Метод автоматизированных исследований характеристик системы заправки ткацкого станка тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 05.19.03, кандидат технических наук Тагильцев, Юрий Геннадьевич

• Тагильцев, Юрий Геннадьевич
• кандидат технических наук
• 1998

Оглавление диссертации кандидат технических наук Тагильцев, Юрий Геннадьевич

АННОТАЦИЯ

ВВЕДЕНИЕ

ГЛАВА 1. Соатаянж вопроса расчёта я прогнозирования натяженжя основы ткацкого станка м постановка задач исследования.

ГЛАВА 2. Разработка методов я установок для к<швряйввнталышх исследований

2.1. Описание измерительной системы для экспериментов на станке СТБ.

2.2. Стенд для изучения закономерности распространения продольной деформации по текстильным нитям при импульсном деформирующем воздействии.

2.3. Стенд для изучения закона взаимосвязи деформации и натяжения в ниши при импульсном деформирующем и смешанном деформационно-силовом воздействиях близких по характеристикам к реальному импульсу деформации нитей основы в процессе прибоя

2.4. Экспериментальный стенд для изучения закономерностей распространения деформации по нити при наличии барьера трения при импульсном воздействии.

ГЛАВА 3. Эхссдодошенгально - аналитические наследования : поиск структур основных модельнму уравнений.

3.1. Выбор структуры уравнения взаимосвязи деформации и натяжения.

3.2. Выбор зависимости х.

3.3. Модельное уравнение для расчета волновых процессов.

3.4. Модель системы ^нить - галево" при условии бесконечной скорости распространения деформации.

ГЛАВА 4. Апробация моделей ж идрамеаротеекая идентификация. 89 4 л. Параметрическая идентификация по модели волновых процессов.

4.2. Определение параметров модели (3.3) с переменной т по результатам экспериментов с короткими нитями.

4.3. Определение параметров модели барьера трения

ГЛАВА 5» РлсчЛт нлтхатлхя основы я цикле работы станка СТБ при вирабоажв ткшим полотняного переплетения

5.1. Методика обработки результатов экспериментальных исследований на станке СТБ.

5.2. Модель работы системы заправки станка СТВ в процессе зевообразования,

5.3. Исследование модели "Зев-о".

5.4. Апробация модели л,ЗЕВ-0".

5.5. Моделирование натяжения нитей основы в процессе прибоя.

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Метод автоматизированных исследований характеристик системы заправки ткацкого станка»

В современных условиях особо« значение приобретает способность текстильного производства (в частности - ткацкого) быстро реагировать на запросы рынка. Для этого необходима научно-техническая база, которая позволяла бы в кратчайшие сроки проводить необходимые исследования и разрабатывать новые требуемые технологические режимы ткачества. Создание такой базы невозможно без глубокого понимания сущности процессов тканеобразования. В свою очередь, понимание этих процессов должно базироваться на описании взаимосвязи деформации и натяжения в текстильной нити, взаимодействия нити с различного рода направляющими, взаимодействия нитей между собой и др.,

В настоящий момент отсутствует общепринятая классическая теория тканеобразования. нет также единого мнения о том, какой закон взаимосвязи деформации и натяжения в текстильных нитях следует применять в расчётах параметров процесса тканеобразования. Фундаментальное понятие коэффициента жесткости нити и системы заправки до сих пор не получило однозначного определения, так как оно зависит всякий раз от принимаемой модели взаимосвязи деформации и натяжения (ВДК).

Настоящая работа посвящена выбору и обоснованию закона ВДН и разработке автоматизированной методики определения основных характеристик и параметров работы системы заправки ткацкого станка.

АКТУАП ЬНОСТ Ь. Внедрение в производство новых технологий, систем АСУТП и АРМ технолога, а также, дальнейшее совершенствование отечественного ткацкого оборудования невозможно без применения моделей процесса ткачества, основу которых составляют уравнения взаимосвязи деформации и натяжения в нитях и ткани» Эффективная и малозатратная модернизация как технологического процесса ткачества, так и самих ткацких станков невозможна без глубокого понимания сущности деформационных процессов, происходящих в системе заправки ткацкого станка.

Настоящая работа направлена на создание универсальной теории процесса формирования ткани и решает одну из множества связанных с этим процессом задач.

