Содержание к диссертации
Введение
1. Анализ современного уровня производства верхнего трикотажа на плосковязальных автоматах (пва), методов проектирования его структуры и свойств
1.1. Современные способы получения изделий заданной формы на ПВА
1.1.1. Функциональные группы ПВА
1.1.2. Принципы индивидуального отбора игл на ПВА
1.1.3. Современные компьютерные системы в трикотажной промышленности
1.1.4. Актуальные проблемы применения компьютерных систем в производстве верхнего трикотажа
1.2. Прогнозирование эксплуатационных характеристик трикотажа
1.2.1. Методы определения деформации трикотажа при растяжении
1.2.2. Факторы, влияющие на>растяжимость трикотажа
Выводы по главе 1
2. Разработка рациональных путей применения компьютерных технологий в производстве верхнего трикотажа
2.1. Исследование рисунчатых возможностей ПВА типа CMS
2.2. Сравнительный анализ различных способов изготовления верхних трикотажных изделий
2.3. Выработка решений по применению элементов технологии цельно-вязания в производстве верхнего трикотажа
2.3.1. Содержание библиотеки элементов цельновязания
2.3.2. Карманы
2.3.3. Воротники
2.3.4. Планка с петлями и планка с маркировкой для пуговиц
Выводы по главе 2
3. Анализ факторов, влияющих на эксплуатационные характеристики верхнего трикотажа
3.1. Выбор сырья для вязания и оценка его свойств
3.2. Влияние сырья
3.3. Влияние переплетения 116
Выводы по главе 3 122
4. Проектирование технологических параметров трико тажа с плосковязальных машин (ПВМ) 123
4.1. Взаимосвязь глубины кулирования и длины нити в петле 123
4.2. Основные методы проектирования технологических параметров полотна Ї25
4.3. Проектирование технологических параметров трикотажа с учетом используемого сырья 130
Выводы по главе 4 133
5. Оценка и прогнозирование растяжимости трикотажа .. 134
5.1. Оценка растяжимости кулирного трикотажа 134
5.1.1. Методика оценки растяжимости кулирного трикотажа 134
5.1.2. Технологические параметры исследуемых полотен 135
5.1.3. Влияние вида пряжи на растяжимость трикотажа 140
5.1.4. Влияние длины нити в петле на растяжимость трикотажа конкретного переплетения 141
5.1.5. Влияние переплетения на растяжимость трикотажа 141
5.1.6. Валентность как количественное выражение вида переплетения 143
5.2. Прогнозирование растяжимости кулирного трикотажа 147
5.2.1. Комплексный критерий и номограмма для определения растяжимости 147
5.2.2. Проверка работоспособности номограммы 151
5.2.3. Приведенная растяжимость как обобщенная характеристика деформационных свойств трикотажа при эксплуатационных нагрузках ^ 156
Выводы по главе 5 160
Общие выводы и рекомендации 161
Библиографический список 163
Приложения 171
- Современные способы получения изделий заданной формы на ПВА
- Исследование рисунчатых возможностей ПВА типа CMS
- Выбор сырья для вязания и оценка его свойств
- Взаимосвязь глубины кулирования и длины нити в петле
Современные способы получения изделий заданной формы на ПВА
Наиболее перспективным способом производства верхнего трикотажа является сейчас выработка деталей заданной формы, которая осуществляется на плосковязальных машинах с электронным управлением. Последние десятилетия XX века характеризуются широким внедрением компьютерных технологий и новым этапом в машиностроении, что явилось предпосылкой для появления плосковязальных машин с принципиальными изменениями в конструкции и способах управления их работой.
История современных плосковязальных автоматов началась с изобретения Исааком В.Ламбом плоской машины с индивидуально подвижными
Материалы данного раздела опубликованы автором в работах [16, 30,33, 47]. язычковыми иглами. Принцип, положенный Ламбом в основу своего изобретения, действует до сих пор, являясь фундаментом, на котором базируются конструкции петлеобразующих систем всех плосковязальных автоматов. Запатентованный в 1863 году вместе с машиной способ петлеобразования, позднее названный вязальным, получил широкое распространение, как на плоских, так и на круглых машинах.
В 1873 году немецкий инженер Генрих Штоль (Stoll) купил лицензию на их изготовление в Германии. Но известность Штоль приобрел благодаря собственному изобретению в 1892 г. плоской оборотной машины, оснащенной двухголовочной язычковой иглой. Этот тип оборудования фирма «Штоль» выпускала почти 100 лет. Однако в конце 1980-х годов стало очевидным, что прогресс в совершенствовании классической плосковязальной машины Ламба с одноголовочной язычковой иглой сделает в будущем последнюю лидером в производстве регулярных изделий.
