автореферат диссертации по технологии материалов и изделия текстильной и легкой промышленности, 05.19.02, диссертация на тему:Разработка технологии изготовления и метода расчета параметров структуры тканей для фильтров

005002582

На правах рукописи

ВЛАСОВА НАДЕЖДА НИКОЛАЕВНА

РАЗРАБОТКА ТЕХНОЛОГИИ ИЗГОТОВЛЕНИЯ И МЕТОДА РАСЧЕТА ПАРАМЕТРОВ СТРУКТУРЫ ТКАНЕЙ ДЛЯ ФИЛЬТРОВ

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

? 7 НОЯ 2011

Автореферат

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

005002582

На правах рукописи

ВЛАСОВА НАДЕЖДА НИКОЛАЕВНА

РАЗРАБОТКА ТЕХНОЛОГИИ ИЗГОТОВЛЕНИЯ И МЕТОДА РАСЧЕТА ПАРАМЕТРОВ СТРУКТУРЫ ТКАНЕЙ ДЛЯ ФИЛЬТРОВ

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 ткачества федерального государственного бюджетного образовательного учреждения высшего профессионального образования «Московский государственный текстильный университет имени А.Н. Косыгина».

Научный руководитель доктор технических наук, профессор

Юхин Сергей Сергеевич

Официальные оппоненты доктор технических наук, профессор

Малецкая Светлана Владимировна

кандидат технических наук, доцент Тарасов Виктор Лукьянович

Ведущая организация: федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования «Ивановская государственная текстильная академия» (ИГТА)

Защита состоится « ¿7/» ¿^гЛ-^ьЛ 2011 года в часов на заседании диссертационного совета Д212.139.02 при Московском государственном текстильном университете имени А.Н. Косыгина по адресу: 119071, г.Москва, ул. Малая Калужская, д.1

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

Автореферат разослан « 2£у> ои^Л^АЛ!011 г.

Учёный секретарь диссертационного совета .

доктор технических наук, профессор ,, - . ~ Шустов Ю.С.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы.

В условиях конкуренции у предприятий текстильной промышленности возник спрос на различные программные продукты, облегчающие процедуры анализа, проектирования, оценки качества тканей.

До недавнего времени, для получения исходных данных при проектировании ткани, использовались инструментальные методы исследования, разрушающие образец во время анализа и позволяющие определить основные параметры ткани с помощью разнообразных приборов. Учитывая уровень развития информационных и компьютерных технологий, возник вопрос о создании метода, позволяющего оперативно с высокой точностью получать исчерпывающую информацию об исследуемой ткани не разрушая ее. Огромный выбор текстильных материалов, особенности их строения и свойств делают область неразрушающего исследования актуальной, что повышает значимость предлагаемого диссертационного исследования. Поэтому существует необходимость в совершенствовании неразрушающего метода исследования ткани с использованием информационных технологий для получения исходных данных при проектировании ткани.

Многие производственные процессы сопровождаются выделением вредных газов, паров, пыли. Распространение этих вредных веществ по помещению приводит к изменению состава состояния воздушной среды, что в свою очередь может вредно отражаться на здоровье рабочих.

Значительное расширение области применения фильтровальных тканей и внедрение в различные области промышленности новых технологий привело к необходимости разработки фильтровальных тканей, обладающих комплексом необходимых свойств, отвечающих требованиям технического процесса.

Цель настоящей работы заключается в разработке оперативного неразрушающего метода оценки параметров строения ткани. В обеспечении конкурентоспособности текстильных предприятий за счет оперативной смены ассортимента тканей, которая достигается введением современных технологий для оперативного получения необходимых данных.

Для достижения поставленной цели в работе решались следующие задачи:

- разработать современный метод определения параметров структуры ткани по ее цифровым изображениям;

- определить оптимальные параметры изготовления полутораслойной ткани;

- разработать методику для определения основных параметров строения ткани;

- повысить качество и надежность выполняемых работ по оценке параметров строения ткани.

Методика исследования.

Методологическая база исследований строится на едином системном подходе к разработке поставленным задачам. В ходе выполнения работы использованы принципы и методы систематизированного анализа, классификации, экспериментальные и статистические методы обработки информации, использованы текстовые, статистические, графические программы Microsoft Word, Microsoft Excel, CorelDraw, Photoshop СЗ версия 10.0.

