ХЕРСОНСЬКИЙ ДЕРЖАВНИЙ ТЕХНІЧНИЙ УНІВЕРСИТЕТ

ЧЕПЕЛЮК ОЛЕНА ВАЛЕРІЇВНА

УДК 677.024.001.5

Розробка технології проектування структури тканини та умов заправлення ниток основи на ткацьких верстатах

05.19.03 - технологія текстильних матеріалів

Автореферат

дисертації на здобуття наукового ступеня

кандидата технічних наук

Херсон – 2002

Дисертацією є рукопис

Робота виконана в Херсонському державному технічному університеті Міністерства освіти і науки України

Науковий керівник: доктор технічних наук, професор

Якимчук Радій Палладійович,

Херсонський державний технічний університет, кафедра механічної технології волокнистих матеріалів, завідувач кафедри

Офіційні опоненти:

доктор технічних наук, професор Малкін Едуард Семенович, Інститут технічної теплофізики НАН України, завідувач лабораторії;

кандидат технічних наук, доцент Гайдамака Василь Кирилович, Київський національний університет технологій та дизайну, кафедра технології трикотажного виробництва, доцент

Провідна установа:

Львівська комерційна академія, кафедра товарознавства непродовольчих товарів, Центральна спілка споживчих товариств України, м. Львів

Захист відбудеться 12.12. 2002 р. о 14 годині на засіданні спеціалізованої вченої ради Д 67.052.02 при Херсонському державному технічному університеті за адресою: 73008, м. Херсон, Бериславське шосе, 24, корпус 1, ауд. 223.

З дисертацією можна ознайомитись у бібліотеці Херсонського державного технічного університету (73008, м. Херсон, Бериславське шосе, 24, корпус 1).

Автореферат розісланий 11.12.2002 р.

Вчений секретар

спеціалізованої вченої ради Сумська О.П.

Загальна характеристика роботи

Актуальність теми. В даний час умови роботи підприємств диктує ринкова економіка. Головна умова: промисловий продукт має бути проданий. Щоб покупець вибрав саме даний товар, він, поряд із прийнятною вартістю, повинен мати привабливий зовнішній вигляд і корисні споживчі властивості на рівні чи вище подібних товарів інших виробників.

У ткацтві закладається структура тканини, вид переплетення, ступінь рельєфності і зовнішній вигляд лицьової поверхні, фізичні і механічні споживчі властивості, тому процеси проектування і формування тканини на ткацьких верстатах є визначальними в рішенні проблеми створення тканини, як конкурентноздатного товару.

Проблема пошуку нових напрямків виробництва тканини з привабливим зовнішнім виглядом і високими споживчими властивостями є актуальною. У представленій роботі дану проблему вирішено шляхом удосконалення процесу створення тканини на всіх етапах: від проектування структури до розрахунку умов заправлення та оцінки напруженості формування на ткацьких верстатах.

Зв'язок роботи з науковими програмами, планами, темами. Дисертаційна робота проводилася відповідно до перспективного плану науково-дослідної роботи Херсонського державного технічного університету № 0101U006182 на 1999 – 2001 роки в напрямку „Теоретичне обґрунтування і технічні розробки ресурсозберігаючої технології первинної переробки вовни для півдня України і проектування тканих матеріалів на основі їхнього напружено-деформованого стану”, затвердженої на основі рішення експертної ради Міністерства освіти України (протокол № 2 від 04.11.1998 р.) і задач, викладених у державній програмі розвитку легкої промисловості України на період до 2000 року (затверджена Кабінетом Міністрів України 29.01.1996 р., протокол № 147).

Особистий внесок здобувача полягає у визначенні параметрів природної структури тканини для саржі 1/4, розробці методу аналізу геометрії ниток у структурі тканини та визначенні розподілу натягу ниток основи по зонах заправлення ткацького верстата, що дозволяє розширити можливості створення нового асортименту тканини.

Мета і задачі дослідження. Метою даної роботи є проектування структури й умов заправлення тканини із зниженою різнонатягнутістю ниток основи без витрачального і тривалого етапу виготовлення зразків, що дозволить розширити можливості проектувальників нових структур тканини, і, отже, підвищити асортиментні можливості підприємств, знизити витрати на виробництво тканини й у підсумку – підвищити конкурентноздатність вітчизняних текстильних товарів.

Для досягнення поставленої мети було вирішено наступні задачі: –

узагальнення відомих матеріалів за темою дисертаційної роботи і визначення на їхній основі напрямку подальших досліджень; –

проектування рисунка переплетення тканини за заданим рельєфом її лицьової поверхні; визначення параметрів заправлення ниток основи на ткацькому верстаті для досліджуваних переплетень: видів проборки в елементи ПСЗ і мінімально необхідного заправного натягу;–

визначення деформації розтягування і натягу ниток основи у фазах зівоутворення і прибою; аналіз розходження натягу ниток основи в пружній системі заправлення ткацьких верстатів;–

визначення рельєфу тканини за величиною тиску ниток основи на уток;–

визначення інтегральної напруженості ниток основи при формуванні рапорту переплетення тканини;–

експериментальні дослідження умов вироблення тканин: визначення впливу проборки ниток у галева реміз і ламелі на рельєф тканини шляхом аналізу мікрозрізів зразків тканин, визначення впливу виду проборки ниток основи на розривне навантаження тканини і ниток.

