Содержание к диссертации
Введение
ГЛАВА I. Состояние вопроса 11
1.1. Литературный обзор 11
1.1.1. Работы по расчету параметров процесса прибоя уточной нити к опушке ткани 11
1.1.2. Работы, посвященные изучению зависимости между параметрами строения ткани и технологическими параметрами изготовления ткани 21
1.1.3. Работы, посвященные по анализу напряженно-деформированного состояния нитей на ткацком станке 30
1.1.4. Работы, посвященные оптимизации технологического процесса ткачества 36
1.2. Теоретическая и экспериментальная база исследования 44
1.3. Задачи исследования 48
ВЫВОДЫ ПО ГЛАВЕ 48
ГЛАВА II. Теоретические исследования 49
II. 1. Анализ взаимодействия основных и уточных нитей во время прибоя уточной нити к опушке ткани на станке при изготовлении двухслойной ткани 49
И.2. Взаимосвязь между параметрами строения ткани и технологическими параметрами прибоя уточной нити к опушке ткани 60
ВЫВОДЫ ПО ГЛАВЕ 65
ГЛАВА III. Экспериментальные исследования напяженно- деформированного состояния нити основы при прибое 67
III. 1. Исследование натяжения нитей основы на ткацком станке АТПР при помощи тензометрической аппаратуры 67
Ш.2. Влияние технологических параметров на натяжение основных нитей в период заступа и прибоя 70
Ш.2.1. Разработка алгоритма и программы для построения сечения поверхности отклика в программной среде Mathcad 75
111.3. Использование тепловизоров при исследовании напряженно-деформированного состояния нитей при прибое 80
Ш.3.1. Принцип работы тепловизора 80
III.3.2. Методика исследования натяжения основы на ткацком станке с помощью тепловизора 87
111.4. Взаимосвязь между натяжением и температурой основных нитей при прибое утка к опушке ткани 91
ГЛАВА IV. Экспериментальные исследования строения и свойств ткани 98
IV. 1. Влияние технологических параметров на поверхностную плотность ткани 100
IV.2. Влияние технологических параметров на толщину ткани 102
IV.3. Влияние технологических параметров на уработку нитей основы и утка в ткани 104
IV.4. Влияние технологических параметров на стойкость ткани к истиранию. 107
IV.5. Влияние технологических параметров на прочность ткани на разрыв... 109
IV.6. Влияние технологических параметров на водопроницаемость ткани 115
IV.7. Влияние технологических параметров на капиллярности ткани 117
IV.8. Влияние технологических параметров на водопоглощение 119
Выводы по главе 121
ГЛАВА. Оптимизация процесса прибоя 122
V.1. Выбор параметров оптимизации 122
V.2. Оптимизация технологического процесса 123
Выводы по главе 137
Общие выводы по работе 139
Список литературы
- Работы, посвященные изучению зависимости между параметрами строения ткани и технологическими параметрами изготовления ткани
- Взаимосвязь между параметрами строения ткани и технологическими параметрами прибоя уточной нити к опушке ткани
- Влияние технологических параметров на натяжение основных нитей в период заступа и прибоя
- Влияние технологических параметров на уработку нитей основы и утка в ткани
Введение к работе
Текстильная промышленность является одной из основных отраслей промышленности, обеспечивающей значительные финансовые платежи в бюджеты различных уровней. Кроме того, текстильная отрасль обеспечивает работой большое количество населения России, что является важным социальным фактором в жизни российского общества. Продукция текстильной промышленности сопровождает человека с самого рождения, и надо отметить, что текстильная продукция - это не только товары народного потребления. Значительная часть используется в различных отраслях промышленности и имеет техническое и специальное назначение. Большое количество текстильной продукции в настоящее время завозится из-за рубежа, наметилась определенная тенденция зависимости российской промышленности от импортных поставок, поэтому развитие отечественной текстильной промышленности обеспечивает импортонезависимость, т.е. по сути экономическую безопасность страны.
