Влияние натяжения основы и движения ламелей на осыпаемость шлихты тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 05.19.02, кандидат технических наук Мамлин, Николай Александрович

• Мамлин, Николай Александрович
• кандидат технических наук
• 2006

Оглавление диссертации кандидат технических наук Мамлин, Николай Александрович

ВВЕДЕНИЕ.

1. АНАЛИЗ НАУЧНОЙ И ТЕХНИЧЕСКОЙ ЛИТЕРАТУРЫ.

Выводы по разделу.

2. НАТЯЖЕНИЕ ОСНОВЫ.

2.1 Общие положения.

2.2 Определение коэффициентов ап.

2.3 Определение коэффициентов Ь„.

2.4 Вычисление постоянной ряда.

Выводы по разделу.

3 ВЛИЯНИЕ МАССЫ ЛАМЕЛЕЙ НА НАТЯЖЕНИЕ НИТЕЙ

ОСНОВЫ.

3.1 Уравнение прогиба основной линии нити.

3.2 Статика силового взаимодействия нити с ламелью.

3.3 Динамика взаимодействия нити с ламелью.

Выводы по разделу.

4. ОПТИМИЗАЦИЯ ОБЪЕКТОВ ИССЛЕДОВАНИЯ.:.

4.1 Параметры заправки основы.

4.2 Параметры заправки утка.

4.3 Осыпаемость шлихты.

Выводы по разделу.

ОБОБЩЁННЫЕ ВЫВОДЫ И РЕКОМЕНДАЦИИ.

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Влияние натяжения основы и движения ламелей на осыпаемость шлихты»

Актуальность темы исследования: Во время работы ткацкого станка нити основы подвергаются циклическим деформациям. Точное определение деформации, а следовательно, натяжения нити представляет собой довольно сложную задачу, так как многие факторы не всегда можно учесть. Например, как влияет на натяжение основы масса ламелей. На этот вопрос, частично, дан ответ в публикациях Ефремова Е.Д. и Подать Н.М. [1, 2, 3]. Однако, на наш взгляд, решение данной задачи не доведено до логического завершения. Авторами рассмотрено движение ламелей только при зевообразовании, тогда как наибольшее влияние этого фактора проявляется при прибое утка, когда натяжение основы резко возрастает и носит ударный характер, а ламель получает значительное ускорение, увеличивая натяжение основы.

Кроме того, целесообразно получить аналитическое соотношение, которое позволило бы рассчитать натяжение основы за цикл работы ткацкого станка. Для ткани полотняного переплетения этот цикл можно ограничить половиной раппорта переплетения, что соответствует одному обороту главного вала станка, а для других - раппорту переплетения.

Гордеев В.А. [4], [5] предложил вариант решения данной задачи путём разложения циклической деформации как функции, зависящей от времени, в тригонометрический полином, где коэффициенты при переменных определяются с помощью шаблонов. Однако при таком способе сложно получить точное значение коэффициентов, а, следовательно, и полином не будет отражать действительную деформацию нитей основы. Для этой цели лучше использовать ряд Фурье [6], где переменные ряда определяются по точным аналитическим зависимостям. При этом значение функции может быть получено с любой степенью точности и определяется только количеством членов ряда.

Известно, что при работе ткацкого станка наблюдается значительное осыпание шлихты. Принято считать, что это нежелательное явление происходит за счёт взаимодействия нитей основы с рабочими деталями и узлами ткацкого станка: ламелями, галевами и бердом. Это наблюдается и в действительности. Однако оценка отдельных факторов, влияющих на этот процесс, в литературе не приводится. В настоящей работе рассматривается взаимодействие ламелей с нитями основы, и проводятся результаты факторного эксперимента по количественному анализу осыпаемости шлихты.

Изложенное выше определяет актуальность диссертационной работы.

Цель и задачи исследования. Целью диссертационной работы является снижение обрывности нитей основы и утка, что приведёт к повешению производительности ткацкого оборудования, снижению расхода клеящих материалов, повышению качества продукции, улучшению климатических условий труда.

