Содержание к диссертации
Введение
1. АНАЛИЗ СОСТОЯНИЯ ВОПРОСА И ПОСТАНОВКА ЗАДАЧ РАБОТЫ 16
1.1. Исследование упругой системы заправки ткацкого станка и оптимизация технологических параметров 18
1.2. Современные критерии оценки напряженности
процесса образования ткани 30
1.3. Устойчивость технологического режима на
ткацких станках 46
1.4. Обоснование задач исследования 51
2. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ НАПРЯЖЕННОГО СОСТОЯНИЯ ОСНОВНЫХ НИТЕЙ ПРИ ОБРАЗОВАНИИ ТКАНИ НА СТАНКАХ СТБ 54
2.1. Сравнительный анализ технологического режима образования ткани на станках AT и СТБ 55
2.2. Влияние параметров заправки станка СТБ на напряженное состояние основных нитей 59
2.2.1. Результаты однофакторных экспериментов 60
2.2.2. Анализ многофакторных математических моделей напряженного состояния
основных нитей 77
2.3. Влияние вида ткани на напряженное состояние основных нитей 88
3. ВЛИЯНИЕ РЕЖИМОВ НАГРУЖЕНИЯ ОСНОВНЫХ НИТЕЙ НА ИХ ОБРЫВНОСТЬ И ВЫБОР КРИТЕРИЕВ НАПРЯЖЕН НОСТИ ПРОЦЕССА ТКАНЕ0БРА30ВАНИЯ 96
3.1. Интенсивность нагружения основных нитей в процессе ткачества 96
3.2. Методика экспериментального исследования 99
3.2.1. Обоснование метода исследования 99
3.2.2. Приборы и методика измерения натяжения и показателя $(Ь) 106
3.2.3. Обоснование методики оценки выносливости нитей при испытаниях
на модернизированном приборе ДЙП 116
3.3. Однофакторнне и многофакторные зависимости выносливости нитей от режимов нагружения на приборе ДЙП 121
3.3.1. Анализ однофакторных зависимостей 121
3.3.2. Анализ многофакторных зависимостей . 143
3.4. Факторный анализ объекта исследования
методом главных компонент 147
4. РАЗРАБОТКА ИМИТАЦИОННОЙ МОДЕЛИ РЕЖИМА НАГРУЖЕНИЯ ОСНОВНЫХ НИТЕЙ ДІЯ ИССЛЕДОВАНИЯ И ОПТИМИЗАЦИИ ПРОЦЕССА ТКАНЕ0БРА30ВАНИЯ 162
4.1. Основные принципы имитации режима нагружения основных нитей на ткацком станке 163
4.2. Разработка моделей и алгоритмов элементов системы 170
4.2.1. Характеристика заправочной линии ткацкого станка 170
4.2.2. Заправочное натяжение основных нитей на ткацком станке 173
4.2.3. Коэффициент жесткости упругой системы заправки станка СТБ 181
4.2.4. Изменение натяжения основных нитей от зевообразования 187
4.2.5. Изменение натяжения основы от взаимодействия с движущейся уточной нитью 195
4.2.6. Изменение натяжения основы в результате отвода ткани и отпуска основы 217
4.2.7. Изменение натяжения основы от циклического перемещения скала 222
4.2.8. Натяжение основных нитей в цикле работы станка 234
4.2.9. Изменение натяжения основы в результате прибоя 237
4.2.10. Статистическая оценка случайных пара метров подлежащих моделированию 262
4.3. Имитационная модель режима нагружения основных нитей на ткацком станке 271
4.4. Оценка точности имитационной модели и возможности ее использования 277
5. СТАБИЛИЗАЦИЯ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО РЕЖИМА ТКАЧЕСТВА 287
5.1. Обоснование необходимости стабилизации 287
5.2. Выбор и обоснование параметра регулирования и регулирующего воздействия 298
5.3. Технологические требования к измерителю работки основы и регулятору натяжения
по структурному показателю ткани 309
5.3.1. Стенд регулятора натяжения основы по ее работке 309
5.3.2. Исследование функциональных возможностей стенда 316
5.3.3. Обоснование допустимой зоны нечувствительности регулятора 330
5.3.4. Выбор базы измерения уработкиосновы 339
5.4. Регулятор натяжения основы по значению уработки 349
5.4.1. Метод расчета плотности ткани по утку и уработки основы в процессе ткачества 349
5.4.2. Описание устройства и работы регулятора натяжения по значению уработки основы 352
5.5. Лабораторные исследования регулятора натяжения основы по значению уработки 363
5.6. Проверка эффективности метода стабилизации технологического режима ткачества по
уработке основы в производственных условиях 377
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 385
1. Общие выводы 385
2. Рекомендации и предложения 390
ЛИТЕРАУРА 393
- Исследование упругой системы заправки ткацкого станка и оптимизация технологических параметров
- Сравнительный анализ технологического режима образования ткани на станках AT и СТБ
- Интенсивность нагружения основных нитей в процессе ткачества
- Основные принципы имитации режима нагружения основных нитей на ткацком станке
- Выбор и обоснование параметра регулирования и регулирующего воздействия
Введение к работе
На ХХУІ съезде Коммунистической партии Советского Союза глубоко и всесторонне проанализированы особенности нынешнего этапа развития народного хозяйотва. Отмечено, что на 11-ую пятилетку и 80-ые годы в целом партия выдвигает широкую программу дальнейшего подъема благосостояния народа. Эта программа охватывает широкий круг проблем1, касающихся улучшения всех сторон жизни советских людей / I /.
