Содержание к диссертации
Введение
1 Геотекстильные материалы для дорожного строительства 9
1.1 Нетканые геотекстильные материалы 12
1.2 Тканые геотекстильные материалы 13
1.3 Плетеные геотекстильные материалы 15
1.4 Вязаные геотекстильные материалы 16
1.5 Основы проектирования петельной структуры вязаных геотекстильных материалов. Аналитический обзор строения вязаных геотекстильных материалов 18
1.6 Сырье, применяемое для производства геотекстильных материалов 30
Выводы по главе 1 33
2 Современные представления о классифицировании геосинтетических материалов, терминологии и определениях 34
Выводы по главе 2 44
3 Анализ технологического процесса вязания георешёток 45
3.1 Общая характеристика основовязального оборудования 45
3.2 Основные органы и механизмы рашель-машины серии Racop 49
3.3 Условия работы петлеобразующих органов на машине Racop TR 4-V ... 51
3.3.1 Анализ траектории движения органов петлеобразования 62
3.3.2 Механизм сдвига ушковых гребенок 67
3.3.3 Механизм нитеподачи. Натяжение нитей основы 70
3.3.4 Усилие оттяжки полотна 74
3.3.5 Определение линейных плотностей перерабатываемых нитей 75
Выводы по главе 3 78
4 Проектирование технологических параметров георешёток вязаных 79
4.1 Исследование структур основовязаного трикотажа. Принципы получения малорастяжимых полотен 79
4.2 Разработка геометрической модели петли георешетки вязаной 89
4.3 Расчет заправочных данных на вязание георешеток 95
4.4 Расчет разрывной прочности вязаной георешётки 99
4.5 Разработанные технические решения 99
Выводы по главе 4 111
5 Моделирование процесса вязания основовязаной георешётки. Определение влияния диаметра уточной нити на длину нити в петле 112
5.1 Постановка задачи и выбор объекта исследования 112
5.2 Выбор факторов, уровней их варьирования и критериев оптимизации 113
5.3 Математическое описание объекта исследования и статистический анализ результатов эксперимента 118
Выводы по главе 5 130
6 Определение эксплуатационных свойств геосинтетических материалов для дорожного строительства 131
6.1 Образцы исследуемых геосинтетических материалов 132
6.2 Условия проведения испытаний. Методы и средства исследований 135
6.3 Анализ результатов лабораторных и полигонных исследований геосинтетических материалов 139
6.4 Исследования образцов геотекстильных материалов на оптической установке MICROCOLOR-2000 250B-LAB 148
Выводы по главе 6 154
Общие выводы по работе 155
Список литературы 157
- Основы проектирования петельной структуры вязаных геотекстильных материалов. Аналитический обзор строения вязаных геотекстильных материалов
- Условия работы петлеобразующих органов на машине Racop TR 4-V
- Исследование структур основовязаного трикотажа. Принципы получения малорастяжимых полотен
- Математическое описание объекта исследования и статистический анализ результатов эксперимента
Введение к работе
Актуальность темы. Одним из главных факторов успешной работы в условиях современной рыночной экономики является высокое качество производимой продукции, ее конкурентоспособность, быстрая адаптация к потребностям рынка. Геосинтетические материалы, давно использующиеся при строительстве и реконструкции дорожных покрытий и объектов, обладают широким спектром варьируемых параметров, определяющих конечные свойства продукта. Подбор определенных соотношений этих параметров позволяет получать материалы с оптимальными эксплуатационными характеристиками, необходимыми для решения конкретной задачи.
В области геосинтетических материалов все больший объем занимают геотекстильные. Сфера их использования достаточно широка: армирование, разделение, фильтрация, дренирование, борьба с эрозией, защита. В соответствии с функциональным назначением геотекстильные материалы должны отвечать определенным требованиям, сводящимся к степени надежности и длительности срока службы, должного уровня соответствия макроструктуры и эксплуатационных свойств. Значительное влияние на рабочие характеристики материала оказывает его строение, обусловленное технологией производства. Так, для армирования асфальтобетонных покрытий в наибольшей степени пригодны георешетки, ячейки которых образованы перекрещиванием ребер. Ячейки обеспечивают сцепление верхних и нижних слоев дорожной одежды, а ребра воспринимают основную растягивающую нагрузку. Таким образом, достигается увеличение структурной прочности асфальтобетонного покрытия.
