автореферат диссертации по технологии материалов и изделия текстильной и легкой промышленности, 05.19.03, диссертация на тему:Теоретические основы проектирования параметров кулирного трикотажа и разработки технологических режимов его производства с учетом деформационных свойств нитей и полотен

САНКТ-ПЕТЕРБУРГСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ ТЕХНрДОГ^И ДИЗАЙНА

1 О ФЕ8 № авах рукописи

УДК 677.025.1 -.611.661.026.2:677.017

ТРУЕВЦЕВ Алексей Викторович

ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ ПРОЕКТИРОВАНИЯ ПАРАМЕТРОВ КУЛИРНОГО ТРИКОТАЖА И РАЗРАБОТКИ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ РЕЖИМОВ ЕГО ПРОИЗВОДСТВА С УЧЕТОМ ДЕФОРМАЦИОННЫХ СВОЙСТВ НИТЕЙ И ПОЛОТЕН

Специальность 05.19.03. Технология текстильных материалов

Автореферат диссертации на соискание ученой степени доктора технических наук

Санкт-Петербург 1998

Работа выполнена в Санкт-Петербургском государственном университете технологии и дизайна на кафедре технологии и оборудования трикотажного производства.

Научные консультанты: доктор технических наук, доктор технических наук.

Официальные оппоненты: доктор технических наук, доктор технических наук, доктор технических наук,

профессор Л.П.Ровинская профессор А.М.Сталевич

профессор С.Х.Симин профессор Б.С.Окс профессор К.Е.Перепелкин

Ведущее предприятие - АО "Ника" (Санкт-Петербург).

Защита диссертации состоится О" /ре^р&илС- 1998 г. в -{О час на заседании диссертационного Совета Д 063.67.01 при Санкт-Пстербургскол государственном университете технологии и дизайна.

Адрес: 191186, С.-Петербург, ул. Б. Морская, 18, ауд.241. С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке университета.

Автореферат разослан" ¿Г " 199^'г.

Ученый секретарь диссертационного Совета д.т.н., доцент

А.Е.Рудин

_—

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. В настоящий момент в отечественной трикотажной промышленности сложилась достаточно сложная ситуация, связанная со снижением спроса на российские товары. Низкая конкурентоспособность и высокая себестоимость значительной части выпускаемой продукции настоятельно требует повышения качества трикотажа на основе новых ресурсосберегающих технологий его производства. Одним из путей решения данной проблемы следует считать поиск методов учета свойств нитей и полотен при разработке рациональных научно обоснованных режимов изготовления трикотажных изделий. Результаты, полученные отечественными и зарубежными исследователями, указывают на наличие влияния свойств сырья и деформационных характеристик полотен на протекание процесса вязания и поведение трикотажа при эксплуатации потребителем. Решение указанной задачи способствовало бы скорейшему выходу отечественной трикотажной промышленности на мировой рынок с изделиями, отличающимися высокой стабильностью линейных размеров, равномерностью петельной структуры и обладающими деформационными свойствами, обеспечивающими комфортность в носке.

Значимость проведенной работы подтверждается тем, что исследование проводилось в рамках Межвузовской научно-технической программы "Перспективные материалы и изделия легкой промышленности", Территориальной отраслевой программы "Интенсификация-90", отдельные разделы диссертации выполнялись в интересах программы 'Русский лен", по хоздоговорам с АО "Марат" (Таллинн) и Смоленской грикотажной фабрикой, а также в порядке творческого содружества с Университетом им. С. де Монфорта (Лестер, Великобритания), Инсти-гутом текстильной техники при Высшей технической школе земли Нижний Рейн - Вестфалия (Аахен, ФРГ), фирмой "Шлафхорст" (ФРГ), \0 "Красное Знамя" (С.-Петербург), АО "Ника" (С.-Петербург), АО 'Книф-Канга" (Таллинн, Эстония), Ленинградским Домом моделей грикотажных изделий, Экспериментальным заводом "Спорт" (С.Петербург), Кироваканским ПТО им. Камо (Армения), СП "Линтекс" 'С.-Петербург), ИЧП "Корона" (С.-Петербург). В выполнении экспериментов по теме диссертации принимали участие аспиранты, которыми

автор руководил в качестве научного консультанта, и студенты кафедры технологии и оборудования трикотажного производства СПГУТД.

Цели и задачи исследования. При проведении работы предусматривалось создать теоретические основы проектирования параметров кулирного трикотажа и разработки режимов его производства с учетом деформационных свойств нитей и полотен.

Для достижения этой цели были поставлены следующие задачи:

- провести анализ существующих методов проектирования и исследования параметров кулирного трикотажа, технологии его производства и оценки свойств нитей, используемых в трикотажном производстве;

- исследовать растяжение нитей и полотен при технологических нагрузках, возникающих в процессе вязания;

- разработать методики оценки физико-механических свойств нитей, влияющих на параметры кулирного трикотажа;

- разработать методику проектирования технологических параметров трикотажа главных и рисунчатых переплетений, учитывающую свойства нитей;

- разработать режим товароотвода кругловязальной машины с учетом деформационных свойств полотна;

- сконструировать устройство, обеспечивающее стабилизацию условий товароотвода на кругловязальной машине;

- предложить методику оценки свойств трикотажа, моделирующую условия его двухосного нагружения в процессе вязания и эксплуа тации;

- разработать методику прогнозирования и предупреждения по требительской усадки трикотажа.

Методы исследования. Методической основой исследования яви лись современные достижения теории вязания, текстильного материало ведения, сопротивления материалов (теории нелинейного изгиба тонкю упругих стержней, теории вязкоупругости) и прикладной математики Методологическим принципом, положенным в основу способов оценю деформационных характеристик нитей и полотен, явилось предположе ние о проявлении текстильными материалами различных свойств в за висимости от условий испытания, переработки и эксплуатации. Пр] проведении экспериментов применялась отечественная и зарубежна:

стандартизованная измерительная аппаратура, а также запатентованные оригинальные испытательные установки. Обработка опытных данных проводилась на ЭВМ ЕС-1022, ЕС-1036, ПЭВМ ДВК-3 и ГОМ РС по пакетам прикладных программ.

Научная новизна результатов работы состоит в следующем:

- предложены методики оценки изгибной жесткости и коэффициента трения нити, учитывающие характер ее нагружения в петле кулир-ного трикотажа;

- создан банк данных значений жесткости и коэффициентов трения нитей разной структуры и волокнистого состава;

- применение к описанию структуры трикотажа нелинейной теории изгиба тонких упругих стержней Лява-Попова позволило получить универсальный метод проектирования технологических параметров полотен главных и рисунчатых переплетений, учитывающий изгибную жесткость и статический коэффициент трения нити о нить;

- показано, что рисунчатые ячейки прессового трикотажа ("прессовые комплексы") четного и нечетного индекса имеют разную конфигурацию;

- теоретически описан феномен вырождения прессового наброска в протяжку при индексе прессового комплекса выше 3;

- обоснована формула для расчета напряжения в кулирном трико-

гаже;

- установлено, что у различных кулирных полотен переход от первой ко второй фазе одноосного растяжения наблюдается при напряжении 0,2-0,3 МПа, а максимум податливости - при 0,3-0,6 МПа;

- введено понятие "лабильности трикотажа" как комплексного критерия, включающего длину нити в петле, валентность переплетения, жесткость при изгибе и коэффициент трения пряжи, позволяющий прогнозировать деформационные характеристики полотен во второй фазе растяжения;

- предложена методика прогнозирования деформационных (разрывных) характеристик полотен в третьей фазе растяжения;

- предложен "коэффициент деформируемости полотна по ширине" я обнаружена связь этого параметра с оптимальными условиями това-зоотвода кругловязальной машины;

- выявлены виды периодической неровноты структуры круглого трикотажного полотна и сформулированы подходы к ее снижению, в частности, за счет применения адаптивного пружинного ширителя (патент № 2002867 РФ);

- разработана методика определения деформационных свойств трикотажа в условиях, воспроизводящих его нагружение при товароот-воде, и предложен соответствующий стенд (патент № 2061239 РФ);

- обнаружена невозможность применения принципа независимости последовательности приложения сил при описании напряженно-деформированного состояния трикотажа;

- исследованы особенности ползучести трикотажа при одноосном и двухосном растяжении.

Практическая значимость полученных результатов состоит в следующем:

- предложены номограммы для определения жесткости при изгибе и статического угла трения нити о нить для хлопчатобумажной пряжь линейной плотности от 10 до 72 текс;

- разработана методика прогнозирования коэффициента деформируемости полотна по ширине на основании величины лабильности три котажа;

- предложены номограммы для определения оптимальных условт товароотвода кругловязальной машины;

- сформулированы подходы к уменьшению разноширинности по лотна внутри рулона и между рулонами, позволяющие снизить их уро вень в 1,5-2 раза;

- разработан комплекс устройств, обеспечивающих стабилизации процесса товароотвода круглого трикотажного полотна;

- разработаны методики прогнозирования и предупреждения по требительской усадки трикотажа из гидрофильных волокон.

Результаты проведенных исследований внедрены:

- в ПТО им. Камо (Кировакан, 1987);

- на Смоленской трикотажной фабрике (1989);

- в АО "Марат" (Таллинн, Эстония, 1992);

- в АО "Книф-Канга" (Таллинн, Эстония, 1993);

- в СП "Линтекс" (С.-Пстербург, 1995);

- в Государственном центре перевязочных, шовных и полимерных материалов в хирургии при Институте хирургии им. А.В.Вишневского РАМН (Москва, 1996);

- в АО "Красное Знамя" (С.-Петербург, 1993-1996);

- на заводе "Вулкан" (С.-Петербург, 1996);

- в АО "Ника" (С.-Петербург, 1996);

- в АОЗТ "Арахна" (С.-Петсрбург, 1996);

- в ИЧП "Корона" (С.-Петербург, 1997);

- в учебный процесс СПГУТД (1988-1996).

Материалы диссертационной работы вошли в лабораторный практикум и 2 учебных пособия, легли в основу курсов "Прикладная механика нитей и трикотажа" (1991) и "Принципы инженерного творчества" (1991), а также в дисциплину "Теория технологических процессов" (1997) для бакалавров, обучающихся по плану подготовки магистров.

