ХЕРСОНСЬКИЙ НАЦІОНАЛЬНИЙ ТЕХНІЧНИЙ УНІВЕРСИТЕТ

ЖУК ОКСАНА СЕРГІЇВНА

УДК 677.054.023

УДОСКОНАЛЕННЯ ТЕХНОЛОГІЇ МАЛОІНЕРЦІЙНОЇ РОЗКЛАДКИ НИТКИ ДЛЯ ФОРМУВАННЯ ПАКУВАНЬ

Спеціальність 05.18.19 – технологія текстильних матеріалів,

швейних і трикотажних виробів

Автореферат

дисертації на здобуття наукового ступеня

кандидата технічних наук

Херсон – 2008

Дисертацією є рукопис.

Робота виконана в Херсонському національному технічному університеті Міністерства освіти і науки України.

Науковий керівник: доктор технічних наук, професор

Прохорова Ірина Анатоліївна,

Херсонський національний технічний університет,

завідувач кафедри механічної технології

волокнистих матеріалів

Офіційні опоненти:

доктор технічних наук, професор Валько Микола Іванович, Херсонський національний технічний університет, завідувач кафедри технічної хімії і харчових технологій;

кандидат технічних наук, доцент Защепкіна Наталія Миколаївна, Київський національний університет технологій і дизайну, доцент кафедри матеріалознавства та технології переробки текстильних волокон

Захист відбудеться “_17_” червня 2008 року о _11:00_ годині на засіданні спеціалізованої вченої ради Д 67.052.02 в Херсонському національному технічному університеті за адресою: 73008, м.Херсон, Бериславське шосе, 24

З дисертацією можна ознайомитись у бібліотеці Херсонського національного технічного університету за адресою: 73008, м.Херсон, Бериславське шосе, 24

Автореферат розісланий “_15_” травня 2008 року

Вчений секретар

спеціалізованої вченої ради О.П. Сумська

ЗАГАЛЬНА ХАРАКТЕРИСТИКА РОБОТИ

Легка промисловість України за останні роки стабільно нарощує об’єми виробництва, поступово повертаючи свої позиції на внутрішньому ринку, а також збільшуючи поставки товарів легкої промисловості на експорт.

Однак сучасні текстильні підприємства сьогодні знаходяться в таких економічних умовах, при яких панує правило «трьох необхідно»: «виробляти тільки те, що необхідно, коли необхідно, скільки необхідно», тобто бути максимально адаптованим до умов вимогливого покупця. Ці умови можливо виконати завдяки випуску широкого асортименту конкурентоспроможних тканин з натуральних та мішаних волокон з модними дизайнерськими ефектами.

На сьогоднішній день одним з основних джерел сировинної бази текстильної промисловості України є вовна – один з найдавніших і найцінніших видів текстильної сировини. Завдяки своїм унікальним властивостям, таким як гігроскопічність, водопоглинання, пружність, міцність, еластичність, теплозахист, красивий зовнішній вигляд, вовна і вироби з неї набувають все більшої популярності на світовому ринку текстильних товарів. Тому одним з альтернативних шляхів підвищення ефективності роботи вітчизняних текстильних підприємств є удосконалення існуючих і освоєння нових технологій переробки вовни.

Актуальність теми. В технології підготовки вовняної пряжі до ткацтва одним з основних і найвідповідальніших процесів є процес перемотування. Найбільші проблеми виникають при перемотуванні вовняної апаратної пряжі у зв’язку з особливостями структури волокон, з яких вона виготовлена. Ізвитість, пружність і коротка довжина волокон призводить до того, що пряжа виходить достатньо об’ємною з нерівномірною товщиною, тому при максимальних розмірах конічної мотальної бобіни призводить до малої корисної довжини нитки в ній, а наявність об’ємних декоративних ефектів цей недолік ще більш посилює. При цьому процес формування мотальних пакувань здійснюється при невисоких швидкісних режимах – 3-6 м/с, що врешті решт знижує ефективність виробництва дорогих вовняних тканин.

У зв’язку з цим, розробка нових технологій формування мотальних пакувань вовняної пряжі є актуальної задачею, рішення якої можливе за рахунок удосконалення процесів розкладки та намотування пряжі на пакування.

Зв'язок роботи з науковими програмами, планами, темами. Дисертаційна робота є складовою частиною програми дослідження кафедри механічної технології волокнистих матеріалів Херсонського національного технічного університету за темою «Розробка технології проектування мотальних пакувань, отриманих високошвидкісним способом перемотування ниток», номер державної реєстрації - № 0106U008633, замовник Міністерство освіти і науки України, дата реєстрації – 06.10.06 р., протокол №2.

Роль автора полягає у вирішенні задач по удосконаленню технології малоінерційної розкладки нитки для формування пакувань заданої форми збільшеного об’єму та розробці технологічного режиму їх отримання з пряжі апаратної системи прядіння з декоративними ефектами.

Мета і завдання дослідження. Метою даної роботи є підвищення ефективності технологічного процесу намотування пакування за рахунок збільшення довжини нитки в ньому при умовах малоінерційної розкладки нитки.