Особое место среди геотекстильных решеток занимают вязаные. Их характеристики по многим показателям превосходят георешетки других технологий производства: трикотажные решетки отличаются способностью противостоять смещенным относительно осей ребер нагрузкам, высокой степенью фиксации ребер в структуре, возможностью заработки в структуру высокопрочных малорастяжимых нитей повышенной жесткости на изгиб.
Научно обоснованные методы проектирования и прогнозирования свойств вязаных георешеток в настоящее время отсутствуют. Очевидно, что актуальной задачей является разработка геометрических и математических моделей структур вязаных георешеток. Такие модели позволят проектировать необходимые эксплуатационные параметры вязаных георешеток путем совершенствования технологии их производства и отделки.
Цель и задачи исследований. Целью работы является разработка новых
структур вязаных георешеток, определение технологических параметров
георешеток, получение математических алгоритмов прогнозирования
параметров структуры и эксплуатационных свойств. Для достижения поставленной цели необходимо решить следующие задачи:
изучить существующие структуры геоматериалов, технологии их производства и физико-механические свойства;
усовершенствовать классификацию геосинтетических материалов;
рассмотреть геометрические модели структур основовязаного трикотажа,
изучить возможные конфигурации элементов структуры;
проанализировать процесс вязания георешеток, рассмотреть моменты петлеобразования, определить оптимальные условия прокладывания уточных нитей, установить максимально возможную толщину уточной нити;
построить геометрические модели структур с учетом значительной толщины уточных нитей;
разработать структуры вязаных георешёток, удовлетворяющих предъявляемым к ним требованиям;
провести испытания георешеток в соответствии с современными ГОСТами.
Методы и средства исследований. Усовершенствование классификации геосинтетических материалов, исследования структур, технологий производства геоматериалов и свойств используемого сырья основывались на анализе научных и патентных источников в соответствующей области.
При разработке структур переплетений и изучении технологического процесса производства вязаных георешеток применялись теоретические и экспериментальные методы с использованием основ технологии трикотажного производства, текстильного материаловедения, сопротивления материалов.
Постановка и проведение экспериментов осуществлялись с помощью
математических методов планирования. В качестве испытательного
оборудования использовались тензометрическая установка для измерения
натяжения нитей, измерительный комплекс Instron 1195, аппарат циклического
нагружения Линтел АЦН-20, машина для испытания материалов на разрыв и
продавливание РМ-20, камера испытательная световая Geotech UG-7035-UB,
оптическая установка MICROCOLOR-2000 250В-LAB. Обработка
экспериментальных данных производилась в пакете Microsoft Excel.
Научная новизна исследований заключается в следующем:
-
Усовершенствована классификация геосинтетических материалов, учитывающая природу их происхождения, технологию получения и макроструктуру;
-
Разработана методика проектирования и расчета технологических параметров основовязаных георешеток с уточными нитями большого поперечного сечения;
-
Разработана методика расчета прочностных характеристик вязаных георешёток;
-
Разработаны и запатентованы петельные структуры вязаных георешеток.
Практическая ценность работы. Представленные в работе теоретические разработки в области моделирования петельной структуры вязаных георешеток, методика расчета прочностных характеристик могут служить научно-методической базой для дальнейшего развития сферы трикотажа технического назначения.
В результате экспериментальных исследований процесса вязания георешеток получены математические модели, которые позволяют регулировать физико-механические характеристики вырабатываемых решеток, оценивать их материалоемкость и устойчивость к разрушению несущих основную нагрузку ребер.
С учетом выявленных теоретических и экспериментальных аспектов разработаны структуры вязаных георешёток, характеризующиеся высокой разрывной прочностью, малым разрывным удлинением и высокой степенью закрепления уточных нитей в структуре.
