Проектирование ткани

1 АНАЛИЗ НАУЧНОЙ  И НАУЧНО-ТЕХНИЧЕСКОЙ  ЛИТЕРАТУРЫ И ПАТЕНТОВ

     В работе Е. Бакурадзе  отмечается, что  в процессе прокладывания нитей  утка в зеве на натяжение уточной  нити, особенно неуправляемой, отрицательное  влияние оказывают компенсаторы, работающие в настоящее время на ткацких станках с малогабаритными прокладчиками. Прокладчик пролетает в направляющих гребёнках со скоростью 18 –    

27 м/с.  При этом нагрузку на уточную  нить можно считать близкой  к ударной, и малейшее препятствие  на пути нити будет причиной повышения её натяжения и обрыва. Во время прокладывания уточной нити глазок компенсатора не может сохранить по отношению к нитенаправителям строго определённое фиксированное положение. При незначительном отклонении от соединительной линии глазок нитенапрвляющей вызывает резкое увеличение натяжения нитей утка, которое превосходит допустимое значение и часто является причиной обрыва уточных нитей. Для снижения вышеуказанных факторов и технологически не нужного натяжения, а также улучшения процесса прокладывания  предлагается заменить механический компенсатор пневматическим компенсатором. В компенсаторе воздух подаётся от индивидуального компрессора в соответствии с цикловой  диаграммой станка. В технологической лаборатории качества Кутаисского государственного технического университета исследован процесс прокладывания уточной нити различной линейной плотности – 11,7 текс; 25 текс; 25 текс×2; 50 текс; 71,4 текс; 50 текс×4; 83 текс×4; 366 текс (х/б) и 2,33 текс×4 (натуральный шёлк) – в зев на станке СТБ – 2 – 216 при использовании обычного и пневматического компенсаторов утка. Натяжение уточных нитей определяли методом электротензометрии. Датчики для записи натяжения установили в зоне «компенсатор – направляющий глазок». Сравнение тензограмм натяжения утка показывает уменьшение сопротивления на пути движения утка, с помощью которого до минимума уменьшилось технологически не нужное натяжение, при использовании пневматического компенсатора. Отмечается, что механический компенсатор утка кроме положительных функций оказывает большое отрицательное влияние на процесс прокладывания нитей утка. Это обстоятельство вызывает необходимость изменения его конструкции и принципа действия. Пневматический компенсатор показал полную надёжность работы при длительном периоде его испытания.

     В работе Корочкина К.А. отмечается, что  научный подход к решению задачи оптимизации процесса ткачества  невозможен без математических моделей  объекта исследования и изучения поверхностей отклика, построенных  в многомерном пространстве. Решение  этой задачи связано с применением современных методов математического планирования эксперимента. В этих случаях суть оптимизации состоит в нахождении той области значений переменных параметров, для которой функция цели (критерий оптимизации) принимает оптимальные значения. При решении  задачи оптимизации технологических параметров изготовления хлопчатобумажной ткани на ткацком станке применялся многофакторный эксперимент по плану Бокса для трёх факторов. В результате обработки эксперимента были получены математические зависимости физико-механических свойств ткани и натяжения нитей основы, заправочного натяжения, величины заступа и выноса зева. В качестве критериев оптимизации были выбраны натяжение нитей основы при зевообразовании, уработка нитей в ткани по основе и по утку, разрывная нагрузка по основе и по утку, воздухопроницаемость. Задача поиска оптимальных параметров решалась графическим методом наложения двухмерных сечений поверхностей отклика при фиксированном значении выноса зева на нулевом уровне, т.к. при этом наблюдается наилучшее сочетание критериев. В результате наложения двухмерных сечений поверхностей отклика была получена оптимальная область, любая точка в которой характеризует оптимальные значения. Для проверки полученной координаты точки оптимума была использована программа «Eureka», в которой предусмотрен ввод уравнений регрессии с указанием ограничений на область поиска по каждому фактору и критерию оптимизации. Анализ полученных результатов показывает, что координата точки оптимума, рассчитанная по программе, совпадает с координатами, полученными графическим методом, что подтверждает правильность решения. Таким образом, оптимизационную задачу можно решать как графическим, так и математическим методами без потери точности в расчётах. В результате решения компромиссной задачи при переводе кодированных значений факторов в натуральные были установлены оптимальные параметры изготовления хлопчатобумажной ткани на станке модели АТПР-100.

