Совершенствование процессов вытягивания швейных ниток с учетом неопределенности разрывных усилий тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 05.02.13, кандидат наук Платонова Татьяна Львовна

• Платонова Татьяна Львовна
• кандидат наук
• 2022

Оглавление диссертации кандидат наук Платонова Татьяна Львовна

ВВЕДЕНИЕ

ГЛАВА 1. АНАЛИЗ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ХАРАКТЕРИСТИК ШВЕЙНЫХ НИТОК ДЛЯ ВЫТЯГИВАНИЯ

1.1 Характеристики швейных ниток как объекта исследований

1.2 Обоснование перспективности производства швейных ниток из синтетических материалов

1.3 Анализ известных технологий вытягивания швейных ниток

1.4 Выводы по главе

ГЛАВА 2. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ АРМИРОВАННЫХ ШВЕЙНЫХ НИТОК ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ РАЗРЫВНЫХ УСИЛИЙ

2.1 Исходная предпосылка для экспериментальной оценки разрывных усилий

2.2 Методика проведения экспериментальных исследований

2.3 Определение диапазона разрывных усилий для настройки системы регулирования вытягивания

2.4 Выводы по главе

ГЛАВА 3. РАЗРАБОТКА И ИССЛЕДОВАНИЕ СИСТЕМЫ ВЫТЯГИВАНИЯ НИТИ С УЧЕТОМ ЛИНЕЙНОЙ НЕОДНОРОДНОСТИ

3.1 Аналитическое проектирование системы стабилизации натяжения в задаче вытягивания нити

3.2 Разработка математической модели системы вытягивания нити

3.3 Разработка методики параметрического синтеза для проектирования системы вытягивания нити

3.4 Разработка методики оптимизации в задачи параметрического синтеза систем управления

3.5 Параметрический синтез системы регулирования натяжения нити в задаче ее перематывания на бобину с целью вытягивания

3.6 Выводы по главе

ГЛАВА 4. РАЗРАБОТКА УПРАВЛЯЮЩЕЙ ПРОГРАММЫ ДЛЯ ЧИСЛЕННОГО СОПРОВОЖДЕНИЯ НА ЭВМ ПРОЦЕССОВ ВЫТЯГИВАНИЯ НИТИ

4.1 Общая характеристика задачи исследования

4.2 Разработка алгоритмов для численного сопровождения процесса вытягивания нити

4.3 Разработка схемы расчетов в программе моделирования процесса перематывания нити с целью вытягивания

4.4 Исследование процесса вытягивания нити с учетом структурной неоднородности

4.5 Исследование возможности управления в режиме численного сопровождения процесса наматывания нити с целью вытягивания

4.6 Выводы по главе

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ

ЛИТЕРАТУРЫ

ПРИЛОЖЕНИЕ А. ПРОГРАММЫ ДЛЯ ЭВМ

ПРИЛОЖЕНИЕ Б. АКТ АПРОБАЦИИ

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Совершенствование процессов вытягивания швейных ниток с учетом неопределенности разрывных усилий»

ВВЕДЕНИЕ

Производство швейных ниток является первостепенной задачей текстильной и легкой промышленности. В настоящее время в швейном производстве для изготовления ниток применяются в основном химические волокна, что обусловлено повышенными требованиями к качеству ниток. Синтетические нитки наиболее универсальны, они прочные, эластичные и имеют хорошую закрутку, обеспечивая меньшую ворсистость в отличие от ниток из натуральных волокон. Также толщина ниток из синтетических материалов по всей длине более равномерна, что позволяет добиться гладкой и красивой строчки. Главным требованием к качеству является минимальная обрывность ниток при пошиве изделий [1]. Снижение себестоимости и рост производительности в областях массового пошива одежды приводит к тому, что предприятия приобретают дорогостоящие высокоскоростные швейные машины и автоматы. Эффективность их применения и окупаемость предприятий с таким оборудованием возможна лишь при условии минимальных простоев производства. Обеспечить это может качественное используемое сырье. Одним из факторов, исключающим остановку рабочего процесса, является низкая обрывность ниток при пошиве.

Актуальность работы. В процессе работы на швейных машинах нитка подвергается многократным нагрузкам и растяжениям. Во время сшивания материалов происходит нарушение структуры нитки из-за её взаимодействия с иглой и деталями [2]. Для образования петли один и тот же участок нитки пропускается через игольное ушко и вокруг челнока около 30 раз туда и обратно. Такая динамика приводит к раскрутке и потери прочности швейной нити [3]. Во время формирования каждого стежка швейная нитка за доли секунды ускоряется до скорости 40 м/с и потом мгновенно тормозится, в результате трения игла может нагреваться до нескольких сотен градусов и выше [5-7]. Не полностью вытянутая в процессе производства нить в процессе работы удлиняется, происходят обрывы, что отрицательно сказывается на формировании швов, а следовательно, на внешнем виде изделий.

С увеличением количества слоев соединяемых тканей и её плотности обрывность ниток при пошиве также возрастает. Различные типы строчек создают разные нагрузки. При этом силовая нагрузка на нитку в зависимости от стачиваемого материала, толщины нити и необходимого натяжения составляет от 10 до 40 Н [5,6].

Экспериментально [8] установлено, что на частоту обрыва нитки существенное влияние оказывает степень её предварительной вытяжки. У вытянутой нити уменьшается обрывность при пошиве примерно на 20 %. Это обусловлено тем, что при использовании вытянутой нити в зону шитья поступает нить с необходимым натяжением и количеством, соответствующими заданным параметрам шва. В случае же недовытянутой нити под действием усилия от иглы в зону шитья поступает дополнительное (лишнее) количество нити и с меньшим натяжением. В результате резко падает натяжение нити, а следовательно, и силовая нагрузка на иглу. Падение нагрузки приводит к возникновению на игле дополнительных ускорений и далее к неравномерности движения иглы, появлению дополнительных динамических нагрузок на нить, в комплексе приводящих к обрывам, пропуску стежков и в итоге к снижению качества шва [9]. При пропускании стежков ухудшается качество изделий, растет количество брака и уменьшается производительность швейного производства.