Об'єкт дослідження: процес проектування тканини.

Предмети дослідження: бавовняні тканини і пружна система заправлення безчовникових ткацьких верстатів типу АТПР і СТБ.

Методи дослідження. Задачі, поставлені в даній роботі, вирішувались теоретичними й експериментальними методами досліджень на основі сучасних математичних методів.

У теоретичних дослідженнях використовувалися методи аналітичної геометрії на площині, інтегрального числення та ін.

При проведенні експериментальних досліджень для визначення величин відхилення центрів уточин відносно уточини з найбільшою зв'язністю були одержані мікрозрізи тканини комбінованого переплетення „Лемакс”.

Визначення відносного розривного навантаження зразків тканин та ниток основи проводилося відповідно до чинних Держстандартів.

Результати експериментів оброблено відповідно до методів математичної статистики на IBM – сумісному персональному комп'ютері з використанням комп'ютерних програм мовою програмування “Basic”.

Наукова новизна: –

вперше розроблено теоретичні положення технології проектування структури тканини за заданим рельєфом лицьової поверхні без попереднього виготовлення зразків;–

отримано математичні залежності:–

для визначення рівня мінімально необхідного заправного натягу ниток основи з урахуванням умов запобігання провисання нитки під дією ваги ламелі і відсутності небезпеки залипання зіву;–

тиску ниток основи на утокову нитку, що прибивається, від величини натягу і кута охоплення уточини основними нитками;–

відхилення уточин від середнього рівня тканини;–

розривного навантаження тканин і основних ниток від величини різнодовжинності ниток основи верхньої площини задньої частини зіву для різних переплетень;–

вперше визначено інтегральну напруженість ниток основи при формуванні рапорту переплетення тканини як площу між ламаними лініями, що відображають зміну значень натягу кожної нитки основи рапорту переплетення при крайньому передньому положенні берда і перед контактом берда з опушкою тканини.

Практичне значення отриманих результатів полягає у наступному:–

вперше виконано проекти структур тканин за заданим рельєфом шляхом підбору варіантів структури площин зіву при прибої кожної уточини рапорту переплетення без попереднього виготовлення зразків;–

визначено технологічні умови заправлення ткацьких верстатів для вироблення розглянутих переплетень, зокрема: види проборки ниток основи на ткацькому верстаті і їхній заправний натяг;–

встановлено можливість істотного збереження розривного навантаження ниток основи в тканині шляхом урахування впливу виду їхньої проборки на ткацьких верстатах;–

проведено з позитивним результатом виробничі випробування алгоритму проектування структури й умов заправлення тканини в умовах відкритого акціонерного товариства "Херсонський бавовняний комбінат"; передбачуваний економічний ефект складе:–

від створення однієї структури тканини в умовах відкритого акціонерного товариства “Херсонський бавовняний комбінат” - 128,61 грн; –

від включення в асортимент підприємства тканини комбінованого переплетення "Лемакс" і заміни нею тканини арт. 270 “Меридіан” у розрахунку на 1000 м - 607,04 грн.

Особистий внесок здобувача. Автору належать основні ідеї в розробці методики досліджень, наукових положень проектування тканини, а також узагальнення й аналіз результатів, розробка математичних моделей. У роботах, виконаних із співавторами, особистий внесок автора полягає у виконанні експериментальних досліджень, обробці результатів експерименту, науковому обґрунтуванні отриманих результатів, формулюванні висновків і написанні статей.

Апробація результатів дисертації. Основні положення і результати дисертації доповідалися, обговорювалися й одержали позитивну оцінку на:–

міжвузівській науковій конференції “Проблемы легкой и текстильной промышленности Украины”, 17 - 20 вересня, 2001 р. (м. Херсон); –

Всеукраїнській науковій конференції “Наукова діяльність молоді на переломі тисячоліть”, 24 - 26 квітня, 2002 р. (м. Київ);–

засіданнях кафедри “Механічна технологія волокнистих матеріалів” Херсонського державного технічного університету (2000-2002р.р.);–

науковому семінарі кафедри "Технологія трикотажного виробництва", Київський національний університет технологій та дизайну, 2002 р. (м. Київ);–

науковому семінарі кафедри "Товарознавство непродовольчих товарів", Львівської комерційної академії, 2002 р. (м. Львів);–

розширеному семінарі центральної дослідної лабораторії відкритого акціонерного товариства "Херсонський бавовняний комбінат", 2002 р. (м. Херсон).

Результати дисертаційної роботи використовуються в навчальному процесі Херсонського державного технічного університету при викладанні дисципліни “Прогнозування технологічності структури тканини”.

Публікації. За матеріалами дисертації опубліковано 6 праць, серед яких 5 статей у наукових фахових виданнях України та 1 тези у збірнику матеріалів конференції.

Структура та обсяг роботи. Дисертація складається з введення, трьох розділів, загальних висновків, списку використаних літературних джерел, додатків.

Зміст дисертації викладений на 139 сторінках машинописного тексту, містить 11 таблиць, 31 рисунок, 120 найменувань літературних джерел. Обсяг додатків 17 сторінок.

