Введение к работе
Актуальность темы диссертации
Все более возрастающая в последнее время конкуренция на рынке текстильной продукции вызывает необходимость повышать производительность текстильных машин и качество вьтускаемои продукции при минимальных затратах человеческого труда и материальных ресурсов. В результате перед производителями ставится задача наиболее эффективного использования рабочего времени, а также энергетических и сырьевых ресурсов. Текстильное производство, состоящее из нескольких стадий, является трудоемким. Качество производимой ткани зависит от многих параметров технологических процессов. В этих условиях практически решающую роль играет совершенство механизмов, осуществляющих производственные процессы на каждой стадии изготовления продукции, особенно при заключительной отделке ткани, где требуются специальные механизмы, обеспечивающие обнаружение швов и управление рабочими органами текстильных машин при прохождении швов через них. Попадание шва в рабочую зону ведет к увеличению брака выпускаемой ткани, а также к выходу из строя оборудования.
Отсутствие оперативного автоматического контроля шва ткани на входе в текстильную машину не позволяет определить величину области неирострига ткани, а также количество необработанного материала при изменении величины перекоса шва. Кроме того, многие серийно выпускающиеся контактные механизмы обнаружения швов (например, фирмы Sellers Engineering, Англия) оказывают значительное силовое воздействие на ткань.
Таким образом, современное текстильное производство нуждается в надежных механизмах для автоматического контроля швов ткани, способных исключить брак ткани, снизить нагрузку оператора машины, увеличить производительность труда и повысить качество выпускаемой ткани.
Цель работы
Целью работы является повышение технологической эффективности процессов отделочного производства, требующих пропуска швов ткани, путем создания механизма для автоматического контроля швов ткани с бесконтактным датчиком шва, обеспечивающего стабильную работу при смене артикула обрабатываемой ткани, вида шва, условий окружающей среды. Устройство должно формировать сигналы управления пропуском шва ткани, остановом машины при прекращении подачи ткани и осуществлять передачу информации на пульт диспетчерского контроля работы технологических машин. Технологическая эффективность достигается за счет сокращения величины участка необработанной ткани и брака ткани, уменьшения времени простоя технологического оборудования. Задачи исследований
Для достижения поставленной цели в работе решены следующие задачи:
систематизированы существующие разработки механизмов обнаружения швов ткани;
определены приоритетные пути дальнейшего повышения уровня автоматического контроля швов ткани при ее обработке и автоматизации управления рабочими органами технологических машин отделочного производства при пропуске шва ткани;
исследованы возможные схемы конструктивного построения полевых датчиков механизмов для автоматического контроля швов ткани;
разработаны и исследованы полевые датчики одностороннего и двухстороннего взаимодействия с тканью;
разработан самонастраивающийся механизм обнаружения швов ткани с каналом передачи информации на пульт диспетчерского контроля;
разработана методика расчета полевых датчиков механизмов контроля продукта при его обработке на текстильных машинах;
разработан преобразователь сигнала полевых датчиков механизма автоматического обнаружения швов ткани на текстильных машинах;
проведены экспериментальные исследования разработанного механизма с целью определения его основных параметров.
Объекты и методы исследования
Объектом исследования является механизм для автоматического контроля швов ткани на текстильных машинах отделочного производства. В работе использованы теоретические и экспериментальные методы исследования. Основу теоретических исследований составляют методы-теории конформных преобразований, являющиеся практическим применением теории функции комплексного переменного для двухмерных электростатических полей. Достоверность теоретических исследований подтверждена результатами экспериментальных данных. Погрешности прямых и косвенных измерений определялись с использованием положений метрологии.
Научная новизна
В процессе разработки механизма для автоматического контроля швов ткани на текстильных машинах отделочного производства впервые получены следующие научные результаты:
на основе проведенного анализа предложена классификация механизмов автоматического контроля швов ткани по виду взаимодействия датчика с тканью;
для расчета электрического поля датчика механизма для автоматического контроля швов ткани на текстильных машинах отделочного производства предложена модель шва ткани в виде электрического диполя в форме эллипсоида;
на основе аналитического исследования взаимодействия электрического поля датчика с тканью разработана методика расчета и проектирования полевых датчиков с копланарными и параллельными электродами, учитывающая параметры контролируемой ткани и элементов конструкции датчиков;
аналитически установлена возможность повышения чувствительности полевого датчика исследуемого механизма за счет введения в рабочую область датчика диэлектрика с относительной диэлектрической постоянной, превышающей относительную диэлектрическую постоянную контролируемой ткани;
с целью определения влияния влажности воздуха и контролируемого материала на работу исследуемого механизма проведено исследование емкостной неустойчивости полевых датчиков и предложена методика ее расчета;
на основании проведенных исследований разработан механизм для автоматического контроля швов ткани, контроля ее перекоса и наличия заправки ткани на входе текстильной машины;
- экспериментально доказана возможность использования разработанной
методики расчета полевых датчиков для создания механизма для автоматического
5 контроля швов ткани любых форм при движении ткани между электродами, по поверхности электродов или над ними.
Практическая ценность и реализация результатов работы
Разработанный механизм для автоматического контроля швов ткани на текстильных машинах отделочного производства благодаря автоматической перестройке контура преобразователя сигнала позволяет контролировать ткань любых артикулов без дополнительной регулировки и имеет возможность детектировать поступление ткани на вход машины и передавать информацию о ходе процесса на пульт диспетчерского контроля. Результаты, полученные в работе, приняты к внедрению в учебный процесс и внесены в рабочую программу «Проектирование систем автоматики» для студентов специальности 210200 Автоматизация технологических процессов и производств.
Созданные методики расчета позволяют выполнить проектирование полевых датчиков механизмов для автоматического контроля текстильного продукта при его обработке на текстильных машинах для контроля: линейной плотности волокнистого продукта, целостности продукта, влажности текстильного материала и других параметров продукта, связанных с величиной его диэлектрической проницаемости.
Разработанные методики расчета и проектирования полевых датчиков могут быть практически использованы при разработке новых механизмов контроля свойств продукта и технологических процессов на текстильных машинах.
Апробация работы
Основные результаты исследований доложены и получили положительную оценку на ежегодных научно-технических конференциях, проводимых Ивановской государственной текстильной академии в 2007-2010 гг. («Поиск-2007», «Поиск-2008», «Поиск- 2010», «Прогресс-2010») [1, 2, 3, 4].
Публикации л
По материалам работы опубликованы 5 статей в журнале «Известия вузов. Технология текстильной промышленности», тезисы докладов к четырем всероссийским межвузовским научно-техническим конференциям. Получены 2 патента на изобретения, 1 патент на полезную модель.
Структура работы
Диссертационная работа состоит из введения, 5 глав, заключения, списка литературы и приложений. Основная часть диссертации изложена на 165 страницах машинописного текста, и содержит 66 рисунков, 24 таблиц, список литературы из 88 наименований.