Если структура нитки однородна и максимально вытянута, то оплавления и зависимость от направления крутки швейной нитки будут меньше. Снижать степень нагрева нитки при прохождении через игольное ушко также можно предварительным вытягиванием. Для снижения зависимости обрывов от плотности стачиваемых изделий и толщины надо увеличивать разрывные усилия, что также достигается путем дополнительной вытяжки. В результате улучшается структурная однородность, нитка лишается переменного сечения, улучшается поверхностная структура и в итоге снижается коэффициент трения.

Подводя итог можно утверждать, что причиной повышенной обрывности является недостаточная вытянутость нити. У вытянутой нити существенно снижается линейная структурная неоднородность, поверхность нити практически

освобождается от узелков и других шероховатостей. Всё это приводит к уменьшению тепловых нагрузок, стабилизации разрывного удлинения и к снижению обрывности. Об этом свидетельствуют исследования Березиной О.Я. [10]. В работе [10] отражено, что коэффициент корреляции между обрывностью при шитье капроновыми нитками и их удлинением равен 0,95, что подтверждает важность данного показателя качества швейных ниток. В процессе исследований технологических свойств ниток выявлено, что существенным показателем качества ниток при пошиве является их разрывное удлинение [8]. Снижение разрывного удлинения ниток на 9,8 % приводит к увеличению длины безобрывного шва с 7,3 м до 38,8 м.

Аналогичные выводы о зависимости качества выпускаемой продукции и эффективности производства от величины и постоянства разрывного удлинения были установлены при исследовании поведения армированных ниток в процессе вытягивания [8].

В работе Федоровской В.С. [11-13] исследовано, что при уменьшении разрывного удлинения у ниток синтетического происхождения снижается их обрывность: у лавсановых ниток частота обрывов на ста метрах строчки уменьшилось с 13 до 4 [11]. Результаты и многих других исследований [10-25] подтверждают идею о том, что частота обрывов ниток напрямую зависит от разрывного удлинения. Отсюда следует актуальность рассматриваемой в диссертации проблемы задачи вытягивания нити перед применением на швейном производстве.

В процессе пошива 40 % времени работы швейного цеха приходится на сам пошив, а 60 % затрачивается на восстановление работы остановившихся швейных машин. Большинство остановов связаны с плохим качеством швейных ниток и, в частности, с непостоянством модуля упругости нитки при петлеобразовании, что проявляется при пошиве на высокоскоростных машинах [26-29].

Приведенные данные позволяют сделать вывод о том, что у максимально вытянутой нити при работе иглы не происходит дополнительного вытягивания и поэтому длина безобрывного шва увеличится. Кроме этого, вытягивание

уменьшает влияние направления крутки, а использование швейных ниток с однородными по длине разрывными характеристиками является важным условием качественного пошива. В связи с этим, в настоящее время задачи дальнейшего изучения и совершенствования технологий вытягивания швейных ниток являются актуальными.

Проведя анализ ассортимента швейных ниток, которые широко используются на предприятиях, можно сделать вывод о том, что наиболее распространены нитки следующих марок [30]:

• армированные нитки 35ЛЛ и 45ЛЛ;

• армированные прочные нитки: 70ЛЛ, 100ЛЛ, 150ЛЛ, 200ЛЛ, 100ЛХ, 150ЛХ, 200ЛХ;

• полиэфирные нитки: 86 Л;

• полиэфирные штапельные нитки 40ЛШ и 210ЛШ

Швейные предприятия по пошиву одежды используют армированные нитки 35ЛЛ и 45ЛЛ разнообразной цветовой гаммы. Нитки идеально подходят для пошива специальной одежды, форменного обмундирования и повседневной одежды. Состав сырья - 100 % полиэфир правой крутки. Благодаря сердечнику, выполненного из полиэфирной нити и оплетке из полиэфирного штапельного волокна нитка имеет высокую прочность и при пошиве снижается возможность стягивание шва [31].

Состав сырья особопрочных ниток - 44% хлопок, 56% полиэфир. 200 ЛЛ, 150 ЛЛ, 100 ЛЛ - 100% полиэфир.

Для обувной и кожгалантерейной промышленности предназначаются полиэфирные нитки 70ЛЛ и 86Л (100% полиэфир).

Для исследования в работе применены армированные швейные нитки 45 ЛЛ-Ь^ 65 ЛЛ-Ь^ Выбор обоснован хорошими пошивными качествами ниток и их распространением в производстве [32].

Задача вытягивания швейных ниток, как и само изобретение ткачества, является очень давней [33]. Её возникновение можно совместить с моментом

изобретения процесса прядения. Но особую остроту эта задача приобрела в настоящее время, характеризующееся жесткой экономикой и высокими требованиями к качеству изделий.

В большинстве известных устройств нить вытягивается в процессе перемотки (рисунок 1) за счет создания разности линейных скоростей нити, сходящей с барабана (шкива) и приема на бобину [34] AV = V2 - V, где Vx = щ гх -линейная скорость нити, сходящей с подающего барабана при намотке нити, V = const; V = щ (t)r2 (t) - линейная скорость приема нити на бобину.

Рисунок 1 - Принципиальная схема зоны вытягивания: D1, D2- электродвигатели, обеспечивающие вращения шкива и приемной бобины с угловыми скоростями щ ищ, F-сила давления на нить

измерительного ролика, для исключения проскальзывания нити и увеличения

силы трения

Если обеспечить в зоне вытягивания выполнение условия V = const, то для

однородной нити установится соответствующее величине AV натяжение и удлинение нити.

Однако, несмотря на известность способа, техника вытягивания не доведена до необходимого совершенства. Практически во всех известных устройствах в процессе вытягивания швейной нитки не учитываются неоднородности ее структуры и линейной плотности.

