автореферат диссертации по технологии материалов и изделия текстильной и легкой промышленности, 05.19.02, диссертация на тему:Разработка технологии вязания и метода проектирования трикотажа на мультиклассовых плосковязальных машинах



ЖЕЛТИКОВ МИХАИЛ ВЛАДИМИРОВИЧ

РАЗРАБОТКА ТЕХНОЛОГИИ ВЯЗАНИЯ И МЕТОДА ПРОЕКТИРОВАНИЯ ТРИКОТАЖА НА МУЛЬТИКЛАССОВЫХ ПЛОСКОВЯЗАЛЬНЫХ МАШИНАХ

Специальность: 05.19.02 - Технология и первичная обработка текстильных материалов и сырья

005044025

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Москва-2012

005044025

ЖЕЛТИКОВ МИХАИЛ ВЛАДИМИРОВИЧ

РАЗРАБОТКА ТЕХНОЛОГИИ ВЯЗАНИЯ И МЕТОДА ПРОЕКТИРОВАНИЯ ТРИКОТАЖА НА МУЛЬТИКЛАССОВЫХ ПЛОСКОВЯЗАЛЬНЫХ МАШИНАХ

Специальность: 05.19.02 - Технология и первичная обработка текстильных материалов и сырья

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Москва-2012

Работа выполнена на кафедре технологии трикотажного производстве федерального государственного бюджетного образовательного учреждения высшего профессионального образования «Московский государственный текстильный университет имени А.Н. Косыгина».

Научный руководитель: доктор технических наук, профессор

Колесникова Елена Николаевна Официальные оппоненты: Строганов Борис Борисович

доктор технических наук, профессор, заведующий кафедры технологии ткачества и трикотажа федерального государственного бюджетного образовательного учреждения высшего профессионального образования «Московский государственный институт текстильной и легкой промышленности имени К.Г. Разумовского»

Полякова Татьяна Ивановна кандидат технических наук, доцент кафедры механической технологии волокнисты? материалов, федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образование «Московский государственный текстильный университет имени А.Н. Косыгина» Ведущая организация: федеральное государственное бюджетное

образовательное учреждение высшей: профессионального образования «Ивановска? государственная текстильная академия) (ИГТА)

Защита состоится мая 2012 г. в часов на заседание

диссертационного совета Д 212.139.02 в Московском государственное, текстильном университете им. А.Н. Косыгина по адресу: 119071, Москва Малая Калужская ул., д.1.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке федеральной: государственного бюджетного образовательного учреждения высшей профессионального образования «Московский государственный текстильньп университет имени А.Н. Косыгина»

Автореферат разослан апреля 2012 г.

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

АННОТАЦИЯ

В диссертационной работе изложены результаты теоретических и экспериментальных исследований, относящихся к проектированию и анализу структур трикотажа и разработке способов выработки трикотажа на современном мультиклассовом плосковязальном оборудовании.

Определено понятие трикотажа с переменным петельным шагом, выработанного на мультиклассовых машинах. Составлена классификация данного трикотажа. Разработаны и описаны существующие и новые способы его выработки на плосковязальных машинах разных фирм производителей.

Выявлены получаемые эффекты трикотажа с переменным петельным шагом, выработанного на современном мультиклассовом плосковязальном оборудовании.

Разработан индивидуальный привод игл трикотажной машины. С целью устранения контакта иглы с клиньями предложено заменить механическое воздействие замковых систем на петлеобразующие органы на перемещение игл за счёт электромагнитных сил.

Разработаны системы индивидуального управления иглой, проведена апробация и на анализ этих систем, рассчитаны параметры и характеристики электромагнитного привода игл трикотажной машины.

Разработаны и экспериментально получены новые структуры трикотажа на мультиклассовом плосковязальном оборудовании CMS ЗЗОТС 5 и 8 класса, CMS 422.6 10 класса фирмы Stoll.

На основе бинарной причинно-следственной теории информации определены наиболее значимые факторы, влияющие на ровноту полотна трикотажа.

Предложен метод расчёта параметров вязания для всех классов плосковязальных машин. Рассчитаны значения параметров вязания для разработанной структуры трикотажа, выработанного на мультиклассовом оборудовании, с точным указанием установочных параметров для мультиклассовых плосковязальных машин 5, 8 и 10 классов фирмы Stoll.

АВТОР ЗАЩИЩАЕТ

- разработки технологии вязания и метод проектирования трикотажа на мультиклассовых плосковязальных машинах;

- способы выработки трикотажа на мультиклассовых машинах;

- теоретически разработанную и экспериментально полученную новую структуру трикотажа (положительное решение о выдаче патента на изобретение №2011112567/12(018602) от 04.04.2011) и две структуры трикотажа с ажурным, рисунчатым и рельефным эффектами;

- разработанный индивидуальный привод игл трикотажной машины с использованием электромагнитных сил;

- метод расчёта параметров вязания для плосковязальных машин разных классов.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы обусловлена решением задач, направленных на расширение ассортимента полотен для верхних трикотажных изделий за счёт создания трикотажа на мультиклассовых плосковязальных машинах, в котором участки трикотажа, выработанного из пряжи базовой линейной плотности, сочетаются с участками трикотажа, выработанными из пряжи увеличенной линейной плотности и соответствующего более низкому классу оборудования.

Целью работы является разработка новых структур трикотажа на основе имеющихся технологических возможностей машины; расширение ассортимента трикотажных изделий и повышение эффективности технологии за счёт разработанных способов выработки трикотажа с использованием электромагнитной системы управления петлеобразующими органами трикотажной машины.

