Разработка и получение на станках СТБ технических тканей из термостойких нитей стекла и базальта тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 05.19.02, кандидат технических наук Романычев, Никита Константинович

• Романычев, Никита Константинович
• кандидат технических наук
• 2010

Оглавление диссертации кандидат технических наук Романычев, Никита Константинович

ВВЕДЕНИЕ.

1. АНАЛИЗ НАУЧНОЙ И ТЕХНИЧЕСКОЙ ЛИТЕРАТУРЫ.

1.1. Публикации и патентная документация, касающиеся технических тканей.

1.2. Работы, посвященные проектированию и оптимизации строения ткани.

Постановка задачи исследования.

2. МАТЕМАТИЧЕСКАЯ МОДЕЛЬ СТРОЕНИЯ ТКАНИ С УЧЕТОМ СИЛОВОГО ВЗАИМОДЕЙСТВИЯ ОСНОВНЫХ И УТОЧНЫХ НИТЕЙ ИЗ СТЕКЛА И БАЗАЛЬТА.

2.1. Характеристика ткани.

2.2. Определение параметров ряда Фурье и получение уравнения прогиба осевой линии нити применительно к переплетению рогожка 3/3.

2.3. Определение коэффициента ах уравнения осевой линии нити.

2.4. Максимальные значения изгиба нитей основы и утка в ткани.

2.5. Математическая модель строения ткани.

2.6. Анализ взаимодействия нитей из стекла и базальта в ткани. 79 Выводы по разделу.

3. ОПТИМИЗАЦИЯ ПРОЦЕССОВ ПИТАНИЯ СТАНКА СТБ-2-180 ОСНОВОЙ И УТКОМ.

3.1. Предварительный эксперимент.

3.2. Параметры заправки основы.

3.3. Параметры заправки уточной нити из стекла.

3.4. Параметры заправки уточной нити из базальта.

Выводы по разделу.

4. ИССЛЕДОВАНИЕ МЕХАНИЧЕСКИХ СВОЙСТВ НОВЫХ

ВИДОВ ТКАНЕЙ ИЗ ТЕРМОСТОЙКИХ НИТЕЙ.

4.1. Поверхностная плотность тканей.

4.2. Плотность нитей на 10 см ткани.

4.3. Разрывная нагрузка и удлинение тканей.

4.4. Жесткость тканей при изгибе.

4.5. Стойкость тканей к истиранию.

4.6. Выносливость тканей к многократному изгибу.

Выводы по разделу.

ОБОБЩЕННЫЕ ВЫВОДЫ И РЕКОМЕНДАЦИИ.

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Разработка и получение на станках СТБ технических тканей из термостойких нитей стекла и базальта»

Актуальность темы исследования.

Производство технического текстиля — одно из наиболее динамично развивающихся направлений развития текстильной промышленности.

В мировой практике расширению сфер использования технического текстиля в последние годы способствовало создание ассортимента тканей на основе высокомодульных нитей. Это связано с их уникальными эксплуатационными характеристиками: высокая прочность, высокие показатели вибро- и шумоизоляции, термостойкость, неподверженность воздействию микроорганизмов и большинства химикатов и др.

При производстве технических тканей специального назначения используются высокомодульные синтетические нити, такие как стеклянные, базальтовые, арамидные и др. Применение высокомодульных нитей позволяет получать тканые материалы, которые используются в космонавтике, авиа- и судостроении. На их основе создаются композиционные пластики, позволяющие сократить общую массу изделия. Большие выгоды дает применение специальных тканей при изготовлении защитных изделий от внешних факторов: тентов, покрытий, навесов, защитной одежды.

Одной из важнейших технических задач является получение тканей для защиты от теплового излучения. Разработки в этой области являются актуальными.

Цель и задачи исследования. Целью диссертационной работы является разработка и получение новых видов технических тканей содержащих высокомодульные термостойкие нити.

Для достижения поставленной цели ставятся и решаются следующие задачи:

1. Обосновывается сырьевой состав тканей и вид оборудования, на котором они могут быть получены. В частности, рекомендуются к использованию станки СТБ, оснащенные многоуточными приборами.

2. Ставится задача, и рассматривается взаимодействие высокомодульных технических нитей в ткани, дается оценка локальных сил, возникающих в области контакта основных и уточных нитей.

3. Применительно к переплетению рогожка 3/3 разрабатывается математическая модель расположения нитей основы и утка в ткани, что позволяет оценить параметры ткани применительно к теории фазового ее строения.