Научная новизна работы заключается в том, что:

- разработана методика по бесконтактному измерению, основанная на 2-х стороннем сканировании образца ткани, которое обеспечивает высокую объективность и достоверность результатов;

- разработана формула для расчета высоты волны изгиба, которая помогает в определении иных параметров строения ткани, таких как уработка нити по основе и утку, расход сырья, поверхностная плотность ткани и др.;

- разработана методика расчета объема сквозных пор в фильтровальных полутораслойных тканях;

- разработана формула для расчета сквозных пор полутораслойных тканей;

- получены функциональные зависимости между параметрами строения ткани и сквозной пористостью;

- получены математические модели, определяющие взаимосвязь между технологическими параметрами изготовления полутораслойной ткани, параметрами ее строения и свойствами.

Практическая значимость работы заключается в том, что:

- получены функциональные зависимости между параметрами строения, свойствами ткани и технологическими параметрами заправки ткацкого станка;

- приведена методика расчета количества сквозных пор в тканях различных переплетений;

- определены оптимальные технологические параметры изготовления полутораслойной фильтровальной ткани с заданными параметрами и свойствами;

- выявлена и обоснована рациональная структура ткани для фильтров;

- даны рекомендации по выбору исходного материала для изготовления фильтровальных тканей.

Автор защищает:

- методику бесконтактного измерения высоты волны изгиба нитей в ткани, основанную на 2-х стороннем сканировании;

- методику расчета объема сквозных пор в тканях различных переплетений;

- результаты расчетов объема сквозных пор в тканях различных переплетений;

- оптимальные технологические параметры изготовления ткани для фильтров.

Апробация работы.

Основные положения работы доложены и обсуждены на заседаниях кафедры ткачества МГТУ имени А.Н. Косыгина; на Всероссийской научно-технической конференции студентов и аспирантов «Проблемы экономики и прогрессивные технологии в текстильной, легкой и полиграфической отраслях промышленности» (Дни науки - 2009); на международной научно-технической конференции «Современные технологии и оборудование текстильной промышленности» (Текстиль - 2010).

Публикации.

По теме диссертационной работы опубликовано: 4 статьи, три из которых в журнале «Известия вузов. Технология текстильной промышленности», включенный в перечень ВАК; 4 тезисов докладов на различных научно-технических конференциях.

Структура и объем работы.

Диссертация изложена на 149 листах машинописного текста, состоит из введения, 4 глав, выводов и рекомендаций, списка литературы из 70 наименований, содержит 13 таблиц, 39 рисунков.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обосновывается актуальность диссертационной работы, ее научная новизна и практическая значимость. Сформулированы цели и задачи исследования.

В первой главе дан обзор литературы по теме диссертации, посвященный научным исследованиям в теории строения тканей (Рексе, Новиков Н.Г., Сурнина Н.Ф., Юхина Е.А и др.) и анализу существующих методов определения исходных параметров текстильных материалов. А так же представлена классификация неразрушающих методов исследования объектов.

Анализ литературных источников по теме диссертационной работы позволил конкретизировать цели и задачи исследования, подтвердил ее актуальность, практическую и научную значимость.

Анализ известных методов проектирования тканей, показал, что существующие способы не позволяют раскрыть в полном объеме информацию об объекте исследований, кроме того методы ориентированы на узкий ассортимент исследуемых материалов. Требуется уточнение методов определения характеристик.

Очевидные преимущества неразрушающих методов и доступность информационных технологий способствовали развитию данного направления и использованию методов в различных отраслях народного хозяйства.

Возможность применения известных методов проектирования к проектированию фильтровальных тканей ограничена, так как не учитывается объемное строение пор в тканях, их извилистость и форма.

Вторая глава посвящена разработке новой методики по бесконтактному измерению, основанная на 2-х стороннем сканировании, которое обеспечивает высокую объективность и достоверность результатов.

В методах неразрушающего анализа ткани с применением средств компьютерной оптики в качестве информационного материала используют цифровые тоновые изображения ткани, полученные путем фотосъемки или сканированием. Для реализации данных методов анализа, кроме средств получения цифрового изображения объекта исследования, требуется программное обеспечение для его обработки.