В последовательном осуществлении курса на подъем материального и культурного уровня жизни народа важную роль играет текстильная промышленность. От эффективной и качественной ее работы зависит степень удовлетворения потребностей населения. В качестве главного источника повышения эффективности во всех отраслях промышленности и, в том числе в текстильной, экономической стратегией партии определен научно-технический прогресс, обеспечивающий организационно-техническое совершенствование производства. На ноябрьском (1982 г.) Пленуме ЦК КПСС Ю.В.Андропов отметил: "Резервы надо искать в ускорении научно-технического прогресса; широком и быстром внедрении в производство достижений науки, техники и передового опыта" / 2-Ю /.
В 11-ой пятилетке объем производства легкой промышленности намечено увеличить на 18~2С$, а производительность труда-на 16-18$. Выпуск всех видов тканей должен возрасти на IQ% и более, в том числе хлопчатобумажных - на 775 млн. м2, льняных на 165,8 млн.м2, шерстяных более, чем на 120 млн.м2 / I /.
Почти весь прирост продукции предусматривается получать за счет роста производительности труда. Высокие темпы произ- водства продукции, улучшение ее качества', расширение и обновление ассортимента, экономия материальных ресурсов должны достигаться за счет внедрения прогрессивных технологических процессов*, нового высокопроизводительного оборудования, механизации и автоматизации производственных процессов. Дальнейшее совершенствование техники и технологии производства текстильной промышленности будет осуществляться на основе достижений фундаментальных и прикладных наук. За счет достижений науки и техники производительность труда предполагается повысить в прядении в 3 раза и в ткачестве - в 2 раза / 3 /.
В текстильной промышленности широко используется новое нетрадиционное технологическое оборудование. В 11-ой пятилетке на предприятия поступит еще 12 тыс.пневмомеханических прядильных машин и более 70 тыс. бесчелночных ткацких станков. В ткацком производстве намечено продолжить работу по созданию комплексно-механизированных участков бесчелночного ткачества, а затем автоматизированных ткацких производств. Это даст возможность увеличить производительность труда в 2-2,5 раза и обеспечить благоприятные условия труда работающих / 4 /.
В связи с непрерывным и значительным повышением рабочих скоростей переработки пряжи и ткани и расширением ассортимента повышается роль технологических режимов и технологической дисциплины. Дефицит трудовых ресурсов требует передачи ряда функций контроля и управления автоматизированным системам. Таким образом", широкая и своевременная оптимизация технологических режимов в сочетании с автоматическим управлением приобретает все большую научную и практическую значимость.
При оптимизации технологических режимов сейчас широко используются современные математические методы планирования экспериментов, которые после реализации на технологическом оборудовании или физической модели и последующей обработки позволяют выбрать сочетание параметров настройки", обеспечивающее экстремум выходного параметра. Однако, возмозшости натурного эксперимента ограничены большим числом факторов, влияющих на технологический режиме трудоемкостью и материальными затратами. Кроме того при экспериментальных исследованиях на реальном объекте невозможно учесть взаимосвязанность ряда факторов.