4. С целью снижения обрывности основных и уточных нитей и повышения производительности ткацкого оборудования проводится оптимизация заправки ткацких станков вырабатывающих ткани из нитей стекла и базальта, а также тканей из других видов волокон.

5. Исследуются механические свойства новых видов технических тканей.

Методы исследования. При выполнении теоретических исследований применялись методы прикладной математики (решения неоднородных дифференциальных уравнений 4-го порядка), теоретической механики, сопротивления материалов, методы математического моделирования и Др.

Экспериментальные исследования по оптимизации заправочных параметров ткацкого станка, а также механических характеристик тканей проводились в производственных и лабораторных условиях. Обработка результатов исследований осуществлялась методами математической статистики с применением критериев Кочрена, Стьюдента, Фишера.

Научная новизна работы заключается в следующем:

1. Исследовано взаимодействие в ткани комплексных технических нитей из стекла и базальта.

2. Разработана методика расчета взаимодействия в ткани технических нитей разного диаметра и жесткости на изгиб.

3. Разработана методика расчета взаимодействия в ткани нитей, которые подвергаются разным локальным нагрузкам и имеют разные продольные натяжения. Дана оценка влияния этих показателей на структуру ткани.

4. Создана математическая модель строения ткани применительно к удлиненным перекрытиям основных и уточных нитей, которые имеют место при получении ткани мелкоузорчатым видом переплетения рогожка 3/3.

5. Получены аналитические соотношения для определения высоты изгиба нитей в ткани.

6. Проведен комплекс работ, повышающих надежность прокладывания на станке СТБ технических нитей.

Практическая значимость работы заключается:

- в получении технических тканей из высокомодульных термостойких нитей стекла и базальта;

- в разработке технологии их изготовления;

- в разработке мер по снижению обрывности нитей основы и утка в ткачестве путем оптимизации заправки на ткацком станке СТБ-2-180 технических тканей;

- во внедрении результатов работы на предприятии НПО «Конвер-сипол» (г. Иваново).

Апробация работы. Основные положения диссертационной работы были доложены и получили положительную оценку на заседании кафедры механической технологии текстильных материалов ИГТА, на всероссийской научно-технической конференции «Текстиль-2005» г. Москва и межвузовских научно-технических конференциях «Поиск-2004», «Поиск

2005», «Поиск-2007», «Прогресс-2007», «Поиск-2008», «Прогресс-2008» г. Иваново.

Публикации. По теме диссертации опубликовано 12 печатных работ, из них работ, опубликованных в рецензируемом научном журнале, определенном ВАК для публикаций, «Известия вузов. Технология текстильной промышленности» - 2, работ, опубликованных в материалах всероссийских и международных научно-технических конференций - 10.

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, четырех глав, выводов и рекомендаций. Она содержит 151 страницу текста, 19 таблиц, 10 рисунков и приложения. Список литературы включает 71 наименование. В приложениях приводятся заправочные параметры полученных тканей, методика и результаты определения их огнестойкости, технические характеристики аналогичных тканей изготовленных согласно НТД, акт производственной апробации результатов НИР.

Заключение диссертации по теме «Технология и первичная обработка текстильных материалов и сырья», Романычев, Никита Константинович

ОБОБЩЕННЫЕ ВЫВОДЫ И РЕКОМЕНДАЦИИ

1. В публикациях и патентной документации недостаточно освещены ткани, в структуре которых одновременно используются нити стекла и базальта.

2. Анализ источников информации выявил многообразие методов проектирования тканей. Однако в этих работах недостаточно освещены методы расчета тканей из нитей разного диаметра и жесткости на изгиб.

3. Спроектирована и получена техническая ткань из высокомодульных комплексных базальтовых и стеклянных нитей. Ткань обладает повышенной прочностью, огнестойкостью и применяется в военном деле. Кроме того, ткань можно использовать при армировании пластмасс и композиционных термопластов.

4. Решена задача прогиба нити в ткани, в основу которой положено неоднородное дифференциальное уравнение четвертого порядка, отражающее взаимосвязь между натяжением нити, приложенным к ее оси нормальным нагрузкам и жесткостью нити на изгиб.

5. Получена математическая модель строения ткани и на ее основе выведены расчетные формулы, позволяющие определить значения высот волн изгиба нитей в ткани, а следовательно, и фазу ее строения. Модель можно использовать при анализе строения подобных тканей.