Задачи исследований. Для достижения указанных целей поставлены следующие задачи:

— разработать методику проектирования структур трикотажа на мультиклассовых плосковязальных машинах;

— разработать способы выработки трикотажа на мультиклассовых плосковязальных машинах, что позволит вырабатывать трикотажные полотна максимально эффективно и качественно, а также сократить себестоимость продукции;

— разработать структуры трикотажа и способы выработки на мультиклассовых плосковязальных машинах, что позволит расширить ассортимент выпускаемой продукции, а также увеличить конкурентоспособность изделий;

— создать системы индивидуального управления иглами, что позволит получать траектории движения для каждой иглы и разные глубины кулирования и обеспечит получение новых структур трикотажа. Решение этой задачи позволит также сократить расход игольно-платиных изделий;

— установить основные параметры трикотажа для мультиклассовых машин различных классов;

— дать рекомендации по использованию линейных плотностей пряж на различных участках, выработанных из пряжи большей линейной плотности, что позволит ускорить процесс проектирования и запуска новых моделей в производство;

— установить зависимость параметров трикотажа от параметров вязания, что позволит более эффективно настраивать машины при выработке изделий, а также определять параметры вязания для обеспечения качественного трикотажа.

Методика исследований. Выполненная работа базировалась на использовании теоретических и экспериментальных методах исследования, основных положениях, относящихся к анализу и синтезу (проектированию) трикотажных полотен и способов их получения, теория вязания и строения

трикотажа, методе математического описания и пооперационного расчёта результатов процессов петлеобразования, методах расчёта основных параметров трикотажа по геометрической модели, зарубежной научной информации, теории электромагнитов постоянного и переменного тока, поляризованных и постоянных магнитов, бинарной причинно-следственной теории информации.

Разработанные алгоритмы реализованы на ЭВМ (программа MS Excel) и с использованием программного обеспечения «М1» фирмы Stoll (Германия), «Model 7.0» фирмы Steiger (Швейцария), Matrix (Россия), КСат 4 (Россия).

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

определено понятие трикотажа с чередованием участков, выработанных из пряж резко отличающихся линейных плотностей;

- составлена его классификация и разработаны новые способы его выработки на мультиклассовом плосковязальном оборудовании фирм Stoll (Германия), Shima Seiki (Япония), Steiger (Швейцария);

определены установочные параметры вязания трикотажа, выработанного на мультиклассовых машинах, при каждом способе выработки;

- выявлены эффекты полотна трикотажа, выработанного на мультиклассовых машинах;

- разработан индивидуальный привод игл с использованием электромагнитных сил, определены конструктивные параметры электромагнитного привода, обмоточные данные катушки, диаметр провода и количество витков намотки;

- выявлены параметры вязания полотен на мультиклассовых машинах и предложены рекомендательные значения этих параметров для всех классов машин фирмы Stoll;

- разработаны три структуры трикотажа и технологии их вязания.

Практическая значимость. Полученные научные результаты по

разработке методики проектирования позволяют ускорить разработку полотен трикотажа на мультиклассовых плосковязальных машинах.

Разработанная технология получения полотен на мультиклассовом оборудовании позволит сократить технологический процесс производства за счёт уменьшения времени, расходуемого на швейные операции при имитации трикотажа, состоящего из участков, выработанных из пряж разных линейных плотностей, и расширить ассортимент выпускаемых изделий.

Результаты анализа операций петлеобразования при выработке трикотажа на мультиклассовом плосковязальном оборудовании и предложенные способы выработки могут быть использованы при разработке новых структур трикотажа.

Рассчитанные рекомендательные параметры вязания трикотажа на мультиклассовых плосковязальных машинах фирмы Stoll позволят быстрее разрабатывать новые структуры.

Апробация работы проводилась в процессе выполнения экспериментальных работ в УПМ МГТУ им. А.Н. Косыгина.

Результаты работы внедрены на фабрике ООО «Фламир М» при выпуске шапок с использованием разработанного двойного кулирного комбинированного трикотажа на базе накладного жаккарда и платировано-жаккардового переплетения и двойного кулирного комбинированного трикотажа на базе двухизнаночной глади и накладного жаккардового переплетения. Акт внедрения результатов научно-исследовательской работы прилагается.

Основные положения диссертационной работы обсуждались на заседании кафедры технологии трикотажного производства в 2008-2010 г., а также:

1. На научно-технической конференции 24-25 ноября 2009г.

2. На научно-технической конференции 9-11 апреля 2010г.

Публикации. По материалам работы получены: 1 патент на

изобретение, опубликованы 3 статьи, тезисы 2 докладов.

Структура и объем работы. Диссертационная работа состоит из введения, 4 глав с выводами, общих выводов и списка литературы. Работа содержит 179 страниц машинописного текста, 55 рисунков, 30 таблиц. Список литературы включает 48 наименования.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность темы диссертационной работы, сформулированы цели и задачи исследования, отражена научная новизна и практическая значимость работы.

В первой главе проведен анализ литературы по предметной области исследования, рассмотрено состояние вопроса в области технологии и теории создания нового ассортимента трикотажных полотен.

Проведен анализ состояния современного оборудования, его возможностей и ограничений. Выявлено, что технология выработки трикотажа на современном мультиклассовом оборудовании позволяет получать только горизонтальные полосы из участков, выработанных из пряж базовой и увеличенной линейных плотностей. Выработка вертикальных полос из участков, выработанных из пряж базовой и увеличенной линейных плотностей, применяется только интарзионными нитеводами на разных частях цельновязанного изделия.

Описана замковая система плосковязальной машины Stoll, рассмотрены её возможности и недостатки, а именно: возможность индивидуального отбора игл, отсутствие процессов ZfAPj-Кг; Zo-OP0-K2; Z2'APrK2; Z3-AP3-K2; Z2-OP2-K2; Z0-APrK2 и Z,-OP0-K2; применение динамичной плотности только на 5-8 игл в зависимости от скорости движения каретки; высокий расход рабочих органов машины.

Проведен анализ известных работ индивидуального управления иглами. Выявлены недостатки описанных работ и изобретений.