Апробация работы. Результаты исследований докладывались, обсуждались и получили положительную оценку на

- конференции "Обновление продукции народного потребления в легкой промышленности и управление на современном этапе" (Таллинн, 1986);

- Московской городской конференции молодых исследователей (1988);

- техническом совете Ленинградского Дома моделей трикотажных изделий (1988);

- конференции "Современные технологии производства пряжи для хлопчатобумажного трикотажа" (Пенза, 1989);

- Петербургском текстильном коллоквиуме (1989, 1990, 19931996);

- конференции "Вклад ЛИТЛП им. С.М.Кирова в развитие отрасли" (Ленинград, 1990);

- школе-семинаре фирмы "Майнор" для ИТР объединения "Марат" (Таллинн, 1991);

- республиканской конференции "Молодые исследователи - текстильной и легкой промышленности страны" (Москва, 1991);

- республиканской конференции молодых исследователей "Текстиль-92" (Москва, 1992);

- республиканской конференции "Текстиль-93" (Москва, 1993);

- объединенном семинаре "Механика и технология полимерных и композиционных материалов и конструкций" (НТО им. А.Н. Крылова совместно с семинаром по механике деформируемого твердого тела им.В.В .Новожилова Санкт-Петербургского научного центра РАН) -СПб., 1995, 1996, 1997;

- конференции "Современные технологии текстильной промышленности" (Текстиль-95; Москва, 1995);

- конференции "Перспективные материалы и изделия легкой промышленности" (СПб., 1995);

- международной конференции "Новое в технике и технологии текстильной промышленности" (Витебск, 1994);

- международной конференции "Лен-96" (Кострома, 1996);

- международной конференции "Теория и практика разработки оптимальных технологических процессов и конструкций в текстильном производстве" ("Прогресс-96" - Иваново, 1996);

- заседании кафедры технологии и оборудования трикотажного производства СПГУТД (1987, 1990, 1991,1993, 1996, 1997);

- заседании кафедры сопротивления материалов СПГУТД (1995).

Публикации. Материалы диссертационной работы отражены в 61

публикации.

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, девяти разделов, общих выводов и рекомендаций, списка литературы и приложений. Содержит 740 стр., из которых 334 стр. машинописного текста основного содержания. В работе имеется 170 рисунков, 131 таблица. Список литературы содержит 479 наименований.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении изложены основные задачи трикотажной промышленности, обоснованы актуальность темы диссертации, сформулированы цели и задачи работы, отмечены научная новизна и практическал ценность полученных результатов.

В первом разделе изложены современный уровень методов проек тирования и исследования параметров кулирного трикотажа, техноло гии его производства и способов оценки свойств используемых нитей.

Отмечено, что в теории вязания существуют как эмпирические, так и теоретические методы проектирования технологических параметров кулирного трикотажа, причем для первых характерна точность, а для вторых - универсальность. Последнее качество становится особенно важным в условиях постоянного расширения сырьевой базы трикотажной промышленности и освоения новых видов химических нитей. Следовательно, вновь возникает задача разработки универсальной методики, достаточно точной и демонстрирующей механизм влияния свойств нити на параметры трикотажа, что должно обеспечить научно обоснованное управление технологическим процессом вязания при изменениях характеристик сырья для получения изделий с заданными параметрами. С этих позиций наиболее удачной представляется модель петли Постля-Мандена, которую и решено взять в качестве прототипа для дальнейших разработок.

В ассортименте кулирного трикотажа доминирующее положение по-прежнему занимают изделия, получаемые из кругловязаного полотна. Проведенный анализ закономерностей развития вязальной техники указывает на перспективность кругловязального оборудования. Вместе с тем, отмечается, что надежность, точность и стабильность технологии круглого трикотажного полотна невысока, что приводит к снижению производительности оборудования, перерасходу сырья и препятствует улучшению потребительских свойств изделий. Сделан вывод о том, что нестабильность линейных размеров (разноширинность) круглого полотна порождается, в значительной мере, отсутствием научно обоснованных режимов товароотвода, учитывающих деформационные свойства трикотажа.

Проектирование деформационных свойств трикотажа методами структурной механики представляется задачей еще более сложной, чем проектирование свойств пряжи (например, жесткости пряжи при изгибе). Проведенный анализ литературы приводит к выводу о целесообразности применения в прикладных задачах не структурного, а феноменологического подхода, заключающегося в получении эмпирических зависимостей между интересующими технолога параметрами трикотажа и свойствами нити. Последние желательно не рассчитывать, а определять экспериментально с целью повышения точности результата.

Во втором разделе проведен анализ процесса петлеобразования с распределением, характерного для большинства двухфонтурных круг-ловязальных машин. На основе работ С.Х.Симина и В.ШЦербакова выведено соотношение (1) глубины кулирования в цилиндре Ищ и

диске кщ, обеспечивающее нормальное протекание петлеобразования

. 7Г + 1 , К— 1 л\

= --—г, (1)

где с? - средний диаметр нити, мм; г - радиус стержня крючка иглы диска, мм.

Расчеты, выполненные в разделе 2, показывают, что при купировании нить получает натяжение 5-6 сН/текс, что вызывает напряжение 75-90 МПа (30-50% от разрывного для пряжи из натуральных волокон) Как показали эксперименты, проведенные на автоматическом релаксо-метре деформации по экспресс-методу А.М.Сталевича, хлопчатобумажная, хлопко-льняная, льновискозная и полушерстяная пряжа при указанных напряжениях проявляют ползучесть и ведут себя как объекты обладающие линейной вязкоупругостью. При вложении в пряжу хими ческих волокон зависимость "нагрузка-удлинение" приобретает нели нейный вид за счет нелинейного характера нарастания в пряже остаточ ной деформации, но зависимость обратимой деформации от нагрузи все равно остается линейной. При технологических нагрузках остаточ ный компонент достигает половины получаемой пряжей деформации 1 сопоставим с величиной усадки пряжи при последующих влажно тепловых обработках трикотажа.

В третьем разделе разработана методика определения жесткостс нитей, воспроизводящая условия их изгиба в петле кулирного трикота жа и заключающаяся в тензометрическом измерении величины силы изгибающей образец при заданных характеристиках его деформации, < последующим пересчетом силы в жесткость на основе аппарата нели нейной теории упругости. Получены зависимости изгибающего момент; от кривизны - диаграммы изгиба - для наиболее типичных текстильны; нитей. Нелинейность некоторых диаграмм указывает на то, что жест кость нити при изгибе не является константой. Но в интересующем тех нолога диапазоне кривизны диаграмма может быть аппроксимирован; адекватной линейной моделью, а жесткость принята за константу.

Таблица

Жесткость при изгибе наиболее распространенных видов нитей

Удельная

Вид нити жесткость при изгибе,

сН-мм2/текс

Шерстяная пряжа 0,009

Полушерстяная пряжа 0,011-0,019

Хлопчатобумажная, хлопкосиблоновая, хлоп-

колавсановая:

- одиночная кольцевая; 0,009-0,011

- одиночная ПМСП; 0,011-0,014

- крученая 0,012-0,017

Высокообъемная ПАН пряжа 0,014-0,026

То же, комбинированная пневматического

способа формирования 0,014-0,017

Комплексная нить 0,021-0,047

Текстурированная нить эластик 0,017

То же, белан 0,050

Обнаружено, что увеличение доли вложения нитрона в полушерстяную пряжу приводит к повышению жесткости. Отмечено, что вложение коротковолокнистого (котонизированного) льна и вискозного волокна в хлопчатобумажную пряжу повышает ее жесткость, а вложение лавсана - снижает. Опыты показали, что между линейной плотностью пряжи и ее жесткостью имеется линейная зависимость при постоянном уровне коэффициента крутки. Крутка оказывает на жесткость пряжи очень большое влияние: например, для хлопчатобумажной пряжи 25 текс возрастание крутки до ат =38 практически не отражается на жесткости, но дальнейшее повышение крутки приводит к резкому росту этого показателя. Отбелка и крашение полотна увеличивают жесткость образующей его пряжи, в среднем, на 20-25% при использовании традиционных мягчителей, но применение прогрессивных технологий позволяет снизить указанный прирост вдвое.

Предложенная методика была применена для оценки жесткости при изгибе хирургических нитей, поскольку кривизна нити в участках

хирургических швов близка к кривизне нити в структуре трикотажа. Испытания показали, что оценка жесткости разработанным методом имеет высокую корреляцию с реальным поведением нитей при хирургических манипуляциях.

Наряду с жесткостью при изгибе, важнейшей характеристикой нити является статический коэффициент трения нити о нить, или его арктангенс, называемый углом трения. Предложена методика определения угла трения при действии нагрузки, соответствующей величине контактной силы, действующей в петле кулирного трикотажа и равной 1-4 сН/нить. Установлено, что увеличение силы нормального давления уменьшает угол трения, причем для большинства видов пряжи и нитей эта зависимость в исследуемом диапазоне нагрузок носит линейный характер. Увеличение линейной плотности пряжи приводит к росту угла трения, величина крутки практически не оказывает на него влияния, отделочные процедуры (отбелка, крашение, печать) повышают угол трения при силе нормального давления менее 2 сН/нитъ, но при большей нагрузке их влияние уже не ощущается.

Четвертый раздел посвящен разработке методики проектирования технологических параметров кулирного трикотажа с учетом жесткости нити при изгибе и статического угла трения нити о нить. Рассмотрена петля трикотажа, находящегося в условно-равновесном состоянии (УРС). Как следует из классических работ И.И.Шалова, Д.Л.Мандена, Дж.Нэптона, технологические параметры полотна, связанного из нетермопластичных нитей, определяются 1) длиной нити в петле (модулем петли); 2) линейной плотностью нити; 3) ее волокнистым составом и 4) коэффициентом крутки; 5) видом переплетения. При идентичности последних четырех параметров основные характеристики полотна А, В. С определяются исключительно длиной нити в петле (ДНП). Особо подчеркивается, что два полотна при равенстве пяти перечисленных параметров будут иметь в УРС одинаковые технологические параметры, независимо от условий вязания. Такая постановка вопроса справедлива потому, что трикотаж считается приведенным в УРС, если образующая его пряжа освобождена от растягивающих усилий, которые действовала на нее в технологическом процессе (это проявляется в усадке пряжи I процессе приведения полотна в УРС). Поскольку трикотаж является ш материалом в буквальном смысле этого слова, а конструкцией, полно?

релаксации всех напряжений в УРС в нем быть не может - в противном случае он должен был бы дезинтегрироваться. Поэтому в пряже присутствуют изгибающие усилия, порождаемые ее стремлением распрямиться и приобрести исходную прямолинейную форму. Сохраняющиеся при этом напряжения изгиба создаются силами взаимодействия Р, приложенными в точках контакта смежных петель. В диссертации при анализе кулирной глади рассматривается изолированная петля, а действие соседних петель заменено упомянутыми контактными силами Р, которые по своей природе - силы нормального давления. Их величина рассчитывается по формуле Постля-Де Жонга

где Р - контактная сила, сН; / - длина нити в петле, мм; Н - жесткость нити при изгибе, сН-мм2; Ж - коэффициент Постля, учитывающий сжимаемость нити (для традиционных видов пряжи из натуральных и химических волокон равен 122).

