Введение к работе
Актуальность темы. В настоящий момент в отечественной трикотажной промышленности сложилась достаточно сложная ситуация, связанная со снижением спроса на российские товары. Низкая конкурентоспособность и высокая себестоимость значительной части выпускаемой продукции настоятельно требует повышения качества трикотажа на основе новых ресурсосберегающих технологий его производства. Одним из путей решения данной проблемы следует считать поиск методов учета свойств нитей и полотен при разработке рациональных научно обоснованных режимов изготовления трикотажных изделий. Результаты, полученные отечественными и зарубежными исследователями, указывают на наличие влияния свойств сырья и деформационных характеристик полотен на протекание процесса вязания и поведение трикотажа при эксплуатации потребителем. Решение указанной задачи способствовало бы скорейшему выходу отечественной трикотажной промышленности на мировой рынок с изделиями, отличающимися высокой стабильностью линейных размеров, равномерностью петельной структуры и обладающими деформационными свойствами, обеспечивающими комфортность в носке.
Значимость проведенной работы подтверждается тем, что исследование проводилось в рамках Межвузовской научно-технической программы "Перспективные материалы и изделия легкой промышленности", Территориальной отраслевой программы "Интенсификация-90", отдельные разделы диссертации выполнялись в интересах программы 'Русский лен", по хоздоговорам с АО "Марат" (Таллинн) и Смоленской грикотажной фабрикой, а также в порядке творческого содружества с Университетом им. С. де Монфорта (Лестер, Великобритания), Инсти-гутом текстильной техники при Высшей технической школе земли Нижний Рейн - Вестфалия (Аахен, ФРГ), фирмой "Шлафхорст" (ФРГ), кО "Красное Знамя" (С.-Петербург), АО "Ника" (С.-Петербург), АО 'Книф-Канга" (Таллинн, Эстония), Ленинградским Домом моделей грикотажных изделий, Экспериментальным заводом "Спорт" (С.-Петербург), Кироваканским ПТО им. Камо (Армения), СП "Линтекс" 'С.-Петербург), ИЧП "Корона" (С.-Петербург). В выполнении экспериментов по теме диссертации принимали участие аспиранты, которыми
автор руководил в качестве научного консультанта, и студенты кафедры технологии и оборудования трикотажного производства СПГУТД.
Цели и задачи исследования. При проведении работы предусматривалось создать теоретические основы проектирования параметров кулирного трикотажа и разработки режимов его производства с учетом деформационных свойств нитей и полотен.
Для достижения этой цели были поставлены следующие задачи:
провести анализ существующих методов проектирования и исследования параметров кулирного трикотажа, технологии его производства и оценки свойств нитей, используемых в трикотажном производстве;
исследовать растяжение нитей и полотен при технологических нагрузках, возникающих в процессе вязания;
разработать методики оценки физико-механических свойств нитей, влияющих на параметры кулирного трикотажа;
разработать методику проектирования технологических параметров трикотажа главных и рисунчатых переплетений, учитывающую свойства нитей;
разработать режим товароотвода кругловязальной машины с учетом деформационных свойств полотна;
сконструировать устройство, обеспечивающее стабилизацию условий товароотвода на кругловязальной машине;
предложить методику оценки свойств трикотажа, моделирующую условия его двухосного нагружения в процессе вязания и эксплуа тации;
разработать методику прогнозирования и предупреждения по требительской усадки трикотажа.
Методы исследования. Методической основой исследования яви лись современные достижения теории вязания, текстильного материало ведения, сопротивления материалов (теории нелинейного изгиба тонкю упругих стержней, теории вязкоупругости) и прикладной математики Методологическим принципом, положенным в основу способов оценю деформационных характеристик нитей и полотен, явилось предположе ние о проявлении текстильными материалами различных свойств в за висимости от условий испытания, переработки и эксплуатации. Прі проведении экспериментов применялась отечественная и зарубежна:
стандартизованная измерительная аппаратура, а также запатентованные оригинальные испытательные установки. Обработка опытных данных проводилась на ЭВМ ЕС-1022, ЕС-1036, ПЭВМ ДВК-3 и ГОМ PC по пакетам прикладных программ.
Научная новизна результатов работы состоит в следующем:
предложены методики оценки изгибной жесткости и коэффициента трения нити, учитывающие характер ее нагружения в петле кулир-ного трикотажа;
создан банк данных значений жесткости и коэффициентов трения нитей разной структуры и волокнистого состава;
применение к описанию структуры трикотажа нелинейной теории изгиба тонких упругих стержней Лява-Попова позволило получить универсальный метод проектирования технологических параметров полотен главных и рисунчатых переплетений, учитывающий изгибную жесткость и статический коэффициент трения нити о нить;
- показано, что рисунчатые ячейки прессового трикотажа
("прессовые комплексы") четного и нечетного индекса имеют разную
конфигурацию;
теоретически описан феномен вырождения прессового наброска в протяжку при индексе прессового комплекса выше 3;
обоснована формула для расчета напряжения в кулирном трико-гаже;
установлено, что у различных кулирньгх полотен переход от первой ко второй фазе одноосного растяжения наблюдается при напряжении 0,2-0,3 МПа, а максимум податливости - при 0,3-0,6 МПа;
введено понятие "лабильности трикотажа" как комплексного критерия, включающего длину нити в петле, валентность переплетения, жесткость при изгибе и коэффициент трения пряжи, позволяющий прогнозировать деформационные характеристики полотен во второй фазе растяжения;
предложена методика прогнозирования деформационных (разрывных) характеристик полотен в третьей фазе растяжения;
предложен "коэффициент деформируемости полотна по ширине" я обнаружена связь этого параметра с оптимальными условиями това-зоотвода кругловязальной машины;
выявлены виды периодической неровноты структуры круглого трикотажного полотна и сформулированы подходы к ее снижению, в частности, за счет применения адаптивного пружинного ширителя (патент № 2002867 РФ);
разработана методика определения деформационных свойств трикотажа в условиях, воспроизводящих его нагружение при товароот-воде, и предложен соответствующий стенд (патент № 2061239 РФ);
обнаружена невозможность применения принципа независимости последовательности приложения сил при описании напряженно-деформированного состояния трикотажа;
исследованы особенности ползучести трикотажа при одноосном и двухосном растяжении.
