автореферат диссертации по технологии материалов и изделия текстильной и легкой промышленности, 05.19.02, диссертация на тему:Совершенствование метода прогнозирования обрывности льняной основной пряжи в процессе ткачества

ВВЕДЕНИЕ.

1. АНАЛИЗ СОСТОЯНИЯ ВОПРОСА ИССЛЕДОВАНИЯ И ПОСТАНОВКА

ЗАДАЧ РАБОТЫ .:.

1.1. Причины обрывов нитей на ткацком станке

1.2. Изменение прочности пряжи в процессе ткане-Формирования. 18.

1.3. Анализ методов прогнозирования обрывности

1.3.1. Теоретические законы распределения обрывности

1.3.2. Связь обрывности и технологическим свойств нитей.

1.3.3. Вероятностный подкол к прогнозированию обрывности

2. АНАЛИЗ ПРИЧИН ОБРЫВНОСТИ ЛЬНЯНОЙ ОСНОВНОЙ ПРЯЖИ В ТКАЧЕСТВЕ.

3. ИССЛЕДОВАНИЕ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ СВОЙСТВ ЛЬНЯНОЙ ОСНОВНОЙ ПРЯЖИ В ТКАЧЕСТВЕ И ИХ ВЛИЯНИЯ НА ОБРЫВНОСТЬ.

3.1. Методика испытания пряжи.

3.2. Оценка стабильности технологических свойств льняной пряжи между навоями внутри партий и между партиями

3.2.1. Сравнение свойств пряжи между навоями внутри партий.

3.2.2. Сравнение свойств пряжи между навоями, принадлежащими разным партиям.

3.3. Возможность представления технологических свойств льняной пряжи в виде комплексного показателя

3.4. Результаты пошагового регрессионного анализа

3.5. Корреляционный анализ связи обрывности с технологическими свойствами льняной пряжи

4. ИССЛЕДОВАНИЕ ВЗАИМОСВЯЗИ МЕЖДУ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОЙ ПРОЧНОСТЬЮ

ЛЬНЯНОЙ ПРЯЖИ И ЕЕ РАЗРЫВНОЙ НАГРУЗКОЙ

5. АНАЛИЗ ИЗМЕНЕНИЯ ПРОЧНОСТИ ЛЬНЯНОЙ ОСНОВНОЙ ПРЯЖИ ПО

ЗОНАМ ГЛУБИНЫ ЗАПРАВКИ ТКАЦКОГО СТАНКА

5.1. Влияние временного фактора на сохранение степени изменения прочности льняной пряжи

5.2. Изменение прочностных характеристик пряжи по глубине заправки ткацкого станка.

6. ПРОГНОЗИРОВАНИЕ ОБРЫВНОСТИ ОСНОВНЫХ НИТЕЙ В ТКАЧЕСТВЕ ПО

УСОВЕРШЕНСТВОВАННОМУ МЕТОДУ.

6.1. Обеспечение достоверности информации о натяжении основных нитей на ткацком станке.

6.2. Обеспечение достоверности информации о прочности пряжи.

6.3. Результаты производственной проверки усовершенствованного метода прогнозирования обрывности.

В настоящее время на отечественном и зарубежном потребительский рынках увеличился спрос на льняные ткани, поскольку лен обладает уникальными, в сравнении с другими волокнами, гигиеническими свойствами. Опыт последних лет показывает, что производство сохранилось на тех предприятиях, которые взамен массового производства перешли на выполнение конкретных заказов относительно небольших объемов. В такой экономической ситуации, когда промышленность, ориентируясь на потребительский спрос, быстро обновляет ассортимент и создает принципиально новые изделия, предприятию необходимо оперативно менять технологические режимы. Для этого нужны методы подбора оптимальных режимов, которые позволили бы в короткий срок и с минимальными затратами предлагать режим для эффективного производства ткани. Критерием эффективности производства ткани продолжает оставаться обрывность нитей в процессах ее переработки.