Зміст роботи

У вступі обґрунтовано актуальність теми, сформульовано мету й основні задачі роботи, позначено границі досліджень, показано наукову новизну і практичне значення отриманих результатів.

У першому розділі виконано аналіз наукової і технічної літератури в області теорії і практики проектування структури тканин та умов заправлення ниток основи на ткацьких верстатах.

Питанням побудови, проектування і формування тканини на ткацьких верстатах науковцями здавна приділялася і зараз приділяється велика увага. Досить назвати такі імена, як М.Г. Новиков, В.О. Гордєєв, О.С. Кутєпов, Н.Ф. Сурніна, В.М. Васильченко, Е.С. Оніков, В.В. Чугін, В.Ю. Щербань, Г.В. Степанов і ін.

Однак, при проектуванні тканин за існуючими методами знайти порушення рисунка переплетення ниток у тканині, оцінити правильність вибору параметрів заправлення ткацького верстата (вид проборки ниток основи в ламелі, галева реміз, бердо, рівень заправного натягу та ін.), а також визначити рельєф тканини можна тільки після виготовлення на верстаті зразка тканини значної довжини, що спричиняє необхідність витрат матеріалів, праці й устаткування.

Аналіз літератури в області теорії і практики проектування структури й умов заправлення тканин на ткацьких верстатах дозволив сформулювати задачі дослідження.

У другому розділі, що складається з трьох підрозділів, визначено об'єкти та методи досліджень.

У підрозділі 2.1 наведено характеристику матеріалів і обладнання, які використовувались у роботі. Експериментальні дослідження проводилися безпосередньо у виробничих умовах відкритого акціонерного товариства “Херсонський бавовняний комбінат” на найбільш розповсюджених в Україні ткацьких верстатах АТПР-100 і СТБ–4–330. При цьому використовувалися тканини, які були спроектовані за розробленою технологією на базі арт.207 “Меридіан”.

У підрозділі 2.2 наведено методи проведення теоретичних і експериментальних досліджень.

При проведенні теоретичних досліджень використано методи аналітичної геометрії на площині, інтегрального числення й ін.

Для визначення величин відхилення центрів уточин відносно уточини з найбільшою зв'язністю було одержано мікрозрізи тканини комбінованого переплетення „Лемакс”. В якості складу для просочення і фіксації структури зразків тканини й одержання мікрозрізів використовувався розчин триацетатного волокна в ацетоні.

Визначення відносного розривного навантаження зразків тканин проводилося відповідно до Держстандарту 3813-72 "Матеріали текстильні. Тканини і штучні вироби. Методи визначення розривних характеристик при розтяганні".

Визначення відносного розривного навантаження ниток проводилося відповідно до Держстандарту 6611.2-73 "Нитки текстильні. Методи визначення розривного навантаження і подовження при розриві".

У підрозділі 2.3 наведено методи обробки результатів експериментів. Результати експериментів опрацьовані згідно з методами математичної статистики з використанням IBM – сумісного персонального комп'ютера.

У третьому розділі розроблено теоретичні положення (підрозділ 3.1) і практичні рекомендації (підрозділ 3.2) проектування структури й умов заправлення бавовняних тканин на ткацьких верстатах без необхідності виготовлення зразків.

У підрозділі 3.1.1 за розробленою технологією проектування структури й умов заправлення тканини складений рисунок переплетення відповідно до заданого рельєфу її лицьової поверхні шляхом підбора варіантів структури площин зіву при прибої кожної уточини рапорту переплетення. На рис. 1 представлено основні варіанти взаємодії утокової нитки D, що прибивається, з площинами зіву, що складаються з п'яти ниток рапорту основи (Rwp). На рис. 1 (a1, b1, c1, d1) зображено структуру площин зіву в момент приєднання утокової нитки до опушки тканини, на рис. 1 (a2, b2, c2 і d2) – орієнтування уточини нитками основи по товщині тканини після відходу берда й утворення нового зіву. Нижче наведено варіанти структур площин зіву у фазі прибою кожної уточини рапорту переплетення. –

Для того, щоб нитка утоку розташовувалася на середньому рівні (NL) тканини, варто використовувати варіанти взаємодії ниток основи з нею (приклад представлений на рис. 1,а), при яких кількість активних ниток основи, що впливають на уточину зверху (типу вистоючої угорі 2 і що опускається 3) дорівнює кількості ниток, що впливають знизу (типу вистоючої унизу 5 і що піднімається 4). –

У випадку, коли за задумом проектувальника необхідно виділити яку-небудь поперечну нитку особливої якості й одержати уточину рапорту, що рельєфно виступає на лицьовій поверхні тканини, необхідно створити структуру площин зіву, при якій кількість активних ниток основи в нижній площині зіву, а отже і величина впливу на уточину, що прибивається, знизу більше (рис. 1, b). –

Якщо, наприклад, планується використовувати в якості однієї з уточин рапорту по утоку (Rwft) більш товсту і пухку нитку в порівнянні з іншими, варто створити при прибої цієї уточини невелике розрідження по утоку способом, проілюстрованим на рис. 1,с, де вплив на уточину D зверху роблять нитки, що вистоюють угорі, 1, 2, 3, і нитка, що опускається, 4, а знизу - тільки нитка 5, яка вистоює внизу. У підсумку уточина D буде вичавлена вниз нитками основи 1, 2, 3, 4, а при відході берда в заднє положення вона буде зміщена значно більше звичайного уздовж ниток основи в напрямку руху берда, що і створить бажане розрідження по утоку. Крім того, за задумом проектувальника тканини, основну нитку 3 можна перевести з верхньої в нижню площину зіву, що буде сприяти тому, що уточина D буде розташовуватися на середньому рівні тканини. –

