Моделирование и проектирование смешанной полугребенной пряжи с вложением ангорской шерсти тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 05.19.02, кандидат технических наук Мамонтова, Елизавета Викторовна

• Мамонтова, Елизавета Викторовна
• кандидат технических наук
• 2009

Оглавление диссертации кандидат технических наук Мамонтова, Елизавета Викторовна

Введение.

ГЛАВА 1. АНАЛИЗ РАБОТ ПО МЕТОДАМ ПРОЕКТИРОВАНИЯ И МОДЕЛИРОВАНИЯ СВОЙСТВ ПРЯЖИ.

1.1. Состояние и перспективы развития применение ангорской шерсти в шерстяной промышленности.

Выводы по главе 1.

ГЛАВА 2. МОДЕЛИРОВАНИЕ И ПРОЕКТИРОВАНИЕ ПРОЧНОСТИ ПОЛУГРЕБЕННОЙ ПРЯЖИ ДЛЯ ВЫРАБОТКИ ТКАНЕЙ ОТКРЫТЫХ ПЕРЕПЛЕТЕНИЙ.

2.1. Моделирование и проектирование теоретической прочности полугребенной пряжи для трехкомпонентной смеси с вложением ангорской шерсти.

2.2. Моделирование и проектирование теоретической прочности полугребенной пряжи для двухкомпонентной смеси.

2.3. Разработка алгоритма и программы для расчета теоретической прочности полугребенной пряжи.

Выводы по главе 2.

ГЛАВА 3. РАЗРАБОТКА ТЕХНОЛОГИИ ПОЛУЧЕНИЯ ПОЛУГРЕБЕННОЙ ПРЯЖИ.

3.1. Технологические основы полугребенных систем прядения и их анализ.

3.1.1. Полугребенная система прядения фирмы «Шлюмберже» (Франция).

3.1.2. Полугребенная система прядения фирмы «Бефама» (Польша).

3.1.3 Полугребенная система прядения фирмы «Мекки» (Великобритания).

3.2. Разработка технологических параметров кардочесания, для получения полугребенной пряжи при вложении в смеси ангорской шерсти.

3.2.1. Проектирование составов смесей полугребенной пряжи, выработанной на цепочке ф. «Шлюмберже» в условиях ЗАО «Текстильная фирма «Купавна».

3.2.2. Моделирование теоретической прочности многокомпонентной полугребенной пряжи в зависимости от неровноты на отрезках различной длины.

3.2.2.1. Проектирование многокомпонентной полугребенной пряжи линейной плотностью 200 текс при изменении неровноты на отрезках различной длины.

3.2.2.2. Проектирование многокомпонентной полугребенной пряжи линейной плотностью 31,25 текс при изменении неровноты на отрезках различной длины.

3.3. Неровнота полугребенной пряжи.

4.1. Натяжение нити между бегунком и початком 4.2.0пределение натяжения нити в баллоне.

4.3. Натяжение нити между бегунком и початком с учетом массы бегунка.

Выводы по главе 4.

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Моделирование и проектирование смешанной полугребенной пряжи с вложением ангорской шерсти»

В диссертационной работе изложены результаты теоретических и экспериментальных исследований, проведенных с целью расширения ассортимента тканей различного назначения. В мировой практике текстильного производства в настоящее время востребован выпуск пряжи, ткани с вложением редких видов волокон, пользующихся повышенным спросом. Поэтому проблема разработки нового ассортимента с такими физика - механическими свойствами, которые позволяют адекватно в совокупности учитывать как параметры технологического процесса, так и характеристики исходного сырья, является важной и актуальной задачей. Результаты моделирования, проектирования и оптимизации свойств полугребенной пряжи, позволят обеспечить научно - обоснованный подход к решению указанной проблемы.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. Тема работы актуальна, так как направлена на расширение задач, связанных с созданием нового ассортимента модных пальтовых тканей и теоретическое проектирование прочностных свойств полугребенной пряжи при вложении дорогостоящего волокна - ангорской шерсти. Проектирование прочностных свойств проведено с использованием алгоритма расчета и программы расчета в среде Mathcad, что позволяет в производственных условиях реализовать теоретические расчеты. Актуальность работы подтверждает реализация результатов исследования в производственных условиях ЗАО Текстильная фирма «Купавна» в рамках хозяйственного договора и комплексной программы о сотрудничестве.