Поставлены основные задачи исследования, которые позволят разработать технологию выработки трикотажа с переменным петельным шагом на мультиклассовых плосковязальных машинах, основы проектирования параметров такого трикотажа для машин разных классов, разработать структуры переплетений и способы их выработки.

Вторая глава посвящена разработке теории проектирования структур трикотажа с переменным петельным шагом, выработанного на мультиклассовых машинах, позволившей разработать классификацию и определить виды ЭСТ из нитей больших линейных плотностей (рис. 1).

ЭСТ", образованные из нити определённой-базовой для каждого класса машин

{А; В; С; ...Щ

А, В,

...VI/

А, В,

...V*/

нъ

нъ

ЭСТ, образованные из одной, двух и более нитей, имеющих суммарную линейную плотность большую базовой

{пА; А+В; А+В+С; А+\У; А'; В'; С'; ...<//'}

<л«>], (В4-С),

Л

2А, пА.

2В, пВ,

...П\А/

9 11

А'»А 13

(А. в;. 1В.С).

17

Рис. 1 Виды ЭСТ трикотажа, выработанного на мультиклассовых машинах

Разработаны три способа образования элементов структуры трикотажа с переменным петельным шагом из нитей больших линейных плотностей: интарзионный, платированный на базе частичного вязания и платированный за счёт уровня без кулирования.

Полотна продольно-соединенного трикотажа с вертикальным чередованием участков можно вырабатывать при работе нескольких нитеводителей в одном петельном ряду подобно вязанию интарзийных переплетений.

Полотна трикотажа на базе платированных ЭСТ, полученных за счёт частичного вязания, можно вырабатывать при работе двух нитеводителей, которые на участках базовых петель работают последовательно, а на

участках увеличенных петель работают совместно по принципу выработки платированных переплетений.

Полотна трикотажа на базе платированных ЭСТ, полученных с использованием уровня без купирования, можно вырабатывать при работе одного и более нитеводителей путем образования на иглах участка увеличенных петель за счёт прокладывания наброска, который затем провязывается вместе с новым проложенным наброском через старую петлю, удерживающуюся на стержне иглы ниже крючка.

Определены три способа соединения участков, образованных из базовой нити и нитей больших линейных плотностей, установлены области их использования.

Разработаны и математически описаны процессы получения трикотажа с горизонтальным, вертикальным и комбинированным чередованием участков, установлены особенности этих процессов.

Рассчитаны и даны рекомендации диапазона линейных плотностей, применяемых на мультиклассовых плосковязальных машинах, как при использовании всех игл, так и при работе через иглу.

Предложены формулы для расчета необходимого числа ходов каретки при вязании одного раппорта переплетения разного типа, что позволит сравнивать экономическую целесообразность выработки разрабатываемой структуры.

Для нахождения числа ходов каретки в одном раппорте при выработке трикотажа продольно-соединённым способом обычными нитеводителями формула расчёта имеет следующий вид:

т

где Хму - количество участков трикотажа, т - количество систем вязания,

В.() - отношение количества рядов основного переплетения к количеству рядов увеличенных петель.

Количество ходов каретки С0бщ. в одном раппорте для выработки платированного трикотажа на базе частичного вязания можно рассчитать по формулам:

для плосковязальных машин вшИ и БЫта Бе11а

Сы* = 2• + С„.) = 2-[х^ + [хм,у_ -1)] = 4• -2,

г

где С0бш. — общее количество ходов каретки в одном раппорте,

Сх.в. - количество ходов каретки на вязание одного петельного ряда,

Сх.х. - количество холостых ходов каретки при вязании одного

петельного ряда,

т - количество систем вязания, по умолчанию принятое равное двум,

Хм.у. - количество участков трикотажа;

для плосковязальных машин Steiger, имеющих автоматизированные нитеводители

jri.jr. ^ jn.y.

2т—2 \2т—2

X (Х V

м-У- i м.у. i

V

У

где Собш - общее количество ходов каретки в одном раппорте,

Сх.в. - количество ходов каретки на вязание одного петельного ряда,

Хм,

Схв =—при т >2 2т-2

Сх.х. - количество холостых ходов каретки при вязании одного петельного ряда,

m - количество систем, участвующих в вязании, Хм у — количество участков трикотажа.

Представлены программы вязания для разработанных структур трикотажа, выработанных на машине CMS 422.6, ЗЗОТС 5, 8, 10 классов фирмы Stoll (Германия), а также Gemini 2.130, New Aries 3.130 фирмы Steiger (Швейцария). Программы составлены в системах Ml фирмы Stoll и Model 7.0 фирмы Steiger.

Третья глава посвящена разработке индивидуального привода иглы трикотажной машины, включающего источник движения и устройство отбора и управления перемещением иглы, кинематически связанное с самой иглой, в количестве, соответствующем числу игл, отличающийся тем, что в качестве источника движения, устройства отбора и управления перемещением иглы использована конструкция электромагнитного преобразователя, выполненная в виде пространственно расположенного модуля линейного электромагнитного двигателя, модули подключены к выводам информации управляющей ЭВМ (рис. 2).

Рис. 2 Схема управления электромагнитной трубкой, где 1 - электромагнитная трубка; 2 - якорь; 3 - числовое программное устройство; 4 - блок питания; 5 - компьютер

5

3

Проведенные расчёты позволили установить минимальные значения электромагнитных усилий (18,1сН), необходимых для перемещения игс вдоль паза, что позволило выполнить разработку экспериментальных образцов механизмов перемещения игл.

Изготовлены и экспериментально апробированы две системы индивидуального привода игл трикотажной машины за счёт электромагнитных сил, показавшие возможность индивидуального перемещения иглы по заданной траектории.

Рассчитаны и даны рекомендации параметров и характеристик электромагнитного привода игл трикотажной машины, а также выполнен расчёт катушки привода исходя из заданной электромагнитной силы.

Проведенный тепловой расчёт катушки электромагнитного приводе игл показал, что нагрев механизма будет находиться в допустимых пределах. 42,28° < 80°.