Оригінальний ефект зовнішньої поверхні тканини можна одержати шляхом використання іншого варіанта взаємодії уточини D, що прибивається, з площинами зіву (рис. 1,d): нитка основи 1 вистоює у верхньому положенні, причому вона виходить із тканини раніше уточини, що прибивається, і впливу на неї практично не має; нитка основи 2 піднімається, вичавлюючи уточину D нагору таким чином, що при приєднанні її до опушки тканини, вона сковзає по нитках 3 і 4, що вистоюють унизу, і може бути переміщена бердом на попередню уточину. Остання обставина призводить до того, що уточина буде особливо рельєфно розташовуватися на лицьовій поверхні істотно вище прибитих раніше уточин, утворюючи півторашарову ділянку тканини.

Після вибору проектувальником необхідних варіантів структури площин зіву відносно до прибою кожної уточини і попереднього створення канвового рисунка рапорту переплетення, доцільно визначити порядок розташування ниток основи в рапорті Rwp, що відповідає задуму дизайнера.

Для цього необхідно скласти наочну імітаційну модель рельєфу тканини (рис. 2), тобто представити рисунок переплетення таким чином: основні перекриття зобразити вертикальними штрихами , а утокові – горизонтальними .

Варто врахувати, що уточини типу D (рис. 1,d), що знаходяться вище прибитих раніше ниток утоку типу F, перекривають їх, тому уточини типу F (5,9,16) на імітаційній моделі не відображаються. Наступний крок: змінивши порядок ниток основи в рисунку переплетення, проектувальник тканини одержує кілька версій її зовнішнього вигляду, з яких обирає оптимальний варіант.

У підрозділі 3.1.2 визначено види проборки ниток основи в галева реміз, ламелі і бердо. У якості критерію раціональності проборки ниток основи в галева реміз і ламелі за відомою методикою прийнято мінімальну величину різнодовжинності ниток у верхній площині задньої частини зіву на ткацькому верстаті. Вибір виду проборки ниток у бердо за запропонованою технологією проведено з урахуванням стану ниток у кожнім зубі берда в межах рапорту по основі в циклі зівоутворення за період вироблення рапорту по утоку. Розмір зуба берда необхідно визначати з урахуванням спільного заповнення його вузлом і нитками.

У підрозділі 3.1.3, за одержаними математичними залежностями, визначено рівень мінімально необхідного заправного натягу ниток основи, виходячи з умов запобігання провисання нитки під дією ваги ламелі і запобігання залипання зіву для найбільш небезпечного випадку розташування вузла поділу ниток на шляху руху прокладача утоку (рис. 3):

і , (1)

де - мінімальний натяг ниток основи у верхній площині відкритого зіву, Н;

- максимальне критичне значення натягу ниток у більш натягнутій верхній площині зіву, необхідне для поділу злиплих ниток, Н:

, (2)

де Pt – сила зчеплення ниток, Н;

b - кут відхилення злиплих ниток від верхньої площини зіву, град.;

a0 - половина кута розкритого зіву, град.;

- мінімальний натяг ниток основи в нижній площині відкритого зіву, Н;

- мінімальне критичне значення натягу ниток у нижній площині зіву, необхідне для поділу злиплих ниток, Н:

. (3)

У підрозділі 3.1.4 проведено оцінку доцільності використання циклових діаграм зміни натягу ниток основи у фазах зівоутворення і прибою стосовно до кожної нитки основи за час вироблення рапортів розглянутих переплетень по утоку.

У підрозділі 3.1.5 проведено аналіз розходження натягу ниток основи в пружній системі заправлення ткацьких верстатів. Результат аналізу максимального діапазону зміни натягу і ступеня різнонатягнутості всіх ниток основи в передній частині верхньої площини відкритого зіву в залежності від різних видів проборки, дозволяє науково обґрунтовано внести корективи в заправний рисунок тканини для досягнення заданих параметрів і бажаного зовнішнього вигляду тканини. Порівняння натягу ниток основи в площинах зіву при виробленні рапорту переплетення тканин у фазі відкритого зіву і перед прибоєм стосовно до кожної утокової нитки рапорту переплетення дозволяє досліджувати процес зміни натягу цих ниток і визначити імовірність появи перенапружених і недовантажених ниток. Порівняння натягу площин зіву при виробленні рапорту переплетення тканин дає додаткову інформацію проектувальнику для уточнення рельєфу і дизайну тканини.

У підрозділі 3.1.6 визначено рельєф тканини за величиною тиску ниток основи на уток (рис. 4).