Практическая значимость полученных результатов состоит в следующем:
предложены номограммы для определения жесткости при изгибе и статического угла трения нити о нить для хлопчатобумажной пряжь линейной плотности от 10 до 72 текс;
разработана методика прогнозирования коэффициента деформируемости полотна по ширине на основании величины лабильности три котажа;
предложены номограммы для определения оптимальных условиі товароотвода кругловязальной машины;
сформулированы подходы к уменьшению разноширинности по лотна внутри рулона и между рулонами, позволяющие снизить их уро вень в 1,5-2 раза;
разработан комплекс устройств, обеспечивающих стабилизации процесса товароотвода круглого трикотажного полотна;
разработаны методики прогнозирования и предупреждения по требительской усадки трикотажа из гидрофильных волокон.
Результаты проведенных исследований внедрены:
в ПТО им. Камо (Кировакан, 1987);
на Смоленской трикотажной фабрике (1989);
в АО "Марат" (Таллинн, Эстония, 1992);
в АО "Книф-Канга" (Таллинн, Эстония, 1993);
в СП "Линтекс" (С.-Петербург, 1995);
в Государственном центре перевязочных, шовных и полимерных материалов в хирургии при Институте хирургии им. А.В.Вишневского РАМН (Москва, 1996);
в АО "Красное Знамя" (С.-Петербург, 1993-1996);
на заводе "Вулкан" (С.-Петербург, 1996);
в АО "Ника" (С.-Петербург, 1996);
в АОЗТ "Арахна" (С.-Петербург, 1996);
в ИЧП "Корона" (С.-Петербург, 1997);
в учебный процесс СПГУТД (1988-1996).
Материалы диссертационной работы вошли в лабораторный практикум и 2 учебных пособия, легли в основу курсов "Прикладная механика нитей и трикотажа" (1991) и "Принципы инженерного творчества" (1991), а также в дисциплину "Теория технологических процессов" (1997) для бакалавров, обучающихся по плану подготовки магистров.
Апробация работы. Результаты исследований докладывались, обсуждались и получили положительную оценку на
- конференции "Обновление продукции народного потребления в
легкой промышленности и управление на современном этапе"
(Таллинн, 1986);
- Московской городской конференции молодых исследователей
(1988);
техническом совете Ленинградского Дома моделей трикотажных изделий (1988);
конференции "Современные технологии производства пряжи для хлопчатобумажного трикотажа" (Пенза, 1989);
- Петербургском текстильном коллоквиуме (1989, 1990, 1993-
1996);
- конференции "Вклад ЛИТЛП им. С.М.Кирова в развитие отрас
ли" (Ленинград, 1990);
- школе-семинаре фирмы "Майнор" для ИТР объединения
"Марат" (Таллинн, 1991);
- республиканской конференции "Молодые исследователи - тек
стильной и легкой промышленности страны" (Москва, 1991);
- республиканской конференции молодых исследователей
"Текстиль-92" (Москва, 1992);
- республиканской конференции "Текстиль-93" (Москва, 1993);
объединенном семинаре "Механика и технология полимерных и композиционных материалов и конструкций" (НТО им. А.Н. Крылова совместно с семинаром по механике деформируемого твердого тела им.В.В .Новожилова Санкт-Петербургского научного центра РАН) -СПб., 1995, 1996, 1997;
конференции "Современные технологии текстильной промышленности" (Текстиль-95; Москва, 1995);
конференции "Перспективные материалы и изделия легкой промышленности" (СПб., 1995);
международной конференции "Новое в технике и технологии текстильной промышленности" (Витебск, 1994);
международной конференции "Лен-96" (Кострома, 1996);
международной конференции "Теория и практика разработки оптимальных технологических процессов и конструкций в текстильном производстве" ("Прогресс-96" - Иваново, 1996);
заседании кафедры технологии и оборудования трикотажного производства СПГУТД (1987,1990, 1991,1993, 1996, 1997);
- заседании кафедры сопротивления материалов СПГУТД (1995).
Публикации. Материалы диссертационной работы отражены в 61
публикации.
Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, девяти разделов, общих выводов и рекомендаций, списка литературы и приложений. Содержит 740 стр., из которых 334 стр. машинописного текста основного содержания. В работе имеется 170 рисунков, 131 таблица. Список литературы содержит 479 наименований.