Машинный эксперимент на базе современных ЭВМ дает широкие возможности для исследования, оптимизации и совершенствования существующей технологии", а также для определения путей создания новых технологических процессов. Для перехода к машинному эксперименту следует решить ряд проблем. Наиболее важной из них является формулировка математической модели", связывающей независимые и зависимые переменные процесса образования ткани.
Сложность; многофакторность и динамичность процесса образования ткани на ткацком станке предопределяют трудности разработки математической модели, в которой должны быть учтены механические параметры и деформационные характеристики основы, утка и ткани', возникающие при их взаимодействии, кинематические законы движения технологических органов, структура ткани и случайные факторы. фундаментальный вклад в развитие теории образования ткани внесли Н.Г.Новиков, С.А.Дынник, В.А.Гордеев, П.В.Власов^ Е.Д. Ефремов, В.Н.Васильченко и другие. В настоящее время наиболее основательно изучены вопросы деформации упругой системы заправки в процессе отвода ткани и отпуска основы в рабочую зону, зевообразования, прибоя утка. Исследованы режимы натяжения уточной нити при црокладавании ее в зев (И.И.Мигушов, В.А.Пили-пенко1, А.А.ТУваева и др.). В результате получен ряд аналитических зависимостей; которне описывают процессы, протекающие на ткацком станке. На основе созданной теории тканеобразования появилась возможность перехода к новому этапу исследований и оптимизации путем имитационного моделирования процессов на ЭВМ.
Моделирование - это всегда некоторое упрощение реального процесса. Чтобы обеспечить достоверность модели:, в ней следует отразить наиболее существенные связи и отношения. В условиях процесса образования ткани такую роль выполняет упругая система заправки'; которая в сравнении с уточной системой работает в более напряженных условиях. Упругая система заправки воспринимает комплекс циклических воздействий разной механической природы и имеет от сотен до тысяч разнонатянутых нитей, которые неравномерны по свойствам.
Настоящая диссертационная работа направлена на обобщение и развитие теории упругой системы заправки ткацкого станка и разработку на ее базе общей математической модели для оптимизации технологических режимов образования ткани, имея конечной целью повышение производительности труда, снижение материалоемкости и улучшение качества тканей.
Для достижения поставленной цели в работе решены следующие основные задачи:
1. Исследовано влияние параметров заправки ткацкого станка и режимов нагружения нитей на напряженное состояние основы и ее обрывность и обоснован обобщенный критерий напряженности процесса образования ткани.
2. Разработана общая математическая модель режима нагруже ния основных нитей на ткацком станке для исследования и оптимизации методами машинного эксперимента технологического процесса образования ткани.
3. Разработан метод стабилизации заправочного натяжения основы на ткацком станке, обеспечивающий устойчивость оптимальной тензограммы натяжения.
Исходя из цели и задач работы в качестве объекта исследования выбран процесс образования ткани на современном высокопроизводительном бесчелночном ткацком станке СТБ. Экспериментальные исследования проведены на базе тканей льняного ассортимента - группа 05 (051 и 052), что позволяет распространить большинство полученных результатов на другие ткани льняной и хлопчатобумажной отраслей промышленности.
В теоретических исследованиях использованы положения теории проф. В.А.Гордеева об упругой системе заправки ткацкого станка, а также методы дифференциального и интегрального исчисления, теории дифференциальных уравнений', теоретической механики, теории пластин и оболочек, теории автоматического регулирования, текстильного материаловедения.
Экспериментальные исследования проводились с применением методов физического моделирования, электротензометрического метода измерения усилий и перемещений', скоростной киносъемки и микроскопического анализа. Использованы классический и факторный методы планирования эксперимента и математико-статисти-ческий анализ (дисперсионный', корреляционный, регрессионный', факторный). Разработанная общая математическая модель режима нагружения основных нитей доведена до состояния алгоритмов и реализована в локальных программах с использованием прикладных программ на дШ EC-I022.