Целью работы является моделирование, и проектирование теоретической прочности смешанной полугребенной пряжи с вложением ангорской шерсти.

Задачами исследования являются: создание теории расчета прочности многокомпонентной пряжи, расчета напряжений, деформаций и предельного состояния пряжи из волокон конечной длины с регулярной схемой миграции; создание методологии моделирования структуры и теоретический расчет прочности полугребенной пряжи с вложением ангорской шерсти; разработка планов прядения получения полугребенной пряжи с вложением ангорской шерсти; исследование оптимальных технологических параметров: разводок при переработке полугребенных смесей с вложением ангорской шерсти; исследование влияния изменения неровноты полугребенной пряжи на теоретическую прочность с использованием классической схемы расчета прочности, принятой в механике деформируемого твердого тела. теоретические расчеты баллонирования и натяжения нити между бегунком и початком по приближенной теории (без бегунка) и уточненной теории (с бегунком) на прядильной машине полугребенной системы прядения.

Методы исследования. Методика научного исследования включает использование методов классического анализа, механики деформируемого твердого тела, механики нити. В работе широко использованы вычислительные методы, реализованные в математической программе Mathcad. Экспериментальные исследования основаны на определении технологических параметров технологического оборудования для выработки полугребенной пряжи в производственных условиях ЗАО «Текстильная фирма «Купавна». Достоверность основных положений, выводов и рекомендаций подтверждена корректным применением теорий, апробацией и внедрением результатов работы.

Научная новизна работы заключается в следующем: моделировании и проектировании многокомпонентной полугребенной пряжи с вложением ангорской шерсти; разработке методологии моделирования и расчета прочности многокомпонентной полугребенной пряжи с вложением ангорской шерсти; оптимизации планов прядения получения полугребенной пряжи с вложением ангорской шерсти; оптимизации технологических параметров кардочесания скоростных режимов и разводок — при переработке полугребенных смесей с вложением ангорской шерсти; исследовании влияния изменения неровноты полугребенной пряжи на теоретическую прочность с использованием классической схемы расчета прочности, принятой в механике деформируемого твердого тела;

- уточненном расчете баллонирования и натяжения нити между бегунком и початком на прядильной машине полугребенной системы прядения.

Практическая значимость заключается в следующем: разработке алгоритма расчета теоретической прочности многокомпонентной пряжи разработке планов прядения получения полугребенной пряжи, технологических параметров процесса кардочесания, скоростных режимов и параметров разводок, реализуемых в производственных условиях; разработке параметров для снижения неровноты полугребенной пряжи с вложением ангорской шерсти; внедрении результатов работы в промышленности.

Апробация результатов работы.

Материалы по теме диссертации докладывались и получили одобрение на: международных и всероссийских научно-технических конференциях в городах Москве, Иваново; на всероссийском открытом конкурсе « За лучшую научную студенческую работу» работа награждена медалью (приказ Федерального агентства по образованию от 27 июля 2007 г., № 1356); на заседаниях кафедры технологии шерсти Московского государственного текстильного университета имени А.Н. Косыгина;

По материалам диссертации опубликовано 11 работ, из них — 1 в журналах рекомендованных ВАК.

Заключение диссертации по теме «Технология и первичная обработка текстильных материалов и сырья», Мамонтова, Елизавета Викторовна

ОБЩИЕ ВЫВОДЫ И ЗАКЛЮЧЕНИЕ

1. Проведено моделирование и проектирование прочности многокомпонентной полугребенной пряжи с вложением ангорской и мериносовой шерсти, с использованием общей теории деформирования, прочности и проектирования нитей и пряжи.

2. Проведены расчеты для многокомпонентной полугребенной пряжи в условиях существенного различия геометрических и прочностных свойств волокон компонентов.

3. При моделировании прочностных свойств аналитически определен масштабный эффект, определяющий зависимость прочности волокна от его длины, и параметры распределения Вейбулла прочности волокон для полугребенной пряжи линейной плотности 200 текс и 31, 25 текс.

