Содержание к диссертации
Введение
1. СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА. ПОСТАНОВКА ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЯ 9
1.1. Виды кручения длинномерных волокнистых материалов и их особенности 9
1.2. Кручение длинномерных волокнистых материалов при движении по поверхности 13
1.3. Анализ технологического оборудования для обработки ткани в форме жгута 17
1.4. Постановка задачи исследования . 36
2. ИССЛЕДОВАНИЕ СВОЙСТВ ГУТ0В 38
2.1. Исследование структуры жгутов ткани 38
2.2. Экспериментальное исследование характеристик кручения жгута ткани 41
2.3. Диаграмма растяжения жгута ткани 54
2.4. Изменение геометрических характеристик жгута ткани при кручении 58
2.5. Теоретическое исследование характеристик кручения жгута ткани 58
2.6. Выводы 77
3. ИССЛЕДОВАНИЕ КРУЧЕНИЯ 1ГУТА ТКАНИ 78
3.1. Методика исследований кручения жгута при движении по элементам машин 80
3.2. Методика измерения крутки жгута 87
3.3. Кручение жгута при движении по направляющему
кольцу 92
3.4. Кручение жгута при движении по брусу 106
3.5« Кручение жгута при движении по перекатному ролику и валковой паре 111
3.6, Кручение жгута при укладке в емкости 112
3.7, Выводи 120
4. ВЛИЯНИЕ КРУТКИ НА ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ ПРОЦЕСС ОБРАБОТКИ ТКАНИ 122
4.1. Аналитические исследования процесса кручения жгута ткани 122
4.2. Влияние кручения на структуру жгута 140
4.3. Влияние кручения на качество промывки и пропитки ткани 142
4.4. Выводы 146
5. РАЗРАБОТКА ИНЖЕНЕРНЫХ РЕШЕНИЙ ПО УСТРАНЕНИЮ КРУЧЕНИЯ ЖГУТОВ 147
6. ВНЕДРЕНИЕ РЕЗУЛЬТАТОВ РАБОТЫ И ЕЕ ЭФФЕКТИВНОСТЬ . 155
6.1. Опыт внедрения результатов работы 155
6.2. Экономическая эффективность от внедрения результатов работы 159
ОБЩИЕ ВЫВОДЫ И ПРЕДЛОЖЕНИЯ 162
.СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ 164
ПРИЛОЖЕНИЯ 171
- Виды кручения длинномерных волокнистых материалов и их особенности
- Исследование структуры жгутов ткани
- Методика исследований кручения жгута при движении по элементам машин
- Аналитические исследования процесса кручения жгута ткани
Виды кручения длинномерных волокнистых материалов и их особенности
В ходе технологического процесса обработки длинномерные волокнистые материалы (чесальная лента, ровница, пряжа, жгут ткани) подвергаются кручению. Характерным признаком кручения является расположение стренг продукта по винтовым линиям вокруг собственной оси продукта. По В.Г.Соколову / 3 / кручением пучка волокнистых материалов называется такой процесс, при котором поворот какой-либо плоскости поперечного сечения этого пучка относительно его другой такой же плоскости, совершаемый вокруг продольной оси пучка, располагает все волокна (стренги) этого пучка по винтовым линиям, огибающим собственную ось пучка или нитки. Крутка может быть как левой ,так и правой. Стренги продукта при кручении испытывают деформации изгиба, растяжения и кручения.
Близким к крутке является процесс намотки или аналогичный елу процесс укладки длинноволокнистых материалов концентрическими витками. Оба явления имеют одинаковую причинность - относительный поворот поперечных сечений. При намотке (укладке) стренги продукта испытывают те же деформации, что и при крутке. Витки крутки при известных условиях легко переходят в витки намотки, а витки намотки (укладки) при осевом сматывании (выборке)довольно свободно переходят в витки крутки. Однако отождествлять эти явления не следует, так как при намотке (укладке) стренги длинномерных волокнистых материалов располагаются по винтовым линиям не вокруг оси материала, а вокруг какого-то материального тела. Наматывание можно осуществлять с поворотом поперечного сечения наматываемого конца вокруг продольной оси продукта относительно поперечного сечения намотанного конца и без поворота. В первом случае стренги продукта расположатся по винтовым линиям вокруг стержня намотки и останутся параллельными оси продукта, то есть крутки не будет. Во втором случае стренги продукта расположатся по винтовым линиям вокруг стержня намотки и одновременно вокруг оси продукта, то есть здесь, кроме намотки, будет присутствовать и кручение.
Процессы кручения и намотки подробно рассмотрены проф.Соколовым Г, В. /3 /.