Научная новизна исследования. Обоснована необходимость и =-11- разработанн методические основы перехода от натурного эксперимента к машинному применительно к исследованиям и оптимизации технологических режимов процесса образования ткани, позволяющему значительно расширить объем получаемой научной информации, разрабатывать мероприятия по совершенствованию технологического процесса и конструкций механизмов ткацкого станка и вести предварительный расчет параметров процесса для нового ассортимента тканей. Разработана общая математическая модель режима нагруже-ния основных нитей на ткацком станке, представляющая собой комбинированную имитационную динамическую модель, состоящую из комплекса задач по определению реакции упругой системы заправки на деформацию ее в отдельных технологических операциях и позволившую получать расчетные тензограммы натяжения основы для любых заданных параметров заправки ткацкого станка и структурных параметров ткани с учетом деформационных свойств пряжи и ткани и стохастич-ности процесса.
Предложена методика расчета сил трения, возникающих при движении уточной нити осносительно основы к опушке ткани, построенная в отличие от известных на обобщенном законе трения сухих тел и учитввающая изгибную жесткость и натяжение уточной нити5,1 смятие основы и утка при их взаимодействии, плотность ткани и линейную плотность нитей. Уточнены математические зависимости, описывающие отпуск основы в рабочую зону, перемещение скала", глазка галева ремизки, берда с учетом конструктивных особенностей станка СТБ 2-175'j что позволило получить расчетные характеристики, близкие к реальным. Предложены регрессивные модели для расчета момента начала прибоя уточной нити, учитывающие натяжение и разнонатянутость нитей в момент начала прибоя1, а также поверхностное заполнение ткани.
Дано математическое описание напряженного состояния основных нитей в процеосе образования ткани в зависимости от параметров заправки ткацкого станка.
Разработаны классификация критериев оценки напряженности процесса ткачества и новый параметр - интенсивность нагружения, учитывающий натяжение нити, жесткость основы в заправке станка1, частоту вращения главного вала и структурные параметры ткани. Предложена и обоснована методика оценки выносливости нитей при испытании их на приборе ДИП с разными режимами нагружения, позволяющая при минимальной выборке (20$ наиболее слабых нитей) обеспечить нормальность распределения признака. Установлена взаимосвязь выносливости нитей (обрывности) и характеристик напряженного состояния. Разработан обобщенный показатель напряженности процесса образования ткани; включающий характеристики осциллограммы натяжения нитей и коррелирующий с обрывностью основы на ткацком станке.
Сформулированы в общем виде и разработаны блок-схемы задач машинной оптимизации технологических режимов по разным выходным параметрам: обобщенному показателю напряженности, прогнозируемой обрывности, себестоимости ткани;
Обоснован и разработан метод стабилизации заправочного натяжения основных нитей по структурному показателю ткани - ура-ботке основы, обеспечивающий устойчивость оптимальной тензограм-мы натяжения основы как на одном станке при уменьшении диаметра навояі так и в группе станков, вырабатывающих однотипную ткань. Дан способ расчета уработки и плотности ткани по утку по числу импульсов"; кратному количеству уточных прокидок на измеренную длину основы или ткани. Теоретически и экспериментально обоснованы основные технологические требования к устройству для регулирования натяжения основных нитей по значению уработки. Получен ряд зависимостей, описывающих взаимосвязь свойств суровых и готовых тканей с уработкой основы.
В целом разработанные методы расчета тензограммы натяжения основных нитей и обеспечения ее устойчивости могут быть использованы для исследования других кратковременных многофакторных стохастических процессов, например, в трикотажном производстве.
Практическая ценность и реализация результатов работы. Принципы построения имитационной модели режима нагружения основных нитей при образовании ткани могут быть использованы при разработке аналогичных моделей для других типов ткацких станков, а также для моделирования режимов работы уточной системы нитей и процесса образования ткани в целом.
Разработанные алгоритмы расчета изменения натяжения нитей в технологических операциях процесса тканеобразования целесообразно использовать для исследования и анализа параметров работы отдельных механизмов ткацкого станка. На основе алгоритмов создана программная модель, реализация которой на ЭВМ EC-I022 дает расчетную тензограмму, являющуюся основной для машинных экспериментов по исследованию и оптимизации технологических режимов. Реальная возможность оптимизации и точность программной модели подтверждены совпадением результатов машинного эксперимента с натурным, выполненным на станке СТБ 3-175 при выработке ткани 052II4 в условиях Костромского льнокомбината им. И.Д.Зворыкина.
Предложенный обобщенный показатель напряженности процесса образования ткани рекомендуется использовать для сравнения режимов настройки ткацкого станка при выборе оптимального режима. Это позволяет значительно сократить сроки исследования при высокой достоверности полученных результатов.