У відповідності до мети роботи були поставлені наступні задачі:

- на підставі аналізу існуючого рівня досягнень в техніці та технології текстильного виробництва визначити шляхи удосконалення високошвидкісного процесу намотування пряжі на пакування заданої форми;

- класифікувати існуючі високошвидкісні мотальні механізми з малоінерційною розкладкою нитки на пакування та визначити шляхи їх удосконалення;

- розробити технологію отримання диференційного намотування нитки на пакування та пристрій мотального механізму для її реалізації;

- визначити залежність технологічних параметрів, що визначають форму пакування, від конструктивних і кінематичних параметрів мотального механізму;

- розробити технологію проектування мотального пакування заданої форми;

- розробити технологічний режим формування мотальних пакувань вовняної пряжі апаратної системи прядіння з декоративними ефектами;

- провести виробничу перевірку отриманих пакувань в умовах ткацького виробництва;

- дати оцінку економічної ефективності технології диференційного намотування нитки на пакування, що пропонується.

Об’єкт дослідження – технологічний процес високошвидкісного формування мотальних пакувань.

Предмет дослідження – технологія малоінерційної розкладки нитки та мотальні пакування.

Методи дослідження – поставлені в роботі задачі вирішувались з використанням сучасних теоретичних та експериментальних методів дослідження. Використовуючи категорії аналізу, синтезу та узагальнення проведена класифікація існуючих способів високошвидкісного намотування нитки на пакування з малоінерційною розкладкою нитки, що дозволила визначити шляхи його подальшого удосконалення. За допомогою методів диференційно-інтегрального обчислення визначена математична залежність для визначення величини висоти розкладки нитки на пакування, яка показує математичний взаємозв’язок кінематичних і конструктивних параметрів процесу та параметру дослідження – висоти розкладки нитки на пакування. Для дослідження отриманих математичних залежностей використовувались графоаналітичні методи дослідження. Достовірність результатів теоретичних досліджень підтверджена результатами експериментальних досліджень за допомогою методів математичної статистики, регресійного та кореляційного аналізу.

Оцінка фізико-механічних показників пряжі проводилась по загальноприйнятим методикам у відповідності до вимог галузевих стандартів і технічних умов.

Розрахунки проводились з використанням сучасних інформаційних технологій.

Наукова новизна одержаних результатів. Отримала подальший розвиток технологія високошвидкісного намотування нитки на пакування, яка полягає в розробці способу диференційного намотування нитки на пакування, що забезпечує отримання пакування заданої форми.

При цьому вперше:

-

-

-

-

Практичне значення одержаних результатів. Розроблена технологія формування мотальних пакувань з малоінерційною розкладкою нитки та диференційною намоткою та мотальний механізм для її реалізації дозволили одержати мотальні пакування з вовняної пряжі апаратної системи прядіння заданої форми зі збільшеною довжиною нитки. Принципово новий підхід до технології процесу перемотування дозволив отримати пакування з довжиною нитки в 2 – 2,5 рази більше виробничих показників. При цьому процес перемотування відбувався при високій швидкості 30-40 м/с.

Результати проведених досліджень апробовані на ЗАТ «Камвольно-суконна компанія «Чексіл» (м. Чернігів) і підтверджені актом виробничих випробувань від 26 січня 2007 року. Отримані пакування використовувались в якості утоку на безчовникових ткацьких верстатах типу СТБ-4-180 та пневморапірних верстатах «Rapier Fast» при виготовленні тканин пальтової групи у твідовому оформленні.

Очікуваний економічний ефект від впровадження технології високошвидкісного перемотування пряжі і пакувань диференційної намотки складає 17117 гривень при переробці 1000 кг вовняної пряжі апаратної системи прядіння з декоративним ефектом «непс».

Матеріали дисертації можуть бути впроваджені в апаратно-прядильному виробництві, підготовчому цеху ткацького виробництва, а також на невеликих приватних підприємствах вовняної галузі, що передбачають випуск текстильних виробів з частою зміною асортименту.

Особистий внесок здобувача. Безпосередньо автору належить: проведення лабораторних випробувань мотального пристрою, отримання і дослідження пакувань вовняної пряжі, обробка експериментальних даних, формулювання висновків. У роботах, виконаних зі співавторами, особистий внесок автора міститься у визначенні шляхів удосконалення технології процесу намотування вовняної пряжі апаратної системи прядіння на пакування заданої форми [12, 6, 21]; розробці класифікації способів малоінерційної розкладки нитки [1]; розробці механізму, який забезпечує додатковий рух пакування [5]; визначенні залежності висоти розкладки нитки від параметрів роботи механізму [3]; розробці дизайну сучасних тканин [4, 7-17, 19].

Апробація результатів дисертації. Основні положення дисертаційної роботи були заслухані та обговорені на: V науково-практичній конференції «Проблемы легкой и текстильной промышленности Украины», Херсонський національний технічний університет, м. Херсон, 2005 р.; міжнародній науково-технічній конференції «Современные технологии и оборудование текстильной промышленности» (ТЕКСТИЛЬ-2006), Московський державний текстильний університет ім. Косигіна, м. Москва, 2006 р.; VІ науково-практичній конференції «Проблемы легкой и текстильной промышленности Украины», Херсонський національний технічний університет, м. Херсон, 2006 р.; VI Всеукраїнської наукової конференції молодих вчених та студентів «Наукові розробки молоді на сучасному етапі», Київського національного університету технологій та дизайну, м. Київ, 2007 р.; на розширеному науковому семінарі кафедри механічної технології волокнистих матеріалів, Херсонський національний технічний університет, м. Херсон, 2007 р.; на міжкафедральному науковому семінарі Херсонського національного технічного університету, м. Херсон, 2008р.; на науковому семінарі кафедри технології трикотажного виробництва, Київський національний університет технологій та дизайну, м. Київ, 2008 р.