В данной работе развитие текстильной промышленности рассматривается за последние пять лет, начиная с 1998 года. Следует отметить, что в 1998 году вся промышленность России, да и экономика в целом, испытала сильнейший удар в результате дефолта (резкое снижение стоимости рубля по отношению к доллару). Однако, последствия дефолта по разному отразились на отраслях Российской промышленности, в частности, в текстильной промышленности дефолт способствовал тому, что потребители были вынуждены закупать текстильную продукцию из-за ее низкой цены на внутреннем рынке, и это способствовало оживлению текстильного производства в России.
Модель, по которой развивалась экономика России после дефолта (1998-1999 гг.), [3.18] ориентировала потребителей на внутренний рынок, что способствовало импортозамещению. Незагруженные мощности были быстро загружены. Вырос платежеспособный спрос на отечественные товары. Текстильная промышленность начала оживать и наращивать объем вырабатываемых тканей. В таблице №1 представлена динамика производства основных видов текстильной продукции российских предприятий за период с 1998 по 2002 гг. [3.18]. Основная доля в общем объеме производства тканей приходилась на хлопчатобумажные ткани, что составило почти 80 %.
Несмотря на данные темпы роста, в текстильной промышленности накопился ряд острейших проблем, которые требуют немедленного решения.
С точки зрения специалистов [ЗЛО, 3.12, 3.16, 3.18, 3.20, 3.24, 3.25] в текстильной промышленности, существуют следующие проблемы:
1) Обострение конкуренции за рынки сбыта на внутреннем рынке России складывается не в пользу отечественных производителей.
После дефолта отечественная продукция на внутреннем рынке начала пользоваться спросом у потребителей, но затем из-за китайского, вьетнамского и другого подпольно ввозимого товара, произошло обострение конкуренции на внутреннем рынке и частичное вытеснение отечественного производителя с рынка в результате конкуренции.
2) Недостаток собственных оборотных средств и на ряде отечественных предприятий.
Дефицит оборотных средств, прежде всего, связан с опережающим ростом цен на сырьевые ресурсы, электроэнергию и топливо по сравнению с ростом цен на готовые изделия.
3) Физический и моральный износ оборудования.
На сегодняшней день текстильные фабрики оснащены в основном несовершенным и с высокой степенью износа оборудованием. Возраст оборудования достигает 25 лет, что существенно превышает нормативный период амортизации. Следствием такого состояния станочного парка является низкое качество отечественной продукции.
Таблица №1 Производство основных видов текстильной продукции российских предприятий за период с 1998 по 2002 гг.
7 4) Низкий уровень финансового менеджмента и серьезные недостатки в работе маркетинговых служб отечественных текстильных фабрик.
В настоящее время даже технически перевооруженные текстильные фабрики оказались вытесненными с внутреннего рынка из-за неразвитости маркетинговых служб, слабого знания запросов потребителя, практически полного отсутствия рекламы. Многие текстильные фабрики оказались неспособными продвигать к покупателю даже те изделия, которые по потребительским качествам могли бы составить конкуренцию импортным товарам.
5) Потеря традиционных источников сырья.
Из-за /распада СССР текстильные фабрики лишились традиционных источников сырья, что привело к сокращению выпуска тканей из натуральных волокон. На сегодняшний день в России не выращивается хлопок, плохо растет лен, не выпускается шелк, уменьшилось поголовье овец. Поэтому текстильные фабрики вынуждены закупать сырье у стран ближнего и дальнего зарубежья и при этом оплачивать НДС на ввозимый хлопок, что значительно осложняет и без того тяжелое положение фабрик.
6) Негибкая государственная политика.
По мнению многих специалистов для того, чтобы создать нормальные условия для существования текстильных фабрик, необходима государственная поддержка, в частности государственные инвестиции, увеличение льгот на тарифы по энергообеспечению, изменения в налоговом кодексе, урегулирование вопросов возврата НДС при ввозе сырья и экспорте продукции и т.д.