На основі розробленої автором схеми, представленої на рис. 4, складено аналітичні вирази сил тиску ниток на уточину, що прибивається, Н:

- зверху:

, (4)

- знизу:

, (5)

де Psum, Pslm – сумарний тиск відповідно верхньої і нижньої площин зіву на уточину m, що прибивається, H;

Kssum, Ksslm – сума натягів тільки тих ниток основи, що вистоюють угорі (унизу) і натискають на уточину m, що прибивається, (вони виходять із тканини між уточиною, що прибивається, і раніше прибитою), H;

j - кут нахилу перехідної ділянки нитки між уточиною, що прибивається, і прибитою раніше, град;

ao – половина кута відкритого зіву у фазі прокладки утоку, град;

Ksbum, Ksblm – сума натягів ниток основи, що опускаються (піднімаються) і виходять із тканини між уточиною m, що прибивається, і прибитою раніше, H;

ab – половина кута зіву з ниток основи, що рухаються, у фазі прибою утоку, град;

Ksbum1, Ksblm1 – сума натягів ниток основи, що опускаються (піднімаються) і виходять із тканини далі прибитої раніше уточини, H.

З метою одержання можливості наочного зображення поздовжнього перетину тканини в межах рапорту переплетення і розташування поперечних перерізів уточин щодо середнього рівня NL необхідно за одержаними залежностями розрахувати величину ±hwftm , мм, відхилення центра поперечного переріза уточини m від середнього рівня NL для кожної уточини рапорту Rwft.

, (6)

де ±hwftmс - відхилення від NL центра поперечного переріза уточини m, виражене у відносних одиницях, %:

, (7)

де Кс – коефіцієнт, що залежить від слойності ділянки тканини (для одношарових тканин Кс = 1, для півторашарових Кс = 1,5);

- середній тиск верхньої і нижньої площин зіву, Н:

,

де - товщина тканини, мм: ; (8)

dwp і dwft - діаметри ниток основи і утоку відповідно, мм.

Оцінка тиску ниток основи на уточину, що прибивається, дозволяє зробити остаточний висновок про рельєф тканини, уточнити суміщення кольорів і фактур ниток основи і утоку і на цій основі скласти повний образ зовнішнього вигляду тканини. Крім того, при реалізації її споживачу варто враховувати зміну зовнішнього вигляду тканини з яскраво вираженим рельєфом при розташуванні, наприклад, деталей верхнього одягу, під різними кутами до джерела світла. Це дозволяє розширити галузь її використання і, тим самим, підвищити її конкурентну здатність.

У підрозділі 3.1.7 в розвиток теорії проф. Васильченко В.Н., що запропонував для оцінки напруженості технологічного процесу ткацтва використовувати відносну характеристику "напруга прибою утокової нитки", сН/текс, що враховує лінійну щільність однієї нитки основи, вперше визначено інтегральну (сумарну) напруженість усіх ниток основи рапорту при прибої кожної уточини рапорту переплетення тканини як площу між ламаними лініями, що відображають зміну значень натягу кожної нитки основи рапорту переплетення при крайньому передньому положенні берда і перед контактом берда з опушкою тканини. Умовна характеристика "інтегральна напруженість ниток основи рапорту при прибої уточини" (Н*мм) дозволяє враховувати сумарний натяг ниток основи рапорту і щільність їхнього розташування в тканині, що має істотний вплив на напруженість прибою утоку. Розрахунок площ Zbm і Zb-1 проведено за допомогою способу наближеного обчислення визначеного інтеграла:

[(yo+yn)+4(y1+y3+…+yn-1)+2(y2+y4+…+yn-2)]... (9)

Стосовно до наших умов і позначень, наприклад, для атласу 5/3 (рис. 5,а) для першої уточини рапорту переплетення (m = 1) одержуємо:

yo= K1m; y2= K2m; y4= K3m; y6= K4m; y8= K5m;

y1= ; y3= ; y5= ; y7= ,

де h = 0,5/Pwp - половина відстані між нитками основи, мм;

Кnm - натяг n-ї нитки основи при прибої m-ї уточини, Н.

На рис. 5 наведено графік, що ілюструє методику побудови “інтегральної площі” (заштрихована), розрахунок і аналіз величини умовної характеристики Zтm напружено-деформованого стану ниток основи рапорту Rwp на прикладі прибою першої (m1,Zт1) уточини рапорту Rwft переплетення тканини атлас 5/3 для проборки ниток за варіантом t (рис. 5,а) і за варіантом r (рис. 5,b) на верстаті АТПР-100.

Стосовно до верстата АТПР-100 розрахунки показують наступні результати: для проборки ниток основи по варіанту t при прибої першої уточини m1(t) величина площі Zb1(t) у порівнянні з Z(b-1)1(t) зросла на 105,4% (у два рази). У більшій мірі це відбулося на ділянці прибою уточини між четвертою і п'ятою нитками основи. Заштрихована площа характеризує інтегральну напруженість Zт1(t) прибою першої уточини рапорту переплетення тканини. Подібним чином необхідно проаналізувати характеристику інтегральної напруженості ниток основи рапорту Rwp при прибої кожної уточини рапорту Rwft. Цей же графік (рис. 5) рекомендується використовувати також для виявлення й аналізу перенапружених і недовантажених ниток основи при прибої даної уточини mi у межах рапорту Rwp. Для цього необхідно позначити рівень середнього значення nm ниток основи і границі зони помилки середнього арифметичних.

У підрозділі 3.2 експериментально підтверджено теоретичні дослідження, спрямовані на розробку способу проектування тканини без наробітку зразків на ткацьких верстатах.

