Метод оценки деформационных свойств пряжи для трикотажного производства тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 05.19.01, кандидат технических наук Общанская, Ирина Вячеславовна

• Общанская, Ирина Вячеславовна
• кандидат технических наук
• 2004

Оглавление диссертации кандидат технических наук Общанская, Ирина Вячеславовна

ВВЕДЕНИЕ.

1 .АНАЛИЗ СОСТОЯНИЯ ВОПРОСА И ПОСТАНОВКА

ЗАДАЧ ИССЛЕДОВАНИЯ.

1.1.Модели длины нити в петле.

1.2,Оценка деформационных и фрикционных свойств нитей.

1.2.1. Деформация растяжения нити.

1.2.2. Деформация изгиба нити.

1.2.3. Фрикционные свойства нити.

Выводы по разделу и постановка задач исследования.

2.СРАВНИТЕЛБНЫЙ АНАЛИЗ МЕТОДОВ ОПРЕДЕЛЕНИЯ

ДЛИНЫ НИТИ В ПЕТЛЕ.

2.1.Методика проведения анализа.

2.2.Расчет и анализ параметров структуры трикотажа.

2.2.1.Геометрические модели длины нити в петле.

2.2.2.Модели, описывающие упругую осевую линию нити в петле.

2.2.3.Математическая модель изогнутой нити в петле.

Выводы.

3.ИССЛЕДОВАНИЕ ДЕФОРМАЦИОННЫХ И ФРИКЦИОННЫХ ХАРАКТЕРИСТИК ПРЯЖИ.

3.1.Деформация растяжения пряжи.

3.1.1.Оценка упругих и пластических свойств пряжи при растяжении.47 3.1.2.Деформация пряжи после вязания.

3.2.Деформация изгиба пряжи.

3.2.1 .Методика исследования.

3.2.2.0ценка упруго-пластических свойств пряжи при изгибе.

3.3.Методика определения жесткости нити на изгиб.

3.3.1.Теоретическое обоснование.

3.3.2.0писание экспериментального стенда.

3.3.2.1 .Деформация нити в статических условиях нагружения.78 3.3.2.2.Деформация нити в динамических условиях нагружения.

3.3.3. Анализ результатов исследования.

Выводы.

4.ВЗАИМОСВЯЗБ ФИЗИКО-МЕХАНИЧЕСКИХ СВОЙСТВ ПРЯЖИ

С ПАРАМЕТРАМИ СТРУКТУРЫ ТРИКОТАЖА.

Выводы.

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Метод оценки деформационных свойств пряжи для трикотажного производства»

Актуальность темы. В настоящее время в отечественной трикотажной промышленности сложилась достаточно сложная ситуация, связанная со снижением спроса на российские товары. Низкая конкурентоспособность значительной части выпускаемой продукции настоятельно требует обновления ассортимента, повышения качества трикотажа и снижения его себестоимости. Решение этих задач возможно при создании гибких производств, базирующихся на современных информационных технологиях, т.е. разработке адекватных моделей процесса вязания, основанных на объективной оценке свойств нити и на современных представлениях о взаимосвязи свойств нити, параметров режима вязания и параметров структуры трикотажа.

На текстильном оборудовании пряжа получает комплекс нагрузок и деформаций от растягивающих, изгибающих и истирающих воздействий, причем диапазон получаемых усилий и удлинений весьма широк. Существующие методы определения физико-механических характеристик пряжи не всегда позволяют получить комплексную характеристику для прогнозирования поведения нити в различных условиях ее переработки. В связи с этим, тема, направленная на разработку методов определения характеристик пряжи при комплексном воздействии растяжения, изгиба и трения, что имеет место при формировании трикотажа, является актуальной.

Диссертационная работа выполнялась в рамках научного направления Костромского государственного технологического университета "Создание новых ресурсосберегающих, экологически чистых технологий производства текстильных изделий с применением методов автоматизированного проектирования" по теме № 4.3-БФ-02 "Создание системы автоматизированного проектирования трикотажа сложных комбинированных переплетений".

Целью работы является создание новых методов оценки деформационных и фрикционных свойств текстильных нитей для повышения точности прогнозирования технологических параметров структуры трикотажа.

