автореферат диссертации по технологии материалов и изделия текстильной и легкой промышленности, 05.19.03, диссертация на тему:Разработка теоретических основ проектирования узорчатых тканей с переменной плотностью, технологий и средств их изготовления

^^ На правах рукописи

СИНИЦЫН Вадим Авенирович

\

РАЗРАБОТКА ТЕОРЕТИЧЕСКИХ ОСНОВ ПРОЕКТИРОВАНИЯ УЗОРЧАТЫХ ТКАНЕЙ С ПЕРЕМЕННОЙ ПЛОТНОСТЬЮ, ТЕХНОЛОГИЙ И СРЕДСТВ ИХ ИЗГОТОВЛЕНИЯ

Специальность 05.19.03 — Технология текстильных материалов

Автореферат диссертации на соискание ученой степени доктора технических наук

Иваново 1998

Работа выполнена в Ивановской государственной текстильной академии.

Научный консультант —

доктор технических наук, профессор Ю. Ф. Ерохин.

Официальные оппоненты:

заслуженный деятель науки и техники Российской Федерации,

доктор технических наук, профессор Е. Д. Ефрсмоз,

доктор технических паук, профессор С. С. Юхин,

доктор технических наук, профессор И. Н. Панин.

Ведущее предприятие —

Акционерное общество «Кохматекстиль» (Ивановская обл.)

Защита состоится « » .^^^г^7. 1998 г. в -¿X. часов на заседании диссертационного совета Д 063.33.01 в Ивановской государственной текстильной академии.

Адрес: 153000, Иваново, пр. Ф. Энгельса, 21.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ИГТА.

Автореферат разослан « 'г Р. » . . 1998 г.

Ученый секретарь диссертационного совета доктор технических наук, профессор/?'

Б. Н. ГУСЕВ

АННОТАЦИЯ

Настоящая диссертация представляет законченную научно-исследовательскую работу, где изложены научно обоснованные технологические и технические решения (способы проектирования и изготовления узорчатых тканей с переменной плотностью расположения основных и уточных нитей, комплекс методов исследования характеристик жесткости нитей и параметров процесса формирования ткани, новые устройства для создания тканых эффектов на поверхности ткани). внедроттио которых вносит значительный вклад в ускоренно научно-технического прогресса текстильного произьодетва.

В работе изложены научные основы проектирования и изготовления комбинированных тканей с переменной плотностью расположения нитей в их структуре. Изучен характер расположения нитей в ткани и предложены новые подходы при исследовании параметров строения однослойных тканей с эффектом переменной и равномерной плотности. Применен новый подход при изучении влияния натяжения на структуру участков раппорта узора ткани. Впервые получены зависимости для расчета деформации нитей основы и величины силы прибоя при формировании уплотненной по утку полосы ткани. Предложен новый метод сравнительной оценки' напряженности изготовления тканей на ткацких станках. Созданы новые структуры однослойных тканей со специальными ткаными эффектами. Спроектированы и разработаны устройства для получения тканей новых структур на бесчелночных ткацких станках. Сформирован комплекс методов для исследования характеристик жесткости системы заправки нитей и ткани, некоторых параметров про-цзсса формирования.

Принципиальная новизна технических и технологических разработок защищена 10 патентами и авторскими свидете-льстваки на изобретения.

АВТОР ЗАЩИЩАЕТ:

1. Обобщенную теорию проектирования и изготовления узорчатых тканей новых структур, предусматривающую создание тканей с эффектом переменной плотности расположения юггой на бесчелночных ткацких станках с кулачковым зевосбрззовательным механизмом.

2.Теоретические зависимости для определения порядка Фазы строения, геометрической плотности ткани, приведенных предельных коэффициентов наполнения ткани, новую концепция косвенной оценки напряженности формирования ткани на ткадаих станках различных мо-

дификаций.

3.Новую структуру однослойной ткани с переменной плотностью по основе в поперечном и утку в продольном направлениях.

4.Метод проектирования узорчатых тканей с переменной структурой расположения нитея; уравнения для определения средней уработ-ки нитей в однослойных узорчатых тканях, уработки основных и уточных нитей в элементах раппорта узора; выражения для расчета порядке» фазы строения, натяжения нитей утка и жесткости нитей на изгиб узорчатой ткани, находящейся в заправке ткацкого стажа.

5.Способы и технические средства изготовления узорчатых тканей новых структур с переменной плотностью по основе и утку.

6.Результаты комплексного исследования процесса формирования уплотненной по утку полосы узорчатой ткани: формулы для расчета количества нетей утка в полосах, алгоритм расчета деформации нитей основы от процессов зевообразования и прибоя, характер изменений силы прибоя; условия перемещения опушки ткани в период работы блокировочного устройства средства изменения плотности ткани по утку.

7. Зависимости для проектирования и . конструирования средств изменения плотности ткани по утку и нового кулачкового зевообра-зовательного механизма с увеличенной оборотностью.

8. Результаты анализа характера изменения натяжения нитей основы и обрывности нитой при изготовлении узорчатых тканей с переменной плотностью.

9.Экспериментально-аналитические методы расчета коэффициента жесткости системы заправки при растяжении и параметров формирования ткани в динамических условиях на ткацком станке.

10.Математические модели и методику проектирования новых структур тканей с переменной плотностью по основе в продольном и утку в поперечном направлениях; формулы для расчета бокового смещения и уработки "плавающих" нитей в структуре узорчатой ткани.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

АКТУАЛЬНОСТЬ РАБОТЫ. За последнее время в мировой практике текстильного машиностроения наметились определенные тенденции в развитии ткацких станков. Ориентация идет на пневматические станки дяя выработки легких и средних по массе тканой и рапирные станки для изготовления более тяжелых тканей.

Замена челночного парка ткацких станков на бесчелночные при-!'-•• 1-) к сокращению ассортимента вырабатываемых тканой и повышению

расхода сырья на квадратный метр ткани. Так бесчелночные ткацкие станки, неоснащенные зевообразовательными каретками или жаккардовыми машинами, а они составляют основной парк ткацкого оборудования, практически не позволяют изготавливать ткани со специальными аффектами на ее поверхности, в том числе такими, как переменная плотность ткани по основе и утку в продольном направлении полотна. Учитывая высокую стоимость нового оборудования, исследования по расширению ассортимента тканей должно проводиться в направлении создания тканей новых структур с улучшенными потребительскими свойствами, разработки новых технологии и средств для юс изготовления применительно к существующему парку бесчелночных ткацких станков. Следует отметить, что в последнее время вырос спрос на облегченные по массе ткани, имеющие на своей поверхности тканые эффекты, выполненные сочетанием переплетет« и переменной плотности расположения основных и уточных нитей, которые относятся к тканям мелкоузорчатого класса переплетения. Для их выработки требуются ткацкие станки, оснащенные эевообрззовательными каретками или жаккардовыми машинами. 'Изготовление данных тканей на станках с кулачковыми зевообразователькыш механизмами требует разработки специальных технология.

Новые технологии требуют создания технических решения, обеспечивающих их реализацию. Теоретические и экспериментальные исследования, проводимые в этих направлениях, должны положить основу в создании новых ткацких стансов и механизмов, обеспечивашдах расширение ассортимента и качества вырабатываемой продукции. При этом необходимо наити пути снижения энергоемкости и себестоимости выпускаемых изделия, что позволит сделать ткацкое производство более гибким к потребностям рынка.

Критический анализ опубликованных работ показал, что до сих пор не существует обобщенной: теории проектирования и изготовления' узорчатых тканей с переменней плотностью по основе и утку одновременно в поперечном и продольном направлениях. Решение данной проблемы требует проведения комплексных теоретических и зкепери-. ментальных исследования процессов проектирования и изготовления узорчатых тканей на базе современных представлений теории строения и проектирования тканей.

Таким образом, разработка теоретических основ проектирования узорчатых тканей новых структур с переменной плотностью, технологий и средств их изготовления является своевременной и актуальной.

Работа выполнена в рамках межвузовской научно-технической

прогрэммы "Перспективные технологии, материалы и изделия легкой и текстильной промышленности ("Лэггокст"), тематического плана научно-технических работ Ивановской государственной текстильной академии на 1985 - 1998 гг.

1|Е)!Ь РЛГОШ. Целью данной работы является разработка теоретических основ проектирования, научно обоснованных технологических и технических решений для изготовления узорчатых тканей новых структур с переменной плотностью расположения основных и уточных нитей на бесчелночных ткацких станках.

Для достижения поставленной цели решены следующие научные и технические задачи:

- получена теоретическая зависимость, учитывающая взаимосвязь расположения основных и уточных нитей в структуре однослойной тка-.ни, позволившая определить порядок фазы строения элементов раппорта узора ткани с переменной плотностью расположения нитей;

- предложена новая теоретическая концепвдя расчета геометрической плотности ткани, давшая возможность раскрыть неопределенности при определении параметров строения тканей, имеющих порядки фазы строения близкие к крайним; исследования функциональной взаимосвязи диаметров нитей позволили сделать вывод о невозможности выработки однослойных тканей с одновременно 'равными предельными порядками фазы строения и сформулировать новую концепцию косвенной оценки напряженности процесса формирования ткани на ткацких станках, обесдачиылую рациональный выбор ткацкого оборудования для изготовления узорчатых тканей новых структур;

- разрао'отана новая структура строения тканей с эффектом го-ременной плотности по основе в поперечном и утку в продольном направлениях, использование которой обеспечило возможность изготовления данных изделий на ткацких станках, оснащенных кулачковыми за-вообразовательными механизмами;

- предложена методика расчета параметров строения тканей, позволившая спроектировать новые узорчатые ткани с эффектом переменной плотности по основе и утку; теоретические зависимости, учитывающие взаимосвязь параметров структуры ткани и заправки ткацкого станка, обеспечили прогнозирование величины порядка фазы строения, натяжения шггей утка, дазсткости нитей на изпйЗ элемента полотняного переплетения узорчатой ткани, находящейся в заправке ткацкого станка;

- создан комплекс технических решений, воплощенный в новых технологиях выработки тканей с. эффектом переменной плотности по

утку, обеспечивающий изготовление данных тканей на бесчелночных ткацких станках с кулачковыми зевообразовательными механизмами; теоретические и экспериментальные исследования технических средств и натяжения нитей основы позволили рассчитать величину деформации ниггей в процессах новообразования и прибоя, силы пр.кбоя при наработке уплотненной по утку полосы узорчатой ткани, что дало возможность нормализовать параметры строения и изготовления тканей с переменной плотностью расположения нитей;

- разработан комплекс методов, обеспечивший изучение состояния нитея и ткани в динамических условиях на ткацком станке;

- предложена новая концепция оценки характера расположения нитей основы и утка в тканях, сформированных полотняным и производными от него переплетениями, позволившая создать новые структуры тканей с переменной плотностью по основе в продольном и утку в поперечном направлениях и технологии выработки ткзнкгх изделия, основанные на использовании специальных устройств для смещения нитей в горизонтальной плоскости относительно своего продольного направления и комбинации в раппорте узора переплетания с различной длиной основных и уточных настилов;

- создана методика проектирования узорчатых тканей с переменной плотностью расположения нитей основы в продольном и утка в поперечном, направлениях, обеспечившая новый подход при моделировании тканых узоров на поверхности ткани.