У підрозділі 3.2.1 визначено розташування уточин по товщині тканини.

Результати дослідження розташування поперечних перерізів уточин щодо середнього рівня NL тканини, проведеного шляхом дослідження мікрозрізів тканини комбінованого переплетення "Лемакс", представлено на рис. 6. Оцінка графіків hwftm= f (m) (рис. 6) відхилення центрів ниток утоку рапорту переплетення від рівня уточини №16 з найбільшою зв'язністю показала, що, як і планувалося при складанні канвового рисунка, в одношаровій ділянці уточини розташовуються на різних рівнях по товщині тканини і створюють рельєфну фактуру її зовнішньої поверхні.

Сполучення ліній Т і М на графіках (рис. 6,а,b) відхилення центрів ниток утоку рапорту переплетення від рівня уточини з найбільшою зв'язністю, побудованих за теоретичними даними (Т), отриманими у результаті розрахунків за формулою (6) і результатами виміру величин відхилення центрів уточин на фотографіях мікрозрізів тканини (М), проведене по уточині №16, прийнятій за базу відліку на мікрозрізах.

Розбіжність між лініями Т и М на графіках склало за варіантом t - 11,2%, за варіантом r – 13,4%. Таким чином, у даному випадку імовірність прогнозу рельєфу тканини склала 88,8% і 86,6% відповідно.

Порівняльний аналіз ліній Мt (рис. 6,a) і Мr (рис. 6,b) на графіках відхилення центрів ниток утоку рапорту переплетення від рівня уточини з найбільшою зв'язністю показав, що при проборці ниток основи в галева реміз і ламелі за варіантом r рельєф лицьової поверхні тканини виходить більш рівним у порівнянні з варіантом t. Даний факт підтверджує сформульовану раніше гіпотезу про вплив на рельєф лицьової поверхні тканини виду проборки ниток основи в ламелі і галева реміз.

У підрозділі 3.2.2 експериментально підтверджено гіпотезу про вплив різнодовжинності ниток основи у верхній площині задньої частини зіву на збереження розривного навантаження ниток при зароблянні їх у тканину. Досліджувалися зразки тканини чотирьох переплетень: “Аннушка”, “Марина”, “Лемакс”, “Меридіан” і нитки з них.

Розташування експериментальних точок на графіку (рис. 7,а) вказує на наявність криволінійної залежності виду f(x) = ax –b. Регресійні рівняння в натуральних позначеннях для тканин мають вигляд:

- “Меридіан” Pp = 118,72 ? Дl4uij - 0,1311 ;

- “Аннушка” Pp = 105,31 ? Дl4uij - 0,1119 ;

- “Лемакс” Pp = 99,856 ? Дl4uij - 0,1029 ;

- “Марина” Pp = 86,937 ? Дl4uij - 0,077.

Оцінка сили кореляційного зв'язку між досліджуваними параметрами, що проводилася з визначенням кореляційного відношення, показала існування тісного нелінійного кореляційного зв'язку між величиною розривного навантаження тканин і різнодовжинністю ниток основи у верхній площині задньої частини зіву. Кореляційні відносини зyx для розглянутих тканин знаходяться в межах від 0,847 до 0,934. Коефіцієнти вірогідності R2 апроксимації експериментальних точок кореляційними рівняннями, представленими вище, для розглянутих тканин знаходяться в межах від 0,833 до 0,910.

Розташування експериментальних точок на графіку (рис. 7,b) вказує на наявність криволінійної залежності виду f(x)=ax –b. Регресійні рівняння в натуральних позначеннях для ниток основи мають вигляд:

- “Меридіан” Pp = 1206,9 ? Дl4uij - 0,1248 ;

- “Аннушка” Pp = 1121,0 ? Дl4uij - 0,1127 ;

- “Лемакс” Pp = 1107,2 ? Дl4uij - 0,1143 ;

- “Марина” Pp = 936,4 ? Дl4uij - 0,0844 .

Оцінка сили кореляційного зв'язку між досліджуваними параметрами, що проводився з визначенням кореляційного відношення, показала існування тісного нелінійного кореляційного зв'язку між величиною розривного навантаження ниток основи і їх різнодовжинністю у верхній площині задньої частини зіву. Кореляційні відносини зyx для розглянутих тканин знаходяться в межах від 0,83 до 0,912. Коефіцієнти вірогідності апроксимації R2 експериментальних точок кореляційними рівняннями, представленими вище, для розглянутих тканин знаходяться в межах від 0,875 до 0,911.

З графіків на рис. 7 видно, що при підвищенні величини різнодовжинності ниток основи у верхній площині задньої частини зіву відбувається відповідне зниження величини розривного навантаження зразків тканин і ниток.

Для тканини “Меридіан” зменшення діапазону зміни величини різнодовжинності ниток основи від 185 до 35 мм призвело до підвищення розривного навантаження ниток від 644,85 до 797,85 сН, тканини – від 612 до 765,5 Н, т.ч. при зниженні максимальної величини різнодовжинності ниток основи у верхній площині задньої частини зіву в 5,28 рази міцність ниток виявилася більшою на 19,2%, тканини – на 20,1 %.

