КИЇВСЬКИЙ НАЦІОНАЛЬНИЙ УНІВЕРСИТЕТ

ТЕХНОЛОГІЙ ТА ДИЗАЙНУ

ХАЙДАР ХАДЖДЖІ

УДК 677.024.82

УДОСКОНАЛЕННЯ ПРОЦЕСУ ПОДАЧІ ТА НАТЯГУ

НИТОК ОСНОВИ РОТОРНИМИ ПРИСТРОЯМИ НА ТКАЦЬКИХ ВЕРСТАТАХ

Спеціальність 05.19.03 – технологія текстильних матеріалів

АВТОРЕФЕРАТ

дисертації на здобуття наукового ступеня

кандидата технічних наук

Київ– 2007

Дисертацією є рукопис.

Робота виконана в Хмельницькому національному університеті Міністерства освіти і науки України, м. Хмельницький.

Науковий керівник: доктор технічних наук, професор

Параска Георгій Борисович, професор кафедри

машин та апаратів легкої промисловості Хмельницького

національного університету

Офіційні опоненти: заслужений діяч науки і техніки України,

доктор технічних наук, професор

Піпа Борис Федорович, професор кафедри

інженерної механіки Київського національного

університету технологій та дизайну;

кандидат технічних наук, старший науковий співробітник

Омельченко Василь Дмитрович, Київський державний

науково-дослідний інститут текстильно-галантерейної

промисловості Міністерства промислової політики

України, директор.

Захист відбудеться 24 жовтня 2007 р. о 1030 годині на засіданні спеціалізованої вченої ради Д 26.102.02 в Київському національному університеті технологій та дизайну за адресою: 01011, м. Київ, вул. Немировича-Данченка, 2.

З дисертацією можна ознайомитись у бібліотеці Київського національного університету технологій та дизайну за адресою: 01011, м. Київ, вул. Немировича-Данченка, 2.

Автореферат розісланий “___” вересня 2007 р.

Вчений секретар

спеціалізованої вченої ради Бухонька Н.П.

ЗАГАЛЬНА ХАРАКТЕРИСТИКА РОБОТИ

Актуальність теми. Значні резерви для збільшення випуску тканин полягають в зменшенні часу простою технологічного обладнання, зокрема ткацьких верстатів, що виникає при обривності ниток основи.

Суттєвий вплив на обривність ниток основи чинять циклічні коливання натягу ниток основи всередині кожного циклу утворення тканини. Виникають циклічні коливання натягу ниток основи, як правило, внаслідок невідповідності теоретичної і дійсної функцій подачі ниток основи.

Одним з найбільш перспективних, з точки зору відтворення теоретичної функції подачі ниток основи, є використання на технологічному обладнанні ротаційних компенсаторів подачі та натягу ниток основи (в подальшому ротаційні компенсатори). Практика показала, що ротаційні компенсатори функціонують на основов’язальних машинах при високих робочих швидкостях, забезпечують 60-70% степінь стабілізації натягу ниток основи та 70-80% степінь відтворення теоретичної функції подачі ниток.

Широке використання ротаційних компенсаторів на ткацьких верстатах обмежується відсутністю досліджень ударної дії ротаційних компенсаторів на нитки основи та суттєвою різницею функцій споживання ниток основи на ткацьких верстатах та основов’язальних машинах як за формою так і за абсолютною величиною.

Виходячи з вищесказаного, можна зробити висновок, що удосконалення процесу подачі і натягу ниток основи на ткацьких верстатах можливо забезпечити ротаційними компенсаторами, при цьому необхідно виконати цикл експериментально-теоретичних досліджень з наступною конструктивною адаптацією цих пристроїв.

Зв'язок роботи з науковими програмами, планами, темами. Дисертація відповідає напрямку наукових досліджень Хмельницького національного університету (Тема № 4Б-2003, напрямок “Наукові основи проектування високоефективних приводів машин легкої промисловості”, номер державної реєстрації 0103U001204).