Различают действительную и ложную крутку. Действительную крутку длинномерные волокнистые материалы получают при повороте поперечного сечения одного конца образца вокруг его оси относительно другого конца. Для этого к концам образца надо приложить внешние крутящие моменты. Эта крутка не исчезает при растяжении продукта за не вращающиеся концы. Ложная крутка образуется при кручении продукта вокруг собственной оси» не сопровождаемом относительными поворотами ее концевых поперечных сечений. Для этого внешний закручивающий момент должен быть приложен на участке между концами продукта. При этом справа и слева от крутильного органа возникают крутильные витки - близнецы противоположных знаков. При упругом растяжении продукта ложная крутка исчезает. Цри этом витки крутки разных знаков при раскручивании компенсируют друг друга. Понятие ложная крутка можно считать условным, так как крутка, которую при этом получают отдельные участки образца продукта, является для них действительной и вызывает в них ту же деформацию, что и действительная крутка. Отличие между ними заключается только в механизме их возникновения и устранения.
Исследование структуры жгутов ткани
Жгут - это пучок складок различной величины и формы, полученный сложением полотна ткани вдоль ее продольной оси. Структура жгута определяется взаимным расположением складок ткани и хорошо видна в сечении жгута. Все жгуты ткани и трикотажа можно классифицировать в зависимости от применяемого метода их формирования на хаотические и упорядоченные.
Хаотические жгуты (рис,2,1,а,б,в) формируют путем протаскивания полотна ткани через направляющее кольцо. При этом происходит хаотическое снятие полотна вдоль его оси и образование продольных складок различной величины и формы.
Упорядоченные жгуты формируют на специальных устройствах. При этом полотно упорядоченно (по определенному закону) складывается вдоль своей оси. При этом образуются складки равной величины, но разной формы. Упорядоченные жгуты в свою очередь можно разделить на 3 типа в зависимости от формы поперечного сечения жгута: дублированный (рис.2.1,д), синусоидальный (рис.2.1,г) и спиральный (рис.2.1,е).
Ткани и трикотаж в производственных условиях обрабатывают в форме хаотичного и дублированного жгутов. Однако синусоидальный и спиральный жгуты также представляют интерес, так как их в случае необходимости легко сформировать в производственных условиях.
Дублированный жгут формируют на специальном дублирующем устройстве / 12 /. Синусоидальный жгут можно сформировать на устройствах для глиссирования тканей.
Хаотичный жгут отличает простота способа его формирования и возможность легко его расправлять в полотно после обработки, что и определяет его преимущественное применение в производстве. Структура этого жгута неустойчива. В процессе технологической проводки она постоянно меняется случайным образом от взаимодействия с транспортирующими и рабочими элементами машин. Площадь активной поверхности у этого типа жгутов выше, чем у остальных.
Методика исследований кручения жгута при движении по элементам машин
Величина крутки жгута при движении по элементам машин зависит от целого ряда факторов. Как показала априорная информация и теоретический анализ процесса, основными и определяющими факторами являются технологическая схема заправки жгута, технологические режимы проводки жгута, свойства жгута, размеры и форма элементов машин и фрикционные свойства их поверхности.
Определение значений факторов, обеспечивающих минимальное кручение жгута, является сложной многофакторной экспериментальной задачей. Лучшие результаты в данном случае можно было бы получить, применяя факторное планирование эксперимента, которое одновременно позволило бы снизить объем экспериментов. Однако попытка построить регрессионную модель кручения жгута ткани при движении через кольцо в зависимости только от заправочных углов (три фактора) не дала положительных результатов. Модель, полученная при осуществлении рототабельного плана второго порядка /33,34 /,при проверке оказалось неадективной. Все попытки добиться ее адекватности (изменение шага варьирования факторов, сокращение области изменения факторов) не дали положительных результатов. Причиной этого является мультиколлениарность факторов / 35 / и большая дисперсия в опытах. Поэтому в дальнейшем исследования проводились традиционным методом однофакторного планирования, который заключается в поочередном варьировании отдельных факторов в условиях, когда остальные факторы поддерживаются на постоянном уровне. Проводя опыты только при одном фиксированном значении факторов, мы уменьшаем область изучаемого факторного пространства. Математические модели, полученные на основе таких экспериментов, дают менее надежные решения, принимаемые по моделям. Но в данной задаче такой шаг приемлем, так как мы исследуем факторное пространство с целью найти решения (параметры), которые, не будучи наилучшими, выигрывают по сравнению с исходным вариантом. Другими словами, нам надо найти локально-оптимальное состояние объекта (лучшее из соседних), а не экстремальное состояние. Предварительные эксперименты показали, что для обеспечения доверительной ошибки опытов, не превышающей 10 %, необходимо для каждого уровня фактора проводить 20 повторных опытов. Кроме того, значения выходного параметра (крутки) при различных уровнях факторов во многих экспериментах отличаются незначительно. Учитывая выше сказанное, с целью сокращения количества экспериментов до разумных объемов и обеспечения значимости величины крутки в соседних опытах, исследования влияния каждого фактора на крутку проводились на четырех уровнях факторов. Значения фиксированных факторов выбирались блике к центру области их изменения с условием, чтобы точность опытов не превышала 10 %.