ЦЕЛЬ^ ИССЛЕДОВАНИЙ. Целью диссертационной работы является развитие теоретической базы, необходимой для совершенствования технологического процесса тканеобразования, на основе математического моделирования взаимосвязи деформаций, натяжения и конструктивных параметров ткацкого станка,

В соответствии с общей целью в работе решены следующие задачи:

1. Разработка универсального программно^аппаратного исследовательского комплекса.

2. Выбор уравнения взаимосвязи деформации и натяжения в текстильных нитях и разработка методов определения его параметров.

3, Исследование деформационных характеристик текстильных нитей .

4, Создание математической и вычислительной модели работы системы заправки ткацкого станка в процессе эевообразования, базирующейся на установленном законе взаимосвязи деформации и натяжения нитей основы и информации о конструктивных параметрах станка.

МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ. Решение поставленных задач осуществлялось с применением экспериментальных и аналитических методов. При теоретических исследованиях использовались методы математического анализа, теории автоматических систем, теоретической механики. В экспериментальных исследованиях применялись методы тензометрии и бесконтактного оптического измерения перемещений, положенные в основу создания универсального программно-аппаратного исследовательского комплекса. Вся экспериментальная информация хранилась и обрабатывалась в ЭВМ,

НАУЧНАЯ НОВИЗНА РАБОТЫ. В диссертационной работе впервые:

- предложено нелинейное уравнение взаимосвязи деформации и натяжения для текстильных нитей, отличающееся от известных введением нелинейности по параметру времени, и способное за счёт этого с достаточной точностью описывать все реологические процессы, протекающие в нитях, в широком диапазоне скоростей и режимов деформирования; разработаны экспериментально аналитические методы определения его параметров;

- дано строгое определение квазистатического натяжения нитей основы и разработан метод его экспериментально^аналитического определения;

- на основе предложенного уравнения взаимосвязи деформации и натяжения разработан метод расчёта отклонения натяжения нитей основы от квазистатического натяжения в процессе зевообразования и установлены причины и величина повышения в процессе прибоя натяжения нитей основы в передней части зева по сравнению с натяжением в зоне ламели-скало;

- доказана независимость коэффициента жесткости нити (в рамках предложенного уравнения взаимосвязи деформации и натяжения) от скоростных характеристик нагружения (деформирования) образца нити, что позволяет применять это уравнение для описания широкого диапазона режимов работы нитей без изменения значения коэффициента жёсткости.

П Р АКТ ИЧ ЕС КАЯ ЗНАЧ ИМОСТ Ь РАБОТ Ы. Диссертационная работа выполнялась в рамках научного направления вуза "Создание новых ресурсосберегающих, экологически чистых технологий производства текстильных изделий с применением методов автоматизированного проектирования" и в соответствии с темой № 23-БФ-97 "Разработка методов, технических и программных средств для экспресс-оценивания технологической и экономической эффективности производства льняной ткани"

Предложенная система математических моделей взаимосвязи деформации и натяжения нитей, движений берда, ремиз и скала позволила повысить достоверность расчётных тензограмм, вскрыть причины резкого повышения предприбойного натяжения основы на станках СТБ с подвижным скалом и натяжения в передней части зева по сравнению с натяжением в задней части при прибое. Это позволяет моделировать и производить оценку напряжённости процесса формирования ткани при различных вариантах настройки станка.

Разработанный универсальный прграммно-аппаратный исследовательский комплекс значительно сокращает затраты времени на проведение научно-исследовательских работ, что особенно важно в современных условиях, требующих быстрой реакции науки на запросы производства.

Разработанные модели при дальнейшем совершенствовании могут войти в общую исследовательскую программу создания АРМ технолога и АСУТП ткачества.

АПРОБАЦИЯ РАБОТЫ. Основные материалы диссертационной работы доложены и получили положительную оценку:

- на заседаниях кафедры ткачества КГТУ (1996-1998 г.г.); на семинаре "Технология текстильных материалов" КГТУ,

1998г.?

- на Международной научно-технической конференции "Современные наукоёмкие технологии и перспективные материалы текстильной и лёгкой промышленности" (Прогресс-98), Иваново, 1998 г.;

- на Международной научно-технической конференции "Актуальные проблемы переработки льна в современных условиях" (Лён-98), Кострома, 1998 г.

ПУБЛИКАЦИИ. По материалам диссертации опубликовано две статьи.

ОБЪЁМ РАБОТЫ. Диссертационная работа состоит из введения, пяти глав, общих выводов, списка использованных источников (35 наименований) и 3 приложений- Диссертация изложена на 200 страницах машинописного текста, содержит 71 рисунок и 8 таблиц.