Более высокая скорость при одинаковых технологических возможностях обусловила ее огромные экономические преимущества. В 1899 г. Штоль дополнил машину Ламба полуавтоматическим механизмом петелепереноса, что было первым шагом к контурному вязанию. Развитие этого типа машин наглядно иллюстрируется на примере фирмы «Штоль»: в 1926 г. она начинает выпуск машин с жаккардовым механизмом, работающим от перфокарты; в 1938 г. запускает в производство первый автомат AJUM, работающий по программе и способный вызывать структурные эффекты; за ним в 1957 г. следует не менее популярный автомат модели «220», а в 1975 г. появляется автомат с электронным управлением и неограниченными размерами раппорта рисунка. Первым шагом на этом пути был жаккардовый механизм с электронным управлением, созданный в 1963 г. фирмой «Моргт», и хотя первую попытку создания плосковязальной машины с электронным отбором игл предприняла фирма «Протти» (Италия), первенство в выпуске серийного образца такой машины принадлежит фирме «Штоль».
К 1979 г. «Штоль» создает комплекс подготовки рисунка и включает его в автомат модели CNS. Дальнейшее его развитие приводит к созданию в 1991 году машин CMS с бортовым компьютером, имеющих как большую ширину игольницы (240 см), так и традиционную (127 см). А в 1999 году появилась первая машина типа CMS, имеющая не кнопочную, а сенсорную систему управления компьютером.
Фирме «Штоль» также принадлежит патент 1969 г. на иглу с расширителем, при помощи которой осуществляется наиболее надежный и компактный способ петлепереноса. Этот способ переноса петель позволил не только значительно расширить рисунчатые возможности и увеличить производительность вязальных машин, но и открыл новые возможности контурного вязания. В результате к 1995 году была разработана новая плосковязальная машина (ПВМ) модели CMS 340 для автоматизированной выработки цельновязаных верхних трикотажных изделий.
Другое решение вопроса повышения производительности машин используется большинством ведущих фирм («Шима-Сейки», «Протти», «Омега» и др.) в виде тандема кареток: две 2-системные каретки могут работать самостоятельно, «обслуживая» свою половину игольницы (автомат напоминает агрегат «Веста»), либо в сцепленном виде совершать движение вдоль всей ширины игольницы и функционировать как широкая машина с 4-системной кареткой. Сравнительная характеристика современных ПВА представлена в таблице 1.1.
В последние годы фирма «Штоль» (Ройтлинген, ФРГ), которая является одним из признанных лидеров в области проектирования и изготовления ПВА, поддерживает проект «ТЕМПУС», направленный на интеграцию образовательных технологий стран Восточной и Западной Европы. В рамках данного проекта кафедра технологии и оборудования трикотажного производства СПГУТД получила от фирмы автомат CMS-320.6 L и компьютерную систему подготовки вязания «Сирикс». Описание конструкции и работы этого автомата и приводится в настоящей работе с целью исследования технологических возможностей современных ПВА.
Исследование рисунчатых возможностей ПВА типа CMS
В последнее время процесс производства верхних трикотажных изделий претерпел значительные изменения. Это обусловлено многими факторами, главными из которых являются мода и требования к дизайну изделий, высокие затраты на изготовление трикотажа, а также расширение рисунчатых возможностей плосковязального оборудования за счет совершенствования конструкции и внедрения компьютерных технологий. Остается извечный вопрос: какие пути должны найти отечественные производители трикотажа для создания конкурентоспособной продукции и как снизить стоимость изделий.
В связи с этим актуальной задачей является экономия сырья и максимальное сокращение операций по пошиву изделий за счет их выполнения на вязальной машине. На первом этапе это означает, что уже в процессе вязания изделию придается нужная форма при помощи сбавок и прибавок петель, т.е. имеет место вязание по контуру. Данный способ производства трикотажных изделий называется регулярным.