6. Сделан анализ взаимодействия основных и уточных нитей в ткани, которые имеют не только разный волокнистый состав, но и разную линейную плотность, жесткость на изгиб, а сама ткань получена на ткацком станке СТБ-2-180 мелкоузорчатым переплетением рогожка 3/3.

7. Получены линейные регрессионные модели влияния заправочных параметров на обрывность основных и уточных нитей.

8. Рекомендованы оптимальные параметры заправки ткацкого станка СТБ-2-180: по основе: величина заступа - 340 высота зева — 80 мм; длина зева — 430 мм; по утку (стеклонить): угол закручивания торсионного вала — 26 глубина прогиба пластины уточного тормоза - 2 мм; расстояние от бобины до экрана - 200 мм; по утку (базальтовая нить): глубина прогиба пластины уточного тормоза - 2 мм; угол закручивания торсионного вала — 28 расстояние от бобины до экрана - 170 мм.

9. По результатам проведенных исследований механических свойств тканей, к серийному производству рекомендована ткань №4, отвечающая необходимым требованиям, т.е. обладающая достаточной поверхностной плотностью, разрывной нагрузкой, стойкостью к истиранию и выносливостью к многократному изгибу.

Список литературы диссертационного исследования кандидат технических наук Романычев, Никита Константинович, 2010 год

1. Пат. 3572397 США, МПК D 03 D 15/00. Noncombustion-supporting fabric / Dennis Т. Austin ; заявитель и патентообладатель Uniroyal Inc. — № 787368 ; заявл. 27.12.68 ; опубл. 23.03.71. 3 с. : ил.

2. Пат. 3707120 США, МПК D 03 D 11/00. Reinforcement of rubber / Charles F. Schroeder ; заявитель и патентообладатель Owens-Corning Fiber-glas Corporation. № 149060 ; заявл. 01.06.71 ; опубл. 26.12.72. - 10 с. : ил.

3. Shindo, A. Cehau koraky / A. Shindo // Journal of the Textile Machinery Society of Japan. 1972. - 25. - № 8. - C. 37-42.

4. Bird Walter, W. Air supported structures / W. Bird Walter // Mod. Text. 1973. - 54. - № 5. - C. 52-56.

5. Ковалев, Н.П. Использование стеклянных текстурированных нитей для изготовления тканей / Н.П. Ковалев, С.В. Кондратенкова // Текстильная промышленность. 1971. - № 11. - С. 23.

6. Слостина, Г.Л. Ткани из термостойких нитей / Г.Л. Слостина // Текстильная промышленность. 1975. - № 2. - С. 50-52.

7. Leary, R.H. Weaving engineered fabric / R.H. Leary I I Textile Industry, USA. 1975. - 139. - № 2. - C. 88-99.

8. Morris, Y.V. Military usage of textiles / Y.V. Morris // Textiles. -1976. 5. - № 2. — C. 52-56.

9. Пат. 3919028 США, МПК D 03 D 13/00. Method of making unidirectional webbing material / Albert Lewis, Ronald G. Krueger ; заявитель и патентообладатель Kaiser Glass Fiber Corporation. № 288793 ; заявл. 13.09.72 ; опубл. 11.11.75. - 6 с.: ил.

10. Пат. 3988490 США, МПК D 06 F 83/00. Cover cloth fabric / George С. Holroyd, Dennis Т. Austin ; заявитель и патентообладатель Uni-royal Inc. -№ 632756 ; заявл. 17.11.75 ; опубл. 26.10.76. -6c.: ил.

11. Пат. 2338016 Российская Федерация, МПК D 03 D 15/12. Защитная ткань / Михайлова М.П. и др. ; заявитель и патентообладатель ООО «Арамид». № 2007102209/12 ; заявл. 23.03.07 ; опубл. 10.11.08. -6с.: ил.

12. Пат. 2309204 Российская Федерация, МПК D 03 D 15/12. Огнезащитная ткань / Михайлова М.П. и др. ; заявитель и патентообладатель ОАО «Каменскволокно». № 2005140613/12 ; заявл. 26.12.05 ; опубл. 27.10.07.-3 с. : ил.

13. Bompard, В. Elargissement du ereieau du tissu de verre. / B. Bom-pard // Ynd. Text. France. 1978. - № 1078. - C. 285-286.