Для достижения поставленной цели ставятся и решаются следующие задачи:

- произведён анализ динамики изменения натяжения нитей основы за период формирования элемента ткани;

- определены перемещение ламели, её скорость и ускорение для момента прибоя утка, когда нагрузка на нить основы носит ударный характер, а ламель получает максимальное ускорение; найдены статическая и динамическая составляющие сил действия ламели на нить основы, вызывающие её дополнительное натяжение;

- проведена оптимизация и определены возможные наилучшие параметры заправки основы, снижающие обрывность её в ткачестве;

- проанализировано влияние движения ламели на осыпаемость шлихты и проведён производственный эксперимент с целью снижения этого негативного явления.

Методы исследования. При решении поставленных задач использовались основные положения механики нити: анализ и синтез, эксперимент, математическое моделирование, теория механизмов и машин, математическая статистика и др. Результаты наблюдений, а также отдельные расчёты производились на ЭВМ. При обработке статистических данных использовались критерии Кохрена, Стьюдента, Фишера.

Научная новизна работы заключается в том, что автором впервые:

- разработан метод, в котором использованы ряды Фурье и получена аналитическая зависимость изменения натяжения нитей основы, где коэффициенты при переменных определяются не с помощью шаблонов, а по точным математическим соотношениям, что намного повысило достоверность расчётов; получены функциональные зависимости напряженности выработки ткани полотняного переплетения применительно к ткацкому станку СТБ2-180, которые можно использовать для анализа деформации заправки не только на данном станке, но и на других ткацких станках;

- определены кинематические характеристики движения ламели, соответствующие фазе прибоя утка, в основу которых положено решение неоднородного дифференциального уравнения четвёртого порядка; полученные соотношения применимы и для анализа движения ламели при фазах зевообразования;

- доказано, что инерционная составляющая силы действия ламели на нить основы при установившейся работе ткацкого станка превышает силу её тяжести более в пять раз, что дополнительно увеличивает натяжение нити, а следовательно, и всей основы примерно на 10%;;

- дана оценка влияния массы ламели на осыпаемость шлихты, в основу которой положен факторный эксперимент; рекомендовано использовать в ткачестве ламели меньшей массы, а с целью повышения надёжности работы основонаблюдателя проводить разуплотнение ламелей на рейках, доведя количество последних до шести.

Практическая значимость заключается в разработке метода оценки напряжённости нитей основы в системе заправки станка при получении однослойных тканей главных видов переплетений; разработке параметров снижения обрывности основы и утка в ткачестве, применительно для ламелей облегчённого типа, снижающих осыпаемость шлихты, что приведёт к экономии клеящих материалов и улучшению экологических условий труда в ткацком производстве.

Результаты диссертационной работы можно использовать в учебном процессе при подготовке инженеров-технологов.

Апробация работы. Основные положения диссертационной работы были доложены и получили положительную оценку на заседании кафедры механической технологии текстильных материалов ИГТА, на межвузовской научно-технической конференции в г. Костроме (2004 г.) и конференциях «Прогресс-2005» и «Поиск-2005», г. Иваново.

Публикации. По материалам диссертации опубликован 12 печатных работ, в том числе 2 статьи в журнале «Известия вузов. Технология текстильной промышленности», две на межвузовской научно-технической конференции в г. Костроме 2004 г., восемь тезисов докладов на международных научно-технических конференциях, проводимых в ИГТА.

Структура и объём работы. Диссертация состоит из введения, четырёх глав, выводов и рекомендаций. Она содержит 154 страницы

Заключение диссертации по теме «Технология и первичная обработка текстильных материалов и сырья», Мамлин, Николай Александрович

ОБОБЩЁННЫЕ ВЫВОДЫ И РЕКОМЕНДАЦИИ

Натяжение основы при работе ткацкого станка циклически изменяется. Получить точное аналитическое соотношение изменения натяжения основы в пределах цикла сложно, а порой и невозможно из-за ряда факторов, которые не всегда можно учесть. Наиболее вероятный путь получения нужной зависимости - это разложение функции в ряд Фурье. Приводится методика применения рядов Фурье к исследованию динамики изменения натяжения основы.

Получены функциональные аналитические соотношения напряжённости формирования ткани полотняного переплетения применительно к ткацкому станку СТБ2-180, которые можно использовать для анализа циклической деформации основы и для других типов ткацких станков.

