Проектирование технологии кулирного трикотажа из текстильно-металлических нитей тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 05.19.02, кандидат технических наук Полякова, Татьяна Ивановна

• Полякова, Татьяна Ивановна
• кандидат технических наук
• 2008

Оглавление диссертации кандидат технических наук Полякова, Татьяна Ивановна

ВВЕДЕНИЕ.

Глава 1.

ЛИТЕРАТУРНЫЙ ОБЗОР.

1.1. Работы, посвященные взаимодействию нити с рабочими органами трикотажных машин и расчету натяжения нити.

1.2. Работы, посвященные моделированию формы петли и расчету параметров петли.

Выводы по главе 1.

Глава 2.

РАСЧЕТ ЖЕСТКОСТИ КОМБИНИРОВАННЫХ

НИТЕЙ.

2.1. Определение жесткости упругой нити при изгибе.

2.2. Расчет жесткости текстильно-металлической нити.

Выводы по главе 2.

Глава 3.

МОДЕЛИРОВАНИЕ ФОРМЫ, РАСЧЕТ ДЛИНЫ НИТИ В ТРИКОТАЖНОЙ ПЕТЛЕ.

3.1. Расчет параметров петли с учетом контактных сил.

3.2. Расчет параметров петли различных участков чулочного изделия.

Выводы по главе 3.

Глава 4.

РАСЧЕТ НАТЯЖЕНИЯ НИТЕЙ В ПРОЦЕССЕ ПЕТЛЕОБРАЗОВАНИЯ.

4.1. Расчет натяжения при купировании гибкой нити.

4.2. Расчет натяжения при кулировании упругой нити.

4.3. Расчет натяжения при кулировании упругой нити с учетом сосредоточенных реакций.

Выводы по главе 4.

Глава 5.

ПРОЧНОСТЬ И ПОВРЕЖДАЕМОСТЬ НИТИ В УСЛОВИЯХ ВЯЗАНИЯ НА ЧУЛОЧНОМ АВТОМАТЕ.

5.1. Прочность нити.

5.2. Определение долговечности нитей.

5.3. Определение функции повреждаемости.

5.4. Определение параметров релаксации.

5.5. Определение функции повреждаемости комбинированной нити при переработке на круглочулочном автомате.

Выводы по главе 5.

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Проектирование технологии кулирного трикотажа из текстильно-металлических нитей»

В трикотажном производстве, как и в других отраслях текстильной промышленности, применяются различные виды нитей и пряжи, предназначенные для получения изделий и полотен с заданными свойствами. В последнее время повысился интерес к трикотажным полотнам из новых видов нитей (металлических, стеклянных, комбинированных и т.д.), которые используются для выработки трикотажа технического назначения. К таким нитям относятся и комбинированные нити, состоящие из металлических мононитей и химических нитей.

Для выработки технического трикотажа все шире стали использоваться металлические нити. Однако переработка таких нитей на обычном вязальном оборудовании/ связана со значительными трудностями. Из-за малой толщины ликвидация обрывов металлических нитей на трикотажных машинах занимает много времени. По этой причине металлические нити малого диаметра практически не могут перерабатываться! на трикотажных машинах без дополнительной обработки. Решением данной проблемы является создание комбинированных текстильно-металлических нитей, сочетающих в себе свойства текстильных нитей и металлических.

Однако переработка комбинированных нитей на трикотажных машинах связана, в свою очередь, с определенными трудностями; обусловленными специфическими свойствами текстильно-металлических нитей; которые по сравнению с традиционными текстильными нитями, обладают большей жесткостью при изгибе и растяжении. Эти свойства вызывают ограничения; связанные с выбором типов переплетений, параметров петельной структуры, ассортимента полотен и изделий; В настоящее время разработана технология вязания полотен большой ширины из таких нитей на основовязальных машинах. Для получения трубчатых полотен малого диаметра используются круглочулочные автоматы, для которых такая технология недостаточно научно обоснована.