МЕТОДИКА ИССЛЕДОВАНИЯ. Работа содержит теоретические и экспериментальные исследования. В теоретических исследованиях моделей строения тканей, проектировании их параметров применены методы дифференциального и интегрального исчисления, аналитической и начертательной геометрии, методы теоретической механики и сопротивления материалов, механики идеально гибкой нити, теории упругости и текстильного материаловедения. При анализе и проектировании' технических средств для реализации способов изготовления тканых изделий использованы методы теоретической механики, теории механизмов и деталей машин. Экспериментальные-исследования характеристик вырабатываемых изделия проводились с примененном методов тензоштрического измерения натяжения шггеа и их осциллогра-фирования, фотографирования. Основные теоретические положения, полученные в работе, подвергались экспериментальной проверке на стендах в лаборатории и на ткацких стачках .в производственных условиях с использованием современной измерительной аппаратуры. Рэшепиз уравнений выполнено аналитическими, и численной

методами, обработка результатов экспериментов проводилась методами математической статистики и планирования эксперимента с использованием ЭВМ. Погрешности прямых и косвенных измерения определялись методами математической статистики и теории погрешностей.

НАУЧНАЯ НОВИЗНА работы заключается в том, что впервые:

- разработана обобл;енная теория проектирования и изготовления узорчатых тканей новых структур, позволяющая на основе предложенных технологических и технических решений создавать ткани с аффектом переменной плотности расположения нитей на бесчелночных ткацких станках с кулачковым зевообразовательным механизмом;

- получена формула для расчета порядка фазы строения, как однослойной ткани с равномерной структурой расположения нитей, так и элементов раппорта узора ткапи с эффектом переменной плотности;

- теоретически обоснована модель элемента строения ткани для расчета геометрической плотности; раскрыты неопределенности при вычислении параметров строения ткани, имеющей порядок фазы строения близкий к крайнему; обосновано положение о невозможности изготовления однослойной ткани с одновременно равными предельными порядками фазы строения; введены понятия приведенных предельных коэффициентов наполнения ткани для сравнительной оценки напряженности выработай тканей на ткацких станках различных модификаций и определены их максимальные значения;

- разработана новая структура однослойной ткани с переменной плотностью по основе в поперечном и утку в продольном направлениях для изготовления на бесчелночных ткацких станках с кулачковым зевообразовательным механизмом;

- введено понятие подобной ткани при определении параметров строения узорчатых изделий с эффектом переменной плотности и предложен алгоритм расчета данных параметров; получены уравнения дая определения средней уработки нитея в однослойных тканях с переменной структурой расположения нитей, а также уработки основных и уточных нитей в элементах раппорта узора данных тканей;

- предложены уравнения для расчета порядка фазы строения, натяжения нитей утка, жесткости нитей на изгиб при прогнозировании структуры элемента полотняного переплетения, с неравномерным расположением основных нитей, узорчатой ткани, находящейся в заправке ткацкого станка;

- проведены теоретические и экпериментальные исследования процэсса формирования уплотненной по утку полосы ткани с эффектом переменной плотности; получены формулы для определения количества

нитея утка в разреженной и уплотненной полосах, а.лгоритм расчета деформации нитей основы от процессов зевообразования и прибоя, характер изменения силы прибоя при: наработке уплотненной полосы узорчатой ткани по утку; установлена закономерность перемещения опушки ткани в период работы блокировочного устройства средства изменения плотности по утку;

- получены аналитические зависимости для проектирования и конструирования средств изменения плотности ткани по утку и нового кулачкового зевообразовательного механизма с увеличенной оборотностью;

- установлены основные закономерности характера изменения натяжения нитей основы при изготовлении тканей с переменной плотностью расположения нитей на пневморэпирных ткацких станках;

- продажны зависимости для определения коэффициента жесткости системы заправки ткани при растяжении и параметров формирования ткани в динамических условиях на ткацком станке;

- получены математические модели описывающие характер расположения основных и уточных нитей в тканях, сформированных полотняным и производными от него переплетениями; вскрыты причины и описан процесс бокового смещения нитей относительно их продольного направления; созданы научные основы проектирования новых структур.тканей с переменной плотностью по основе в продольном и утку в поперечном направлениях; введено понятие "плавающих" нитей основы и утка, предложены формулы для расчета уработки данных нитей в структуре узорчатой ткани.

Принципиальная новизна разработанных технологий и устройств подтверждена 10 авторскими свидетельствами и патентами на изобретения [В» 1680829, 1756414; 1756415; 1756416; 1803484; 1802001« 1802002; 1810408; 2040605; 2040608] .

ПРАКТИЧЕСКАЯ ЗНАЧИМОСТЬ И РЕАЛИЗАЦИЯ РЕЗУЛЬТАТОВ РАБОТЫ.

Разработанные способы и технические средства изготовления узорчатых тканей новых структур с улучшенными потребительскими свойствами позволили значительно расширить ассортиментные возможности пневморэпирных и пневматических ткацких станков с кулачковыми зевообразовзтельными механизмами.

Большая часть разработанной теории проектирования и изготовления узорчатых тканей опубликована автором в виде научных статей, которые используются НИИ, СКВ. вузами, научными работниками и студентами в соответствующих научных исследованиях и инженерных расчетах.

Разработанный метод сравнительной оценки напряженности выработки ткани на ткацких станках позволил представить расчет приведенных предельных коэффициентов наполнения ткани волокнистым материалом в виде номограмм, что облегчает работникам текстильного производства и конструкторам производить рациональный выбор ткацкого оборудования для изготовления тканей с различными ткаными эффектами.

Предложенные технологические и технические решения для выработки узорчатых тканей с переменной плотностью могут быть взяты конструкторами за основу при создании нового поколения товарных регуляторов и зевообразовательных механизмов ткацких станков.

Теоретические и экспериментальные зависимости для расчета порядка фазы строения, геометрической плотности, приведенных предельных коэффициентов наполнения ткани волокнистым материалом, уработки нитей, жесткости нитей на изгиб, коэффициента жесткости системы заправки при растяжении и др. используются студентами ИГТА при изучении дисциплин "Теория строения, особенности заправки и изготовления тканей". "Методы и средства исследований технологических процессов", "Отроение и проектирование тканей" , в курсовом и дипломном проектировании, научно-исследовательской работе.

Результаты исследований неравномерности расположения нитей в структуре однослойной ткани, позволяют дессинаторам создавать новые структуры узорчатых тканей.

Внедрены следующие результаты работы:

- технология и устройства [Пат. к. 1680823; 1756414; 2040605] дяя выработки тканей с переменной плотностью нз пневморапирных ткацких станках на АО "Фабрика им. С. М. Кирова"с годовым зкономичес-номическим эффектом 24 тыс. рублей (в ценах 1990 года), на АО "Кохматекстиль" с годовым экономическим эффектом 27 тыс. рублей <в ценах 1991 года); технология и устройство [Пат.¡«-¿2040605; 2040608] для выработки тканей с переменной плотность» на пневматических ткацких станках в АО "Фабрика им.8 Марта" с годовым экономическим эффектом 20.47 млн. рублей (в ценах 1994 года);

- теоретические и экспериментальные результаты, полученные при выполнении работы, внедрены в учебный процесс ИГТА при подготовке инженеров спец.280300 в курсах "Теория строения, особенности заправки и изготовления тканей", "Метода и сродства исследований технологических процессов", бакалавров по яагпмвлашш 551200 в дисциплине "Строение и проектирование тканая" и включены в учебные издания общим объемом 2.79 печатных листа.

АПРОБАЦИЯ РАБОТЫ. Материал по теме диссертации докладывались и получили одобрение на следующих конферзнциях и семинарах: областных научно- технических конф?ронциях (Иваново - 1S3S,1S88,1G89); всэсоязной научно-технической конферзвции молодых ученых (Иваново - 1987); всесоюзной научно-технической конференции (Иваново 19S0); международных научно-технических конференциях (Иваново 1SS2- 1397); всероссийской научно-технической конференции (Москва-1SS7); республиканской научно-технической конференции (Ташкент 1997); научно-производственном семинаре кафедры ТМВ (ИГТА) и службы обеспечения качества АО "Ивановский камвольный комбинат" (Иваново - 1S97); научно-методическом семинаре кафедры ткачества ИГТА (Иваново- 1SSG-1S98). на рассоренном заседании кафедры ткачества ИГТА 28.04.93 г.. протокол N318.

Содержание представленных докладов отражено в тезисах вышеперечисленных конференций.

ПУБЛИКАЦИИ. Основные результаты выполненных исследования представлены 20 статьями в журналах и в межвузовских сборниках, 15 тезисами докладов нз ваутао-техвотеских конференциях, 10 авторскими свидетельствами и патентами на изобретения, .учебным пособием и текстом лекция для студентов споц. 280300.

ЛИЧНОЕ УЧАСТКЕ АВТОРА В ПОЛУЧЕНИИ «ШОШШЫХ В ДИССЕРТАЦИИ РЕЗУЛЬТАТОВ. Постановка задачи, выбор методов и направлений исследования, обобщение подученных результатов, теорэтичешие положения и вывода диссертации принадлежат автору. Разработка и созданий технических средств, проведение экспериментальных исследований выполнены автором, а также аспирэнтами и студентами непосредственно под его руководством или при его участии. Во внедрении созданных технология и устройств приникали участиз преподаватели кзфздры ткачества ИГТА и сотрудники про&йшенньк предприятия.

СТРУКТУРА И ОБЪЕМ ДИССШТАЦЙОЮЮЯ РАБОТЫ. Работа состоит из' введения, анализа современного состояния исследования в области строения, проектирования и изготовления тканей (1 глава), результатов исследования (2-6 главы), общих выводов и рекомендаций, списка использованной литературы из 272 наименований, а также 8 прилоняякй. Основная часть дассертадии излагала на 455 страницах машинописного текста, в число которых входят 72 рисунка, 31 таблица, список литературы па 28 и пржлоя»ния на 52 страницах.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во впадении обоснована актуальность темы, сформулированы цель и задачи исследования, научная новизна и практическая це-нвость работа, приведены основные положения работы, вьшосимые на защиту.

Первая глава содержит анализ современного состояния исследований в области изготовления тканей с эффектом переменной плотности, основных направлений развития теории строения и проектирования тканей, теоретических и экспериментальных аспектов процесса их формирования.

По существующей классификации строения однослойные ткани с эффектом переменной плотности расположения нитей основы и утка относятся к группе комбинированных переплетений мелзсоузорчатого класса. На основе патентных источников, научно-технической литературы и личных исследований составлена схема основных способов формирования тканей с эффектом переменной плотности (рис.1).

Критический анализ работ Велиева Ф. А.. Каревой Т. Ю., Полоцкого И. Ш. и других авторов, посвященных вопросам создания эффекта переменной плотности расположения основных и уточных нетей в структуре ткани, показал, что в них раскрыты отдельные вопросы проектирования и изготовления данных тканей. Направления рассматриваемых работ ограничиваются изучением процесса выработки тканей с зффзктом перзменной плотности по утку в продольном направлении, посредством переменного или постоянного отвода элемента ткани из зоны формирования, а также по основе в поперечном направлении, за счет использования переменной проборки нитей основы в пространство зуба бердз и берд с неравномерным шагом зубьев. В последнее время появились работы связанные с получением специальных эффектов на поверхности ткани за счет изменения плотности расположения основных нитей в продольном направлении. Практически отсутствуют фундаментальные работы по исследованию узорчатых тканей с эффетом переменной плотности расположения нитей основы в продольном и утка в поперечном направлениях.

Далее в главе приводятся обзор основных направления развития теории строения и проектирования тканей. Основные положения теории строения однослойных тканея были заложены проф. Новиковым Н.Г. и развиты его учениками и последователями. Среди них выделяются работы Розанова Ф.М., Кутеповз O.e., Склянникова В.П., Онико-ва Э.А., Мартыяовой A.A., Сурниной В. Ф. и др. Анализ работ пока-

Рис. 1. Схема способов формирования тканей с переменно» плотностью

зал, что отдельные вопросы теории строения и проектирования тканей с равномерной и переменной структурой расположения нитей теоретически и экспериментально исследованы еще недостаточно шш требуют уточнения. Существующие теоретические метода расчета порядка фазы строения не всегда позволяет правильно и однозначно оценить его значение для тканей, находящихся в заправке станка и в свободном состоянии. Геометрическая модель элемента строения однослойной ткани не может быть использована при расчете параметров ткани, находящейся близко к крайним порядкам фазы строения. Разработанные методики проектирования применимы, в основном, для получения тканей с равномерной структурой расположения нитей, отдельные элементы которых могут служить основой при создании метода проектирования и расчета параметров строения узорчатых тканей с переменной .плотностью.