Мета і завдання дослідження. Метою досліджень є удосконалення процесу подачі та натягу ниток основи роторними компенсаторами, здатного зменшити обривність ниток основи і підвищити продуктивність ткацьких верстатів.

Для досягнення поставленої мети в роботі вирішені та виносяться на захист наступні задачі досліджень:

- теоретичні та експериментальні дослідження по визначенню впливу конструктивних параметрів роторних компенсаторів на форму і значення функції подачі-споживання ниток основи на ткацькому верстаті;

- модернізація роторних компенсаторів на предмет 90-95 % відповідності теоретичної і дійсної функцій подачі-споживання ниток основи при 80-90 % степені стабілізації натягу ниток основи;

- теоретичні та експериментальні дослідження процесу ударної взаємодії робочих органів роторного компенсатора з нитками основи та зниження їх негативної дії;

- розробка цільових функцій та програмного забезпечення проектування роторних компенсаторів, що забезпечать необхідний натяг ниток основи в період зівоутворення;

- доведення ефективності застосування роторних компенсаторів на ткацьких верстатах.

Об’єкт дослідження – процес подачі та натягу ниток основи при зівоутворенні на ткацьких верстатах.

Предмет дослідження – удосконалення процесу подачі та натягу ниток основи роторними пристроями.

Методи дослідження. Теоретичні дослідження базуються на основних положеннях теоретичної механіки, теорії пружності, теорії вірогідності та математичної статистики, математичного моделювання та математичних методів планування експерименту, а також на основних положеннях технології ткацького виробництва.

Наукова новизна одержаних результатів полягає в розробці науково обґрунтованого методу удосконалення процесу подачі та натягу ниток основи в період зівоутворення, заснованого на використанні роторного компенсатора, необхідність розробки якого доведена науковим обґрунтуванням причин, що обмежують його використання.

При цьому:

- отримана математична модель для визначення функції споживання ниток основи та кутів обхвату нитками рухомих напрямних як функція конструктивних параметрів роторних компенсаторів;

- запропоновано алгоритм та програмне забезпечення для визначення кутів обхвату нитками основи рухомих напрямних роторного компенсатора на основі математичної формалізації модифікованого методу Ньютона для чисельного розв’язання системи трансцендентних рівнянь при визначенні функції подачі ниток основи;

- описано процес ударної взаємодії робочих органів роторного компенсатора з нитками основи і одержано вирази для визначення величини динамічного та статичного натягу ниток основи при зміні заправної лінії в момент удару;

- розроблена методика проведення експериментальних досліджень з використанням тензометричної апаратури та сконструйована оригінальна установка для дослідження процесу взаємодій робочих органів роторного компенсатора з нитками основи ткацького верстату;

- в результаті обробки одержаних даних побудовані поверхні відгуку і відповідні перерізи, визначена значимість коефіцієнтів в рівнянні регресії при оцінці впливу конструктивних параметрів роторних компенсаторів на величину питомої розривного навантаження і відносного розривного видовження для капронової комплексної нитки 28 текс та бавовняної пряжі 27,6 текс, визначено координати екстремуму на поверхні відгуку.

Практичне значення одержаних результатів:

- визначені шляхи удосконалення роторних компенсаторів в бік зменшення величини натягу ниток основи в період зівотворення і доведення степені відтворення теоретичної функції споживання ниток основи до 87-98%.

Запропоновані нові конструкції роторних компенсаторів для ткацьких верстатів типу СТБ-2-216.

Використання роторних компенсаторів на ткацьких верстатах типу СТБ-2-216 дозволяє підвищити питоме розривне навантаження для капронової комплексної нитки 28 текс на 23%, для бавовняної пряжі 27,6 текс на 35%. Підвищене відносне розривне видовження для капронової комплексної нитки 28 текс на 30%, для бавовняної пряжі 27,6 текс на 32%.