Заключение диссертации по теме «Технология текстильных материалов», Тагильцев, Юрий Геннадьевич

ОБЩИЕ ВЫВОДЫ.

1. Состояние текстильного материала на ткацком станке для всего диапазона скоростей деформирования нитей необходимо рассматривать в рамках математических моделей, включающих в себя в качестве одного из параметров время.

2. Нелинейная по параметру времени механико-математическая модель взаимосвязи деформации и натяжения при равенстве числа параметров может давать не менее точные описания деформационных процессов в текстильных нитях, чем уравнения теории наследственной вязко-упругости. Все параметры предложенной модели имеют физический смысл и относительно легко определяются при различных условиях испытаний, в том числе, и по результатам натурных экспериментов на реальном ткацком станке.

3. Важным свойством предложенной модели взаимосвязи деформации и натяжения является независимость коэффициента жёсткости нити от скоростных характеристик условий испытаний.

4. Предложенная модель взаимосвязи деформации и натяжения является универсальной в смысле возможности определения ев параметров для всего диапазона скоростей деформирования, возникающих в процессе ткачества, и возможности учёта в рамках одной модели всего спектра реологических явлений, протекающих в нитях основы на работающем ткацком станке. Созданная на её основе модель работы системы заправки ткацкого станка типа СТБ учитывает все виды реологических процессов, протекающих в нитях основы, и доказывает их существенность в процессе формирования натяжения нитей основы в цикле работы станка.

5. Пренебрежение реологическими процессами в нитях основы не позволяет однозначно и независимо от режима деформирования нитей определять коэффициенты жёсткости нитей основы и системы заправки, тогда как правильный учёт этих процессов стабилизирует параметр жёсткости и делает его универсальным.

6. Созданная модель работы системы заправки ткацкого станка в процессе зевообразования позволила дать строгое определение квазистатического натяжения нитей основы, как натяжения соответствующего нулю модели при совмещении и совпадении модельного и экспериментального (фактического) графиков натяжения.

7. Установлено, что причина резкого подъёма предприбойного натяжения на станках с подвижным скалом типа СТБ - это обусловленная силами сухого трения задержка скала в верхнем положении до момента прибоя.

8. Выявлена причина превышения (30-40%) натяжения нитей основы в передней части зева по сравнению с натяжением у скала, которая заключается в совместном действии двух факторов: вязкой компоненты трения и реологического процесса в нити основы.

9. Созданный программно-аппаратный исследовательский комплекс позволяет значительно ускорить и повысить точность и достоверность научно-исследовательских работ по совершенствованию оборудования и процессов тканеобразования.

1. Васильченко В.Н. Исследование процесса прибоя утка.-М.:Гизлегпром,1959.

2. Васильченко В*Н. Прибой уточной нити.-М.: Легпромбытиздат, 1993, 191 с.

3. Глотова Т.М, Моделирование работы основного регулятора и оптимизация его настройки. : Дис. .канд. техн. наук.-Кострома,КТИ,1983.

4. Гордеев В. А- Динамика механизмов отпуска и натяжения основы ткацких станков.-М.:Лёгкая индустрия.-1965.

5. Гордеев В.А.,Волков П.В, Ткачество.-М.Лёгкая и пишевая промышленность ,1984.

6. Ефремов Е.д. Деформация упругой системы заправки на ткацком станке: Учебное пособие,-Иваново: ИХТИ, 1979,-73с.

7. Ефремов Д.Е.,Ефремов Е.Д. Деформация и натяжение основной нити вследствие зевообразования и прибоя//Изв.вузов. Технология текстильной промышленности.-1988,N4,-С.41-44. б. Ефремов Е.Д., Ефремов Д.е., Пашкова Г.Ф., Шутова С*А. Взаимодействие основной нити с галевом ремизки. // Изв.вузов Технология текстильной промышленности 1987. »5.

У7

9. Кудряшова Н.И., Кудряшов б. А. Высокоскоростное растяжение текстильных материалов.-М.: Лёгкая индустрия, 1974.

10. Кукин г.н.,Соловьёв А.Н.,Текстильное материаловедение.-М. : Легпромбытиздат, 198Э,

11. Лапшин В. Б. Датчик для измерения натяжения одиночной нити.//Текстильная промышленность.-1995. №12.

12* лустгартен Н.В* Разработка методов оптимизации и стабилизации технологического режима процесса образования ткани: Дис.докт. техн. наук.

Кострома,1983.