Нити, перерабатываемые в трикотажном производстве, имеют малую жесткость при изгибе, поэтому усилия, необходимые для приобретения нитью петлевидной формы, и порождаемые ими напряжения также малы. Эта ситуация близка к задачам нелинейной теории упругости тонких стержней Лява-Попова, которая исходит из того, что вследствие малой толщины и изгибной жесткости стержня большие перемещения его концевых точек (соизмеримые с длиной самого стержня) достигаются при малых внутренних упругих деформациях. Так как в каждом малом элементе стержня присутствуют малые деформации, к ним применимы соответствующие уравнения теории упругости, но все задачи относятся к статически неопределимым. Термин "стержень" применен к нити при условии, что в последующих расчетах фигурирует его жесткость при изгибе, определенная экспериментально.

Как и в модели Постля-Мандена, в решение заложена гипотеза о том, что скольжение нити по нити в процессе релаксации деформации (усадки) трикотажа прекращается, когда угол между вертикалью и касательной к нити в точке переплетения V (рис. 1) станет равным углу трения нити о нить р. Величина р определяется экспериментально или по номограммам из раздела 3 при нагрузке, равной силе Р. В формулу (2) должна быть подставлена ДНП в УРС, такая что

Y p

в*

ъ

м У: р

HTV ! Л 5 z р

У \и'

р

/.w"w-y'-yg, P)

ЗАПР 10()

где 1зАпр - заправочная ДНП, мм; Ут - технологическая усадка пряжи (при отделке), %; Уд - потребительская усадка пряжи (при эксплуатации изделия), %.

1. Проектирование технологических параметров кулирной глади. Петельный шаг кулирной глади рассчитывается как

2XV, (4)

РВ*

где В* - меридиана петельной палочки, или расстояние между точками VhV вдоль оси OY на развертке петли, мм; Ху - смещение платинной дуги относительно игольной дуги по горизонтали, мм (рис. 1). Причем

В*= (5)

2л/2

где dy - условный диаметр нити, мм.

Ху = 2 XQy = 2(х' eos fi-y sin 0), (6)

где х' и у' - координаты точки V ъ осях Qx'y', ориентированных относительно силы Р (рис. 1); Q - центр симметрии петельной палочки.

х' = lVQ-2-^^E(kVQ;pe)-E(kVB;g>l^ (7)

У' = 2- Jy-kyg eos<ру, (8)

где Е (к; (р) - эллиптический интеграл Лежандра второго рода; к - модуль эллиптического интеграла; <р - амплитуда эллиптического интеграла; Ivq - длина упругой линии VQ, равной половине петельной па/ (я Л 2Я

лочки, которая равна 1уд = — - ^— - /3^ ^

Из формул (7) и (8) видно, что для расчета Ху требуется вычис-

лить <Pq=^~, фу = arctg

г Г^ l4í л

, 1

куп - —р=-, зная кото-

~~ л/2-

sin фу

Р В cos р)

рые, можно по таблицам определить величины Е(к; ф).

Высота петельного ряда рассчитывается с учетом того, что в точках N и >Г (рис.2) к петельной палочке приложены силы, "утапливающие" ее относительно плоскости полотна ОХУ, а в точках Ь и Ь' - силы, "выталкивающие" се. Установлено, что эти силы численно равны силе Р, действующей в плоскости полотна. Из рис. 2 видно, что высота петельного ряда может быть представлена как

В = 2(Д8тг + Г£г), (9)

где Я - радиус кривизны участка мм; г-радиальный угол дуги рад; Уы ~ проекция кривой ЬУ на вертикаль, мм.

_ 2 4гн I у

К--, г =-, Уту = у со$т-г ятт,

яйуР 20 К ЬУ

где у', г' - координаты точки Ь в осях Vу'г', ориентированных относительно силы Р.

По аналогии с (7) и (8) получены соотношения

г' = 1ЬУ -2л/я7Р [Е{кЬу,Щг)- Е(кЬу,<рь)\

у' =2л/Я/ Р -к1У соэ<рь,

ж/,.

/ , (—Л

п

2^2 ' " 2 ' ™ —V Р / " 72 *т9ь

■к - 1

причем 1ЬУ = —= агсйя

Е(к, <р), как и при расчете А, можно найти в таблицах эллиптических интегралов. Зная А и В, легко рассчитать коэффициент соотношения плотностей С=В/А и поверхностную плотность полотна Р3 = /Т/АВ.

2. Проектирование технологических параметров ластика 1+1

Как следует из работ проф. А.С.Далидовича, причина, заставляющая петли изнанки заходить за петли лицевой стороны, заключается в стремлении нити занять положение с наименьшей возможной деформацией. При этом перемещение петель по ширине будет происходить дс тех пор, пока силы упругости нити не уравновесятся силами тренш петель о петли, или до тех пор, пока лицевые петли не встретятся одна с другой.

В процессе усадки трикотажа по мере приближения его структура к УРС происходит смещение точек контакта петель. Как уже отмечу лось, в направлении петельных столбиков скольжение петель прекраща

ется, когда угол между ними достигает угла трения нити о нить Д В направлении петельного ряда протекает аналогичный процесс, который заканчивается либо соприкосновением игольных дуг соседних лицевых петель, либо раньше - под действием сил трения, препятствующих повороту платинных дуг вокруг вертикальной оси. В работе показано, что угол между плоскостью полотна и горизонтальной проекцией платинной дуги ластика, в общем случае, составляет 90 ° -/?.

Высота петельного ряда в ластике определена так же, как и в ку-лирной глади. Петельный шаг рассчитан с учетом петельного шага базовой кулирной глади. В ластике минимальный просвет между петельными палочками одной петли составляет (как и в кулирной глади)

f = A-D-d, (10)

где А - петельный шаг глади, определяемый по формуле (4), мм; d -средний диаметр нити, мм; D - диаметр игольной дуги, определяемый по формуле

D = 4Я (11)

РВ* cos/?'

Петельный шаг ластика Ал, в общем случае, не равен А, поскольку Ал зависит от величины захода изнаночных петель за лицевые, и просвет между игольными дугами соседних петель одной стороны полотна А может быть не равен/ Очевидно, что

Aj! = D + d+&, (12)

причем

A = D(sm2/3-l) + d + 2f. (13)

Зная величины Ал и В, легко вычислить коэффициент соотношения плотностей и поверхностную плотность ластика 1+1.

3. Проектирование технологических параметров прессового трикотажа

Полотно одинарного прессового переплетения рассмотрено как совокупность базовых ячеек (петель кулирной глади) и рисунчатых ячеек - "прессовых комплексов" (состоящих из прессовой петли, набросков и "верхней петли", на которую сбрасываются в процессе вязания прессовая петля и наброски) (рис.3).

т4лр-к

ДНК

Рис.3

Рис.4

Микроскопический анализ структуры 27 вариантов одинарных прессовых полотен в УРС позволил обнаружить, что остовы прессовой и верхней петель идентичны, а ажурный эффект, создаваемый прессовыми комплексами, обусловлен раздвиганием набросками соседних петельных столбиков кулирной глади. Это означает, что именно наброски определяют геометрию прессового комплекса.

При рассмотрении равновесия прессового комплекса и построении расчетной схемы учтено, что в полотнах с 1 > 3 верхние наброски расположены выше прессовой петли, либо лишь касаются ее игольной дуги (рис. 3, 4). Взаимодействие прессовой петли имеется только с первыми двумя набросками, но в предлагаемом решении оно проигнорировано, ибо есть все основания полагать, что оно не оказывает решающего влияния на форму наброска, которая соответствует конфигурации стержня малой жесткости, симметрично нагруженного на концах. Эта нагрузка создается контактными силами взаимодействия набросков с верхней петлей в точке I (рис. 3) и петлями кулирной глади, примыкающими к прессовому комплексу в точке V (рис. 3).

Из идентичности остовов прессовой и верхней петель вытекает очевидное соотношение

Впр-В*^, (14)

где ВцР - меридиана петельной палочки прессовой петли, мм; В*г -меридиана петельной палочки в петле кулирной глади из петельных столбиков, окаймляющих прессовый комплекс, мм.

Принято допущение, что с ростом индекса / прессовой петли ее длина изменяется только за счет петельных палочек, а игольная и платинные дуги остаются такими же, как и в базовой кулирной глади. Поэтому длина нити в прессовой петле составит, мм

1Пр=М

1Г (к ^ О

2 0)1

' + (.5)

2 \2 ) 2

где £> - диаметр игольной дуги, определяемый по формуле (11), мм.

Как видно из рис.3 и 4, прессовый комплекс может быть вписан в ромб, характеризующийся параметрами

АПРХ = 2(Аг + В*гФ1%а>), (16>

Влр.к=В*гФ, (17)

где АПР к ~ шаг прессового комплекса, мм; В*ПР К - меридиана зоны расширения прессового комплекса, мм, Ф - "индекс-фактор": для прессовых переплетений с четным индексом Ф = (/ + 2)12, а с нечетным - Ф -■ (/ + 1)/2. Это объясняется тем, что в переплетениях нечетного индекса игольная дуга прессовой петли находится между петельными рядами базового переплетения (рис.4). В работе показано, что угол со наклона петельных столбиков, окаймляющих прессовый комплекс, равен Д а потому

В*=В* созД (18)

где В* - меридиана петельной палочки базовой кулирной глади, мм. Меридиана наброска рассчитывается как

Вн=В*г(^~-п), (19)

где п - порядковый номер наброска.

Из (19) видно, что при> 3 для п = птах получаем В*н < 0, то есть меридиана наброска теряет физический смысл. Это означает, что набросок вырождается в горизонтальную протяжку, не соприкасающуюся с прессовой петлей. Длина таких набросков-протяжек равна

2 (В*пр+В*нуё%. (20)

Для расчета длин набросков с В*н > 0 нужно знать эллиптические

параметры <ро-

, . <% + /?-(О

кю = бш——--; (ру = атсвт

Тогда длину наброска получим из выражения

п

9о = Т

к

= 2{| I (21)

где Р(к;ф) ~ эллиптический интеграл Лежандра первого рода.

На рис.3 и 4 изображена развертка прессового комплекса на плоскость полотна. Если в формировании ширины прессового комплекса

решающую роль играли наброски, то в определении высоты - прессовая и верхняя петли. Поэтому высота прессового комплекса определяется как

В ПР.к = вПР + Вверх (22)

и оба компонента выражения (22) рассчитываются аналогично высоте петельного ряда кулирной глади.

Алгоритм расчета реализован в программе для ЭВМ, совместимых с IBM PC.

Пятый раздел посвящен исследованию и прогнозированию деформационных свойств кулирного трикотажа при одноосном растяжении. За основу принято классическое положение теории вязания о возможности условного разделения процесса растяжения полотна на три фазы: в первой распрямляются изогнутые участки нитей, во второй происходит смещение точек контакта петель, а третья начинается, когда петельная структура уже исчерпала возможности скольжения, а потому удлинение образца происходит только за счет растяжения нитей.