Ко всем вышеперечисленным проблемам добавляется еще то, что Россия находится в преддверии вступления во Всемирную торговую организацию (ВТО). Сегодня только 34% наших предприятий считают себя конкурентоспособными на внутреннем рынке, 24 % - на рынках СНГ и только 7 % - на рынках дальнего зарубежья [3.18]. Многие специалисты считают, что глобализация - это необходимый и необратимый процесс, но вопрос заключается в том, готова ли российская промышленность, да и экономика в целом, к такому решительному шагу? Не будет ли это ударом по отечественным производителям? Нельзя забывать, что легкая промышленность, включая текстильную, даже во времена Советского Союза не получала достаточных средств для развития, и в настоящее время российские производители находятся в неравных условиях с зарубежными производителями. По оценке экспертов, до присоединения России к ВТО необходимо решить комплекс важнейших задач: по реформированию законодательства и нормативной базы, тарифным и нетарифным мерам защиты рынка, поддержке отечественных товаропроизводителей, а также рассмотреть вопрос о государственных инвестициях в легкую промышленность, в том числе и текстильную.
Основной задачей текстильных фабрик на данном этапе является производство конкурентоспособного товара, который бы соответствовал мировым стандартам. Этой цели можно достигнуть путем решения вышеперечисленных проблем, и, в частности, техническим переоснащением предприятий, а также применением программных средств на этапе проектирования параметров строения ткани и технологических параметров ее изготовления.
В настоящее время совершенствование технологии текстильного производства идет по пути внедрения нового оборудования, которое позволяет использовать высокие скорости процесса ткачества. Однако при этом встают большие технические проблемы, которые заключаются в необходимости выработки технических решений по уменьшению воздействия рабочих механизмов ткацкого станка на нить во время прибоя ткани, т.к. в процессе ткачества, особенно при высоких скоростях, на нить оказывают механические воздействия рабочие органы ткацкого станка, в результате которых нить испытывает сильное напряженно-деформированное состояние и может оборваться, что негативно влияет на качество ткани. В этой связи выбор оптимальных технологических параметров приобретает важное значение.
Оптимальные технологические параметры изготовления ткани, в частности, технологические параметры прибоя уточной нити к опушке ткани, определяются в основном экспериментально. Это связано с тем, что процесс прибоя уточной ткани осуществляется в условиях высоких скоростей и практически не поддается визуальному наблюдению. Комплексных расчетных методов практически не существует из-за многофакторности процесса прибоя и сложности описывающих его математических моделей. Используемые для расчета отдельных технологических параметров методы не позволяют в достаточной степени точно оценить и спрогнозировать условия изготовления ткани на ткацком станке, так как не учитывают целый ряд факторов таких как, параметры строения вырабатываемых тканей, свойства используемых нитей.
Целью данной работы является разработка метода расчета технологических параметров процесса прибоя уточной нити при изготовлении ткани с учетом строения ткани и свойств используемых нитей.
Актуальность темы обусловлена тем, что исследуется одна из основных технологических операций процесса тканеформирования - прибой утка к опушке ткани на современном технологическом оборудовании. Разработанный метод расчета параметров напряженно-деформированного состояния нитей основы и утка на ткацком станке и программы расчета на ЭВМ позволяет на стадии проектирования ткани выявить условия формирования ткани.
Методика данного научного исследования включает проведение теоретических и экспериментальных исследований. Теоретические исследования основаны на использовании современных научных теорий: тории изгиба упругих стержней, теории квазистатического равновесия опушки ткани. Экспериментальные исследования проводились в лаборатории кафедры ткачества Московского государственного текстильного университета имени А.Н. Косыгина. При обработке экспериментальных данных использовались современные методы статистики, анализа и планирования эксперимента. При
10 Научная новизна работы заключается в разработке: - метода расчета натяжения основных и уточных нитей, обеспечивающих получение тканей заданных свойств и строения на основе решения квазистатической задачи равновесия опушки ткани; - метода исследования напряженно- деформированного состояния нитей при прибое с помощью тепловизора. ,.
При этом: - установлена взаимосвязь между натяжением нитей основы и их температурой в процессе фронтального прибоя уточной нити к опушке ткани. - определены факторы, в наибольшей степени оказывающие влияние на условия изготовления ткани с перевязкой слоев нитей по контуру заданного узора. - получены математические модели для расчета основных параметров строения и свойств тканей в зависимости от технологических параметров процесса прибоя при изготовлении ткани на ткацком станке.