В четвертой главе установлено, что параметры участков выработанных из пряжи больших линейных плотностей зависят от параметров базовых участков.

Так при вязании платированного трикотажа с использованием способе частичного вязания или на базе получения такого трикотажа с использованием уровня без купирования

В=2-В,

где В - высота петельного ряда на участке увеличенных петель; В — высота петельного ряда на участке базовых петель;

а А должно быть

А = т-А,

где А — ширина петельного столбика на участке увеличенных петель; А - ширина петельного столбика на участке базовых петель; т - коэффициент отношения используемого класса оборудования

К

К

получ

к получаемому классу полотна

где Кисп - класс оборудования, используемый для выработки полотна; Кполуч - класс оборудования, которому соответствует получаемое полотно.

Проведенные расчёты по соотношению ширины базовой петли А и ширины увеличенной петли А' для образцов с наибольшей ровнотой полотне показали, что:

т5= т8= |=1,6; т10= у=1,43.

Таким образом, значение коэффициента т для каждого класса оборудования различно и находится в промежутке 1,43-1,60.

Анализ наработанных образцов трикотажа с разными параметрами показал, что основной характеристикой, отражающей качество продукции, является ровнота полотна, которая зависит от соотношения параметров разных участков полотна. Ровноту полотна по ширине необходимо определять с учётом параметра т.

Ровноты полотна на разных классах машин можно добиться при различных значениях к - числа пропускаемых игл на участке с увеличенными петлями. Так необходимое соотношение высоты петельных рядов участков на 5 и 10 классах можно достигнуть при пропуске одной иглы между петлями, на 8 классе - при пропуске двух игл (таблицы 1-3).

Таблица 1

Параметры трикотажа по увеличенным петлям для 5го класса

• Номер образца Пг' п; - . Л, мм В, мм с' .. 1р , мм :. -1ф , мм к а

1 27,3 26,9 3,67 3,71 1,01 15,8 16,3 0 22

2 26,1 25,9 3,83 3,86 1,01 16,4 16,8 0 23

3 25,0 25,0 4,00 4,00 1,00 17,0 17,3 0 24

4 24,0 24,1 4,17 4,14 0,99 17,5 17,8 0 24

5 21,4 23,9 4,67 4,19 0,90 18,6 18,8 1 26

6 20,7 22,8 4,83 4,38 0,91 19,2 19,4 1 27

7 20,0 21,9 .5,00 •I 4,57 0,91 19,9 20,1. 1 27

8 19,4 21,0 5,17 4,76 0,92 20,5 20,7 1 28

9 18,2 21,0 5,50 4,7 6 0,87 21,2 21,4 2 29

10 17,6 20,4 5,67 4,90 0,87 21,7 21,9 2 30

11 17,1 19,8 5,83 5,05 0,87 22,3 22,5 2 31

. 12 16,7 19,3 6,00 5,19 0,87 22,8 23,1 2 31

13 13,3 18,8 7,50 5,33 0,71 26,1 26,3 3 35

14 . 13,0 17,2 7,67 5,81 0,76 27,1 27,5 3 37

15 12,8 16,8 7,83 5,95 0,76 27,7 28,1 3 38

16 12,5 16,4 8,00 6,10 0,76 28,3 28,8 3 38

Таблица 2

Параметры трикотажа по увеличенным петлям для 8го класса

: Номер -образца' . /V, мм В, мм С . 1р, мм - 1ф, мм , а .

1 42,2 41,6 2,37 2,40 1,01 10,4 10,9 0 21

2 40,4 40,1 2,48 2,49 1,01 10,8 11,1 0 21

3 38,8 38,8 2,58 2,58 1,00 11,1 11,4 0 22

4 37,2 37,5 2,69 2,67 0,99 11,5 11,7 0 23

5 33,1 36,9 3,02 2,71 0,90 12,2 12,4 1 24

6 32,0 35,3 3,12 2,83 0,91 12,6 12,7 1 25

7 31,0 33,9 3,23 2,95 0,91 13,0 13,1 1 25

8 30,0 32,6 3,33 .3,07 0,92 13,4 13,5 1 26

9 . 28,1 32,5 3,56 3,08 0,87 13,8 14,0 2 27

10 27,3 31,6 3,66 3,17 0,87 14,2 14,3 2 28

11 2 6,6 30,7 3,76 3,26 0,87 14,5 14,7 2 28

12 25,9 29,9 3,87 3,35 0,87 14,9 15,0 2 29

13 20,6 29,0 4,85 3,45 0,71 17,0 17,1 3 32

14 20,2 26,7 4,95 3,75 :•"•■■ 0,76 17,7 17,8 3 34

15 19,8 26,0 5,05 3,84 0,76 18,0 18,2 3 35

16 19,4 25,5 5,16 3,93 0,76 18,4 18,6 3 35

Таблица 3

Параметры трикотажа по увеличенным петлям для Юго класса

Номер образца . п; П. Л, мм В, мм . с' •• 1р, мм . .1ф',ММ ... к - а .

1 52,7 52,1 1,90 1,92 1,01 8,2 8,3 0 23

2 50,5 50,2 1,98 1,99 1,01 8,4 8,6 0 24

3 48,4 48,4 2,06 2,06 1,00 8,7 8,8 0 24

4. 46,5 46,8 2,15 2,14 0,99 9,0 9,1 0 25

5 41,4 46,1 2,41 2,17 0,90 9,6 9,7 1 26

6 40,0 .44,2 2,50 2,26 0,91 : 9,9 10,0 1 27

7 38,8 42,4 2,58 2,36 0,91 10,2 10,3 1 28

8 37,5 40,7 2,66 2,46 0,92 10,5 10,6 1 29

9 35,2 40,6 2,84 2,46 0,87 10,9 11,0 2 30

10 34,2 39,5 2,93 2,53 0,87 11,2 11,3 2 31

11 33,2 38,4 3,01 2,61 0,87 11,5 11,5 2 31

12 32,3 37,4 3,09 2,68 0,87 11,7 11,8 2 32

13 25,8 36,3 3,88 2,76 0,71 13,4 13,5 3 36

14 25,2 33,3 3,96 3,00 0,76 14,0 14,1 3 38

15 24,7 32,6 4,04 3,07 0,76 14,3 14,4 3 39

16 24,2 31,8 4,13 3,14 0,76 14,5 14,8 3 39

Для достижения ровноты петли модуль петли на участке с увеличенными петлями везде одинаковый и равен 28-^29. Выбор числа пропускаемых игл между петлями на участке увеличенных петель зависит от конкретного изделия, замысла дизайнера, технологических возможностей оборудования, а также от трудоемкости и длительности процесса выработки детали и выбранного способа вязания.