Особое внимание уделено анализу теоретических и экспериментальных аспектов процесса формирования тканей на ткацких станках: сущности процесса прибоя утка к опушке ткани, оценке размеров зоны формирования и прибойной полоски, силы прибоя (работы Васильчен-ко В.Б., Гордеева В. А.. Ямщикова C.B. идр.); определению деформации и натяжения нитей основы от взаимодействия зевообразовательно-го и прибойного механизмов (работа Ефремова Е.'Д. , Ерохина Ю. Ф. и др. ); выявлению взаимосвязи между натяжением нитей и параметрами строения тканей (работы Николаева С.Д., Степанова Г.В., Чуги-на В. В., Юхина С,С. и др. ); изучению моделей взаимосвязи напряжений и деформаций в текстильных материалах (работы Николаева С.Д., Щербакова В.П., Ломова C.B. и др. ); описанию характера расположения нитей в структуре ткани, оптимизации и нормализации изготовления таэных изделий (работы Власова П. В., Севостьянова А. Г., Волкова П.В., Лустгарген Н.В. и др. ). Каждым из авторов предложены оригинальные решения. К сожалению, основным недостатком, присущим практически всем разработкам, является то, что они распространякгг-.ся на ткани главного класса переплетений с равномерной структурой расположения нитей или изделия с переменной плотностью по основе в поперечном или утку в продольном направлениях.

На основании опубликованньи работ установлено, что прогрессивным направлением при расширении ассортиментных возможностей бесчелночных ткацких станков и создании материалов заданных структур является разработка и исследование новых способов формирования тканей с различными ткаными эффектами, а также устройств, обеспечивающих их реализацию.

Обзором литературы доказана своевременность сформулированного и развитого в диссертации направления.

Во пторой глппе изложены исследования параметров строения однослойных тканей с равномерной плотностью расположения нитей, позволившие заложить теоретическую основу проектирования и изготовления узорчатых тканей новых структур с переменной плотностью расположения основных и уточных нитей на бесчелночных ткацких станках.

Получена теоретическая зависимость, учитывающая взаимосвязь расположения основных и уточных нитей в структуре однослойной ткани, дающая возможность оценить порядок фазы строения тканого изделия с равномерной плотностью по основе и утку, а также элементов раппорта узора гссат с переменной структурой расположения нитей:

<9/D~ + 1>/(1 + /¡Г). (1)

V

где

- D-jp;[[1^.01oo(RyAo-l>3*-[b0X)laJ,][l-0.01ay]j/

Р>г,[[1+0.01а1,(КС1/Ч-1)]г-[1-0.01ау]г] [l-O.Olaj'j; (2)

Р0, Pv - плотность ткани по основе и утку, нитей/;(м;

R0, ñy - раппорт ткани по основа и утку;

t0. ty - число пересечек нитью основы нитей утка и нитью утка нитей основы в пределах соответственно раппорта паре-птгетенип пса ни по утку и основе;

а0. ау - у работка нитей основу и утка в ткани, %.

Предложена новая теоретическая концепция расчета геометрической плотности ткани, отличнге.яъяая особенность которой заключается в том, что при порядке фазы строения, находящемся в интервале от крайнего до продельного, текущее значение геометрической плотности равно диаметру соотвотствушвзй нити:

i

"о. 1

/ <Ц> + V2 ~ ho."i "Р" 1 < % i < Пф.о.п-

do да пФ. о.п « 11 ф. э;

/ + йу)2 - иД при 1^.у.п.< Пф. 1 < 9.

V. 1-

(4)

«у

при 1 < Пф . А < Пф

. у. п. •

гдо Ьо1,1ту4- текущее значение величины высоты волны изгиба нитей основы и утка, мм: с10, с^ - диаметр нитей основы и утка в ткани при форме поперечного сечения нитей в виде круга,мм! Ц?.о.л. >Д}>„у.п. - величина предельного порядка фазы строения ткани по основе и утку;

Предложенные условия позволили раскрыть неопределенности при определении параметров строения тканей, имеющих порядки фазы строения близкие к крайним.

Для расчета коэффициентов наполнения ткани волокнистым материалом предложен следующий алгоритм. На первом этапе выполняют расчет порядка фазы строения и величин Пф-0>п_ и Цф.у.п.' (1>, <2>„ (5) и (6). На втором этапе определяет значение геометрической плотности ткани по основе 1е_ 1 и утку 1у 1 по соотношениям (3) и <4), а затем рассчитывают величину коэффициентов наполнения ткани.

Исследования функциональной взаимосвязи диаметров нитей показали, что с уменьшением предельного порядка фазы строения ткани коэффициент отношения диаметров основных и уточных нитей возрастает и стремиться к бесконечности. При этом коэффициент отношения диаметров нитей при предельном порядке фазы строения по основе изменяется по параболическому закону, а по утку - по гишрболичес-кому. Теоретическим путем доказано положение о невозможности выработки однослойных тканей, в том числе полотняного переплетения, с одновременно равными предельными порядками фазы строения по основе и утку.

Сформулирована новая концзпция косвенной оценки напряженности процесса формирования ткани на ткацких станках различных модифика-

Цр.о.п. ' 1 + 8 /1 - < / < + Су >2 :

(Б)

%.у.„. - 9 - 8 /1 - С^ / < й0 + ^ )2

(6)

ция. суть которой заключается в том, что сравнение исслэдуемоя ткани производится с тканым изделием, имеквдм ближайший предельный порядок фазы строения по основе Пф-0_„_ или по утку Пф-у_п_. Сравнительная оценка производится по величине приведенных предельных коэффициентов наполнения ткани по основе и утку, под которыми понимается степень уплотненности нитей основы (утка) вырабатываемой ткани по отношению к плотности расположения основных (уточных) нитей изделия, имеющего блкжаяшии предельный порядок фазы строения. Разработан алгоритм расчета приведенных предельных коэффициентов наполнения тканей и получены максимальные их значения для разных типов ткацких станков: пневматические станки (Р-33) - 0.4S; пнев-морапирные ШПР) - 0.53; СТБ - O.SS-O.SO; челкочьые АТ-0. SO-O. S3, АТТ - 0.92. Напряженность выработки ткани на ткацком станке косвенно оценивается по величине приближения расчетного коэффициента к максимальному. Чем ближе их значения, тем труднее протекает процесс формирования тканого изделия.

В заключительной части главы, на примере ткани полотняного переплетения, разработаны номограммы для определения приведе^шых предельных коэффициентов наполнения. Часть номограмм используется при расчете вышеуказанных коэффициентов тканей, формируемых производным;!. комбинированными и другкш переплетениями. Предложенные номограммы позволяют исключить трудоемкие вычислительные процедуры, что облегчает процесс сравнительной оценки напряженности выработки ткани на станках различных кодификаций.

Третья глава посвящена разработке новой структуры узорчатых тканей с эффектом переменной плотности по основа в поперечном и утку в продольном направлениях, методики их проектирования, изучению взаимосвязи параметров структуры ткани и заправки ткацкого станка.

Создана новая структура ткани с переменной плотностью по ос-' нове в поперечном и утку в продольном направлениях [Пат. ¡£2040605], отличительная особенность которой заключается в том, что в ткани комбинированного переплетения, вырабатываемой на тхацком станке с, кулачковым зевосбразовательяым механизмом, нити основы и утка располагаются группами, образуя уплотненные и разреженные полосы по основе и утку, выполненные различными переплетениями, имеющими в отдельных полосах вдоль основы ко менее двух видов переплетений. Раппорт переплетения по утку каждой полосы в направлении основы составляет нз более 3 нитей, при этом все уплотненные и . разреженные полосы по утку выполнены переплетением, соответствующим переп-

лотению уплотненных и разреженных полос по основе, причем количество уточных нитей в полосах составляет не менее, четырех.

На рис.2 приведен рисунок переплетения узорчатой ткани "Экспериментальная". изображение которого выполняют с неравномерной длиной -основных и уточных перекрытой. Уплотненные участки узора ткани зарисовывают коротгсими, а разреженные - более длинными да-рзкрытиями, что позволяет получить удобную для восприятия картину проектируемой структуры узорчатой ткани с эффектом переменной плотности.

Рис.2. Рисунок переплетения ткани "Экспериментальная"

Разработана методика проектирования узорчатых тканей с переменной плотностью и расчета параметров их строения по мотивным патронам при известных величинах линейных плотностей основных и .уточных нитей, их количества или плотности расположения в элементах узора, имеющих определенные размеры и формируемых заданными шреплотеякпми.

Одной из отличительных особенностей методики является то, что урэботка яитея основы и утка определяется на основе математических регрессионных, а не геометрических моделей. В качестве варьируемых факторов приняты: средняя плотность ткани по основа и утку; разрывная нагрузка питой, вкяочащря их линейную плотность к удельную разрывную нагрузку; коэффициент переплетения ткапк. Получены козф-фидаенты регрессионных уравнения, обеспечивших расчет средней ура-ботки нитей в узоре ткани. Исследования структуры тканей позволили выявить пределы использования полученных регрессионных уравнения. Установлены зависимости для расчета уработкк нитей в элементах раппорта узора при пкевмерагшряом и пневматическом способах прокладывания утка. Анализ расчетных величин показал, что регрессионные уравнения наиболее точно описывают состоящее нитей в ткани. Наибольшее отклонение расчетных данных от стандартных составляет в абсолютных значения 1.О %, что является достаточно хорошим показателем при определении данного структурного параметра. Полученные зависимости поззоляят прогнозировать, как параметры структуры узорчатых тканея, так и расход пряжи на выработку данных изделий.

' Предложен алгоритм расчета параметров строения,, необходимых для изготовления узорчатых ткзкей, включающий спрздслйнкз ерздкек фактической плотности ткани, уработкм кигеа и порядка фазы строения в элементах и в шло;,; раппорте узора. При вычислении параметров структуры ткани комбинированного даредлотзнкя с узором, состоящим кз участков с рзалкчвоя плотностью расположения нитей, производится мысленная замена данного изделия на подобную ткань, имеющую равномерное расположение нетея и средний относительный порядок фазы строения. Расчвтнке значения параметров строения подобной ткани являются ерздпими относительными. По предложенной методе» спрсоктирсвэны узорчатые ткани "Экспериментальная", "Кисея I", "Кисея I" и определены параметры их строения. Сравнишь-' пыа анализ напряженности выработки данных тканей позвохы сделать оптимальный выбор ткацкого оборудования для их производства.

В заключительной части главы изучено влияние натяжения и из-, гибкой жесткости нитей на строение участков раппорта узора ткани, давшее возможность прогнозировать параметры строения узорчатого изделия, находящегося в зэправке ткацкого станка и в свободном состоянии. В связи с разнородной структурой раппорта узора, о процессе формирования данных изделий косвенно судят по наработке участков полотняного переплетения, составляющих больвую часть узора ткани. В развитие теоретических исследования, проведенных Нико-

лиевым С. Д. и Степановым Г. В., изучена модель строения ткани полотняного переплетения с неравномерным расположением нитей основы. Получены уравнения, позволяющие прогнозировать порядок фазы строения, натяжение нитей утка при постоянной и переменной жесткости нитей на изгиб.