Полученные в ходе выполнения диссертационной работы результаты могут
использоваться в учебном процессе при подготовке специалистов по направлению 261000 «Технология и проектирование текстильных изделий».
Личный вклад автора состоит в выборе цели исследования, постановке задач, разработке методики экспериментов и их реализации, разработке математических моделей, позволяющих прогнозировать технологические параметры структур и свойства вязаных георешеток, анализе полученных результатов, формулировании выводов. Результаты, представленные в диссертации, отображают самостоятельные исследования автора и работы, выполненные в соавторстве.
Достоверность результатов и обоснованность основных выводов обеспечивается использованием современных методов и средств исследований, адекватностью полученных математических моделей, экспериментальным подтверждением теоретических положений, апробацией результатов на конференциях и в научной печати, получением патентов.
Апробация работы проводилась в процессе выполнения НИОКР «Разработка классификации геосинтетических материалов, применительно к дорожному хозяйству», государственный контракт № 13285.7806342860.08.1.001.1 от 27.11.2008, «Разработка рекомендаций по техническим требованиям к геосинтетическим материалам, применительно к дорожному хозяйству», государственный контракт № 13285.7806342860.08.1.002.2 от 27.11.2008. Основные положения и результаты исследований по теме диссертации доложены и обсуждены на конференциях:
«Применение геоматериалов при строительстве и реконструкции транспортных объектов», Третья международная научно-техническая конференция (г. Санкт-Петербург, 2013г.);
«Наноструктурные, волокнистые и композиционные материалы», Международная научная конференция (г. Санкт-Петербург, 2013г.).
Публикации. По материалам диссертации опубликовано 15 печатных работ, из них 4 в изданиях, входящих в перечень ВАК РФ.
Структура и объем работы. Работа состоит из введения, 6 глав с выводами, общих выводов по работе и списка литературы. Работа изложена на 172 страницах, имеет 115 рисунков, 24 таблицы, список литературы включает 157 наименований.
Основы проектирования петельной структуры вязаных геотекстильных материалов. Аналитический обзор строения вязаных геотекстильных материалов
Основой для проектирования структур и изучения эксплуатационных свойств вязаных материалов является модель петли, отражающая геометрические параметры в условно-равновесном и деформированном состояниях. Степень приближенности модели к реальным параметрам имеет огромное значение для получения адекватной оценки поведения петли и структуры в целом. Большая часть существующих моделей базируется на использовании принципа аппроксимации – приближении пространственных кривых средних линий нитей к более простым – ломаных кривым. Это позволяет исследовать качественные свойства объекта путем решения простых задач.
Одной из первых была модель петли Далидовича (1940) [76], в которой толщина и деформационные свойства нити по всей длине принимаются одинаковыми; поперечный диаметр нити представляет собой круг. Данная модель позволяет рассчитать длину нити в петле при известных значениях петельного шага, высоты петельного ряда и толщины нити. На рисунке 10 представлены геометрические модели главных переплетений основовязаного трикотажа (цепочка и трико) [76].
а) геометрическая модель цепочки; б) геометрическая модель трико Согласно геометрической модели петли цепочки длина нити в ней складывается из суммы отрезков и дуг аб, бв, вг, гд, деж, жз (рис. 10). Производя простые математические действия и учитывая некоторые погрешности (наклон участков палочек), длина нити в петле цепочки будет вычисляться по формуле:
l=3B+3d-3d Длина нити в петле трико вычисляется аналогичным образом (как сумма длин участков петли):
l = BC + AB + CDE.
Длина дуги ВС равна половине окружности с радиусом R=3d/2, где d -средний диаметр нити, т.е. ВС=3d/2. Дуги АВ и СDЕ могут быть определены как части эллипса с осями 2а и 2b, длина которого в общем виде равна т = 7г(я+Ь). Дуга АВ равна четверти эллипса с полуосями a=А/2 и b=В, где А и В соответственно петельный шаг и высота петельного ряда, то есть
Дуга CDE (для переплетения, изображенного на рисунках 4 и 5, протяжка DE соединяет соседние петельные столбики, n=1) равна четверти эллипса с полуосями а=А, b=2В, то есть CDS = (-)(А + 2В)
Следовательно, длина нити в петле трико:
В 1958 году Эллисон (Allison) предложил модель [81], отображающую только геометрическую форму петли, но никак не учитывающую физические свойства нити. Модель состояла из четырех независимых участков (головки петли, представляющей собой половину окружности, двух петельных палочек и протяжки) и позволяла получить приближенное значение длины потребляемой при вязании нити (рис.11).