Проведен анализ существующих формул, применяемых для расчета напряжения в тканях и трикотаже. Экспериментально показано, что расчеты по формуле (23) дают величину напряжения, наиболее точно отражающую состояние трикотажа

ЮООРх (23)

<7 —-,

пТ

где ст - напряжение, МПа; Р - растягивающее усилие, Н; у- плотность волокна, г/см3; Т - линейная плотность нити, текс; п - количество нитей в поперечном сечении образца.

В работе показано, что для поперечновязаных полотен разных переплетений и разного волокнистого состава переход от первой фазы растяжения ко второй наблюдается при напряжении 0,2-0,3 МПа. Переход от второй фазы к третьей происходит при напряжении 30-40 МПа (для прессовых полотен - при напряжении втрое меньшем).

Технологические и эксплуатационные нагрузки создают напряжение до 6 МПа, то есть соответствуют началу второй фазы растяжения, а потому жесткость нити при изгибе и коэффициент трения нити о нить играют важную роль в формировании деформационных свойств получаемого из нее трикотажа. Установлено, что эти характеристики нити оказывают ощутимое влияние на модуль Юнга, относительное удлине-

ние, податливость и релаксацию напряжения в полотнах. Это подтверждено экспериментами, в которых испытывались полотна одинакового переплетения, имеющие равную ДНП и линейную плотность нити, но различающиеся свойствами этой нити (волокнистым составом, видом отделки). Введена обобщенная характеристика - коэффициент сопротивления полотна растяжению

(24)

где Я - жесткость нити при изгибе, сН-мм2; ¡л - коэффициент трения нити о нить.

Коэффициент у/ связан с податливостью по длине и коэффициентом деформируемости по ширине полотен одинаковой структуры линейной зависимостью.

Для прогнозирования деформационных характеристик полотен разного строения коэффициента у/ уже недостаточно. Поэтому в работе введен комплексный критерий - лабильность трикотажа А - включающий, помимо Ни /л, также длину нити в петле I и валентность петли V.

А = —-—. (25)

Н^У

Введенная в работе валентность петли - это число связей, которые она образует с соседними петлями: в кулирной глади петля образует связи с 4 петлями (У= 4), петля ластика 1+1 имеет 2 связи с верхней и нижней петлями, а с правой и левой она непосредственно не связана (только через петли другой стороны полотна), поэтому для него V = 2. В структуре ластика 2+2 одна половина петель имеет связи, подобные петлям глади, а другая половина - подобные петлям ластика 1+1, поэтому для него V = 3. Аналогично, в ластике 2+1 соотношение двух видов петель 2:1, поэтому для этого полотаа V - 2,67. В работе получена зависимость между величиной Л и коэффициентом деформируемости по ширине Кш для 20 полотен.

Кш =0,1 + 0,0166Л. (26)

Проведенные исследования также показали, что при нагрузках, соответствующих II фазе растяжения, для кулирного трикотажа характерна ползучесть, причем он ведет себя как объект, обладающий нелинейной вязкоупругостью, независимо от величины остаточного компонента деформации.

Шестой раздел посвящен применению полученных сведений о деформационных свойствах трикотажа в условиях одноосного растяжения для нормализации процесса товароотвода. Показано, что на кругловя-зальных машинах имеет место перетяжка нити, достигающая 16%, а потому процесс петлеобразования очень чувствителен к усилию оттяжки. Это особенно заметно на двухфонтурных машинах, где нет платан, а поэтому условия сбрасывания, формирования и оттяжки петель (а, значит, и перетяжки нити) определяются вертикальным натяжением трубки полотна.

В практике трикотажного производства размер ширителя-направителя механизма товароотвода обычно устанавливается наладчиком исходя из личного опыта. Даже в ведущих фирмах отсутствуют научно обоснованные подходы к регулированию этого параметра. Очевидно, что ширитель должен расправлять полотно на входе в оттяжные валы, но не создавать в нем чрезмерных напряжений. В работе выдвинута гипотеза о том, что размер ширителя должен выбираться с учетом деформационных свойств трикотажа, например, при помощи коэффициента деформируемости полотна по ширине

Кш=Щ ОТ

где Кш - коэффициент деформируемости полотна по ширине, мм/сН; Ро ~ начальная растягивающая нагрузка, равная 50 сН; Р - конечная растягивающая нагрузка, равная 200 сН; £о - удлинение стандартного рукавообразного образца (для прибора ПР) под действием нагрузки Р0, мм; е-удлинение того же образца под действием нагрузки Р, мм.

Силы Ро и Р ограничивают диапазон нагрузок, создающих при одноосном растяжении образца трикотажа на приборе ПР (ВНИИТП) деформации, равные тем, которые полотно получает вдоль петельных рядов в зоне товароотвода при минимальном и максимальном размерах ширителя.

Для поиска связи между величиной Кш и оптимальным размером ширителя купонной двухфонтурной кругловязальной машины был проведен эксперимент на ряде ластичных полотен. Механизм оттяжки был отрегулирован на получение усилия оттяжки 20 сН/петельный столбик -минимальный уровень, обеспечивающий бездефектное вязание на машинах средних классов. В итоге установлено, что оптимальный размер

ширителя, обеспечивающий минимальные колебания линейных размеров купонов и минимальное натяжение полотна, должен быть пропорционален величине Кщ-

Представление размера ширителя в форме его удельного периметра IV позволяет пользоваться полученной номограммой и уравнением (28) для наладки машин с разными диаметрами игольных цилиндров

Щ)лт - 47 + 57Кш. (28)

Пересчет IV в обычный размер ширителя осуществляется при помощи соотношения

в=Ш/200,

где 5 - размер ширителя (расстояние между наружными кромками на-правителя), мм; IV - удельный периметр ширителя, мм/100 петельных столбиков; И - число работающих игл в обеих игольницах машины.

В работе показано, что отклонение от оптимального значения \У может приводить к возрастанию неровноты линейных размеров полотна в 1,5-2 раза.

На двухфонтурных машинах вырабатываются разнообразные полотна, имеющие широкий диапазон плотности вязания. Для нормализации процесса товароотвода таких полотен применен приведенный коэффициент деформируемости (ПКД)

(29)

Пг

где в- ПКД, мм/сН; Пг - плотность по горизонтали (по обеим сторонам полотна), петель/дм, и получена номограмма для Р0х— 20 сН/пет.ст., описываемая уравнением

Ж0ПТ = 34+5Ш-20609х. (30)

Уравнение (28) можно считать частным случаем уравнения (30).

В работе также отмечено, что поскольку при регулировке плотности вязания меняется модуль петли трикотажа, а, значит, и его растяжимость, то изменение плотности вязания должно сопровождаться регулировкой размера ширителя вязальной машины.

Разноширинность полотна является следствием колебаний главного структурного параметра трикотажа - длины нити в петле. Преобразование круглого полотна в плоскую ленту в зоне между игольницей и оттяжными валами вызывает разнодлинность петельных столбиков по

периметру трубки полотна, поскольку по краям длина столбиков минимальна, а в центре - максимальна, что видно по прогибу линии петельного ряда при входе в оттяжные валы. Это приводит к неравномерному распределению усилия оттяжки по периметру полотна, а, следовательно, к разной величине перетяжки нити при петлеобразовании и различной длине нити в петлях, образованных иглами, занимающими разные места на фонтуре. Описанное явление имеет место даже на кругловязаль-ных машинах, оснащенных ленточной нитеподачей, ибо она гарантирует постоянство среднего значения ДНП, но не обеспечивает одинаковую перетяжку и равное распределение нити между петлями. Данный вид неровноты назван в работе "внешней" неровнотой. Она проявляется в клешности полурегулярных изделий и перекосах структуры в изделиях, полученных кроеным способом. Для очень растяжимых полотен выравнивание линии петельного ряда наблюдается при размере ширите ля, близком к максимальному, а для менее растяжимых - при меньших размерах ширите ля. Этим объясняется пропорциональность между Кщ и ТУопт-

Проведенный корреляционный и спектральный анализ неровноты ДНП показал, что на машинах с механизмами оттяжки периодического действия (горочных, рамочных) помимо внешней длинноволновой неровноты (с периодом, равным одному обороту цилиндра), присутствует и "внутренняя" коротковолновая неровнота, период которой соответствует периодичности переключений механизма оттяжки. Несмотря на разное происхождение, и внешняя, и внутренняя неровнота отражается на разноширинности полотна. Ширитель оптимального размера снижает и внутреннюю неровноту, играя роль "фрикционного фильтра", гасящего колебания натяжения полотна, исходящие от периодических переключений механизма оттяжки.

Анализ неровноты ДНП путем использования аппарата случайных функций стал возможен благодаря предложенному в работе методу "кругового роспуска" полотна, согласно которому в одну из петлеобра-зующих систем заправляется цветная нить, а после вязания трубка полотна разрезается на п вертикальных полос. Петельный ряд, образованный отмеченной системой, распускается по кругу, за один оборот получается п значений ДНП, каждое из которых соответствует определенному участку периметра трубки полотна. Распустив полотно, образованное

за к оборотов цилиндра, получаем временной ряд из N = кп значений

днп.

В седьмом разделе предложена конструкция адаптивного пружинного ширителя (АПШ), предназначенного для сглаживания колебаний натяжения полотна, возникающих в процессе товароотвода (патент № 2002867 РФ). АПШ может автоматически изменять свой размер при изменении усилия оттяжки и при изменении растяжимости полотна. АПШ предназначен для замены плоского ширителя-направителя (см. раздел 6), и будучи установленным на оптимальную величину в соответствии с условиями (28) или (30), оказывает более эффективное выравнивающее воздействие на ДНП, чем традиционный жесткий шири-тель. Например, при уменьшении усилия оттяжки вертикальное натяжение полотна падает. Поскольку продольное и поперечное натяжение полотна взаимосвязаны, снижение продольного натяжения ведет к ослаблению поперечного натяжения трубки полотна. Это позволяет пружинам АПШ раздвинуть лопасти, восстанавливая исходное горизонтальное натяжение трубки полотна, что влечет за собой возвращение и вертикального натяжения к начальному уровню.

На кругловязальных машинах, оснащенных системами непрерывного товароотвода, АПШ следует применять в качестве компенсатора возмущений технологического режима при пуске и останове машины (во избежание поперечных полос на полотне), случайных колебаниях деформационных свойств трикотажа и при вязании разделительных участков купонов.

На кругловязальных машинах, оснащенных саморегулирующимися механизмами товароотвода, режим работы которых имеет, как правило, периодический характер, АПШ является важнейшим средством снижения внутренней (коротковолновой) неровноты ДНП и, следовательно, разноширинности.

Проведенные эксперименты показали, что на машинах как с негативной, так и с позитивной системой активной нитеподачи, АПШ в 1,52 раза уменьшает коэффициент вариации по натяжению полотна при товароотводе и в 1,2-1,5 раза снижает неровноту ДНП по сравнению с жестким ширителем при прочих неизменных условиях вязания. Неров-нота ДНП оценивалась как методом роспуска, так и оптоэлектронными приборами: данные обоих способов согласуются между собой. Столь

большой выравнивающий эффект объясняется тем, что АПШ действует на работу машины двояко, повышая как стабильность процесса вязания (за счет поддержания постоянного натяжения полоша на протяжении всего времени наработки рулона), так и его точность (за счет снижения неровноты ДНП на каждом отдельно взятом участке полотна).