При проектировании технологии трикотажа проводят расчет технологических параметров выработки трикотажного полотна, исходя из свойств полотна и нитей, и определяют способность нити к переработке в данных условиях.

Одним из важнейших параметров трикотажного полотна является его поверхностная плотность, которая зависит от длины нити в петле. Так как жесткость комбинированных текстильно-металлических нитей значительно отличается от жесткости традиционных текстильных нитей,< то вопрос о длине нити в петле требует более глубокого рассмотрения.

Второй важнейшей задачей при проектировании технологии является определение надежности протекания процесса, т.е. способности нити воспринять нагрузки, возникающие при вязании; без разрушения. Во время вязания нить теряет часть своей прочности, так как подвергается различным деформациям. Чтобы определить возможность переработки комбинированной нити на трикотажной машине, необходимо вычислить, исчерпает ли нить в процессе работы весь запас прочности. Если этого не произойдет, то можно говорить о способности нити к переработке на данной машине.

Цель диссертационной работы: спроектировать технологию выработки кулирного трикотажа из текстильно-металлических нитей', учитывая-факторы, влияющие на процесс вязания и особенности свойств нитей, используемых для получения трикотажа.

В соответствии с данной целью были поставлены следующие конкретные задачи:

- определить жесткость комбинированной нити при изгибе;

- провести сравнительный анализ методов расчета натяжения нитей с учетом их свойств и рассчитать натяжения текстильно-металлических нитей в процессе петлеобразования с учетом их жесткости при изгибе;

- исследовать форму нити в трикотажной петле, учитывая влияние жесткости нити при изгибе;

- выполнить расчет параметров петли трикотажа переплетения кулирная гладь, выработанного на круглочулочном автомате;

- провести экспериментальные исследования по определению долговечности комбинированных и вискозных нитей;

- провести экспериментальные исследования релаксационных процессов в комбинированных и вискозных нитях;

- вычислить функцию повреждаемости при вязании комбинированных нитей и оценить возможность переработки таких нитей на круглочулочном автомате.

Методы и средства исследования. При проведении теоретических исследований в работе были использованы методы дифференциального и интегрального исчисления, сопротивления материалов и нелинейной теории упругой нити. Обработка результатов экспериментов, выполненных на стандартных приборах для научных исследований и измерительной аппаратуре, проводилась на ЭВМ с использованием методов математической статистики. Расчеты выполнялись на ЭВМ с использованием пакетов статистических прикладных программ.

Научная новизна работы заключается в том, что:

- разработана теория экспериментального определения жесткости упругой нити при изгибе: рассмотренный метод основан на нелинейной теории упругой нити и позволяет найти величину жесткости с использованием данных, полученных при эксперименте; выполнен расчет натяжения высокомодульных нитей при кулировании с учетом их жесткости при изгибе, а также с учетом сосредоточенных сил, возникающих в местах контакта нити и рабочих органов; выявлено существенное влияние жесткости нити на форму и натяжение нити в процессе петлеобразования;

- на основе нелинейной механики упругой нити получен метод проектирования кулирного трикотажа, который позволяет приблизить расчеты к реальному состоянию нити при петлеобразовании. По этому методу проведены впервые в теории и практике технологии трикотажного производства следующие расчеты: а) вычисление длины нити в петле; б) вычисление параметров петли по известной длине нити в петле;

- проведены исследования по определению долговечности новых комбинированных нитей и вискозных нитей; рассчитаны параметры долговечности;

- проведены исследования релаксационных процессов в комбинированных и вискозных нитях;

- выполнен расчет функции повреждаемости при вязании кулирного трикотажа из комбинированных нитей, определена возможность переработки текстильно-металлических нитей на круглочулочном автомате.

Практическая значимость. Результаты, полученные в работе, позволили установить возможность переработки текстильно-металлических нитей на круглочулочных автоматах при соблюдении определенных условий и разработать методику проектирования трикотажных полотен, учитывающую механические свойства нитей.