4. Аналитически определен коэффициент реализации прочности волокон для полугребенной пряжи линейной плотности 200 и 31, 25 текс, который составил соответственно 0, 664, и 0, 646. Проектирование прочностных свойств полугребенной пряжи линейной плотностью 200 текс с вложением ангорской шерсти проведено по наиболее жесткому компоненту в смеси — кроссбредной шерсти Кр 26/28; при этом теоретическая прочность составила 967 сН. Реальная прочность — 908,8 сН. Проектирование прочностных свойств полугребенной пряжи линейной плотности 31, 25 текс проведено капроновому волокну; и теоретическая прочность составила 163 сН. Реальная прочность — 158,3 сН.

5. Разработан алгоритм расчета теоретической прочности многокомпонентной пряжи и опубликована программа в вычислительной среде Mathcad (Регистрационный № 2009615542 от 2009 года).

6. Проведена разработка технологических параметров получения полугребенной пряжи при вложении в смеси ангорской шерсти. Оптимизация параметров кардочесания проведена на чесальной машине фирмы «Тибо» для полугребенной пряжи 200 текс при изменении скоростных параметров (прочесных чисел основного прочеса) и переменных разводок основных рабочих органов. Установлено минимальное количество мушек в одном грамме -10 м/г и минимальное укорочение волокон возможно при прочесных числах 35 — 55. Установка оптимальных переменных разводок между рабочими валиками и главным барабаном 1,8 — 0,4 мм позволила снизить укорочение волокон в процессе кардочесания с 15% до 12%.

7. Для современных тканей с использованием ангорской шерсти по полугребенной системе прядения разработаны составы смесей для пряжи линейной плотности 200 текс и 31, 25 текс, планы прядения, оптимальные параметры кардочесания, определены физико-механические свойства сырья, полуфабрикатов, пряжи. Проведены исследования градиентов и спектров неровноты с использованием прибора КЛА — 2, определены индексы неровноты и уровни неровноты.

8. С использованием градиента неровноты прибора КЛА — 2 для полугребенной пряжи 200 текс и 31, 25 текс проведены теоретические расчеты прочности полугребенной пряжи при изменении неровноты пряжи (градиент неровноты). Для пряжи линейной плотности 200 текса изменение теоретической прочности лежит в диапазоне 89 —1283 сН. Для пряжи линейной плотности 31,25 текса изменение теоретической прочности лежит в диапазоне 58,7- 172 сН.

9. Дан теоретический расчет по приближенной и уточненной теориям натяжения нити в баллоне между бегунком и початком на прядильной машине фирмы «Шлюмберже» полугребенной системы прядения.

10. Результаты работ внедрены на ЗАО «Текстильная фирма «Купавна» при выпуске тканей с вложением ангорской шерсти объемом 640 тысяч погонных метров в год, при разработке норм технологического режима фабрики, а также в учебном процессе кафедры технологии шерсти в Государственном образовательном учреждении высшего профессионального образования «Московский государственный текстильный университет имени А.Н. Косыгина».

Список литературы диссертационного исследования кандидат технических наук Мамонтова, Елизавета Викторовна, 2009 год

1. Соловьев А.Н. Проектирование свойств пряжи в хлопкопрядильном производстве: дисс. .докт. техн. наук. — М., МТИ, 1951— С. 228

2. Корицкий К.И. Основы проектирования свойств пряжи. — М.: Гиз-легпром, 1963. С. 246

3. Усенко В.А. Использование вискозного штапельного волокна в прядении: дисс. .докт. техн. наук. — М., МТИ, 1955.

4. Синицын А.А. Проектирование пряжи и ткани по крепости на разрыв. М.: Гизлегпром, 1932. - С. 225.

5. Кононенко Т.В. Исследование технологических режимов переработки полиэфирного волокна лавсан в камвольной системе прядения: дисс. .канд. техн. наук. -М., МТИ, 1962. -С. 287.

6. Биренбаум Е.И. Проектирование прочности пряжи из смеси двух компонентов // Технология текстильной промышленности. 1964. - №4. - С. 18-25.