Рациональный режим ткачества может быть найден на основе опыта в процессе выработки ткани или при использовании активного натурного эксперимента, что связано с большими затратами времени и сырья. Такая оптимизация при часто менящемся ассортименте малоэффективна.

Машинный эксперимент на базе быстродейсвущих ПЭВМ открывает широкие возможности для оптимизации режимов при создании нового ассортимента тканей, а также при совершенствовании существующей технологии. В основе машинного эксперимента лежит математическая модель процесса. Имитационное моделирование наиболее близко к наs турному эксперименту, так как повторяет элементарные явления, обуславливающие изучаемый процесс. Прогнозирование обрывности, являющееся частью имитационного моделирования, позволит на основе оценки напряженности процесса с учетом закона нагружения и прочностных характеристик основных нитей выбрать рациональный режим лъноткачества.

Актуальность тсмы диссертационной работы заключается в том, что она направлена на совершенствование процесса лъноткачества путем оперативного управления технологическими режимами на основе использования современных методов моделирования процесса и прогнозирования обрывности нитей.

Диссертационная работа выполнена в соответствии с тематическим планом научно-исследовательских работ в рамках госбюджетной НИР N 1.2.ООП "Создание новых ресурсосберегающих экологически чистых процессов текстильного производства с применением новых методов оценки свойств текстильных материалов и автоматизированного проектирования".

Пр.пып настоящей работы является совершенствование метода прогнозирования обрывности льняных основных нитей в ткачестве для обеспечения в дальнейшем оперативного выбора технологических режимов лъноткачества.

Для достижения поставленной цели в работе решены следующие задачи:

- анализ причин обрывов основной пряжи при выработке тканей льняного ассортимента:

- изучение связи между отдельными качественными характеристиками льняной основной пряжи, их комплексом и обрывностью основы в проuecce ткачества;

- исследование взаимосвязи между технологической прочностью льняной пряжи различных линейным плотностей и ее разрывной нагрузкой, определенной стандартным методом;

- анализ и математическое описание изменения прочностным характеристик льняной пряжи по мере перемещения ее от навоя к опушке ткани;

- разработка методики Формирования представительной выборки прочности пряжи, необходимой для расчета прогнозируемой обрывности;

- совершенствование метода прогнозирования обрывности льняной основной пряжи с учетом изменения ее прочностных характеристик по глубине ткацкого станка и проверка работоспособности усовершенствованного метода. мртплы итлтрпгизания- Решение поставленных задач осуществлялось с применением экспериментальных и статистических методов исследования. Экспериментальная часть диссертации выполнена с использованием метода электротензометрии при измерении натяжения основных нитей на ткацком станке и оценке технологической прочности пряжи, метода непосредственного наблюдения при контроле обрывности. Исследования по определению технологических свойств пряжи проводились на оригинальных и серийных испытательных текстильных приборах. При статистической обработке экспериментальных данных использовались методы Факторного, корреляционного, пошагового регрессионного и дисперсионного анализов, а также статистические критерии согласия. Результаты экспериментов обрабатывались с помощью методов математической статистики при использовании пакетов стандартных прикладных программ STADIA, STATGRAPHICS и программно-апмное обеспечение метода прогнозирования обрывности выполнено на языке TURBO-PASCAL для ПЭВМ.

Научная нпвизна работы заключается в том, что впервые:

- с использованием метода идентификации при изучении причин обрывов льняной основной пряжи на ткацком станке, выявлено равное соотношение между долей обрывов, вызванных наличием в нитях "слабых мест" и ослаблением структуры под действием многокртных растягивающих и истирающих воздействий;

- доказана статистическая значимость связи между реальным уровнем обрывности льняной основной пряжи на ткацком станке и ее технологической прочностью и между обрывностью и средним значением разрывной нагрузки "слабых нитей":

- дано математическое описание взаимосвязи между технологической прочностью льняной пряжи средней линейной плотности и' ее разрывной нагрузкой, позволяющее исключить экспериментальную оценку технологической прочности, заменив эту операцию стандартными полуцикловыми испытаниями пряжи:

-предложена методика отбора и формирования представительной выборки прочности пряжи, позволяющая получить достоверную исходную информацию о прочности основных нитей на навое для расчета прогнозируемой обрывности:

- предложена математическая модель изменения прочностных характеристик льняной пряжи средней линейной плотности по зонам глубины заправки ткацкого станка, что позволяет уточнить существующую методику прогнозирования обрывности.