Апробация работы. Основные положения диссертационной работы были доложены и обсуждены:

- на заседаниях кафедры механической технологии текстильных материалов МГТУ им. А.Н. Косыгина, 2005 - 2007 г.;

- на всероссийской научно-технической конференции «Современные технологии и оборудование текстильной промышленности»

ТЕКСТИЛЬ-2007), 27-28 ноября 2007г.

По материалам диссертации опубликована статья в журнале «Известия Вузов. Технология текстильной промышленности», статья в «Сборнике научных трудов аспирантов», статья в журнале «Химические волокна» и тезисы докладов на 3 научных конференциях.

Структура и объем работы. Диссертационная работа состоит из введения, 5 глав с выводами, общих выводов, библиографического списка использованной литературы, включающего 46 наименований. Работа изложена на 163 страницах машинописного текста, имеет 46 рисунков, 11 таблиц.

Заключение диссертации по теме «Технология и первичная обработка текстильных материалов и сырья», Полякова, Татьяна Ивановна

ОБЩИЕ ВЫВОДЫ

Разработан экспериментально-теоретический метод определения жесткости упругой нити при изгибе, основанный на нелинейной теории упругой нити. Получено уравнение равновесия упругой нити под действием распределенной и сосредоточенной сил. Для проверки теории использованы упругие материалы, жесткость которых известна. При испытании нить нагружается «мертвым» грузом, что позволяет получить высокую4 точность и надежность результатов эксперимента, недоступные другим методам.

Проведен сравнительный- анализ различных методов расчета натяжения нити при переработке ее на трикотажной машине, выявлены причины различий в значениях натяжений, определяемых по этим методам.

Получены уравнения для расчета натяжения упругой нити с учетом сосредоточенных сил, влияющих на напряженно-деформированное состояние нити при вязании. Выполнен расчет натяжения текстильно-металлической нити при кулировании в условиях переработки ее на круглочулочном автомате по различным методам. Показана эффективность теории взаимодействия упругой нити с рабочими органами машин, учитывающей сосредоточенные реакции и силы трения: максимальное натяжение, по этой теории почти вдвое превышает значение натяжения, определенного по существующей теории сопротивляющейся изгибу нити.

Проведено моделирование формы трикотажной петли, полученной из упругой нити, что является одним из этапов приближения расчетов нити к ее реальному состоянию. Этот метод, основанный на нелинейной теории упругой нити, имеет преимущество перед распространенным в текстильной технологии геометрическим подходом: он учитывает реальные свойства нити, а также силы, возникающие в местах контакта петель.

4. Проведен анализ отдельных участков петли; показано, что форма элементов петли выражается в эллиптических функциях. Получены уравнения и формулы. Впервые в технологии трикотажа на аналитическом уровне решен вопрос определения по известной длине нити в петле / параметров петли: петельного шага А и высоты петельного ряда В. Выполнен расчет параметров петли, полученной из вискозной нити при вязании на круглочулочном автомате.

5. На основе нелинейной наследственной теории вязкоупругости применительно к текстильным материалам использована и развита теория длительной прочности А. А. Ильюшина. Для оценки длительной прочности нити при произвольном нагружении получена и вычислена функция повреждаемости. Результаты расчета показывают, что нить при вязании на круглочулочном автомате исчерпала лишь часть своей прочности - 0,34, в отличие от значения ресурса нити, равного 0,8, вычисленного по одной из классических теорий прочности.

6. Разработана теория, создана испытательная установка и проведены эксперименты по определению долговечности вискозных и комбинированных нитей. Испытания осуществлены на установке, созданной на кафедре МТВМ МГТУ имени А. Н. Косыгина на базе разрывной машины FP -100/1.

7. Получены статистические характеристики долговечности вискозной и комбинированной нитей. На основе теории длительной прочности уточнены параметры долговечности нити.