Достоинство предложенных зависимостей в том, что значения величин порядка фазы строения и натяжения уточных нитей определяются регулируемой величиной натяжения основных нитей. Показано, что изменение изгибной жесткости влияет на величину порядка фазы строения и натяжения уточных нитей: при натяжении нитей основы равном 0.4 Н натяжение нитей утка снижается с 0.345 Н до 0.325 Н, в результате чего порядок фазы строения участка полотняного переплетения узорчатой ткани уменьшается с 4.82 до 4.66.

Получены аналитические зависимости для расчета величины порядка фазы строения ¡Уго участка полотняного переплетения раппорта узорчатой ткани, находящейся в свободном состоянии:

где

- ^ЛЛжАи: ' . <8>

• кр - Ру^; <з>

>4. - 1о.ф.пРо/Ю0; (Ю)

1С ф п - расстояние по горизонтали между нрнтрзми основных нитей, сформированных в соседних зубьях бедна, мм;

Е01310П. жесткость нитей основы и утка при изгибе;

Р^, Ру4Г плотность расположения нитей основы и утка соответственно в .¡-той и 1-тои полосах узорчатой ткани.

• Проведенные исследования позволили заложить теоретическую основу обобщенной теории проектирования и изготовления узорчатых тканей с переменной плотностью расположения нитей.

Отпертая,глава посвящена разработке и исследованию новых способов и технических средств для изготовления тканей с эффектом переменной плотности по основе в поперечном и утку в продольном направлениях на бесчелночных ткацких станках с кулачковыми зевооб-разователытыми механизмами.

Общеизвестно, что эффект переменной плотности по основе в по-

перечном направлении получают за счет использования проборки различного числа нитей основы в пространство зуба бердз или берд с переменным шагом зубьев, а эффект переменной плотности по утку в продольном направлении - внесением коррективов в работу механизмов товароотводз. зевообразовзния, проклздазания утка, требующих создания специальных технологических и технических решений.

Разработана технология изготовления узорчатых тканей с эффектом переменно:* плотности, обеспечкввая создание уплотненных и разреженных участков по утку в продольном направлении при переменной скорости отвода элемента ткани из зоны его наработай, причем формирование уплотненной уточной полосы осуществляется при нулевой скорости отвода. Анализ структурной схемы механизма товзроотвода открыл новые пути в создании технических средств для выработки тканей с дискретно изменяющейся плотность» по утку.

Создан комплекс средств изменения плотности ткани по утку товарных регуляторов с зубчатая к черзячноя передачами, дающий возможность получать дополнительные тканые эффекте на границах уплотненных и разреженных полос при отсутствии дополнительных программно-управляемых электродвигателей, уюхтошаюздх энергозатрата и себестоимость выпускаемой продукции.

Суть конструкции нового товарного регулятора ткацкого станка [Пат. №1680829] заключается в том, что он содержит средство изменения плотности ткани по утку на рабочем ходу ткацкого станка, которое включает зубчатую пэру, ведущая секторная сестерня которой установлена с возможность непрерывного вращения и имеет венец с секторами в виде впадин без зубьев Сп, чередуются с зубчатыми секторами С3, и кинематически связана с приводом станка и посредством сателлита с ведомой сменной чзестервей гСМ2 и вальяном, а также блокировочным устройством. Секторы с зубьями Сз обеспечивают формирование разреженных, а сектора с пропуском зубьев Сп-уплотненных по утку полос ткани.

На основании теоретических исследовании подучены выражения для расчета количества нитей утка в раппорте узора ткани:

"у - Ну.с^э.с +«В.с>;

N - N - N :

у-р у у-у

му.у ■ + Ру.р^у.у) + 1;

(11) (12) (13)

1 м

у-ув 1 " " при ив с > 2,

где р'^у у ~ число нитей утка в раппорте узора, в разрежен-

ной и уплотненной полосзх; гей утка, секторной шестерни^

с - число нетей утка, приходящихся на один зуб ведущей

М3 с - число зубьев в секторе с зубьями ведущей секторной шестерни:

Нв с~ величина сектора с пропуском зубьев ведущей секторной шестерни, соответствующая количеству отсутствующих зубьев в данном секторе; Ру р,Ру у-фактаческая плотность ткани по утку в разреженной и уплотненной полосах ткани.

Доказано, что с уменьшением разницу в плотностях разреженных и уплотненных участков ткани <Ру /Р -»>1) количество нитей утка в уплотненной полосе ткани возрастает.

Предложен алгоритм расчета параметров средства изменения плотности ткани при его настройке на выработку конкретного ассортимента узорчатых тканей с переменной плотностью.

Изучено изменение деформации основных нитей в процессах зево-обрэзования и прибоя, силы прибоя при наработке уплотненной по утку полосы узорчатой ткани. При расположении нитей основы в одной ветви (верхней или нижней) зева деформация их возрастает до момента начала отвода уплотненной полосы из зоны формирования, что при-водатг к увеличению перемещения опушки ткани бердом. Прокладывание последок уточных нитей уплотненной полосы сопровождается отводом данного участка ив зоны формирования и снижением деформации нитей основы. Предложен алгоритм расчета деформации основных нитей при известной асимметрии зева. Обосновано положение при котором расчет деформации выполняют с той ветви зава в которой располагается исследуемая основная нить при прокладывании первой ниш утка уплотненной полосы.

Получена формула для определения расстояния между центрами п-ноа и первой уточными нитями уплотненной полосы узорчатой ткани:

Ц'. увп"

<п-1НУ,Ф.у. П"1'2.....1<у.у* (1Б)

^у.уя-гНу.ф.у-^-Иу.увНу.ф.р- П-Му.у„ + 1.. ...ну.;

где 1у ф у - фактическая геометрическая плотность нитей утка в уплотненной полосе ткани, мм;

V ф.р ~ Фактическая геометрическая плотность нитей утка в разреженной полосе ткани, мм; п - порядковый номер уточной нити уплотненной полосы; уп ~ количество гоггей утка в уплотненной полосе без учота ее отвода из зоны формирования;

Му у - число нитей утка в уплотненной полосе узора ткани.

Установлена взаимосвязь между смой прибоя и величиной перемещения опушки ткани при формировании изделий с переменной плотностью расположения нитей. Определено, что величина силы прибоя возрастает с увеличением размеров уплотненной по утку полосы и коэффициентов жесткости основы и ткани в затзвке ткацкого станка. Экспериментальные исследования г ны формирования позволили оптимизировать размеры уплот; шной по утку полосы. Доказано, что нормальный процесс выработки узорчатых тканей происходит при размерах уплотненной полосы до 5 мм. Наработка полосы от 5 до 8 мм происходит при значительном возрастании обрывности нитей основы. При этом не наблюдается препятствий для процесса прокладывания утка в зев нитеи основы. При дальнейшем увеличении размеров уплотненной полосы (более 8 мм) резко возрастает обрывность основы, процесс ткачества становится невозможен.

С учетом установленных причин, отрицательно влияющих на работу средства изменения плотности по утку, разработана новая конструкция сателлита гп [Пат. №1756414], позволившая повысить надежность механизма.

На оспове исследований параметров функционирования блокировочного устройства средства изменения плотности по утку получены аналитические зависимости для определения перемещения опушки ткани в сторону ремиз в момент затормаживания данного механизма. Установлено, что отсутствие отвода ткани вальяном в сторону зоны формирования наблюдается в случае, когда на величину угла, соответствующего шагу зацепления сателлита, приходится целое число зубьев храповика, причем запорная собачка устанавливается в положение, соответствующее заблокированному состоянию, то есть упирается в зуб храповика. Проведенные исследования позволили разработать рациональные технические регаения для создания тканых эффектов на границах уплотненной и разреженной полос. При изготовлении узорчатых тканей с повышенной плотностью уточной полосы реко-

колдовало средство изменения плотности ткани [Пат. №1756415], а для создания эффекта четких грзниц между уплотненной и разреженной полосами предложены новые технические решения [Л. с. №1803484, Пат. »1756416, «2040608]. Оригинальность средства изменения плотности ткани по утку товарного регулятора с червячной передачей пневматического ткацкого станка [Пэт. К&040608] заключается в том, что в его конструкции отсутствует блокировочное устройство, причем создается эффект четких границ при переходе от уплотненной полосы к разреженной и от разреженной к уплотненной.

Приведены пржеры численного расчета параметров средств изменения плотности ткани по утку.

В заключительной части глава разработана технология изготовления узорчатых тканей с переменной плотностью и предложена конструкция нового кулачкового зевообразователького механизма [А. с. №1802002] с увеличенной оборотностью зевообразовательного кулачка, обеспечившие создание эффекта уплотненной по утку полосы путем стягивания в пучки уточных нитей длинными настилами, идущими вдоль нитей основы. Предложена методика расчета структурных элементов нового зевообразовательного механизма. Созданы рисунки переплетении тканег и алгоритм их построения.

Получена формула для определения новой оборотности зевообразовательного кулачка:

Рк - Н0К<^6; П^т - п^/п^), (16)

где - базовая оборотность зевообразовательного кулапсз;

пув - количество участков в цепи со втулками;

р - количество участков в цепи с пропуском втулок.

Используя в качестве базовых кулачки полотняного переплетения, их оборотность определяют по соотношению:

+ (17)

Результаты исследования рекомендуются к использованию при создании нового поколения и модернизации товарных регуляторов и зевообразователькых механизмов ткацких ставков.

рассмотрены вопросы нормализации процесса заготовления узорчатых тканей с переменной плотностью на бесчелночных ткацких станках с кулачковым зеБообрззовательнш механизмом, исследования структурных и механических свогста тканей, расчета па-

рэметров их формирования в динамических условиях.

Развитые теоретически© и экспериментальные исследования, приведенные в третьей и четвертой главах, получили производственную апробацию в АО "Фабрика имени С.М.Кирова", "Кохматекстилъ", "Фабрика имени 8 Марта" при изготовлении узорчатых тканей "Экспериментальная", "Кисея I", "Кисея Я" на пневморзпирных и пневматических ткацких станках. При нормализации процесса выработки узорчатых тканей выполнены расчеты параметров заправки тканых изделия и структурных элементов средств изменения плотности ткани по утку.

Результаты исследования структурных и механических свойств узорчатых тканей приведены в табл.1. При исследовании физико-механических свойств тканей, имеющих разнообразные по размерам узоры, для сопоставимости результатов, использовя-ы образцу с размерами, соответствующими цолому числу ра'шортов узора, а затем выполнен перерасчет на стандартную величину элементарных проб (50x200 мм).

На основании выполненных экспериментальных исследований установлены основные закономерности характера изменения натяжения нитей основы при изготовлении узорчатых тканей на пневморапирных ткацких станках. Проведенный сравнительный анализ процесса выработки узорчатых тканей на пневморапирных и челночных ткацких станках показал, что при формировании разреженной по утку полосы натяжение основных нитей в процессе зевообразования при вистов ремиз в крайних положениях в обоих случаях выше, чем при процессе прибоя утка. При этом максимальное нэтямение нитей основы от процесса зевообразования при выработке ткани "Кисея I" на станке АТПР-100-4 на 37.4 % выше, чем при формировании ткани "Кисея" арт.1436 на челночном станке АТ-100-5И. Процесс наработай уплотненной полосы по утку на пневморапирном станке протекает в более напряженных условиях, чем на челночном, так максимальное натяжение нитей основы от процесса зевообразования увеличивается с 0.179 Н до 0.291 Н, а от процесса прибоя в момент зевообразования с О.179 Н до 0.426 Н, что объясняется различием конструктивно-заправочных линий данных станков, структур и условий наработки уплотненных полос, а также необходимостью создания на бесчелночных станках повышенного заправочного натяжения для обеспечения благоприятных условия процесса прокладывания утка.

