Введение к работе
Актуальность темы диссертации. В настоящее время прослеживается тенденция к расширению технологических возможностей швейного оборудования за счет агрегирования основной технологической операции с другими операциями, не ухудшающими результаты основного процесса. Использование такого подхода позволяет перейти на параллельные технологии обработки и в достаточной степени увеличить производительность труда, сократить материальные и трудовые затраты и повысить качество выпускаемой продукции, что обеспечивает ее высокую конкурентоспособность на мировом рынке. Кроме того, швейное производство нередко вступает в противоречие со сферой текстильного отделочного производства, выпускающей материалы со специальной отделкой для водозащитных изделий, поскольку способность готовой продукции защищать от проникновения атмосферной влаги оказывается значительно меньшей по сравнению с самим материалом, из которого она изготовлена. Это, безусловно, оказывает негативное влияние на эксплуатационные и функциональные свойства водозащитных швейных изделий и связано с недостаточной способностью мест ниточных соединений не пропускать влагу внутрь в местах прокола ткани иглой. В частности, одним из условий получения качественного водонепроницаемого шва является точное нанесение герметизирующего вещества в отверстие от прокола иглой и максимально равномерное распределение его по высоте канала от прокола иглой. Достигнуть этого можно только путем разработки и применения специального автоматизированного технологического оборудования, позволяющего точно управлять процессом нанесения герметика. Актуальность темы данной работы подтверждена результатами анкетирования людей, непосредственно участвовавших в контртеррористических операциях в Чеченской республике. Так, 70 из 120 респондентов отметили неспособность одежды защищать от осадков. В ходе общения с сотрудниками спецподразделений, кроме всего прочего, ими были высказаны претензии к защитным свойствам костюма в части намокания его через швы во время дождя или снега, а также во время выполнения мероприятий при длительном нахождении в снегу. Проведенные исследования показали, что нарушение структуры тканей в области шва в результате механических повреждений иглой приводит к снижению исходного уровня водоупорности готового швейного изделия на 30...40% в статических условиях. В динамических условиях опорная поверхность шва промокает за 2-3 минуты. Все эти факты еще раз доказывают необходимость осуществления герметизации ниточных соединений при изготовлении изделий специального назначения. Помимо всего прочего, на рынке наблюдается дефицит удовлетворяющего промышленных потребителей технологического оборудования для получения герметизированных ниточных
соединений: существующие разработки либо крайне дорогостоящи, либо обладают не вполне удовлетворительными технологическими результатами герметизации, в числе которых повышенная жесткость ниточного шва и увеличенный расход герметизирующих материалов.
Цель работы заключается в снижении материалоемкости процесса герметизации (уменьшении расхода герметизирующих материалов) и повышении качества герметизируемых ниточных соединений, которое выражается в отсутствии увеличения их жесткости. Цель достигается посредством разработки автоматизированного технологического комплекса (АТК), реализующего технологию локальной гидрофобизации и установления наиболее рациональных параметров его функционирования.
Для реализации поставленной цели в диссертационной работе решены следующие научные и технические задачи:
изучены существующие на рынке технико-технологические решения для повышения водоупорности ниточных швов;
проведено технико-технологическое исследование прототипа комплекса для герметизации ниточных строчек с целью выявления его недостатков;
разработаны схема импульсной системы дозирования гидрофобизирующего состава и принципиальная схема комплекса;
определен способ синхронизации процессов стачивания и гидрофобизации;
подобраны элементы информационной системы, позволяющей управлять процессом нанесения жидкофазной полимерной композиции в проколы ткани иглой, а также остальные элементы АТК;
получены математические зависимости для определения рациональных параметров нанесения герметика в места отверстий от перфорации пакета тканевых материалов иглой;
проанализированы технологические результаты герметизации ниточных строчек, выполненной на спроектированном оборудовании, а также его экономическая эффективность.
Общая характеристика объектов и методов исследования. За основной объект исследования в диссертационной работе выбран спроектированный автоматизированный машинный агрегат для герметизации ниточных соединений, а за предмет исследования - процесс нанесения герметизирующего состава в места перфорации тканевых материалов иглой при стачивании на вновь разработанном машинном агрегате.
В качестве теоретической основы диссертационной работы использованы системный анализ, гидродинамика вязких жидкостей, теория дозирования жидких сред. В работе применены методы математической статистики, физико-технические методы экспериментальных исследований, в т.ч. промышленные
методы и средства исследования свойств материалов и пакетов швейных изделий.
Обработка результатов экспериментальных исследований, построение математических моделей и графических изображений отдельных узлов, деталей и схем установки осуществлены с использованием стандартных программ, входящих в пакет Microsoft Office, а также MS Visio 2003, программных CAD-систем MathCAD, AutoCAD, КОМПАС-ЗБ, LabWiev 8.0 и FluidDraw.