Публікації. По темі дисертаційної роботи опубліковано 4 статті в наукових фахових виданнях, 2 патенти України, 1 авторське свідоцтво України на інтелектуальну власність, 10 патентів України на промислові зразки, 4 тези доповідей на конференціях (в тому числі одна міжнародна).

Структура і обсяг дисертації. Дисертаційна робота складається зі вступу і п’яти розділів основної частини, висновків і рекомендацій, додатків і списку використаних джерел. Дисертація викладена на 146 сторінках друкованого тексту, містить 14 таблиць, 38 рисунків, список літератури включає 126 джерел.

ОСНОВНИЙ ЗМІСТ ДИСЕРТАЦІЇ

У вступі обґрунтована актуальність теми дисертаційної роботи, сформульовані мета і задачі дослідження, наукова новизна та практичне значення роботи.

У першому розділі проведено аналіз наукових досліджень процесу перемотування пряжі та формування пакувань. Відмічено, що основоположниками теорії процесу намотування та змотування є професори А.П.Мінаков, А.П.Малишев. Не менш значний вклад у розвиток теорії формування мотальних пакувань внесли професори В.О.Гордєєв, Є.Д. Єфремов, О.Ф.Прошков, В.О.Сухарев, розробивши основи теорії процесу перемотування нитки та формування пакувань. Наступне удосконалення теорії і практики процесу намотування отримало розвиток у роботах професорів І.І.Матюшева, І.А.Прохорової, А.І.Паніна та їх учнів. При цьому встановлено, що процес формування мотальних пакувань має ряд проблем, які обумовлені особливостями структури вовняної пряжі та наявністю декоративних ефектів. Одним із шляхів вирішення цих проблем є удосконалення технології малоінерційної розкладки нитки за рахунок способу диференційного намотування.

Виходячи з цього, сформульована мета роботи та визначені напрямки дослідження.

У другому розділі визначені об’єкт, предмет та методи дослідження. У першому підрозділі представлена методика графоаналітичного дослідження процесу. У другому підрозділі – методика розрахунку параметрів пакування. У третьому підрозділі – методика дослідження структурних показників пакування. У четвертому підрозділі – методика визначення фізико-механічних властивостей вовняної пряжі апаратної системи прядіння відповідно ДСТУ 6611.0-73 – 6611.4-73 і технічним умовам ЗАТ «Камвольно-суконна компанія «Чексіл» (м. Чернігів) на випуск пряжі. У п’ятому підрозділі представлена методика комп’ютерного моделювання дизайну тканин.

Третій розділ присвячений розробці мотального механізму для реалізації технології формування пакувань з вовняної пряжі з малоінерційною розкладкою нитки способом диференційного намотування шарів. При цьому відмічено, що поставлені в дисертаційній роботі задачі, вирішуються в кінематико-геометричній постановці.

У підрозділі 3.1 за результатами аналізу патентної інформації на існуючі високошвидкісні мотальні механізми з малоінерційною розкладкою нитки та способи високошвидкісного намотування проведена їх класифікація. За основу класифікації обрані кінематичні і геометричні ознаки процесу намотування. У результаті систематизації існуючих способів висунута основна наукова гіпотеза дисертаційної роботи – можливість отримання заданої форми пакування з необмеженим об’ємом за рахунок зсуву шарів намотування уздовж осі обертання пакування.

Аналіз конструкцій існуючих мотальних механізмів показав, що для формування хрестоподібної намотки заданої форми зі стійкими торцями до чотирьох раніш існуючих рухів об’єктів намотування з метою зсуву шарів намотки необхідно додати новий рух нитководія або пакування уздовж осі обертання пакування.

При цьому доведено, що незалежно від кількості та виду рухів зберігається принцип малоінерційної розкладки нитки на пакування – гармонійний безударний вільний обертовий рух нитки в просторі без корекції та обмеження. За рахунок цього зберігається можливість високошвидкісного намотування нитки.

Для практичної реалізації основної наукової гіпотези у підрозділі 3.2 розроблено мотальний механізм з малоінерційною розкладкою та диференційною намоткою нитки, який дозволяє здійснювати зсув шарів намотки. Кінематична схема механізму наведена на рис. 1. У процесі намотування нитка розкладається на пакуванні хрестоподібно, здійснюючи складний рух, який є результатом кінематичного складання п’яти рухів об’єктів намотування. У результаті цього шари намотки зміщуються, а всередині шару витки укладаються хрестоподібно. Така намотка в практиці намотування називається диференційною.

Додатковий зсув нитки, що намотується, уздовж осі обертання пакування дозволяє незалежно від величини радіусу нитководія нарощувати об’єм намотки за рахунок збільшення висоти намотки нитки на патрон до любого заданого значення , що дорівнює:

, (1)

де – початкова висота розкладки нитки на пакування, що дорівнює , м;

– радіус обертання нитководія, м;

– кількість зсувів шарів намотки;

– величина зсуву шару намотки, м.

Етапи формування диференційної намотки показані на рис. 2.