8. Проведены экспериментальные исследования релаксационных процессов в вискозных и комбинированных нитях. Рассчитаны упругие постоянные и реологические параметры релаксации комбинированной нити по методу прямого определения параметров ядра интегрального уравнения релаксации, основанному на численных методах оптимизации (метод деформируемого многогранника).

9. Определена способность и нити к переработке на трикотажной машине, выполнен расчет функции повреждаемости комбинированной нити на круглочулочном автомате. Результаты расчета показывают, что комбинированная нить в процессе петлеобразования исчерпала лишь часть своей прочности, причем не такую значительную, чтобы говорить о разрыве нити.

Список литературы диссертационного исследования кандидат технических наук Полякова, Татьяна Ивановна, 2008 год

1. Минаков А.П. Основы механики нити. Научно-исследовательские труды Московского текстильного института, 1941, т. 9, выпуск 1, с. 188.

2. Алексеев Н.И. Статика и установившееся движение гибкой нити. — М.: Легкая индустрия, 1970. 268 с.

3. Щедров B.C. Основы механики гибкой нити. -М.: Машгиз, 1961. -172 с.

4. Якубовский Ю.В., Живов B.C., Коритысский Я.И., Мигушов И.И. Основы механики нити. М.: Легкая индустрия, 1973. - 273 с.

5. Меркин Д. Р. Введение в механику гибкой нити. М., Наука, 1980.

6. Щербаков В.П. Научные основы переработки нитей в трикотажном производстве. Дисс. на соиск. учен. степ. д. т. н. М., 1983. — 331 с.

7. Огибалов П. М., Рабинович А. Л., Федотов Н. М. О силах взаимодействия между тросом и шкивом. Прикладная математика и механика, 1939. Т. III, в.З.-С. 113-123.

8. Полухин В. П. и др. Зависимость натяжения нити от радиуса кривизны огибаемого контура / Полухин В. П., Зак И. С., Никифоров В. М.

9. Технология текстильной промышленности. Изв. Вузов, 1963, № 6, с. 83-88.

10. Рагоза И. В., Шерман П. П. Исследование прохождения нити по стержням малого диаметра. — Технология текстильной промышленности. Изв. Вузов, 1968, № 1, с. 88-93.

11. Ефремов Е. Д. Влияние толщины нити и геометрических параметров рабочих органов машины на натяжение нити. Технология текстильной промышленности. Изв. Вузов, 1958, № 6, с. 63-67.

12. Каган В.М. Взаимодействие нити с рабочими органами текстильных машин. М.: Легкая и пищевая промышленность, 1984. - 119 с.

13. Мигушов И.И. Некоторые вопросы статики и динамики механических систем с упругими нитями в текстильных машинах. Дисс. на соиск. учен. степ. к. т. н. М., 1969. - 247 с.

14. Сурков К.С. Влияние жесткости нити на ее натяжение при взаимодействии с петлеобразующими органами трикотажных машин. М.: изд. ЛГУ, 1974.-107 с.

15. Рагоза И.В. Протягивание упругой на изгиб нерастяжимой связи по цилиндрической поверхности. Известия вузов. Технология легкой промышленности, 1967, № 1, с. 124 - 131.

16. Мигушов И.И. Механика текстильной нити и ткани. М.: Легкая индустрия, 1980. - 159 с.

17. Wei М., Rongjuan Chen. An Improved Capstan Equation for Nonflexible Fibers and Yarns. Textile Res. J., 1998, № 68(7), p. 487-492.

18. Щербаков В.П. Натяжение комплексной нити при движении по поверхности с трением. Известия вузов. Технология текстильной промышленности, 1982, № 1, с. 83 - 87.

19. Шалов И.И., Далидович А.С., Кудрявин Л.А. Технология трикотажного производства. М.: Легкая и пищевая промышленность, 1984. -296 с.

20. Tompkins E. The sciens of knitting. — London, New York: John Wiley and sons, 1914.-330 pp.

21. Leaf G.A.V. Glaskin A. The Geometry of a Plain Knitted Loop. J. Tekt. Inst. 46T587 1955.

22. Труевцев А. В. Прикладная механика трикотажа, С.-Пб, 2007. 89 с.

