Содержание к диссертации
Введение
1. Анализ научной и технической литературы 8
Выводы по разделу 32
2. Натяжение основы... 33
2.1 Общие положения. 33
2.2 Определение коэффициентов ап 39
2.3 Определение коэффициентов bn 50
2.4 Вычисление постоянной ряда 62
Выводы по разделу 68
3 Влияние массы ламелей на натяжение нитей основы
3.1 Уравнение прогиба основной линии нити 76
3.2 Статика силового взаимодействия нити с ламелью 84
3.3 Динамика взаимодействия нити с ламелью 98
Выводы по разделу 116
4. Оптимизация объектов исследования. 117
4.1 Параметры заправки основы 117
4.2 Параметры заправки утка 126
4.3 Осыпаемость шлихты 134
Выводы по разделу 144
ОБОБЩЁННЫЕ ВЫВОДЫ И РЕКОМЕНДАЦИИ 145
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ 147
Приложения
- Анализ научной и технической литературы
- Общие положения.
- Уравнение прогиба основной линии нити
- Параметры заправки основы
Введение к работе
Актуальность темы исследования: Во время работы ткацкого станка нити основы подвергаются циклическим деформациям. Точное определение деформации, а следовательно, натяжения нити представляет собой довольно сложную задачу, так как многие факторы не всегда можно учесть. Например, как влияет на натяжение основы масса ламелей. На этот вопрос, частично, дан ответ в публикациях Ефремова Е.Д. и Подать Н.М. [1, 2, 3]. Однако, на наш взгляд, решение данной задачи не доведено до логического завершения. Авторами рассмотрено движение ламелей только при зевообразовании, тогда как наибольшее влияние этого фактора проявляется при прибое утка, когда натяжение основы резко возрастает и носит ударный характер, а ламель получает значительное ускорение, увеличивая натяжение основы.
Кроме того, целесообразно получить аналитическое соотношение, которое позволило бы рассчитать натяжение основы за цикл работы ткацкого станка. Для ткани полотняного переплетения этот цикл можно ограничить половиной раппорта переплетения, что соответствует одному обороту главного вала станка, а для других - раппорту переплетения.
Гордеев В.А. [4], [5] предложил вариант решения данной задачи путём разложения циклической деформации как функции, зависящей от времени, в тригонометрический полином, где коэффициенты при переменных определяются с помощью шаблонов. Однако при таком способе сложно получить точное значение коэффициентов, а, следовательно, и полином не будет отражать действительную деформацию нитей основы. Для этой цели лучше использовать ряд Фурье [6], где переменные ряда определяются по точным аналитическим зависимостям. При этом значение функции может быть получено с любой степенью точности и определяется только количеством членов ряда.
Известно, что при работе ткацкого станка наблюдается значительное осыпание шлихты. Принято считать, что это нежелательное явление происходит за счёт взаимодействия нитей основы с рабочими деталями и узлами ткацкого станка: ламелями, галевами и бердом. Это наблюдается и в действительности. Однако оценка отдельных факторов, влияющих на этот процесс, в литературе не приводится. В настоящей работе рассматривается взаимодействие ламелей с нитями основы, и проводятся результаты факторного эксперимента по количественному анализу осыпаемости шлихты.
Изложенное выше определяет актуальность диссертационной работы.
Цель и задачи исследования. Целью диссертационной работы является снижение обрывности і-штей основы и утка, что приведёт к повешению производительности ткацкого оборудования, снижению расхода клеящих материалов, повышению качества продукции, улучшению климатических условий труда.
Для достижения поставленной цели ставятся и решаются следующие задачи: - произведён анализ динамики изменения натяжения нитей основы за период формирования элемента ткани; - определены перемещение ламели, её скорость и ускорение для момента прибоя утка, когда нагрузка на нить основы носит ударный характер, а ламель получает максимальное ускорение; найдены статическая и динамическая составляющие сил действия ламели на нить основы, вызывающие её дополнительное натяжение; проведена оптимизация и определены возможные наилучшие параметры заправки основы, снижающие обрывность еёв ткачестве; проанализировано влияние движения ламели на осыпаемость шлихты и проведён производственный эксперимент с целью снижения этого негативного явления.