Натяжение нитей основы на ткацком станке зависит от двух составляющих: статической и динамической. Первую устанавливают при заправки станка, вторая - возникает в процессе формирования ткани. Максимальное натяжение основы приходится на фазу прибоя и превышает её статическое натяжение, наблюдаемое в фазе выстоя зева, примерна на 30%. По отношению к начальному (заправочному) натяжению пик натяжения составляет 60 - 70%. Это надо учитывать при заправке основы на станке для каждого артикула ткани. Рассмотрено взаимодействие ламели с нитью основы при установившейся работе ткацкого станка; определены её перемещение, скорость и ускорение, соответствующие фазе прибоя утка, т.е. в момент, когда натяжение основы резко возрастает и носит ударный характер.

5. На основе решения неоднородного дифференциального уравнения четвёртого порядка доказано, что инерционная составляющая силы действия ламели на нить основы (в фазе прибоя) превышает её вес более чем в пять раз, что дополнительно увеличивает натяжение нити, а следовательно, и всей основы примерно на 10%.

6. Проведена оптимизация питания станка основой и утком, получены адекватные многофакторные модели. Проанализировано влияние переменных на обрывность нитей. Рекомендованы оптимальные заправочные параметры, снижающие обрывность по основе и утку в пределах 8-12% по сравнению с показателями, наблюдаемыми в производстве.

7. Проведённый в условиях производства факторный эксперимент на осыпаемость шлихты показал, что на этот нежелательный процесс оказывает влияние сила тяжести ламели. Это надо учитывать при заправке станка, соблюдая рекомендации по применению соответствующего типа ламели по отношению к линейной плотности основной нити. Осыпаемость шлихты для бязи арт. 262 снизилась на 13,2%.

8. В результате производственной апробации основных положений диссертационной работы ожидаемый экономический эффект при выработке на станках СТБ2-180 бязи арт. 262 составит 9420 рублей в год на 100 ткацких станков.

Список литературы диссертационного исследования кандидат технических наук Мамлин, Николай Александрович, 2006 год

1. Подать, Н.М. Оценка влияния силы тяжести ламели на натяжение нити при зевообразовании / Н.М. Подать, Д.Е. Ефремов // Изв. вузов. Технология текстильной промышленности. -1990. №2. - с. 45-48.

2. Подать, Н.М. Оценка влияния силы тяжести ламели на натяжение нити при зевообразовании / Н.М. Подать, Д.Е. Ефремов // Изв. вузов. Технология текстильной промышленности. -1990. №3. - с. 38-40.

3. Подать, Н.М. Оценка влияния силы тяжести ламели на натяжение нити при зевообразовании / Н.М. Подать, Д.Е. Ефремов // Изв. вузов. Технология текстильной промышленности. -1990. №5 . - с. 51-53.

4. Гордеев, В.А. Об изменении заправочного натяжения основы в условиях изменённой схемы заправки станка СТБ / В.А. Гордеев , В.М. Лейзина // Изв. вузов. Технология текстильной промышленности . 1982. - № 2. -с. 41-44.

5. Гордеев, В.А. Ткачество: Учебник для вузов / В.А. Гордеев, П.В. Волков- 4-е изд. М.: Лёгкая и пищевая промышленность. - 1984. - 488 с.

6. Романовский, П.И. Ряды Фурье. Теория поля. Аналитические и специальные функции. Преобразования Лапласа / П.И. Романовский -М.: Наука Главная редакция физико-математической литературы. 1980.

7. Лахтин, И.П. Экономное использование сырья основа эффективности текстильного производства / Лахтин И.П. // Изв. вузов. Технология текстильной промышленности . - 1977, - № 4. - с. 1-4.

8. Раевский, В.А. Резервы улучшения использования сырья / В.А. Раевский // Изв. вузов. Технология текстильной промышленности . 1976, - №5.- с. 22-24.

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

10. Ю.Покачев, А.К. Направление развития хлопчатобумажной промышленности / А.К. Покачев // Изв. вузов. Технология текстильной промышленности . 1977, - № 7. - с. 3-6.

11. П.Букаев, П.Т. Справочник по хлопкоткачеству / П.Т. Букаев М.: Легпромиздат. - 1976. - 576 с.

12. Мартынова, А. А. Лабораторный практикум по строению и проектированию тканей / А.А. Мартынова М.: Лёгкая индустрия. -1976.-296 с.

