Введение к работе
Актуальность темы диссертации
Динамика социально - экономических показателей текстильной отрасли за 2000-2010 гг. характеризуется неравномерностью и нестабильностью. Основными ограничениями развития отрасли являются: зависимость от зарубежных поставщиков сырья; высокая доля фальсифицированной и контрабандной продукции; недостаточная конкурентоспособность продукции; низкая мотивация компаний к инвестированию; недостаток квалифицированных кадров; низкий уровень производительности труда. Ограниченность финансовых ресурсов зачастую не позволяет предприятиям отрасли проводить эффективную политику технического развития и перевооружения.
Эффективность процесса ткачества определяется главным образом технологией и качеством вырабатываемых тканей. Поэтому очевидно, что рациональное и эффективное использование сырья должно предусматривать учет потребности сырья и сокращение отходов, способствовать снижению обрывности при одновременном совершенствовании технологических процессов.
В процессе образования ткани на ткацких станках типа СТБ и АТПР одним из доминирующих показателей, влияющих на расход основы, является величина её уработки. От колебаний данного показателя зависит поверхностная плотность ткани и в итоге расход сырья. На ткацком станке расход основы, приходящийся на каждую уточину, определяется работой основного регулятора, то есть подачей основы с ткацкого навоя. Применяемый в настоящее время основный регулятор не обеспечивает равномерность подачи основы при образовании ткани за каждый оборот главного вала. На существующем ткацком оборудовании отсутствуют средства контроля расхода основы как при прокид-ке каждой уточины, так и за время срабатывания ткацкого навоя.
Теоретические и экспериментальные исследования, проводимые в этих направлениях, должны составить основу разработки новых механизмов и конструкций ткацких станков, позволяющих повысить эффективность процесса формирования ткани. Поэтому использование новых устройств для определения расхода основных нитей и совершенствование механизма их подачи является актуальной задачей, решение которой позволяет при срабатывании навоя сэкономить некоторую длину основы и получить дополнительное количество ткани. Работа выполнена по плану госбюджетных НИР ИГТА 2008-2011 годов.
Цель работы
Целью диссертационной работы является совершенствование процесса подачи основы на бесчелночных ткацких станках и разработка средств контроля тканого полотна при его формировании, направленных на экономию основы и выработку дополнительной ткани.
Задачи исследований
В соответствии с поставленной целью в работе решены следующие основные научные и технические задачи:
-
Проведен теоретический анализ и практический расчет распределения систематических и случайных составляющих величин подачи основы на ткацком станке с учетом плотности вероятности распределения отклонений технологических параметров ткачества при срабатывании ткацкого навоя.
-
Получены уравнения, описывающие изменение технологических параметров, связанных с расходом основы и утка в ткани, на основании которых определено влияние каждого параметра на поверхностную плотность квадратного метра суровой ткани.
-
Проведен анализ расхода основы за каждую уточную прокидку с учетом натяжения основы, при этом установлена корреляционная связь расхода основы и точности её подачи основным регулятором.
-
С учетом систематических и случайных составляющих отклонений уработки основных нитей на ткацком станке за время срабатывания навоя определены допуски их расхода.
-
Разработано новое устройство для определения угла поворота ткацкого навоя, позволяющее проследить за изменением величины подачи основы за одну уточную прокидку в процессе наработки ткани и выявить закономерность изменения подачи основы для всех исследуемых образцов ткани.
-
Разработано устройство для контроля уработки уточных нитей в ткани непосредственно на ткацком станке, позволяющее определить расход утка за время срабатывания ткацкого навоя.
-
Рассчитан, изготовлен и испытан на пневморапирных ткацких станках механизм подачи основы с измененной системой заправки, позволяющий снизить деформацию основы при прибое и зевообразовании, уменьшить работу растяжения нитей и увеличить точность подачи основы с одновременным выпуском дополнительных метров ткани за счет экономии основы при подаче.
Методика исследований
Работа содержит теоретические и экспериментальные исследования. Теоретические исследования проведены с применением вероятностно - статистических методов обработки результатов анализа распределения длины подачи основы при различных плотностях ткани, пределов изменения расхода основы и утка за время срабатывания ткацкого навоя, закономерности расхода основной пряжи на ткацком станке на одну уточную прокидку и расчета среднего значения деформации основы за весь цикл тканеформирования.
Эксперимент проводился в условиях учебно-производственной лаборатории кафедры технологии текстильных изделий ИГТА и прядильно-ткацкой фабрики ООО «Веста» (Ивановская область) на станках АТПР и СТБ с использованием разработанных автором измерительных устройств и основного регулятора с усовершенствованной конструктивно-заправочной линией станка.