Следующим этапом в этом направлении является ликвидация таких операций, как кеттлевание, пробивка петель, присоединение дополнительных деталей (воротников, беек, карманов), вплоть до соединения деталей в процессе вязания. Такой способ производства трикотажных изделий получил название «цельновязание» и реализуется за счет внедрения в трикотажное производство компьютерных технологий. В этом случае форма придается изделию при помощи индивидуального отбора игл, специальных подвижных платин, которые также имеют индивидуальное управление и возможности локальной работы нитевода, т.е. на определенном участке области вязания. Возможность выработки различных петельных структур кулирного трикотажа обусловлена технологическими возможностями вязального оборудования и степенью его автоматизации. Поэтому внедрение компьютерных систем явилось важным этапом развития трикотажного производства. ПВА типа CMS имеет следующие технологические возможности: индивидуальный электронный отбор игл; вывод игл в положение полного заключения; вывод игл в положение неполного заключения; перенос петель с передней игольницы на заднюю и наоборот; процесс одновременного переноса и провязывания петли; сброс петель; нерабочая траектория игл; сдвиг задней игольницы относительно передней в обоих направлениях; изменение глубины кулирования по рядам (основная плотность) или на различных участках одного ряда (локальная плотность); изменения усилия оттяжки по рядам; индивидуального управления работой платин для создания дополнительного усилия оттяжки.
С целью исследования рисунчатых возможностей машины были выработаны различные переплетения (см. Приложение 3). Следует отметить, что возможности проектирования кулирного трикотажа в системе «Сирикс» не ограничены: все виды главных, производных, рисунчатых, комбинированных переплетений, а также интарзия. Такая классификация трикотажных переплетений, предложенная проф. А.С.Далидовичем [4], стала теоретической базой для дальнейших исследований в этом направлении [42-44] и получила наибольшее распространение. В ее основу заложено преобладание материаловедческого признака, т.е. вид трикотажного полотна. Однако в своих ранних работах [45,46] он указывал на возможность классификации переплетений на основе технологического признака, т.е. на основании соответствующих технологическому процессу элементах петельной структуры и их возможных сочетаниях.
В системе «Сирикс» использован именно этот принцип, вследствие чего патрон рисунка проектируется при помощи символов, обозначающих отдельные элементы петельной структуры: 1 Ц Лицевая петля (с протяжкой по задней игольнице); 2 Н Изнаночная петля (с протяжкой по передней игольнице); 3 [ Петля по передней и задней игольнице; 4 j Набросок по передней игольнице (с протяжкой по задней игольнице); 5 р Набросок по задней игольнице (с протяжкой по передней игольнице); 6 Петля по передней игольнице - набросок по задней игольнице; 7 р ] Набросок по передней игольнице - петля по задней игольнице; 8 D Лицевая петля, которая не переносится ; 9 р] Изнаночная петля, которая не переносится; 10 0 Набросок по передней и задней игольнице;
Выбор сырья для вязания и оценка его свойств
Эксплуатационные свойства являются важным показателем качества трикотажа, которое характеризуется многими критериями. Качество пряжи -один из важнейших факторов, определяющих эксплуатационные, экономические и эстетические показатели трикотажной продукции. По словам И.И.Шалова [55]: "Нить входит в трикотаж со всеми ее свойствами, а свойства трикотажа, в первую очередь зависят от свойств нити". Поэтому свойства пряжи должны отвечать требованиям по качеству и соответствовать области ее применения.
В последние годы все большее значение для трикотажной промышленности приобретает возможность согласования интересов между производителями пряжи и трикотажа, синхронное реагирование на изменения рынка. В данной области имеется значительный неиспользованный потенциал. Не теряет свою актуальность вопрос о соответствии качества пряжи и качества готовой продукции [56-59]. Трикотаж проектируется на основе качественных показателей пряжи, а единая точка зрения на стандартный набор испытаний пряжи для определения степени ее пригодности для машинного вязания отсутствует. В этом разделе будут рассмотрены требования, предъявляемые к сырью для производства верхнего трикотажа на ПВМ, описаны важнейшие свойства пряжи, а также их влияние на вырабатываемый трикотаж и его свойства.
В рамках решения задачи по увеличению эффективности производства на фирме ЗАО «БиКК Груп Инк.» проводились исследования о причине возникновения брака при производстве верхних трикотажных изделий, выработанных на ПВА. Следует отметить, что при этом использовалась высококачественная пряжа ведущих мировых производителей и современное плосковязальное оборудование фирмы «Штоль». Результаты исследований выявили три основных причины появления брака в верхних трикотажных изделиях: брак при проектировании и вязании (55%), брак пряжи (25%), поломка оборудования (14%), брак при пошиве (6%). Т.о. большинство дефектов трикотажа возникает при вязании по различным причинам, на это влияет толщина и состав пряжи, вид переплетения, скорость вязания, количество работающих систем и др. В ходе исследования были выявлены следующие виды дефектов пряжи и трикотажа.
