knapton J.J.F. How to knit spun yarns efficiently // Knitting Times.1977,-№21,-P. 111—115.

11. Oiruma R. Factors Affecting Defects in Plain-Welf Knitted Fabric due to Knots of Spun Jans // Journal of Machinery Society of Japan. 1984. V. 37. -№ 8. -P. 322-327.

12. Сергеев В.И. Логистика в бизнесе. Учебник. М.: ИНФРА Серия «Высшее образование», 2001. - 608 с.

13. Kawabata S. The Standartization and Analysis of Hand Evaluation: The Hand Evaluation and Standartization Committee // Textile Machinery Society of1. Japan, Osaku. 1980.

14. Соловьёв A.H., Кирюхин C.M. Оценка и прогнозирование качества текстильных материалов. — М.: Лёгкая и пищевая промышленность, 1984.-215 с.

15. Окрепилов В.В. Управление качеством: Учебник для вузов. — М.: Экономика, 1998.- 184 с.

16. Цитович И.Г. Технологическое обеспечение качества и эффективности процессов вязания поперечновязаного трикотажа: Моногр. — М.: Легпромбытиздат, 1992. — 240 с.

17. Шемякина Л.М. Разработка структур и методов проектирования трикотажных полотен жаккардовых переплетений комбинированных с главными: Дисс. .канд. техн. наук. -М., 2003. — 319 с.

18. Варламов А. Р., Цитович И. Г. Об оптимизации соотношения длин нити в петлях при выработке полотен комбинированных переплетений //Изв. вузов. Технол. легкой пром-сти.- 1991, -№ 5, С. 119—122.

19. Варламов А.Р., Цитович И.Г. Одно из направлений экономного использования сырья при выработке полотен комбинированных переплетений // Известия Вузов. Технология легкой промышленности. -1992. -№1.-С.78-80.

20. Варламов А.Р., Цитович И.Г. Оценка технологической точности процесса вязания / Тезисы докл. Всесоюзной научно-технической конференции. Ташкент: ТИТ ЛИ. - 1991, - С.26.

21. Варламов А.Р., Цитович И.Г., Галушкина Н.В. Параметрическое определение процесса вязания // Вестник ДИТУД. 2006. - № 4. - С.34-38.

22. Цитович И.Г., Андреев А.Ф., Шемякина JI.M., Галушкина Н.В. Инженерные расчеты материалоемкости трикотажных полотен основных видов переплетений // Известия ВУЗов. Технология текстильной промышленности. 2001. - №3. - С. 70 - 73.

23. Рубцов С.В. Методология структурного анализа и программирования. Пер. с англ.- М.:, 2008 .- 212 с.

24. Дэвид А. Марка, Клемент Мак-Гоуэн. Методология структурного анализа и проектирования. Пер. с англ. Москва, 1993 .- 240 с.

25. ШаловИ.И. Усадка трикотажа.-М.: Гизлегпром, 1958.

26. Гарбарук В.Н. Моделирование деформационных свойств трикотажа / Учеб. пособие. -Л.:ЛТИ им. Ленсовета. Л., 1977.- 127с.

27. Кобляков А.Л. Структура и механические свойства трикотажа. М.: Легкая индустрия, 1973.-256 с.

28. Далидович А.С. Основы теории вязания. — М.: Легкая индустрия, 1970.- 342 с.

29. Конопасек М. Метод исследования петельной структуры трикотажа // Изв. вузов. Технология легкой пром-сти. 1969. - № 3. - С. 105.

30. Knapton J.J.F., Anrens F.J. The dimensional properties of knitted wool-fabrics. //Text. Res. J. 1968. Parti. - P. 999-1011.

31. Jong S., Postle R. An Anergy Analisis of the mechanics of Weft-knitted fabrics by means of Optimal-Control Theory // J. Text. Inst. 1977. V. 68. - № 10. -P. 307-329.

32. Can L. Quality Ingineering in Knitwear Production // Knitting International.- 1979.- №1023.- P.l 19-122.

33. Шалов И.И., Кудрявин Л.А. Основы проектирования трикотажного производства с элементами САПР. — М.: Легпромбытиздат, 1989.-289 с.

34. Цитович И.Г., Андреев А.Ф., Галушкина Н.В. Синтез регулярных структур переплетений как алгебраической дискретной системы на матрице бинарных отношений // Известия вузов. Технология текстильной промышленности. 2007. - №1. - С.74-80.

35. Галактионова А.Ю. Разработка и исследование трикотажных полотен с рисунчатыми эффектами на базе футерованных переплетений: Дисс. . .канд. техн. наук. М., 2006. - 289 с.

36. Charma I.C., Jhosh S., Jupta N.K. Dimensional and physical Characteristics of Single- Jessey Fabrics/ Textile Research Journal.-1985-V.553.Р. 149-156

37. Щербаков В.П., Севостьянов А.Г. Факторы, определяющие длину нити в петле и их взаимодействие // Текстильная промышленность.- 1971.-№3, С.68.

38. Варламов А.Р., Цитович И.Г., Галушкина Н.В. Параметрическое I определение процесса вязания // Вестник ДИТУД. 2006. - № 4. - С.34-38.

39. Knapton JJ.F. Making the most of knitting with wool // Knitting Outewear Times. 1965. V. 43. - № 20. - P. 33-36.

40. Цитович И.Г., Большакова Н.И. К исследованию процессовоттяжки петель на плоскофанговой машине // Известия ВУЗов. Технологиялегкой промышленности.- 1972. №5.