Аналитические исследования процесса кручения жгута ткани
Ткани при закручивании деформируется. При этом структурные элементы жгута испытывают деформацию растяжения, изгиба и кручения. Чтобы выяснить влияние этой деформации на структуру ткани, необходимо проанализировать процесс кручения жгута и оценить величину деформации ее структурных элементов.
Исследований процесса кручения жгута ткани в литературных источниках не обнаружено.
Многие ученые теоретически и экспериментально исследовали процесс скручивания текстильных нитей / 13-15, 54-60 / В теоретических анализах, как правило, применяли модель гипотетической нити. В результате получен целый ряд различных формул для расчета момента сопротивления нити кручению. Установлено, что компоненты скручиваемой нити растягиваются, изгибаются и одновременно скручиваются. Соответственно и момент сопротивления скручиванию состоит из момента от деформации растяжения, изгиба и скручивания. В работах / 58,59 / установлено, что момент сопротивления от растяжения превосходит по величине сумму моментов от изгиба и кручения.
При исследовании жгута ткани считаем, что жгут представляет собой цилиндрический пучок нитей основы, нити по сечению жгута распределены равномерно, и жгут подчиняется закону І ука.
В производственных условиях жгут ткани при транспортировании находится под натяжением. Величина этого натяжения F колеблется в широких пределах от 0 до 200Н в зависимости от условий проводки. Если жгут не закручен, можно считать, что эта си
Разработка инженерных решений по устранению кручения жгутов
Проведенные исследования кручения жгута ткани при движении по различным элементам машин и укладке жгута в емкости позволяют разработать ряд инженерных решений, направленных на устранение (или уменьшение) закручивания жгута ткани.
Исследования показали что крутка жгута зависит от целого ряда факторов» Соответственно и предлагаемые решения касаются вы« бора оптимальных параметров технологического режима проводки жгута, технологической схемы заправки и укладки жгута в машины и конструктивных параметров элементов машин по которым движется жгут в процессе технологической обработки»
Устранение крутки жгута при движении по элементам машин. Определяющим для устранения крутки жгута ткани как при его транспортировании между машинами, так и при проводке по машинам является обеспечение оптимальной схемы заправки жгута на направляющие элементы, при которой угол входа У (рис»3 8 и 3#12) жгута на поверхность элемента равен нулю» Такая схема обеспечивает проводку жгута ткани без закручивания при любых значениях прочих параметров проводки» Это условие легко можно обеспечить, установив соответствующим образом направляющий элемент, только в том случае, когда направление движения жгута через данный элемент постоянно. Примерами таких элементов являются, например, направляющие кольца (рис,1 3), установленное между машинами одной и той же отбельной линии»
Когда при движении через направляющее кольцо изменяется направление движения только одной из ветвей (набегающей или сбегающей) жгута, обеспечить оптимальную схему заправки можно, установив кольцо таким образом» чтобы центральная ось кольца 0 (рис 3 8) совпадала с направлением ветви» сохраняющей при смене заправки свое направление»
Если направление движения жгута через направляющий элемент машины не постоянно (примеров таких много)» то не всегда возможно при заправке обеспечить угол входа равным нулю. Кроме того иногда по конструктивным соображения не удается разместить направляющие элементы машин с постоянным направлением жгута через них таким образом» чтобы обеспечить условие Y-O1 . В этом общем случае можно добиться уменьшения крутки жгута варьированием других параметров. Рассмотрим, что нужно предпринять в этом случае.
При осуществлении заправки надо стремиться, чтобы угол входа, угол обхвата и заправочный угол Ut были минимальными.
Как показали эксперименты (рис 3»П»б), на величину крутки жгута ткани значительное влияние оказывает натяжение жгута. Уменьшение натяжения жгута приводит к значительному снижению крутки. Поэтому для уменьшения крутки необходимо снижать натяжение жгута при его проводке.
В машинах натяжение жгута определяется ее конструкцией, поэтому предпочтительнее применять машины для обработки тканей свободным жгутом.