Эффективность работы АПШ определяется правильным выбором пружин. Проведенные исследования показали, что главной характеристикой пружины является допускаемая нагрузка, которая должна в 1,5 раза превышать горизонтальную силу, требуемую для расправления трубки полотна. Для оценки величины этого усилия силовая картина товароотвода была воспроизведена на сконструированном стенде для двухосного растяжения трикотажа (патент № 2061239 РФ). К образцу сначала прикладывалась продольная нагрузка, равная величине усилия оттяжки, а затем создавалась поперечная деформация, моделирующая расправление полотна ширителем, и выяснялось, какая же сила ее вызывает. Испытания различных полотен на стенде показали, что расправляющее натяжение полотна, создаваемое ширителем оптимального размера, в первом приближении, можно считать величиной постоянной для трикотажа, вырабатываемого на кругловязальных машинах одного класса и диаметра игольного цилиндра. Это означает, что при вязании полотен традиционного ассортимента нет необходимости в смене пружин АПШ при перезаправке на другой артикул.

Производственная проверка в АО "Красное Знамя" показала, что при неизменном режиме отделки замена жесткого ширите ля на АПШ позволяет снизить разноширинность полотна внутри рулона с 21 до 9 мм при номинальной ширине 420 мм.

Восьмой раздел содержит результаты двухосного растяжения одинарного и двойного трикотажа при нагрузках, действующих на полотно в процессе товароотвода. Предложенный стенд для двухосного растяжения трикотажа позволяет испытывать образцы как при последовательном, так и при одновременном приложении нагрузок во взаимно перпендикулярных направлениях. Получаемые при указанных режимах испытаний величины деформации оказываются существенно различными, то есть для кулирного трикотажа принцип независимости действия (суперпозиции) сил не соблюдается.

Исходя из предположения о том, что при регулировании усилия оттяжки следует регулировать и размер ширителя кругловязальной машины, на основе диаграмм двухосного растяжения трикотажа получена номограмма для выбора оптимального размера ширителя, учитывающая ПКД и усилие оттяжки полотна. В нее заложено условие поддержания постоянного расправляющего натяжения полотна по горизонтали при изменении усилия оттяжки.

Обнаружено, что при двухосном нагружении кулирный трикотаж проявляет ползучесть, однако по истечении 1 мин интенсивность процесса резко падает и петельная структура приходит в состояние технического равновесия. Опыты показали, что волокнистый состав пряжи оказывает заметное влияние на характеристики деформации полотна при двухосном растяжении. В частности, уменьшение лабильности полотна (см. формулу (25)) приводит к возрастанию отношения £ш ¡£д

при сохранении равных напряжений по длине и по ширине. Это указывает на наличие интенсивной перетяжки нити из платинных дуг в петельные палочки при напряжениях, соответствующих второй фазе растяжения.

Девятый раздел посвящен прогнозированию потребительской усадки кулирного трикотажа и разработке технологических режимов, обеспечивающих ее предупреждение. Основная причина потребительской усадки трикотажа заключается в том, что при технологической сушке полотно получает недостаточную усадку, а при каландрировании выводится на ширину, не соответствующую его ширине в УРС. Обычно считается, что устранение усадки трикотажа - локальная задача кра-сильно-отделочного производства (КОП). И она была бы решаемой, если бы КОП располагало сведениями о ширине полотна в УРС, к которой следует стремиться при заключительной отделке. К сожалению, пока что технологи вязального производства не располагают методикой точного расчета технологических параметров полотна в УРС и не могут снабдить КОП требуемыми данными.

Традиционные методы проектирования технологических параметров трикотажа основаны на предположении о неизменности длины нити в петле - главного геометрического параметра полотна. Поэтому заправочная длина нити в петле (ДНП), как правило, отождествляется с ДНП готового полотна и ДНП полотна в УРС. В то же время известно, что

влажно-тепловые воздействия вызывают усадку пряжи, и это необходимо учитывать при проектировании геометрических параметров полотна.

В работе выполнена оценка усадки хлопчатобумажной, полушерстяной и высокообъемной пряжи, наблюдаемой при отделке и эксплуатации трикотажа. Для хлопчатобумажной пряжи последняя равна 1-2%, для полушерстяной 3-5%, для комбинированной высокообъемной - менее 1%. Эти данные учтены при проектировании технологических параметров полотен по методикам, предложенным в разделе 4. Располагая данными о параметрах полотна в УРС и сравнив их с параметрами "готового" (отделанного) полотна, технолог может легко спрогнозировать величину потребительской усадки, %

Вг0х — Въ

В гот

го1~ -100,

уш = агот-Аурс 100

АГОт

и скорректировать процесс заключительной отделки полотна на каландре или сушильно-ширильной машине для получения продукции с параметрами, соответствующими равновесным.

Однако причины потребительской усадки полотна могут также возникать на этапе вязания. Так, партия полотна определенного артикула формируется из рулонов, связанных в группе машин одного диаметра игольного цилиндра. Даже если плотность вязания и ширина полотна контролируются на всех машинах и соответствуют требованиям технологической карты, ДНП в рулонах с разных машин может различаться. Эта возможность имеется, поскольку суровое полотно находится в неравновесном (деформированном) состоянии. Как показали измерения ДНП прибором ЭДП-1 при вязании полотен ластичных переплетений в АО "Красное Знамя" и АО "Марат", эта ситуация весьма типична. Таким образом, полотна с разных машин одной группы часто имеют разную ДНП, а, значит, и разную ширину в УРС. Но поскольку они отделываются на каландре в одинаковых условиях, то в эксплуатации дают усадку, либо притяжку, что и было обнаружено на практике.

Рекомендации по совершенствованию режимов вязания и отделки позволили повысить качество бельевых изделий: в АО "Марат" и АО "Книф-Канга" (Таллинн) потребительскую усадку ластичного трикота-

жа удалось снизить с 7-10% до 3-5%, а также уменьшить разноширин-ность между рулонами полотна с 34-58 мм до 15 мм.

ОБЩИЕ ВЫВОДЫ И РЕКОМЕНДАЦИИ

1. В теории вязания до настоящего момента еще не был разработан единый способ расчета технологических параметров кулирного трикотажа как главных, так и рисунчатых переплетений методами структурной механики, учитывающий свойства нити. Вследствие появления большого количества новых видов нитей для изготовления трикотажа и нецелесообразности поиска для каждого из них эмпирического метода проектирования параметров полотна, возникла настоятельная необходимость создания указанного теоретического способа.

2. Главными физико-механическими свойствами нитей с точки зрения их влияния на технологические параметры трикотажа и его эксплуатационные характеристики следует считать статический коэффициент трения нити о нить и жесткость нити при изгибе. Коэффициент трения следует определять экспериментально при нагрузке, соответствующей контактной межниточной силе, действующей в петельной структуре трикотажа и, как правило, не превышающей 4 сН/нить. С целью определения жесткости нити на основе нелинейной теории упругости разработан экспресс-метод расшифровки осциллограмм, получаемых на приборе ИЖ-3, моделирующем условия изгиба нити в петле кулирного трикотажа.

3. Разработанные методики определения изгибной жесткости и статического угла трения нити о. нить позволили получить номограммы для прогнозирования указанных параметров хлопчатобумажной пряжи в диапазоне линейной плотности от 10 до 72 текс. Они могут применяться при проектировании технологических параметров трикотажа с учетом свойств нити.

4. Обнаруженное влияние многочисленных факторов на жесткость и коэффициент (угол) трения нитей требует организации входного контроля нитей по этим характеристикам во избежание получения трикотажа с разными технологическими параметрами при неизменных технологических режимах.

5. Применение к описанию структуры трикотажа нелинейной теории изгиба гибких упругих стержней Лява-Попова позволило получить универсальный метод проектирования технологических параметров кулирного трикотажа главных и рисунчатых переплетений, учитывающий изгибную жесткость и статический коэффициент трения нити о нить. Предложенный метод позволяет прогнозировать величину потребительской усадки трикотажа и на ее основе получать исходные данные для совершенствования технологических режимов вязания и отделки полотна.

6. Для кулирного трикотажа при малых нагрузках характерна ползучесть, независимо от уровня развивающейся остаточной деформации. В наименьшей степени ползучесть проявляется при нагрузках, соответствующих I фазе растяжения трикотажа, поэтому подбор переплетения и вид нити для изделия желательно выбирать с учетом этого обстоятельства во избежание развития в носке медленнообратимой деформации.

7. Обнаружено явное влияние жесткости нити при изгибе и коэффициента трения нити о нить на деформационные характеристики трикотажа и протекание процесса релаксации напряжения в его структуре. Введено понятие лабильности трикотажа как комплексного критерия, включающего длину нити в петле, валентность петли, жесткость при изгибе и коэффициент трения нити, и позволяющего прогнозировать деформационные характеристики полотен во П фазе растяжения.

8. Деформационные свойства полотна следует учитывать при регулировке механизма оттяжки с целью нормализации процесса товаро-отвода кругловязальной машины.

9. Трикотаж с кругловязальных машин имеет внешнюю (длинноволновую) неровноту, порождаемую геометрией оттягиваемого полотна, преобразуемого из трубки в плоскую ленту, а также внутреннюю (коротковолновую) неровноту, возникающую вследствие нестабильности условий товароотвода и нитеподачи. Снижение внешней неровноты достигается научно обоснованным выбором размера шири-теля, уменьшение внутренней неровноты обеспечивается переходом к механизмам непрерывного товароотвода, а там, где это нецелесообразно (на купонных машинах) - установкой предложенного в работе адаптивного пружинного ширителя (АПШ).

10. Параметры пружин АПШ следует выбирать на основе диаграммы растяжения трикотажа, получаемой на предлагаемом стенде для его двухосного нагружения, моделирующего поведение трубки полотна при товароотводе.

11. Расправляющее натяжение полотна, создаваемое ширителем оптимального размера, в первом приближении, можно считать величиной постоянной для трикотажа, вырабатываемого на кругловязальных машинах одного класса и диаметра игольного цилиндра. Это означает, что при вязании полотен традиционного ассортимента нет необходимости в смене пружин АПШ при перезаправке на другой артикул.

12. АПШ целесообразно применять и на машинах, оснащенных системами непрерывного товароотвода в качестве компенсатора возмущений технологического режима при вязании разделительных участков купона, пуске и останове машины.

13. Предложенный стенд для двухосного растяжения трикотажа позволяет испытывать образцы как при последовательном, так и при одновременном приложении нагрузок во взаимно перпендикулярных направлениях. Получаемые при указанных режимах испытаний величины деформации оказываются существенно различными, то есть для кулирного трикотажа принцип независимости действия (суперпозиции) сил не выполняется.