Известно также, что вытягивание нити будет соответствовать заданной величине лишь в том случае, когда в зоне вытягивания поддерживается

постоянной сила натяжения, соответствующая максимальной вытяжке нити, которое пока неизвестно. Кроме этого, указанные выше неоднородности нити оказывают существенное влияние на натяжение и вытягивание нити. В результате, прошедшая через зоны вытягивания нить оказывается неравномерно и недостаточно вытянутой. В связи с этим возникает проблемная задача разработки управляющих систем, обеспечивающих возможность компенсации указанных влияний с целью восстановления расчетных натяжений в зоне вытягивания. Проблемность в решении этой задачи формируется еще и тем, что в описаниях известных устройств [35-43] и в известной литературе практически отсутствуют сведения о каких - либо работах в области управляемого вытягивания неоднородной нити, а также отсутствуют сведения о максимальных натяжениях для вытягивания.

Цель работы - Разработка и исследование системы вытягивания швейной нити с учетом линейной неоднородности ее структуры и плотности.

Задачи исследования:

1. Разработать систему обеспечивающую автоматизацию процессов перематывания нити с целью вытягивания при постоянном натяжении и стабилизацию натяжения с учётом действующих возмущений, возникающих от линейной структурной неоднородности вытягиваемой нити;

2. Выполнить расчет динамики системы вытягивания и стабилизации натяжения нити:

• разработать математическую модель системы;

• решить задачу параметрического синтеза системы;

• разработать алгоритмы для параметрической оптимизации запаса устойчивости системы;

• разработать алгоритмы и программы для численного моделирования процессов управления перемоткой нити с целью вытягивания и стабилизации натяжения с учётом изменяющихся геометрических и массовых характеристик приёмной бобины;

3. Выполнить экспериментальные исследования прочностных характеристик вытягиваемых швейных ниток с целью определения разрывных усилий, необходимых для работы исследуемой системы вытягивания нити;

4. Разработать программы для численного сопровождения на ЭВМ процесса вытягивания нити с целью формирования управляющих воздействий, обеспечивающих приём нити на бобину с постоянной линейной скоростью при изменяющемся радиусе бобины и действующих возмущений, обусловленных структурной неоднородностью нити;

5. Выполнить исследование скоростных возможностей алгоритмов управления для численного сопровождения процесса наматывания нити на бобину с целью её вытягивания.

Объект исследования - Управляемый процесс вытягивания швейной нити.

Методы исследования. Для выполнения диссертационной работы использованы методы теории автоматического управления, математического анализа, механики, программирования и компьютерного моделирования, а также экспериментальные исследования процессов вытягивания швейных ниток, позволившие определить необходимые для исследований численные значения разрывных характеристик.

Научная новизна работы:

1. Разработана математическая модель системы вытягивания для исследования процессов:

• перемотки нити с целью вытягивания;

• стабилизации линейной скорости приема нити на бобину с учетом изменяющегося радиуса и массы приёмной бобины;

• стабилизации натяжения нити в зоне вытягивания.

2. На основе математической модели разработана методика параметрического синтеза на ЭВМ, включающая:

• разработку функциональной и структурной схемы системы вытягивания нити, обеспечивающей приём нити на бобину с

постоянной скоростью и стабилизацию натяжения с необходимым вытягиванием;

• выполнение аналитического проектирования системы вытягивания.

3. Разработаны алгоритмы автоматизации случайно-направленного поиска в задаче оптимизации запаса устойчивости системы, обеспечивающие устойчивую работу системы при действии возмущений, обусловленных влиянием структурной неоднородности нити и других показателей качества;

4. Разработаны алгоритмы и составлена программа для параметрического синтеза на ЭВМ системы регулирования натяжения нити в задаче её перематывания с целью вытягивания;

5. Разработаны алгоритмы и программа для численного сопровождения процессов перематывания и вытягивания швейных нитей, с учетом линейной структурной неоднородности;

6. Для создания экспериментальной установки, обеспечивающей вытягивание нити с применением ЭВМ для управления, разработаны:

• функциональная схема системы вытягивания;

• алгоритмы и программы для численного сопровождения управляемых процессов;

• численные значения параметров элементов для формирования экспериментальной установки.

Основное содержание работы изложено в четырех главах.

В первом разделе рассмотрен ассортимент швейных ниток, а также известные технологии вытягивания. Проведен анализ актуальности производства синтетических волокон и обоснован выбор армированных полиэфирных ниток. На основании проведенных обзоров выявлена необходимость разработки системы с механизмом обеспечения стабилизации разрывного удлинения и увеличения степени вытяжки ниток для снижения линейной структурной неоднородности.

Во втором разделе представлены методика и результаты экспериментальных исследований для определения величины растягивающей силы, обеспечивающей максимальную величину вытягивания.

В третьем разделе представлен материал расчетной части работы. Обоснована задача регулирования силы натяжения нити. Разработана математическая модель системы, состоящая из уравнений, моделирующих процесс наматывания нити на бобину и движение измерительного ролика. Сделан вывод о том, что система управления процессом вытягивания нити является нестационарной.

Разработаны методика, алгоритмы и программа для параметрического синтеза на ЭВМ системы регулирования натяжения нити с целью её вытягивания. Разработаны алгоритмы для автоматизации расчетов по схеме случайно-направленного поиска в задаче оптимизации заданного критерия качества. Представлены результаты решения задачи параметрического синтеза системы.

В четвертом разделе разработаны алгоритмы и программа для численного сопровождения процессов перематывания и вытягивания швейных нитей. Выполнено исследование влияния на процессы вытягивания структурной неоднородности нити. Приведены примеры, что это влияние можно устранить путём увеличения запаса устойчивости в процессе проектировании системы. Разработана функциональная схема экспериментальной установки и исходные характеристики элементов исследуемой системы.

Экспериментальное исследование на предмет численного управления показало высокую эффективность и скорость моделирования. Это значит, что разработанные алгоритмы верны и соответствуют поставленным задачам управления. Как результат, такое регулирование позволит обеспечить сопровождение на ЭВМ процесса вытягивания нити в масштабе реального времени с учетом нестационарности решаемой задачи.

Теоретическая значимость работы:

1. Разработана математическая модель системы вытягивания нити, отличающаяся возможностью стабилизации силы вытягивания при действии на процесс возмущений, обусловленных структурной неоднородностью вытягиваемой нити;

2. Получены результаты, свидетельствующие о возможности существенного ослабления влияния структурной неоднородности за счет увеличения запаса устойчивости;

3. Разработана методика для численного расчета на ЭВМ в реальном времени управляющих воздействий для учета изменяющихся массы и радиуса приемной бобины в процессе перематывания нити с целью вытягивания;

4. Разработана исходная предпосылка, обеспечивающая возможность для экспериментальных исследований с целью определения разрывных характеристик исследуемых нитей.