Для достижения поставленной цели в работе решаются следующие задачи:

- оценка работоспособности моделей, описывающих длину нити в петле;

- определение составляющих деформации растяжения нити, получаемой в процессе вязания;

- исследование упруго-пластических свойств нити при изгибе и растяжении;

- разработка экспериментально-аналитического метода определения жесткости нити на изгиб;

- оценка фрикционных и деформационных свойств нитей различного волокнистого состава и разной линейной плотности;

- определение взаимосвязи физико-механических свойств нитей и параметров структуры трикотажа.

Научная новизна работы заключается в том, что впервые:

- предложен экспериментально-аналитический метод определения параметров трения и жесткости нити при изгибе, позволяющий получить характеристики нити для широкого диапазона усилий и деформаций, имеющих место при формировании трикотажа;

- разработана методика исследования релаксационных процессов, протекающих в пряже после вязания, и определены составляющие деформации растяжения нити, получаемой в процессе вязания;

- разработана методика оценки упруго-пластических свойств нити при статическом нагружении, позволяющая определить долю необратимой составляющей деформации изгиба;

- предложены эмпирические уравнения для проектирования параметров структуры трикотажа с учетом предложенных в работе характеристик нитей;

- установлен характер влияния физико-механических параметров пряжи на конфигурацию петельной структуры трикотажа.

Практическая значимость полученных результатов состоит в следующем:

- разработаны устройства для определения параметров трения и коэффициента жесткости нити при изгибе в статических и динамических условиях;

- сформирована база данных по физико-механическим характеристикам нитей с^ различного волокнистого состава;

- повышена точность определения характеристик нити за счет использования компьютерных технологий.

Новизна предлагаемых решений подтверждена авторским свидетельством на полезную модель и патентом на способ. Способ определения фрикционных и деформационных характеристик пряжи принят к использованию в НИИТТ (г. Ярославль).

Разработанные методики определения упруго-пластических свойств нити, получаемых в процессе вязания, фрикционных и деформационных характери-^ стик нити, а также экспериментальная установка используются при проведении лабораторных работ по дисциплинам "Механика текстильных материалов", "Методы и средства исследований технологических процессов".

Апробация работы. Основные научные положения и результаты работы были доложены и получили положительную оценку на:

- межвузовских научно-технических конференциях молодых ученых и студентов (г. Кострома) в 2000 - 2003 годах;

-V - межвузовской научно-технической конференции аспирантов, магистров и студентов «Молодые ученые - развитию текстильной и легкой промышленности. Поиск - 2001» (г. Иваново);

- международной научно-технической конференции «Современные наукоемкие технологии и перспективные материалы текстильной и легкой промышленности. Прогресс - 2002» (г. Иваново);

- международной научно-технической конференции «Актуальные проблемы переработки льна в современных условиях. Лен - 2002» (г. Кострома);

- общероссийском научном семинаре «Технология текстильных материалов» (г. Кострома) в 2002 г.

Публикации. По результатам проведенных исследований опубликовано 11 печатных работ, в том числе, свидетельство на полезную модель и патент на способ.

Структура и объем работы. Диссертационная работа изложена на 126 страницах машинописного текста и состоит из введения, четырех глав, общих выводов, списка литературы, содержащего 55 наименований, и приложений. Работа содержит 53 рисунка и 41 таблицу.

Заключение диссертации по теме «Материаловедение производств текстильной и легкой промышленности», Общанская, Ирина Вячеславовна

ОБЩИЕ ВЫВОДЫ

1 .В результате анализа состояния вопроса исследования установлено, что:

- известные модели для расчета одного из важных параметров структуры трикотажа - длины нити в петле, могут быть использованы только после получения ряда параметров из связанного образца трикотажа, что ограничивает возможности применения этих моделей для прогнозирования;

- существующие методы оценки жесткости нити при изгибе не учитывают изменение условий нагружения нити, что требует проведения дополнительных испытаний.

2.Сравнительный анализ результатов расчета длины нити в петле показал большое отклонение этого параметра от фактического значения при расчете по моделям геометрического подобия петельной структуры. Меньшую ошибку расчета дают модели формы упругой нити в петле, основанные на теории гибких упругих стержней, и ошибка минимальна для варианта, где в качестве исходных данных используется параметр, величина которого зависит от свойств нити.