Исследование изменения модуля петли трикотажа с переменным петельным шагом для участков, выработанных из пряж больших линейных плотностей, в зависимости от количества пропускаемых игл к, глубины купирования кК и высоты петельного ряда В', выполненное с помощью бинарной причинно-следственной теории информации показало, что на модуль петли более всего оказывает влияние количество пропускаемых игл (&4з = 0,313) и установочная плотность, задаваемая на машине = 0,216).

Таким образом, для каждого класса определены диапазоны используемых пряж. Используя линейную плотность Т, плотность вещества полушерстяной пряжи у, её условный диаметр с!у, а также модуль петли а были определены расчётные значения длин нитей в петле, /„.

/я = а - й у = 0,0357 -о- •

Длина нити в петле определена для трикотажа в равновесном состоянии, то есть после отлёжки и усадки трикотажа. Выведена формула глубины кулирования на основании геометрической модели операции купирования (рис. 3).

Рис. 3 Петлеобразующие органы плосковязальной машины 1 - платина, 2 - игла, 3 -сбрасываемая нить, 4 - кулируемая петля

м и и

р

\

У

\2

V

-а

У'

\ *

где кк - глубина купирования; к - количество пропущенных игл между петлями на участке увеличенных петель трикотажа; - игольный шаг; - диаметр головки иглы; р - толщина платины; ¿у - условный диаметр

нити.

Даны рекомендации по выбору глубины купирования для участка, выработанного из пряж больших линейных плотностей, для образцов, связанных из полушерстяной пряжи, состоящей из 50% шерсти и 50% акрила, суммарных линейных плотностей 62,5, 125 и 250 Текс, которые наиболее часто используются в трикотажном производстве.

Для плосковязальных машин 3, 5, 7, 8, 10, 12, 14 классов определены рекомендательные диапазоны значений глубин кулирования кК с учётом количества пропускаемых игл к на участке с использованием пряж больших линейных плотностей.

Разработаны технологии трех структур трикотажа с переменным петельным шагом, выработанных на мультиклассовых машинах (рис. 4):

двойной кулирный комбинированный трикотаж на базе двухизнаночной глади и накладного жаккардового переплетения, двойной кулирный комбинированный трикотаж на базе накладного жаккарда и платировано-жаккардового переплетения и комбинированный трикотаж на базе ластикг 2x2 и ажурного переплетения. Образцы трикотажа выработаны на машине CMS ЗЗОТС 5 класса фирмы Stoll из полушерстяной пряжи, состоящей и: 50% шерсти и 50% акрила, суммарной линейной плотности 250 Текс Получено положительное решение о выдаче патента на изобретение двойного кулирного комбинированного трикотажа на базе двухизнаночной глади и накладного жаккардового переплетения [Заявке №2011112567/12(018602)]

Рис. 4 Структуры трикотажа с переменным петельным шагом а — двойной кулирный комбинированный трикотаж на базе двухизнаночной глади и накладного жаккардового переплетения, б - двойной кулирный комбинированный трикотаж на базе накладного

жаккарда,

в — платировано-жаккардового переплетения и комбинированный трикотаж на базе ластика 2x2 и ажурного переплетения

ОБЩИЕ ВЫВОДЫ ПО РАБОТЕ

1. Изучение технологий выработки трикотажных полотен с переменным петельным шагом выявило ограниченность их использования отсутствие теории разработки полотен сложных структур на базе мультиклассовых переплетений.

2. На основании анализа технологий отбора и управления иглами выявлены недостатки известных систем вязания, а именно отсутствие индивидуального динамического изменения глубины купирования на каждой игле, повышенный расход петлеобразующих органов, повышение себестоимости продукции за счет расходов на эксплуатацию оборудования.

3. Разработана теория проектирования структур трикотажа с переменным петельным шагом, позволившая разработать классификацию и определить виды ЭСТ из нитей больших линейных плотностей.

4. Разработаны три способа образования элементов структуры трикотажа из нитей больших линейных плотностей: интарзионный,

платированный на базе частичного вязания и платированный за счёт уровня без кулирования.

5. Разработаны и математически описаны процессы получения трикотажа с переменным петельным шагом с горизонтальным, вертикальным и комбинированным чередованием участков, установлены особенности этих процессов.

6. Разработан индивидуальный привод иглы трикотажной машины, включающий источник движения и устройство отбора и управления перемещением иглы, выполненное в виде пространственно расположенного модуля линейного электромагнитного двигателя, подключенного к выводам информации управляющей ЭВМ.

7. Рассчитаны усилия, необходимые для перемещения иглы в пазу игольницы, что позволило выполнить разработку экспериментальных образцов механизмов перемещения игл.

8. Определен модуль петли а для участков трикотажа с переменным петельным шагом, выработанных из пряжи больших линейных плотностей. Доказано, что при <7=28-^-29 обеспечивается ровнота полотна и соблюдается необходимая зависимость параметров разных участков полотна.

9. Определены рекомендательные диапазоны значений глубин кулирования hK для плосковязальных машин 3,5, 7, 8, 10, 12, 14 классов с учётом количества пропускаемых игл к на участке с использованием пряж больших линейных плотностей.