Практическая значимость работы.

Практическая значимость результатов исследования характеризуется тем, что полученный опыт разработки системы вытягивания нити, в том числе методы управления процессом вытягивания целесообразно применить при разработке промышленных образцов систем соответствующего назначения для легкой промышленности. Результаты аналитического проектирования системы стабилизации натяжения нити представлены в виде численных значений параметров системы перематывания нити.

В состав разработок целесообразно внести:

• результаты экспериментальных исследований по определению разрывных усилий, необходимых для настройки систем вытягивания нити;

• методику, алгоритмы и программу параметрического синтеза на ЭВМ системы, обеспечивающей, возможность фильтрации возмущений, обусловленных структурной неоднородностью вытягиваемых нитей;

• методику алгоритмы и программу оптимизации показателей качества, управляемых процессов вытягивания нити;

• методику программы и алгоритмы, обеспечивающие возможность численного сопровождения на ЭВМ процессов управления. Практическая значимость результатов исследования состоит и в

применении результатов исследований для учебного процесса в виде учебных и

методических пособий для курсового и дипломного проектирования по направлениям подготовки 15.03.04 и 15.04.04.

Апробация работы. Результаты исследований, проведенных в диссертации, докладывались на всероссийских и международных научно-технических конференциях: 11-я Всероссийская научно-практическая конференция «Актуальные проблемы информатизации в науке и образовании» (г.Москва, Зеленоград 2018), Международный Косыгинский форум МНТС Вторые Международные Косыгинские чтения «Энергоресурсоэффективные экологически безопасные технологии и оборудование» (г.Москва 2019), Международная научно-техническая конференция «LightConf 2021» (г.Санкт-Петербург 2021 ),П Международная научная конференция «Инновационные направления развития науки о полимерных волокнистых и композиционных материалах» (г.Санкт-Петербург, 2021).

Публикации. По материалам диссертации опубликовано 10 работ, в том числе 3 статьи в журналах, рекомендованных ВАК РФ, 3 тезиса докладов, 4 статьи в научных сборниках и журналах.

Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, 4 глав, заключения, библиографического списка использованной литературы из 65 наименований и 2 приложений. Работа выполнена на 125 страницах, включая 42 рисунка и 10 таблиц.

ГЛАВА 1.

АНАЛИЗ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ХАРАКТЕРИСТИК ШВЕЙНЫХ НИТОК ДЛЯ ВЫТЯГИВАНИЯ

1.1 Характеристики швейных ниток как объекта исследований

При пошиве изделий используются различные виды швейных ниток, в зависимости от типа тканей, её толщины и отрасли дальнейшего применения. В основу классификации ассортимента швейных ниток положены следующие признаки (рисунок 1.1): назначение ниток, сырьевой состав, способ отделки, количество сложений, направление окончательной крутки, линейная плотность (толщина) и т.д.

Рисунок 1.1 - Классификация швейных ниток

В технологии производства для формирования готовой нитки применяется скручивание нескольких исходных нитей и разное направление крутки (правой - Ъ

и левой - S). Для шитья предпочтительнее использование двухкруточных нитей правой окончательной крутки из-за дополнительного закрепления волокон, что придает большую прочность и меньшее истирание, а это уменьшает обрывность ниток при пошиве изделия, ровнее получается строчка. С увеличением количества сложений растут прочностные характеристики ниток [44].

Толщина швейных ниток определяется торговым номером или линейной плотностью (текс). У каждой ниток с различным волокнистым составом своя торговая нумерация. При этом: у ниток из натуральных волокон (хлопка, натурального шелка) - чем больше номер, тем они тоньше, а у синтетических ниток наоборот [44]. При одинаковой толщине ниток нумерация зависит от количества сложений.

Для каждого вида работ используются разные нитки, они подбираются индивидуально, в зависимости от того, как производится пошив: на машинке или в ручную, стачиваются делали или ведется отделка изделия. Для того чтобы получить красивый шов, нужно учитывать состав и толщину ниток. В табл. 1.1 отмечены основные виды ниток и их назначение.

Необходимо иметь высокие значения физико-механических свойств ниток [45] для производства изделий, так как это обеспечит повышенную прочность швов и возможность производить продукцию надлежащего внешнего вида, гарантировать её надежность и повысить эффективность производства.

При работе нитка подвергается различным воздействиям: истирание, нагрев от трения и вытягивание. Эти воздействия нарушают целостность нитки и снижают ее прочность. Установлено, что 62 % всех обрывов происходит на участке, где игла проходит сквозь ткань.

Таблица 1.1 - Назначение швейных ниток

Вид ниток Назначение ниток

Хлопчатобумажные Пзготовпенпе всех видов одежды

Шапкевые Выполнение отделочных строчек, петель, обработка рюшей, воланов, подшивание подогнутых срезов и т. д.

Комплексные синтетические (лавсановые, капроновые) Для пошива, отдепки и вышивки изделии из безусадочных тканей, натуральной и искусственной кожи Выполнение отдеаочных строчек, петель; соединение деталей одежды из материалов с большим содержанием синтетических волокон

Армированные (хчопкочавсановые, лавсановые) Шготовченне всех видов одежды

Лавсановые штапельные Изготовление всех видов одежды

Лавсановые текстурпров а нные Изготовление трикотажных швейных изделий и изделий из эластичных материалов, обметывание срезов.

Мононити (капроновые, прозрачные) Выполнение отделочных и подшивочных строчек, обработка рюшей, воланов, поясов, клапанов, застежки-мочнин и т. д.