     В статье Е.В. Гориной, Р.В. Быкадорова, С.Ю. Воронина говорится о том, что плотность ткани по утку на ткацком станке АТПР определяется работой товарного регулятора, в котором предусмотрены четыре сменных шестерни, позволяющие в широком диапазоне изменять величину Р_у. Для получения ткани с переменной плотностью по утку в работе сменные шестерни заменены на эксцентричные шестерни. По построенной кривой изменения передаточного отношения за полный цикл движения механизма определили, что вследствие изменения передаточного отношения работа товарного регулятора отличается нестационарностью, что ведет к изменению плотности по утку вырабатываемой на станке ткани. Определяется длина ткани, отводимой вальяном за один оборот главного вала по формуле, в которой значения сменных шестерен заменили на значения цилиндрических шестерне со смещённым центром. В итоге было предложено устройство товарного регулятора, позволяющее вырабатывать ткань на станках АТПР в виде поперечных полос с переменной плотностью по утку. Неравномерность плотности по утку в полосе в условиях эксперимента составила 76,6 %.

     Лустгартен  Н.В. создала основный регулятор, который  выпускает основу в рабочую зону станка в соответствии с необходимой  уработкой основы. В другой работе Лустгартен Н. В. Получены уравнения  взаимосвязи технологических параметров и параметров строения ткани, пренебрегая имеющими место в реальных условиях смещением нити утка относительно основы в местах условного защемления и не учитывая действие проборки в бердо на расположение нитей в зоне формирования.

     В работе М.В. Назаровой отмечается, что  в процессе ткачества нить утка подвергается различным нагрузкам, переменным по величине, направлению и времени воздействия. Суммарная растягивающая сила находится в многофакторной зависимости от кинематических параметров движения нити, её длины, предварительного натяжения на паковке, угла охвата нитью и нитенаправителями и т.д. Немаловажное значение при этом имеют структура и свойства уточной паковки.

     В связи с этим был исследован процесс  сматывания пряжи с бобин сомкнутой  и крестовой намотки, используемых в качестве уточных паковок  на бесчелночных ткацких станках СТБ – 2 – 220 и АТПР – 100.

     В процессе сматывания бобин записывалась осциллограмма натяжения нити с  помощью электротензометрической  установки. В ходе эксперимента записаны осциллограммы  изменения натяжения уточной нити при сматывании с конических бобин сомкнутой и крестовой намотки. В качестве утка использовали комплексные, лавсановые и хлопчатобумажные нити.

     Бобины  крестовой намотки получены на машине М – 150 – 2 при тех же условиях и из этой же пряжи, что и бобины сомкнутой структуры. Частота вращения главного вала станка СТБ – 2 – 220 = 200 об/мин; АТПР – 100 = 300 об/мин.

     В статье Никишина В.Б., Николаева С.Д. сообщается о том, что на кафедре  ткачества МГТУ разработан компьютерный метод расчёта рациональных параметров  строения однослойных тканей различного переплетения на основе обработки микросрезов тканей. Это метод позволяет рассчитывать все параметры строения ткани с построением моделей их геометрического строения. Для того, чтобы получить заданное строение ткани на ткацком станке и сохранить его в суровой и готовой тканях, необходимо установить соответствующее натяжение нитей основы и утка. Предложен метод расчета натяжения основы и утка с использованием нелинейной теории изгиба вязкоупругих стрежней.  

2 ТЕХНОЛОГИЧЕСКАЯ  ЧАСТЬ

2.1 Проектирование ткани  по заданным параметрам

2.1.1 Характеристика ассортимента

     Хлопчатобумажные  ткани, вырабатываемые в нашей стране в большом ассортименте, характеризуются  значительным разнообразием ткацких  структур, видов отделки, внешнего оформления и свойств. Они обладают хорошими износоустойчивостью, легкостью и гигиеническими свойствами.

     При выборе ткани в первую очередь  руководствуемся потребительским  спросом на внутреннем и внешнем  рынке, перспективами получения  сырья для выработки данной ткани.

     В дипломном проекте предложена к  рассмотрению ткань плательная батист.

     Ассортимент хлопчатобумажных тканей в основном является традиционным. Ткани вырабатываются из гребенной, кардной и аппаратной пряжи и в последние годы из пряжи пневмомеханического прядения разной линейной плотности и строения. Плательные ткани выпускают чисто хлопковыми со 100% содержанием хлопка и смешанными.