Практическая значимость. Доказана возможность и целесообраз-' ность применения разработанного ранее и усовершенствованного в настоящей работе метода прогнозирования обрывности основных нитей в льноткачестве. Предложенные математические модели изменения прочностных характеристик льняной пряжи Ссредней линейной плотности} по глубине ткацкого станка, введенные в алгоритм и программу прогнозирования обрывности, позволяют при расчете обрывности учесть потерю прочности пряжи в процессе тканеобразования. Полученное математическое описание взаимосвязи между технологической прочностью льняной пряжи средней линейной плотности и разрывной нагрузкой, дает возможность исключить экспериментальную оценку технологической прочности, заменив эту операцию стандартными испытаниями. Производственная проверка усовершенствованного метода прогнозирования обрывности в условиях АО "КЛК" показала близость значений прогнозируемой и реальной обрывности, что дает возможность рекомендовать этот метод в дальнейшем для прогнозирования обрывности на основе эксериментально-расчетной информации о прочности и натяжении нитей в процессе тканеобразования. Это позволит в дальнейшем перейти к автоматизированному машинному эксперименту по оптимизации технологического режима ткачества.

Апппбапмя пабптьт. Основные результаты работы были доложены и получили положительную оценку:

- на итоговом заседании 50-ой юбилейной конференции молодых ученых и студентов, КГТУ, Кострома, 1998 г.

- на всероссийской научно-технической конференции "Проблемы льно-перерабатывающего комплекса России" "Лен-98", КГТУ, Кострома, 1998 Г.

- на всероссийской научно-технической конференции "Современные наукоемкие технологии и перспективные материалы текстильной и лег

SO

ОБЩИЕ ВЫВОДЫ

1. В результате анализа с использованием метода идентификации причин обрывов льняной основной пряжи и их распределения по зонам глубины заправки ткацкого станка установлено, что:

- наибольшее число обрывов приходится на зону опушка ткани-ремизы, что подтверждает аналогичные исследования других авторов;

- обрывы примерно в равной степени вызваны наличием в нитях слабых мест С 35.2%0 и ослаблением структуры под действием растягивающих С 38. АХ) и истирающих (26.4%) воздействий.

2. На основе сравнительного анализа технологических свойств льняной пряжи между навоями внутри партий и между партиями установлено, что при прогнозировании обрывности для достоверной оценки технологических свойств нитей с навоев одной партии их отбор производится случайным образом с любого навоя, при смене партии необходим повторный анализ.

3. Б результате проведенного факторного анализа с вращением Факторного пространства и пошагового регрессионного анализа не выделен комплексный показатель технологических свойств льняной пряжи.

4. По результатам парного корреляционного анализа установлено, что на обрывность основных нитей в ткачестве существенно влияют такие технологические свойства льняной пряжи, как технологическая прочность, разрывная нагрузка "слабых нитей" и коэффициент вариации гю относительному разрывному удлинению.

5. Предложены Формулы для расчета сводных характеристик технологической прочности льняной пряжи средней линейной плотности по результатам оценки разрывной нагрузки нитей.

6. На основе проведенной количественной оценки потери прочности льняной основной пряжи в процессе тканеформирования, предложена математическая модель, позволяющая при известной разрывной нагрузке пряжи на навое рассчитать значение прочности пряжи в различных зонах по глубине ткацкого станка.