23. Postle R., Munden D.L. Analysis of the Dry-Relaxed Knitted-Loop Configuration. J. Text. Inst., vol.58, № 8, 1967.

24. Шалов И. И. Усадка трикотажа. М.: Гизлегпром, 1958.- 178 с.

25. Spencer D. Knitting technology. Oxford: Pergamon Press, 1989. - 357 pp.

26. Цитович И. Г. Технологическое обеспечение качества и эффективности процессов вязания поперечновязаного трикотажа. — М.: Легпром-бытиздат, 1992. 240 с.

27. Knapton J. J. F., Ahrens F. J., Ingenthron W. W., Fong W. The dimensional properties of knitted wool fabrics. Part I: Textile Research Journal-, 1968, Vol. 38, №10, p. 999-1012.

28. Цитович И. Г., Сенчило И. И., Орбеладзе Е. Ю. Проектирование е технологическое обеспечение качества при выработке полотен кулир-ными переплетениями. // Известия вузов. Технология легкой промышленности, 1997, № 1, с. 72 75.

29. Конопасек М. Метод исследования петельной структуры трикотажа. // Известия вузов. Технология легкой промышленности, 1968, № 1, с. 81 -87.

30. De Jong S., Postle R. A general energy analysis of fabric mechanics using optimal control theory. // Textile Research Journal, 1978, Vol. 48, № 3, p. 376-379.

31. De Jong S., Postle R. An introduction to the study of fabric mechanics using optimal control theory. // Textile Institute and Industry, 1977, № 11, p. 376-379.

32. Кудрявин JI.А. Основы теории строения, свойств и процессов выработки сетеизделий трикотажных переплетений. Автореферат дисс. на соиск. учен. степ. д. т. н. М., 1975.

33. Заваруев В.А. Исследование особенностей переработки металлических мононитей на вязальных машинах с целью получения полотен технического назначения. Дисс. на соиск. учен. степ. к. т. н. — М., 1980.-305 с.

34. Боровков В.В. Разработка системы автоматизированного проектирования трикотажа технического назначения. Дисс. на соиск. учен. степ, к. т. н.-М., 1999.-273 с.

35. Лазаренко В. М., Фрейдман Н. Е. Описание изобретения к авторскому свидетельству № 684470/28. Прибор для определения жесткости тканей и других текстильных материалов. Бюллетень изобретений, 1960, №10.

36. Цитович И. Г., Каган В. М., Пиотровский А. М. Описание изобретения к авторскому свидетельству № 4437811/12. Прибор для определения жесткости тканей и других текстильных материалов. Бюллетень изобретений, 1991, №13.

37. Оуэн Дж. Д. Применение методов одиночного и двойного маятника Села для измерения жесткости одиночного волокна. — Тесктильный институт, 1965, № 56, с. 329-339.

38. Попов Е. П. Теория и расчет гибких упругих стержней. М.: Наука, 1986.-296 с.

39. Щербаков В. П. Прикладная механика нити. М.: РИО МГТУ имени А. Н. Косыгина, 2001. 301 с.

40. Тимошенко С. П. Сопротивление материалов. М., 1965, т. 1,2.

41. Кудрявин JI. А. Основы проектирования трикотажного производства с элементами САПР. М.: Легпромбытиздат, 1989. 288 с.

42. Работнов Ю. Н. Механика деформируемого твердого тела. М., Наука, 1979.

43. Москвитин В. В. Сопротивление вязкоупругих материалов. М.: Наука, 1972.-328 с.

44. Ильюшин А. А., Победря Б. Е. Основы математической теории термо-вязкоупругости. М.: Наука, 1970. - 280 с.

45. В. D. Coleman, Statistics and Time Dependence of Mechanical Breakdown in Fibres, Journal of applied Physics, vol. 29, №6, 1958, p.p. 968-983.