13. Соколов, Н.Н. Расчёт ткани на прочность / Н.Н. Соколов, Н.А. Мамлин, О.С. Степанов // Молодые учёные развитию текстильной и лёгкой промышленности (Поиск-2006): тез. докл. межвузовской науч. - техн. конф./ Иванов, гос. текст, академия. - Иваново, 2006.

14. Николаев, С.Д. Расчёт натяжения нитей основы при зевообразовании за период ткачества раппорта ткани по утку / С.Д. Николаев, С.С. Юхин // Изв. вузов. Технология текстильной промышленности. 1994. - №1. -с. 38-41.

15. Гордеев, В.А. Об изменении заправочного натяжения основы в условиях изменённой схемы заправки станка СТБ / В.А. Гордеев, В.М. Лейзина // Изв. вузов. Технология текстильной промышленности . 1982. № 2. с. 41-44.

16. Степанов, С.Г. Динамика изменения натяжения основы / С.Г Степанов, Г.В. Степанов, Н.А. Мамлин // Изв. вузов. Технология текстильной промышленности. 2004. - №4. - с. 41-45.

17. Мамлин, Н.А. Изменения натяжения основной нити на станке СТБ / Н.А. Мамлин // Молодые учёные развитию текстильной и лёгкой промышленности (Поиск-2005): тез. докл. межвузовской науч. - техн. конф./ Иванов, гос. текст, академия. - Иваново, 2005.

18. Мамлин, Н.А. Изменения натяжения основной нити на станке СТБ / Н.А. Мамлин // Молодые учёные развитию текстильной и лёгкой промышленности (Поиск-2005): тез. докл. межвузовской науч. - техн. конф./ Иванов, гос. текст, академия. - Иваново, 2005.

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

20. Савин, О.А. О регулировании натяжения системы заправки ткацкого станка / О.А. Савин // Изв. вузов. Технология текстильной промышленности .-1987. №1. - с. 58 - 62.

21. Попов, Е.П. Автоматическое регулирование и управление / Е.П. Попов -М.: Наука. 1966.

22. Глотова, Т.М. Моделирование натяжения основных нитей, создаваемого основным регулятором / Т.М. Глотова // Изв. вузов. Технология текстильной промышленности . 1990. - №1. - с. 41-44.

23. Тейлор, Т. Машинные имитационные эксперименты с моделями экономических систем / Т. Тейлор М.: Мир. - 1975.

24. Николаев, С.Д. Расчёт натяжения основных нитей при зевообразовании на ткацком станке / С.Д. Николаев, А.В. Васильев // Изв. вузов. Технология текстильной промышленности. 1995, - № 5. - с. 29 -32.

25. Ямщиков, С.В. К вопросу о деформации ткани при зевообразовании / С.В. Ямщиков, В.Р. Крутикова // Изв. вузов. Технология текстильной промышленности. 1991. - №5. - с. 47-50.

26. Ступников, А.Н. Влияние неравномерности натяжения основы на её обрывность / А.Н. Ступников // Изв. вузов. Технология текстильной промышленности. 1978. - №1. - с. 59-62.

27. Васильченко, В.Н. Изменения условий работы нитей по ширине станка в процессе формирования капроновой ткани / В.Н. Васильченко // Изв. вузов. Технология текстильной промышленности. 1992. - №3.

28. Васильченко, В.Н. Аналитическое исследование условий работы уточных нитей в процессе формирования ткани / В.Н. Васильченко // Изв. вузов. Технология текстильной промышленности. 1988. - №1.

29. Васильченко, В.Н. Усовершенствованный способ ткани / В.Н. Васильченко, Ц.В. Апокин // Изв. вузов. Технология текстильной промышленности. 1988. - №2.

30. Чугин, В.В. Неравномерность натяжения нитей ремизами в фазе открытого зева в цикле зевообразования / В.В. Чугин, С.М. Яличин // Изв. вузов. Технология текстильной промышленности. 1987.- №4.

31. Амаржаргалан, Т. Неравномерность натяжения нитей основы по ширине заправки вследствие зевообразования / Т. Амаржаргалан, Е.Д. Ефремов // Изв. вузов. Технология текстильной промышленности. 1997. - №3. -с. 39-42.