14. В результате внедрения в производство предложенных структур трикотажа, методик и устройств потребительская усадка полотна снизилась с 7-10% до 3-5%, разноширинность полотен между рулонами с 34-58 мм до 15 мм, а внутри рулона с 21 до 9 мм. Экономическая эффективность НИР достигнута за счет повышения качества, расширения ассортимента и обеспечения стабильности линейных размеров кулирного трикотажа, что улучшает его потребительские свойства, снижает отходы при раскрое полотна и делает возможным выпуск изделий без боковых швов при соблюдении всей шкалы размеров на имеющемся оборудовании отечественных трикотажных фабрик.

15. Разработанный экспресс-метод определения жесткости нитей при изгибе оказался пригодным для оценки свойств хирургических шовных материалов. Это обстоятельство свидетельствует о социальном эффекте от внедрения результатов проведенных исследований.

Содержание диссертации отражено в следующих публикациях.

1. Труевцев A.B. Трикотаж,- СПб: СПГУТД, 1995,- 100 с.

2. Ровинская Л.П., Труевцев A.B. Трикотаж неполных переплетений-СПб: СПИТЛП им.С.М.Кирова, 1992 - 77 с.

3. Митропольский Д.Р., Шуранов С.Е., Труевцев A.B. Методы и средства исследования трикотажных процессов - Л.: ЛИТЛП им. С.М.Кирова, 198883 с.

4. Патент № 2002867 (РФ). Ширигель полотна кругловязальной машины /А.В.Труевцев-Опубл. вБ.И.- 1993,-№41-42.

5. Патент № 2061239 (РФ). Стенд для определения деформационных свойств трикотажного полотна /А.В.Труевцев.- Опубл. в Б.И.- 1996 - № 15.

6. A.c. 1293252 (СССР). Способ вязания прессового трикотажа на двух-фошурной кругловязальной машине /Л.П.Ровинская, А.В.Труевцев, И.Я.Хов-ралева, Х.Б.Меса Дельфин. Опубл. в Б.И.-1986,- № 8.

7. Truevcev A.V., Rovinskaja L.P. Technologia i budowa dziaianin о zmniej-szonej surowcochlonnosci //Przeglad Wlokienniczy.- 1989- № 7,- S. 295-298.

8. Труевцев A.B. Классификация кулирных неполных переплетений //Изв. вузов. Технол. легкой пром-сти-1990,- № 2 - С. 103-106.

9. Зубова М.А., Ровинская Л.П., Труевцев A.B. Проектирование параметров трикотажа прессового переплетения. Сообщение 1 //Изв. вузов. Технол. легкой пром-сга - 1991-№ 1.-С. 84-87.

10. Зубова М.А., Ровинская Л.П., Труевцев A.B. Проектирование параметров трикотажа прессового переплетения. Сообщение 2 //Изв. вузов. Технол. легкой пром-сти - 1991- № 2 - С. 83-90.

11. Труевцев A.B., Кивипелто В.Г. Определение жесткости нити при изгибе с целью нахождения геометрических параметров петли кулирного трикотажа //Изв. вузов. Технол. легкой пром-сги.- 1991,- № 6,- С. 71-77.

12. Ровинская Л.П., Труевцев A.B., Ворожейкина H.A. Учет модуля петли хлопчатобумажного трикотажа при выборе оптимальных условий товароотвода //Изв. вузов. Технол. текстил. пром-сти,- 1993,- № 4,- С. 74-78.

13. Влияние отделки на жесткость хлопчатобумажной пряжи / Л.П.Ровинская, А.В.Труевцев, О.А.Лысенко и др. //Изв. вузов. Технол. текстил. пром-сти,- 1993,-№5,-С. 12-14.

14. Ломов C.B., Труевцев A.B. Расчетная оценка соотношения жесткостей нити и ткани при изгибе //Изв. вузов. Технол.текстил. пром-сги,- 1994,- № 4,-С. 13-17.

15. Особенности деформирования хлопчатобумажного трикотажа при малых нагрузках /А.В.Труевцсв, Н.Ю.Нестерова, Т.Ю.Сереброва, Т.ИКотова //Изв. вузов. Технол. текстил. пром-сти,- 1994,- № 6,- С. 10-13.

16. Труевцев A.B. О влиянии деформационных свойств полотна на размер ширигеля ластичной кругловязальной машины //Изв. вузов. Технол. текстил. пром-сти - 1995,- № 1.- С. 73-75.

17. Труевцев A.B. Конфигурация петли, образованной упругой нитью //Изв. вузов. Технол. текстил. пром-сти,- 1995-№6,-С. 66-69.

18. Сталевич А.М., Труевцев A.B. Напряжения в структуре кулирного трикотажа при одноосном растяжении //Изв. вузов. Технол. текстил. пром-сти,-1996.-№ З.-С. 10-13.

19. Труевцев A.B., Полякова C.B. Расчет технологических параметров одинарного кулирного трикотажа, содержащего прессовые петли высокого индекса. Сообщение 1 //Изв. вузов. Технол. текстил. пром-сти- 1996 - № 6,-С.67-70.

20. Труевцев A.B., Полякова C.B. Расчет технологических параметров одинарного кулирного трикотажа, содержащего прессовые петли высокого индекса. Сообщение 2 //Изв. вузов. Технол. текстил. пром-сти,- 1997,- № 1-С.68-72.

21. Влияние волокнистого состава смешанной льносодержащей пряжи на деформационные характеристики трикотажа /Л,М.Аснис, С.Э.Гладыш, А.В.Труевцев, Н.Ю.Нестерова //Изв. вузов. Технол. текстил. пром-сти - 1997.-№ 2,- С. 62-65.

22. Труевцев A.B., Зубова М.А., Сазонов А.Л. Размер ширигеля кругловязальной машины как контролируемый технологический параметр //Текстил. пром-сть,- 1989 - № 1- С. 4648.

23. Труевцев A.B. Закономерности развития вязальной техники //Текстил. пром-сть.- 1989,-№ 11.- С. 54-55.

24. Выбор размера ширигеля кругловязальной машины /А.В.Труевцев, С.В.Дмитриева, О.А.Иванова и др. //Текстил. пром-сть - 1990,-№ 5 - С. 56-58.

25. Труевцев A.B., Лысенко O.A., Кивипелто В.Г. Конфигурация петли в хлопчатобумажном кулирном трикотаже //Текстил. пром-сть- 1991- № 8,-С.30-32.

26. Труевцев A.B., Ворожейкина H.A. Экспресс-метод выбора размера ширигеля машины "Мультирипп" //Текстил. пром-сть,- 1991,-№ 10.- С.38-39.

27. Влияние ширигеля кругловязальной машины на неровноту структуры трикотажа /А.В.Труевцев, С.А.Гришанов, Н.А.Ворожейкина и др. //Текстил. пром-сть,- 1991,-№ 11-12,- С.30-33.

28. Труевцев A.B., Ворожейкина H.A., Макуха Е.В. Деформируемость кулирного трикотажа //Текстил. пром-сть.- 1992,- № 7,- С.37-38.

29. Труевцев A.B., Полякова C.B. Расчет технологических параметров одинарного кулирного трикотажа //Текстил. пром-сть- 1992,- № 12 - С. 47-49.

30. Труевцев A.B., Ворожейкина H.A., Волкова Н.Е. Пружинный ширитель для купонных кругловязальных машин //Текстил. пром-сть.- 1993,- № 1,-С.40-41.

31. Труевцев A.B., Зубова М.А., Ворожейкина H.A. Выбор размера шири-теля //Текстил. пром-сть,- 1993,- № 8-9.- С. 26-28.

32. Определение технологических параметров одинарного прессового трикотажа /Л.П.Ровинская, С.А.Гришанов, А.В.Труевцев, М.А.Зубова //Текстил. пром-сть,- 1993-№ Ю - С. 28-30.

33. Внешняя и внутренняя структурная неровнота круглого трикотажного полотна /А.В.Труевцев, Н.А.Ворожейкина, Н.Е.Волкова и др. //Текстил. пром-сть,- 1993,- № 10,- С.32-35.

34. Стабилизация натяжения круглого трикотажного полотна при товаро-отводе /А.В.Труевцев, Е.В.Илясова, С.С.Процко, Г.Б.Расулева //Текстил. пром-сть- 1994,-№ 7-8,- С. 39-40.

35. Прогнозирование и предупреждение потребительской усадки трикотажа /Л.П.Ровинская, А.В.Труевцев, М.Ю.Бычкова, Т.ИАндреева //Текстил. пром-сть,- 1994 - № 7-8,- С.41-42.

36. Труевцев A.B., Нестерова Н.Ю., Громова E.H. Влияние процесса отбеливания на эксплуатационные свойства бельевого трикотажа //Текстил. пром-сть- 1994,- № 11-12 - С. 24.

37. Труевцев A.B., Илясова Е.В. Потребительская усадка и протяжка бельевого ластичного трикотажа //Текстил. пром-сть - 1995,- № 1-2,- С. 32-33.

38. Труевцев A.B., Нестерова Н.Ю. Растяжение хлопчатобумажного кулирного трикотажа и его деформационные характеристики //Текстил. пром-сть,-1996,-№5,-С. 26-29.

39. Труевцев A.B., Полякова C.B. Оценка жесткости на изгиб пряжи и нитей из химических волокон //Текстил. пром-сть,- 1996.- № 6,- С. 35-37.

40. Ровинская Л.П., Труевцев A.B., Процко С.С. Пути снижения материалоемкости трикотажных полотен бельевого ассортимента //Интенсификация технологических процессов текстильного производства: Сб. научн. трудов,- Л.: ЛИТЛПим. С.М.Кирова, 1987,- С. 77-81.

41. Ровинская Л.П., Труевцев A.B. Определение усилий, возникающих в пряже в момент оттяжки петель на двухфонтурных кругловязальных машинах //Исследование и оптимизация процессов текстильной технологии: Сб. научн. трудов,- Рига: Рижский политехнический институт им. А.Я.Пельше, 1988.— С.72-79.

42. Труевцев A.B., Паршина Е.А. Влияние структуры неполных ластичных переплетений на их показатели качества //Повышение эффективности техноло-

гичсских процессов и совершенствование оборудования в текстильной промышленности: Сб. научн. трудов,- Л.: ЛИТЛП им. С.М.Кирова, 1988 - С.65-74.

43. Труевцев A.B. Классификация двойных неполных переплетений //Разработка новых технологических процессов, оборудования и материалов для текстильной и легкой промышленности.: Сб. научн. трудов - М.: МТИ им.А.Н.Косыпша, 1988.-С.8-10.