Рис. 1. Кінематична схема механізму:

1 – нитководій; 2 – вічко; 3 – шків; 4 – ниткопровідна лійка; 5, 8 –кронштейни; 6 – зубчаста рейка; 7 – шестерня; 9 – ексцентрик; 10 – станина; 11 – бобіноутримувач; 12 – пінолі; 13 – вал; 14, 15 – електродвигуни; 16 – нитка; 17 – пакування; 18 – живильне пакування; 19 – конічний патрон; 20 – електродвигун; 21 – маховик.

У підрозділі 3.3 розроблена конструкція механізму для зсуву нитководія, що дозволяє зміщувати шари намотки на задану величину, а також запропонована методика для розрахунку величини зсуву в залежності від лінійної щільності пряжі, яку перемотуємо.

Четвертий розділ присвячений графоаналітичному дослідженню технології перемотування з малоінерційною розкладкою нитки. З позицій поставлених в дисертаційній роботі задач важливим результатом процесу високошвидкісного намотування нитки на пакування є її форма. Серед параметрів тіла намотування, що впливають на її форму, визначальне значення має параметр «висота розкладки» нитки на пакування.

Рис.2. Етапи формування диференційної намотки

У зв’язку з цим в підрозділі 4.1 на основі методів диференційно-інтегрального обчислення визначена математична залежність висоти розкладки нитки на пакування від кінематичних і геометричних параметрів процесу намотування. Вона має наступний вигляд:

, (2)

де - висота розкладки нитки на пакування, м;

- радіус обертання нитководія, м;

- відстань від нитководія до поверхні намотування, м;

- радіус поверхні намотування i-го шару, м;

- відповідно кількість обертів нитководія і поверхні намотування, хв-1.

Для визначення залежності (2) прийнято наступні припущення: вільна ділянка нитки (ділянка нитки від нитководія до поверхні намотування) має прямолінійну форму; при формуванні пакування виконується умова сполучення вільної ділянки нитки і витка нитки на пакуванні; при мінімально допустимій відстані нитководія від поверхні намотування вільна ділянка нитки дорівнює нулю; кінематичні умови намотування підтримуються постійними протягом всього часу формування пакування; центр просторової системи координат співпадає з центром тіла намотування.

Отримана залежність дозволяє визначити зв’язок висоти розкладки нитки на пакування з кінематичними і геометричними параметрами процесу намотування, радіусом нитководія і змінним радіусом тіла намотування.

У наступному підрозділі 4.2 проведено графоаналітичне дослідження впливу радіусу нитководія (), величини вільної ділянки нитки () і кінематичного співвідношення обертання нитководія та пакування на величину висоти розкладки нитки на пакування залежно від радіусу тіла намотування. Для цього відповідно до конструктивних параметрів мотального механізму визначено діапазон зміни вищеназваних параметрів. На підставі залежності (2) і з урахуванням особливостей технології малоінерційної розкладки побудовані номограми, які дозволяють визначити висоту розкладки нитки на пакування в будь-якій точці простору, що досліджується.

Аналіз отриманих номограм дозволив визначити якісні і кількісні характеристики процесу перемотування.

Встановлено, що однофакторні залежності виду , , мають лінійний характер змін з прямим та зворотнім зв’язком між функцією – висота розкладки – змінними аргументами , , . Із зростанням радіусу нитководія висота розкладки нитки на пакування збільшується, досягаючи максимального значення при м на початку намотки і дорівнює 0,11 м, а в кінці – 0,150 м. Із зростанням відстані від нитководія до поверхні намотування висота розкладки нитки на пакування зменшується до нуля з послідуючим зворотнім зростанням при подальшому підйомі нитководія.

У ході дослідження виявлено, що інтенсивність приросту висоти розкладки в процесі намотування пакування падає. У зв'язку з цим, пакування необхідно формувати в два етапи, створюючи задану форму в зоні більш інтенсивної зміни висоти розкладки і корегуючи її в зоні менш інтенсивної зміни цього параметру. Межа між зонами визначається з номограм величиною радіусу тіла намотування для кожного конкретного режиму.

Комплексний кількісний аналіз отриманих номограм показав, що для отримання пакування з максимально можливою висотою розкладки нитки необхідно початковий шар намотування формувати при наступних параметрах процесу: радіус нитководія м; відстань від нитководія до поверхні намотування м; величина кінематичного співвідношення . Але оскільки в процесі намотування відбувається збільшення радіусу намотування, нитководій необхідно постійно підіймати по відношенню до поверхні намотування, тобто збільшувати величину . Характер зміни величини залежить від форми тіла намотування, яку прогнозуємо, і визначається згідно номограм.

На підставі аналізу процесу малоінерційної розкладки нитки по отриманих номограм в підрозділі 4.3 розроблена технологія проектування пакування заданої форми. Послідовність процесу проектування представлена на рис. 3.

Рис.3. Алгоритм процесу проектування заданої форми пакування

За цією технологією на експериментальній установці мотального механізму з малоінерційною розкладкою нитки і диференційним намотуванням отримано мотальне пакування вовняної пряжі апаратної системи прядіння лінійної щільності 330 текс з декоративним ефектом «непс». Форма проектованого і отриманого пакування представлена на рис. 4 і 5.

Рис.4. Форма проектованого пакування

Рис.5. Форма отриманого пакування

Отримування заданої форми пакування забезпечувалось за рахунок підйому нитководія згідно із законом , представленим на рис. 6, а диференціальне намотування – згідно із законами , представленими на рис. 7. Як показали експериментальні дані форма отриманого пакування (рис. 5) відповідає спроектованій формі (рис.4), а коефіцієнт кореляції між теоретичним і експериментальним залежностями складає 0,853.