В работе рассматривается проблема вытягивания, которому подвергается весь ассортимент швейных ниток. Нитка по структуре является неоднородной, что обусловлено её конструкцией. На рисунке 1.2 представлен фрагмент нити 45ЛЛ^^ на котором видны пустоты и поры, проходящие по всей длине нити, обусловленные особенностью конструкции нити. В процессе производства для получения готовой нити проходит множество технологических этапов, таких как разрыхление, смешивание, трепание, чесание. Несмотря на многочисленные преобразования ленты, с целью получения её равномерной структуры, всё равно остаются погрешности по всей длине, что является обоснованием структурной

неоднородности нити. Также неравномерна и линейная плотность по всей длине нити. Если взять длину нити Ь=10 м, то можно обнаружить около 1500 таких узлов.

в)

Рисунок 1.2 - Структура швейной нитки

Объектом исследований выбраны армированные швейные нитки марок 45ЛЛ-Ьки 65ЛЛ-Ьк, характеристика которых указана в табл. 1.2 [32]. Исходным сырьем для получения являются высокопрочные комплексные полиэфирные нити (лавсан). Неравномерный застил стержневой нити лавсановой оплеткой приводит во время пошива к сдвигу оплетки по сердечнику. Эти перемещения вызваны наличием межвитковых зазоров и пустот. Следовательно, навивки оплетки, неплотно прилегающие друг к другу и расположенные неравномерно по всей длине, при нагрузках будут сокращать расстояния между собой, что влечет за

собой скопление волокон на игле и впоследствии происходит обрыв. Чтобы исключить подобные перемещения в процессе пошива, нитки подвергают вытягиванию в процессе производства [9].

Таблица 1.2 - Физико-механические свойства бикомпонентных

армированных ниток

Условное обозначение Структура суровых ниток Линейная плотность, текс Разрывная нагрузка, сН Удлинение при разрыве, % не более

45 ЛЛ^ 20,0 текс х2 43,0 1900 23,0

65 ЛЛ^ 31,0 текс х2 65,0 2703 23,0

Рассмотрим подробнее основные виды швейных ниток и их назначение. Технические характеристики и назначения ниток также представлены в табл. 1.3.

Хлопчатобумажные нитки (Х/Б). Эти нитки практически универсальны и могут применяться в производстве большинства изделий, а натуральное сырьё преимущественно при пошиве детской одежды.

Несмотря на высокую термоустойчивость, позволяющую получить длину безобрывного шва больше, чем при пошиве синтетическими нитками, получение натурального сырья затратно и трудоёмко, поэтому химические материалы используются всё чаще. Кроме этого, хлопчатобумажные нитки имеют меньшую прочность и устойчивость к истиранию, а высокая степень усадки в мокром виде приводит к деформации швов готовых изделий.

Список литературы диссертационного исследования кандидат наук Платонова Татьяна Львовна, 2022 год

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ

1. Каплун Ю.П. Разработка и внедрение гибких технологий производства армированных швейных ниток в современных условиях. Диссертация канд. техн.

3. Азимова, Ш. Г. Взаимосвязь прочности ниточных соединений с долговечностью одежды / Ш. Г. Азимова. — Текст : непосредственный //

4. Кокеткин П.П. Одежда: Технология-техника, процессы-качество. М.: Изд.

5. Сухарев М.И., Беденко В.Е. Влияние температурных воздействий на прочность швейных ниток при шитье. Швейная промышленность, 1968, IN'® 3, с. 22-25.

6. Сухарев М.И., Беденко В.Е. Исследование термомеханической стойкости ниток в процессе работы машины в режиме высоких скоростей. Швейная

применимости швейных ниток из химических волокон. Швейная

8. Челышев C.B. Разработка и исследование механизма вытягивания армированных швейных ниток. Дис. канд. техн. наук. Спб.: СПбГУТД, 2011, с.

9. Платонова Т.Л., Энтин В.Я., Васильева В.В. «Исследование разрывных характеристик нити для регулирования натяжения при её вытягивании», Известия высших уч.заведений. Технология легкой промышленности №2, 2019 с.9-11.

10. Березина О.Я. Зависимость обрывности при шитье синтетических швейных ниток от их свойств. Отчет по НИР № 13х78.1 ВЗИТЛП, М. 1978, 130 С.

11. Федоровская В.С., Филатов Н.С. Влияние разрывного удлинения на свойства ниток. Р.С. Швейная промышленность, 1975, № 3, с. 16-21.

12. Федоровская B.C. Требования к текстильным материалам и швейным ниткам для изготовления изделий в условиях автоматизированных производств.

13. Гущина К.Г., Федоровская B.C., Филатов Н.С. Выявление оптимальных удлинений для швейных синтетических ниток. Отчет по НИР. ЦНИИТП. М. 1973,

механических свойств швейных армированных ниток, полученных по разным технологиям// Технология текстильной промышленности 2008, № 4, с. 22

15. Энтин В.Я., Каневский A.C., Дятлова П.А., Челышев C.B.Улучшение свойств швейных ниток на основе их механической обработки. Известия ВУЗ. Технология текстильной промышленности,- 2008. № 5. с 126-129.

16. Белова И.Ю., Каневский A.C., Осипов М.И., Челышев A.M. швейные нитки: ассортимент, фирмы-изготовители. СПГУТД, Санкт-Петербург, 2006, с.

17. Нессирио Т.Б. Разработка армированных швейных ниток новых структур и методов оценки их свойств. Диссертация на соискание уч. степени кандидата технических наук. Санкт-Петербург, СПГУТД, 1996, 152 с.

18. Чернавина Л.М., Иванова М.И., Пак С.Э. Хлопко-лавсановые армированные нитки новой структуры. Сб. научных трудов ЛенКИИТП, М. ЦНИИТЭИЛегпром, 1991, с. 66-70.

19. Гайнулин Г.А. Исследование нагрева швейном машинной иглы в зависимости от ее геометрии. Изв. вузов. Технология легкой промышленности.

20. Аснис Л.М., Труевцев Н.Н., Привалов С.Ф. Определение зависимости между основными свойствами швейных ниток из полиэфирных штапельных волокон. Р.С. «Прядение», № 4, 1974, с. 9-11.

21. Цобкалло Е.С. Характеристики механических свойств деформированных волокнистых материалов, методы их оценки и прогнозирования. Дисс. на соискание ученой степени доктора технических наук. СПб: СПГУТД, 2002,336 с.