Достоверность научных положений и выводов базируется на методах математического анализа, результатах натурного эксперимента, а также подтверждается полученным актом производственной апробации результатов работы.
Научная новизна работы:
разработан и обоснован новый принцип построения структуры автоматизированного машинного агрегата для реализации запатентованной технологии локальной герметизации мест ниточных соединений на базе универсальной швейной машины челночного стежка;
методами математического и компьютерного моделирования решена задача определения рациональных параметров процесса подачи герметизирующего состава в места перфорации тканевых материалов иглой при стачивании;
в среде графического программирования LabView разработана программа расчета полного спектра значений времени дозирования в зависимости от толщины пакета стачиваемых материалов, вязкости герметика, перепада давления, диаметров иглы и швейных нитей.
Новизна разработанного оборудования подтверждена положительным решением о выдаче патента РФ на изобретение №2008105682/12(006157).
Практическая значимость
Разработанный промышленный образец автоматизированного технологического комплекса, реализующий параллельный процесс соединения и герметизации мест ниточных соединений на основе объемного заполнения каналов отверстий, образованных иглой в процессе стачивания деталей водозащитной одежды, может использоваться в качестве альтернативного решения для получения швов с водозащитными свойствами при изготовлении изделий специального назначения, таких, как туристические палатки, костюмы бойцов спецподразделений, пожарных, спальные мешки, чехлы для боевой техники и т.д.
Доказана экономическая и технологическая эффективность разработанного оборудования при получении водонепроницаемых швов.
Разработанный машинный агрегат способствует снижению материалоемкости процесса герметизации вследствие высокой степени
локализации нанесения жидкофазного полимера в проколы ткани иглой и соответствующему снижению себестоимости готовой продукции. Автор защищает:
технико-технологическую концепцию автоматизированного технологического комплекса (АТК) для получения герметизированных ниточных строчек швейных изделий специального назначения;
математическое описание определения рациональных технологических параметров работы спроектированного оборудования, полученное при помощи математического анализа и компьютерных средств обработки данных;
технологическую эффективность разработанного машинного агрегата.
Апробация работы. Основные материалы диссертации доложены и получили положительную оценку:
на международной научно-технической конференции «Современные наукоемкие технологии и перспективные материалы текстильной и легкой промышленности» (ПРОГРЕСС - 2006, ПРОГРЕСС - 2008);
межвузовской научно-практической конференции «Теоретические знания
- в практические дела», проходившей на базе филиала ГОУ ВПО «Российский
заочный институт текстильной и легкой промышленности» (г. Москва) в г.
Омске в 2008 году;
межвузовской научно-практической конференции «Современные наукоемкие инновационные технологии развития промышленности» (Лен — 2008), проходившей на базе ГОУ ВПО «Костромской государственный технологический университет» в 2008 году;
заседаниях кафедры технологии швейных изделий Ивановской государственной текстильной академии в 2006-2008 годах.
Получен акт апробации экспериментальной установки на базе машины «JUKI» модели 8700 DDL в условиях производственных мощностей Управления Федеральной службы исполнения наказаний России (УФСИН) по Ивановской области.
Промышленный образец автоматизированного комплекса удостоен золотой медали выставки научных достижений Ивановской области «ИННОВАЦИИ - 2007» в номинации «За высокий инновационный потенциал разработки».
За разработку «Автоматизированный комплекс для герметизации мест ниточных соединений деталей швейных изделий» получен диплом VIII Московского международного салона инноваций и инвестиций.
Работа, материалы которой входят в диссертацию, удостоена золотой медали открытого конкурса на лучшую научную работу студентов по естественным, техническим и гуманитарным наукам 2006 года, проходившего на базе МГТУ им. А.Н. Косыгина, в разделе «Технология материалов текстильной и легкой промышленности», а также признана лучшей на конкурсе
выпускных квалификационных работ в рамках 3-го тура всероссийской студенческой олимпиады 2006 года (г. Владивосток) по направлению 260900 «Технология и конструирование изделий легкой промышленности» в номинации «Проектные исследования для повышения эффективности производства».
Публикации. По материалам диссертации опубликованы 2 статьи, 6 тезисов докладов, 1 свидетельство на полезную модель.
Структура и объем работы. Диссертационная работа содержит введение, литературно-аналитический обзор (1 глава), описание методики проектирования (2 глава), разработку математической модели (3 глава), программу и методики проведения экспериментальных исследований, а также оценку экономической эффективности (4 глава), список использованной литературы (95 наименований), 8 приложений. Работа содержит 153 страницы, 49 рисунков и 14 таблиц.
Похожие диссертации на Разработка оборудования для повышения эффективности процесса локальной герметизации ниточных строчек