41. Симин С.Х., Кузовков Ю.С. Система принудительной подачи нити // Трикотажное производство. 1985.-№2 — с.50-52. '

42. Black D.H. and Munden D.L. Increasing the Rates of Fabrics Production of Weft-Knitting Machineiy // Text. Res. J. 1966. Part II.- №42. - P. 1081-1091.

43. Рябова И.И. Оптимизация выработки одинарных полотен из одиночной пряжи на кругловязальных многосистемных машинах: Дисс. .канд. техн. наук.-М., 1999.- 171 с.

44. Cashmo Те P. Bane-getting a line of the cause // Canadian Text. J.March. 1980. P. 62-65.

45. Piatt H.T. Knit bane causes and cures: AA TCC Symposium Papers. -1972.-P. 3. 1

46. Holfeld W.T., Nash J.L. Knitting Machine Barre A Multi - Fibre Problem // Canadian Tex. J. - 1976. - Vol 93:1, - №1. - P. 67-73.

47. Фельдбаум A.JI. Основы теории оптимальных автоматических систем. М.: Наука, 1966.- 623 с.

48. Smith D.E., Bums N.D., Wray G.R. The frictional forces between yarns and Weft- knitting elements // J. Text. Inst. -1974. V. 65. № 7. - P. 37-43.

49. Lumenshlob I., Lipsshutz H. Die a us Wirkungdes Spulen, des paraffinierens und der Garnfeuchtingkeit auf das Strickverhalten // Wirkerei — und Strickerei — Technik. 1976. December. - №'12.

50. Merrit R.J.E. The importance of measuring Yam friction in hosiery II Knitting Times. -1976. № 22. - P. 48-50.

51. Neubaus L. Reibwert-Waage fttr paraffinierte Lame // Textile Praxis.-1969. -№ 9. S. 577-579.

52. New yarn friction tester //Knitting Times. 1971. September. - № 12.

53. Кудрявин JI.А. Комбинированные трикотажные переплетения.- М.: РИОМТИ, 1971.-40 с.

54. Патент РФ 2004647. Футерованный трикотаж / И.Г. Цитович, А.Р. Варламов, Г.М. Зудина. Опубл. 15.12.1993.

55. Иванов В. А., Строганов Б. Б., Широкова Г. М. и др. Технология изготовления трикотажных полотен пониженной материалоемкости.- М.: ЦНИИТЭИлегпром, 1988. 39 с.

56. Цитович И.Г., Рябова И.И., Андреев А.Ф., Галушкина Н.В. Основные характеристики производительности трикотажных машин. -М.: МГТУ им. А.Н. Косыгина, 2006. -15 с.

57. Цитович И.Г., Галушкина Н.В. Структурный базис управляемых переменных и параметров, относящихся к описанию и проектированию трикотажных полотен и изделий // Известия Вузов. Технология текстильной промышленности. 2011. - №1.

58. Марисова О.И. Трикотажные рисунчатые переплетения. -М.: Легкая и пищевая промышленность, 1984.-216 с.

59. ИСО 9004-1. Общее руководство качеством и элементы системы качества часть 4: Руководящие указания по улучшению качества. - М.: Издательство стандартов, 1993.

60. Галушкина Н.В. Синтез структур и оценка параметров эффективности изготовления трикотажных изделий: Дисс. .канд. техн. наук.-М., 2005.-415 с.

61. Вакс Е.Э. Измерение натяжения нитей.- М.: Легкая индустрия.- 1 1966.-232 с.

62. Авторское свидетельство № 1772697. Прибор для определения фрикционных свойств нитей / И.Г. Цитович, Н.И. Большакова, В.Н. Золоторевский, А.Р. Варламов. Опубл. 30.10.1992.

63. Азгальдов Г.Г., Райхман Э.П. Комплексная оценка качества продукции. М.: Изд-во стандартов, 1971. - с. 46 - 68.

64. ГОСТ 4.26-80. Изделия трикотажные. Система показателей качества продукции. Номенклатура показателей. — М.: Изд-во стандартов, 1971. I

65. ГОСТ 23554.1 — 79. Экспертные методы оценки качества промышленной продукции. — М.: Изд-во стандартов, 1971.

66. Бешелев С.Д., Гурвич Ф.Г. Математико-статистические методы экспертных оценок. —М.: Статистика, 1980. — 263 с.

67. Кобляков А.И., Кукин Г.Н., Соловьёв А.Н. и др. Лабораторный практикум по текстильному материаловедению: Учеб. пособ. для вузов .- М.: Легпромбытиздат, 1986. 344 с.

68. Торкунова З.А. Испытания трикотажа. — М.: Легпромбытиздат, 1985.-200 с. 1

69. ГОСТ 12088-77. Материалы текстильные и изделия из них. Метод определения воздухопроницаемости. -М.: Изд-во стандартов, 1978.

70. ГОСТ 3816-81. Полотна текстильные. Методы определения гигроскопических и водоотталкивающих свойств,— М.: Изд-во стандартов, 1981.

71. ГОСТ 12739-85. Полотна трикотажные .Методы определения устойчивости к истиранию. — М.: Изд-во стандартов, 1986.

72. Севостьянов А.П., Севостьянов П.А. Оптимизация механико-технологических процессов текстильной промышленности. М.:Легкая промышленность, 1984.- 342 с.