22. Цобкалло Е.С., Тиранов В.Г. Деформационная жесткость синтетических нитей на различных стадиях растяжения. Вестник СПЕУТД, 2000, № 4, с. 84-91.

23. Демидов А.В., Макаров А.Г., Сталевич А.М., Петрова Л.Н., Челышев А.М. Исследование изменения деформационных свойств полиэфирных нитей в зависимости от степени крутки. Изв. вузов. Технология текстильной промышленности, 2006, № 4, с. 9-13.

24. Энтин В.Я., Каневский A.C., Дятлова П.А., Челышев C.B.. Улучшение свойств швейных ниток на основе их механической обработки. //Известия вузов. Технология текстильной промышленности, № 5, 2008, с. 24-26.

25. Березина O.JI. Зависимость обрывности швейных ниток из лавсана при шитье от их основных свойств. Отчет по НИР, 1979.

26. Белоусова Г .А. Обзор зарубежных публикаций по швейным ниткам. Новое в технологии ниточного производства. Сб. научных трудов № 8. ЦНИХБИ, М. 1977, с. 8-12.

27. Иванов М.Н. Применение скоростной фотографии для исследования динамики нитки в скоростных швейных машинах. Ж. «Швейная

28. Иванов М.Н. Динамика игольной нити в швейных машинах с ротационными нитепритягивателями. Известия ВУЗов. Технология легкой

29. Х.Рабею Требования к швейным ниткам, испытующим высокие нагрузки. ХехстАкциенгезелынафт. ФРГ, Франкфурт-на-Майне, 1987

30. Выбор материалов для изготовления швейного изделия: учебное пособие / Т. А. Томина ; М-во образования и науки Российской Федерации, Оренбургский государственный ун-т. - Оренбург : ОГУ, 2013. - 122 с.

31. Армированные нитки [Электронный ресурс]. - 2020. - URL: http://www.pnk.ru (дата обращения 12.03.2020).

32. КаневскийА.С., ОсиповМ.И., ЧелышевА.М. Бикомпонентные швейные нити - выбор времени//Швейная промышленность. - 2007, No1. С. 39.

33. Цветкова Н. Н. «Искусство ручного ткачества». СПбКО, 2014 г.-270 с.

деформационных свойств швейных нитей для наматывания на бобины». Энергоресурсоэффективные экологически безопасные технологии и оборудование. Сб.науч.трудов Международного научно-технического симпозиума «Вторые международные Косыгинские чтения, приуроченные к 100-летию РГУ имени А. Н. Косыгина» на Международном Косыгинском Форуме-2019 «Современные задачи инженерных наук». Москва, 2019. Т. 2. С. 94-97.

36. Жуков Б.М. Интенсификация технологического процесса вытягивания капроновых технических нитей при использовании бесконтактных инфракрасных теплоэлектропластификаторов. Кандидатская диссертация. СПГУТД, 1986, 103с.

38. Рыбаков С.И. Устройство для натяжения перематываемых нитей. Авторское свидетельство на изобретение № 204932, Б.И. № 22, 20.10, 1967

41. Энтин В.Я., Челышев С.В. и др. Устройство для регулирования величины удлинения швейных ниток. Патент на полезную модель РФ № 104558, 2011 БИ № 14.

42. Каневский A.C., Чайкин В.А., Челышев C.B. и др. Устройство для выравнивания натяжения нитей. Патент на изобретение РФ № 2296828, D02H 13/24, 2006.

43. Энтин В.Я., Каневский A.C., Дятлова П.А., Челышев C.B.. Улучшение свойств швейных ниток на основе их механической обработки. //Известия вузов. Технология текстильной промышленности, № 5, 2008, с. 24-26.

44. Бодяло H. Н. Ассортимент швейных ниток и игл. Нормы расхода швейных ниток для верхней одежды : справочник. Витебск : У О «ВГТУ», 2009. -82 с.

45. Аснис Л.М., Труевцев Н.Н., Привалов С.Ф. Определение зависимости между основными свойствами швейных ниток из полиэфирных штапельных волокон. Р.С. «Прядение», № 4, 1974, с. 9-11.

46. Патент № 2286412 C1 Российская Федерация, МПК D02G 3/38. Способ получения крученой армированной нити : № 2005115269/12 : заявл. 19.05.2005 : опубл. 27.10.2006 / А. М. Челышев, А.С. Каневский, А. А. Полушкин, М. И. Осипов ; заявитель ОАО «Советская звезда».

47. Беденко В.Е., Дементьева В.А., Смирнова Т.В., Колганова М.Н. Технологические нитки для пошива огнезащитных костюмов. Сб. научных трудов ЛенНИИТП. Исследования в области прядильно-ниточного производства. ЦНИИТЭИлегпром. М. 1983, с. 11-16.

48. Тогиленовые нитки ЛенНИИТП. ЦНИИТЭИлегпром. М. 1991, с. 1.

49. Айзенштейн Э.М.,Клепиков Д.Н. Мировой рынок химических волокон.//Вестник российского химико-технологического университета имени д. И. Менделеева: гуманитарные и социально-экономические исследования. Т.2, №8, 2017.-с.6-15

50. Айзенштейн Э. М., ЛегпромБизнес Директор, 6, 2014, с. 3-6

51. https://www.kstu.ru/servlet/contentblob?id=203501 КНИТУ. ПРОЕКТПЛАН мероприятий («дорожная карта») по развитию подотрасли по производству искусственных и синтетических волокон и нитей на период до 2020 года, с.8-11

52. Айзенштейн Э.М. Мировое производство и потребление химических волокон в 2016 г.// Вестник химической промышленности № 4(97), август 2017 г., с. 12-20.

53. ^етюаШШеЛ 2017. № 2. Р. 68.

54. ГОСТ Р 53019-2008 Нитки швейные для изделий технического и специального назначения. Технические условия

55. ГОСТ 6309-93 Нитки швейные хлопчатобумажные и синтетические. Технические условия

56. ГОСТ 6611.2-73 (ИСО 2062-72, ИСО 6939-88) Нити текстильные. Метод определения разрывной нагрузки и удлинения при разрыве

57. https://m.wikipedia.org/wiki/Красная _нить_(предприятие)

58. Зефиров Н.С. - Химическая энциклопедия: в 5 т.: т. 4 - М.: НИ «Большая Российская энциклопедия», 1995. - 639 с.