Экспериментальные исследования обрывности нитей основы и утка подтвердили эффективность внедрения новой технологаи формирования узорчатых тканей, и позволили установить, что уменьшат© величины

Таблица 1

Структурные и механические свойства тканей

Параметры Ткань

"Экс" "Кисея I" "Кисея I"

Средняя ширина суровой ткани, см 88.5 88.0 112.0

Средняя линейная плотность ткани, г/м 79.9 89.7 105.1

Средняя поверхностна^ платность ткани, г/м 92.4 101.9 33.8

Средняя фактическая плотность ткани, нитей/дм: по основе по утку 259 195 230 229 259 215

Линейная плотность нигея, текс: основы утка 18.5 18.5 20 20 18.5 18.5

Диаметры нитея в ткани, мм: основы утка 0.168 0.168 0.173 0.173 0.168 0.168

Линейное заполнение ткани, %: по основе по утку 43.7 32.8 39.8 39.8 43.7 36.1

Поверхностное заполнение ткани, % 52.1 63.8 64.0

Разрывная нагрузка, Н: по основе по утку 2.76 185 247 215 280 197

Разрывное удлинение, %: по основе по утку 7.0 8.4 5.5 10.2 6.8 9.3

уплотненной полосы по утку приводит к снижению обрывности нитей в процессе ткачества.

Разработан комплекс методов, позволивэиа изучить состояние нитей и ткани на ткацких станках в динамических условиях. Для расчета кооффицкзнтов шсткости основы и всей системы заправки предложен способ, включаю©® операции осдашграфхровавия натяжения нитей основы, пробранных в одну рэмизку, и расчета разности геометрических характеристик (деформаций) дв.ух состояний нитей огчозы при рэзнонптянутом зеве. Получены зависимости, позволившие прогно-зйвовать параметры формирования узорчатых тканей: разность кееду

деформацией нитей основы, расположенных в положении заступа и на линии минимального натяжения: деформацию нитей основы в положении заступа; величину перемещения опушки ткани бердом от момента встречи бердэ с опушкой ткани до его крайнего переднего положения; величину отхода опушки ткани в сторону ремиз; суммарную величину перемещения опушки ткани.

Шестая глава содержит теоретические и экспериментальные результаты по разработке способов изготовления однослойных узорчатых тканей с эффектом переменной плотности по основе в продольном и по утку в поперечном направлениях.

Впервые разработаны и развиты теоретические основы проектирования новых структур тканей с эффектом переменной плотности по основе в продольном и утку в поперечном направлениях.

Проведенные исследования х;: актера расположения нитей основы в однослойных тканях с постоянным расположением пересечек в пределах раппорта переплетения, на примере уточного репса 2/2, показали, что неравномерность расположения основных нитей в структуре ткани снижается в том случае, если на пластину зуба берда приходятся уточные пастиш. Для создания на поверхности ткани уточный репс эффекта ярко выраженного рубчика необходимо чтобы на пластину берда приходилась уточная перосечка. Экспериментально подтверждено влияние этапа формирования ткани на величину диаметра нитей основы и неравномерность их расположения в структуре ткани. На основе выражения для расчета коэффициента вариации предложена формула оценки неравномерности расположенля нитей основы в структуре однослойной ткани. Выведены аналитические зависимости для расчета расстояний между центрами нитей основы ткани уточный репс 2/2 при двух вариантах проборки нитей в пространство зуба берда. Проведенный эксперимент показал хорошую сходимость теоретических и экспериментальных данных. Некоторые расхождения в результатах для зоны формирования элемента ткани обусловлены тем, что теоретические расчеты выполнены дня момента прибоя утка к опушке ткани, а в экспериментальной части анализировался образец сформированной ткани, находящийся в зоне шпаруток.

Изучена структура расположения нитей основы и утка в однослойных тканях, формируемых полотняным и производными от него переплетениями. В качество бозового элемента принят участок ткани сформированный четырьмя нитями основы и утка. Для каждого исследуемого переплетения разработаны мотивныс- патрон с кодировкой рас-

f«W

положения основных и уточных нитей, а также схемы структуры расположения нитей. Наличие дополнительных междустрочки в мотивных патронах. соответствующих промежуткам между нитями, позволяет моделировать тканые эффекты на поверхности ткани. Сформированы группы переплетений, имеющих различный характер расположения основных и уточных нитей в структуре однослойной ткани. К первой группе переплетений по основе отнесены полотняное переплетенке, а также основный рэпе 2/2 и основный полурепс 3/1; ко второй группе - уточный репс 2/2, рогожка 2/2, усиленный основный полурепс 3/1; к третьей груше - уточный полурапс 3/1, усиленный уточный полурепс 3/1, рогожка 3/1. Первая группа переплетений по утку включает полотняное переплетение, уточный репс 2/2, уточный полурепс 3/1; вторая группа - рогожку 2/2, усиленный уточный полурепс 3/1, основный репс 2/2; третья груша - рогожку 3/1, основный полурепс 3/1, усиленный основный полурепс 3/1. Разработан способ создания эффекта переменной плотности расположения нитей основы и утка в структуре ткани посредством комбинации переплетения вышеуказанных; груш тканей. Установлено, что изменение расположения основных и уточных порэсечек в раппорте узора комбинированной ткани приводит к боковому смещению нитей относительно своего первоначального направления. При этом характерно то. что нити основы или утка перзке-щаются в сторону противоположную относительно смещения соответственно уточной и оснозног первеечех. Введено понятие "плавающих" нитей, имеющих в структуре ткани боковое, смещение в горизонтальной плоскости относительно своего продольного направления. В ходе исследований доказано, что все основные или уточные нити, участвующие в комбинации одновременно всех трех груш переплетений по основе vlm утку, являются "плавающими", при этом по линии своего продольного направления на отдельных участках ткапи они имеют различное по величине боковое смещение. При сочетании нитей, входящих в одну группу переплетений, бакового смещения основных или уточных нитей не происходит. Получены теоретические зависимости для расчета максимальных боковых смещений "плавающих" нитей основы и утка в структуре узорчатой ткани (табл.2 и табл.3, где lQ ^ s - расстояние по горизонтали между центрами основных нитей, сформированных в пространстве зуба берда. первой группы по основе; 1у ф - расстояние по горизонтали между центрами уточлых нитей первой группы по утку).

Таблица 2

Максимальное смещение "плавающих" нитей основы

Группа переплетений по основе Группа переплетений по основе

1 2 3

1 - а> '•о.ф.э-Чо

2 0 5<10.ф.3-с10> - 200/Ро-2с!о

3 Ч>. б) 200/Р -2с1 о о -

Таблица 3

Максимальное смещение "плавающих" нитей утка

Груша переплетений по "тку Группа переплетений по утку

1 2 3

1 - 1у.Ф "Л

2 "V - 200/Ру-2с1у

3 V* Л 200/Ру-2йу -

На рис.3 представлено переплетение комбинированной ткани с эффектом переменной плотности по основе в продольном и утку в го-перечном направлениях, а на рис.4 изображена схема структуры расположения "плавающих" и стоевых нитей спроектированной ткани.

Выявлены отличительные особенности проектирования узорчатых тканей с эффектом переменной плотности по основе в продольном направлении по сокращенному мотивному патрону.

Создана новая технология изготовления узорчатых тканых изделий, основанная на использовании специальных устройств для смешения нитей основы в горизонтальной плоскости относительно их продольного направления, и предложен тканеформирующиж механизм для ее реализации [А. с.»1810408]. Разработана ст. уктура заправочного ри-

сунка для выработки узорчатых тканей ткенеформирумцим механизмом, оснащенным специальными направляющими гребенками.

Выведены формулы и приведен пример расчета уработки "плавающих" нитей основы и утка в структуре узорчатой ткани. Отличительной особенностью полученных формул является то, что при наличии

П/« □ р—ч □ р

Пу„ сз ¡3 Г.Л г-4

Пую а а г^! ¿—5 ^

V ГЧ Г ¡идо ш Г > Емм; Иг.» 4

СУЗ О ЕЗ га См} а

Г"';: СЗ ш Г*"™ V л»

"у» т И Ьми р

о И □ □ ЕЗ

V ш и«;

Пу* ш Ш Г.ч О к«-»

п V I ил ЕЗ Г4-'»

СУ* г-я

Со1согпо9под^поосо7соапорцз1опо11^

Рис. 3. Переплетение кокбинирозакноя ткани с эффектом переменной плотности расположения нитей

разного количества основных пересечен и наотилов для "плавающих" и стоевых нитей, расчет коэффициентов наполнения ткани волокнистым материалом производится раздельно по каадой системе нитей.

Экспериментальные исследования показателе,, прочности тканей с эффектом переменной платности по основе в продольном направления позволили установить, что наличие "плавающих" нитей в структуре ткани комбинированного переплетения, по сравнению с базовой ткат-ьи уточный репс, обеспечивает значимое увеличение разрывной нагрузки пса.те по основа.

Рис.4. Схема структуры расположения нитей основы и утка

ВЫВОДЫ И РЕКОМЕНДАЦИИ ПО РЛКОТЕ

1.Настоящая диссертация представляет законченную научно-исследовательскую работу, где изложены теоретические основы проектирования, научно обоснованные технологические и технические решения для изготовления узорчатых тканей новых структур с переменной плотностью расположения основных и уточных нитей, внедрение которых вносит значительный вклад в ускорение научно- технического прогресса.

2.Предложена новая теоретическая концепция расчета геометрической плотности ткани.позволяющая раскрыть неопределенности при определении параметров строения тканей с порядками фазы строения близкими к крайним; найдена функциональная взаимосвязь диаметров нитей основы и утка при предельных порядках фазы строения, обосновавшая положение о невозможности выработки однослойной ткани, имеющей одновременно равные предельные порядки фазы строения по основе и утку.

3.Получена теоретическая зависимость для расчета порядка фазы строения ткани с равномерной структурой расположения нитей и элементов раппорта узора ткани с переменной плотностью по основе и утку, обладающая по сравнении с известными формулами более высокой степенью точности.

4. Сформулирована новая концепция косвенной оценки напряженности процесса формирования тканей на ткацких станках по величине приведенных предельных коэффициентов наполнения ткани материалом; получены максимальные значения данных коэффициентов (для,пневматических станков P-ZB8 - 0.46, пневморапирнык ЛТПР - 0.53, бесчелночных оХБ - 0.55 - 0.60, челночных AT - 0.60 - 0.68, ATT - 0.92), позволяющие оптимизировать процесс выбора ткацкого оборудования для изготовления тканей с различными ткаными эффектами.

5.разработана и реализована новая структура строения тканей с эффектом переменной плотности по основе в поперечном и утку в продольном направлениях р]ат.и2040605], отличающаяся тем, что все уплотненные и разреженные полосы по утку выполнены переплетением, соответствующим переплетению уплотненных и разреженных полос по основе, причем количество нитей утка в полосах не мелев четырех; предложены мотивныв патроны для расчета характеристик переплетений узорчатых тканая; изучена и доказана возможность изготовления данных тканая на ткацких станках с кулачковчми зевосбразозатель-

ными механизмами.

6.разработаны и развиты теоретические основы проектирования узорчатых тканей, получены зависимости для расчета параметров их строения; формулы для определения средней уработки нитей в однослойных тканях с переменной плотностью и уработки основных и уточных нитей в элементах раппорта узора достаточно точно описывает состояние нитей в ткани, наибольшее отклонение расчетных данных от стандартных составляет в абсолютных значениях 1.0%, что подтверждает более высокую по сравнен™ с известными выражениями точность расчета данного структурного показателя. При расчете средних относительных параметров строения тканей с переменной плотность*!, предлагается производить мысленную замену исследуемых изделий на ткань, имеющую равномерное расположение н'.тей со средним относительным порядком фазы строения узора ткани; после данной замены ткань рекомендуется называть подобной. На основе теоретических разработок спроектированы и изготовлены новые комбинированные ткани "Экспериментальная", "Кисея I" и "Кисея Я".