13. Лустгартен Н.Б., Пыханова Т.в., Садовская О.Б. Изменение натяжения основы по глубине заправки ткацкого станка.//Изв. вузов,Технология текстильной промышленности.^1993.-»4.С.35-38„

14.Мигушов И.И. Механика текстильной нити и ткани.-М.:Лёгкая индустрия,1980.

15. Молчанов М.Н. Машинные методы решения прикладных задач. Дифференциальные уравнения/ Киев¡Наук.думка, 1988.-344с.

16. мортон В.М., Хёрл Д.В.С. Механические свойства текстильных волокон.-М.:Лёгкая индустрия,1971.

17. Налётов В.В. Определение скорости распространения упругой деформации в текстильных нитях. - " Технология текстильной промышленности 1976, N 4, с. 19-22,

18. Налётов Б.В. Исследования и методы проектирования механизмов дополнительного перемещения основы на ткацких станках: Дис.- канд.техн.наук.-Кострома:KTИ, 1975.

19. Николаев С.Д. Использование наследственной теории вязкоупругости при исследований натяжения основных нитей по глубине заправки ткацкого станка./Сб. науч. трудов "Разработка и совершенствование технологии и оборудования ткацкого производства". - Иваново, 1988. С.44-50.

20. Проталинский С.Е., Букина C.B., Сторц Т.П», Кулемкин Ю. В. Моделирование силового воздействия ткани на шпарутку.// Изв.вузов. Технология текстильной промышленности.-1996,N6.-С,51-53.

21. Самарский A.A., Гулин A.B. Численные методы: Учеб, пособие для вузов.-М.: Наука. , 1989.-432с.

22. Севостьянов А.Г. Методы и средства исследования механико-технологических процессов текстильной промышленности.-М:Лёгкая индустрия, 1980. С.392.

23. Севостьянов А.Г., Севостьянов п.А. Моделирование технологических процессов (в текстильной промышленности).-М.: Лёгкая и пищевая промышленность, 1984. С.304.

24.Сталевич A.M. Исследование упругорелаксационных свойств синтетических волокон технического назначения.:Дис. .Докт, техн. наук. -л.:1973. 25- Фурычева М.С. Разработка метода прогнозирования ряда технологических параметров процесса формирования ткани на основе теории нелинейной наследственной вязкоупругости. Дис. .канд. техн. наук. -КГТУ, 1997-26. Шосланд Я. О методах испытания длинномерных текстильных изделий на растяжение при кратковременной импульсной нагрузке.// Изв. вузов. Технология текстильной промышленности, 1996, N 3, с. 105-106. 27- Ямщиков C.B. Развитие теории формирования ткани и методов прогнозирования технологических параметров процесса ткачества: Дис.докт.техн.наук,

Кострома,1997.

28. ямщиков с.в. Исследование вибрационного прибоя утка и методы проектирования тканеформирующих механизмов вибрационного типа: Дис.канд.техн,наук.

Кострома:КТИ,1978. 2Э. Ямщиков C.B. Взаимосвязь напряжений и деформаций в нитях и ткани для деформации растяжения- //Изв. вузов. Технология текстильной промышленности.-1995.-№ 3. С. 35-39, » 4. С.36-41„ 30. Ямщиков C.B. Деформация нитей основы на ткацком станке с подпружиненной скальной системой.//Изв. вузов.

Технология текстильной промышленности.-1995.-N» 5. С.32

35.

31. Ямщиков C.B. Смещение опушки ткани в глубину зева на ткацком станке, работающем в стационарном режиме. //Изв.вузов. технология текстильной промышленности.-1996,N1.-С.31-34.

32-Ямщиков C.B., Власов П.В. Взаимосвязь напряжений и деформаций в текстильных нитях при кратковременных нагружениях./ЦНИИТЭИлегпром "Хлопчатобумажная промышленность"', обзорн. инф., 1990, № 11, 71с.

33. Ямщиков C.B., Плаксин Анализ релаксационных процессов упругой системы заправки ткацкого станка.// изв.вузов. Технология текстильной промышленности.-1992,N1.-С.42-45.

34. Ямщиков C.B. Крутикова В.Р. К вопросу деформации ткани при зевообраэовании.//Изв.вузов. Технология текстильной промышленности.-1991,N5.-С.47-50.

35. Ямщиков C.B. Крутикова В.Р. Определение числа сдвигаемых уточин в зоне формирования ткани.//Изв.вузов. Технология текстильной промышленности.-1994,Кб.-С.37-40.