59. Петухов Б.В. Полиэфирные волокна. - М.: Химия, 1976. - 272 с.

60. Энтин В.Я., Платонова Т.Л. Моделирование процессов регулирования характеристик вытягиваемой нити // Вестик СПбГУТД. Серия 4 Промышленные технологии №1, 2019г. - с.5-8

61. Энтин В.Я., Васильева Е.К., Платонова Т.Л. Исследование процессов регулирования в задаче перемотки неоднородной нити с целью ее вытягивания. // Вестник СПГУТД, №3, 2016

62. Энтин В.Я., Маежов Е.Г. Коррекция натяжения неоднородной текстильной нити при перемотке с целью ее вытягивания// Известия высших учебных заведений. Технология легкой промышленности №3, 2015г.-с.123-125

63. Прошин, И. А. Проектирование автоматизированных систем : учебное пособие / И. А. Прошин, Л. Ю. Акулова, В. Н. Прошкин. — Пенза : ПензГТУ,

2012. — 274 с.

64. Энтин В.Я. Теория автоматического управления. Линейные системы автоматического регулирования: учеб.пособие / СПб.: ФГБОУВПО «СПГУТД»,

2013.-114 с.

65. Климов В.А. Проектирование и расчет динамических систем /В.А Климов, В.Д. Лекус. - Л.: Машиностроение, 1974. - 350 с.

Приложение А.

Программы для ЭВМ Программа автоматизации случайно-направленного поиска для задачи синтеза САР натяжения нити

% Нить Направленный поиск (оптимизация)

%Исходные данные (константы)относящиеся к системе

m=.05;L=.08;R=3;Cd=.27;V20=10;kp=.04; c=1650;

mz(1)=0;r=0.02;j0=.07;mp=.01;

J=m*rA2+j0

k0=2/c

% Начальные диапазоны изменений управляемых параметров z(1)=45; z(2)=50; z(3)=140; z(4)=165; % z(1) и z(2)-это kdmax и kdmin для обл.q1; % z(3) и z(4)-это kymax и kymin для обл. q1; disp('z');disp(z); % начальные значения

q=10;q1=1;s=0;s1=0;mzz=1;dt=1;kon=10;um=2 0;

%Началоцикла

disp('Цикл');

while q>q1;

s=s+1;

%1.Случайная выборка параметров

kd(s)=z(1)-rand*(z(1)-z(2));

ky(s)=z(3)-rand*(z(3)-z(4));

%2.Вычисление коэффициентов уравнения

A0(s)=J*mp/(CdA2*c)*LA2;

A1(s)=J*L/(c*CdA2)*(2*mp*R+kd(s)*L);

A2(s)=J*L/(c*CdA2)*(2*R*kd(s)+c*L+RA2*mp/L)+mp*L/c;

A3(s)=J*L/CdA2*(2*R+Cd*ky(s)*k0/r+kd(s)*RA2/(c*L))+mp*R/c+kd(s)*L/c;

A4(s)=J*R/CdA2*(R+Cd*ky(s)*k0/r)+kd(s)*R/c+L;

A5(s)=Cd*ky(s)*k0/r+R;

B3(s)=J*L*k0*ky(s)/(r*Cd);

B4(s)=J*R*k0*ky(s)/(r*Cd)+2*L;

B5(s)=J*k0*Cd*ky(s)/r+2*R;

C3(s)=J*L*k0/(r*Cd);

C4(s)=J*R*k0/(r*Cd);

%3.Вычисление запасов устойчивости, чисел mz(i)i=2,...,5

d2=A0(s)*A2(s)/A1(s)A2;

d3=A1(s)*A3(s)/A2(s)A2;

d4=A2(s)*A4(s)/A3(s)A2;

d5=A3(s)*A5(s)/A4(s)A2;

mz(2)=0.17*d2;

mz(3)=0.17*d3*(1+9*d2+2*d2A2+.4*d2A3);

mz(4)=0.17*d4*(1+9*d3+2*(1+6*d2)*d3A2+0.4*(1+100*d2)*d3A3);

mz(5)=0.17*d5*(1+9*d4+2*(1+6*d3)*d4A2+0.4*(1+100*d3)*d4A3);

%4.Ранжирование чисел mz(i) i=2,...,5 и поиск m(i)max

max=abs(mz(2));

if abs(mz(3))>=max;

max=abs(mz(3));

end

if abs(mz(4))>=max; max=abs(mz(4));

end

if abs(mz(5))>=max; max=abs(mz(5)); end

%5. заполнение массива 7^)числами mz = max, из выборок

% воблаасти Q1(s=1,...,10)

y(s)=max;

%6. Выполняется выбор из массива у^)минимальной величины mz. if s==um;

min=1000; for s=1:1:um; if y(s)<=min; j=s;

min=y(j); zap(j)=min;

end; end; end;

%7 сделано 10 проб (s=um) вобл Q1, далее анализ внутри десятка if s==um; if y(j)<=mzz; poo(j)=A5(j).*A3(j)/(0.75.*A4(j).A2); w1(j)=poo(j); if poo(j)<1; tp(j)=3*A4(j)/A5(j); else

tp(j)=6*A3(j)/A4(j);

end

end

disp('s1');disp(s1);

H1(1)=poo(j);H1(2)=tp(j);H1(3)=kd(j);H1(4)=ky(j);H1(5)=zap(j); H2(1)=A0(j);H2(2)=A1(j);H2(3)=A2(j);H2(4)=A3(j);H2(5)=A4(j);H2(6)=A5(j); H3(1)=B3(j);H3(2)=B4(j);H3(3)=B5(j); H4(1)=C3(j);H4(2)=C4(j);

disp('H1,);disp(H1);disp(,H2');disp(H2);disp(,H3,);disp(H3);disp(H4); end

%7.Завершение S1-го цикла расчета m(j). Переход к Q2 %пересчетом границ для получения новой области if s==um

z1(1)=kd(j)+dt*(z(1)-z(2))/2;

z1(2)=kd(j)-dt*(z(1)-z(2))/2;

z1(3)=ky(j)+dt*(z(3)-z(4))/2;

z1(4)=ky(j)-dt*(z(3)-z(4))/2;