7. Коробейников А.П. Проектирование некоторых свойств аппаратной чистошерстяной пряжи: дисс. . .канд. техн. наук. — М.: МТИ, 1972. — С. 308.

8. Разумеев К.Э. Проектирование свойств чистошерстяной камвольной пряжи с целью повышения ее качества и снижения обрывности в прядении: дисс. . .канд. техн. наук. М., МТИ, 1984. - С. 302.

9. Разумеев К.Э. Проектирование шерстяной гребенной ленты и пряжи на основе инструментального определения свойств немытой шерсти: дисс. . .докт. техн. наук. М., МГТУ им. А.Н. Косыгина, 2003. - С. 315.

10. Разумеев К.Э. Современные методы определения основных характеристик шерсти // Овцы, козы, шерстяное дело. 2003. - №1. - С. 37-3

11. Разумеев К.Э. Методика прогнозирования тонких мест в шерстяной пряже // Известия вузов. Технология текстильной промышленности. — 1999. — №2 (248).-С. 38-41.

12. Разумеев К.Э. О прогнозировании обрывности в шерстопрядении // Известия вузов. Технология текстильной промышленности. — 1999. — №2 (248).-С. 125-128.

13. Разумеев К.Э. Классификация отечественной овечьей шерсти // Овцы, козы, шерстяное дело. 1999. - №2. - С. 1-8.

14. Разумеев К.Э. Исследование теории выбросов случайных функций при оценке обрывности в шерстопрядении // Известия вузов. Технология текстильной промышленности. 1999. — №3(249). - С.128-131.

15. Шустов Ю.С. Разработка методов прогнозирования строения и свойств текстильных материалов с использованием теории подобия и анализа размерностей: дисс. .докт. техн. наук. — М., МГТУ им. А.Н. Косыгина, 2003. -С. 281.

16. Рыклин Д.Б. Технологические и теоретические основы производства многокомпонентной пряжи и комбинированных нитей: дисс. . .докт. техн. наук. М., МГТУ им. А.Н. Косыгина, 2007. - С.439.

17. Кузнецов А.А., Иваненко Д.А. Прогнозирование выносливости текстильных нитей методами имитационного моделирования многоцикловых испытаний на растяжение // Известия вузов. Технология текстильной промышленности. 2006. - №6. - С. 25-29.

18. Кузнецов А.А. Вероятностная модель накопления остаточной циклической деформации при проведении многоцикловых испытаний на растяжение // Известия вузов. Технология текстильной промышленности. 2007. -№1. - С. 23-27.

19. Гусев В.Е., Слываков В.Е. Проектирование шерстопрядильного производства. -М.: Легкая индустрия, 1975. -С. 387.

20. Гусев В.Е., Музылев Л.Т., Эммануэль М.В., Слываков В.Е. Прядение шерсти и химических волокон. — М.: Легкая индустрия, 1974. С.462.

21. Гусев В.Е. Сырье для шерстяных тканей, нетканых изделий и первичная обработка шерсти. — М.: Легкая индустрия, 1977. С. 408.

22. Verma G.K. How to improve the spinnability of wool. // The Jndian Textile Journal.- 1978. -№11. -P.l05.

23. Holdway W.H. A theoretical model for predicting the strength of singles worsted yarns. Part VII Journal of the Textile Institute. 1965. - Vol.56. — № 3. — P. 121-144.

24. Щербаков В.П., Скуланова H.C. Аналитические методы проектирования нити и пряжи. М.: МГТУ им. А.Н. Косыгина, 2007. - С.73.

25. Щербаков В.П., Скуланова Н.С. Теория проектирования пряжи из многокомпонентной смеси // Известия вузов. Технология текстильной промышленности. 2005. - №5. - С. 28-32.

26. Скуланова Н.С., Журавлев М.А. Прочность многокомпонентной шерстяной пряжи. Межвузовская научно-техническая конференция «Молодые ученые развитию текстильной и легкой промышленности». Тезисы докладов. - Иваново, ИГТА, 2005. - С. 58.

27. Щербаков В.П. Прикладная механика нити. М.: МГТУ им. А.Н. Косыгина, 2001.-С.30.