Разработанные метод расчета уработки основы и плотности ткани по утку и устройство для их измерения непосредственно на ткацком станке (авт. свид. Ш 878825) рекомендуется использовать при разработке АСУТІЇ для контроля указанных параметров, а также для оценки качества намотки нитей на навое.
Разработанный метод стабилизации заправочного натяжения основных нитей реализован в конструкциях регулятора с активным и пассивным отпуском основы для бесчелночных ткацких станков (авт. свид. & 672242, 785391; 922201 и положительное решение & 3432737/12 от 27.04.82 г.).
Практическое применение регулятора натяжения основы по значению уработки позволяет снизить колебания натяжения и обрывность основных нитей, улучшить качество суровой и готовой ткани по равномерности ее свойств и снизить расход сырья.
Экономический эффект от внедрения регулятора по данным Оршанского льнокомбината, Монинского камвольного комбината и Купавинской тонко-суконной фабрики им. И.Н.Акимова составит соответственно 3I73V 82073 и I55II руб. в год на 100 ткацких станков.
Ряд частных методик для определения динамической жесткости нитей и тканей, изгибной жесткости нити и устройств для измерения показателя S ( t ); перемещений скала и берда могут быть использованы при проведении НИР.
Основное содержание диссертационной работы изложено в 20 печатных работах (в том числе 12 журнальных статей, 4 тезиса докладов на конференциях, 4 авторских свидетельства) и 5 отчетах по научно-исследовательским работам. На защиту выносятся:
Общая математическая модель режима нагружения основных нитей на ткацком станке.
Метод оптимизации технологического режима тканеобразо-вания по расчетной тензограмме натяжения нитей.
Метод стабилизации заправочного натяжения основы по значению уработки и технологические требования к устройству для регулирования натяжения.
Обобщенный показатель напряженности процесса образования ткани.
Результаты исследования напряженного состояния основных нитей при образовании ткани на ткацком станке и влияния режимов нагружения нитей на их обрывность.
Исследование упругой системы заправки ткацкого станка и оптимизация технологических параметров
Упругая система заправки ткацкого станка, понятие и теория которой созданы проф. В.А.Гордеевым1, представляет собой участок основы и ткани, деформирующейся под действием рабочих органов станка. Величина и закономерность деформации УСЗ в целом и отдельных ее элементов при образовании ткани являются предметом постоянного изучения и исследования. С учетом того", что в последних диссертационных работах, посвященных совершенствованию процесса тканеобразования / 7-13 /; дана основательная критическая оценка большого числа исследований, мы остановимся на основных работах периода 1970-1982 гг.
При изучении процесса ткачества четко выделяются два направления: исследование и оптимизация технологических режимов ткачества методами активного эксперимента; исследование процесса образования ткани, а точнее, отдельных его технологических операций, аналитическими методами.
Оптимизация параметров заправки ткацких станков - сложная задача, так как процесс образования ткани характеризуется большим числом факторов, часть из которых взаимосвязана, многокритериальностью, если задача оптимизации не ограничивается обрывностью, а также разнообразием вырабатываемых тканей и конструкций станков. Кроме того, на устойчивость режимов влияют случайные воздействия, например, изменения свойств пряжи или качества их подготовки к ткачеству, и систематические воздействия, связанные с конструктивными недостатками ткацких станков.
До внедрения в практику исследований методов математического планирования эксперимента оптимизация технологических режимов проводилась на основе комплекса однофакторных экспериментов. Значение фактора , соответствующее экстремуму выходного параметра из серии опытов, принималось оптимальным, и в следующей серии опытов этот параметр оставался постоянным. Примерами таких последований могут быть работы Й.М.Дрохлянского / 8 /, її.Т.Біукае-ва и А.П.Алленовой / 14 / , Мейера В.В. / 15 /, Коренковой Т.В. / 16 / и других, в которых рассматриваются от 2 до 9 параметров заправки основы и ткани. Как правило, критерием оптимизации выбрана обрывность основных нитей, достоверность оценки которой в большинстве известных нам работ не комментируется. Выбранный оптимальный вариант не всегда оказывался действительно оптимальным, так как не учитывалось совместное влияние факторов, и при повторных реализациях набора параметров не всегда достигался прежний эффект. Однако, этот метод оптимизации давал и дает возможность исследовать влияние каждого параметра на выходную характеристику и анализировать протекающие являния.