% z1(1) и z1(2^^kd max иkd min дляобл.Q2

%z1(3) и z1(4)- этоkymax и kymin для обл Q2

disp('границы Q2');disp(,z1'); disp(z1);

z=z1;s=0;

s1=s1+1;

s1=s1+1; if s1>=kon;

q=0.01;s1=0;

end end end

Программа моделирования процесса регулирования натяжения нити

function CMO=Pol(t,x); %Решается система 5 порядка затухает m0=.1; L=.08;R=3;Cd=.27;gamm=0.3*10A-3; V20=10;r0=0.02;J=0.07; d=.2*10A-3; kd=49.5;kny=148.5;c=1346;k0=2/c; xz=.02;mp=.01; %d,gamm,w,k1 — диаметрнити,коэффлин, массы,число %витков для увеличения радиуса бобины на 1 диаметр нити, %k1-приращение радиуса за 1 оборот бобины k1=.1; if t==0 r=r0;

end

M=6.28*r0/(k1*t);

N=6.28*V20/(k1*t);

w=-M/2+sqrt(MA2/4+N);

m0=.1; L=.08;R=3;Cd=.27;gamm=0.3*10A-3; V20=10;;w=0.1;r0=0.02;J=0.07; d=.2*10A-3; kd=92;kny=110;c=1300;k0=2/c; xz=.02;mp=.01;

n=w*t/6.28; r=r0+k1*n; m=m0+gamm*V2 0*t; J=m*r.A2;

a0=J*LA2*mp/(c*CdA2); a1=J*L/(c*CdA2)*(2*mp*R+kd*L);

a2=J*L/(c*CdA2)*(R*kd+(kd*L+R*mp)*R/L)+mp/c*L; a3=J/CdA2*(R*L+Cd*k0*kny/r*L+kd/c*RA2+L*R)+... +mp*R/c+kd/c*L;

a4=J*R/CdA2*(R+Cd*kny*k0/r)+kd/c*R+L;

a5=k0*Cd*kny/r+R;

B3=j*L*k0*kny/(r*Cd);

B4=j*R*k0*kny/(r*Cd)+2*L;

B5=k0*Cd*kny/r+2*R;

dx1=x(2);

dx2=x(3);

dx3=x(4);

dx4=x(5);

dx5=B5/a0*xz-a1./a0.*x(5)-a2./a0.*x(4)-a3.*x(3)./a0-a4./a0.*x(2)-a5./a0.*x(1);

CMO=[dx1;dx2;dx3;dx4;dx5];

Программа для моделирования в режиме численного сопровождения процесса вытягивания нити

function F2=funci2(t,z) ky=200;kd=60;m0=1; mp=0.01;f1=0; j0=.07; r0=05;kp=10;xZ=015; R=.15; L=.035; cd=.42; v20=20;

gamm=.3*10A-3; d=.2*10A-3;c=3000; % с-жесткость пружины k0=2/c;

%v - учитывает кол.витков нити на 1 ряду бобины. v=.1; k1=d*v;

%к1-прирост радиуса за 1об.Через 10 об. рад.А на 1d % Расчет переменных параметров dm=v20*t*gamm;n=z(1)/6.28; for s1=5:2:30; if t>s1

f1=-300; end

if t>s1+1 f1=0; end end

dj=z(1)/6.28*k1*(m0+dm)*(z(1)/6.28*k1+2*r0)+r0A2*dm;

r=r0+k1*z(1)/6.28;

dx=z(7)-xZ;

% Моделирование (а0р3+а1р2+а2р)ф=Ь3*ир+Ш*Хзад-Ш*Х

a0=(j0+dj)*L/(cdA2);

a1=a0/L*R;

a2=1;

a3=0;

b3=1/r;

%z(1)-fi;z(2)-угловая скорость; %z(3)-угл.ускорz(4)-линейная скорость %z5-лин. ускор.z(6)- радиус; dz1=z(2); dz2=z(3);

dz3=b3/a0*v20+kp*ky*dx/a0-a1/a0*z(3)-a2/a0*z(2); %Моделироваие . %(а0р2+а1р+а2)V=b3r(t)u-c3r(t)Mc. %z(4)-линейная скорость нити V, dz4=z(5);

dz5=-a1/a0*z(5 )-a2/a0*z(4)+v20/a0;

ё26=к1*7(2)/(2*рГ|;

%решение уравнения движ.ролика при начальном......

%его отклонении хZ=.015, z(7)=x,z(8)=скорость ролика

%(а0р3+а 1р2+а2р+а3 )х=я1*х7+я2*Ир-я3* 2(2)

д1=к0*кр*сё*ку/г;

д2=еёЛ2*к0/г;

д3=к0*еёл2/гл2;

д4=к0*Я;

а0=шр/с*Ь;

а1=шр/с*Я+кё/с*Ь;

а2=кё/с*Я+Ь;

а3=-Я+сё*кр*к0*ку/г;

ё27=2(8);

ё28=2(9);

ё29=д1/а0*х2-а1/а0*2(9)-а2/а0*2(8)-а3/а0*2(7)-... -Я2/а0*г(2)+я3/а0*у20+я4/а0*А;

Приложение Б. Акт апробации

У;

АКТ

о проведении апробации методики численного сопровождения системы с целью формирования управляющего воздействия для решения задачи вытягивания в производственном процессе АО «ПНК «Красная Нить»

Мы, нижеподписавшиеся, соискатель Платонова Т.Л., научный руководитель Энтин В.Я., главный энергетик АО «ПНК «Красная Нить» Рогов AM., составили акт о том, что методика, разработанные алгоритмы и применение вычислительных процедур в решении задач синтеза и анализа системы вытягивания швейных ниток прошли апробацию в производственных условиях АО «ПНК «Красная Нить».

Разработанные соискателем методики, алгоритмы и модели могут быть применены для проектирования систем натяжения нити и ее вытягивания в производственных условиях АО «ПНК «Красная Нить».

Научный руководитель Главный энергетик

Соискатель