3.Исследования деформации полученной нитью в процессе вязания, показали, что она полностью исчезает в результате отлежки трикотажа (7. 18 часов), т.е. является обратимой и может быть отнесена к эластической составляющей общей деформации нити. Это позволяет не рассматривать деформацию нити как самостоятельный фактор при оценке ее свойств. Увеличение натяжения нити при вязании и скорости ее потребления иглами приводят к возрастанию скорости исчезновения эластической составляющей деформации пряжи.

4.Разработанный метод определения упруго-пластических свойств нитей при совместных изгибе и растяжении позволил:

- получить информацию о полной деформации изгиба и ее составляющих;

- установить наличие пластической составляющей деформации изгиба у всех видов нитей;

- количественно представить взаимосвязь составляющих деформации с линейной плотностью нитей и нагрузкой на нее.

5.Предложен и обоснован экспериментально-аналитический метод определения жесткости нити при изгибе с совместным действием трения и растяжения, отличающийся использованием постоянных параметров трения, новизна которого защищена патентом РФ.

6.Метод оценки деформационных и фрикционных свойств нитей при изгибе реализован в двух вариантах устройств для статических и динамических испытаний, которые позволяют получить информацию о постоянных параметрах трения и жесткости нитей при изгибе в большом диапазоне изменения нагрузки на нить.

7.В результате исследования нитей разного волокнистого состава и линейной плотности установлено, что:

- с увеличением линейной плотности нити одного волокнистого состава параметры трения и жесткость на изгиб увеличиваются;

- при увеличении диаметра цилиндра, огибаемого нитью, параметры трения и жесткость нити на изгиб уменьшаются;

- величина параметров трения и жесткости нити на изгиб меньше при динамических условиях нагружения, чем при статических.

8.Анализ результатов регрессионного анализа позволил определить степень влияния исследуемых свойств нитей на изменение структуры трикотажа:

- изменение показателей свойств пряжи приводит к изменению конфигурации петли и мало влияет на длину нити в петле;

- наибольшее влияние на параметры структуры трикотажа оказывает параметр трения. Исключение составляют его влияние при большей глубине кулирования на телескопический заход, где доминирует пластическая составляющая деформации изгиба, а также на длину нити в петле - наибольшее влияние принадлежит неучтенным факторам;

- линейная плотность пряжи оказывает наибольшее влияние на ширину петли, причем с увеличением глубины кулирования степень влияния уменьшается;

- коэффициент жесткости пряжи при изгибе и параметр трения оказывают наибольшее влияние на высоту петельного ряда для образцов с большей глубиной кулирования. При меньшей глубине кулирования влияние жесткости пряжи на изгиб невелико по сравнению с влиянием других факторов;

- коэффициент жесткости пряжи на растяжение и пластическая составляющая деформации пряжи в большей степени влияют на телескопический заход петли; влияние факторов на петельный шаг небольшое, с увеличением глубины кулирования оно снижается;

- распределение степени влияния факторов на длину нити в петле и петельный шаг совпадает для меньшей глубины кулирования. С увеличением глубины кулирования влияние факторов на длину нити в петле уменьшается, а при большей глубине кулирования степень влияния неучтенных факторов, по сравнению с другими, возрастает на порядок.

9.Полученные адекватные регрессионные уравнения для расчета параметров структуры трикотажа могут быть использованы для последующего прогнозирования при проектировании трикотажа переплетением гладь из любой пряжи на конкретном оборудовании в заданном диапазоне изменения глубины кулирования.

Список литературы диссертационного исследования кандидат технических наук Общанская, Ирина Вячеславовна, 2004 год

1.Труевцев А.В. Модель петли А.С.Далидовича в свете современных теоретических представлений. // Изв.вузов. Технология текстильной промышленности, 2002, №4-5.-С.99.

2. Munden D.L.// Journal of the Textile Institute. 1959. Vol.50 No.7. -P.448- 471.

3. Шалов И.И., Далидович A.C., Кудрявин Л.А. Технология трикотажного производства. -М.: Легкая и пищевая промышленность, 1984.

4. Труевцев А.В. Прикладная механика трикотажа: Учеб.пособие. СПб.: СПУТД, 2001.

5. Гарбарук В.Н. Расчет и конструирование трикотажных машин. Л.: Машиностроение, 1966.