Рис.6. Закон підйому нитководія: Рис.7. Закон зсуву нитководія:

1 – теоретична; 1 – зсув нитководія від великого торця;

2 – експериментальна 2 – зсув нитководія від малого торця

У п’ятому розділі представлені дослідження по визначенню впливу процесу високошвидкісного перемотування на форму і структуру пакувань, отриманих способом диференційного намотування.

Для отримання мотального пакування заданої форми розроблено технологічний режим, який представлено у табл.1.

Таблиця 1

Технологічний режим формування мотального пакування

Найменування показників | Значення

1 | 2

Вид пряжі | вовняна

Лінійна щільність пряжі, текс | 330

Живильне пакування | прядильний початок

Маса прядильного початку, кг | 0,480

Тип натяжного прибору | гребінний

Розведення гребінних планок | 65о

Розмір конічного патрону, м:

великий діаметр

середній діаметр

малий діаметр

висота |

0,08

0,064

0,034

0,29

Конструктивні параметри

Параметри нитководія:

радіус обертання вічка нитководія, , м

кут перегину нитки у вічку нитководія, І / ІІ , град |

0,08

150 / 72

Міжосьова відстань від вічка нитководія до осі обертання пакування, /, м |

0,042* / 0,157**

Відстань від вічка нитководія до поверхні намотування, /, м |

0,01* / 0,125**

Величина зсуву вічка нитководія уздовж осі обертанні пакування, , мм |

0,695

Кінематичні параметри

Кутова швидкість обертання вічка нитководія, , хв-1 | 1000

Лінійна швидкість обертання вічка нитководія, , м/с | 8,37

Кутова швидкість обертання пакування, , хв-1 | 5000

Лінійна швидкість обертання пакування, , м/с | 16,75

Співвідношення швидкостей r:e | 1 : 5

Швидкість руху нитки , м/с | 18,72* – 56,10**

Закони зміни конструктивних і кінематичних параметрів

Закон зміни відстані від вічка нитководія до поверхні намотування, , м

Закон зміни співвідношення швидкостей,

Закон зміни зсуву вічка нитководія вздовж осі обертання пакування, , м

Закон зміни зсуву вічка нитководія перпендикулярно осі обертання пакування, , м

Параметри отриманих пакувань

Форма пакування | триконусна

Розміри отриманого пакування:

діаметр, , м

висота намотування, //, м

кут конусності торців, град |

0,212

0,15 / 0,27*/ 0,10**

55о

Щільність намотки, г/м3 | 0,32

Маса пряжі на пакуванні, кг | 1,8

Довжина пряжі на пакуванні, м | 5455

Примітка: * - на початку процесу намотування пакування;

** - в кінці процесу намотування пакування.

В технологічних процесах по переробці пакувань важливим параметром є «щільність намотування». Останній в значній мірі залежить від розташування витків пряжі на поверхні намотування. У зв’язку з цим графоаналітичним методом отримана розгортка витка, яка представлена на рис. 8 (виток 1, 2). Тут же представлена розгортка витка, яка отримана експериментально (виток 3, 4). Порівняльний аналіз теоретичних і експериментальних результатів показав досить тісну узгодженість в розгортках витків – коефіцієнт кореляції дорівнює 0,834.

Для перевірки ступеню впливу параметрів високошвидкісного намотування на якісні показники вовняної пряжі з декоративними ефектами були проведені дослідження фізико-механічних властивостей пряжі до і після перемотування. Аналіз результатів показав, що спосіб диференційного намотування пряжі при швидкості 30-40 м/с не здійснює істотного впливу на зміну фізико-механічних показників пряжі, які залишаються в нормованих межах.

Вовняна пряжа, яка перероблена на експериментальній мотальній установці, використана для розробки нового асортименту тканин пальтової групи у твидовому оформленні. Проектування кольоровидорисунків здійснювалось за допомогою комп’ютерної програми «Тканина», на яку отримано авторське право.

Отримані тканини захищені патентами України на промислові зразки.

Очікуваний економічний ефект від використання у безчовниковому ткацтві пакувань із вовняної пряжі з диференційною намоткою, отриманих на мотальному механізмі з малоінерційною розкладкою нитки, складає 17117 грн. при переробці 1000 кг вовняної пряжі апаратної системи прядіння.

ВИСНОВКИ

1. Теоретичні та експериментальні дослідження процесу малоінерційної розкладки нитки на високошвидкісних мотальних механізмах дозволили удосконалити технологію розкладки нитки на пакування та за рахунок використання диференційної намотки вирішити важливу техніко-економічну задачу – підвищити ефективність процесу формування пакувань.

2. Встановлено, що високошвидкісні мотальні механізми з малоінерційною розкладкою нитки не дозволяють формувати мотальні пакування без обмеження об’єму тіла намотки. Це є причиною недостатньої довжини нитки на пакуванні.

3. Встановлено, що збільшити довжину нитки на пакуванні можливо за рахунок використання способу диференційної намотки нитки на пакування, який полягає у послідовному зсуву шарів намотки уздовж осі обертання пакування.

4. З метою збільшення довжини нитки на пакуванні запропоновано пристрій мотального механізму з малоінерційною розкладкою нитки для диференційної намотки та спосіб для її реалізації, які захищені патентами України.