14. Пат. 79500/75 Австралия, МПК D 03 D 13/00, D 03 D 23/00. Tri-axially woven fabric / Dow N.F. ; заявитель и патентообладатель Barber-Colman Company. № 632756 ; заявл. 25.03.75 ; опубл. 24.05.79. -21 c.: ил.

15. А. с. 761629 СССР, МКИ3 D 03 D 15/00. Техническая ткань / В.Н.Феоктистов, З.Н. Исакова, И.А. Шепелева и др. № 3360585/25-08 ; заявл. 28.11.78 ; опубл. 30.03.80, Бюл. № 11. -2 с. : ил.

16. Пат. 2104347 Российская Федерация, МПК 6 D 03 D 15/12, А 62 В 17/00. Металлизированная ткань / Гусейнов Э.Ф., Исаева Е.А. ; заявитель и патентообладатель Гусейнов Э.Ф., Исаева Е.А. № 96107599/12 ; заявл. 10.04.96 ; опубл. 10.02.98. -4 с. : ил.

17. Тутаков, О.В. Температуростойкие ткани из базальтовых волокон / О.В. Тутаков, В.И.Божко, B.JI. Лемешко и др.//Текстильная промышленность, 1982, № 1, С. 42.

18. Hyndman, R.W. Silikafaser-Textilen-eine asbest-freie Methode zur Verbessererung der Hochtenperatur-Ysolierung / R.W. Hyndman // Maschi-nenwelt-Elektrotechn. 1981. - 36. - № 4. - C. 98-100.

19. Bompard, B. Nouveaux debouches pour les materiaux composites / B. Bompard // Mater et techn. -1982. 70. - № 5-6, - C. 135-138.

20. Leary, R.H. Industrial fabric progress / R.H. Leary // Textile Asia. — 1982.-13.-№ 11.-C. 113-115.

21. Пат. 4312913 США, МГЖ В 32 В 7/00, D 03 D 13/00, В 32 В 5/12. Heat conductive fabric / Walter A. Rheaume ; заявитель и патентообладатель Textile Products Incorporated. № 149003 ; заявл. 12.05.80 ; опубл. 26.01.82.-6 c.: ил.

22. Пат. 2211263 Российская Федерация, МПК 7 D 03 D 15/12. Огнестойкая ткань / Бова В.Г. и др.; заявитель и патентообладатель ООО НПП «Термотекс». № 2001134141/12 ; заявл. 19.12.01 ; опубл. 27.08.03. - 6 с. : ил.

23. Склянников, В.П. Строение и качество тканей / В.П. Склянников — М. : Легкая и пищевая промышленность, 1984. — 176 с.

24. Дамянов, Г.Б. Строение ткани и современные методы её проектирования / Г.Б. Дамянов, Ц.З. Бачев, Н.Ф. Сурнина М. : Легкая и пищевая промышленность, 1984. — 240 с.

25. Алексеев, К.Г. Основы расчета параметров строения и формирования тканей / К.Г. Алексеев М. : Легкая индустрия, 1973. - 168 с.

26. Севостьянов, А.Г. Методы и средства исследований механико-технологических процессов текстильной промышленности / А.Г. Севостьянов -М. : Легкая индустрия, 1980. 392 с.

27. Тихомиров, В.Е. Планирование и анализ эксперимента / В.Е. Тихомиров М.: Легкая индустрия, 1974. - 262 с.

28. Синицын, А.А. Проектирование пряжи и ткани по крепости на разрыв / А.А. Синицын — М.: Гизлегпром, 1932. 255 с.

29. Воробьёв, В.А. Метод расчета при построении шерстяной пряжи и ткани / В.А. Воробьёв М. : Легкая индустрия, 1964. - 162 с.

30. Розанов, Ф.М. К вопросу проектирования тканей по массе квадратного метра с учетом коэффициентов наполнения по основе и утку / Ф.М. Розанов, Л.А. Черникина // В кн.: Ткачество и трикотажное производство М.: 1973. - вып. 1. - С. 55-59.

31. Сурнина, Н.Ф. Проектирование ткани по заданным параметрам / Н.Ф. Сурнина-М. : 1973. 142 с.

32. Левакова, Н.М. Определение оптимальных параметров строения и условий изготовления ситовых тканей: Автореф. дисс. канд. техн. наук — М.: 1989.-25 с.