Установлено, что информация, содержащаяся в визуализированном цифровом изображении ткани, обеспечивается особыми оптическими свойствами нитей и тканей, реализуемыми при их освещении.

В частности, известно, что при освещении ткани пучком света часть этого светового потока проходит сквозь ткань, точнее, через ее просветы, другая часть - отражается от ткани, третья часть светового потока рассеивается при двухсторонним сканировании как с лицевой стороны ткани, так и с изнаночной (рис.1).

Отраженный световой

Свет прошедший через ткань

поток

а) с лицевой стороны ткани б) с изнаночной стороны ткани

Рис. 1, Взаимодействие светового потока с тканью.

В результате на цифровом изображении изогнутые в ткани нити на различных участках имеют разную оттеночность. Участки перекрытий или настилов нитей, расположенные ближе всех к источнику света имеют самый светлый по яркости тон; участки в области пересечения нитей окрашиваются самым темным тоном, межниточные просветы приобретают цвет подложки, на которую была наложена ткань во время сканирования.

Разработка способа распознавания цифровых изображений, полученных сканированием объекта исследования, весьма актуальна, данная задача неоднократно решалась при исследовании различных материалов. В настоящей работе сканированные образцы ткани использованы как исходная информация для неразрушающего структурного анализа.

На плановых полноцветных цифровых изображениях ткани, при помощи известного пакета программ «Photoshop CS 3», используя цветовые модели, определялись показатели цвета в контрольных точках PI, Р2, РЗ, Р4 и Р5, расположенных в характерных областях основных и уточных нитей в ткани. На рис. 2 контрольные точки представлены в разрезе ткани. На плановом изображении ткани точка РЗ располагается в центральной области перекрытия или настила нити и имеет самый светлый по яркости тон, точки Р5,Р1- в области с самым темным, насыщенным цветовым тоном, точки Р2, Р4 размещается на участке перехода нити из перекрытия в место пересечения нити.

РЗ

Рис. 2. Схема расположения контрольных точек.

Цветные объекты на полноцветных изображениях, в отличие от бинарных и полутоновых изображений, имеют признаки цвета, характеризующие цветовой тон, светлоту или яркость, насыщенность или интенсивность тона цвета.

Распознавание цветных изображений ткани не может быть описано лишь изменением градаций одного канала - серого цвета, анализ характера изменений на элементах полноцветного изображения необходимо вести по нескольким цветовым параметрам, как минимум по трем каналам, например, II - красному, в - зеленому и В - синему.

Наиболее распространенной и часто используемой цветовой моделью, применяемой во всех современных приборах, излучающих свет, является модель «RGB». В цветовой модели «RGB» любой цвет может быть получен в результате смешивания трех основных цветов: красного (Red), зеленого (Green) и синего (Blue); из-за чего и получила свое название. Модель «RGB» представляется в виде куба (рис.3) или системы цветовых кругов. Каждая точка внутри: куба соответствует некоторому цвету и описывается тремя цветовыми координатами - значениями красного, зеленого и синего цветов.

Рис. 3, Представление модели RGB в виде куба.

Интенсивность первичных цветов измеряют целыми числами в диапазоне от 0 до 255. Ноль означает отсутствие данной цветовой составляющей, число 255 - ее максимальную интенсивность.

Анализ тоновых изображений ткани приводился при помощи вышеуказанной цветовой модели. Проанализированы закономерности распределения яркости цветового тона на нитях, заработанных в ткань в ранее выбранных контрольных точках (см. рис.2).

С помощью графического пакета «Adobe Photoshop CS 3» на полноцветном изображении ткани первоначально определены координаты цвета R, G, В в соответствующих контрольных точках, которые указаны на рис. 4.

Рис. 4. Изображение сетки на исследуемом образце ткани.

На базе полученных данных были построены графики, позволяющие определить высоту волны изгиба, так же выведена расчетная формула с учетом масштаба.

Я.-,

!г — ——— с1„

Кеоот (1)

Данный параметр позволяет определить большинство параметров строения ткани.

Требования, предъявляемые к тканям, в зависимости от их назначения и условий эксплуатации различны. Поэтому при проектировании ткани применяются различные методы.