5. Вперше отримана математична залежність висоти розкладки нитки на пакування від радіусу нитководія, відстані від нитководія до поверхні намотування, кінематичного співвідношення швидкостей нитководія та поверхні намотування, а також радіусу пакування, яке формуємо.

6. Графоаналітичне дослідження процесу малоінерційної розкладки нитки на пакування дозволило вперше розробити технологію проектування пакування заданої форми, яка полягає у виборі способу високошвидкісного намотування пакування та визначенні законів зміни відповідних конструктивних або кінематичних параметрів в залежності від радіусу пакування, яке формуємо.

7. Експериментальна перевірка запропонованих рекомендацій показала можливість отримання заданої форми пакування з використанням способу диференційного намотування, що дозволило збільшити довжину нитки вовняної пряжі апаратної системи прядіння лінійної щільності 330 текс з декоративним ефектом «непс» в 2 рази у порівнянні з мотальними пакуваннями, які використовують у теперішній час у шерстоткацтві. При цьому процес перемотування відбувається при високій швидкості 30-40 м/с.

8. Апробація мотальних пакувань, які отримано способом диференційного намотування на мотальному механізмі з малоінерційною розкладкою нитки по технологічному режиму, який нами розроблений, підтвердила ефективність виконаних розробок. Очікуваний економічний ефект від впровадження технології диференційного намотування пакувань складає 17117 грн. при переробці 1000 кг вовняної пряжі.

Список опублікованих праць за темою дисертації

1. Прохорова І.А., Жук О.С. Класифікація способів намотування нитки на пакування на мотальному механізмі з малоінерційною розкладкою нитки // Вісник Київського національного університету технології і дизайну. – 2006. – №2(28). – С.28-32.

Особистий внесок: аналіз та узагальнення відомих способів намотування, визначено основні признаки класифікації.

2. Прохорова І.А., Жук О.С. Технологія формування мотальних пакувань з вовняної пряжі апаратної системи прядіння з ефектом «непс» // Проблемы легкой и текстильной промышленности Украины. – 2006. – №2(12). – С.73-76.

Особистий внесок: розробка технології формування мотального пакування вовняної пряжі апаратної системи прядіння з декоративним ефектом «непс».

3. Прохорова І.А., Жук О.С. Визначення висоти розкладки нитки на пакуванні // Вісник Київського національного університету технології і дизайну. – 2007. – №1(33). – С.98-101.

Особистий внесок: визначення математичної залежності висоти розкладки нитки на пакуванні від конструктивно-заправних та кінематичних параметрів мотального механізму з малоінерційної розкладкою нитки.

4. Жук О.С., Прохорова І.А, Михалойц В.П. Сучасні технології в художньому оформленні тканин // Легка промисловість. – 2007. - №1. – С.47.

Особистий внесок: запропонована імітаційна модель, що дозволяє в короткий термін проектувати різноманітні структури та дизайни зразків тканин.

5. Пат. 18432 А Україна, МПК В65Н 54/28 / Пристрій для малоінерційної розкладки нитки / І.А.Прохорова, А.Г.Домбровський, О.С.Жук, А.Г.Домбровська (Україна). - № 200604267; Заявлено 17.04.06; Опубл. 15.11.2006, - Бюл. №11.- 4 с.

Особистий внесок: запропоновано рівномірно переміщувати пакування вздовж осі його обертання з метою формування пакувань збільшеного об’єму.

6. Пат. 18501 А Україна, МПК В65Н 54/28 /. Спосіб високошвидкісного способу намотування нитки на пакування / І.А. Прохорова, О.С. Жук (Україна). – №200604798; Заявлено 03.05.06; Опубл. 15.11.2006, - Бюл. № 11. – 6 с.

Особистий внесок: отримано і експериментально підтверджено закон зсуву шарів намотування вздовж осі обертання пакування, що забезпечує спосіб диференційного намотування.

7. Комп’ютерна програма «Ткань»: А.с. 19192 Україна / І.А. Прохорова, О.Ю. Рязанова, О.С. Жук (Україна), № 19259; Заявл. 16.11.2006; Опубл. 10.01.2007.

Особистий внесок: розробка методики та алгоритму моделювання.

8. Пат. 14072 Україна, 05-05 / Текстильна тканина «Надін» / О.С.Жук, І.А.Прохорова (Україна). – № s200600880; Заявлено 08.06.2006; Опубл. 25.04.2007, - Бюл. № 5. – 4 с.

Особистий внесок: розробка колористичного оформлення та структури тканини.

9. Пат. 14073 Україна, 05-05 / Текстильна тканина «Аліса» / О.С.Жук, І.А.Прохорова (Україна). – № s200600881; Заявлено 08.06.2006; Опубл. 25.04.2007, - Бюл. № 5. – 4 с.

Особистий внесок: розробка колористичного оформлення та структури тканини.

10. Пат. 14546 Україна, 05-05 / Текстильна тканина «Ізольда» / О.С. Жук, І.А. Прохорова (Україна). – № s200601059; Заявлено 10.07.2006; Опубл. 10.07.2007, - Бюл. № 10. – 6 с.

Особистий внесок: розробка колористичного оформлення та структури тканини.

11. Пат. 14547 Україна, 05-05 / Текстильна тканина «Іванна» / О.С. Жук, І.А. Прохорова (Україна). – № s200601060; Заявлено 10.07.2006; Опубл. 10.07.2007, - Бюл. № 10. – 4 с.