28. Щербаков В.П., Скуланова Н.С. Основы теории деформирования и прочности текстильных материалов. М.: МГТУ им. А.Н. Косыгина, 2008. — С. 264.

29. Щербаков В.П., Скуланова Н.С. Аналитические методы проектирования нити и пряжи. — М.: МГТУ им. А.Н. Косыгина, 2007. — С. 73.

30. Скуланова Н.С. Проектирование технологии и сформированной из нетрадиционных видов сырья аппаратной шерстяной пряжи: дисс. .докт. техн. наук. М., МГТУ им. А.Н. Косыгина, 2008. - С.306.

31. Скуланова Н.С., Журавлев М.А., Узлова Т.В., Лепшей Е.В. Теория и методика определения плотности шерстяной пряжи. Всероссийская научно-техническая конференция «Текстиль-2005». Тезисы докладов. М.: МГТУ им. А.Н. Косыгина, 2005. — С. 15.

32. Канарский Н.Я. Теория и практика кардного чесания волокнистых материалов. -М.: Гизлегпром, 1937. С. 87.

33. Леонтьева Т.И., Панин П.М., Успенская М.В. Влияние увлажнения и замасливания на фрикционные свойства шерстяных волокон // Известия вузов. Технология текстильных волокон. 1978. — №3. - С. 16-18.

34. Панин П.М., Леонтьева Т.И. Кардочесание и увлажнение шерсти в камвольном прядении // Текстильная промышленность. 1977. - №11. — С. 38-40.

35. Панин П.М., Падегимас В.-С.Б. Замасливание и увлажнение волокон в шерстопрядении. — М.: Легпромбытиздат, 1986. — С. 175.

36. Панин П.М. Гарнитура чесальных машин и аппаратов. М.: МТИ, 1978.-С. 32.

37. Ашнин Н.М. Кардочесание волокнистых материалов. — М.:, Легпромбытиздат, 1985. С. 143.

38. Ашнин Н.М. Кардочесание. — Санкт-Петербург, Санкт-Петербургский государственный университет технологии и дизайна. — 2007. -С. 58.

39. Ашнин Н.М. Критерий оценки смешивающей способности чесальной машины // Известия вузов. Технология текстильной промышленности. — . 1966, №1.-С. 50-54.

40. Ашнин Н.М., Крайнов Е.М. Оптимизация параметров ЦМПЛ для главного и съемного барабанов чесальных машин // Известия вузов. Технология текстильной промышленности. 1978. — №3. — С. 28-30.

41. Скуланова Н.С. Влияние изменения свойств шерстяного волокна на качество пряжи. Межвузовский сборник «Совершенствование методов и приборов, улучшающих оценку качества текстильных материалов». — М.: МТИ, 1984.-С. 39.

42. ГОСТ 30702-2000 «Шерсть. Торгово-сельскохозяйственная промышленная классификация». — Минск: Межгосударственный Совет по стандартизации, метрологии и сертификации, 2001. — С.16.

43. Скуланова Н.С. Влияние изменения свойств шерсти в технологических процессах на уровень обрывности в аппаратном прядении: дисс. .канд. техн. наук. М., МТИ, 1978. - С. 193.

44. Скуланова Н.С. Влияние изменения свойств шерстяного волокна на качество пряжи. Межвузовский сборник «Совершенствование методов и приборов, улучшающих оценку качества текстильных материалов». — М.: МТИ, 1984.-С. 39.

45. Скуланова Н.С. Оптимизация работы чесального аппарата методом эволюционного планирования эксперимента в промышленных условиях // МТИ им. А.Н. Косыгина, 1987. С. 24.

46. Доржийн Энхтуяа Вопросы теории и практики первичной обработки и прядения козьего пуха: дисс. . .докт. техн. наук. М., МГТУ им. А.Н. Косыгина, 2008. - С. 335.

47. Нормы технологического режима производства шерстяной пряжи. Аппаратное прядение. М.: ЦНИИТЭИЛегпром, 1983. — С. 166.

48. Нормы технологического режима производства шерстяной пряжи. Гребенное прядение. -М.: ЦНИИТЭИЛегпром, 1983. — С. 166.