ВИСНОВКИ

1. Розроблено теоретичні положення проектування структури тканини за заданим рельєфом лицьової поверхні без попереднього наробітку зразків, згідно з яким виконано проекти тканин шляхом підбора варіантів структури площин зіву при прибої кожної уточини рапорту переплетення.

2. Проведено вибір видів проборки ниток основи в бердо, галева реміз і ламелі з урахуванням натягу і стану (вистоювання, руху) ниток у кожнім зубі берда, визначення взаємодії і можливості вільного проходження вузла і ниток між пластинами берда, а також різнодовжинності ниток у задній частині верхньої площини зіву на ткацьких верстатах.

3. Одержано математичні залежності для визначення рівня мінімально необхідного заправного натягу ниток основи виходячи з умов запобігання провисання нитки під дією ваги ламелі і відсутності небезпеки залипання зіву.

4. Отримано аналітичні вирази для визначення тиску ниток основи на уточину, що прибивається, і відхилення уточин від середнього рівня тканини, за якими визначено рельєф тканини на стадії її проектування. Експериментальна оцінка розташування уточин щодо середнього рівня тканини, проведена шляхом аналізу мікрозрізів зразків тканини комбінованого переплетення "Лемакс", підтвердила їхню вірогідність.

5. Визначено інтегральну напруженість ниток основи при формуванні рапорту переплетення тканини як площу між ламаними лініями, що відображають зміну значень натягу кожної нитки основи рапорту переплетення при крайньому передньому положенні берда і перед контактом берда з опушкою тканини.

6. Отримано математичні залежності розривного навантаження тканин і основних ниток з них від величини різнодовжинності ниток основи верхньої площини задньої частини зіву на ткацьких верстатах. При проектуванні нових структур тканин рекомендується проводити дослідження і приймати до установки на ткацькому верстаті найбільш ефективний вид проборки ниток основи в бердо, галева реміз і ламелі, що забезпечує створення сприятливих умов формування тканини і збереження корисних фізико-механічних властивостей ниток.

7. За сформульованими теоретичними положеннями та одержаними математичними залежностями розроблено технологію проектування структури тканини та умов заправлення ниток основи на ткацьких верстатах, яка перевірена виробничими випробуваннями. Передбачуваний економічний ефект від використання алгоритму проектування при створенні однієї структури тканини в умовах відкритого акціонерного товариства “Херсонський бавовняний комбінат” складе 128,61 грн. Очікуваний економічний ефект від включення в асортимент підприємства тканини комбінованого переплетення "Лемакс" і заміни нею тканини арт. 270 “Меридіан” у розрахунку на 1000 м складе 607,04 грн.

Список опублікованих праць за темою дисертації

1. Чепелюк Е.В., Якимчук Р.П. Графический анализ величин различия натяжения нитей основы в передней части зева в фазе прибоя утка // Вестник Херсонского государственного технического университета.-2001.- № 4 (13). - С. 280 - 283.

Особистий внесок здобувача полягає у виконанні експериментальних досліджень, обробці результатів експерименту, науковому обґрунтуванні отриманих результатів.

2. Чепелюк О.В. Оцінка розподілу ниток основи рапорту переплетення по зуб'ях берда // Вісник Чернігівського державного технологічного університету. - 2001. - № 13. - С. 178 - 182.

3. Чепелюк О.В. Мінімально необхідний заправний натяг ниток основи на ткацьких верстатах // Вісник Технологічного університету Поділля.- 2002. -№ 1. - С. 114 - 117.

4. Чепелюк О.В. Прогнозування рельєфу тканини на стадії проектування // Вимірювальна та обчислювальна техніка в технологічних процесах.- 2001.-№ 3. - С. 168 - 170.

5. Чепелюк Е.В., Якимчук Р.П. Повышение конкурентной способности тканых изделий // Проблемы легкой и текстильной промышленности Украины. - 2001. - № 5. - С. 44 - 45.

Особистий внесок здобувача полягає в зборі компіляційного матеріалу, його систематизації й аналізі.

6. Чепелюк Е.В. Определение дизайна ткани на стадии проектирования // Материалы межвузовской научно-технической конференции “Проблемы легкой и текстильной промышленности”. – Херсон. - 2001. - № 5. - С. 296.

АНОТАЦІЯ

Чепелюк О.В. Проектування структури тканини та умов заправлення ниток основи на ткацьких верстатах. - Рукопис.

Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук за спеціальністю 05.19.03 - технологія текстильних матеріалів. – Херсонський державний технічний університет, м. Херсон, 2002.

Дисертація присвячена розробці теоретичних положень і практичних рекомендацій проектування структури й умов заправлення бавовняних тканин на ткацьких верстатах без необхідності виготовлення зразків.

У роботі проведено теоретичні дослідження структури й умов заправлення бавовняних тканин шести переплетень, у тому числі спроектованого за заданим рельєфом комбінованого переплетення. Остаточний рельєф тканин установлений на стадії проектування в результаті аналізу тиску ниток основи на уточину, що прибивається, і відхилення уточин від середнього рівня тканини. Експериментальна оцінка розташування уточин щодо середнього рівня тканини підтвердила його вірогідність. Різні варіанти проборки ниток основи в елементи пружної системи заправлення ткацького верстата оцінювалися шляхом порівняльного аналізу різнонатягнутості ниток основи у верхній площині зіву, за допомогою визначення інтегральної напруженості ниток основи при формуванні рапорту переплетення тканини, а також шляхом експериментального визначення розривного навантаження тканин і основних ниток.