Рисунок 11 – Геометрическая модель петли Модель петли Грозберга (Grosberg) (1964 г.) учитывает основные положения теории упругости, согласно которой форма петли обуславливается силами, действующими на нити [82, 83, 84]. После снятия полотна с машины и его релаксации протяжки петель изгибаются, вследствие чего возникают усилия (сила трения) в точках контакта нитей. Изолированные этими точками остовы петель остаются практически неизменными. В точках контакта происходит некоторое сплющивание нитей, изменяется форма их поперечного сечения. Степень сплющивания нитей, равно как и коэффициент трения, зависят от свойств сырья нитей. Деформация поперечного диаметра высокообъемных комплексных нитей больше, чем нитей высокой крутки; сплющивание мононитей совсем незначительно. На величину фрикционного взаимодействия нитей влияет площадь соприкосновения нитей, вычисление которой весьма затруднительно.
Совершенно иной подход к моделированию петельной структуры использовал в 1987 году С. Раз (Samuel Raz) [85, 86, 87]. Он предположил, что геометрическое представление петли, находящейся непосредственно на машине, в лучшей степени отображает ее свойства, нежели изгибающие силы в петле (в модели Грозберга) трикотажной структуры после релаксации (рис.12).
Рисунок 12 – а) геометрическая модель петли С.Раза; б) силы, действующие в петле на машине Обобщение результатов исследований, накопленного опыта и достижений современного уровня техники позволили дополнить универсальную методику Далидовича А.С. и расчетно-экспериментальную методику Шалова И.И. уточненными расчетными формулами с элементами САПР для определения технологических параметров и эксплуатационных свойств (проф. Кудрявин Л.А.) [88, 89]. В основе предложенной методики лежит математическое описание структуры трикотажа с учетом многообразия его видов. В общем виде зависимость длины нити в петле l от параметров структуры A, B, d описывается полиномом: l=xA+yB+zd, где x, y, z – коэффициенты, зависящие от вида переплетения Для основовязаного трикотажа расчет длины нити в петле с элементами САПР включает в себя определение длины нити в остове lo и длины нити в протяжке lпр. При этом учитывается наклон остовов петель к линии петельного ряда в плоскости полотна: lo=1,5d+0,5B(1+1/tg), где - угол наклона остовов петель к линии петельного ряда (трико=45, атлас=60) Для цепочки длина нити в петле рассчитывается по формуле: lo=1,5d+2[(B-3d)2+3,25d2]0,5 Длина нити в протяжках может быть рассчитана по общей формуле: lпр=0,25[(Rb-1)A±xd+B], где Rb - раппорт прокладывания протяжки в данном ряду; х – величина, зависящая от способа соединения остова петель протяжкой На рисунке 13 показаны варианты соединения остовов петель протяжками и значение величины х.
Способы соединения остовов петель протяжкой Существенным недостатком описанных выше моделей является двухмерность среды их описания. При проектировании на основе таких моделей всегда будет иметь место некоторая погрешность, поскольку петля представляет собой пространственную кривую. Современное компьютерное обеспечение позволяет разрабатывать трехмерные модели. Вопросы проектирования освещены во множестве источников, в которых рассмотрены вероятностно-детерминированные, аналитические механические, технологические и геометрические подходы к моделированию [90-98].