7.Получены уравнения взаимосвязи параметров структуры ткани и заправки ткацкого станка, позволившие прогнозировать величину порядка фазы строения, натяжения нитей утка, жесткости нитей на изгиб элемента полотняного переплетения, имеющего неравномерное расположение основных нитей, узорчатой ткани, находящейся в заправке ткацкого станка; изучено влияние изгибной жесткости нитей на величину порядка фазы строения ткани.

8. Создан комплекс, технических средств, воплощенный в новых технологиях выработки тканей с эффектом переменной плотности по основе в поперечном и утку в продольном направлениях [Пат. WSl68082.9, 1756414, 1756415, 1756416, 2040608, A.C. Ш803484, 1802002]. При изготовлении узорчатых тканей с повышенной плотностью уточной полосы рекомендуется средство изменения плотности ткани [Пат.№1756415], а для создания эффекта четких грант; между уплотненной и разреженной полосами предлагаются новые технические решения [A.c. >51803484, Пат. Ш175641Б, 2040608]; разработаны теоретический основы и алгоритм расчета структурных элементов средств изменения плотности ткани по утку; развиты теоретические и экспериментальные исследования технических средств, обеспечившие проведение расчетов величины деформации нитей в процессах зевообразования и прибоя, силы прибоя при наработке уплотненной по утку полосы узорчатой ткани- получены аналитические выражения для определения числа нитей утка б разреженной и уплат-

ценной полосах ткани, определены оптимальные размеры уплотненной по утку полосы; установлена закономерность перемещения опушки ткани в период работы блокировочного устройства средства изменения плотности ткани.

9.Установлены основные закономерности характера изменения натяжения нитей основы при изготовлении узорчатых тканей на паев-морапиркых ткацких станках. Сравнительный анализ процесса выработки .узорчатых тканей на шевшрапирных и челночных ткацких станках показал, что при формировании разреженной по утку полосы натяжение нитей основы в процессе зевообразования при выстое ремиз в крайних положениях в обоих случаях вьпие, чек при процессе прибоя утка. Прошсс наработки уплотненной полосы по утку на пневморапирном ткацком станке протекает в более напряженных условиях, чем на челночном, так максимальное натяшние нитей основы от процесса зеообрззовашя при выстое ремиз увеличивается с 0.179 до 0291 Н, а от процесса прибоя утка в момент зевообразования с 0.179 до 0.428 н, что объясняется различием конструктивно-заправочных линия данных станков, структур и условии наработки уплотненных полос, а также необходимостью создания на бесчелночных станках повышенного заправочного натяжения для обеспечения благоприятных условий процесса прокладывания утка.

10. Получены результаты экспериментального исследования обрывности нитей основы и утка в производственных условиях, подтвердившие эффективность использования новых технологий формирования тканей с переменкой структурой расположения нитей; выявлено, что уменьшение величины уплотненной полосы по утку приводит к спвкеюш обрывности нитей в процессе ткачества.

11. Разработан комплекс методов, позволивший изучить состояние нитей и ткани на ткацких станках в динамически?: условиях; получены зависимости для определения коэффициентов жесткости системы заправки и параметров формирования ткани.

12.Впепвые разработана и развиты теоретические основы проектирования новых структур тканей с эффектом переменной плотности по основе в продольном и утку в поперечном направлениях, обеспечившие новый подход при моделировании тканых узоров на поверхности ткани; изучена неравномерность расположения нкгеа основы в тканях, выработанных горзшетением уточныа репс, вскрыто влияние расшлокеаип уточных лэрзсечек относительно дяастин зуба берда на величину неравномерности расяшшоция нитей; по,лучень; математические модели ошсывакше характер расположения основных и уточных нитей в тка-

пях, сформированных полотняным и производными от него переплетениями; вскрыты причины и описан процесс бокового смещения нитей относительно своего продольного направления; введено понятое "пла-ващих" нитей, предложены формулы для расчета их уработки в структуре узорчатой ткани. Созданы новые технологии изготовления узорчатых тканых изделий основанные на использовании специальных тка-неформирующих механизмов [А.с,№1810408] и комбинации в раппорте узора переплетений с различной длиной основных и уточных настилов.

13.Предложена и реализована концепция проектирования тканой с эффектом переменной плотности по основе в продольном направлении по сокращенному мотивному патрону; разработана структура заправочного рисунка для выработки узорчатых тканей тканеформирующим механизмом [А. с.№1810408]; показано, что наличие "плавающих" нитей в структуре ткани комбинированного переплетения по сравнению с базовой тканью уточный рзпс обеспечивает значимее увеличение разрывной нагрузки ткани по основе.

14. Разработанные способы и технические средства изготовления узорчатых тканей новых структур с улучшенными потребительскими свойствами позволили значительно расширить ассортиментные возможности бесчелночных ткацких станков с кулачковыми зевообрэзователь-ными механизмами и повысить конкурентноспособность товаров, выпускаемых отечественными товаропроизводителя?™.

15. Технология и устройства [Пат. кгв1680829, 1756414, 2040605] для изготовления тканей с переменной плотностью на пневморапирных ткацких станках внедрены в Ивановском АО "Фабрика имени С.М.Кирова" с годовым экономическим эффектом 24 тыс. рублей (в ценах 1990 года), в АО "Кохматекстиль" с годовым экономически}« эффектом 27 тыс. рублей (в ценах 1991 года); технология и устройство [Пат.ккг040В08, 2040605] для выработки аналогичных тканей на пневматических ткацких станках внедрены в Ивановском АО "Фабрика им.8 Марта" с годовым экономическим эффектом 20.47 млн. рублей (в ценах 1994 года).

16. Теоретические и экспериментальные результаты, полученные при выполнении работы, внедрены в учебный процесс ИГТА при подготовке инженеров спец. 280300 в курсах "Теория строения, особенности заправки и изготовления тканей", "Методы и средства исследований технологических процессов", бакалавров по направлению 551200 в дисциплине "Строение и проектирование тканей" и включены в учебнш издания общим объемом 2.79 печатных листа

ОСНОВНЫЕ ПУБЛИКАЦИЙ, ОТРАЖАЮЩИЕ СОДЕРЖАНИЕ ДИССЕРТАЦИИ

1 Ерохин Ю.Ф. .Синицын В. А. .Карева Т.Ю. и др. К вопросу определения некоторых параметров строения ткани//Изв. вузов. Технол. текст, пром-сти. -1992. -¡еб. -С. 57-59.

2£рохин Ю.Ф. .Власов Д. В.,Синицын В. А. и др. О взаимосвязи технологических параметров заправки ткацкого станка с параметрами строения ткани//Изв. вузов. Технол. текст, пром-сти.- 1993.-№1.~ С. 27-29.

3 .Синицын В. А. .Ерохияа Т.Ю. и др. К вопросу определения геометрической плотности ткани полотняного пэреплетения//Изв. вузов. Технол. текст, пром-сти.-1991.-№4.-С.54-56.

4 .Синицьш В.А.,Карева Т.Ю. Модель строения элемента ткани при расчете геометрической плотности // Изв. вузов. Технол. текст, пром-сти.-1993.-К5.-С.45-48.

5.Синицын В. А. Методика оценки напряженности выработки ткани на ткацких станках/ТИзв.вузов. Технол. текст, пром-сти.-1995. - Ш1,-С. 43-53.

6.Синицын В.А., Шейнова Т.И. Номограммы для расчета приведенных коэффициентов наполнения ткани полотняного переплетения// Изв. вузов. Технол. текст, пром-сти. - 1995,- (52.- С. 40-42.

7.Синицьга В. А. Исследование натяжения нитей основы при выработке тканей с переменной плотностью по утку // Изв. вузов. Технол. текст, пром-сти. -1996. -хб. -С. 33-36.

8.Синицын В.А. Методика расчета уработки нитей в ткани с эффектом равномерной и переменной плотноста//Изв. вузов. Технол. текст, пром-сти.-1996.-Кб.-С.44-48.

9.С/лшиун В. А., Крупитчикова Н.Ю., Васильева Г. В. Раработкз способа выработки тканей с эффектом переменной плотности по основе в продольном направлении // Изв.вузов. Технол. текст, пром-сти. -1997,- №1. -С. 48-51.

10.Синицын В. А., Крупитчикова Н.Ю., Шейнова Т.И. Метод расчета уработки нитей основы в тканях с эффектом-переменной плотности по основе в продольном направленш//Изв. вузов. Технол. текст, пром-сти. -1997,-С. 38-41.

11.Синицын В. А., Крупитчикова Н. ¡0. О расположения нитей основы в структуре ткани уточный репс 2/2//Изв. вузов. Технол. текст, пром-сти. -1937. -КЗ. -С. 48-52.

12.Сишцын В.А., Ерохин Ю.Ф., Карзва Т.Ю. Создание эффекта пе-

ременной плотности по утку на ткацком стагасе с модернизированным кулачковым зевообразовательным механизмем//Изв. вузов. Технол. текст, пром-сти.-1997.-,¥4.-С. 40-44.

13.Синицын В. А. Методика расчета параметров строения тканей с переменной плотностью расположения иитей//Изв. вузов. Технол. текст, пром-сти.-1997.-к5.-С. 40-44.

14. Быков М.Ю. .Синишн В. А. .Балакирев И.И. Определение величины перемещения опушки ткани при прибое с помощью тензометрии// Технический прогресс в развитии ассортимента и качества изделий легкой промышленности: Тез. докл. Всесоюз. научно-техн. конф.-Иваново. ИвТИ, 1987. -С. 69.

15 .Ерохин К). Ф.. Балакирев И. И., Силицын В. А. Причина возншшо-вения пусковых недосек на бесчелночных ткацких станках//Совер-шенствование техники и технологи ткацкого производства: Межвуз. сб. науч. тр. -Иваново. ИХ,'И, 1983.-С.75-79.

16. Ерохин Ю.Ф., Синицын В. А. .Яблоковэ Н. В. О выработке тканей с переменной структурой расположения нитей утка на пневматических ткацких станках//Проблемы развития малоотходных ресурсо-сберегаю-щих экологически чистых технолог.® в текстильной и легкой промышленности: Тез. докл. мевд. научяо-техн.конф.-Иваново.ИГТА.1995.-С.77.

17. Карева Т.Ю..Синицын В. А. .Лезо Хюг. К вопросу о расширении ассортиментных возможностей пневморапирных ткацких станков// Проблемы развитая текстильной и легкой промышленности в современных условиях: Тез. докл. мевд. научпо-техп. конф. - Иваново.ИвТИ, 1992.-С. 120-121.

18. Крупитчикова Н.Ю.,Силицын В. А. .Васильева Г.В. Об определении уработки нитей основы в ткани с переменной плотностью по основе в продольном папраатении/ЛГроблемы развития малоотходных ресурсосберегающих экономически чистых технологий в текстильной и легкой промышленности: Тез. дом. мезд. научно-техн. конф. -Иваново. ИГТА, 1994.-С. 47.

19.С.ИН1ЩЫН В.А. .Балакирев И. И. Определение характеристик процесса формирования ткани на ткацком станке по осциллограмме натяжения нитей основы.-Иваново. ИвТИ.-1986.-16 с.

20.Синицын В. А. .Быков М.Ю. .Ерохин Ю.Ф. Определение жссткост-ных характеристик основы и ткани с помощью тензометрии/Лехни-ческий прогресс в развитии ассортимента и качества изделий легкой промьшшнности: Тез. докл. мевд. научно-техн. конф. - Иваново. ИвТИ, - 1987. -С. 88.

