Разработка однопереходной технологии формирования и термообработки самокрученых комбинированных нитей с эластаном тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 05.19.02, кандидат технических наук Рудовский, Максим Павлович

• Рудовский, Максим Павлович
• кандидат технических наук
• 2007

Оглавление диссертации кандидат технических наук Рудовский, Максим Павлович

ВВЕДЕНИЕ

Глава 1. СОВРЕМЕННЫЕ СПОСОБЫ ФОРМИРОВАНИЯ И ТЕРМООБРАБОТКИ КОМБИНИРОВАННЫХ НИТЕЙ С ЭЛАСТАНОМ.

1.1. Способы формирования комбинированных нитей с эластаном

КНЭ).,.

1.1.1. Традиционные способы.

1.1.2. Высокоскоростные способы.

1.2. Способы термообработки пряжи.

1.3. Способы накопления нити для термообработки

1.3.1. Накопители, не обеспечивающие переменную скорость сматывания.

1.3.2. Накопители, обеспечивающие переменную скорость сматывания (без автоматического контроля накопления).

1.3.3. Накопители для временного хранения пряжи при обрыве.

1.3.4. Накопители, обеспечивающие переменную скорость сматывания (с автоматическим контролем наполнения).

1.3.5. Накопители для хранения пряжи в гофрированном состоянии, 3 2 Выводы по главе.

Глава 2.

ТЕОРЕТИЧЕСКИЙ АНАЛИЗ ПРОЦЕССА ФОРМИРОВАНИЯ МАССЫ НИТИ В БУНКЕРЕ НАКОПИТЕЛЯ.

2.1. Исследование условий формирования массы нити в бункере накопителя.

2.2. Расчёт давлений, действующих на массу нити в бункере накопителя.

2.3. Определение равновесного положения дна бункера накопителя.

2.4. Анализ накопителя пряжи, как системы автоматического регулирования.

2.4.1. Модель накопителя, как системы автоматического регулирования.

2.4.2. Выбор уровней деформации на входе и выходе из бункера накопителя.

2.4.3. Анализ влияния колебаний скорости наматывания на перемещение дна накопителя.

2.4.4. Анализ влияния изменение средней скорости извлечения нити из бункера на работу накопителя.'.

2.4.5. Влияние случайного характера упругих свойств нити на работу накопителя и выбор уровней натяжения.

Выводы по главе.

Глава 3.

ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ ОПРЕДЕЛЕНИЕ МЕХАНИЧЕСКИХ ХАРАКТЕРИСТИК КОМБИНИРОВАННЫХ НИТЕЙ С ЭЛАСТАНОМ.

3.1. Диаграмма «усилие-деформация» при растяжении нитей.

3.2. Экспериментальное определение коэффициентов трения комбинированных нитей.•.

3.3. Зависимость модуля упругости массы нитей от давления на ее поверхности при одноосном нагружении.

Выводы по главе/.

Глава 4.

ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ ПРОЦЕССОВ НАКОПЛЕНИЯ МАССЫ НИТИ В БУНКЕРЕ И ЕЕ ТЕРМООБРАБОТКИ.

4.1. Описание экспериментальной установки.

4.2. Экспериментальное определение конструктивных параметров бункера и технологических параметров термообработки при однопереходном получении комбинированных нитей с эластомерами.

4.2.1. Сила давления в месте укладки нити и методика выбора параметров пружины.

4.2.2. Исследование процесса извлечения нити из бункера.

4.2.3. Изменение натяжения нити при наматывании.

4.2.4. Режимы термообработки нити.

4.3. Экспериментальная проверка качества СКНЭ, полученных по однопереходной технологии.

4.4. Рекомендации и исходные требования к проектированию накопителя для машины с однопереходным получением и термообработкой СКНЭ.

Выводы по главе.

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Разработка однопереходной технологии формирования и термообработки самокрученых комбинированных нитей с эластаном»

При традиционном самокруточном способе формирования .пряжи она производится из двух стренг, вытягиваемых из ровницы. В последнее время предложен ряд способов получения новых самокручёных структур, формируемых из готовых нитей. При этом возможно получение комбинированных нитей, состоящих из натуральных и химических компонентов, в том числе высокоэластичных эластановых нитей, которые благодаря своим специфическим свойствам пользуются высоким спросом и применяются практически для всех видов текстильных изделий [1].

Эластановые нити (Lycra, Dorlastan, Spandex) обладают замечательной способностью переносить многократные циклы растяжения (до 400-700%) от первоначальной длины и сокращаться до исходного состояния после снятия нагрузки [2, 3]. Присутствие эластана в ткани или в трикотажном полотне увеличивает способность изделий восстанавливать первоначальную форму и создает условия для быстрого разглаживания и исчезновения складок.

Однако самокруточные нити при воздействии переменных нагрузок частично теряют крутку. Из-за этого снижаются их механические характеристики. Для устранения данного явления применяют термообработку структуры нитей, которая производится на специальной машине. При этом полностью сохранить структуру не удается т.к. термообработка производится после наматывания, при котором нить подвергается периодическому растяжению. Кроме того, использование дополнительного технологического перехода ведет к росту общих затрат на производство нитей. Решение этой проблемы может быть найдено путем совмещения в рамках одного технологического перехода процессов формирования и термообработки нитей.

В связи с этим тема настоящей работы, посвященной разработке одно-переходной технологии формирования и термообработки самокручёных комбинированных нитей с эластаном, является актуальной. Ее реализация позволит повысить качество данных нитей при снижении их себестоимости.

Актуальность темы. В течение последних десяти лет наблюдается устойчивый рост производства тканей, содержащих предварительно растянутые высокоупругие эластановые нити. Это обеспечивает возможность больших упругих деформаций, изготовленных из них изделий, и, как следствие, высокий уровень комфортности при эксплуатации этих изделий. В последние 5 лет наблюдается годовой прирост объемов производства таких нитей около 10%. Такая тенденция прогнозируется экспертами и в будущем.

Анализ материалов выставок и коммерческих предложений фирм, производителей тканей, показывает, что основную массу нитей с вложением эла-станов представляют нити из хлопка, шерсти и их смесей с синтетическим волокнами. Соединение эластановых нитей с льняными нитями или волокнами представляет определенную проблему. Удачное решение этой проблемы, пригодное в том числе и для небольших предприятий, способных быстро перестраиваться на выпуск нового ассортимента, найдено на основе самокру-точного способа совмещенного кручения-самокручения (КСК) готовых нитей. По этой технологии формируются трехкомпонентные комбинированные нити, одним из компонентов которых является эластан, а два других компонента практически не ограничены по сырьевому составу.

В силу особенностей своего строения такие нити имеют петлистую структуру, которая может нарушаться при многократных механических воздействиях и создает определенные трудности при их переработке.

Для улучшения структуры нитей и ее закрепления, а также для снижения усадки готовых изделий из нитей, содержащих синтетические компоненты, целесообразно проводить термообработку таких нитей. Формирование и термообработка нитей традиционно проводится на разных технологических переходах. Это приводит к возрастанию затрат на производство нитей, связанных с необходимостью дополнительных производственных площадей и обслуживающего персонала. Для снижения себестоимости нитей и из-за отсутствия соответствующего оборудования на малых предприятиях от термообработки отказываются в ущерб качеству продукции.

Настоящая работа направлена на создание однопереходной технологии получения и термообработки комбинированных нитей с эластаном, что позволит улучшить качество формируемых КСК способом нитей и изделий из них и поэтому представляется актуальной.

Цель работы; Совершенствование технологии получения комбинированных нитей с эластаном за счет совмещения процессов их формирования и термообработки на одной машине.

Задачи, решаемые в работе:

1. Разработка и изготовление экспериментальной установки

2. Экспериментальное определение механических характеристик комбинированных нитей с эластаном.

3. Теоретический анализ условий формирования массы нити в бункере накопителя

4. Теоретический анализ накопителя пряжи как системы автоматического регулирования

5. Экспериментальное определение конструктивных параметров бункера и технологических параметров термообработки при однопереходном получении комбинированных нитей с эластаном.

Методы исследований. При проведении теоретических исследований использовались методы теоретической механики, дифференциального и интегрального исчислений, математическое моделирование исследуемых процессов. При проведении экспериментальных исследований использовались как стандартные методы испытаний текстильных материалов с учетом специфики самокрученного продукта, так и оригинальные методики, основанные на корректном применении методов планирования эксперимента, теории вероятностей и математической статистики.

Научная новизна. Заключается в разработке математической модели устройства накопления для термообработки комбинированных нитей с эла-станом и теоретико-экспериментальном обосновании его конструктивных параметров и технологических параметров термообработки.

В ходе выполнения диссертационной работы впервые: 1. . Разработана математическая модель накопителя нити для проведения ее термообработки учитывающая случайный характер деформационных характеристик нитей;

2. Определены деформационные и фрикционные характеристики комбинированных самокрученных нитей с эластаном и деформационные характеристики их в массе;

3. Предложено устройство накопления нити, уровень накопления в котором контролируется путем изменения деформации на выходе из него, и разработана его математическая модель.

4. Предложены рациональные обоснованные теоретически и проверенные экспериментально конструктивные параметры устройства накопления нити и режимов ее термообработки.

Практическая значимость и реализация результатов работы. В результате проведения работы получены рекомендации по выбору конструктивных параметров устройства накопления нити, предназначенного для проведения ее термообработки, а также технологические режимы термообработки нити в предложенном устройстве. Полученные рекомендации приняты ООО «Костромское СКБТМ» в качестве исходных при разработке технического задания на проектирование новой машины МПСН для пневмосоедине-ния готовой пряжи с эластомером. Полученные в ходе выполнения работы технические решения защищены одним патентом на изобретение и двумя патентами на полезные модели.

Заключение диссертации по теме «Технология и первичная обработка текстильных материалов и сырья», Рудовский, Максим Павлович

Результаты работы предназначены для использования в производственной и научно-исследовательской деятельности организаций и предприятий текстильной промышленности как у нас в стране, так и за рубежом, а также могут быть полезны при выполнении научно-исследовательских работ студентам высших учебных заведений текстильного профиля.

Список литературы диссертационного исследования кандидат технических наук Рудовский, Максим Павлович, 2007 год

1. Каталог «В мире оборудования» №2(7) февраль 2001г., №3(8) март 2001г.

2. Штраус Т. Применение эластановых филаментов. Tetssile per impeghi Tecnici (Италия), №2,1999, с 32-37.

3. Усенко В.А., Дамянов Г.Б., Адыров П.В. Производство текстуриро-ванных нитей и высокообъемной пряжи. М.: Легкая индустрия, 1980.-256 с.

4. Мовшович П.М. Самокруточное прядение. М.: Легпромбытиздат, 1985.-248 с.

5. Телицын А.А. Развитие технологий процесса самокручения текстильных материалов и создание оборудования для их реализации: Дис. .д.т.н., Кострома 2000.

6. Дюканова Т.И. Разработка технологии получения самокруточной пряжи способом совмещенного формирования и кручения. Дис.к.т.н,, Кострома 1989.-167 с.

7. Делекторская И.А, Использование КСК-способа для формирования эластичной пряжи. Вестник КГТУ №5,- с.22-24.

8. Телицын А.А. Разработка общей схемы процесса формирования пряжи СК-структуры// Изв. Вузов. Технология текстильной промышлен-Н0СТИ.-1988.- №1-С.22-24.

9. Машина для запаривания пряжи. VAP 48 /Bullio P. G. //Nuova selez. tess.—1992 .—№ 10 .—C. 80—83, 186—187.

10. Машина для запаривания и термоусаживания нитей. Single-turead steaming and shrinking machine for medium and fine yarns //Int. Text. Bull. Yarn and Fabr. Form.—1993.—39 ,№ 4.—C. 81—82.

11. Машина для термообработки нитей. Single yarn steaming and shrinking machine for medium and fine yarns // Text. Technol. Dig.— 1994.— 51, №3.—C. 15.

12. Машина для запаривания и усаживания нитей. Single thread steaming and shrinking machine for medium and fine yarns // Text. Technol. Dig.— 1994.— 51, №6.— C. 22—23.

13. Установка для термоусаживания нитей. Technological solutions for special yarns // Text. Technol. Dig — 1995 — 52, № 5 — С. 18 .

14. Устройство для обработки нити насыщенным паром. Vorrichtung zur Warmebehandlung von durchlaufenden Faden: Заявка 4239521 ФРГ, MKH5D 02 J 13/00 / Meier Klaus, Wulfhorst Burkhard; Wulfhorst Burkhard№ 4239521.5; Заявл. 25.11.92; Опубл. 26.5.94

15. Влияние термообработки полиэфирных нитей на их структуру. Influence of thermal history on the fine structure of heat fixed polyester // Text. Technol. Dig.—1994.— 51, № 7,— C. 21.

16. Термоусаживание пневмотекстурированной смешанной нити. Thermal stabilization о fair jet textured polypropylene/nylon filament blended yarn // Text. Technol. Dig.—1994— 51, № 8— С 20.

17. Исследование термоусаживания синтетической нити. Dependence of alkali hydrolysis of polyethylene terephthalata fibers on temperature of heat setting in the unstressed state // Text. Technol. Dig— 1994.— 51, №2-C.23

18. А.с. ЧССР № 177389, 20.11.75. Zaffzeni pro navadeni Utku z utkoveho zasobniki pro prohoz u bozclunkovych tkacich stroju, Zejmena s pneumatickym nebo hydraulickym prohozem, do prohoznibo ustroji.

19. A.C. 244364 ЧССР Заявл. 200384. .Zaflzenl pro odtahovani a navljenf prize. Terechin Genadij, Burysek Frantisek, Hortlik Frantisek,

20. A.C. 2410804 , ЧССР. Заявл. 24.09.83, № 6992-83. Zarizenf k pferusenf a docasnemu prevzetf prize. Kubata Milan, Fikar Jin, Slezak Ladislav.Зб.Заявка 3829151 ФРГ. Заявл. 27.08.88. Vorrichtung zum Zwischenspeichern eines Fadens an einer Spinnmaschine.

21. Патент 4749137 США. Заявл. 26.10.87. Strand accumulator with drum and rolls. Seagrave Earl M., Nakai Corp.

22. A.c; 1240714, СССР. Заявл. 7.01.85. Устройство для намотки нити на бобину. Щербаков А.П.; Ленинградский институт текстильной и легкой промышленности.

23. А.С. 248321 ЧССР. Zaflzenl k automatickemu vyhledani konce nlte. Prasil Ladimir, Vitamvas Zdenek, Janda Jaroslav.

24. A.C. 245642, ЧССР. Zaflzenl pro rizeni pracovnibo procesu pri navijeni prize., Burysek Frantisek, Terechin Genadij, Sloupensky Jiri, Silar Zdenek, Kutlvasr Jiri.

25. RRS Volufil машина для непрерывного усаживания и придаче объемности пряже. Проспект фирмы Savio (Италия).

26. Macart Spinning Systems S300 Проспект фирмы Macart (Англия).

27. А.С.251426, ЧССР. Zarizenf pro automaticke pfevfjenl nite pri tvorbe nitovych teles. Prasil Vladimir, Vitamvas Zdenek.

28. A.C.242577, ЧССР. Zaflzenl pro automaticke soukani krizovych civek. Prasil Vladimir.

29. Рудовская Т.Я. Разработка технологии формирования конических бобин на прядильной самокруточной машине ПСК-225ШГ с применением накопителя нити. Дис. .к.т.н., Кострома 2001,- с. 123.

30. Патент 4765042, США. Apparatus for texturing continuons filamentaru tow.; Li Hsin L., Oswald Hendrikus J.; Alied Corp.47.3аявка 60-209028, Япония. Заявл. 27.03. 84. Накахара Тэйдзи; Мурата кикай к.к.

31. Патент 117003, ПНР. Заявл. 17.11.78. Wroctawski Zbigniew, K^dzia Stanistaw, Grocholinski Mieczyslaw, Sasin Jerzy, Dowgiel Janusz; Centralny Osrodek Badawczo-Rozwojowy Maszyn Wlokienniczych.

32. Патент 4334654, США. Заявл 13.05.80. Apparatus and method for controlling the on a yarn bundle withdrawn from a mass of compacted yarn.; Warren Elbert K., Porter William D.

33. Бронштейн И.Н., Семендяев К.А. Справочник по математике. М.: Наука, 1986.

34. Ивановский Р.И. Практика применения систем MathCAD PRO. М.: Высшая школа, 2003.

35. Иванов М.Н., Финогенов В.А. Детали машин. М.: Высшая школа, 2006.

36. Дьяконов В.П. Matlab 6.5 SPl/7+Simulink 5/6. Основы применения. -М.: СОЛОН-Пресс, 2005. 800 с.

37. Исследование фрикционных мотальных механизмов прядильно-роторных, пневмомеханических и прядильно-крутильных машин. Отчет по нир 17/79 № ГР 80025570 Ташкентский институт текстильной и легкой промышленности. Беляков Н.А.,

38. Методы классической и современной теории автоматического управления / Под ред. Н.Д. Егупова.- М.: Изд-во МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2000.

39. Севостьянов А.Г., Севостьянов П.А. Моделирование технологических процессов. М.: Легкая и пищевая промышленность, 1984. - 344 с.

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

41. Рудовская Т.Я., Соркин А.П. Анализ работы накопителя нити для намотки конических бобин на машине ПСК-225ШГ. Известия ВУЗов. Технология текстильной промышленности. 1997, №2, с. 84-87.

42. Калинина В.Н., Панкин В.Ф. Математическая статистика. М.: Высшая школа, 1994.-336 с.

43. Дейчик М.Л., Пригоровский Н.И., Хуршудов Г.Х. Методы и средства натурной тензометрии. М.: Машиностроение, 1989.- 240 с.

44. Лапшин В.В. Разработка и исследование технических параметров программно-аппаратного комплекса для измерения натяжения нитей в процессах ткачества. Дисс. к.т.н. Кострома: КГТУ, 1998.

45. Мигушов И.И. Механика, текстильной нити и ткани: Монограф.- М.: Легкая индустрия, 1980.- 160 с.

46. Румшиский Л.З. Математическая обработка результатов эксперимента. М.: Наука.-1971.-192 с.

47. Крагельский И.В. Трение волокнистых веществ. Государственное издательство легкой промышленности.- М.-Л. 1941.

48. Балясов П.Д. Сжатие текстильных волокон в массе и технология текстильного производства. М.: Легкая индустрия 1975.

49. Жуков В.И., Кузнецова Н.С., Иваницкий В.В. Механические свойства ориентированных волокнистых материалов. при сжатии. Вестник КГТУ, №9,2004, с. 13 15.;'

50. Нити синтетические текстурированные. Методы определения показателей извитости. ГОСТ 23363 2001. Межгосударственный совет по стандартизации, метрологии и сертификации. Минск. Издательство стандартов, 2002.

51. Нити текстурированные. Методы определения линейной усадки. ГОСТ 28447.5-90 Государственной комитет СССР по управлению качеством продукции и стандартам. М. Издательство стандартов, 1990.

52. Палочкин С.В./ Анализ условий формирования массы нити в бункере накопителя/ СБ. Палочкин, М.П. Рудовский // Известия.ВУЗов. Технология текстильной промышленности.- 2005.- №2. С. 35-39.

53. Палочкин С.В./ Получение деформационных характеристик комбинированных нитей/ С.В. Палочкин, М.П. Рудовский // Известия ВУЗов. Технология текстильной промышленности.- 2005.- №6,- С. 16-19.

54. Палочкин С.В./ Анализ давлений, действующих на массу нити в бункере накопителя/ С.В. Палочкин, М.П. Рудовский // Известия ВУЗов. Технология текстильной промышленности.- 2006.- №6.- 43-47.

55. Рудовский М.П./ Выбор технологических режимов работы накопителя нити/ М.П. Рудовский // Известия ВУЗов. Технология текстильной промышленности.-2006.-№6С.-С. 106-109.

56. Рудовский М.П./ Анализ устройства накопления пряжи, как объекта управления/ М.П. Рудовский, А.А. Телицын // Сб. научных трудов молодых ученых КГТУ / Костромской государственный технологический университет. Вып. 5, Ч. 1 Кострома: КГТУ.- 2004.- С. 42-47.

57. Рудовский М.П./ Экспериментальное определение коэффициентов трения комбинированных нитей/ М.П. Рудовский, С.В. Палочкин// Сб. научных трудов аспирантов МГТУ им. А.Н. Косыгина.- № 11.- 2006.-С. 80-84.

58. Пат. 55351 Российская Федерация, МПК В65Н 51/00. Бункер накопителя нити/ Рудовский М.П., Палочкин С.В.; Заявитель и патентообладатель Московский гос. текстильный универ. им. А.Н.Косыгина. -№2006107012/22, заявл. 09.03.06; опубл. 10.08.06; бюл. №22 1 с.

59. Пат. 61269 Российская Федерация, МПК В65Н 51/00. Накопитель нити/ Рудовский М.П., Палочкин С.В.; Заявитель и патентообладатель Московский гос. текстильный универ. им. А.Н.Косыгина. -№2006107014/22, заявл. 09.03.06; опубл. 27.02.07; бюл. №6 1 с.