10. Разработаны технологии трех структур трикотажа с переменным петельным шагом: двойной кулирный комбинированный трикотаж на базе двухизнаночной глади и накладного жаккардового переплетения, двойной кулирный комбинированный трикотаж на базе накладного жаккарда и платировано-жаккардового переплетения и комбинированный трикотаж на базе ластика 2x2 и ажурного переплетения. Образцы трикотажа выработаны на машине CMS ЗЗОТС 5 класса фирмы Stoll из полушерстяной пряжи, состоящей из 50% шерсти и 50% акрила, суммарной линейной плотности 250 Текс. Получено положительное решение о выдаче патента на изобретение двойного кулирного комбинированного трикотажа на базе двухизнаночной глади и накладного жаккардового переплетения [Заявка №2011112567/12(018602)]

СПИСОК РАБОТ, ОПУБЛИКОВАННЫХ ПО МАТЕРАЛАМ ДИССЕРТАЦИИ

1. Желтиков М.В., Колесникова E.H., Муракаева Т.В Электромагнитные системы для перемещения игл н; плосковязальных машинах. Тезисы Международной научно технической конференции «Современные технологии i оборудование текстильной промышленности» (Текстиль-2009). -М.: ГОУВПО «МГТУ им. А.Н. Косыгина», 2009.

2. Желтиков М.В., Колесникова E.H. Разработка параметров i характеристик электромагнитного привода игл трикотажное машины // Ж. Известия ВУЗов. Технология текстильно! промышленности, №2С, 2010 — с.60-63.

3. Желтиков М.В., Колесникова E.H., Муракаева Т.В. Параметры i характеристики индивидуального привода игл трикотажное машины. Тезисы Всероссийской научно-технической конференцш студентов и аспирантов «Проблемы экономики и прогрессивны! технологии текстильной, легкой и полиграфической отраслж промышленности» (Дни науки 2010). - Санкт-Петербург.: СПГУТД 2010.

4. Желтиков М.В., Колесникова E.H., Муракаева Т.В Электромагнитные системы для перемещения игл н; плосковязальных машинах // Ж. Известия ВУЗов. Технолога текстильной промышленности, №8,2010 - с. 73-76.

5. Желтиков М.В., Колесникова E.H. Расчёт параметро] мультиклассового переплетения на плосковязальных машинах // Ж Известия ВУЗов. Технология текстильной промышленности, №2 2012

6. Желтиков М.В., Колесникова E.H. Решение о выдаче патента н; изобретение Двойной кулирный комбинированный трикотаж на баз двухизнаночной глади и накладного жаккардового переплетена [Заявка №№2011112567/12(018602) от 04.04.2011]

Подписано в печать 26.04.12 Формат бумаги 60x84/16 Бумага множ. Усл.печ.л. 1,00 Заказ 159 Тираж 80 ФГБОУ ВПО «МГТУ имени А.Н. Косыгина», 119071, Москва, ул. Малая Калужская, 1

61 12-5/2366

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования «Московский государственный текстильный университет

имени А.Н. Косыгина»

Желтиков Михаил Владимирович

Разработка технологии вязания и метода проектирования трикотажа на мультиклассовых плосковязальных машинах

Специальность 05.19.02 - Технология и первичная обработка текстильных материалов и сырья

На правах рукописи

Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук

Научный руководитель -

доктор технических наук, офессор Е.Н. Колесникова

Москва 2012 г.

ОГЛАВЛЕНИЕ

Введение...................................................................................................................4

1. Состояние производства трикотажа на мультиклассовых плосковязальных машинах.......................................................................................................................9

1.1. Известные технологии трикотажа с переменным петельным шагом.......11

1.2. Технология индивидуального отбора игл....................................................14

1.2.1. Технологические возможности вязальных систем современных плосковязальных машин....................................................................................14

1.2.2. Известные техники отбора и управления иглами.................................17

Выводы по главе 1.................................................................................................22

2. Разработка структур трикотажа с переменным петельным шагом.................23

2.1. Классификация трикотажа с переменным петельным шагом...................23

2.2. Способы получения трикотажа с переменным петельным шагом............29

2.2.1. Способ выработки продольно-соединённого (интарзийного) трикотажа с переменным петельным шагом...................................................32

2.2.2. Определение допустимого диапазона линейной плотности пряжи, применяемой на плосковязальных машинах разных классов.......................37

2.2.3. Способ выработки трикотажа с переменным петельным шагом на базе платированных ЭСТ, полученных за счёт частичного вязания....................50

2.2.3.1. Особенности работы одновременно двух нитеводителей.............60

2.2.4. Способ выработки трикотажа с переменным петельным шагом на базе платированных ЭСТ, полученных с использованием уровня без кулирования........................................................................................................62

2.3. Рисунчатые возможности на участках трикотажа с переменным петельным шагом...................................................................................................66

2.4. Эффекты на полотнах трикотажа с переменным петельным шагом........67

Выводы по главе 2.................................................................................................71

3. Разработка индивидуального привода игл.........................................................73

3.1. Расчёт усилий, необходимых для перемещения иглы в пазу игольницы. 73

3.2. Экспериментальная проверка системы для перемещения игл на плосковязальных машинах за счёт электромагнитных сил..............................77

3.3. Расчётные параметры и характеристики электромагнитного привода игл трикотажной машины............................................................................................87

3.3.1. Расчёт обмоточных данных катушки.....................................................90

3.3.2. Расчёт катушки по заданной электромагнитной силе..........................95

3.3.3. Тепловой расчёт катушки........................................................................98

Выводы по главе 3...............................................................................................101

4. Исследование основных параметров трикотажа с переменным петельным шагом........................................................................................................................102

4.1. Экспериментальное определение параметров трикотажа с переменным петельным шагом.................................................................................................102