Таблица 3. Дефекты трикотажа Дефекты пряжи разрыв нити; разнородность по цвету; поперечная полосатость; загрязнение; продольная полосатость; узлы; спущенная петля; утолщения; петля перенесена не на ту иглу; утонения. пятно (загрязнение). Однако скрытой причиной возникновения брака полотна при вязании в большинстве случаев является "технологическая наследственность" [15], т.е. качество исходного сырья. Необходимо определить от чего зависят свойства трикотажа, и каким образом на них влияют свойства пряжи. В зависимости от области применения трикотажа, требуются самые различные свойства. Особенное значение при оценке качества трикотажа имеют гриф, внешний вид и растяжимость.
Внешний вид информирует о распределении волокон и пряжи в готовом изделии. На внешний вид трикотажного изделия в равной степени оказывает влияние выбор переплетения и пряжи, а точнее их сочетание. Гриф определяется по мягкости изделия на ощупь. Его можно регулировать при использовании соответствующих способов отделки и вспомогательных средств. Растяжимость является главной деформационной характеристикой трикотажа. Это свойство также оказывает влияние не только на внешний вид изделия, но ведет к появлению потенциальной усадки, что позже устраняется при отделке и ВТО. Если после отделки остается высокий потенциал усадки, то это приводит к значительным изменениям размеров и формы в результате эксплуатации и стирки изделия потребителем. Далее будут рассмотрены наиболее важные показатели качества пряжи.
К пряже для трикотажного производства применяются следующие общие требования: соответствие толщины пряжи классу вязальной машины, однородность, равномерность по толщине и крутке, оптимальная прочность, растяжимость и коэффициент трения, точная намотка, а также равномерность окраски внутри каждой бобины и между бобинами одной партии в целом;
Неровнота пряжи по линейной плотности один из важнейших качественных показателей пряжи, имеет определяющее значение для обеспечения бесперебойной переработки пряжи, влияет на равномерность трикотажа, гриф и внешний вид изделия [60-62]. Пряжа должна быть равномерной по толщине на коротких и длинных отрезках, чтобы предотвратить дефекты полосатости или неравномерности трикотажной структуры.
В зависимости от характера изменения неровноты по линейной плотности различают периодическую, случайную, функциональную, местную и комбинированную неровноту [63]. Интерес представляют исследования качества текстильных полотен в зависимости от неровноты пряжи, проводимые фирмой "Цельвегер Устер" (Швейцария) [64,65], на основании которых разработаны рекомендации по оценке качества пряжи и прогнозированию качества трикотажного полотна на основе мировых статистических данных "Устер статистик". Перспективным направлением в области контроля неровноты по линейной плотности является создание устройств, основанные на активно-пневматическом методе измерения [66]
Крутка пряжи влияет как на процесс петлеобразования, так и на качество конечного продукта. Она влияет на толщину полотна, и вместе с тем на частоту обрывов пряжи и остановов машины. Слишком низкое значение крутки может быть причиной чрезмерного пухоотделения, запыленности, и как следствие, остановов машины. Недостаточная крутка в конечном итоге через толщину пряжи влияет на прочность трикотажа, нанося тем самым вред его потребительским свойствам. И наоборот, недостаточная прочность может быть компенсирована круткой. При этом небольшая крутка пряжи требуется, чтобы добиться воздушности и лоска изделия, что сказывается на внешнем виде и грифе. Неравномерная крутка приводит к искажению геометрии петельной структуры (диагональному наклону петельных столбиков), и, следовательно, отрицательно влияет на внешний вид изделия. Кроме того, хорошая равномерность крутки требуется для обеспечения оптимального режима подачи нити.
Ворсистость пряжи, с одной стороны, приводит к увеличению воздуха в трикотаже, оказывая положительное влияние на мягкость грифа и внешний вид изделия. С другой стороны, большая ворсистость является причиной повышенной пиллингуемости готового изделия, а также создает проблемы при переработке такой пряжи. При использовании ворсистой пряжи на иглах и деталях замковой системы скапливается парафин, т.к. ворс принимает на себя при парафинировании слишком много воска. Кроме того, повышается риск попадания волокон в игольные пазы и каналы замковой системы, что может стать причиной поломки машины. Поэтому с точки зрения пригодности пряжи к переработке требуется незначительная ворсистость, а ее оптимальное значение определяется в зависимости от области применения данного изделия. При этом ворсистость пряжи должна быть распределена как можно более равномерно, т.к. случайные или периодические отклонения ворсистости также приводят к дефектам трикотажа.