Существует множество натуральных, искусственных и синтетических материалов, которые могут использоваться при выпуске фильтровальных тканей в качестве сырья, но и здесь следует учитывать реальные условия эксплуатации материала в фильтровальных системах. Поэтому возникает необходимость проведения сравнительного анализа различных видов волокон.

Кроме выбора сырья для изготовления фильтровальных материалов необходимо учитывать вид переплетения фильтровальной ткани, так как от вида переплетения зависит форма, размер пор и плотность их распределения в ткани. Установлено, что в качестве материала для изготовления фильтровальных тканей необходимо применять хлопчатобумажные нити, так как они сравнительно дешевые и обладают достаточной прочностью. Положительным качеством хлопчатобумажных фильтровальных тканей является наличие на их поверхности волокон, закрывающих открытые поры и обеспечивающих задерживание на поверхности ткани первых частиц твердой фазы до образования слоя осадка, который затем становится основным фильтрующим средством, а ткань выполняет роль надежной, механически прочной подложки.

Основным важнейшим показателем свойств фильтровальных тканей является воздухопроницаемость, которая во многом зависит от наличия сквозной пористости.

В значительной степени качество фильтровальной ткани определяется структурой самой ткани, поэтому выявление и обоснование рациональной структуры, обеспечивающей необходимые эксплуатационные свойства, является основной задачей при создании новых методов проектирования фильтровальных тканей.

Сквозная пористость в тканях различных переплетений зависит от характера переплетения и изменяется под влиянием данного фактора строения в значительных пределах. Это связано как с изменением поперечных размеров нитей в результате их смятия, так и с вертикальными и горизонтальными изгибами нитей.

На рисунке 5 представлена упрощенная модель сквозной поры в полу-тораслойной ткани. Для вычисления ее объема, условно разделим пору на

Рис. 5. Сквозная пора в ткани.

В работе представлена методика расчета объема сквозных пор полуто-раслойных тканей.

Объем сквозной поры в раппорте полутораслойной ткани рассчитывается по формуле:

К = У, + + П = [ Iо ■ ¡у ~ - \ ■ (¿и- + ) ■-у ■ ^а- + ¿а) ■+ [ 4

(Луг (аог +

¡о ' К ' 2 'о ' ^УГ 'г ' ^ОГ + ^ ог ' Ауг '

Объемная пористость в раппорте заданной полутораслойной ткани рассчитывается по формуле:

(3)

где п - количество пор в раппорте ткани.

Как видно из приведенных формул (2,3) объем одной поры в полутораслойной фильтровальной ткани изменяется за счет уменьшения или увеличения линейной плотности нитей, геометрическая плотность ткани по основе и утку, толщины ткани. Общий объем сквозных пор изменяется за счет изменения числа сквозных пор в раппорте ткани.

Используя разработанную в данной работе методику расчета сквозных пор тканей, был проведен расчет объема сквозных пор плутораслойных тканей различных переплетений.

Результаты расчетов представлены на рис.6

V, мм3

I

ШВ&Ж

1

¡Е и И

1

-

И1 - Полутораслойное на базе саржи 4/6

Я2- Полутораслойное на базе саржи 2/3

ЗЭ- Полутораслойноензбазесаржи 3/7

■ 4- - Полотняное

Т15 - Саржа 2/2

Вид переплетения

Рис. 6. Объемная пористость в раппортах различных переплетений.

Анализ данных показывает, что минимальное значение объемной пористости наблюдается в полутораслойной ткани на базе саржи 2/8, а наибольшее значение пористости наблюдается в однослойной ткани на базе саржи 2/2 площади раппорта 1^=10, Яу=10.

В третьей главе диссертации приведены математические методы и средства исследований.

Для исследования влияния технологических параметров на условия изготовления и свойства ткани применялся метод математического планирования эксперимента по плану Бокса (ВЗ). Принятый метод планирования экс-

перимента позволил получить математическую модель второго порядка, описывающую влияние выбранных факторов на критерии оптимизации.

В четвертой главе приведены экспериментальные исследования свойств и условий изготовления полутораслойной ткани и определены оптимальные технологические параметры ее изготовления.

В данной главе были представлены сводные таблицы с влиянием технологических параметров на свойства ткани.

Одним из основных направлений совершенствования технологического процесса ткачества является оптимизация процесса выработки ткани с целью рационального использования сырья при получении заданных свойств. В связи с этим возникает необходимость в исследовании влияния технологических параметров заправки ткацкого станка на свойства, строение и условия изготовления ткани.