33. Скорикова, А.И. Проектирование полушерстяных плательных тканей оптимального строения: Автореф. дисс. канд. техн. наук. М. : 1981.-23 с.

34. Мартынова, А.А. К вопросу проектирования технических тканей из химических волокон по прочности на раздирание: Автореф. дисс. канд. техн. наук. М. : 1964. - 28 с.

35. Мустафаева, М.Я. Исследование строения шелковых тканей оптическим методом / М.Я. Мустафаева, Н.Х. Уразов, В.К. Канаки, В.В. Яковлев // Изв. вузов. Технология текст, пром-ти. 1970. - № 1. — С. 4851.

36. Розанов, Ф.Н. К вопросу определения толщины нити, необходимой для построения ткани с заданными свойствами / Ф.Н. Розанов, В.Б. Корсакова // Изв. вузов. Технология текст, пром-ти. 1970. - № 4. — С. 4851.

37. Романов, А.В. Определение высоты волны по весу нитей, заработанных в ткань / А.В. Романов // Изв. вузов. Технология текст, пром-ти. — 1971. — № 2. С. 48-51.

38. Толубеева, Г.И. Определение показателей прочности крученой пряжи / Г.И. Толубеева, Н.К. Романычев, B.J1. Маховер // Изв. вузов. Технол. текст, пром-сти. 2006. - № 2. - С. 44-47.

39. Степанов, О.С. Ткань из высокомодульных технических нитей / О.С. Степанов, Н.К. Романычев, JI.B. Моторин // Изв. вузов. Технол. текст, пром-сти. 2009. - № 3. - С. 41-44.

40. Натансон, И.П. Краткий курс высшей математики / И.П. Натансон М. : Наука, 1963. - 370 с.

41. Данко, П.Е. Высшая математика в упражнениях и задачах, Ч. 1. — 3-е изд. перераб. и доп. / П.Е. Данко, А.Г. Попов, Т.Я. Кожевникова М. : Высшая школа, 1980. — 270 с.

42. Марон, И.А. Дифференциальное и интегральное исчисление в примерах и задачах 2-е изд. Стереотипное / И.А. Марон - М. : Наука, 1973.-228 с.

43. Светлицкий, В.А. Механика гибких стержней и нитей / В.А. Светлицкий М. : Машиностроение, 1978. - С. 33-61.

44. Степанов, Г.В. Теория строения ткани / Г.В. Степанов, С.Г. Степанов Иваново : Иванов, гос. текст, академия, 2004. - С. 289-290.

45. Севостьянов, А.Г. Методы и средства исследования механико-технологических процессов текстильной промышленности / А.Г. Севостьянов М.: Легкая индустрия, 1980.- 392 с.

46. ГОСТ 29104.0-91. Ткани технические. Правила приемки и метод отбора проб. Взамен ГОСТ 20566-75 в части технических тканей ; введ. 1993-01-01. - М. : Изд-во стандартов, 1992 ; ИПК Изд-во стандартов, 2004. - 3 с.: ил.

47. ГОСТ 10681-75. Материалы текстильные. Климатические условия для кондиционирования и испытания проб и методы их определения.- Взамен ГОСТ 10681-63 ; введ. 1978-01-01. М. : Изд-во стандартов, 1975 ; ИПК Изд-во стандартов, 1997. - 28 с. : ил.

48. ГОСТ 427-75. Линейки измерительные металлические. Технические условия. Взамен ГОСТ 427-56 ; введ. 1977-01-01. - М. : Изд-во стандартов, 1975 ; Стандартинформ, 2005. -5 с.: ил.

49. ГОСТ 3813-72. Материалы текстильные. Ткани и штучные изделия. Методы определения разрывных характеристик при растяжении. — Взамен ГОСТ 3813-47 ; введ. 1973-01-01. М. : Изд-во стандартов, 1972.20 с. : ил.

50. ГОСТ 24104-2001. Весы лабораторные. Общие технические требования. Взамен ГОСТ 24104-88 ; введ. 2002-07-01. - Минск : Межгос. совет по стандартизации, метрологии и сертификации ; М. : Изд-во стандартов, сор. 2002. — 5 с.: ил.

51. ГОСТ 18976-73. Ткани текстильные. Метод определения стойкости к истиранию. Взамен ГОСТ 8312-57 в части льняных и шелковых тканей и ГОСТ 16734-71 ; введ. 1974-07-01. - М. : Изд-во стандартов, 1985. -5 с.: ил.