44. Труевцев A.B. Интенсификация процесса вязания и лабораторных исследований на основе изучения деформационных свойств хлопчатобумажной пряжи и ластичного трикотажа //Вклад ЛИТЛП в развитие отрасли: Сб. научн. трудов,-Л.: ЛДНТП, 1990 - С. 64-67.

45. Труевцев A.B. О возможности сочетания универсального и расчетно-эксперимеитального методов при проектировании технологических параметров кулирного трикотажа //Исследование и оптимизация процессов легкой промышленности: Сб. научн. трудов,- Рига: Рижский технический университет, 1990 - С. 65-70.

46. Физическая модификация хирургических полипропиленовых мононитей /В.А.Жуковский, И.Г.Воронова, А.В.Труевцев, Г.Я.Слуцкер //Модифицированные волокна и волокнистые материалы со специальными свойствами: Сб. научн. трудов.- М.: МТИ им. А.Н.Косыгина, 1992 - С.78-83.

47. Труевцев A.B., Ворожейкина H.A., Волкова Н.Е. Влияние условий вязания на неравномерность структуры трикотажа //Повышение эффективности технологических процессов и оборудования в текстильной промышленности: Сб. научн. трудов,-М.: МГТА, 1993- С. 21-23.

48. Ровинская Л.П., Труевцев A.B. Оптимизация параметров адаптивного пружинного ширителя кругловязальной машины //Современные проблемы экономики и технологии текстильной и легкой промышленности: Сб. научн. трудов,- СПб: СПГУТД 1994,- с.152-155.

49. Лазаренко В.М., Позднякова H.H., Труевцев A.B. Исследование влияния вида оплеточной нити на релаксационные свойства медицинских получулок, выработанных из армированных полиуретановых нитей спандекс /ЛИТЛП им.С.М.Кирова- Л.: 1985 - 10 е.- Деп. в ЦНИИТЭИлегпром 4.10.85, №1299лп -85Деп.

50. Труевцев A.B., Ровинская Л.П. Буквенно-цифровая запись структуры кулирного трикотажа рисунчатых и комбинированных переплетений /ЛИТЛП им. С.М.Кирова.~ Л.: 1987 - 8 е.- Деп. в ЦНИИТЭИлегпром 14.09.87, №2119 -87Д.

51. Ровинская Л.П., Ховралева И.Я., Труевцев A.B. Расширение технологических возможностей машин "Мультирипп" //Обновление продукции народного потребления в легкой промышленности и управление на современном этапе: Тезисы докладов,-Таллинн: Майнор, 1986,- С. 142-144.

52. Ховралева И.Я., Труевцев A.B. Ластичные полотна с круглых вязальных машин го одноштгочной пряжи //Современные технологии производства пряжи для хлопчатобумажного трикотажа: Тезисы докладов,- Пенза, 1990-С.25-26.

53. Труевцев A.B. Технологическое обеспечение снижения отходов при раскрое круглого трикотажного полотна //Теория и практика ресурсосберегающей технологии трикотажного производства и компьютерные методы его технологической подготовки: Тезисы докладов - М.: МГТА, 1993,- С. 7-8.

54. Труевцев A.B., Полякова C.B. Прогноз технологических параметров полотен, вырабатываемых на кругловязальных машинах //Новое в технике и технологии текстильной промышленности: Тезисы докладов,- Витебск: ВТИЛП, 1994,- С. 54-55.

55. Ровинская Л.П., Сталевич А.М., Труевцев A.B. Получение высококачественных трикотажных изделий на основе учета оценки структуры и свойств текстильных нитей// Перспективные материалы и изделия легкой промышленности: Материалы научно-практической конференции.- СПб: СПГУТД, 1994-

56. Труевцев А.В., Нестерова Н.Ю. Оценка факторов, определяющих эксплуатационные характеристики полотен для бельевых и верхних трикотажных изделий// Перспективные материалы и изделия легкой промышленности: Материалы научно-практической конференции,- СПб: СПГУТД, 1994,-С. 15-16.

57. Совершенствование технологических режимов получения бельевого трикотажа с целью снижения его потребительской усадки /А.В .Труевцев, С.В.Полякова, Н.А.Ворожейкина, Н.Е.Волкова //Современные технологии текстильной промышленности: Тезисы докладов.-М.: МГТА, 1995,- С. 54-55.

58. Аснис Л.М., Гладыш С.Э., Труевцев А.В. Получение трикотажных полотен из смешанной льносодержащей пряжи и оценка их эксплуатационных свойств //Современные технологии текстильной промышленности: Тезисы докладов,-М.: МГТА, 1995,- С. 63-64.

59. Шмигц Р., Сталевич A.M., Труевцев А.В. Льносодержащая пряжа пневмомеханического способа прядения //Актуальные проблемы техники и технологии переработки льна и производства льняных изделий: Тезисы докладов-Кострома: Костромской гос. технол. ун-т, 1996- С. 64.

60. Оценка деформации текстильных полотен в условиях двухосного растяжения /О.А.Иванова, А.В.Труевцев, Р.Шмитц //Теория и практика разработки оптимальных технологических процессов и конструкций в текстильном производстве: Тезисы докладов - Иваново: ИГТА, 1996 - С. 226-227.

61. Truevtsev A.V., Cooper J.S. Knitted loop in relaxed cotton fabric //St.Petersburg State University of Technology and Design Bulletin.- StPetersburg, 1997,-P. 117-126.

C. 14-15.

Лицензия № 020712 от 02.02.93 Оригинал подготовлен в РИО СПГУТД

Подписано к печати 12.<3 ? формат 60x84'/16. Печать офсетная. Уч.-изд. л. 2,2. Заказ {2£~ Тираж 100 экз. Отпечатано в типографии СПГУТД 191028, С.-Петербург, ул. Моховая, 26

| Президиум ВАК России ||

- -такие от" М-" 19Й£ г., №

'-.•и^удк-л ученую степень ДОКТОРА.

_____М оемгиъщсио^._науК :

Начальник управления ВАК России

/ оС оС- о<.

\

САНКТ-ПЕТЕРБУРГСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ

ТЕХНОЛОГИИ И ДИЗАЙНА

На правах рукописи

УДК 677.025.1:677.661.026.2:677.017

ТРУЕВЦЕВ

Алексей Викторович

ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ ПРОЕКТИРОВАНИЯ ПАРАМЕТРОВ КУЛИРНОГО ТРИКОТАЖА И РАЗРАБОТКИ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ РЕЖИМОВ ЕГО ПРОИЗВОДСТВА С УЧЁТОМ ДЕФОРМАЦИОННЫХ СВОЙСТВ НИТЕЙ И ПОЛОТЕН

Специальность 05.19.03. Технология текстильных материалов

Диссертация на соискание ученой степени доктора технических наук

Научные консультанты:

д.т.н., проф. Л.П.Ровинская

д.т.н., проф. А.М.Сталевич

Сан кт-П етербу рг

СОДЕРЖАНИЕ

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

1. СОВРЕМЕННЫЕ ПРЕДСТАВЛЕНИЯ О МЕТОДАХ ПРОЕКТИРОВАНИЯ И ИССЛЕДОВАНИЯ ПАРАМЕТРОВ КУЛИРНОГО ТРИКОТАЖА, ТЕХНОЛОГИИ ЕГО ПРОИЗВОДСТВА И СВОЙСТВАХ ИСПОЛЬЗУЕМЫХ НИТЕЙ......................................15

1.1. Существующие подходы к проектированию технологических параметров кулирного трикотажа............................................................................................................................15

1.2. Закономерности развития и современное состояние вязальной техники, применяемой в производстве кулирного трикотажа......................................................40

1.3. Современная технология получения трикотажного полотна кулирных переплетений.......................................................................................................................................50

1.4. Существующие способы определения и проектирования деформационных свойств нитей, перерабатываемых в производстве кулирного трикотажа.................................69

1.5. Существующие способы определения и прогнозирования деформационных свойств кулирного трикотажа..........................................................................................................74

Выводы.....................................................................................................................................79

2. НАТЯЖЕНИЕ НИТИ ПРИ КУПИРОВАНИИ С РАСПРЕДЕЛЕНИЕМ И РЕЛАКСАЦИЯ ПОЛУЧАЕМОЙ ЕЮ ДЕФОРМАЦИИ..................................................................................81

2.1. Разработка схемы петлеобразования с распределением на двухфонтурной кругловязальной машине..................................................................................................81

2.2. Приближённая оценка натяжения нити при петлеобразовании с распределением...91

2.3. Исследование ползучести и восстановления пряжи, перерабатываемой в трикотажном производстве...............................................................................................96

Выводы..................................................................................................................................104

3. ИССЛЕДОВАНИЕ ФИЗИКО-МЕХАНИЧЕСКИХ СВОЙСТВ НИТЕЙ, ПРИМЕНЯЕМЫХ ДЛЯ ИЗГОТОВЛЕНИЯКУЛИРНОГО ТРИКОТАЖА.....................................................107

3.1. Исследование сопротивления нитей изгибу...............................................................107

3.2. Исследование сопротивления нитей взаимному скольжению..................................157

Выводы..................................................................................................................................176

4. ПРОЕКТИРОВАНИЕ ТЁХНОЛОГИЧЕСКИХ ПАРАМЕТРОВ КУЛИРНОГО ТРИКОТАЖА С УЧЁТОМ ФИЗИКО-МЕХАНИЧЕСКИХ СВОЙСТВ ОБПРАЗУЮЩЕЙ ЕГО НИТИ......178

4.1. Факторы, влияющие на конфигурацию петли в трикотаже, приведённом в условно-равновесное состояние (УРС).......................................................................................178

4.2. Проектирование технологических параметров трикотажа переплетения кулирная гладь в сухо - отрелаксированном (суровом) состоянии..............................................192

4.3. Проектирование технологических параметров трикотажа переплетения кулирная гладь в УРС......................................................................................................................202

4.4. Проектирование технологических параметров трикотажа переплетения ластик 1 + 1 в УРС.................................................................................................................................219

4.5. Проектирование технологических параметров прессового трикотажа в УРС..........231

Выводы..................................................................................................................................266

5. ОЦЕНКА ДЕФОРМАЦИОННЫХ СВОЙСТВ КУЛИРНОГО ТРИКОТАЖА ПРИ ОДНООСНОМ РАСТЖЕНИИ..........................................................................................267

5.1. Особенности определения основных величин, характеризующих напряжённо -деформированное состояние трикотажа.......................................................................267

5.2. Оценка полуцикловых деформационных характеристик кулирного трикотажа........285

5.3. Прогнозирование деформационных характеристик кулирного трикотажа в заключительной части диаграммы растяжения на основе оценки свойств образующей его нити.............................................................................................................................305

5.4. Взаимосвязь между одномерными и двухмерными характеристиками деформируемости кулирного трикотажа при малых (технологических и эксплуатационных) нагрузках..........................................................................................318

5.5. Исследование особенностей деформирования кулирного трикотажа при малых нагрузках...........................................................................................................................325