21.Синицын В. А. .Максин В.Н. .Ерохин Ю.Ф. и др. Расчет сум-

парной деформации нитей основы на ткацком станке с учетом перзпле-тонип ткани//Разработка к совершенствование технологии и оборудования ткацкого производства: Мехшуз.сб. науч. тр.- Иваново.ИХТИ.-

1988.С.88-91.

22.Синицын В.А..Ерохина Т.Ю. К вопросу выработки тканей с эффектом продольных полос//Новые технические и технологические разработки и их внедрение в текстильной и легкой промышленности: Тез. дом. обл. научно-техн. конф. -Иваново. ИвТИ. - 1989. - С. 102.

23.Сшшцын В.А. .Ерохина Т.Ю. О влиянии проборки нитей основы в бердо па качество вырабатываемых тканей//Новые технические и технологические разработки и их внедрение в текстильной и легкой промышленности: Тез. докл. обл. научно-техн. конф.-Иваново. ИвТИ.-

1989.-С.112.

24.Скнипук В. А. .Ерохина Т.Ю. К вопросу о взаимосвязи параметров заправки ткацкого станка и строения ткани/ТНовое в технике и технологии текстильного производства: Тез. дом. Всесош. научно-техн. конф.-Иваново.ИвТИ. -1390.-С.137.

25ХЗитщын В.А. .Ерохина Т.О. О выработке тканей с уплотненными полосами по утку на станках АТШУ/Шпимизация технологического продасса ткачества: Межвуз. сб. науч. тр.-М. : МТИ, 1991.- 0.40-43.

26.Синицьш В. А., Карева Т.Ю., Ерохш Ю.Ф. К методу расчета порядка фазы строения однослойной ткани//Босчолночное ткачество. Строение и проектирование ткани: Межьуз. сб. науч. тр.-М.: МГТЛ, 1993.-С.73-82.

27.Синипда В. А.» Ерохии Ю.Ф., Карева Т.Ю. Определение уработ-ки нитей осповы и утка в однослойных тканях с эффектом продольных и поперечных полос/УБесчелночное ткачество. Строение и проектирование чкани: Межвуз. сб. науч. тр.-М.:МГТА,1993.-С.73-78.

28.Синицын В. А., Ерохш Ю. Ф. и др. Взаимосвязь диаметров нитей основы и утка при предельных порядках фазы строения ткани// Разработка, совершенствование к оптимизация технологического процесса ткачества: Мешуз. сб. науч.тр. -Иваново. ИвТИ, 1333.-С.17-21.

23.Синицын В. А., Карева Т.Ю. и др. Метод определения коэффициента жесткости упругой системы заправки ткацкого станка//Разра-ботка, сошршепствовэнш и оптимизация технологического процесса ткачества: Межвуз. сб. науч. тр.-Иваново.ИвТИ,1993.-С.6Б-70.

ЗО.Синицын В. А.,Крулигчикова Н. К)., Шейнова Т. И. Разработка структуры ткани с переменной плотностью по основе в продольном нз-праялвнии//Пробломы развития малоотходных ресурсосберегающих экологически чистых технологий в текстильной и легкое промышленное-

та: Тез.докл.швд.научно-техн. конф.-Иваново. ИГТА, 1994.-С.БЭ-59.

31.СННИЦЫН В. А. .Шейнова Т. И. Основы теории строения однослойных тканей. -Иваново.ИГТА, 1994. - 32 с.

32.Сишщын В. А..Крупитчикова Н. Ю. ,Лукашенкова М. А. О методике расчета уработки нитей основы и утка в ткани/УПроблемы развития малоотходных ресурсосберегающих экологически чистых технологий в текстильной и легкой промышленности: Тез. докл. менад, научно-техн. конф.-Иваново. ИГТА, 1S95.-С.07-88.

33 .Синицын В. А., Крупитчикова Н. Ю. Исследование узорчатых тканей с переменной структурой расположения нитей/Леория и практика разработки оптимальных технологических процессов и конструкций в текстильном производстве: Тез. докл. мевд. научно-техн. конф.-Иваново. ИГТА, 199S.-С. 153.

34.Синицын В. А. Проектароваиие свойств тканей с переменной плотностью расположения нитей основы и утка//Теория и практика разработки оптимальных технологических процессов и конструкций в текстильном производстве: Тез. докл. швд. научно-техн. конф.-Иваново. ИГТА. 1997.-С.104.

35 .Синицын В. А. Влияние натяягения на структуру участков раппорта узора ткани с переменной плотностью расположения нитей// Теория и практика разработки оптимальных технологических процессов и конструкций в текстильном производстве: Тез. докл. мезд. научно-техн. конф.-Иваново.ИГТА, 1997.-С. 115.

36.Синицын В. А. Разработка технологий формирования однослойных тканей с эффектом переменной плотности расположения нитей// Современные технологии текстаяьной промышленности: Тез. докл. всеросс. научно-техн. конф. -М.: МГТА,1397.-С.105.

37.Синицын В. А. Исследование обрывности нитей при формировании узорчатых тканей на пневморапирних и пневматических ткацких станках// Комплексное использование волокнистого сырья при производстве товаров широкого потребления: Тез. докл. рзспуб. научно-техн. конф.-Ташкент,1997. -С.105.

38Латент №1680829 РФ. Товарный регулятор ткацкого станка / В. А. Синицын, Ю.Ф. Ерохин и др. -Опубл. 1991, Вал. кЭ6.

ЗЭЛатент (-¡1756414 РФ. Товарный регулятор ткацкого станка / В. А. Синицын, Ю. Ф. Ерохин и др. -Опубл. 1992, Бюя. JS31.

40Патент »1756415 РФ. Товарный регулятор ткацкого станка / В. А. Синицын, Ю. Ф. Ерохин и др. - Опубл. 1932, Бол. «31.

41 Патент fsl756416 РФ . Товарный рогу, тгор ткацкого станка / В.А.Синицын, Т.Ю.Ерохина, Ю.Ф.Ерохин .- Опуйл. 1992, Бия.»31.

42.А. с. wl803484 СССР. Товарный регулятор ткацкого станка / В. А. Синицын. T.J0. Ерохина, И.И. Балакирев .- Опубл. 1993, Бюл. №11.

43Патент £2040508 РФ. Товарный регулятор ткацкого станка / В. А. Синицын, Ю.Ф. Ерохин и др. - Опубл. 1935, Бюл. к21.

44А.с. №1802001 СССР . Эзвообрззовательныа механизм к бесчелночному ткацкому станку/В.А.Синицын, Ю.Ф.Ерохин и др.- Опубл. 1993, Бюл.вЮ.

45А. с. (¿1802002 СССР. Кулачковый зевообразовательный механизм к бесчелночному ткацкому станку / В. А. Синицьш, Ю. Ф.Ерохин и др.-Опубл. 19S3, Кал./¿10.

4SA.C. №1810408 СССР. Способ формирования ткани на ткацком станке/Б. А.Синицын, Ю.Ф.Ерохин к др. - Опубл. 1993, Бш.Ш5.

47 Патент fs2040S05 РФ. Ткань комбинированного горе плетения / В. А. Сшицын, Ю. Ф. Ерохин и др. - Опубл. 1995, Еюл.йй!.

- a . эЦ/Qi

mux и ■

- Г fi

' i '. /

ИВАНОВСКАЯ ГОСУДАРСТВЕННАЯ ТЕКСТИЛЬНАЯ АКАДЕМИЯ

СИНИЦЫН ВАДИМ АВЕНИРОВИЧ

■ РАЗРАБОТКА ТЕОРЕТИЧЕСКИХ. ОСНОВ ПРОЕКТИРОВАНИЯ УЗОРЧАТЫХ ТКАНЕЙ С ПЕРЕМЕННОЙ ПЛОТНОСТЬЮ,

ТЕХНОЛОГИЙ И СРЕДСТВ ИХ. ИЗГОТОВЛЕНИЯ

Специальность 05.19,03 - Технология текстильных материалов

Научный консультант:

доктор технических наук, профессор Ю.Ф.ЕРОХИН

На правах рукописи

на соискание ученой степени доктора технических наук

Иваново -1998

АННОТАЦИЯ

Настоящая диссертация представляет законченную научно-исследовательскую работу, где изложены научно обоснованные технологические и технические решения (способы проектирования и изготовления узорчатых тканей с переменной плотностью расположения основных и уточных нитей, комплекс методов исследования характеристик жесткости нитей и параметров процесса формирования ткани, новые устройства для создания тканых эффектов на поверхности ткани), внедрение которых вносит значительный вклад в ускорение научно-технического прогресса текстильного производства.

В работе изложены научные основы проектирования и изготовления комбинированных тканей с переменной плотностью расположения нитей в их структуре. Изучен характер расположения нитей в ткани и предложены новые подходы при исследовании параметров строения однослойных тканей с эффектом переменной и равномерной плотности. Применен новый подход при изучении влияния натяжения на структуру участков раппорта узора ткани. Впервые получены зависимости для расчета деформации нитей основы и величины силы прибоя при формировании уплотненной по утку полосы ткани. Предложен новый метод сравнительной оценки напряженности изготовления тканей на ткацких станках. Созданы новые структуры однослойных тканей со специальными ткаными эффектами. Спроектированы и разработаны устройства для получения тканей новых структур на бесчелночных ткацких станках. Сформирован комплекс методов для исследования характеристик жесткости системы заправки нитей и ткани, некоторых параметров процесса формирования.

Принципиальная новизна технических и технологических разработок защищена 10 патентами и авторскими свидетельствами на изобретения.

ОГЛАВЛЕНИЕ

стр.

ВВЕДЕНИЕ....................................................... 8

1.СОВРЕМЕННОЕ СОСТОЯНИЕ ИССЛЕДОВАНИИ В ОБЛАСТИ СТРОЕНИЯ,

ПРОЕКТИРОВАНИЯ И ИЗГОТОВЛЕНИЯ ТКАНЕЙ......................... 23

1.1 Анализ способов и устройств для получения тканей

с эффектом переменной плотности.......................... 23

12.Основные направления развития теории строения и

проектирования тканей.................................... 28

1.3 .Теоретические и экспериментальные аспекты процесса

формирования тканей...................................... 48

1.4 Задачи исследования...................................... 65

1.5Аналитические и экспериментальные метода исследования.... 67 1.6 Выводы по главе.......................................... 69

2. ПРОЕКТИРОВАНИЕ ПАРАМЕТРОВ СТРОЕНИЯ ОДНОСЛОЙНЫХ ТКАНЕЙ С

РАВНОМЕРНОЙ ПЛОТНОСТЬЮ РАСПОЛОЖЕНИЯ НИТЕЙ.................... 71

2.1. Вывод формул для расчета порядка фазы строения

однослойной ткани........................................ 72

22. Определение рациональной математической модели для

расчета геометрической плотности ткани. .................. 77

23.Определение функциональной взаимосвязи диаметров нитей

при предельных порядках фазы строения ткани.............. 88

2.4.Совершенствование методики сравнительной оценки

напряженности выработки ткани на ткацких станках......... 95

2.5Построение номограмм для расчета приведенных предельных

коэффициентов наполнения ткани полотняного переплетения.. 101 2.6Выводы по главе.......................................... 111

3. ПРОЕКТИРОВАНИЕ ПАРАМЕТРОВ СТРОЕНИЯ ТКАНЕЙ С ПЕРЕМЕННОЙ ПЛОТНОСТЬЮ ПО ОСНОВЕ И УТКУ..................................114

3.1 .Создание новой структуры тканей с переменной плотностью.. 117 32.Расчет структурных характеристик тканей с переменной

плотностью расположения нитей............................122

3.3.Совершенствование методики расчета уработки нитей

основы и утка в ткани....................................126

3.4. Разработка методики проектирования параметров строения тканей с переменной плотностью расположения нитей.......132

3.5.Определение влияния натяжения нитей на строение

участков раппорта узора ткани............................141

3.6Исследование влияния жесткости нитей на изгиб на величину

порядка фазы строения участков раппорта узора ткани......153

3.7Выводы по главе.......................................... 158

4. РАЗРАБОТКА СПОСОБОВ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ТКАНЕЙ С ЭФФЕКТОМ ПЕРЕМЕННОЙ ПЛОТНОСТИ ПО УТКУ НА ТКАЦКИХ СТАНКАХ С

КУЛАЧКОВЫМИ ЗЕВООБРАЗОВАТЕЛЪНЫМИ МЕХАНИЗМАМИ.................162

4.1 .Совершенствование способа формирования тканей с

переменной плотностью по утку при переменной скорости

отвода элемента ткани....................................162

4 2 Разработка структурной схемы товарного регулятора ткацкого станка с кулачковым зевообразовательным механизмом...............................................165

4.3.Определение параметров устройств изменения плотности ткани по утку товарных регуляторов с зубчатой передачей 4.3.1 Расчет количества уточных нитей в полосах ткани при различных значениях параметров средств

изменения плотности..............................