Практическая значимость работы заключается: в получении возможности прогнозирования условий процесса прибоя; в разработке новой методики измерения температуры нитей; в разработке новой методики определения натяжения нитей на ткацком станке на основе полученной термограммы тепловизора; в разработке программного обеспечения для расчета параметров напряженно-деформированного состояния нитей в процессе прибоя утка к опушке ткани; - в разработке программного обеспечения для определения оптимальных технологических параметров изготовления двухслойной ткани на станке ЛТПР.
Работы, посвященные изучению зависимости между параметрами строения ткани и технологическими параметрами изготовления ткани
Для наиболее полного рассмотрения процесса прибоя необходимо выявить взаимосвязь между технологическими параметрами заправки станка и параметрами строения ткани.
Алексеевым К.Г. в работе [1.2] предложены формулы для расчета натяжения нитей основы и утка в зависимости от параметров строения вырабатываемой ткани. Формула для расчета натяжения нитей утка на станке учитывает высоту волны изгиба нити - /?, ее разрывную нагрузку и удлинение — Gy, 1у, а так же заправочные характеристики: число нитей в ткани и кромках — п, Пк , ширина проборки основы в бердо - В, геометрическую плотность ткани по основе —/0. 100(7 у _ У (1.22) fJl20+h2y(n-(nk/2)) 1„ 1.0127? V Натяжение основы рассчитывается через натяжения утка и средний угол наклона конца отрезка уточины в элементе ткани к плоскости ткани - (рср, угол наклона отрезка нити основы в ткани к плоскости ткани - (р, угол полузева в момент прибоя -у. 2Ty-sin(pcp Т0= . (1.23) siny + sirup В работе [2.4] Васильчикова Н.Д. предлагает рассчитывать высоты волн изгиба основных и уточных нитей в зависимости от натяжения основных нитей у опушки ткани в момент прибоя. При рассмотрении строения ткани автором отмечено, что при прокладывании в зев уточина ложится прямолинейно, а основа принимает максимальный изгиб, затем под воздействием натяжения 0 основы уток прогибается. Величина прогиба зависит от равнодействующей давления основы на уток, плотности по основе и свойств уточной нити. Зависимость выглядит следующим образом: T0(d0 + dy)L30 УШ EyIyyJ(d0 + dy)2 + L2y Ty{d0 + dy)L\ (1.24) T..(d. + d.MS.. h„„ = от \2E0I0J(d0 + dy)2 + L20 где T0 — натяжение основы у опушки ткани при прибое; do, dy — диаметры нитей основы и утка; 10 /у - геометрические плотности по основе и утку; Е — модуль жесткости Юнга; J— момент инерции. Приведенные выражения применимы только для тканей полотняного переплетения. Здесь не учитывается также воздействие уточной системы нитей на систему основных нитей.
При исследовании взаимосвязи технологических параметров и параметрами строения ткани, в работе [2.29] проф. Ониковым Э.А. была выведена зависимость изгиба нитей основы ha и утка hy от силы нормального J давления нитей основы и утка - N ,а также от натяжения основы и утка — То, Та, от геометрических плотностей по основе и утку — Р0, Ру, модуля упругости основы и утка-Eg, Еу и момента инерции сечения нитей основы и утка - 0О,0У. ( Р IF I У l o1 о То О гр о , = v (1.25)
В работе [2.22] Милашюс В.М. предлагает установить взаимосвязь между технологическими параметрами и параметрами строения ткани с помощью 0 деформационного метода. Уравнение имеет следующий вид: К FyP0(J+EJ - = , (1.26) hy F0Py(l+Ey) где F0, Fy — усилия соответственно по основе и утку; Ео,Е0- относительные деформации основы и утка; Ру,Ру— плотности тканей по основе и утку; ho,h0 — высоты волн изгиба основы и утка.