7. Определен доверительный объем выборки значений прочности льняной пряжи для расчета прогнозируемой обрывности.

8. Предложена методика подготовки исходной информации о прочности пряжи для прогнозирования обрывности в ткачестве. В программу расчета прогнозируемой обрывности внесены модели, учитывающие изменение прочности пряжи при ее перемещении по зонам глубины заправки ткацкого станка.

9. На основе сопоставления прогнозируемой и фактической обрывности доказана работоспособность усовершенствованного метода прогнозирования обрывности нитей, что позволяет рекомендовать его для исследований технологического режима и оптимизации процесса ткачества.

1. Золоторевский Л. Т. Обрывность основы на ткацких станках. -М.: Легкая и пищевая промышленность, 1982.-89с.

2. Шутова Н.Е., Филоненко В. И. Обрывность нитей и устойчивость технологического процесса.-М.: Легпромбытиздат, 1989.-111с.

3. Любимов Н. С., Манухин А. С. Пути снижения обрывности в хлопкоткачестве. -М.: Легкая индустрия, 1968.-117с.

4. Оников э. А. Причины обрывности основных нитей на станках типа АТПР. // Текстил. пром-сть.- 1980.-N3.-с.40-41.

5. Овцин Н. К. К вопросу о снижении обрывности основных нитей на ткацких станках. //Изв.вузов. Технол. текстил. пром-сти. -1962.-N5.-С.103-108.

6. Справочник по льноткачеству / Под. ред. С. А. Дынника. -М.: Издательство научно-технической литературы РСФСР, i960.-543с.

7. Васильев А. В., Николаев С. Д. Пути снижения обрывности нитей на станках СТБ2-250 // Текстил. пром-сть. 1983. -N10.-с.41-43.

8. Геионок Б. И. Статистический контроль процесса ткачества. -М.: Легкая и пищевая промышленность, 1983.-85с.

9. Юркевичюс С. -В. И. Выносливость, как один из показателей обрывности пряжи в технологическом процессе прядения и ткачества. //Изв. вузов. Технол. текстил. пром-сти. -1980. -N4. -с. 22-23.

10. Богза А. Д. надежность процесса ткачества на станках СТБ. -М.: Легкая и пищевая промышленность, 1981.-143с.

11. Живетин В. В. Обсуждение статьи Юркевичюеа. //Текстил. ПРОМ-СТЬ. -1986.-N5.-С.49-51.

12. Секованова л. А. Исследование процесса взаимодействия основных нитей с галевом и его имитационное моделирование.: Дисс. канд. техн. наук. -Кострома, 1995.

13. Комарова т.А. Оптимизация процесса ткачества по его математической модели.: Дисс. канд. техн. наук. -Кострома, 1989.

14. Лаучинскас М. Н. Прогнозирование обрывности основы в процессе ткачества с учетом прочностных характеристик нитей.: Дисс. канд. техн. наук. -1993.

15. Садовская о.Б. Разработка метода прогнозирования обрывности основных нитей в ткачестве.: Дисс. канд. техн. наук. -1989.

16. Шутова н.Е., Филоненко В.и. О законе распределения обрывности нитей на ткацком станке. //Изв. вузов. Технол. текстил. пром-сть. -1987. -N5. С. 55-57.

17. Баталко Т.т. Анализ обрывности основы в ткачестве. //Текстил. ПРОМ-СТЬ. -1985. -N5. -с. 52-54.

18. Антонов В. Г. О законе распределения обрывности нитей на станках СТБ в комвольном производстве. //Изв. вузов. Технол. текстил. ПРОМ-СТЬ. -1977. -N4.-с. 50-52.

19. Власов П.В., Николаев С.Д., Васильев А.в. Анализ обрывности основных нитей в ткачестве.: Конспект лекций. -М, 1985.