Методы исследования. При решении поставленных задач использовались основные положения механики нити: анализ и синтез, эксперимент, математическое моделирование, теория механизмов и машин, математическая статистика и др. Результаты наблюдений, а также отдельные расчёты производились на ЭВМ. При обработке статистических данных использовались критерии Кохрена, Стьюдента, Фишера.
Научная новизна работы заключается в том, что автором впервые: - разработан метод, в котором использованы ряды Фурье и получена аналитическая зависимость изменения натяжения нитей основы, где коэффициенты при переменных определяются не с помощью шаблонов, а по точным математическим соотношениям, что намного повысило достоверность расчётов; получены функциональные зависимости напряженности выработки ткани полотняного переплетения применительно к ткацкому станку СТБ2-180, которые можно использовать для анализа деформации заправки не только на данном станке, но и на других ткацких станках; - определены кинематические характеристики движения ламели, соответствующие фазе прибоя утка, в основу которых положено решение неоднородного дифференциального уравнения четвёртого порядка; полученные соотношения применимы и для анализа движения ламели при фазах зевообразования; - доказано, что инерционная составляющая силы действия ламели на нить основы при установившейся работе ткацкого станка превышает силу её тяжести более в пять раз, что дополнительно увеличивает натяжение нити, а следовательно, и всей основы примерно на 10%;; - дана оценка влияния массы ламели на осыпаемость шлихты, в основу которой положен факторный эксперимент; рекомендовано использовать в ткачестве ламели меньшей массы, а с целью повышения надёжности работы основонаблюдателя проводить разуплотнение ламелей на рейках, доведя количество последних до шести.
Практическая значимость заключается в разработке метода оценки напряжённости нитей основы в системе заправки станка при получении однослойных тканей главных видов переплетений; разработке параметров снижения обрывности основы и утка в ткачестве, применительно для ламелей облегчённого типа, снижающих осыпаемость шлихты, что приведёт к экономии клеящих материалов и улучшению экологических условий труда в ткацком производстве.
Результаты диссертационной работы можно использовать в учебном процессе при подготовке инженеров-технологов.
Апробация работы. Основные положения диссертационной работы были долоясены и получили положительную оценку на заседании кафедры механической технологии текстильных материалов ИГТА, на межвузовской научно-технической конференции в г. Костроме (2004 г.) и конференциях «Прогресс-2005» и «Поиск-2005», г. Иваново.
Публикации. По материалам диссертации опубликован 12 печатных работ, в том числе 2 статьи в журнале «Известия вузов. Технология текстильной промышленности», две на межвузовской научно-технической конференции в г. Костроме 2004 г., восемь тезисов докладов на международных научно-технических конференциях, проводимых в ИГТА.
Структура и объём работы. Диссертация состоит из введения, четырёх глав, выводов и рекомендаций. Она содержит 154 страницы текста, 23 таблицы, 8 рисунков, приложения. Список литературы включает 73 наименования. В приложениях приводятся осциллограммы изменения натяжения нитей основы, акт промышленной апробации работы, техническая характеристика ткани.
Анализ научной и технической литературы
Наибольшую долю в материальных затратах (до 91%) в текстильной промышленности занимает сырье [7]. Поэтому техническое перевооружение текстильного производства и модернизация его оборудования является главным источником повышения его эффективности. В большинстве случаев относительно недорогие мероприятия по совершенствованию отдельных рабочих узлов машин позволяют значительно повысить эффективность использования оборудования и сократить отходы сырья [8].
Возможным направлением экономии сырья и рациональным подходом использования текстильного оборудования являются совершенствование нормирования и учёта расхода сырья, сокращение потерь от некачественной продукции и снижение обрывности нитей.
Шварцман Д.А., Фирсов К.Г. [9] дают анализ использования сырья на ряде предприятий и указывают на низкий уровень технологии производства, неудовлетворённое состояние технологического оборудования.
Сокращение расхода сырья зависит от внедрения в производство новейших достижений науки и техники. Применительно к ткацкому производству это может быть уменьшение поверхностной плотности ткани при сохранении её качественных характеристик [10].