Представленная зависимость не учитывает смятия нитей в ткани, изгибной жесткости нитей по основе и утку, которая определяется модулем упругости и моментом инерции сечения нити. Проф.. Степанов Г.В. в работе [2.33] предложил формулу для установления взаимосвязи между технологическими параметрами и параметрами строения ткани: к, ГА /V2A \ 2 жо -+R v / ?А, /2 , (1.27) где Fo, Fy — натяжение основных и уточных нитей; /0, 1у - геометрическая плотность ткани по основе и утку; Ас Ау- изгибные жесткости нитей основы и утка; Kf,— коэффициент фазы строения ткани. Автор считает, что прогибы нитей небольшие, а распределенные нагрузки можно заменить сосредоточенными силами. При упрощении представленная формула принимает вид: Ру Fy=-F0Kh. (1.28) Ро Однако в приведенных выше формулах отсутствуют изгибные жесткости нитей основы и утка.
В работе [2.19] проф. Мартьшовой Л.Л. проводились исследования свойств нитей, вынутых из ткани. На большом экспериментальном материале автор доказала, что не всегда процесе ткачества отрицательно влияет на структуру пряжи и нитей. Часто многократные растяжения текстильных нитей приводят к улучшению их свойств. Видимо, здесь имеют место изменения в структуре пряжи нитей на межмолекулярном уровне, происходящие в элементарных волокнах и нитях. При увеличении напряжения происходит переориентация этих элементарных составляющих нитей и пряжи. Кроме того, улучшение свойств нитей связано и с релаксационными процессами. При вылеживании ткани нити и полотна стремятся к равновесному состоянию за счет явления релаксации, и нити не ухудшают своих свойств. Ничипорчик Л.Д. в работе [2.26] рассматривает изменение строения ткани в зависимости от соотношения натяжений основы и утка. Из условия статического равновесия нитей в ткани, автор получает уравнение: Т0 sina -= , (1.29) Ту sinp где То, Ту- натяжение основных и уточных нитей в ткани; а, /? — углы наклона, соответственно, уточной и основной нити в ткани.
В приведенной работе автор показал моделирование изменения строения при переходе из одного состояния в другое, основанное на геометрическом анализе элементов ее строения, меняющихся в результате деформации основы и уточных нитей в ткани. В результате изменения усилий, прикладываемых к нитям основы и утка, изменение натяжений нитей приводит к тому, что механизм изменения строения ткани условно во времени и предполагает первоначальное изменения параметров нитей основы и утка, и затем их последующий поворот в ту или иную сторону вокруг оси, перпендикулярной продольному направлению нитей и лежащий в плоскости ткани.
Взаимосвязь между параметрами строения ткани и технологическими параметрами прибоя уточной нити к опушке ткани
Как известно, контроль за натяжением нитей основы является важным условием рациональной организации производства. Для измерения натяжения нитей используются различные методы измерения и различные приборы. В отечественной практике в основном используется тензометрическая установка, принцип действия, которой основан на преобразовании механических воздействий в электрический ток и его измерении.
Для измерения натяжения основы используется датчик, записывающий натяжение групповых нитей. Запись натяжения была проведена в доступной для экспериментирования зоне, «скало-ламельный прибор». Исследования проводились на станке АТПР-100- 4.
В таблице № 3.1 дано распределение значений натяжения основных нитей по ремизкам и по уточным прокидкам в момент заступа и прибоя. 11а рисунке № 3.1 представлена осциллограмма натяжения основы для 1-ремизки, 4-ремизки и 8- ремизки за четыре оборота главного вала станка. Основными особенностями изменения натяжения основы на ткацких станках являются следующие: - характер изменения натяжения основы, пробранной в одну ремизку, повторяется практически через число оборотов, равному раппорту ткани по утку. Для двухслойной ткани полотняного переплетения цикличность изменения натяжения основы составляет 4 уточные прокидки; - характер изменения натяжения при прибое в течение 4-ех прокидок различен для каждой ремизки; - натяжение основных нитей, пробранных в первые ремизки, больше натяжения нитей основы, пробранных в последние ремизки; - величина заправочного натяжения нитей основы, пробранных в одну ремизку, не изменяется в течение 4-ех прокидок; - величина заправочного натяжения нитей основы несколько больше в первой и второй ремизке и минимальная в седьмой и восьмой ремизке; - так как двухслойная ткань вырабатывается полотняным переплетением, величина заправочного натяжения одинакова для пары ремизок, которые участвуют в формировании одной и той же полосы и одного и того же слоя ткани; - натяжение нитей основы при прибое превышает натяжение нитей при заступе.