49. Капитанов А.Ф. Фрикционные процессы в прядении. Часть 2 Силовые поля М.: 2006. - С.298.

50. Зотиков В.Е., Будников И.В., Трыков И.П. Основы прядения волокнистых М.: Гизлегпром, 1959. С. 507.

51. Севостьянов А.Г. Методы исследования неровноты продуктов прядения. М.: 1962. - С. 382.

52. Севостьянов А.Г. Методы и средства исследования в механико-технологических процессах. М.: Легпромбытиздат, 1980. - С.302.

53. Kogan A.G. Research in to the Features of Producing Combined Yarn by the Air Jet Technique // Fibres and Text. East. Europe. - 1999, 7, №3(26) - S. 16-18.

54. Rykliw D.B., Rynejsky K.N., Kogan A.G. Imitation modeling of drawing with computer // Wlo kiennict wo: Zeszyty nauk Politechniki Lodzkiej. №845. -Lodz: PolitechnikaLodzka-2000. -S.137-142.

55. Емцева Л.И. Изменение длины волокон шерсти в процессе подготовки ее к смешиванию. В сб. «Товароведение и легкая промышленность». — Минск, Высшая школа, 1975.-С. 172-178.

56. Справочник по шерстопрядению. М.: Легкая и пищевая промышленность, 1983.-С. 488.

57. Минаков А.П. К вопросу о форме баллона и натяжении нити на шелкокрутильных машинах американской и итальянской систем. Изв. МТИ. 1927, т. 1 ,вып. 1, С. 1-4.

58. Аппель П. Теоретическая механика. Т 1. — М.: Физматгиз, 1960. С.515.

59. Минаков А.П. О форме баллона и натяжении нити в крутильных машинах. Изв. МТИ. 1929, т. 2, С. 1- 36.

60. Мигушов И.И. Механика текстильной нити ткани. М.: Легкая индустрия, 1980, С. 160.

61. Протасова В.А., Панин П.М., Хутарев Д.Д. Шерстопрядильное оборудование. М.: Легкая индустрия, 1980. - С.576.

62. Мортон В.Е., Херл Д.В.С. Механические свойства текстильных волокон (Пер. с английского). М.: Легкая индустрия, 1971. - С.182.

63. Hearle J.W.S., Grosberg P., Backer S. Structural Mechanics of Fibres, Yarns and Fabrics. New York, 1969.

64. Щербаков В.П., Скуланова H.C., Дмитриев О.Ю. Теория и расчет прочности скрученных нитей // Известия вузов. Технология текстильной промышленности. 2007. — №5. — С. 22-27.

65. Hearle J.W.S., Grosberg P., Backer S. Structural Mechanics of Fibres, Yarns and Fabrics. New York, 1969.

66. Daniels H.E. The statistical theory of the strength of bundles of threads. -Proc. Royal. Soc. London. 183A, 1945.

67. Скуланова Н.С. , Мамонтова E.B., Колесников Ю.П. Проектирование свойств многокомпонентной аппаратной пряжи. Всероссийская научно-техническая конференция «Текстиль XXI века». Тезисы докладов. М.: МГТУ им. А.Н. Косыгина, 2008. - С. 51.

68. Скуланова Н.С., Мамонтова Е.В. Натяжение и прочность пряжи на прядильных машинах в полугребенной системе прядения шерсти // Известия вузов. Технология текстильной промышленности. 2008. — №2С. - С. 42-45.

69. Якубовский Ю.В. ,Живов B.C., Коритысский Я.И., Мигушов И.И. Основы механики нити. М.: Легкая индустрия, 1973. — С. 27.

70. Меркин Д.Р. Введение в механику гибкой нити. М.: Наука. Главная редакция физико математической литературы, 1980. - С. 240.

71. Севостьянов А.Г., Севостьянов П.А. Моделирование технологических процессов. М.: Легкая и пищевая промышленность, 1984. - С.З 81.

72. Севостьянов А.Г., Осьмин Н.А., Щербаков В.П. и др. Механическая технология волокнистых материалов. М.: Легпромбытиздат, 1989. - С. 512.