4.2. Исследование изменения модуля петли трикотажа с переменным петельным шагом для участков с увеличенными петлями в зависимости от основных факторов..............................................................................................115

4.2.1. Использование бинарной причинно-следственной теории информации......................................................................................................117

4.3. Расчёт глубины кулирования для участка увеличенных петель в трикотаже с переменным петельным шагом....................................................126

4.4. Разработка структур трикотажа с переменным петельным шагом.........146

4.4.1. Двойной кулирный комбинированный трикотаж на базе двухизнаночной глади и накладного жаккардового переплетения............146

4.4.2. Двойной кулирный комбинированный трикотаж на базе накладного жаккарда и платировано-жаккардового переплетения................................149

4.4.3. Комбинированный трикотаж на базе ластика 2x2..............................153

и ажурного переплетения................................................................................153

Выводы по главе 4...............................................................................................156

Общие выводы по работе.......................................................................................158

Список литературы.................................................................................................160

Приложение.............................................................................................................164

ВВЕДЕНИЕ

В настоящее время, когда рынок застыл в ожидании или роста, или падения, для бизнеса ключевым является сохранение стабильности и одновременно видение перспектив. Стабильность требует более рачительного расходования средств, а перспектива - развитие бренда.

Все специалисты и коммерсанты рынка товаров моды отмечают в целом снижение продаж и падение роли оптового канала сбыта. Ключевую роль играет ритейл. Для некоторых марок создание собственной сети - это уже текущая задача, а кто-то неизбежно придет к этому.

Повышение конкуренции, монополизация рынков глобальными операторами, изменение потребительского поведения в отношении к моде и к брендам, индивидуализация спроса, on-line революция, непредсказуемость влияния социально-экономических трансформаций, снижение маржинальности бизнеса - это не полный перечень проблем, которые стоят перед современными фабриками.

Настоящее соревнование в поиске новых и оригинальных конструктивных решений, в которое вовлечены дизайнеры и дессинаторы, производит множество находок, с одним назначением - индивидуализацией дизайна.

Задача разработки новых структур в трикотаже носит ключевой характер для современных производств. Поиск новых переплетений и способов их выработки - та ось, вокруг которой и происходит развитие трикотажных производств. Лишь немногие проектировщики способны совершить открытия в этой сфере, однако именно они задают вектор, вдоль которого движутся все остальные, включая разработчиков промышленных коллекций.

Целью работы является разработка новых структур трикотажа на основе имеющихся технологических возможностей машины; расширение ассортимента трикотажных изделий и повышение эффективности технологии

за счёт разработанных способов выработки трикотажа с использованием электромагнитной системы управления петлеобразующими органами трикотажной машины.

Задачи исследований. Для достижения указанных целей поставлены следующие задачи:

- разработать методику проектирования структур трикотажа на мультиклассовых плосковязальных машинах;

- разработать способы выработки трикотажа на мультиклассовых плосковязальных машинах, что позволит вырабатывать трикотажные полотна максимально эффективно и качественно, а также сократить себестоимость продукции;

- разработать структуры трикотажа и способы выработки на мультиклассовых плосковязальных машинах, что позволит расширить ассортимент выпускаемой продукции, а также увеличить конкурентоспособность изделий;

- создать системы индивидуального управления иглами, что позволит получать траектории движения для каждой иглы и разные глубины кулирования и обеспечит получение новых структур трикотажа. Решение этой задачи позволит также сократить расход игольно-платиных изделий;

- установить основные параметры трикотажа для мультиклассовых машин различных классов;

- дать рекомендации по использованию линейных плотностей пряж на различных участках, выработанных из пряжи большей линейной плотности, что позволит ускорить процесс проектирования и запуска новых моделей в производство;

- установить зависимость параметров трикотажа от параметров вязания, что позволит более эффективно настраивать машины при выработке изделий, а также определять параметры вязания для обеспечения качественного трикотажа.

Методика исследований. Выполненная работа базировалась на использовании теоретических и экспериментальных методах исследования, основных положениях, относящихся к анализу и синтезу (проектированию) трикотажных полотен и способов их получения, теория вязания и строения трикотажа, методе математического описания и пооперационного расчёта результатов процессов петлеобразования, методах расчёта основных параметров трикотажа по геометрической модели, зарубежной научной информации, теории электромагнитов постоянного и переменного тока, поляризованных магнитов и постоянных магнитов, бинарной причинно-следственной теории информации.

Разработанные алгоритмы реализованы на ЭВМ (программа MS Excel) и с использованием программного обеспечения «М1» фирмы Stoll (Германия), «Model 7.0» фирмы Steiger (Швейцария), Matrix (Россия), КСат 4 (Россия).

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

- определено понятие трикотажа с чередованием участков, выработанных из пряж резко отличающихся линейных плотностей;

- составлена его классификация и разработаны новые способы его выработки на мультиклассовом плосковязальном оборудовании фирм Stoll (Германия), Shima Seiki (Япония), Steiger (Швейцария);

определены установочные параметры вязания трикотажа, выработанного на мультиклассовых машинах, при каждом способе выработки;

выявлены эффекты полотна трикотажа, выработанного на мультиклассовых машинах;

разработан индивидуальный привод игл с использованием электромагнитных сил, определены конструктивные параметры электромагнитного привода, обмоточные данные катушки, диаметр провода и количество витков намотки;

- выявлены параметры вязания полотен на мультиклассовых машинах и предложены рекомендательные значения этих параметров для всех классов машин фирмы БШИ;

- разработаны три структуры трикотажа и технологии их вязания.

Практическая значимость. Полученные научные результаты по

разработке методики проектирования позволяют ускорить разработку полотен трикотажа на мультиклассовых плосковязальных машинах.

Разработанная технология получения полотен на мультиклассовом оборудовании позволит сократить технологический процесс производства за счёт уменьшения времени, расходуемого на швейные операции при имитации трикотажа, состоящего из участков, выработанных из пряж разных линейных плотностей, и расширить ассортимент выпускаемых изделий.