     Хлопчатобумажные  ткани отличаются высокими показателями гигиенических свойств, хорошей износостойкостью и размеростабильностью. Для улучшения внешнего вида и ряда свойств ткани подвергают мерсеризации, аппретированию невымываемыми аппретами, малоусадочной и малосминаемым отделками, а также специальным отделками, придающим своеобразный внешний вид: лощение, тиснение, эффект жатости, отделке серебристыми каландрами и др. Отделка и аппретирование на основе синтетических смол несколько снижает прочность тканей на разрыв и раздирание. Использование пряжи пневмомеханического способа прядения снижает на 20-30% прочность ткани, но повышает их износостойкость. Смешанные ткани вырабатывают из хлопко-вискозной, хлопкосиблоновой, хлопкополиэфирной пряжи при условии, что содержание хлопковых волокон выше 50%. Смешанные ткани получают также при использовании вискозной пряжи. Вискозные волокна придают тканям придают тканям шелковистость, повышенную драпируемость, однако при этом несколько снижается их стойкость к мокрым обработкам и повышается усадка. Добавление высокомодульных вискозных волокон типа сиблон позволяет получить тонкие, прочные ткани с шелковистым мягким грифом и повышенной упругости. Наличие полиэфирных волокон в смеси с хлопком повышает их износостойкость, несминаемость, снижает гигроскопичность и повышает жесткость; причем степень влияния повышается с увеличением массовой доли синтетических волокон.

     В ассортименте плательных хлопчатобумажных тканей сложились определенные уже классические группы тканей со стабильной структурой и свойствами, выпускаемые на протяжении многих лет.

     Батист - ткань полотняного переплетения из тонкой гребенной пряжи, легкая (55-70 г/м²), тонкая (0,15-0,20 мм) с мягким шелковистым блеском и грифом.

     Техническая характеристика сырья представлена в таблице 2.1.

     Таблица 2.1 – Техническая характеристика сырья

     Таблица 2.2– Характеристика ткани

       2.1.2 Проектирование ткани по поверхностной плотности 

       Цель  проектирования ткани – получить заправочные данные для готовой  ткани, имеющей определенное назначение, заданные  физико-механические показатели и заранее известные условия, в которых будет находиться при эксплуатации проектируемая ткань. Проектирование ткани производится по различным параметрам (по разрывной нагрузке ткани, по толщине, по поверхностной плотности, по стойкости ткани к истиранию и т.д.), которые определяются эксплуатационными требованиями проектируемой ткани.

       Выбираем  метод проектирования ткани по массе 1м², который является менее трудоемким, и не требует больших материальных затрат. Перед началом расчетов, исходя из назначения ткани, выбираем следующие данные, необходимые для проектирования, которые представлены в таблице 2.3.

Таблица 2.3 - Исходные данные для проектирования тканей

       Данные, полученные после проектирования, сводим в таблицу 2.4.

  Таблица  2.4 – Результаты проектирования ткани

      Расчет  показывает, что масса  1 м² спроектированных тканей имеет отклонение от массы 1 м², принятой до расчета:

     ∆= 0,52 %, что в пределах допустимого. Следовательно, можно утверждать, что расчет проведен верно. 

     2.2 Технический расчет  ткани

     Исходные  данные для технического расчета  представлены в таблице 2.5.

Таблица 2.5 - Исходные данные для технического расчета ткани.

Определяем  ширину суровой ткани, см:

Плотность готовой  ткани, н/дм:

Ширина  заправки по берду, см:

Длина основы для выработки 1 куска ткани, м:

    Для выработки ткани принимаем закладную  кромку, при этом ширину проборки кромочных нитей в бердо принимаем В_кб=3,0 см, а отношение слоев Р_к=Р_о

     Ширина  кромки готовой ткани, см:

Число нитей основы

     где n_ф – число нитей фона

n_к – число нитей в кромках

Число зубьев берда при z_ф=z_к=2

Номер берда

    Принимаем N_б=170, следовательно толщина зуба в_з=0,23 мм

Промежуток  между пластинами, мм:

Коэффициент заполнения промежутка узлом ткани, мм:

    Что отвечает нормам. 

Истинная  ширина проборки нитей в бердо, см:

     Ширина  ремиза: 

     Число галев на ремизах

     Плотность галев на ремизке, гал/см:

     Ширина  заправки основы в ламели, см:

     Плотность ламелей на каждой рейке, лам./см:

     Потребность в основе для выработки 100 м ткани, без учета отходов, кг:

     где в – вытяжка основной пряжи  в процессе ее подготовки к ткачеству, принимаем в=1% - для хлопчатобумажной пряжи.

Масса ошлихтованной основы в 100 м ткани  с учетом приклея, кг:

     где в_ш – остаток шлихты в ткани, %:

Потребность в утке на 100 м ткани, кг:

Масса 1 погонного метра ткани из ошлихтованной  основы, кг:

Масса 1 м² ткани, г:

Линейное  заполнение суровой ткани, %:

Поверхностное заполнение ткани, %:

     Результаты  технического расчета сводим в таблицу 2.6. 
 
 
 
 
 
 

     Таблица 2.6 - Результаты технического расчета