Выявим степень влияния технологических параметров на натяжение основных нитей в момент заступа и в момент прибоя при выработке двухслойной ткани с перевязкой слоев по контору заданного узора. В качестве варьируемых факторов выбраны основные технологические параметры заправки ткацкого станка: Xi - заправочное натяжение основы, сН; Х2 - положение скала относительно грудницы, мм; Хз - величина задней части зева, мм. Уровни варьирования параметров в натуральных и кодированных величинах приведены в таблице №3.2
Эксперимент проводился по плану Бокса - 3. В результате расчетов на ЭВМ получены следующие регрессионные уравнения влияния рассматриваемых технологических параметров заправки станка на натяжение основных нитей при прибое и при заступе. натяжение при заступе: Y= 30.5 +4.8Х}+0.3 Х2-1.1 Х3- 0.25 -X, Х3 +0 -Xj -Х2 +0.25 -Х2 -Х3-0.5 -Х}2 +1 Х2 + 0 X2. натяжение при прибое: Y= 48.2 +8-Х, - 0.4 -Х2-2.4-Х3+0.123 X, -Х3+0.123 -Xj -Х2 +0.123 Х2 Х3-0.69 X}2 +3.3 -Х2 + 0.3 X2. В программной среде Mathcad построены сечения поверхности отклика. На рисунках 3.2 и 3.3 представлены сечения поверхностей отклика влияния технологических параметров заправки станка на натяжение основных нитей при заступе и при прибое соответственно. На основе анализа сечений можно сделать следующие выводы: - максимальное влияние на натяжение основы при прибое и при заступе оказывает заправочное натяжение основы, минимальное влияние оказывает величина задней части зева; - при установлении величины заправочного натяжения и скала относительно грудницы на максимальном уровне равном соответственно 35сН и 20мм, и уменьшении величины задней части зева да минимального уровня равного 320мм, натяжение при заступе примет значение равное 33,468;
Полученные математические модели изменения натяжение основы при заступе и при прибое позволяют прогнозировать напряженность заправки ткацкого станка и управлять технологическим процессом за счет соответственного сочетания технологических параметров.
При наладке станка следует руководствоваться полученными математическими моделями и изменять параметры в необходимых пределах для достижения необходимого натяжения.
Натяжение основы в конечном итоге предопределяет напряженно-деформированное состояние нитей на ткацком станке, влияет в значительной степени на обрывность нитей и производительность труда.
Влияние технологических параметров на натяжение основных нитей в период заступа и прибоя
При съемке тепловизор регистрирует собственное излучение объекта и отраженное излучение других тел. Таким образом, для точного измерения температуры необходима компенсация влияния целого ряда источников излучения. Это автоматически выполняется тепловизором в ходе съемки. Однако для этого в камеру должны быть введены следующие параметры объекта: - излучательная способность объекта; - температура окружающей среды; - расстояние между объектом и тепловизором; - относительная влажность воздуха.
Температура окружающей среды вводится для компенсации влияния как излучения, отраженного от объекта, так и излучения, испускаемого атмосферой на участке между камерой и объектом. Причем особенно важно установить значение температуры окружающей среды, если излучательная способность мала, расстояние до объекта велико и его температура близка к температуре окружающей среды.
Введение точного значения расстояния используется для того, чтобы компенсировать поглощение излучения на пути прохождения от объекта до камеры и уменьшение коэффициента пропускания при удалении объекта. При этом под расстоянием следует понимать расстояние между объектом и передней линзой тепловизора.