Работа вязаных материалов, применяющихся в дорожном строительстве, базируется на восприятии основных нагрузок этими материалами в конструкции. Поэтому показатели разрывной прочности и разрывного удлинения являются определяющими при моделировании структур вязаных материалов [70, 77, 78]. Особое значение при проектировании структур имеют модели трикотажа в деформированном (растянутом) состоянии, отображающем изменение размеров материала под действием приложенных нагрузок. Различают разрывную растяжимость трикотажа, которая характеризует значение предельных размеров при разрушении и растяжимость под действием определенных (заданных) нагрузок.
Условия работы петлеобразующих органов на машине Racop TR 4-V
Глубокое понимание сущности процесса вязания позволяет правильно его регулировать для достижения наибольшей производительности и получения наилучшего качества вырабатываемой продукции. Поэтому особое значение имеет изучение каждой операции в отдельности [103-107, 136, 137]. На основовязальной машине фирмы Liba RacopTR 4-V используется вязальный способ петлеобразования, который включает в себя следующие моменты: заключение, прокладывание, вынесение, прессование, нанесение, соединение, кулирование, сбрасывание, формирование, оттяжка. Заработка в структуру уточных нитей значительной толщины на всю ширину игольницы определяет ряд особенностей процесса вязания.
Для проведения анализа процесса вязания положение петлеобразующих органов удобно определить в прямоугольной системе координат XYZ. Вертикальная ось Z совпадает с осью стержня иглы, горизонтальная ось X является касательной к внутренней точке крючка иглы в момент ее нахождения на уровне отбойной плоскости, а горизонтальная ось Y параллельна игольнице (рис. 38).
Заключение Начало заключения характеризуется подъемом иглы, а замыкатель остается в нижнем положении (рис. 39а). Ушковые гребенки в этот момент совершают сдвиг за иглами. Расположение петлеобразующих органов можно обозначить контрольными точками C, D, E, F. Точка C находится на внешней точке крючка иглы. Точка D определяет положение внутренней точки крючка иглы. Точки E и F находятся в центре отверстий ушковин, причем точка E относится к первой гребенке, а F – ко второй, когда гребенки находятся в положении за иглами.
Координаты точек начала заключения
xD= 0; yD= 0; zD= 0; xE= max, xF= max Достижение максимальной величины координаты zD (на машине RacopTR 4-V zDmax= 13,2 мм), завершение кладки нитей за иглами и начало движения ушковых гребенок к иглам определяет момент непосредственно заключения (рис. 39б). Координаты точек в момент заключения:
В результате подъема игл петли (рис. 40) перемещаются по стержню вниз под действием силы Р (механизм оттяжки и вес трикотажа). Если эта сила недостаточно велика, то трикотаж может начать подниматься вместе с иглами под влиянием сил трения, образующихся между иглами и висящими на них петлями. Отсюда следует, что сила Р должна быть настолько большой, чтобы препятствовать подъему петель. Эту же функцию выполняет пластина (на рисунке не показана), которая действует непосредственно на протяжки петель и на слой волокнистого холста (или другого используемого материала).
Однако, при подъеме иглы петля все же незначительно поднимается, поворачиваясь вокруг точки в, к которой она прижата. Этот поворот на угол у будет происходить до тех пор, пока не начнется скольжение петли по игле. Высота h подъема петли по игле увеличивается с возрастанием угла у и зависит от расстояния ев, коэффициента трения нити об иглу и от профиля иглы, то есть от угла д. С возрастанием величины длины нити в петле требуется, чтобы игла поднималась на большее расстояние. На машине Racop TR 4-V высота заключения и глубина кулирования имеют строго фиксированные значения (13,2 мм и 2,8 мм для внутренней точки крючка иглы соответственно). Составные иглы значительно уменьшают ход движения иглы по сравнению с язычковыми и крючковыми.
Важным моментом при заключении является гарантированный вывод петли из-под крючка. В случае если петля останется под крючком, а новая нить будет проложена, то образуется прессовая петля. 2. Прокладывание
Операция прокладывания осуществляется при неподвижных иглах (рис. 41). Ушковые гребенки совершают прокачку в промежутках между иглами, затем сдвиг перед иглами (рис. 37а, б, в) и обратную прокачку в соседних игольных промежутках (рис. 37 г, д, е).