Особистий внесок: розробка колористичного оформлення та структури тканини.

12. Пат. 14548 Україна, 05-05 / Текстильна тканина «Віолетта» / О.С. Жук, І.А. Прохорова (Україна). – № s200601062; Заявлено 10.07.2006; Опубл. 10.07.2007, - Бюл. № 10. – 4 с.

Особистий внесок: розробка колористичного оформлення та структури тканини.

13. Пат. 14703 Україна, 05-05 / Текстильна тканина «Олена» / І.А.Прохорова, О.С. Жук (Україна). № s200600909; Заявлено 15.06.2006; Опубл. 10.08.2007, - Бюл. № 12. – 4 с.

Особистий внесок: розробка колористичного оформлення та структури тканини.

14. Пат. 14720 Україна, 05-05 / Текстильна тканина «Джулія» / В.П.Михалойц, Л.М. Король, О.С. Жук (Україна). – № s200601438; Заявлено 11.09.2006; Опубл. 10.08.2007, - Бюл. № 12. – 4 с.

Особистий внесок: розробка структури тканини.

15. Пат. 14907 Україна, 05-05 / Текстильна тканина «Афіна» / О.С. Жук, І.А. Прохорова (Україна). – № s200601335; Заявлено 21.08.06; Опубл. 10.09.07, - Бюл. № 14. – 4 с.

Особистий внесок: розробка колористичного оформлення та структури тканини.

16. Пат. 15203 Україна, 05-05 / Текстильна тканина «Маргарита» / В.П. Михалойц, О.С. Жук (Україна). – № s 200602054; Заявлено 07.12.06; Опубл. 25.10.07, - Бюл. № 17. – 4 с.

Особистий внесок: розробка дизайну та структури тканини.

17. Пат. 15204 Україна, 05-05 / Текстильна тканина «Міранда» / Л.М.Король, О.С. Жук (Україна). – № s200602055; Заявлено 07.12.06; Опубл. 25.10.07, - Бюл. № 17. – 4 с.

Особистий внесок: розробка дизайну та структури тканини.

18. Жук О.С. Вдосконалення технології проектування пакувань великого розміру при високошвидкісному перемотуванні ниток // Тезисы докладов V-й Всеукраинской научно-практической конференции «Проблемы легкой и текстильной промышленности Украины». – Херсон, ХНТУ, 2005. – С. 278.

19. Жук О.С., Прохорова И.А. Проектирование структуры и современного дизайна тканей // Тезисы докладов Международной научно-технической конференции «Современные технологии и оборудование текстильной промышленности» (Текстиль–2006). – М., МГТУ им. А.Н.Косыгина, 2006. – С. 292.

Особистий внесок: розробка структур та дизайнів сучасних вовняних тканин пальтової групи.

20. Жук О.С. Проектування пакувань з заданою висотою розкладки нитки // Тезисы докладов VI-й Всеукраинской научно-практической конференции «Проблемы легкой и текстильной промышленности Украины». – Херсон, ХНТУ, 2006. – С. 172.

21. Жук О.С., Макаренко Е.Є. Сучасні технології отримання мотальних пакувань для шерстоткацтва заданої форми // Тези доповідей VI Всеукраїнської наукової конференції молодих вчених та студентів «Наукові розробки молоді на сучасному етапі». – К., КНУТД, 2007. – С. 177.

Особистий внесок: проведення експериментальних досліджень з формування мотальних пакувань заданої форми з вовняної пряжі апаратної системи прядіння.

Анотація

Жук О.С. Удосконалення технології малоінерційної розкладки нитки для формування пакувань. – Рукопис.

Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук за спеціальністю 05.18.19 – технологія текстильних матеріалів, швейних і трикотажних виробів. – Херсонський національний технічний університет, Херсон, 2008.

Дисертація присвячена розробці технології малоінерційної розкладки нитки, яка дозволяє за рахунок використання диференційної намотки підвищити ефективність процесу формування пакувань. Для її реалізації запропоновано пристрій мотального механізму з малоінерційною розкладкою нитки. Спосіб диференційного намотування полягає у послідовному зсуві шарів намотки уздовж осі обертання пакування і дозволяє формувати мотальні пакування з вовняної пряжі апаратної системи прядіння без обмеження об’єму тіла намотки зі збільшеною довжиною нитки. Об’єм і форма мотального пакування залежить від параметру «висота розкладки» нитки на пакуванні. Отримана математична залежність висоти розкладки нитки на пакування від конструктивних і кінематичних параметрів механізму і графоаналітичне дослідження процесу малоінерційної розкладки дозволили розробити технологію проектування пакування заданої форми. Розроблено технологічний режим формування мотальних пакувань заданої форми зі збільшеною довжиною нитки способом диференційного намотування.

Ключові слова: диференційне намотування, малоінерційна розкладка, пакування, форма, структура, залежність.

Аннотация

Жук О.С. Усовершенствование технологии малоинерционной раскладки нити для формирования паковок. – Рукопись.

Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук по специальности 05.18.19 – технология текстильных материалов, швейных и трикотажных изделий. – Херсонский национальный технический университет, Херсон, 2008.

Диссертация посвящена разработке технологии малоинерционной раскладки нити для формирования паковок.