Целью проведения исследования является получение полутораслойной фильтровальной ткани заданных параметров и свойств. Поэтому в качестве критериев оптимизации процесса ткачества, были приняты показатели свойств ткани, нормируемые в ТУ и показатели, характеризующие расход сырья.

В качестве входных факторов были выбраны параметра заправки станка, оказывающие наибольшее влияние на свойства и условия изготовления ткани на станке.

В качестве независимых переменных были выбраны следующие факторы, определяющие заправку ткацкого станка:

Хг плотность ткани по утку, нит/дм;

Х2- линейная плотность утка, Текс;

Х3- число уточных перекрытий, нит.

В результате исследования были получены функциональные зависимости между параметрами строения, свойств ткани и технологическими параметрами заправки ткацкого станка.

Целью оптимизации процесса ткачества является получения ткани заданными свойствами при минимальном расходе сырья.

Для определения оптимальных параметров при изготовлении полуто-раслойных фильтровальных тканей рассматривались совместно зависимости исследуемых критериев оптимизации, представленных на рис. 7

ау % ао % В дмлЭ1мл2с

6.15 13.02 1940.75

4.58 11.26 174X25

4.01 9,49 1513.75

3.44 7.71 134525

2,87 5.95 1146.75

¿1

>

к__В

ао

> зу

вид

-переплетения

Рис. 7, Зависимость воздухопроницаемости, уработки по основе и по утку от вида переплетений: 1- полутораслойная ткань на базе саржи 4/6; 2 - по-лутораслойная ткань на базе саржи 3/7; 3- полутораслойная ткань на базе саржи 2/8.

Проанализировав указанный график можно сделать заключение, что для полутораслойной ткани на базе саржи 3/7 наилучшее сочетание всех выходных параметров.

Задача оптимизации технологического процесса решалась с учетом трех критерий оптимизации:

7,7 < а0 < 9,4 ау < 2,8 1742 <В < 1940

Определенные пределы воздухопроницаемости оптимальны для очистки воздуха от вредных примесей.

Совмещенные 2-х мерные сечения показаны на рис. 8

-1.0 -0,5 О.О 0.5 1.0

-1.0 -0,5 0.0 0.5 1.6

Л

Рис. 8. Совмещенные двухмерные сечения поверхности отклика воздухопроницаемости, уработки по основе и по утку при определении оптимальных технологических параметров (при фиксированном значении Х3=0).

В результате решения оптимизационной задачи установлены оптимальные технологические параметры для выработки полутораслойной фильтровальной ткани:

- плотность ткани по утку - Ру = 135 н/дм;

- линейная плотность утка - Ту = 60 текс;

- число уточных перекрытий - пуг =7 нит,

обеспечивающие получение фильтровальной ткани с заданными параметрами и свойствами: а0 = 8,7 %, ау = 3,1 %, В = 1850 ±2 дм3/м2-с.

ОБЩИЕ ВЫВОДЫ И РЕКОМЕНДАЦИИ

1. Для получения необходимых данных о структуре текстильного материала предложена методика бесконтактного измерения, основанная на двухстороннем сканировании, которая обеспечивает высокую объективность и достоверность результатов. Указанное сканирование позволяет получить плановое двухмерное цифровое полутоновое или полноцветное изображение объекта. Очевидные преимущества неразрушающих методов и доступность информационных технологий способствовали развитию данного направления. Установлено, что следует продолжить научные исследования по уточнению существующих неразрушающих методов для дальнейшего развития данного перспективного направления.

2. Разработана методика для определения основных параметров строения ткани.

3. В результате теоретического исследования были изучены геометрические характеристики сквозных пор в тканях. Получены универсальные функциональные зависимости между параметрами строения ткани и сквозной пористостью на основе геометрического анализа строения ткани.

4. Разработана формула для расчета сквозной пористости для полуторас-лойных фильтровальных тканей.

5. В результате выполненных исследований установлено, что:

- объем одной поры в полутораслойной фильтровальной ткани изменяется за счет изменения линейной плотности нитей, а общий объем сквозных пор изменяется за счет изменения числа сквозных пор в раппорте.