Особистий внесок здобувача полягає в постановці та вирішенні основних теоретичних та експериментальних завдань досліджень. За безпосередньою участю автора розроблена методична програма досліджень, наукові положення, планування та проведення експериментів, здійснена обробка отриманих даних. Автору належать основні ідеї, дослідження, узагальнення та висновки. Конкретний персональний внесок здобувача в опублікованих наукових працях у співавторстві з науковим керівником: у статтях [1, 2, 3] автору належить постановка завдань, виконання теоретичних досліджень; у [4] автору належить постановка завдання та загальні висновки, в тезах [5] – теоретичні дослідження в межах дисертаційної роботи.

Апробація результатів дисертації. Основні положення і результати дисертації доповідались і отримали позитивну оцінку на:

- міжнародній науково-технічній і методичній конференції “Актуальні проблеми математики, механіки і комп’ютерних технологій” (ХНУ, м. Хмельницький, 2005 р.);

- IV всеукраїнській ювілейній науковій конференції молодих вчених і студентів “Наукові розробки молоді на сучасному етапі” (КНУТД, м.Київ, 2005 р.);

- IV Україно-Польській конференції молодих науковців “Механіка та інформатика” (ХНУ, м. Хмельницький, 2006 р.);

- науково-практичних конференціях професорсько-викладацького скла-ду Хмельницького національного університету (м. Хмельницький, 2004-2006р. р.).

Дисертація доповідалася повністю і одержала позитивну оцінку на:

- засіданні міжкафедрального семінару Хмельницького національного університету (м. Хмельницький, 2006 р.);

- засіданні міжкафедрального семінару Київського національного університету технологій та дизайну (м. Київ, 2007 р.).

Публікації. Основний зміст і результати дисертації опубліковані у п’яти наукових роботах, в тому числі в чотирьох статтях у фахових наукових виданнях та одній тезі доповідей на науковій конференції.

Структура та обсяг дисертації. Дисертація складається із вступу, п’яти розділів з висновками, загальних висновків, списку використаних джерел та додатків. Основна частина дисертації подана на 153 сторінках, містить 51 рисунок, 6 таблиць, список використаних джерел із 101 найменування. Повний обсяг дисертації складає 208 сторінок, включаючи додатки на 55 сторінках.

ЗАГАЛЬНІ ВИСНОВКИ

1. Інформаційні дослідження показали, що удосконалення процесу подачі і натягу ниток основи на ткацьких верстатах можливо реалізувати за рахунок зменшення пікового натягу ниток основи в період зівоутворення, при цьому зменшення пікового натягу ниток основи в період прибою небажане із-за небезпеки порушення технологічного процесу тканеутворення – зміни щільності тканини. Виникнення циклічних коливань натягу ниток основи всередині кожного циклу тканиноутворення на ткацьких верстатах, особливо в період зівоутворення та прибою, обумовлено тим, що теоретична функція подачі ниток основи суттєво відрізняється від дійсної. Пояснюється це незадовільною роботою механізмів та пристроїв подачі ниток основи.

2. Найбільш перспективними, з точки зору відтворення теоретичної функції подачі основи, є ротаційні компенсатори активної дії. Такі пристрої ефективно функціонують при високих швидкостях роботи основов’язальних машин і забезпечують 70-80% степінь відтворення теоретичної функції подачі ниток основи. Широке використання ротаційних компенсаторів подачі і натягу ниток основи на ткацьких верстатах обмежено відсутністю досліджень ударної дії ротаційних пристроїв на нитки основи, а також суттєвою різницею функцій подачі ниток основи на ткацьких верстатах і основов’язальних машинах як за формою так і за абсолютною величиною.

3. Одержана математична модель для визначення функції подачі ниток основи і кутів охоплення нитками рухомих напрямних водила як функція конструктивних параметрів роторних компенсаторів подачі і натягу ниток основи для ткацьких верстатів. Для її вирішення запропоновано алгоритм для визначення кутів обхвату нитками основи рухомих напрямних роторного компенсатора на основі математичної формалізації модифікованого методу Ньютона для чисельного розв’язання системи трансцендентних рівнянь. Розроблено програмне забезпечення для реалізації запропонованого алгоритму по визначенню функції подачі ниток основи і величини кутів охвату рухомих напрямних роторного компенсатора.