5.6. Исследование особенностей деформирования при малых нагрузках трикотажа из нитей различного волокнистого состава в режиме ползучести...................................355

5.7. Влияние отбелки на процесс деформирования кулирного трикотажа и релаксацию усилий в его структуре.....................................................................................................363

5.8. Влияние волокнистого состава смешанной льносодержащей пряжи на деформационные свойства трикотажа переплетения ластик 1 +1............................376

5.9. Влияние волокнистого состава смешанной полушерстяной пряжи на деформационные характеристики трикотажа переплетения кулирная гладь............387

5.10. Прогнозирование деформационных характеристик трикотажа во второй фазе растяжения (при технологических нагрузках)................................................................392

Выводы..................................................................................................................................399

6. РАЗРАБОТКА РЕЖИМА ТОВАРООТВОДА КРУГЛОВ ЯЗАЛЬНОЙ МАШИНЫ НА ОСНОВЕ ОЦЕНКИ ДЕФОРМАЦИОННЫХ СВОЙСТВ ПОЛОТНА ПРИ ОДНООСНОМ РАСТЯЖЕНИИ.................................................................................................................401

6.1. Размер ширителя кругловязальной машины как контролируемый технологический параметр.......................................................................................................................... 401

6.2. Разработка методики выбора размера ширителя ластичной кругловязальной машины на основе оценки деформационных свойств полотна при одноосном растяжении......................................................................................................................414

6.3.0 влиянии модуля петли хлопчатобумажного ластичного трикотажа на его коэффициент деформируемости по ширине и оптимальный размер ширителя кругл овязальной машины...............................................................................................428

6.4. Сравнительный анализ методов расчёта коэффициента деформируемости трикотажа и исследование возможности его замены стандартизованной величиной растяжимости при выборе оптимального размера ширителя......................................438

6.5. Исследование влияния размера ширителя механизма товароотвода кругловязальной машины на неровноту структурных параметров трикотажного полотна.............................................................................................................................453

6.6. Анализ причин влияния колебаний усилия оттяжки на стабильность длины нити в петле.................................................................................................................................481

6.7. Влияние размера ширителя на процесс товароотвода и длину нити в петле на машинах других типов......................................................................................................490

Выводы..................................................................................................................................494

7. СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ РЕЖИМА ТОВАРООТВОДА КРУГЛОВЯЗАЛЬНОЙ МАШИНЫ ЗА СЧЁТ ПРИМЕНЕНИЯ АДАПТИВНОГО ПРУЖИННОГО ШИРИТЕЛЯ....................497

7.1. Принцип действия адаптивного пружинного ширителя (АПШ)..................................497

7.2. Влияние жёсткости пружин АПШ на характер неровноты длины нити в петле........500

7.3. Анализ выравнивающей способности АПШ................................................................505

7.4. Влияние усилия оттяжки на работу АПШ....................................................................512

7.5. Оптимизация конструктивных параметров АПШ........................................................518

7.6. Уточнение требований к параметрам пружин на основе оценки сил, действующих на полотно при товароотводе..............................................................................................521

7.7. Испытания АПШ в производственных условиях.........................................................529

7.8. Оценка снижения неровноты длины нити в петле за счёт применения АПШ на машине с ленточной подачей нити.......;.........................................................................533

7.9. Исследование возможности оценки выравнивающего действия АЛШ на структуру трикотажа с применением оптоэлектронных устройств............................................... 538

7.10. Оценка величины горизонтальной силы, действующей на лопасть ширителя.....546

7.11. Прогнозирование коэффициента усадки полотна при оттяжке при помощи стенда для двухосного растяжения трикотажа..........................................................................548

7.12. О целесообразности применения АПШ на кругловязальных машинах различных конструкций.......................................................................................................................550

Выводы..................................................................................................................................551

8. ОЦЕНКА ДЕФОРМАЦИОННЫХ СВОЙСТВ КУЛИРНОГО ТРИКОТАЖА ПРИ ДВУХОСНОМ РАСТЯЖЕНИИ С ЦЕЛЬЮ РАЗРАБОТКИ РЕЖИМА ТОВАРООТВОДА КРУГЛОВЯЗАЛЬНОЙ МАШИНЫ....................................................................................553

8.1. Устройство и принцип работы лабораторного стенда для определения деформационных свойств трикотажа в условиях двухосного нагружения.................553

8.2. Двухосное растяжение трикотажа при последовательном приложении нагрузок... 563

8.3. Нормализация процесса товароотвода кругловязальной машины на основе диаграмм двухосного растяжения трикотажа................................................................587

8.4. Сравнительный анализ двухосного растяжения трикотажа при последовательном и одновременном приложении нагрузок..........................................................................592

8.5. Двухосное растяжение одинарного трикотажа...........................................................598

8.6. Ползучесть кулирного трикотажа в условиях двухосного растяжения.....................609

Выводы..................................................................................................................................614

9. ПРОГНОЗИРОВАНИЕ ПОТРЕБИТЕЛЬСКОЙ УСАДКИ КУЛИРНОГО ТРИКОТАЖА И РАЗРАБОТКА ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ РЕЖИМОВ, ОБЕСПЕЧИВАЮЩИХ ЕЁ ПРЕДУПРЕЖЕДНИЕ........................................................................................................615

9.1. Особенности технологической и потребительской усадки.........................................615

9.2. Прогнозирование потребительской усадки хлопчатобумажного полотна переплетения кулирная гладь........................................................................................625

9.3. Расчёт ширины безусадочного полотна как обоснование выбора диаметра игольного цилиндра машины доя вязания изделий без боковых швов........................................631

9.4. Совершенствование режима вязания круглого полотна переплетения ластик 1 + 1 на основе анализа его потребительской усадки и притяжки.......................................634

9.5. К определению гипотетической разноширинности полотна между рулонами.........637

9.6. Совершенствование режима вязания и отделки круглого полотна переплетения ластик 2 + 2 с целью снижения его потребительской усадки......................................638

Выводы..................................................................................................................................650

ОБЩИЕ ВЫВОДЫ И РЕКОМЕНДАЦИИ..............................................................................652

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ.......................................................................................................656

ПРИЛОЖЕНИЯ.....................................................................................................................701

Приложение 1......................................................................................................................-701

Приложение 2.......................................................................................................................708

Приложение 3.......................................................................................................................710

Приложение 4.......................................................................................................................711

Приложение 5.......................................................................................................................715

Приложение 6.......................................................................................................................717

Приложение 7.......................................................................................................................718

ВВЕДЕНИЕ

Актуальность темы. В настоящий момент в отечественной трикотажной промышленности сложилась достаточно сложная ситуация, связанная со снижением спроса на российские товары. Низкая конкурентоспособность и высокая себестоимость значительной части выпускаемой продукции настоятельно требует повышения качества трикотажа на основе новых ресурсосберегающих технологий его производства. Одним из путей решения данной проблемы следует считать поиск методов учёта свойств нитей и полотен при разработке рациональных научно обоснованных режимов изготовления трикотажных изделий. Результаты, полученные отечественными и зарубежными исследователями, указывают на наличие влияния свойств сырья и деформационных характеристик полотен на протекание процесса вязания и поведение трикотажа при эксплуатации потребителем. Решение указанной задачи способствовало бы скорейшему

выходу отечественной трикотажной промышленности на мировой рынок с изделиями,

к

отличающимися высокой стабильностью линейных размеров, равномерностью петельной структуры и обладающими деформационными свойствами, обеспечивающими комфортность в носке.

Значимость проведённой работы подтверждается тем, что исследование проводилось в рамках Межвузовской научно-технической программы «Перспективные материалы и изделия лёгкой промышленности», Территориальной отраслевой программы «Интенсификация - 90», отдельные разделы диссертации выполнялись в интересах программы «Русский лён», по хоздоговорам с АО «Марат» (Таллинн) и Смоленской трикотажной фабрикой, а также в порядке творческого содружества с Университетом им. С. де Монфорта (Лестер, Великобритания), Институтом текстильной техники при Высшей технической школе земли Нижний Рейн -Вестфалия (Аахен, ФРГ), фирмой «Шлафхорст» (ФРГ), АО «Красное Знамя» (С. - Петербург), АО «Ника» (С. -

Петербург), АО «Книф-Канга» (Таллинн, Эстония), Ленинградским Домом моделей трикотажных изделий, Экспериментальным заводом «Спорт» (С. - Петербург), Кироваканским ПТО им. Камо (Армения), СП «Линтекс» (С. - Петербург), ИЧП «Корона» (С. - Петербург). В выполнении экспериментов по теме диссертации принимали участие аспиранты, которыми автор руководил в качестве научного консультанта, и студенты кафедры технологии и оборудования трикотажного производства СПГУТД.

Цели и задачи исследования. При проведении работы предусматривалось создать теоретические основы проектирования параметров кулирного трикотажа и разработки режимов его производства с учётом деформационных свойств нитей и полотен.

Для достижения этой цели были поставлены следующие задачи:

— провести анализ существующих методов проектирования и исследования параметров кулирного трикотажа, технологии его производства и оценки свойств нитей, используемых в трикотажном производстве;

— исследовать- растяжение нитей и полотен при технологических нагрузках, возникающих в процессе вязания;

— разработать методики оценки физико-механических свойств нитей, влияющих на параметры кулирного трикотажа;

— разработать методику проектирования технологических параметров трикотажа главных и рисунчатых переплетений, учитывающую свойства нитей;

— разработать режим товароотвода кругловязальной машины с учётом /деформационных свойств полотна;

— сконструировать устройство, обеспечивающее стабилизацию условий товароотвода на кругловязальной машине;

— предложить методику оценки свойств трикотажа, моделирующую условия его двухосного нагружения в процессе вязания и эксплуатации;

— разработать методику прогнозирования и предупреждения потребительской усадки трикотажа.

Методы исследования. Методической основой исследования явились современные достижения теории вязания, текстильного материаловедения, сопротивления материалов (теории нелинейного изгиба тонких упругих стержней, теории вязкоупругости) и прикладной математики. Методологическим принципом , положенным в основу способов оценки деформационных характеристик нитей и полотен, явилось предположение о проявлении текстильными материалами различных свойств в зависимости от условий испытания, переработки и эксплуатации. При проведении экспериментов применялась отечественная и зарубежная стандартизованная измерительная аппаратура, а также запатентованные оригинальные испытательные установки. Обработка опытных данных проводилась на ЭВМ ЕС -1022, ЕС - 1036, ПЭВМ ДВК - 3 и IBM PC по пакетам прикладных программ

Научная новизна результатов работы состоит в следующем:

— предложены методики оценки изгибной жесткости и коэффициента трения нити, учитывающие характер её нагружения в петле кулирного трикотажа;

— создан банк данных значений жёсткости и коэффициентов трения нитей разной структуры и волокнистого состава;

— применение к описанию структуры трикотажа нелинейной теории изгиба тонких упругих стержней Лява -