- на пористость оказывает влияние вид переплетения. При прочих равных условиях наибольшее значение пористости наблюдается в однослойной ткани на базе саржи 2/2 площади раппорта Ro=10, Ry=10, а минимальное значение объемной пористости наблюдается в полутораслойной ткани на базе саржи 2/8. Следовательно, полутораслойная ткань является наиболее эффективной в процессе фильтрования, нежели однослойная, так как позволяет добиться более высокой степени фильтрации.

6. В результате исследования были получены функциональные зависимости между параметрами строения, свойств ткани и технологическими параметрами заправки ткацкого станка.

7. Определены оптимальные технологические параметры изготовления фильтровальной ткани с заданными параметрами и свойствами.

8. Установлено, что в качестве материала для изготовления фильтровальных тканей необходимо применять хлопчатобумажные нити, так как они сравнительно дешевые и обладают достаточной прочностью. Положительным качеством хлопчатобумажных фильтровальных тканей является наличие на их поверхности волокон, закрывающих открытые поры и обеспечивающих задерживание на поверхности ткани первых частиц твердой фазы до образования слоя осадка, который затем становится основным фильтрующим средством, а ткань выполняет роль надежной, механически прочной подложки.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ ДИССЕРТАЦИИ ОПУБЛИКОВАНО В РАБОТАХ:

1. Власова H.H. «Разработка метода проектирования фильтровальной полутораслойной ткани» // «Известия вузов. Технология текстильной промышленности», № 4, 2009.г. - с.107-108.

2. Власова H.H., Юхин С.С. «Сравнительный анализ различных видов волокон и переплетений фильтровальных тканей»// «Известия вузов. Технология текстильной промышленности»,№ 4 2011г. - с. 65-69.

3. Власова H.H., Юхин С.С. «Определение оптимальных технологических параметров изготовления полутораслойных фильтровальных тканей» //«Известия вузов. Технология текстильной промышленности», № 6,2011г.

4. Власова H.H. «Оценка параметров строения ткани методом неразрушаю-щего анализа». Тезисы докладов Международной научно-технической конференции «Современные технологии и оборудование текстильной промышленности» (Текстиль - 2010) - М.: ГОУВПО «МГТУ им. А.Н. Косыгина», 2010. - с. 94.

5. Власова H.H., Юхин С.С. «Оценка параметров строения и свойств полу-тораслойной фильтровальной ткали». Тезисы докладов Седьмой Всероссийской научной студенческой конференции «Текстиль XXI века», 2008г. - М.: ГОУВПО «МГТУ им. А.Н. Косыгина», 2008.- с. 19.

6. Власова H.H. «Исследование сквозных пор в полутораслойной фильтровальной ткани». Тезисы докладов Всероссийской научно-технической конференции студентов и аспирантов «Проблемы экономики и прогрессивные технологии в текстильной, легкой и полиграфической отраслях промышленности» (Дни науки 2009)- Санкт-Петербург.: СПГУТД, 2009. - с. 133.

7. Власова H.H., Юхин С.С. «Анализ параметров строения ткани при помощи 2D -сканирования» Сборник трудов Международной научно-технической конференции «Актуальные проблемы науки в развитии инновационных технологий для экономики региона «ЛЕН-2010», Кострома: Изд-во Костром, гос. технол. ун-та,2010. -с. 162.

8. Власова H.H., Юхин С.С. «Анализ неразрушающих методов исследования тканей» // Сборник научных трудов по ткачеству, посвященный 100-летаю со дня рождения П.В. Власова, М., 2011г. - с.37-42.

Подписано в печать 14.09.11 Формат бумаги 60x84/16 Бумага множ. Усл.печ.л. 1,0 Заказ 278 Тираж 80 ГОУВПО «МГТУ им. А.Н. Косыгина», 119071, Москва, ул. Малая Калужская, 1

Введение.

Глава 1. Анализ литературных источников

1.1 Существующие методы проектирования тканей.

1.2 Анализ работ, посвященный методам проектирования фильтровальных тканей.

1.3 Анализ работ, посвященных изучению строения и свойств фильтровальных тканей.

1.4 Анализ работ, посвященных исследованию пористости и воздухопроницаемости текстильных материалов.

1.5 Существующие методы определения исходных параметров текстильных материалов.

1.5.1 Классификация методов определения характеристик.