4. На основі реалізації активного планування обчислювального експерименту для визначення впливу конструктивних параметрів роторних компенсаторів ткацьких верстатів на величину подачі ниток основи проведена їх оптимізація і визначено шляхи модернізації, які дозволять підвищити степінь відтворення теоретичної функції до 87-98%.

5. На основі дослідження процесу ударної дії робочих органів роторного компенсатора на нитки основи одержано вирази для визначення величини динамічного та статичного натягу ниток при зміні заправної лінії в момент удару. Розроблена методика проведення експериментальних досліджень з використанням тензометричної апаратури та сконструйована оригінальна установка для перевірки результатів теоретичних досліджень. Достовірність результатів теоретичних досліджень підтверджена.

6. Встановлено, що статична складова натягу ниток основи перевищує динамічну більше ніж в 5,3 рази. Таким чином зроблено висновок про незначний вплив динамічного натягу ниток основи, що виникає при роботі роторного компенсатора на обривність ниток основи. Визначено шляхи модернізації роторних компенсаторів подачі і натягу ниток основи з позиції зменшення величини натягу ниток основи в момент контакту з робочими органами компенсатора.

7. Встановлено, що подача ниток основи при зівотворенні буде різною не тільки для кожного виду зіва, а і для кожної конкретної ремізки. Доведено, що при проектуванні роторних компенсаторів необхідно приймати усереднене значення подачі ниток основи при зівоутворенні. Для визначення усередненого значення подачі ниток основи при зівоутворенні розроблено програмне забезпечення.

8. На основі одержаної математичної моделі роторного компенсатора та виразу усередненої величини зміни довжини ниток основи в зоні зівоутворення при чистому і нечистому зівах було розроблено цільові функції для проектування роторних компенсаторів при нечистому і чистому зівах. Варіюючи величинами радіуса водила та радіусами рухомих і нерухомих напрямнчих, досягається мінімізація значення цільової функції, при якій величина натягу ниток основи при зівоутворенні буде близька до заправного натягу. Алгоритм розв’язання такої задачі розроблено.

9. Встановлено, що використання роторних компенсаторів на безчовникових ткацьких верстатах типу СТБ-2-216 дозволяє підвищити: питоме розривне навантаження для комплексної нитки 28 текс на 23%, для бавовняної пряжі 27,6 текс на 35%; відносне розривне видовження для комплексної нитки 28 текс на 30%, для бавовняної пряжі 27,6 текс на 32%.

СПИСОК ОПУБЛІКОВАНИХ ПРАЦЬ ЗА ТЕМОЮ ДИСЕРТАЦІЇ

1. Хайдар Хаджджи,.Параска Г.Б. Программное обеспечение для определения величины подачи нитей основы на ткацком станке при использовании роторных нитенатяжителей активного действия // Вимірювальна та обчислювальна техніка в технологічних процесах. – 2005.- №1.- С.140-146.

2. Хайдар Хаджджи, Параска Г.Б. Оптимизация конструктивных параметров роторных нитенатяжителей активного действия ткацких станков// Вісник Хмельницького національного університету.-№6.-2005.-С.30-38.

3. Хайдар Хаджджи, Параска Г.Б. Исследования условий ударного взаимодействия направляющих роторного натяжителя активного действия с нитями основы // Вісник Хмельницького національного університету.- 2006.- №1.- С. 105-111.

4. Хайдар Хаджджі,.Неймак В.С., Параска Г.Б. Зрівноваження роторних нитконатяжних пристроїв в’язальних машин за допомогою програми інженерного аналізу COSMOSMOTION // Вісник Хмельницького національного університету.- 2006.- №2.- С. 21-25.

5. Хайдар Хаджджи,.Параска Г.Б. Оптимизация конструктивных параметров роторных нитенатяжителей активного действия ткацких станков //Тези міжнародної науково-технічної і методичної конференції “Актуальні проблеми математики, механіки і комп’ютерних технологій”, 17-19 травня 2005 р..- Хмельницький, ХНУ.- С.48.