Использование принципа "черного ящика" при математическом планировании не раскрывает сути протекающих явлений. Тем не менее оптимизация процессов такими методами несомненно эффективнее. Одной из первых работ с применением метода крутого восхождения было исследование, проведенное Б.А.Бакулиным на бесчелночном станке / 17 /. В результате внедрения оптимального режима; включающего значения 4-х параметров заправки станка, получено снижение обрывности на 37$.
Сравнительный анализ технологического режима образования ткани на станках AT и СТБ
Изменения технологических параметров станков СТБ в сравнении с челночными, включающие повышение скоростного режима, уменьшение глубины и высоты звва, увеличение заправочного натяжения оказали существенное влияние на напряженное состояние основных нитей. В табл. 2.1 представлены расчетные относительные деформации основных нитей при зевообразовании и прибое на станках AT и СТБ. Если при зевообразовании на бесчелночном станке в сравнении с челночным относительная деформация снижается на 0,09$, то при прибое она увеличивается на 0,16$, что объясняется значительным уменьшением размеров зева по горизонтали.
Сравнительный анализ осциллограмм натяжения основы, полученных при выработке полульняного полотна на станках AT и СТБ, показал, что более высокий уровень натяжения в сочетании с увеличившейся скоростью бесчелночного станка существенно изменил условия работы нити. Совмещенные осциллограммы натяжения основы Расстояние от опушки ткани до I ремизы, мм Расстояние от I ремизы до X ламельной планки, мм Расстояние от I ламельной планки до центра скала, мм Длина основы в заправке ткацкого станка при радиусе навоя f= 150 мм, мм Высота зева в ремизах, мм Относительная деформация нитей на участке опушка ткани - ламели, % от зевообразования от прибоя, при величине прибойной полоски 4 мм на челночном и бесчелночном ткацких станках иллюотрируют характер нагружения одиночной нити за один оборот главного вала станка (рис, 2Л). Средний уровень натяжения на станке СТБ выше, чем на ATi На челночном станке минимальное натяжение соответствует моменту заступа, на СТБ натяжение может быть минимальным или после прибоя в результате опускания скала и инерционного поворота навоя, или при закрытии зева после отпуска основы регулятором , но до момента заступа. Минимальное натяжение на бесчелночном станке не совпадает с моментом заступа из-за перемещения скала вверх после отпуска основы. Длительность резкого нарастания нагрузки при прибое в градусах угла поворота главного вала - / л/). на станке СТБ в 1,5-2 раза меньше; что приводит к увеличению скорости нагружения нитей. Длительность снятия нагрузки после прибоя на обоих станках примерно одинакова. После снятия прибойной нагрузки натяжение нитей на станке СТБ уменьшается циклически за счет крутильных колебаний навоя и опускания подвижного скала. В отличии от бесчелночного станка на AT не наблюдается резкого снижения натяжения после прибоя, что препятствует возможному отходу последней уточины от опушки ткани.
Динамические характеристики натяжения, полученные по осциллограммам (табл. 2.2), - натяжение при прибое Fnp.t скорость нагружения V , площадь под осциллограммой S () на станке СТБ значительно выше.
В то же время неравномерность натяжения в цикле AF я импульс натяжения при прибое И уменьшились: первая - из-за более высокого уровня заправочного натяжения, вторая - за счет меньшей длительности прибоя.
Интенсивность нагружения основных нитей в процессе ткачества
При изучении критериев оценки напряженности процесса ткачества (разд. 1.2) было показано, что суммарная работа деформации нити учитывает натяжение (или силу прибоя), деформационные свойства упругой системы заправки и число циклов растяжения, получаемых нитью по мере ее поступательного движения. Очевидно, что число циклов растяжения косвенно отражает и количество истирающих и изгибающих воздействий. Недостаток показателя работы деформации нити заключается в том, что в нем не учитывается скоростной режим ткацкого станка, который, как будет доказано в разд. 3.3.1, существенно влияет на выносливость нити и вероятность ее обрыва. Это не позволяет по величине работы деформации оценивать режимы ткачества, протекающие с разной частотой вращения главного вала станка.