1.5.2 Анализ методов неразрушающего исследования тканей.

Выводы по главе 1.

Глава 2. Теоретическая часть

2.1 Компьютерное распознавание цифровых изображений ткани при неразрушающем методе анализа.

2.2 Способ и параметры получения исходного цифрового изображения ткани.

2.3 Анализ цветовых пространств.

2.4 Результаты распознавания признаков ткани при помощи цветовых пространств.

2.4.1 Определение параметров строения ткани при помощи метода двойного сканирования.

2.4.2 Определение параметров строения ткани посредством микросрезов. программы.

2.4.4 Сравнительный анализ различных методов получения выходных характеристик.

2.5 Сравнительный анализ различных видов волокон для фильтровальных тканей.

2.6 Расчет объема сквозных пор различных видов переплетений фильтровальных тканей.

Выводы по главе 2.

Глава 3. Математические методы планирования и анализа экспериментов.

Выводы по главе 3.

Глава 4. Экспериментальная часть.

4.1 Исследование влияния заправочных параметров ткацкого станка на свойства строение и условия изготовления ткани.

4.2 Влияние заправочных параметров станка на условия изготовления ткани.

4.3 Определение оптимальных технологических параметров изготовления полутораслойной ткани.

Выводы по главе 4.

Актуальность работы.

В условиях конкуренции у предприятий текстильной промышленности возник спрос на различные программные продукты, облегчающие процедуры анализа, проектирования, оценки качества тканей.

До недавнего времени, для получения исходных данных при проектировании ткани, использовались инструментальные методы исследования, разрушающие образец во время анализа и позволяющие определить основные параметры ткани с помощью разнообразных приборов. Учитывая уровень развития информационных и компьютерных технологий, возник вопрос о создании метода, позволяющего оперативно с высокой точностью получать исчерпывающую информацию об исследуемой ткани не разрушая ее. Огромный выбор текстильных материалов, особенности их строения и свойств делают область неразрушающего исследования актуальной, что повышает значимость предлагаемого диссертационного исследования. Поэтому существует необходимость в совершенствовании неразрушающего метода исследования ткани с использованием информационных технологий для получения исходных данных при проектировании ткани.

Многие производственные процессы сопровождаются выделением вредных газов, паров, пыли. Распространение этих вредных веществ по помещению приводит к изменению состава состояния воздушной среды, что в свою очередь может вредно отражаться на здоровье рабочих.

Значительное расширение области применения фильтровальных тканей и внедрение в различные области промышленности новых технологий привело к необходимости разработки фильтровальных тканей, обладающих комплексом необходимых свойств, отвечающих требованиям технического процесса.

Цель настоящей работы заключается в разработке оперативного неразрушающего метода оценки параметров строения ткани. В обеспечении конкурентоспособности текстильных предприятий за счет оперативной смены ассортимента тканей, которая достигается введением современных технологий для оперативного получения необходимых данных.

Для достижения поставленной цели в работе решены следующие задачи:

- разработать современный метод определения параметров структуры ткани по ее цифровым изображениям;

- определить оптимальные параметры изготовления полутораслойной ткани;

- разработать методику для определения основных параметров строения ткани;

- повысить качество и надежность выполняемых работ по оценке параметров строения ткани.

Научная новизна работы заключается в том, что:

- разработана методика по бесконтактному измерению, основанная на 2-х стороннем сканировании образца ткани,' которое обеспечивает высокую объективность и достоверность результатов;

- разработана формула для расчета высоты волны изгиба, которая помогает в определении иных параметров строения ткани, таких как уработка нити по основе и утку, расход сырья, поверхностная плотность ткани и др.;

- разработана методика расчета объема сквозных пор в фильтровальных полутораслойных тканях;

- разработана формула для расчета сквозных пор полутораслойных тканей;

- получены функциональные зависимости между параметрами строения ткани и сквозной пористостью;

- получены математические модели, определяющие взаимосвязь между технологическими параметрами изготовления полутораслойной ткани, параметрами ее строения и свойствами.

Практическая значимость работы заключается в том, что:

- получены функциональные зависимости между параметрами строения, свойствами ткани и технологическими параметрами заправки ткацкого станка;

- приведена методика расчета количества сквозных пор в тканях различных переплетений;

- определены оптимальные технологические параметры изготовления полутораслойной фильтровальной ткани с заданными параметрами и свойствами;

- выявлена и обоснована рациональная структура ткани для фильтров;

- даны рекомендации по выбору исходного материала для изготовления фильтровальных тканей.