Наиболее универсальной при решении большинства практических и научных задач является тепловизионная система на базе инфракрасной камеры ThermaCAM SC 3000. Ультравысокая восприимчивость температуры, чрезвычайно широкий динамический диапазон и революционный способ работы в диапазоне длинных волн делают камеру самым передовым решением для инфракрасного измерения температуры и термального анализа. Тепловизор состоит из следующих узлов: - приемник (детектор излучения); - оптика; - сканер; - устройство охлаждения приемника; - встроенный эталон температуры; - электронный блок; - монитор; - блок питания. Система ThermaCAM SC 3000, отличающаяся новым QWIP детектором (Quantum Well Infrared Photon), данный детектор обладает рядом важных преимуществ: - исключительно высокое качество изображения в длинноволновом спектральном диапазоне; - высокая разрешающая способность; - широкий диапазон измеряемых температур вследствие работы в длинноволновом спектральном диапазоне и оцифровывании с разрешением 14 бит; - высокая стабильность и однородность изображения.
Оптика может применяться, как малоугольная для замеров удаленных предметов, так и широкоугольная для объектов, размещенных вблизи тепловизора. В качестве сканера использовалось строчекадровое сканирование.
Для того, чтобы приемник не регистрировал преимущественно свое излучение, а также для снижения собственных шумов, чувствительный элемент приемника может быть охлажден. Система ThermaCAM SC 3000 применяет миниатюрный компрессор, известный под названием машина Стирлинга, который охлаждает ИК приемник до температуры жидкого азота.
В электронном блоке осуществляется ряд преобразований сигнала в реальном времени. Система ThermaCAM SC 3000 запись и анализ данных в реальном масштабе времени производится за счет Комплекс Tracer Plus, который базируется на использовании PC. Это позволяет в динамике сохранять на жестком диске 14-ти битовые изображения со скоростью до 750-ти кадров в секунду.
Пакет программ Agema Research позволяет пользователям подключать систему ThermaCAM SC 3000 непосредственно к портативному компьютеру, используя интерфейс для PC-карты. Затем изображения могут быть отображены и проанализированы с помощью портативного компьютера и сохранены на его жестком диске.
Система ThermaCAM SC 3000 также может применяться как автономная камера, обеспечивая при этом возможность сохранения отдельных изображений на PC-карте с использованием пульта дистанционного управления. Затем информация с этой PC-карты может быть перегружена в PC для последующего анализа с помощью программы Agema Research.
Как уже было сказано ранее, для достаточно точных измерений необходимо знать излучательную способность исследуемого объекта, для этого в тепловизионной системе ThermaCAM встроен комплект пирометра и термопары, который определяет излучательную способность исследуемых тел. Тепловизор может также установить верное значение относительной влажности атмосферы.
Влияние технологических параметров на уработку нитей основы и утка в ткани
Прибой уточной нити — сложная операция и представляет собой совокупность механических деформаций нитей, обладающих упругопластическими свойствами, при взаимном переплетении основных и уточных нитей. В результате прибоя уточной нити достигается не только определенная плотность по утку, но и упругопластические взаимодействия основы и утка, обеспечивающее развитие сил контакта между ними, необходимых и достаточных для существования ткани после снятия ее со станка, как единой совокупности с заданными физическими свойствами. Выбор оптимальных технологических параметров будет способствовать тому, что в период процесса прибоя сформируется новый элемент ткани с заранее заданной структурой и свойствами. Для решения данной компромиссной задачи критериями оптимизации были приняты следующие свойства ткани: стойкость к истиранию, воздухопроницаемость, поскольку данные свойства наиболее полно отражают влияние технологических параметров на процесс прибоя, так как они определяют взаиморасположение нитей в ткани.
Известно, что на процесс прибоя на станке АТПР большое влияние оказывает: положение скала относительно грудницы, заправочное натяжение, величина задней части зева.
Для определения оптимальных параметров заправки ткацкого станка использован один из методов планирования и анализа эксперимента - план Бокса - 3. В качестве варьируемых факторов выбраны основные технологические параметры заправки ткацкого станка: Xj - заправочное натяжение основы, сН; Хт - положение скала относительно грудницы, мм; Х3 - величина задней части зева, мм. Данные факторы независимы друг от друга и обладают свойствами совместимости. Уровни варьирования параметров в натуральных и кодированных величинах приведены в таблице №5.1.