20. Бутузова Л.М., Кукмн Г.н. Связь прочностных характеристик пряжи с ее поперечником в зоне разрушения. //Текстил. пром-сть.-1975. -N1. -с. 70-72.

21. Давыдов А. Ф., Новиков Г. н. Изменение структуры и прочности хлопчатобумажной пряжи после многократного растяжения. // Тек-СТИЛ. ПРОМ-СТЪ. -1974. -N3. -с. 36-37.

22. Литовченко С.Ф. Совершенствование метода испытания нитей на многократное растяжение.: Дисс. канд. техн. наук. -м., 1976.

23. Zuranski F Wynagania technologich zakresie wytrzyinalosci prezectey do procesu tkania. Technik Wlokiennicky. 1980, N11-12. -p. 302-304.

24. A new out look on flax fibre properties in textiles /Kosfowski Rys2ard, Manys Stefania/ Fibres and Text. East. Eur. -1995-3 Nl-p. 20-24.

25. Лебедев H. A., Удачина г.Б. Применение метода самоистирания в петле с целью прогнозирования обрывности нитей основы в процессе ткачества, //текстил. пром-сть: Реф. сб. ЦНИИТЭИЛегпром. -1978. -N10. -с. 28-32.

26. Живетин В. В. и др. Исследование изменений внутренних напряжений в пряже. //Текстил. пром-сть. -Nil. -с.69-71.

27. Ступников А. н. Исследование влияния качественных показателей ошлихтованной пряжи на обрывность основы в процессе ткачества. Дисс. канд. техн. наук. -Кострома, 1977.

28. Миньков М.З. и др. зависимость обрывности пряжи в ткачестве от ее разрывного удлинения. //Текстил. пром-сть. -1971. -N6. -с:30-31.

29. Гришин П.Ф. Об обрывности на ватерах. //Сборник научно-исследовательских работ по прядению. -М. ЦНИИХБП, 1937. -с. 354-374.

30. Будников В. И. О вероятности обрыва пряжи. //Сборник научно-исследовательским трудов. -М.: МТИ, 1969, т. 22.-494с.

31. Krause Н. W. CProf., Dipl-YndD. Gedanken гиг statistik. Fadenbrucren. "Mittex". -Nil, 1977, p.316.

32. Юркевичюс С. -В. И. Модель обрывности нити в технологическом процессе. //Текстил. пром-сть. -1986. N2. -с. 46-48.

33. Власов В. П., Шотланд Я., Николаев С. Д. Прогнозирование темно-логического процесса ткачества.: учебное пособие. М, 1989.

34. Гинсбург Л.Н. Исследование теории "выбросов" или пересечение стационарным случайным процессом заданного уровня для изучения некоторого класса задач текстильной темнологии. //Изв. вузов. Темнол. текстил. пром-сть. -1977. -N3.

35. Тихонов В. И. Выбросы случайных процессов. -М.: Наука, 1970.

36. Мшвениерадзе А.П., Хавкин В.П. Моделирование связи между прочностью и обрывностью. //Сборник научных трудов. -М., 1978.

37. Лустгартен Н. В., Садовская 0. Б. Прогнозирование обрывности нитей с помощью случайных процессов. //Изв. вузов. Технол. текстил. пром-сть. -1989.-N4. -с. 61-64.

38. Лустгартен Н. В., Садовская 0. Б. Оценка стационарности и нормальности случайного процесса натяжения основных нитей на ткацком станке. //Изв. вузов. Технол. текстил. пром-сть.-1988. -N4. -с.44-46.

39. Пыханова Т. В. Совершенствование метода прогнозирования обрывности основы с учетом стахостичности процесса.: Дисс. канд. техн. наук. -Кострома, 1996.

40. Лустгартен Ю. Л. Подсистема прогнозирования обрывности основы для САПР ТП образования ткани.: Дисс. канд. техн. наук. -Кострома, 1997.-/zz

41. Разумеев К. Э. Прогнозирование обрывности в шерстопрядении. //Изв. вузов. Текнол. текстил. пром-сть. -1999. -W3.