Анализ результатов исследований по вопросам высокоскоростного перематывания с малоинерционной раскладкой нити позволил систематизировать и классифицировать движения нитераскладчика и поверхности наматывания. При этом установлено, что существующие высокоскоростные мотальные механизмы с малоинерционной раскладкой нити наряду с неоспоримым преимуществом этого способа – высокой скоростью перематывания нити – имеют ряд недостатков, и в частности ограничение размеров формируемой паковки, связанное с конструктивными особенностями мотального механизма. Одним из возможных путей увеличения размеров формируемой паковки является усовершенствование технологии малоинерционной раскладки нити на паковку способом дифференциального наматывания.

С целью реализации предложенной технологии разработан мотальный механизм с малоинерционной раскладкой и дифференциальной намоткой нити, который позволяет осуществлять смещение слоев намотки. Новый мотальный механизм с малоинерционной раскладкой нити, разработан на кафедре механической технологии волокнистых материалов Херсонского национального технического университета и защищен патентом Украины. Его отличительной особенностью является возможность осуществления смещения слоев намотки вдоль оси паковки.

Для данного мотального механизма разработан и защищен патентом Украины способ высокоскоростного формирования паковки заданной формы с максимально возможной длинной нити в ней. Нить наматывается на паковку по витку смещенной спирали. В результате этого слои намотки смещаются, а внутри слоя витки укладываются крестообразно. Такая намотка в практике наматывания называется дифференциальной.

Дифференциальная намотка позволяет практически без ограничений размеров тела намотки в осевом направлении формировать паковки любой формы из различных видов пряжи, в том числе шерстяной пряжи аппаратной системы прядения с декоративными эффектами и за счет этого увеличивать длину нити в паковке. Кроме того, за счет смещения слоев намотки увеличивается сцепление витков и устойчивость торцевых участков намотки. Это положительно сказывается при высокоскоростных процессах сматывания нити с паковки. Способ дифференциального наматывания позволяют наматывать паковки заданной формы.

Среди параметров тела намотки, влияющих на его форму определяющее значение имеет параметр «высота раскладки» нити на паковку. Зная зависимость изменения этого параметра в процессе формирования паковки можно прогнозировать желаемую форму тела намотки.

Для этой цели определена математическая зависимость между высотой раскладки нити и конструктивными и кинематическими параметрами процесса перематывания. Установлено, что высота раскладки нити зависит от радиуса вращения нитераскладчика, величины подъема нитераскладчика, кинематического соотношения скоростей вращения нитераскладчика и поверхности наматывания, а также от радиуса формируемой паковки.

На основании полученной математической зависимости проведено графоаналитическое исследование влияния вышеназванных факторов на величину высоты раскладки нити на паковку. Проведенный анализ позволил разработать технологию проектирования паковок заданной формы, которая заключается в выборе способа высокоскоростного наматывания и определения законов изменения конструктивных или кинематических параметров мотального механизма.

Для подтверждения разработанной технологии проектирования паковок заданной формы, проведен эксперимент по наработке паковок различной формы на экспериментальной установке мотального механизма. Для эксперимента использовали шерстяную пряжу аппаратного способа прядения линейной плотности 330 текс с дизайнерским эффектом «непс».

В результате экспериментальных исследований разработан технологический режим формирования мотальной паковки заданной формы с увеличенной длиной нити способом дифференциального наматывания.

Полученные паковки прошли апробацию на ЗАО «Камвольно-суконная компания «Чексил» (г. Чернигов). Мотальные паковки использовали в ткачестве в качестве уточных паковок на ткацких бесчелночных станках СТБ-4-180 и пневморапирных станках «Rapier Fast» при выработке тканей пальтовой группы в твидовом оформлении.

Предполагаемый экономический эффект от использования в ткачестве паковок с дифференциальной намоткой из шерстяной пряжи, полученных на мотальном механизме с малоинерционной раскладкой нити, составляет 17117 грн. при переработке 1000 кг шерстяной пряжи аппаратной системы прядения.

Ключевые слова: дифференциальная намотка, малоинерционная раскладка, паковка, форма, структура, зависимость.

The Summary

Zhuk O.S. The improvement low inertial lay-out a surface of formed spools technology. - Manuscript.

The dissertation on getting a scientific degree of the Candidate of Engineering Science on speciality 05.18.19 - Technology of textile materials, sewing and knitting wares. - Kherson State Technical University, Kherson, 2008.

Dissertation is devoted to development low inertial lay-out a surface of formed spools technology, which allows promote efficiency of process forming of packing due to the use of the differential winding. For it’s realization offered the winding mechanism with the low inertial lay-out of filament. The method of the differential winding consists in the successive change of winding layers along the axis of packings rotation and allows to form the winding packs from the woolen yarn of the instrument room system of spinning without limitation of volume of body of winding with extended length of filament. Volume and form of the winding packs depends on the parameter “height of lay-out” of filament on packs. Obtained mathematical dependence between height of lay-out of filament on packing from the structural and kinematics parameters of mechanism and grapho-analytical method of research of process of low inertial lay-out allowed to develop technology of planning of packing of the set form. The technological mode of forming of the winding packing of the set form with extended length of filament is developed by the method of the differential winding.

Key words: differential winding, low inertial lay-out, packing, form, structure, dependence.

Підписано до друку 06.05.2008. Формат А5. Папір офсетний.

Друк ризограф. Тираж 120 прим. Замовлення № _5168_.

Видавництво Херсонського національного технічного університету.

73008, м. Херсон, Бериславське шосе, 24

Тел. (0552) 32-69-93