Начало прокачки Начало прокачки характеризуется движением ушковых гребенок к иглам, причем расстояние между ними имеет строго постоянное значение: xE—»0, xF—»0 [xF+(r1-r0)]-[xЕ+(r1-r0)] =s=const, где r0 - радиус отверстия ушковины, r1 - радиус внешнего края ушковины; s - расстояние между соседними ушковинами. На рисунке 42 представлен поэтапно момент прокладывания.
Координаты zM и xM зависят от величины сдвига гребенок за иглами, величины прокачивания гребенок, угла обхвата иглы нитью, формы стержня иглы и коэффициентов трения нити о нить и нити об иглу.
Новая нить должна попасть точно между крючком и кончиком замыкателя. Для этого в момент прохода ушковых гребенок между иглами внешняя точка крючка иглы должна находится в промежутке от до отверстия ушковины (рис. 43):
Рисунок 43 – Условия расположения ушковин при прокачке При сдвиге гребенок перед иглами во время кладки и по мере удаления ушковых гребенок от игл при обратной прокачке проложенные нити перемещаются вниз по иглам; величина перемещения зависит от направления и величины сдвига гребенок (рис. 44) Расстояние от центра отверстия ушковины в момент прокачки до плоскости нижних граней прижимной пластины; n – количество игольных шагов, на которые гребенка сдвигается за иглами. По мере удаления ушковин от игл нити перемещаются вниз по стержням игл; чем дальше они будут находиться, тем на большую величину опустятся нити. За счет увеличения угла обхвата иглы нитью повысятся силы трения, препятствующие перемещению нити.
Когда ушковые гребенки заканчивают обратную прокачку. Игла начинает опускаться и новая нить, охватывающая ее стержень, попадает под крючок иглы. Замыкатель неподвижен (рис. 45а). Положение петлеобразующих органов можно записать следующим образом:
Если новая нить окажется, например, в зоне выхода замыкателя из паза иглы, то возможно нанизывание новой нити на замыкатель и разрыв нити.
Во время вынесения важно, чтобы гребенки не совершали сдвиг перед иглами, так как это приведет к увеличению натяжения, а, следовательно, и к увеличению трения петли об иглу, что особенно опасно при закрытых петлях, имеющих большой угол охвата нитью иглы. При увеличении силы трения передвижение петель по игле затрудняется.
Исследование структур основовязаного трикотажа. Принципы получения малорастяжимых полотен
Согласно требованиям, предъявляемым к геосинтетическим материалам, которые используются при строительстве и реконструкции дорог, георешетки для армирования должны обладать высокой разрывной прочностью при растяжении (свыше 50 кН/м), малым разрывным удлинением (до 12%), хорошей адгезией и оптимальной геометрической структурой [33, 34, 57, 77]. Поэтому начальным этапом для проектирования вязаных георешеток является уточнение структуры вырабатываемого трикотажа (вида переплетения, раппорта), вида и линейной плотности используемого сырья в соответствии с условиями эксплуатации. Данный раздел посвящен изучению комплексного влияния технологических и сырьевых показателей на физико-механические характеристики трикотажа.
Различают основовязаный трикотаж одногребеночных и многогребеночных переплетений. Структура главных и производных одногребеночных переплетений характеризуется малой стабильностью: под действием небольших сил их структура может в значительной степени деформироваться. Устойчивые структуры трикотажных полотен вырабатываются многогребеночными переплетениями: каждая ушковая гребенка формирует отдельное главное или производное переплетение. Свойства таких полотен зависят от свойств составляющих их переплетений (структур) [76, 103].
Строение одногребеночных и многогребеночных переплетений обуславливается взаимно влияющими друг на друга факторами: толщиной нити, межниточными промежутками, величинами протяжек, величинами углов наклона протяжек к линии петельного ряда [99, 100, 101]. При анализе структур основовязаных переплетений выявлено, что чем меньше протяжка, тем больше угол наклона ее к линии петельного ряда и тем меньше растяжимость переплетения по длине и больше по ширине. Одногребеночные переплетения всегда имеют зигзагообразное строение (рис. 65), а вследствие выпрямления петель полотно может дополнительно растянуться. К тому же возможна перетяжка нити из остова петли в протяжку.