42. Разумеев К. Э. Оценка обрывности в шерстопрядении средствами теории выбросов случайный функций. //Текстил. пром-сть. -1999. -N8. -с. 25-29.

43. Хан Г., Шапиро С. Статистические модели в инженерных задачах. -М.: Мир, 1969. -395с.

44. Кусакова л. г. и др. к вопросу исследования усталостных характеристик при многократном растяжении аппаратной пряжи и их связь с обрывностью в ткачестве. //Научно-исследовательские труды ЛатНИИЛП. -Рига: Звайзне, 1972.

45. Крутикова В. Р. Стабилизация технологического режима жаккардового ткачества при двухнавойной вертикальной заправке.: дисс. канд. техн. наук. -Кострома, 1992.

46. ГОСТ 6611.2-73. Нити текстильные. Методы определения разрывной нагрузки и разрывного удлинения. Введ. 01.01.77. -М.: Изд-во стандартов. 1978, -с.14-19.

47. Клем Л. и др. Математические модели статистического контроля в текстильной промышленности. -М.: Легкая индустрия, 1971.-358с.

48. Плюта В. А. Сравнительный многофакторный анализ в экономических исследованиях. М., "Статистика", 1980.4Z5

49. Вучков И. и др. Прикладной линейный регрессионный анализ. -М. "Финансы и статистика", 1987.

50. Ломагин В. Н. Разработка метода и определение механических свойств пряжи при нагружении движущейся нити с использованием ЭВМ.: лиссканд. техн. наук. -Кострома, 1986. -223с.

51. Севостъянов А. Г. Методы и средства исследования механических процессов текстильной промышленности. -М.: Легкая индустрия, 1980. -392.

52. ОСТ 17-854-80. Нити текстильные. Методы испытаний на многократное растяжение.

53. Золоторевский Л. Т. Исследование причин разрушения основной пряжи в процессе ткачества и повышение ее технологическихх свойств: Автореферат дис. канд. техн. наук. Л., 1966.

54. Лустгартен Н.В. Разработка методов оптимизации и стабилизации технологического режима процесса образования ткани.: Лис. докт. техн. наук. Кострома, 1983.

55. Лустгартен Н.В., Глотова Т. М., Смирнов Е. А. САПР технологических режимов ткацкого производства. М. - 1993.

56. Фурычева М.С. Разработка метода прогнозирования ряда технологических параметров процесса Формирования ткани на основе теории нелинейной наследственной вязкоупругости.: Лис. канд. техн. наук. Кострома, 1997.

57. Лапшин В. В. Разработка структуры и исследование технических параметров программно-аппаратного комплекса для измерения натяжения нитей в процессах ткачества.: Лис. канд. техн. наук. Кострома, 1998. '

58. Василъченко В. Н. Исследование прибоя утка. М.: - 1959.-37с.

59. Широва Е.А. Взаимосвязь деформации и натяжения основных нитей по глубине заправки ткацкого станка. //Изв. вузов. Технол. текстил. пром-сть. 1998. -N4.

60. Лустгартен н. В., Садовская 0. Б., Пыханова т. В. Изменение натяжение основы по глубине заправки ткацкого станка.//Изв. вузов. Технол. текстил. пром-сть. -1993. -N4.

61. Тагильцев Ю.Г. Метод автоматизированных исследований характеристик системы заправки ткацкого станка.: Дис. канд. техн. наук. Кострома, 1998.

62. Ефремов Е.Д. Оценка влияния силы тяжести ламели на натяжение нити при зевообразовании. //Изв. вузов. Технол. текстил. пром-сть. 1990, N5.-C51.

63. Шутова С.А. Деформация и натяжение основных нитей на станке СТБ: Автореферат дис. канд. техн. наук. Л., 1983.

64. Брянский Л. Н. Краткий справочник метролога. м., 1991.1. УЛ5Г