В публікаціях [1, 2, 3] автору належить постановка завдань, виконання теоретичних досліджень; у [4] - постановка завдання та загальні висновки, в тезах [5] – теоретичні дослідження в межах дисертаційної роботи.

АНОТАЦІЯ

ХАЙДАР ХАДЖДЖІ. Удосконалення процесу подачі та натягу ниток основи роторними пристроями на ткацьких станках. – Рукопис.

Дисертація на здобуття вченого ступеня кандидата технічних наук за спеціальністю 05.19.03 – технологія текстильних матеріалів. – Київський національний інститут технологій та дизайну, Київ, 2007.

Дисертація присвячена вирішенню питань з удосконалення процесу подачі та натягу ниток основи на ткацьких верстатах.

В основу удосконалення процесу подачі та натягу ниток основи покладено зменшення пікового натягу ниток основи в період зівоутворення шляхом додаткової подачі і вибирання ниток основи роторними компенсаторами подачі і натягу ниток основи в період зівоутворення.

Одержано вирази для визначення величини динамічного та статичного натягу ниток при зміні заправочної лінії в момент удару. Встановлено, що статична складова натягу ниток основи перевищує динамічну більше ніж в 5,3 рази. Таким чином зроблено висновок про незначний вплив динамічного натягу ниток основи, що виникає при роботі роторного компенсатора подачі і натягу ниток основи на обривність ниток основи.

На основі одержаної математичної моделі роторного компенсатора подачі і натягу ниток основи та виразу усередненої величини зміни довжини ниток основи в зоні зівоутворення при чистому і нечистому зівах було розроблено цільові функції для проектування роторних компенсаторів при нечистому і чистому зівах. Варіюючи величинами радіуса водила та радіусами рухомих та нерухомих напрямних , досягається мінімізація значення цільової функції, при якій величина натягу ниток основи при зівоутворенні буде близька до заправ очного натягу. Алгоритм розв’язання такої задачі розроблено.

Встановлено, що використання роторних компенсаторів на безчовникових ткацьких станках типу СТБ дозволяє підвищити: питоме розривне навантаження для комплексної нитки 28 текс на 23%, для бавовняної пряжі 27,6 текс на 35%. Підвищити відносне розривне видовження для комплексної нитки 28 текс на 30%, для бавовняної пряжі 27,6 текс на 32%.

Ключові слова: нитки основи, ткацький верстат, зівоутворення, ремізки, ротаційні компенсатори, натяг, подача, динамічний натяг, статичний натяг.

АНОТАЦИЯ

ХАЙДАР ХАДЖДЖИ. Усовершенствование процесса подачи и натяжения нитей основы роторными устройствами на ткацких станках . – Рукопись.

Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук по специальности 05.19.03 – технология текстильных материалов. – Киевский национальный университет технологий и дизайна, Киев, 2007.

Диссертация посвящена решению вопроса усовершенствования процесса подачи и натяжения нитей основы на ткацких станках.

В основу усовершенствования процесса подачи и натяжения нитей основы положено уменьшение пикового натяжения нитей основы в период зевообразования путем дополнительной подачи и выборки нитей основы роторными компенсаторами подачи и натяжения нитей основы в период зевообразования.

Представлена математическая модель для определения функции подачи нитей основы и углов охвата нитями движущихся направляющих водила, как функция конструктивных параметров роторных компенсаторов для ткацких станков. Для ее решения предложен алгоритм для определения углов обхвата нитями движущихся направляющих водила на основе математической формализации модифицированного метода Ньютона для численного решения системы трансцендентных уравнений при определении подачи основы. Разработано программное обеспечение для реализации предложенного алгоритма для определения функции подачи нити и величины углов охвата основой подвижной направляющей роторного компенсатора.

Используя метод активного планирования вычислительного эксперимента для определения влияния конструктивных параметров роторных компенсаторов ткацких станков на величину подачи нитей основы проведена их оптимизация и определены пути модернизации, которые позволяют повысить степень воспроизводимости теоретической функции потребления до 87-98%.