Рисунок 65 – Зигзагообразное строение петель одногребеночного переплетения Учитывая эти особенности строения основовязаных переплетений и комбинируя их при условии встречной кладки на иглы и под иглы, можно проектировать многогребеночные малорасятяжимые по длине и ширине одновременно полотна. В таких структурах петли выпрямляются, а пересекающиеся протяжки несколько препятствуют перетяжке нити из остова петли в протяжку. В длину будут растягиваться меньше переплетения, у которых угол наклона протяжки к линии петельного ряда больше. В ширину меньше будут растягиваться переплетения, у которых угол наклона протяжки к линии петельного ряда меньше.
Наименьший угол наклона к линии петельного ряда имеют уточные нити и протяжки производных переплетений (рис. 66) [76, 101].
Из рисунка 8 видно, что углы наклона протяжек к линии петельного ряда выражаются соотношением 1 2 3 4. Цепочка характеризуется ограниченной растяжимостью в направлении петельных столбиков в связи с наличием коротких протяжек, ориентированных продольно, а производные трико, имеющие длинные протяжки вдоль петельных рядов, уменьшают растяжимость в поперечном направлении. Поэтому комбинация переплетения цепочки и производного трико или утка является оптимальной для получения малорастяжимого полотна.
Ключевым моментом, определяющим свойства получаемого трикотажа, является порядок заправки нитей переплетений в ушковые гребенки. При этом необходимо руководствоваться принципом получения платировки: первое переплетение (производное трико) заправляется в вторую гребенку (рис. 67а), а цепочка – во первую (в момент, когда ушковые гребенки находятся в положении за иглами). Такое расположение обеспечивает выход петель цепочки на лицевую сторону полотна. Протяжки переплетения производное трико играют роль уточных протяжек, находятся между остовом петли цепочки и ее протяжкой, пересекаются с протяжками цепочки, благодаря чему перераспределения нити из протяжек производного трико в остовы не происходит. При этом не имеет значения, прокладывались ли нити на иглы в одном направлении или в разностороннем [76, 80, 100].
Рисунок 67 – а) Сукно-закрытая цепочка; б) Закрытое сукно-открытая цепочка Если нить переплетения цепочка заправить во вторую гребенку, а переплетения производное трико - во первую гребенку, то независимо от направления прокладывания нитей при их кладке за иглы протяжки производного трико окажутся поверх протяжек переплетения цепочка. В этом случае они не будут удерживаться протяжками цепочки, а значит, смогут изменять угол наклона под действием растягивающих усилий (рис. 67б).
Помимо соблюдения требований заправки ушковых гребенок, выбора комбинаций переплетений необходимо производить аналитический анализ получаемой структуры. Так переплетение сукно-цепочка (рис.67а) вследствие того, что протяжки петель закрытая цепочка располагаются только с одной стороны, а протяжки сукно прокладываются в одном ряду справа, в другом -слева, силы упругости нитей не уравновешиваются и петли располагаются зигзагообразно. Направление прокладывания нитей на иглы (противоположное или встречное) при этом не имеет значения [99, 100].
В переплетении закрытое сукно-открытая цепочка (рис. 67б) протяжки цепочки в каждом ряду располагаются с разных сторон вдоль остовов петель, тем самым выпрямляя их. Но протяжки переплетения закрытое сукно не закрепляются протяжками цепочки, из-за чего первые могут перемещаться. В результате структура более подвижна, петли располагаются наклонно и при растяжении полотна в длину петельный столбик выпрямляется [99, 100].
На рисунке 68 представлено строение переплетения открытое сукно-открытая цепочка. Нити прокладываются на иглы в одном направлении. Все петли открытые. В этом случае, протяжки сукна охватываются протяжками цепочки. Но так как остовы петель цепочки находятся с изнаночной стороны, они ненадежно сдерживают протяжки сукна. Поэтому последние могут перемещаться. В случае переплетения открытая цепочка - открытое сукно (рис. 69а) протяжки сукна оказываются с противоположной стороны от протяжек цепочки. Поэтому они не охватываются последними и могут перемещаться, вследствие чего увеличивается растяжимость полотна в ширину.