Энергия деформации нити при прибое передается вдоль нити со скоростью 2000-3000 м/с / 10 /, то есть за цикл нагружения пиковая нагрузка пройдет по всей длине основы в заправке станка. Если рассматривать нить как упругое тело, то явление передачи упругой волны можно оценить интенсивноетьюі,учитывающей площадь поверхности, нормальной к направлению распространения волны, и длительность деформирования.
Основные принципы имитации режима нагружения основных нитей на ткацком станке
Процесс образования ткани на ткацком станке рассматривается как сложная система, так как он обладает основными отличительными признаками таких систем, сформулированными в работе Н.П.Дус-ленко / 151 /:
1) большое количество взаимодействующих и взаимосвязанных элементов, а именно, параметры настройки отдельных узлов ткацкого станка, свойства перерабатываемой пряжи и вырабатываемой ткани, натяжение нитей основы и утка и взаимодействие между ними и другие;
2) сложность функций, выполняемых системой и направленных на получение ткани высокого качества с заданными свойствами и структурой при максимальной производительности станка и минимальной себестоимости ткани;
3) возможность разделения системы (процесса) на подсистемы (подпроцессы): натяжение и отпуск основы, натяжение и подача утка, зевообразование; прибой, отвод ткани;
4) наличие сложно-организованного- управления - саморегулирование натяжения упругой системы заправки ткацкого станка
и автоматическое управление отпуском основы, например, от чувствительной системы скала;
5) взаимодействие с внешней средой и функционирование в условиях взаимодействия случайных факторов, то есть зависимость свойств пряжи и ткани от температурно-влажностных условий и натяжения, неравномерность свойств нитей и ткани, неравномерность натяжения нитей и обрывы основных и уточных нитей, которые являются случайными событиями.
В связи с тем, что в данной работе исследуется упругая система заправки ткацкого станка, натяжение уточной нити принято заданным и влияние уточных механизмов на состояние системы здесь не рассматривается.
Разработка модели для имитации режима нагружения основных нитей при образовании ткани проведена в следующей последовательности:
1) расчленение процесса на отдельные элементы, для которых возможно математическое описание;
2) анализ известных математических моделей, используемых для описания элементов (подсистем), выбор наиболее приемлемых и разработка новых моделей;
3) выбор формы взаимосвязи подсистем;
4) статистическая оценка случайных величин, подлежащих моделированию;
5) разработка моделирующих алгоритмов подсистем и системы в целом;
6) расчет изменения натяжения основных нитей в циклах работы ткацкого станка по моделирующему алгоритму;
7) оценка пригодности модели.
Выбор и обоснование параметра регулирования и регулирующего воздействия
В разделе 1.3 было показано, что известные механизмы отпуска основы не обеспечивают постоянства натяжения нитей при уменьшении диаметра навоя. Новые электромеханические системы регулирования не находят широкого применения прежде всего из-за того, что неизвестно оптимальное значение регулируемого параметра - натяжения основы для любого вида ткани;
Как известно, всякое устройство, действующее без участия человека, называется автоматической системой. Создав такое устройство для решения определенной задачи, человек включает его и вмешивается в работу устройства лишь при необходимости перенастройки или ликвидации возникших отказов /201/. Современный ткацкий станок, реализующий задачу образования ткани определенного вида из основных и уточных нитей, также можно рассматривать как автоматическую систему, если обрыв нитей представить как технологический отказ /202/, а операцию по его ликвидации - как устранение отказа при автоматической сигнализации о его появлении.
Не останавливаясь на всем комплексе входных и выходных параметров процесса ткачества и их взаимосвязей в связи с тем, что это показано на структурных схемах процесса в работах /III, 203/, рассмотрим функциональную схему (рис. 5.7) с двумя параметрами на входе - натяжение основных и уточных нитей. Эти параметры определяют качественную характеристику выходного продукта - структуру ткани. Натяжение нитей основы F0H и утка FyH на соответствующих паковках считаем заданным процессами подготовки пряжи и ее качеством. Конечный продукт системы - ткань образуется взаимным переплетением двух систем нитей при их натяжении F0 и Fy и характеризуется комплексом параметров У : натяжение, структура, свойства.
Натяжение уточной нити FyH после схода с паковки изменяется под действием ряда факторов, влияющих на натяжение при сматывании, и под действием натяжителя и компенсатора, которые в общем представляют собой преобразовательный элемент Fidi . При каком-либо случайном воздействии, изменившем натяжение нити, автоматического регулирования натяжения утка не происходит.