На основе исследования процесса ударного взаимодействия рабочих органов роторного компенсатора с нитями основы получены выражения для определения величины динамического и статического натяжения нитей при изменении заправочной линии в момент удара. Разработана методика проведения экспериментальных исследований с использованием электротензометрической аппаратуры и сконструирована оригинальная установка для проверки результатов теоретических исследований. Достоверность результатов теоретических исследований подтверждена.

Установлено, что статическая составляющая превышает динамическую составляющую более чем в 5,3 раза. Таким образом сделано вывод о несущественном влиянии динамического натяжения нитей основы, который возникает при работе ротационного компенсатора, на обрывность нитей основы. Установлено, что статическая составляющая превышает динамическую составляющую более чем в 5,3 раза. Определены пути модернизации роторных компенсаторов с точки зрения уменьшения величины натяжения нитей основы в момент контакта с рабочими органами компенсатора.

Установлено, что подача нитей основы при зевообразовании будет различной не только для каждого вида зева, но и для каждой конкретной ремизки. Доказано, что при проектировании роторных компенсаторов необходимо использовать усредненное значение подачи нитей основы при зевообразовании. Для определения усредненного значение подачи нитей основы при зевообразовании разработано программное обеспечение.

На основе полученной математической модели роторного компенсатора и выражения усредненной величины изменения длины нити в зоне зевообразования были разработаны целевые функции для проектирования роторных компенсаторов. Варьируя величину радиуса водила и величину радиуса направляющих достигается минимизации значения целевых функционалов, при которой величина натяжения нитей основы при зевообразовании будет близка к заправочному натяжению. Алгоритм решения такой задачи разработано.

Установлено, что использование роторных компенсаторов активного действия на ткацких станках типа СТБ позволяет повысить: удельную разрывную нагрузку для капроновой комплексной нити 28 текс на 23%; для х/б пряжи 27,6 текс на 35%. Повысить относительное разрывное удлинение: для капроновой комплексной нити 28 текс на 30%; для х/б пряжи 27,6 текс на 32%.

Ключевые слова: нити основы, ткацький станок, зевообразование, ремизки, ротационные компенсаторы, натяжение, подача, динамическое натяжение, статическое натяжение, удар.

SUMMARY

Khaidar Khadjdi. Improvement of Process of Advance and Tension of Warp Threads by means of Rotar Devices on Weaving Machines.

The dissertation for competing for the scientific degree of technical sciences candidate for specialty 05.19.03 – technology of textile materials. – The Kyiv National University of Technologies and Design, Kiev, 2007.

The thesis deals with solutions of problems regarding the process of advance and tension of warp threads on weaving machines.

The basis of the process improvement of advance and tension of warp threads consists of decrease of top tension of warp threads during the shedding by means of additional advance and picking out of warp threads with the help of rotor compensators of advance and tension of warp threads in the process of shedding.

Expressions for defining dynamic and static quantity of warp threads tension when setting up line changes at the stroke moment have been obtained. It has been established that the static component of warp threads tension exceeds the dynamic one by more than 5.3 times. Thus it has been concluded that the influence of warp threads dynamic tension during the operation of rotor compensator of warp threads advance and tension on a break of warp threads is insignificant.

On the basis of obtained mathematical model of rotor compensator of warp threads advance and tension as well as expression of average quantity of warp threads length change in the area of shedding at clean and unclean shed the efficiency functions for design of rotory compensators at clean and unclean shed have been developed. Varying the radius values of the carrier R and radii of movable and immovable guides , the minimization of the efficiency function quantity is achieved. It takes place when the quantity of warp threads tension at shedding is similar to the setting-up of the visual tension. The algorithm of this problem solution has been developed.

It has been established that the use of rotor compensators on shuttles weaving machines of CTБ type increases as follows: unit breaking load of 23 tex complex thread by 23% , of 27.6 tex cotton yarn by 35% ; breaking elongation of 28 tex complex thread by 30 %, of 27.6 tex cotton yarn by 32%.

Key words: warp threads, weaving machine, shedding, shafts, rotor compensators, tension, advance, dynamic tension, static tension.