6. Пинхасович А.В. Особенности переработки асбестовых нитей на плос-кофанговых машинах низких и сверхнизких классов.: Дис.канд. техн. наук -М.:МТИ, 1975.

7. Симин С.Х. Теоретические основы процесса петлеобразования двух-фантурных кругловязальных машин. Дисс. докт. тех. наук. Л.ЛИТЛП, 1970

8. Савина С.А. Исследование натяжения нити при вязании на плоскофан-говой машине: Дис.канд. техн. наук —Л.: ЛИТЛП, 1974.

9. Postle R., Munden D.L.// Journal of the Textile Institute. 1967. Vol.58 No.8. - P.329- 365.

10. Труевцев А.В. Теоретические основы проектирования параметров ку-лирного трикотажа и разработки технологических режимов ее производства с учетом деформационных свойств нитей и полотен. Дисс. док. техн. наук. -СПб., 1997.-780 с.

11. Щербаков В.П. Вариант построения решения задачи о расчете длины нити в петле. // Изв.вузов. Технология текстильной промышленности, 1999, №1.-С.81.

12. Крутикова В.Р., Ямщиков С.В. Технология поперечно-вязаного трикотажа. Учебное пособие. Кострома: КГТУ, 2000. - 82 с.

13. Тиранов В.Г. Релаксационные процессы и способы их оценки в нагруженных комплексных нитях. Дисс. док. техн. наук. - Л., 1980. — 380 с.

14. Сталевич A.M. Исследование упруго-релаксационных свойств синтетических волокон технического назначения. Дисс. док. техн. наук. - Л., 1973.-250 с.

15. Матуконис А.В. Строение и механические свойства неоднородных нитей. -М.: Легкая индустрия, 1971. — 191 с.

16. Мередит Р., Херл Д.В.С. Физические методы исследования текстильных материалов. М.: Гизлегпром, 1963. - 387 с.

17. Мортон В.Е., Херл Д.В.С. Механические свойства текстильных волокон. -М.: Легкая индустрия, 1971. 181 с.

18. Ямщиков С.В., Переверзев А.П. Исследования взаимосвязи напряжений и деформаций в целлюлозных и полиэфирных волокнах. // Изв.вузов. Технология текстильной промышленности, 1996 №6.

19. Лапшин А.Б. Основы теории вязкоупругости для текстильных материалов. Кострома, 1999.

20. Гордеев В.А. Динамика механизмов отпуска и натяжения основы ткацких станков. М.: Легкая индустрия, 1965.

21. Примаченко Б.М., Прохорова И.А. Зависимость между начальным натяжением и модулем жесткости хлопчатобумажной пряжи. // Изв.вузов. Технология текстильной промышленности, 1987 №3.

22. Налетов В.В. Определение скорости распространения упругой деформации в текстильных нитях. // Изв.вузов. Технология текстильной промышленности, 1976 №4. С.8-10.

23. Ямщиков С.В. Зависимость упругих свойств пряжи от скорости ее нагружения. // Изв.вузов. Технология текстильной промышленности, 1977 №5. С.31-34.

24. Коритысская Т.Я. О методике определения жесткости нитей. // Изв.вузов. Технология текстильной промышленности, 1976 №3. С.25-27.

25. Мигушов И.И. Определение характеристик нелинейной зависимости напряжения-деформация при динамическом растяжении текстильных нитей. // Изв.вузов. Технология текстильной промышленности, 1977 №2. С. 11-13.

26. Ямщиков С.В. Взаимосвязь между усилием и деформацией в упруго-напряженной нити (пряже). // Изв.вузов. Технология текстильной промышленности, 1989 №6. С.31-34.

27. Ямщиков С.В. Развитие теории формирования ткани и методов прогнозирования технологических параметров процесса ткачества. Дисс. док. техн. наук. - Кострома, 1997. - 615 с.

28. Ломов С.В. Прогнозирование строения механических свойств технических тканей методами математического моделирования.: Автореф. дисс.док. техн. наук. СПб., 1995. -22с.

29. Труевцев А.В., Кивипелто В.Г. Определение жесткости при изгибе. // Изв.вузов. Технология легкой промышленности, 1991 №6. С.71-76.

30. Лазаренко В.М. Процессы петлеобразования. М., Легпромбытиздат, 1986.- 136 с.