Ключові слова: проектування тканини, структура, умови заправлення, рельєф, вид проборки, тиск ниток основи, інтегральна напруженість, розривне навантаження.

АННОТАЦИЯ

Чепелюк Е.В. Проектирование структуры ткани и условий заправки нитей основы на ткацких станках. - Рукопись.

Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук по специальности 05.19.03 - технология текстильных материалов. – Херсонский государственный технический университет, г. Херсон, 2002.

Диссертация посвящена разработке теоретических положений и практических рекомендаций проектирования структуры и условий заправки хлопчатобумажных тканей на ткацких станках без необходимости наработки образцов.

В настоящее время наряду с физико-механическими свойствами вырабатываемой продукции все большее значение приобретает ее внешний вид. Текстильным изделиям отечественного производства приходится конкурировать с более привлекательными и более дешевыми импортными тканями, поэтому проблема разработки теоретических положений и практических рекомендаций проектирования структуры, условий заправки и оценки напряженности формирования ткани на ткацких станках является актуальной, так как позволяет исключить дорогостоящую стадию предварительной наработки образцов.

В работе проведены теоретические исследования структуры и условий заправки хлопчатобумажных тканей шести переплетений, в том числе спроектированного по заданному рельефу комбинированного переплетения с переменной слойностью по утку, что позволяет оценить достоверность предлагаемого алгоритма проектирования структуры ткани в наиболее сложном случае.

Выбор параметров заправки нитей основы - видов проборки в бердо, галева ремиз и ламели для рассматриваемых переплетений по предлагаемому автором способу проведен с учетом натяжения и состояния (выстоя, движения) нитей в каждом зубе берда, оценки взаимодействия и возможности свободного прохождения узла и нитей между пластинами берда, а также по известной методике с учетом разнодлинности нитей в задней части верхней ветви зева на ткацких станках.

Другой важнейший параметр заправки ткацкого станка - уровень минимально необходимого заправочного натяжения нитей основы определен по полученным математическим зависимостям исходя из условий предотвращения провисания нити под действием тяжести ламели и отсутствия опасности залипания зева.

Оценка целесообразности использования цикловых диаграмм изменения натяжения нитей основы в фазах зевообразования и прибоя проведена применительно к каждой нити основы за время выработки раппортов рассматриваемых переплетений по утку.

Окончательный рельеф тканей установлен на стадии проектирования в результате анализа графиков давления нитей основы на прибиваемую уточину и отклонения уточин от среднего уровня ткани. Соответствующие графики построены по данным, рассчитанным по разработанным математическим зависимостям. Экспериментальная оценка расположения уточин относительно среднего уровня ткани, проведенная путем анализа микросрезов образцов ткани комбинированного переплетения, подтвердила их достоверность.

Различные варианты проборки нитей основы в элементы упругой системы заправки ткацкого станка оценивались путем сравнительного анализа разнонатянутости нитей основы в верхней ветви зева, посредством определения интегральной напряженности нитей основы при формировании раппорта переплетения ткани, а также путем экспериментального определения разрывной нагрузки тканей и основных нитей от величины их разнодлинности в верхней ветви задней части зева на ткацких станках.

Выработка тканей в производственных условиях подтвердила значимость и целесообразность использования результатов данной работы в ткацком производстве.

Предполагаемый экономический эффект от использования алгоритма проектирования при создании одной структуры ткани в условиях открытого акционерного общества “Херсонский хлопчатобумажный комбинат” составит 128,61 грн. Ожидаемый экономический эффект от включения в ассортимент предприятия ткани комбинированного переплетения "Лемакс" и замены ею ткани арт. 270 “Меридиан” в расчете на 1000 м составит 607,04 грн.

Ключевые слова: проектирование ткани, структура, условия заправки, рельеф, вид проборки, давление нитей основы, интегральная напряженность, разрывная нагрузка.

SUMMARY

Chepelyuk E.V. Projection of Fabric Structure and Mounting Conditions of Warp Threads on the Looms. – Manuscript.

Dissertation for the degree of the Candidate of Technical Sciences on the specialty 05.19.03 - Technology of Textile Materials. - The Kherson State Technical University, Kherson, 2002.

Dissertation is dedicated to the elaboration of theoretical thesises and practical recommendations on projection of structure and mounting conditions of cotton fabrics on the looms without the necessity of specimens manufacture.

The theoretical investigations of structure and mounting conditions of cotton fabrics of six interlacing including the combined interlacing designed on set relief are carried out. Definitive fabrics relief is established on projecting stage as the result of analysis of warp threads pressure on the weft thread and weft deviation from fabric centreline. Experimental appraisal of weft threads arrangement concerning fabric centerline confirms its reliability. Different variants of warp threads mounting in elements of loom elastic mounting system were evaluated by the way of comparative analysis of various warp threads tension in upper shed plane, by the definition of warp threads integral tensity during formation of fabric interlacing pattern, by the experimental definition of fabric and threads breaking load.

Key words: fabric projection, structure, mounting conditions, relief, kind of mounting, warp threads tension, integral tensity, breaking load.