На рисунке 69б представлено строение переплетения открытая цепочка-закрытое сукно с противоположной кладкой на иглы. Переплетение цепочка является хорошо сдерживающим каркасом для переплетения сукно. Протяжки сукна охватываются и зажимаются протяжками цепочек, вследствие чего последние не имеют возможности перемещаться. Протяжки переплетения цепочка располагаются строго вертикально, а переплетения сукно – в четных рядах располагаются справа, в нечетных слева, благодаря чему остовы петель выпрямляются [99, 100, 101].
Из рассмотренных выше структур самым малорастяжимым является структура открытая цепочка-закрытое сукно с противоположной кладкой на иглы (рис.69б).
Малорастягивающиеся полотна можно производить, вводя в структуру полотна дополнительные нити: футерные и уточные [76, 139, 149-152]. Футерные нити прокладываются на иглы, но петли из них не формируются – они сразу отводятся к старым петлям и в виде наброска сбрасываются вместе с ними на новые петли (рис. 70)
Математическое описание объекта исследования и статистический анализ результатов эксперимента
Для установления зависимости между длиной нити в петле и независимыми переменными проводился полный факторный эксперимент типа 23. Матрица планирования, включающая в себя все возможные комбинации факторов, и значения выходных параметров представлены в таблицах 9-12.Обработка результатов экспериментальных данных включает в себя исключение резко выделяющихся данных, определение числовых характеристик случайных величин: среднего значения, дисперсии и среднеквадратичного отклонения, коэффициента вариации и вида распределения случайных величин. - 1 среднее значение случайных величин: Y = — Yi ,
Если табличное значение критерия Кочрена больше расчетного, то дисперсии однородны и ПФЭ обладает свойствами воспроизводимости. Если нет - дисперсии неоднородны (опыты неравноточны и нужно увеличивать число повторных опытов).
Таким образом, все полученные регрессионные многофакторные модели с вероятностью 0,95 адекватны.
Полученные уравнения регрессии отражают степень и характер влияния переменных управляемых факторов на протекание технологического процесса. Линейная плотность уточных нитей (х3) в той или иной степени оказывает влияние на все параметры оптимизации. Так длина нити в петле цепочки у1 и трико у2 увеличивается при повышении толщины утка; причем эффект проявляется в значительной степени (коэффициенты регрессии +2,34 и +2,59 соответственно). Для усилия вытягивания уточных нитей у3, у4 их линейная плотность практически не имеет значения (коэффициент регрессии -0,04).
Длина нити в петле цепочки в основном зависит от толщины утка (х3); для трико же эта величина определяется комплексным влиянием всех переменных факторов.
Наибольший вклад в величину усилия, необходимого для вытягивания утка, вносит натяжение основы (х1) и усилие оттяжки полотна (х2), определяемое углом оборота оттяжного вала.
В результате сравнения нулевых коэффициентов регрессии b0 выявлено, что для вытягивания утка из структуры цепочки необходимо приложить больше усилий, чем из структуры трико. Этот факт объясняется особенностью строения переплетения цепочка: уточные нити зажаты обвивающими их протяжками и остовами цепочки. В переплетении трико уток находится между столбиками, под протяжками
Для упрощения процесса анализа математических моделей построены поверхности отклика, их двухмерные сечения (рис. 92, 93, 94, 95) для определения влияния усилия оттяжки полотна и толщины уточной нити на длину нити в петле цепочки и в петле трико, натяжения основы и угла поворота оттяжного вала на усилие, необходимое для вытягивания уточной нити из переплетения цепочка и из переплетения трико. Полученные диаграммы позволяют выявить закономерности изменения критерия оптимизации при варьировании факторов, облегчают выбор установочных параметров основовязальной машины для выработки георешеток с уточными нитями с требуемыми свойствами [153, 154, 155].