31. Алешин П.А. Исследование технологических факторов, определяющих процесс перемотки пряжи на уточно-мотальных автоматах. Дисс.канд. техн. наук. М., МТИ, 1959. - 180с.

32. Кряжев Д.Н. Сравнительный анализ тормозных приспособлений, применяемых на чулочных автоматах.: Дисс.канд. техн. наук. М., МТИ, 1954.-200с.

33. Сурков К.С. Влияние жесткости нити на ее натяжение при взаимодействии с петлеобразующими органами трикотажных машин. Л., изд-во Ленинградского университета, 1974. - 107 с.

34. Каган В.М. Взаимодействие нити с рабочими органами текстильных машин. М.: Легкая и пищевая промышленность, 1984.

35. Мигушов И.И. Механика текстильной нити и ткани. М.:Легкая индустрия, 1980.

36. Цитович И.Г. Технологическое обеспечение качества и эффективности процессов вязания поперечновязанного трикотажа. — М.:Легпромбытиздат, 1992.

37. Мигушов И.И., Ахмад Али. Экспериментально-аналитический метод определения изгибной жесткости текстильных материалов с учетом их эластических свойств. // Изв.вузов. Технология текстильной промышленности, 1993 №4. С.З.

38. Мигушов И.И., Ахмад Али. Экспериментальные результаты определения характеристик изгибной жесткости текстильных материалов. // Изв.вузов. Технология текстильной промышленности, 1994 №1. С.З.

39. Крагельский И.В. Молекулярно-механическая теория трения. Трение и износ в машинах. Труды Второй Всесоюзной конф. по трению и износу в машинах. - М.-Л.: изд-во АН СССР, 1949 г. т.Ш, 178-183 с.

40. Цитович И.Г. Научные основы технического обеспечения качества и эффективности процессов вязания поперечновязаного трикотажа. Дисс. док. техн. наук. - М., 1985. - 400 с.

41. Моисеенко М.М. Изучение трения пряжи. Сб. "Трение волокнистых материалов", М. 1934 г.

42. Крагельский И.И. Трение волокнистых веществ. М.:Гизлегпром, 1941.- 127с.

43. Хвальковский Н.В. Трение текстильных нитей. М.: ЦИНТИ, 1966.72 с.

44. Петров Н.П. Влияние трения при передаче работы упругим ремнем. Известия СПб Технологического института, СПб, 1983г.

45. Талепоровская В.В. Влияние крашения хлопка на технологические свойства волокна. Дисс. канд. техн. наук. -М., 1947.

46. Щедров B.C. Основы механики гибкой нити. М.: Машгиз, 1961.

47. Капралова Н.Ф. Обобщение формулы Эйлера на случай Кулонова трения.: Изд-во Машиностроение №8, 1963 г.

48. Лустгартен Н.В. Метод определения коэффициента трения и сцепления нитей. // Изв.вузов. Технология текстильной промышленности, 1989 №2.-С.11.

49. Щербаков В.П. Прикладная механика нити. М.: МГТУ им.А.Н.Косыгина, 2001

50. Общанская И.В., Крутикова В.Р. Влияние режимов заправки вязальной машины на деформационные свойства нити. Сб.научных трудов молодых ученых КГТУ вып.З. Кострома, 2002 г.С.67

51. Николаев С.Д. Теоретические основы определения жесткости нитей при изгибе. // Изв.вузов. Технология текстильной промышленности, 1989 №2.-С.14-17.

52. Патент 2219544 (РФ), MKHG 01 N 33/36. Способ определения жесткости текстильной нити при изгибе / Костромской государственный технологический университет; Крутикова В.Р., Общанская И.В., Лустгартен Н.В. Опубл. 20.12.03, Бюл. №35.

53. А.с. 29374 (РФ), МКИ 7 G 01 N 3/02. Устройство для определения жесткости нити на изгиб / Костромской государственный технологический университет; Крутикова В.Р., Общанская И.В., Лапшин В.В. и др. Опубл. 10.05.03. Бюл. №13.

54. Севостьянов А.Г. Методы и средства исследования механико-технологических процессов текстильной промышленности. М.: Легкая индустрия, 1980 г.

55. Адлер Ю.П., Маркова Е.В., Грановский Ю.В. Планирование эксперимента при поиске оптимальных условий. М.: Наука, 1976 г.