Результаты анализа операций петлеобразования при выработке трикотажа на мультиклассовом плосковязальном оборудовании и предложенные способы выработки могут быть использованы при разработке новых структур трикотажа.

Рассчитанные рекомендательные параметры вязания трикотажа на мультиклассовых плосковязальных машинах фирмы 81;о11 позволят быстрее разрабатывать новые структуры.

Апробация работы проводилась в процессе выполнения экспериментальных работ в УПМ МГТУ им. А.Н. Косыгина.

Результаты работы внедрены на фабрике ООО «Фламир М» при выпуске шапок с использованием разработанного двойного кулирного комбинированного трикотажа на базе накладного жаккарда и платировано-жаккардового переплетения и двойного кулирного комбинированного трикотажа на базе двухизнаночной глади и накладного жаккардового переплетения. Акт внедрения результатов научно-исследовательской работы прилагается.

Основные положения диссертационной работы обсуждались на заседании кафедры технологии трикотажного производства в 2008-2010 г., а также:

1. На научно-технической конференции 24-25 ноября 2009г.

2. На научно-технической конференции 9-11 апреля 2010г. Публикации. По материалам работы получены: 1 патент на изобретение,

опубликованы 3 статьи, тезисы 2 докладов.

Структура и объем работы. Диссертационная работа состоит из введения, 4 глав с выводами, общих выводов и списка литературы. Работа содержит 179 страниц машинописного текста, 55 рисунков, 30 таблиц. Список литературы включает 37 наименования.

1. СОСТОЯНИЕ ПРОИЗВОДСТВА ТРИКОТАЖА НА МУЛЬТИКЛАССОВЫХ ПЛОСКОВЯЗАЛЬНЫХ МАШИНАХ

В настоящее время политику производства трикотажной продукции диктуют условия рынка. Относительно небольшой парк оборудования предприятий ограничивает их возможности. Гибкость производства является одним из основных факторов успеха и повышение прибыли предприятий. Условием для этого является оптимальное использование технических, технологических возможностей и мощностей машин [2.6].

За последние годы интерес бизнес-сообщества к отечественной легкой промышленности значительно возрос. Но ее вклад в бюджет страны пока невелик - всего 1 процент. А национальный рынок товаров этой отрасли остается на 80% импортозависимым. Вопрос о вступлении России во Всемирную торговую организацию (ВТО) практически решен. Мы не сможем конкурировать на мировом товарном рынке без инноваций и развития технологий. По мнению большинства экспертов, именно отечественная легкая промышленность может оказаться одной из первых жертв этого процесса.

Однако спрос на качественные отечественные товары легкой промышленности достаточно высок. Это подтверждает подъем отрасли в начале 2011 года, когда весь наращенный выпуск продукции был успешно реализован.

Расширение ассортимента выпускаемой продукции является условием существования и развития производств.

Новейшим современным типом плосковязальных машин является мультиклассовое оборудование, позволяющее вырабатывать на одной машине полотна трикотажа, соответствующие разным классам.

Трикотаж, выработанный с использованием участков, образованных из пряж разных линейных плотностей назовём трикотажем с переменным петельным шагом. Для его выработки ведущие фирмы производители

вязального оборудования: БШП и 8Ыша 8е1к1 выпустили специальное мультиклассовое оборудование [1.19, 1.20].

Однако сектор трикотажа с переменным петельным шагом завален отечественными и зарубежными «подделками». В магазинах представлены только кроеные вещи из полотен, выработанных на машинах разного класса. Пошив этих изделий тоже оставляет желать лучшего. Такой уход мировой промышленности в сторону «некачественного» изготовления изделий обусловлен экономическими причинами. Европейские бренды в стремлении удешевить себестоимость продукции перенесли производства в страны с дешёвой рабочей силой, а, следовательно, наладить более простую технологию выработки трикотажных изделий оказалось выгоднее.

Выработка кроёного трикотажа сложного кроя в условиях состояния отечественной промышленности практически невозможна. За подобные заказы фабрики берутся только в условиях крайней нужды, так как прибыль при такой технологии выработки минимальная. Изделия со сложными формами участков, выработанных из пряжи резко отличающихся линейных плотностей принципиально можно вырабатывать без швейных операций на плосковязальных мультиклассовых машинах.

Мультиклассовое оборудование бывает с рабочими ширинами игольниц от 50 до 96 дюймов, с 2, 3, 4 и 6 системами вязания и выпускается 2,5.2; 3,5.2; 5.2; 6.2; 7.2; 8.2; 9.2 классов, что способствует гибкости производства и повышению производительности предприятий. Использование мультиклассовых машин на предприятии позволяет при оптимальном использовании возможностей машин сократить парк оборудования, выпускать изделия, соответствующие новым тенденциям и сезонным изменениям спроса, а также сократить время разработки нового ассортимента.

Выработка трикотажа на мультиклассовом оборудовании можно осуществлять как на всех иглах, так и в «технике 1x1» через иглу. Выработка различных типов трикотажных полотен, таких как жаккард, пресс, ажур и так

далее, также возможны при использовании «техники 1x1» через иглу. Технические и технологические возможности, необходимые для переработки пряжи низких и больших линейных плотностей, геометрия игл и оттяжка петель за счёт платин позволяют достигать высокой стабильности процесса вязания при использовании широкого диапазона линейных плотностей пряж.

Комбинирование техник вязания позволяет получать участки полотна, выработанные из пряж разной линейной плотности и чередовать их по горизонтали и вертикали. Оборудование также предназначено для выработки цельновязаных изделий. В программном обеспечении различных фирм уже заложены некоторые символы образования увеличенных петель с пропуском через иглу.

Однако разработанных технологий вязания трикотажа с переменным петельным шагом с вертикальным и комбинированным чередованием участков отсутствуют. Отсутствуют режимы вязания и особенности работы нитеводителей при выраб