Основные теоретические положения, полученные в работе, подвергались экспериментальной проверке в лабораторных и производственных условиях с
применением современной измерительной аппаратуры. Статистическая обработка результатов эксперимента производилась с помощью компьютерных программ Microsoft Office Excel, Mathcad.
Научная новизна
Научная новизна работы заключается в том, что впервые:
проведен теоретический анализ распределения случайных и систематических составляющих величины подачи основы на ткацком станке;
получена и экспериментально обоснована закономерность плотности вероятности распределения случайных отклонений параметров ткачества при срабатывании ткацкого навоя;
разработана методика, описывающая изменение параметров технологии формирования ткани и их влияние на поверхностную плотность квадратного метра суровой ткани;
определена величина расхода основной пряжи на образование элемента ткани, корреляционная связь между которыми оценивает точность технологии ткачества на ткацком станке. Повышение точности расхода основной пряжи способствует повышению точности формирования ткани и экономии основы;
разработано и испытано устройство для определения угла поворота ткацкого навоя, с помощью которого определяется величина отпуска основы за одну уточную прокидку,
разработано устройство и дано теоретическое обоснование расчета шкалы на масштабной линейке для определения уработки уточных нитей в ткани непосредственно на работающем ткацком станке для её непрерывного контроля;
разработаны и испытаны устройства, изменяющие систему заправки ткацкого станка; предложена конструкция механизма подачи основы для максимальной компенсации натяжения основных нитей, при которой основные нити совершают минимальную работу растяжения.
Практическая значимость и реализация результатов работы
Внедрение механизмов контроля расхода основных и уточных нитей, компенсации натяжения основных нитей, а также предложенные исследования методов и средств экономии основы позволяют без значительных экономических и физических вложений за время срабатывания навоя улучшить качество продукции, сэкономить при этом определенную длину основы, из которой можно получить дополнительную ткань.
Параметры заправки ткацкого станка с предложенным механизмом компенсации натяжения могут быть использованы в качестве базовых.
Основная часть теоретических и экспериментальных исследований опубликована автором в виде научных статей, патентов на изобретения и тезисов докладов, которые могут быть использованы НИИ, СКБ, вузами, научными работниками и студентами для проведения дальнейших научно-исследовательских работ.
Приведенные технические и технологические решения могут быть использованы конструкторами при создании нового поколения ткацкого оборудо-
вания, а также в учебном процессе при подготовке специалистов в области ткачества.
Оптимальные параметры заправки ткацкого станка АТПР 100-4 с применением данных устройств при изготовлении ткани бязь арт. 143 «А» позволяют сэкономить 14,85 метров длины основы на навое, что позволяет выработать дополнительно 14,03 метров ткани на одном ткацком станке.
Результаты работы внедрены на прядильно-ткацкой фабрике ООО «Веста». Годовой экономический эффект составляет 561,757 тыс. руб. на 100 ткацких станков АТПР 100-4, что подтверждено актом внедрения.
Апробация работы
Основные результаты научно - исследовательской работы доложены и получили положительную оценку на следующих конференциях и семинарах:
межвузовской научно-технической конференции "Молодые ученые
- развитию текстильной и легкой промышленности" (ПОИСК-2009). Иваново,
ИГТА, 2009;
межвузовской научно-технической конференции "Молодые ученые
- развитию текстильной и легкой промышленности" (ПРОГРЕСС-2010). Ива
ново, ИГТА, 2010;
международных научно-технических конференциях "Информационная среда вуза". Иваново, ИГ АСУ, 2009, 2010;
всероссийской научно - техническая конференция с международным участием (Текстиль 2010). Димитровград, ДИТУД, 2010.
заседаниях научно-технического семинара и кафедры технологии текстильных изделий ИГТА, 2011;
Публикация
Основные результаты выполненных исследований представлены пятью статьями, в том числе четырьмя статьями в журналах, рекомендованных ВАК для опубликования основных научных результатов кандидатских диссертаций, тезисами докладов на научно-технических конференциях. Получен один патент РФ на изобретение и два патента РФ на полезную модель.
Личное участие автора в разработке материалов диссертации
Постановка задачи, выбор методов и направлений исследований, обобщение полученных результатов, теоретические положения и выводы диссертации принадлежат автору. Разработка и исследование методов и средств экономии основы на ткацких станках выполнены автором при участии научного руководителя. Результаты научно - исследовательской работы внедрены и апробированы автором в условиях ткацкого производства ООО «Веста» при участии сотрудников предприятия.
Структура работы
Диссертация состоит из введения, четырех глав, общих выводов и рекомендаций, списка использованной литературы из 156 наименований, а также приложений. Работа изложена на 227 страницах машинописного текста, включает 58 рисунков, 34 таблицы.