Основными методами разработки норм расхода сырья в ткацком производстве являются расчетно-аналитический и опытно-экспериментальный [11]. В первом случае расход сырья, заработанного в ткань, устанавливают по данным заправочных, технических и технологических параметров, а во втором случае полезный расход определяют в лаборатории или непосредственно на ткацком станке. Степень отклонения заправочных и технологических параметров от номинальных характеризует точность соблюдения технологического процесса, который является важнейшим резервом экономии сырья.
Расход основы на ткацком станке определяется её уработкой в ткани, которая зависит от типа ткацкого станка, вида переплетения, натяжения нитей основы и утка, плотности по основе и утку, линейной плотности пряжи, ее вида и других факторов [12, 13]. Колебания уработки влияют на поверхностную плотность ткани и, следовательно, на расход сырья. При оптимизации выработки ткани на станке, необходимо стремиться к уменьшению поверхностной плотности ткани без снижения стандартных показателей.
Общие положения.
При работе ткацкого станка натяжение основы циклически изменяется [20]. Для полотняного переплетение это изменение происходит за каждые два оборота главного вала, при сложных переплетениях - в соответствии с рапортом переплетения по утку. Получим аналитическое выражение изменения натяжение основы для специальной технической декоративной ткани, где по фону полотняного переплетения имеются отдельные мелкоузорчатые основные и уточные перекрытия.
Указанную ткань получали на ткацком станке СТБ2-180, оборудованного зевообразовательной кареткой СКН-14Г2. Ткань состоит из высокомодульных комплексных фениловых нитей 29 текс. Плотность по основе 200, по утку - 240 н/дм. Ширина ткани 170 см. Частота вращения главного вала станка составляла 250 об/мин. В заправке станка использовалось 14 ремизок.
Представим аналог изменения натяжения основы в виде графика OABDCEKN, показанного на рис. 2.1. Он построен на основе осциллограммы, полученный при работе станка. Кроме того, использовалось уравнение прямой, проходящей через две заданные точки [66].
Уравнение прогиба основной линии нити
На рис. 3.1 показаны три позиции положения нити ADB основы и ламели. Первая - а относится к моменту, когда натяжение основной нити 2 незначительно. В этом случае ламель провисает на величину йь а нить огибает валики 3 и 5. Галева 1 находится в положении фазы заступа. Точки А и В соответствуют опушке ткани и скала.
Позиция б отражает случай, при котором имеется начальное (заправочное) натяжение основы. Ламель 4 приподнялась, а нить 2 слегка касается поддерживающих валиков. При этом h\ h2. Галева немного переместилось, но всё равно находится в фазе заступа.
Положении нити основы на рис. 3.1 в соответствует моменту прибоя. При этом опушка ткани из положения А сместилась в точку Ал на величину прибойной полоски X. Расстояние между осевой линией АВ и нитью ADB соответствует й3. Галево незначительно изменило своё положение. При этом имеет место следующее соотношение.
Общее перемещение ламели из начального положения (позиции а) в конечное верхнее составляет.
Параметры заправки основы
Рассмотрим влияние отдельных параметров заправки станка на обрывность основы.
В качестве управляемых факторов (независимые переменные) примем следующие:
Xs - величина заступа, град.;
Хг - длина зева, мм.;
Х3 - положение основонаблюдателя по высоте, мм.
Интервал варьирования факторов (табл. 4.1) принимаем из опыта эксплуатации станков СТБ. Эксперимент проводился на пяти станках для ткани, бязь арт. 262, в условиях ткацкого предприятия ООО «Тезинка».
В качестве критерия оптимизации (выходного параметра) принимаем величину обрывности Yn - количество обрывов основы, приходящееся на один метр ткани. Таким образом, имеем матрицу планирования ПФЭ = 23 (три фактора на двух уровнях), всего 8 опытов, таблица 4.2.
Наблюдение за обрывностью проводилось по методу, принятому на ткацкой фабрике. Для каждого варианта время работы станка составляло не менее четырёх часов. В таблице 4.2 приведены результаты опытов: среднее значение выходного параметра F, дисперсия S . Для опыта 7И и S] находили по формулам:
