Разработка средств контроля технологических параметров и стабилизации натяжения нитей основы на бесчелночных ткацких станках тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 05.19.02, кандидат технических наук Быкадоров, Владимир Рудольфович

• Быкадоров, Владимир Рудольфович
• кандидат технических наук
• 2005

Оглавление диссертации кандидат технических наук Быкадоров, Владимир Рудольфович

ВВЕДЕНИЕ.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ.

1. АНАЛИЗ НАУЧНОЙ И ТЕХНИЧЕСКОЙ ЛИТЕРАТУРЫ,

ЦЕЛЬ И ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЯ.

2. ИССЛЕДОВАНИЕ ГЕОМЕТРИЧЕСКИХ ХАРАКТЕРИСТИК СИСТЕМЫ ЗАПРАВКИ НИТЕЙ ОСНОВЫ

НА ТКАЦКОМ СТАНКЕ.

2.1. Расчет длины нитей основы в зоне "навой — скало".

2.2. Параметры установки ламельного прибора на станке.

2.3. Изменение длины нитей основы на участке скало — задний пруток ламельного прибора".

2.4. Длина нитей на участке

-тая ремизка - ламельный прибор".

2.5. Изменение общей длины нитей основы в заправке ткацкого станка.

2.6. Вынужденное отклонение скала при срабатывании ткацкого навоя.

3. КОЭФФИЦИЕНТ ЖЕСТКОСТИ СИСТЕМЫ ЗАПРАВКИ ТКАЦКОГО СТАНКА.

3.1. Методы определения коэффициента жесткости системы заправки ткацкого станка.

3.2. Взаимодействие системы заправки ткацкого станка с упругим элементом.

3.3. Устройство для определения коэффициента жесткости системы заправки ткацкого станка в статических условиях.

3.4. Устройство для определения коэффициента жесткости системы заправки ткацкого станка в динамических условиях.

3.5. Влияние технологических параметров заправки ткацкого станка на коэффициент жесткости.

3.6. Контроль коэффициента жесткости системы заправки на ткацком станке.

4. ВЕРОЯТНОСТНАЯ ОЦЕНКА ПОГРЕШНОСТИ РАБОТЫ ОСНОВНОГО РЕГУЛЯТОРА ТКАЦКОГО СТАНКА.

4.1. Случайные ошибки отпуска основы с ткацкого навоя.

4.2. Компенсация натяжения основных нитей на ткацком навое.

4.3. Коррекция натяжения основы на ткацком станке.

4.4. Настройка основного регулятора ткацкого станка.

4.5. Влияние подналадок основного регулятора станка АТПРна натяжение основных нитей.

4.6. Неравномерность натяжения основных нитей на ткацком станке и ее компьютерная оценка.

5. СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ ОСНОВНОГО РЕГУЛЯТОРА ТКАЦКОГО CTAIIKA С ЦЕЛЬЮ СТАБИЛИЗАЦИИ НАТЯЖЕНИЯ ОСНОВНЫХ НИТЕЙ.

5.1. Способ стабилизации натяжения основы на ткацком станке.

5.2. Разработка и исследование нового основного регулятора станка АТПР.

5.3. Компенсация длины основы при отклонении скала основного регулятора.

5.4. Стабилизация натяжения основных нитей на ткацком станке.

5.5. Устройства для измерения натяжения нитей основы.

5.6. Расход основы на ткацком станке

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Разработка средств контроля технологических параметров и стабилизации натяжения нитей основы на бесчелночных ткацких станках»

При выработке ткани на ткацком станке значительное влияние на показатели её качества оказывает заправочное натяжение основы, от которого зависит также расход сырья, уровень обрывности нитей и производительность ткацкого оборудования. Существующие устройства для регулирования натяжения основы и ее отпуска из-за погрешности в работе не обеспечивают их постоянства как за одну уточную прокидку, так и по мере срабатывания навоя. Это находит отражение в структуре вырабатываемой ткани, ее физико-механических свойствах, расходе основной пряжи. Перечисленные показатели за время срабатывания ткацкого навоя имеют большие отклонения от первоначально установленного значения.

Повышение технологической точности процесса ткачества на ткацких станках, то есть компенсация технологических погрешностей, является одним из путей повышения его эффективности. Преимущество так называемого активного контроля здесь заключается в том, что качество продукции обеспечивается самим технологическим процессом, что резко снижает потери от брака.

При выработке ткани на станке процесс ткачества имеет колебания, которые носят характер систематических и случайных функций. Такие показатели технологического процесса как натяжение основных нитей, их уработка и расход в ткани, изменяются не только за цикл тканеформирования, но и за время срабатывания ткацкого навоя. Поэтому контроль технологических параметров и стабилизация натяжения основы являются одним из путей экономии полуфабрикатов на ткацком станке.

Таким образом, уменьшение расхода основы, снижение ее обрывности, увеличение производительности ткацкого оборудования возможно только на основе более глубокого теоретического анализа технологического процесса с одновременной разработкой средств повышения его эффективности.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность работы. Деятельность любого текстильного предприятия характеризуется множеством количественных и технико-экономических показателей. Среди них нет ни одного, который не зависел бы от качества сырья и степени его использования. Поэтому очевидно, что рациональное и эффективное использование сырья должно быть связано со снижением обрывности, учетом его расхода, сокращением отходов, при одновременном совершенствовании технологических процессов.

Применительно к процессу образования ткани на ткацких станках типа СТБ и АТПР одним из доминирующих параметров, влияющих на расход основы, является ее уработка. Колебания уработки влияют на поверхностную плотность ткани и, следовательно, на расход сырья. На ткацком станке расход основы, приходящийся на каждую уточину, определяется работой основного регулятора, то есть подачей или отпуском основы с ткацкого навоя.

Существующая конструкция основного регулятора ткацких станков не обеспечивает постоянства расхода основы за время срабатывания ткацкого навоя из-за погрешности работы подвижной системы скала как чувствительного элемента регулятора. Поэтому использование новых конструкций чувствительного элемента для стабилизации натяжения основной пряжи является актуальной задачей, решение которой вместе с разработкой средств контроля позволяет при срабатывании навоя сэкономить некоторую длину основы и получить дополнительное количество ткани.

Целью диссертационной работы является разработка средств контроля коэффициента жесткости системы заправки ткацкого станка, уменьшение расхода основной пряжи в ткани за время срабатывания ткацкого навоя путем увеличения точности работы основного регулятора.

В соответствии с поставленной целью в работе решены следующие основные научные и технические задачи:

1. Определено изменение длины основы по зонам ее заправки, позволяющсе оценить общую деформацию нитей при отклонении скала за время срабатывания ткацкого навоя.

2. Разработаны переносные устройства для определения коэффициента жесткости системы заправки ткацкого станка в статических и динамических условиях.

3. Предложено устройство для непрерывного контроля коэффициента жесткости системы заправки ткацкого станка с использованием подвижной системы скала.

4. Выявлен характер отклонений в отпуске основы на ткацком станке, обусловленных погрешностью работы основного регулятора и состоянием поверхности намотки ткацкого навоя.

5. Установлены причины погрешности работы чувствительного и передаточного механизмов основного регулятора и их влияние на натяжение основы.

6. Предложен режим настройки и подналадок регулятора, при которых пределы варьирования натяжения основы не ухудшают процесс образования ткани.

7. Дана оценка влияния частных передаточных коэффициентов основного регулятора на натяжение основы и закономерности их изменения по мере срабатывания основы.

8. Предложены новые конструкции подвижной системы скала основного регулятора способные стабилизировать натяжение основы как за цикл тканеобразования, так и за время срабатывания навоя.

9. Предложены новые тензодатчики для измерения отдельно взятой или группы основных нитей в заправке ткацкого станка

10. Разработано устройство, с помощью которого можно определять величину отпуска основы с навоя, то есть ее расход за каждую уточную прокидку.

Решение указанных задач соответствует направлению научных исследований Ивановской государственной текстильной академии по совершенствованию техники и технологии ткацкого производства.

Методика исследований. Работа содержит теоретические и экспериментальные исследования, которые проведены на промышленном и новом основных регуляторах станка АТПР с использованием разработанных автором измерительных устройств.

В теоретических исследованиях предлагаемых устройств для контроля процесса ткачества и расхода основы применены методы аналитической геометрии, теоретической механики и сопротивления материалов. При анализе погрешности работы основного регулятора использовались вероятно-статистические методы исследования. Экспериментальные исследования коэффициента жесткости системы заправки и расхода основы проводились с использованием тензометрического метода измерений. Основные теоретические положения, полученные в работе, подвергались экспериментальной проверке в лабораториях и производственных условиях с применением современной измерительной аппаратуры. Статистическая обработка результатов эксперимента проводилась с использованием ПЭВМ.

Научная новизна работы заключается в том, что впервые:

1. Определена длина нити на всех участках системы заправки ткацкого станка, отличающихся условиями их работы при формировании элемента ткани.

2. Выявлена закономерность вынужденного отклонения скала за время срабатывания ткацкого навоя, вызванного несовершенством конструкции чувствительного элемента основного регулятора.

3. Разработаны и испытаны переносные устройства для замера коэффициента жесткости систем заправок в статистических и динамических условиях, а также для непрерывного его контроля при работе ткацкого станка.

4. Изучено влияние неравномерности отклонения скала и погрешности передаточного механизма основного регулятора на неравномерность натяжения основных нитей.

5. Создана методика расчета настройки и подналадок основного регулятора, при которых происходит снижение неравномерности натяжения основы по мере срабатывания навоя.

6. Дана числовая оценка неравномерности натяжения основных нитей непосредственными измерениями на ткацком станке в зависимости от угла поворота ткацкого навоя.

7. Разработаны и испытаны новые конструкции подвижной системы скала, выравнивающие натяжение как за цикл тканеформирования, так и за время срабатывания навоя.

8. Предложена методика расчета расхода основы на станке за время прокидки одной уточины и разработано устройство для его контроля.

Принципиальная техническая новизна подтверждена патентом №2175036 от 20.10.2001 г. "Основной регулятор ткацкого станка", патентом RU на полезную модель №44119 от 30.08.2004 г. "Устройство для определения угла поворота ткацкого навоя" и свидетельством РФ на полезную модель №16742 от 26.06.2000 г. "Устройство для измерения натяжения группы нич/ || теи .

Практическая значимость и реализация результатов работы.

Предложенная конструкция нового основного регулятора и устройств для контроля технологического процесса ткачества и расхода основы на ткацком станке позволили за время срабатывания навоя сэкономить определенную длину основы, из которой можно получить дополнительную ткань. Так на ткацком станке АТПР-100-4 при выработке ткани саржа 1/3, снизилась обрывность нитей основы на 11,8%, увеличилась норма выработки ткача на 4,3%, было выработано дополнительно около 6 м ткани с одного ткацкого навоя. Разработаны устройства для замера натяжения нитей на ткацком станке и их расхода за один оборот главного вала станка.

Результаты работы внедрены на ООО "Лежневский текстиль" с ожидаемым годовым экономическим эффектом 75,847 тыс. руб. на 100 ткацких станков АТПР-100-4.

Апробация работы. Материалы диссертации докладывались и получили одобрение на следующих межвузовских конференциях и семинарах: международной научно-технической конференции "Студенты и молодые ученые КГТУ - производству" (г.Кострома, 2003), республиканской научно-технической конференции "Перспективы развития хлопкоочистительной, текстильной и легкой промышленности" (г.Ташкент, ТИ ГЛИ 2003), межвузовской научно-технической конференции "Молодые ученые - развитию текстильной и легкой промышленности" (ПОИСК — 2001.2005, ИГТА), научно-методическом семинаре кафедры ткачества ИГТА (2004 -2005), расширенном заседании кафедры ткачества ИГТА (2005).

Публикации. Основные результаты выполненных исследований представлены статьями в журналах "Изв. вузов. Технология текстильной промышленности", "Вестнике научно-технического общества, "Библиографическом указателе ВИНИТИ", тезисами докладов на научно-технических конференциях, патентом РФ от 20.10.2001г. N2175036, свидетельством на полезную модель от 26.06.2000г. N16742, патентом RU на полезную модель от 30.08.2004г. №44119.

Структура и объем диссертационной работы. Диссертация состоит из введения, анализа современного состояния неравномерности процесса образования ткани на станке и экономии полуфабрикатов (1 раздел), результатов исследований (2-5 разделы), общих выводов и рекомендаций, списка использованной литературы из 152 наименований, а также приложений. Основная часть диссертации представлена на 186 страницах машинописного текста, в число которых входят 58 рисунков, 18 таблиц, список литературы и приложения.

Заключение диссертации по теме «Технология и первичная обработка текстильных материалов и сырья», Быкадоров, Владимир Рудольфович

Общие выводы и рекомендации

1. Длина нитей основы в заправке ткацкого станка состоит из нескольких участков, отличающихся условиями работы. Наибольшее влияние на изменение длины нитей оказывает радиус намотки основы на навое и угол отклонения скала за время срабатывания навоя. Так, в конце срабатывания навоя длина нитей увеличивается на 71,0 мм, а при отклонении скала на 3° она уменьшается на 5,1 мм.

2. Выявлена закономерность принудительного отклонения скала по мере срабатывания навоя, которое обусловлено несовершенством конструкции основного регулятора и зависит от типа регуляторов, параметров строения ткани и размера намотки основы на навое. Для станка АТПР, исходя из ассортиментных возможностей, максимальное отклонение скала может достигать 7°.

3. Разработаны переносные устройства для определения коэффициента же-• сткости заправки станка для статических и динамических условий работы, принцип действия которых основан на взаимодействии заправки с упругим элементом — пружиной с известным коэффициентом ее жесткости. Устройства могут контролировать коэффициент жесткости в диапазоне до 1,0 Н/мм, что охватывает весь ассортимент тканей, вырабатываемых на бесчелночных ткацких станках типа АТПР и СТБ.

4. Предложено стационарное устройство для непрерывного контроля коэффициента жесткости системы заправки на работающем станке с учетом плотности ткани по утку, линейной плотности утка, радиуса намотки на навое, влажности окружающей среды.

5. Рассмотрены ошибки подачи основы на ткацких станках АТПР, возникающие вследствие погрешности работы основного регулятора из-за разрыва кинематической цепи между чувствительным и передаточным механизмами. Выявлены систематические и случайные отклонения при корректировке натяжения основы, описаны распределения импульса и интервала, в котором происходит передача сигнала об изменении натяжения.

6. Определены варианты настройки и подналадки основного регулятора, при которых выполняются условия постоянства натяжения и снижения его дисперсии, в результате чего обеспечивается компенсация погрешности стохастической связи между углом поворота навоя и отклонениями процесса

7. Предложена новая конструкция основного регулятора в котором скало использовано в качестве корректирующего механизма для выравнивания натяжения основы за время срабатывания навоя, подвижная система скала которого способна компенсировать натяжение в процессе зевообразо-вания на 38,8%.

8. Установлено, что длина основных нитей за время прокидки одной уточины имеет случайные отклонения, обусловленные целым рядом технологических причин и конструктивных особенностей основного регулятора. Учет суммы неслучайных слагаемых длины сматываемых с навоя нитей за время его срабатывания позволяет снизить расход основы при формировании ткани.

9. В ходе анализа расхода основной пряжи на станке применено устройство для определения угла поворота навоя, позволяющее с большой точностью определять отпуск основы при прокладке каждой уточины. Уменьшение отклонений величины уработка основы на станке путем применения соответствующих механизмов, стабилизирующих натяжение, ведет к экономии пряжи и дополнительной выработке ткани с ткацкого навоя.

10. Производственная проверка основного регулятора, проведенная в условиях ООО "Лежневский текстиль", показала его эффективность, заключающуюся в снижении обрывности основы, повышении нормы обслуживания ткача и дополнительной выработке ткани. Ожидаемый годовой - > экономический эффект составил 75,847 тыс.руб. на 100 ткацких станков АТПР-100-4.

Список литературы диссертационного исследования кандидат технических наук Быкадоров, Владимир Рудольфович, 2005 год

1. Лахтин И.П. Экономное использование сырья — основа эффективности текстильного производства. — Текстильная промышленность, 1977, N4. -С. 1-4.

2. Поляк A.M. Повышение эффективности материальных ресурсов. — М: Легкая индустрия, 1978. 168 с.

3. Раевский В.А. Резервы улучшения использования сырья. — Текстильная промышленность, 1976, N5. С.22-24.

4. Бершев Е.Н. и др. Экономия сырья в текстильном производстве. М: Легкая и пищевая промышленность, 1984. - 168 с.

5. Грачев А. Сотрудничество стран-членов СЭВ по расширению ассортимента, улучшения качества изделий и эффективному использованию сырья. — Текстильная промышленность, 1980, N11. — С.1-3.

6. Шварцман Д.А., Фирсов К.Г. Проблемы повышения эффективности текстильной промышленности. М: Легкая и пищевая промышленность, 1981. - 848 с.

7. Покачев А.К. Направление развития хлопчатобумажной промышленности. — Текстильная промышленность, 1977, N7. — С.3-6.

8. Букаев П.Т. и др. Справочник по хлопкоткачеству. М: Легпромиздат, 1976.-576 с.

9. Мартынова А.А., Черникина Л.А. Лабораторный практикум по строению и проектированию тканей. М: Легкая индустрия, 1976. - 296 с.

10. Гордеев В.А. Динамика механизмов отпуска и натяжения основы ткацких станков. М: Легкая индустрия, 1965. - 248 с.

11. Гордеев В.А, Волков П.В. Ткачество. М: Легкая и пищевая промышленность, 1984.-488 с.

12. Ефремов Е.Д. Деформация упругой системы заправки ткацкого станка. Иваново: ИХТИ, 1979. - 72 с.

13. Богза А.Д. Надежность процесса ткачества на станках СТБ. — М.: Легкая и пищевая промышленность, 1981. 144 с.

14. Шлыков А.С., Синицына И.В. Исследование перемещения нитей основы и ремиз в процессе зевообразования на станке АТПР-100-4// Вестник ИГТА. 2003, N3. - С.60-65.

15. Лахтин Н.В., Шутова С.А. Изменение геометрии и заправки основы на станках A l l IP и СТБ при движении скала. Изв. вузов. Технология текстильной промышленности, 1981, - N6. - С.58-61.

16. Дицкий А.В. Расчет и проектирование механизмов отпуска основы автоматических ткацких станков. — Автореферат докт. дисс. — М.: МТИ, 1976.-32 с.

17. Ерохин Ю.Ф., Мигушов И.И. Определение характеристик жесткости нитей и ткани с помощью маятникового прибора. — Изв. вузов. Технология текстильной промышленности, 1973, N5 С.64-68.

18. Ерохин Ю.Ф. Определение коэффициента жесткости упругой системы заправки на ткацких станках. Изв. вузов. Технология текстильной промышленности, 1972, N1. - С. 45-47.

19. Быкадоров Р.В. Развитие теоретических основ процесса ткачества и их практическая реализация в промышленности. Автореферат докт. дисс. - Иваново, ИГТА, 1999. - 36 с.

20. СиницынВ.А. Определение характеристик процесса формирования ткани на ткацком станке по осциллограмме натяжения нитей основы. Метод, указ. ИГТА, 1986. - 136 с.

21. Севостьянов А.Г. Методы и средства исследования механико-технологических процессов текстильной промышленности. М: Легкая индустрия, 1980. - 320 с.

22. Власов П.В. Нормализация процесса ткачества. М.: Легкая и пищевая промышленность, 1982. -240 с.

23. Быкадоров Р.В. Натяжение основных нитей на ткацком станке. Изв. вузов. Технология текстильной промышленности, 1980, N3. - С. 46-49.

24. Маховер В.Л. Совершенствование и анализ процессов на шлихтовальных машинах. Иваново, ИГТА, 2003. - 356 с.

25. Ступников и др. Влияние неравномерности натяжения основы на ее обрывность. Изв. вузов. Технология текстильной промышленности, 1978, N1.-С. 59-62.

26. Лустгартен Р.В. Обоснование выбора параметра регулирования и регулирующего воздействия для управления технологическим режимом ткачества. Изв. вузов. Технология текстильной промышленности, 1977, N6. - С.56-58.27