Расчет коэффициентов регрессии проводился с помощью ЭВМ. Регрессионные уравнения для данных свойств ткани имеют следующий вид: - стойкость ткани к истиранию, Y= 3663 +92.4Х}+242.5 -Х2 -40.5 -Х3-87 X} -Х3 +78.25 X, -Х2 -267 -Х2 Х3-451.375 -X]2 -185.875 -X2-30.875 Х32. - воздухопроницаемость, Y= 1078 +12-Х,-20.5 -Х2-4 Х3-30.625 X, -Х3 +55.626 -X, Х2 -6.875 -Х2 Х3 34.687 -X2 +2.187 -X2-10.313 -X2.
Для проверки адекватности данных математических моделей был проведен полный дисперсионный анализ, по которому получено, что все коэффициенты регрессионных уравнений значимы, что подтверждает адекватность моделей. Следующим шагом в решении данной компромиссной задачи было определение оптимальных параметров для каждого критерия в пределах однокритериальной оптимизации.
Оптимальные параметры были определены числовым методом посредством программы Mathcad. На рисунках 5.1 и 5.2 представлены сечения поверхностей отклика влияния технологических параметров станка на истирание и воздухопроницаемость ткани, где значение фиксированного параметра соответствует оптимальному значению данного параметра, рассчитанному в рамках однокритериальной оптимизации. Алгоритм и программа расчета представлены в разделе Ш.2.1. Описание данных поверхностей приводится в главе IV.
Следующим шагом в оптимизации технологического процесса было решение задач многокритериальной оптимизации, которое определялось в данном случае с помощью метода комплексного показателя эффективности. Сущность данного метода заключается в том, что в одном комплексном показателе эффективности объединяются частные показатели, в нашем случае это стойкость ткани к истиранию и воздухопроницаемость, тем самым многокритериальная оптимизационная задача сводится в однокритериальную.
Поскольку критерии оптимизации имеют различные размерности и масштаб изменения числовых значений, необходимо каждый критерий привести к безразмерной форме, воспользовавшись нормированной функцией: , ч (F,(X)-FtmiB) ,„ / \г \ \ Л J jmin ; Pj(X)=-y ZJ . (5.2) І m ax J m in где Fj \X) - функция критерия оптимизации; Fjmax - максимальное значение критерия; FJm\n - минимальное значение критерия. Перед включением безразмерных критериев в комплексный критерий необходимо определить значимость каждого критерия в отдельности, то есть определить весовые коэффициенты, но при условии, что их сумма должна быть равна единице: 2 ,=1. (5.3) J=l Для более полного анализа было рассмотрено три варианта соотношения весовых коэффициентов, и для каждого случая были рассчитаны оптимальные параметры. сг весовой коэффициент для функции стойкости ткани к истиранию; С2 - весовой коэффициент для функции воздухопроницаемости. По данному порядку расчета в программной среде Mathcad была написана программа. Алгоритм программы включает в себя следующие операций: 1.7. Ввод регрессионных функций для стойкости ткани к истиранию и воздухопроницаемости. 1.8. Задание начальных значений для варьируемых параметров xl, х2, хЗ. 1.9. Ввод ключевого слова Given, открывающее блок системы уравнений. 1.10. Задание двухсторонних ограничений для xl, х2, хЗ. 1.11 Ввод функции Maximize, которая позволяет определить локальный максимум функции. 1.12. Повторное выполнение операций 1.3,1.4. 1.13. Ввод функции Minimize, которая позволяет определить локальный минимум функции. 1.14. Задание ограничений для xl, х2, хЗ. 1.15 . Определение нормированной функции по формуле 5.2. 1.8. Проведения символьного вычисления нормированной функции ср(х1,х2,хЗ) с применением оператора —. 1.9. Задание весовых коэффициентов cl,c2. 1.10. Объединение критериев оптимизации в комплексный показатель эффективности по формуле 5.1. 1.11. Определение оптимального значения комплексного показателя эффективности с помощью аналогичных операций, как и для определения локального максимума или локального максимума функции.