Автор защищает:

- методику бесконтактного измерения высоты волны изгиба нитей в ткани, основанную на 2-х стороннем сканировании;

- методику расчета объема сквозных пор в тканях различных переплетений;

- результаты расчетов объема сквозных пор в тканях различных переплетений;

- оптимальные технологические параметры изготовления ткани для фильтров.

ОБЩИЕ ВЫВОДЫ И РЕКОМЕНДАЦИИ:

1. Для получения необходимых данных о структуре текстильного материала предложена методика бесконтактного измерения, основанная на двухстороннем сканировании, которая обеспечивает высокую объективность и достоверность результатов. Указанное сканирование позволяет получить плановое двухмерное цифровое полутоновое или полноцветное изображение объекта. Очевидные преимущества неразрушающих методов и доступность информационных технологий способствовали развитию данного направления. Установлено, что следует продолжать научные исследования по уточнению существующих неразрушающих методов для дальнейшего развития данного перспективного направления.

2. Разработана методика для определения основных параметров строения ткани.

3. В результате теоретического исследования были изучены геометрические характеристики сквозных пор в тканях. Получены универсальные функциональные зависимости между параметрами строения ткани и сквозной пористостью на основе геометрического анализа строения ткани.

4. Разработана формула для расчета сквозной пористости для полутораслойных фильтровальных тканей.

5. В результате выполненных исследований установлено, что:

- объем одной поры в полутораслойной фильтровальной ткани изменяется за счет изменения линейной плотности нитей, а общий объем сквозных пор изменяется за счет изменения числа сквозных пор в раппорте. на пористость оказывает влияние вид переплетения. При прочих равных условиях наибольшее значение пористости наблюдается в однослойной ткани на базе саржи 2/2 площади раппорта 1^=10, 1^=10, а минимальное значение объемной пористости наблюдается в полутораслойной ткани на базе саржи 2/8. Следовательно, полутораслойная

-0.12 0.28

1.62 3.67

-1.00 2.26

Критерий Кочрена расчетный вИ = 0.11 Критерий Кочрена табличный вТ = 0.33 Дисперсия воспроизводимости БУ = 1.44 Дисперсия неадекватности БИБЛО = 4.34

Разрывная нагрузка ткани по основе. Критерий Фишера.расчетный О^ I = 7,40

Экспериментальные данные Теоретические значения Y

67,50 65,95

60,50 60,38

61,00 64,73

60,00 57,78

60,00 62,23

69,50 65,78

62,00 62,13

62,75 64,30

62,25 57,73

51,50 56,03

58,25 61,43

63,25 60,08

54,25 54,43

56,00 55,83

Коэффициенты регрессии Критерий Стьюдента

54,92 46,05

0,85 1,44

0,68 1Д4

-0,70 1,18

-0,34 0,52

2,28 3,45

0,28 0,43

1,95 1,64

5,83 4,89

0,2 0,17

Критерий Кочрена расчетный СТ?. = 0,38 Критерий Кочрена табличный вТ = 0,33 Дисперсия воспроизводимости БУ =10,51 Дисперсия неадекватности БКЕЛО =77,75

Поверхностная плотность ткани. Критерий Фишера расчетный СНР1 = 5,32 V

Экспериментальные данные Теоретические значения У

307,00 305,50

253,00 255,29

192,00 192,00

178,00 178,79

314,00 313,20

268,00 268,00

190,00 187,70

178,00 179,50

227,00 231,59

207,00 202,39

285,00 285,00

184,00 184,00

214,00 212,39

215,00 216,59

Коэффициенты регрессии Критерий Стьюдента

215,50 195,20

14,60 26,66

50,50 92,19

-2,10 3,83

9,25 15,11

1,25 2,04

-3,00 4,89

1,50 1,36

19,00 17,21

-1,00 0,91

Критерий Кочрена расчетный ОЯ = 0,07 Критерий Кочрена табличный ОТ = 0,33 Дисперсия воспроизводимости ОУ = 9,00 Дисперсия неадекватности ОМЕАГ) = 47,85