4.32 Изменение линейной деформации основных нитей при формировании уплотненной по утку полосы ткани....

. . 168

172

4.3.3.Определение изменения величины силы прибоя при

формировании уплотненной по утку полосы ткани......192

4.3.4Повышение надежности средства изменения плотности

ткани по утку......................................197

4.3.5 .Исследование параметров функционирования

блокировочного устройства..........................200

4.4. Поиск рациональных технических решений для создания эффектов на границах уплотненной и разреженной полос.....214

4.5. Проектирование параметров средства изменения плотности ткани по утку товарных регуляторов с червячной

передачей................................................236

4.6. Создание эффекта переменной плотности ткани по утку на ткацком станке с модернизированным кулачковым зевообразовательным механизмом........................... 246

4.7Выводы по главе.......................................... 255

5. НОРМАЛИЗАЦИЯ ПРОЦЕССА ИЗГОТОВЛЕНИЯ ТКАНЕЙ С ПЕРЕМЕННОЙ

ПЛОТНОСТЬЮ НА БЕСЧЕЛНОЧНЫХ ТКАЦКИХ СТАНКАХ С КУЛАЧКОВЫМ

ЗЕВООБРАЗОВАТЕЛЬНЫМ МЕХАНИЗМОМ...............................259

5.1. Поиск условий выработки тканей с переменной плотностью на бесчелночных ткацких станках с кулачковыми зевообразовательными механизмами.........................260

5.2. Исследование структурных и механических свойств тканей... 267

5.3. Разработка экспериментальных методов исследования и

расчета параметров формирования тканей...................268

5.3.1. Анализ изменения натяжения основных нитей при

выработке тканей с переменной плотностью по утку.. .271 532. Определение коэффициента жесткости системы заправки

ткацкого станка в динамических условиях............282

5.3.3. Прогнозирование параметров процесса формирования

ткани по осциллограммам натяжения основных нитей.. .289

5.4 Выводы по главе.......................................... 294

6. РАЗРАБОТКА СПОСОБОВ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ОДНОСЛОЙНЫХ ТКАНЕЙ С

ЭФФЕКТОМ ПЕРЕМЕННОЙ ПЛОТНОСТИ ПО ОСНОВЕ В ПРОДОЛЬНОМ И

ПО УТКУ В ПОПЕРЕЧНОМ НАПРАВЛЕНИЯХ.. ..........................297

6.1 Выявление условий расположения нитей основы в

однослойных тканях с постоянным расположением пересечек

в пределах раппорта переплетения.........................298

6.2Разработка новой технологии выработки тканей с эффектом

переменной плотности расположения нитей в продольном

и поперечном направлениях................................315

6.3.Отличительные особенности проектирования и формирования

тканей с переменной плотностью по основе в продольном

направлении..............................................338

6.4. Создание методики расчета уработки "плавающих" нитей .... 348

6.5. Исследование показателей прочности тканей с эффектом переменной плотности по основе в продольном направлении.. 362

6.6Выводы по главе.......................................... 366

ВЫВОДЫ И РЕКОМЕНДАЦИИ ПО РАБОТЕ................................370

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ...............................376

ПРИЛОЖЕНИЯ.....................................................404

П. 1. Расчет геометрической плотности и расстояния между

центрами нитей...........................................405

П. 2. Параметры для расчета напряженности выработки тканей.....409

П. 3. Характеристики переплетений тканей "Экс". "Кисея I" и

"Кисея I"................................................411

П. 4. Рабочие матрицы планов в натуральных и кодированных значениях. Параметры тканей для сравнительного анализа

расчетных величин уработки нитей основы и утка...........417

П.5.Пример расчета параметров строения однослойных тканей

с переменной плотностью расположения нитей...............423

П.6.Вывод формул для расчета высот волн изгиба участка

ткани полотняного переплетения...........................427

П.7.Исследование обрывности нитей при изготовлении тканей

с переменной плотностью по утку..........................436

П. 8. Акты внедрения............................................439

ВВЕДЕНИЕ

В настоящее время в мировом производстве текстильных полотен около 70 % составляют ткани различных структур и назначений [2.139]. При этом отмечается значительное увеличение ассортимента выпускаемых тканей. По сравнению с рядом текстильных полотен, трикотажных и нетканых материалов, ткани имеют преимущество в разнообразии употребления и в экономическом отношении.

При выходе из экономического кризиса перед текстильной промышленностью стоят задачи наиболее полного удовлетворения потребителей в изделиях, как в объеме, так и в ассортименте. В этом случае должна быть решена проблема коренного улучшения качества продукции и доведение его до аналогов, соответствующих лучшим мировым образцам. Это положительно скажется на повышении конкурентноспособности товаров выпускаемых отечественными товаропроизводителями. Важная роль в выполнении этих задач должна быть отведена разработке новых и совершенствованию существующих технологий, выработке текстильных изделий и, прежде всего, тканей с улучшенными потребительскими свойствами.

Глобальным направлением развития текстильного оборудования является не столько повышение его скоростного режима, что без изменения принципа работы современных станков и машин весьма затруднительно, сколько резкое увеличение его надежности, а следовательно и эффективности эксплуатации [2.90].

С учетом последних мировых достижений можно отметить следующие основные направления развития текстильного оборудования [2. 57, 2.138] :

- повышение степени автоматизации машин благодаря широкому

использованию в их конструкциях средств электроники и микропроцессорной техники, обеспечивающих контроль и управление параметрами технологического процесса;

- рост производительности оборудования при одновременном улучшении его качества и надежности;

- дальнейшее развитие процессов агрегирования текстильной техники, повышение уровня автоматизации производства в результате применения различных транспортных и погрузочно-разгрузочных средств;

- совершенствование машин, предусматривающее повышение качества и расширение ассортимента вырабатываемой продукции, а также улучшение условий труда.

Актуальность работы. За последнее время в мировой практике текстильного машиностроения наметились определенные тенденции в развитии ткацких станков. Ориентация идет на пневматические станки для выработки легких и средних по массе тканей и рапирные станки для изготовления более тяжелых тканей. Выпуск станков с микропрокладчиками утка резко сократился. Почти полностью прекратили рекламировать челночные станки [2.31].

Замена челночного парка ткацких станков на бесчелночные привела к сокращению ассортимента вырабатываемых тканей и повышению расхода сырья на квадратный метр ткани. Так бесчелночные ткацкие станки, неоснащенные зевообразовательными каретками или жаккардовыми машинами, практически не позволяют изготавливать ткани со специальными эффектами на ее поверхности, в том числе такими, как переменная плотность ткани по основе и утку в продольном направлении полотна. Учитывая высокую стоимость нового оборудования, решение проблемы по расширению ассортимента тканей должно прово-

даться в направлении создания тканей новых структур с улучшенными потребительскими свойствами, разработки новых технологий и средств для их изготовления применительно к существующему парку бесчелночных ткацких станков. Следует отметить, что в последнее время вырос спрос на облегченные по массе ткани, имеющие на своей поверхности тканые эффекты, выполненные сочетанием переплетений и переменной плотности расположения основных и уточных нитей, которые относятся к тканям мелкоузорчатого класса переплетений. Дяя их выработки требуются ткацкие станки, оснащенные зевообразова-тельными каретками ш жаккардовыми машинами. Изготовление данных тканей на станках с кулачковыми зевообразовательными механизмами требует разработки специальных технологий.

Новые технологии требуют создания технических решений, обеспечивающих их реализацию. Теоретические и экспериментальные исследования, проводимые в этих направлениях, должны положить основу в создании новых ткацких станков и механизмов, обеспечивающих расширение ассортимента и качества вырабатываемой продукции. При этом необходимо найти пути снижения энергоемкости и себестоимости выпускаемых изделий, что позволит сделать ткацкое производство более гибким к потребностям рынка.

Критический анализ литературных источников показал, что существующие методы оценки порядка фазы строения по сравнению с экспериментальными являются менее трудоемкими, однако не позволяют однозначно и точно производить вычисления данного структурного показателя, оказывающего большое влияние на результаты расчетов остальных параметров строения ткани. Развитие аналитических методов определения величины порядка фазы строения следует проводить в направлении исследования взаимосвязи расположения нитей основы и

утка в структуре ткани.

Геометрические модели строения однослойной ткани, в том числе полотняного переплетения, не являются унифицированными. Отдельные параметры строения тканей, такие как геометрическая плотность, коэффициент наполнения волокнистым материалом, имеют неопределенности в расчетах тканей, находящихся близко к крайним порядкам фазы строения. До сих пор не существует единой теоретической концепции при сравнительной оценке напряженности выработки тканей на ткацких станках различных модификаций. В ряде методик производится сравнение исследуемого изделия с несуществующей тканью, имеющей одновременно равные предельные порядки фазы строения. Исследования проводимые в данном направлении позволяют оптимизировать ассортиментные возможности ткацкого оборудования.

Несмотря на большое количество работ, посвященных разработке способов проектирования и выработки тканей с различными ткаными эффектами, остаются нерешенные вопросы связанные с разработкой и изготовлением узорчатых тканей с эффектом переменной плотности расположения нитей. В ряде исследований получены зависимости, полученные на основе геометрических моделей, позволяющие производить расчеты отдельных структурных параметров, например, уработки нитей, тканей с переменной плотностью по основе в поперечном и утку в продольном направлениях, что объясняется достаточно сложной, имеющей большое количество разнородных элементов, структурой данных тканей.

В работах, посвященных вскрытию влияния параметров заправки ткацких станков на структуру ткани, особое внимание уделяется определению взаимосвязи натяжения и деформации, изучению жесткости ткани и системы заправки станка на растяжение и изгиб. В ряде ис-

следований показано влияние проборки нитей основы в пространство зуба берда на качество, внешний вид и параметры вырабатываемой ткани. К сожалению, анализ механической модели строения ткани полотняного переплетения выполняется при условии равномерного расположения основных нитей.

Анализ опубликованных работ показал, что до сих пор не существует обобщенной теории проектирования и изготовления узорчатых тканей с переменной плотностью по основе и утку одновременно в поперечном и продольном направлениях. Решение данной проблемы требует проведения комплексных теоретических и экспериментальных исследований процессов проектирования и изготовления узорчатых тканей на базе современных представлений теории строения и проектирования тканей.

Таким образом, разработка теоретических основ проектирования узорчатых тканей новых структур с переменной плотностью, технологий и средств их изготовления является своевременной и актуальной.

Работа выполнена в ' рамках межвузовской научно-технической программы "Перспективные технологии, материалы и изделия легкой и текстильной промышленности ("Легтекст"), тематического плана научно-технических работ Ивановской государственной текстильной академии на 1986 - 1998 гг.

Цель работ