Прочность пряжи для трикотажного производства в отличие от ткацкого производства имеет вторичное значение. Прочность оказывает влияние на скорость вязания, общую пригодность к вязанию и частоту обрывов нити, что в конечном итоге сказывается на эксплуатационных и потребительских свойствах трикотажа, а также на грифе изделия.
Взаимосвязь глубины кулирования и длины нити в петле
Данный метод позволяет рассчитывать длину нити в петле по заданной глубине кулирования (на ПВМ фирмы «Штоль» это величина называется «машинной плотностью») с необходимой степенью точности.
На ПВМ имеет место кулирование с защемлением, т.е. по кулирному клину опускается сразу несколько игл, количество которых зависит от угла наклона кулирного клина, класса машины и глубины кулирования. Поэтому в процессе кулирование может происходить перетяжка нити из уже сформированных петель в кулируемые полупетли. Это явление возможно, когда натяжение нити в ранее образовавшейся петле меньше, чем в кулируемой петле. При этом игле с кулируемой полупетлей труднее перетянуть нить из ните-вода, чем из соседней сформировавшейся петли. В.М. Назаренко исследовал натяжение нити в различные моменты петлеобразования, а также влияние перетяжки нити на формирование трикотажных петель [73,74].
Перетяжка затрудняет количественное определение взаимосвязи между глубиной кулирования и длиной нити в петле, т.к. в этом случае образуемые при одинаковой глубине кулирования петли, могут приобретать различную конфигурацию и размеры.
С другой стороны перетяжка способствует понижению натяжения нити при кулировании и, как следствие, уменьшению обрывности. Длина нити в петле за счет перетяжки уменьшается, что дает возможность получать более плотную структуру полотна, чем позволяют размеры петлеобразующих органов. Величина перетяжки оценивается по формуле [75]: машины и глубины кулирования. Очевидно, что для учета явления перетяжки нити при определении длины нити в петле необходимо применение экспериментальных методов.
Сегодня различают эмпирические и теоретические методы для определения взаимосвязи параметров структуры трикотажа. Многообразие методов и появление множества новых работ по их совершенствованию свидельствуют о постоянном росте интереса к этому вопросу. Однако большинство из методов определения структуры трикотажа имеют ограниченное применение, а универсальной методики до сих пор не создано. В данном разделе работы приведен сравнительный анализ наиболее распространенных из них с целью определения приоритетных направлений в решении данного вопроса.
Основное преимущество эмпирических методов в высокой точности получаемых результатов, но большим недостатком является возможность применения только для данного сырья, а также значительный объем экспериментальных данных и длительного подбора экспериментальных зависимостей. Несмотря на это, и сегодня продолжается разработка эмпирических методов.
Новый подход к этому вопросу найден в работе А. Баязита [77], где приведена эмпирическая зависимость основных технологических параметров для двух состояний трикотажа: равновесного и после отлеживания. Данный метод позволяет определить петельный шаг, высоту петельного ряда, поверхностную плотность, воздухопроницаемость и устойчивость к истиранию с учетом длины нити в петле, а также толщину полотна, отнесенную к длине нити в петле. При расчете данных параметров также используются экспериментально определяемые коэффициенты. Преимуществом этого метода является высокая точность, коэффициент корреляции между расчетными и экспериментальными значениями составляет 0.89+1.00. Данные эмпирические зависимости были разработаны для образцов хлопчатобумажной пряжи пневмомеханического способа прядения толщиной 50 текс и 54 текс. Были рассмотрены переплетения кулирная гладь и различные виды комбинированных переплетений (в том числе пике).
Теоретические методы
Теоретические методы не так точны, но зато более универсальны. Сегодня известны следующие:
Геометрические - на основе описания формы петли как совокупности отрезков, дуг окружностей и эллипсов.
Силовые - в основе лежит нелинейная теория изгиба тонких упругих стержней, в рамках которой петля рассматривается как в свободном состоянии, так и под действием растягивающих (деформирующих) усилий (сил).
Энергетические - позволяют определять форму петли на основе метода Гамильтона.
В основу геометрического метода проф. А.С. Далидовича [4] положена идеальная модель петли, в которой толщина и деформационные свойства нити приняты неизменными на всех участках петли, а поперечное сечение нити имеет форму круга. Основываясь на том, что в кулирной глади петля имеет форму плоской кривой, он предложил уравнения, в которых длина нити в петле I (мм) связана с петельным шагом А (мм), высотой петельного ряда В (мм) и средним диаметром нити d (мм): 1 = хА +уВ+ zd. , (3.9)
В уравнение модели включены также теоретические коэффициенты х, уиг, постоянные для определенного переплетения.