32. Ефремов, Е.Д. О формуле для деформации нитей основы от зевообразования и прибой / Е.Д. Ефремов, Г.Ф. Пашкова // Изв. вузов. Технология текстильной промышленности. 1987. - №3. - с. 43-46.

33. Ерохин, Ю.Ф. Регулирование натяжения основы в ветвях зева при выработке тканей полотняного переплетения / Ю.Ф. Ерохин // Изв. вузов. Технология текстильной промышленности. 1969. - №3. - с.79-82.

34. Миндовский, С.К. Исследование процесса образования ткани на ткацком станке СТБ при смещении опушки ткани / С.К. Миндовский, В.М. Пантюхов, Н.В. Лустнартен // Изв. вузов. Технология текстильной промышленности. 1982. - №1. - с. 42-44.

35. Налётов, В.В. Влияние принудительной подачи ткани навстречу берду во время прибоя на ткацком станке / В.В. Налётов // Изв. вузов. Технология текстильной промышленности. 1974. - №4. - с. 63-66.

36. Богза, А.Д. Надёжность процесса ткачества на станках СТБ / А.Д. Богза М.: Лёгкая и пищевая промышленность. - 1981. - 144 с.

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

38. Шлыков, А.С. Исследование перемещения нитей основы и ремиз в процессе зевообразования на станке АТПР-100-4 / А.С. Шлыков, И.В. Синицина // Вестник ИГТА. 2003. - №3. - с. 60-65.

39. Быкадоров, Р.В. Развитии теоретических основ процесса ткачества и их практическая реализация в промышленности / Р.В. Быкадоров // -автореферат докт. дисс. Иваново: ИГТА, 1999. - 36 с.

40. Синицин, В.А. Определение характеристик процесса формирования ткани на ткацком станке по осциллограмме натяжения нитей основы / В.А. Синицин // метод, указ. ИГТА. - 1999. - 136 с.

41. Савостьянов, А.Г. Методы и средства исследования механико-технологических процессов текстильной промышленности /

42. A.Г. Савостьянов -М.: Лёгкая индустрия. 1980. - 320 с.

43. Власов, П.В. Нормализация процессов ткачества / П.В. Власов М.: Лёгкая и пищевая промышленность. - 1982. - 240 с.

44. Ефремов, Е.Д. О деформации основы от многоремизного зевообразовательного прибора / Е.Д. Ефремов // Изв. вузов. Технология текстильной промышленности. 1968. - №5. - с. 65-69.

45. Ефремов, Д.Е. Деформация и натяжение основной нити вследствие зевообразования и прибоя / Д.Е. Ефремов, Е.Д. Ефремов // Изв. вузов. Технология текстильной промышленности. 1988. - №4. - с. 41-44.

46. Ефремов, Е.Д. Перемещение нитей основы в следствии прибоя на ткацком станке / Е.Д. Ефремов, А.О. Ахунбабаев, С.А. Шутова, В.А. Врублевский // Изв. вузов. Технология текстильной промышленности. -1985.-№6.-с. 33-35.

47. Ефремов, Е.Д. Определение коэффициента жёсткости основной нити в заправке ткацкого станка / Е.Д. Ефремов, А.О. Ахунбабаев, С.А. Шутова,

48. B.А. Врублевский // Изв. вузов. Технология текстильной промышленности. 1987. - №1. - с. 48-51.

49. Васильченко, В.Н. Прибой уточной нити / В.Н. Васильченко М.: Легпромиздат. - 1993. - с. 3-14.

50. Якубовский, Ю.В. Основы механики нити / Ю.В. Якубовский М.: Лёгкая индустрия. - 1973. - с 255-228.

51. Степанов, С.Г., Динамика прибоя утка / С.Г. Степанов, Г.В. Степанов // Изв. вузов. Технология текстильной промышленности. 2002. - №2. - с. 54-57.

52. Степанов, С.Г. О прибое утка / С.Г. Степанов, Н.М. Сокерин, Г.В. Степанов // Изв. вузов. Технология текстильной промышленности. -2002. №3. - с. 41-45.

53. Савин, О.А. Распределение прибойного натяжения системы заправки ткацкого станка по зонам / О.А. Савин // Изв. вузов. Технология текстильной промышленности. 1987. - №2. - с. 45-48.

54. Ерохин, Ю.Ф. Регулирование натяжения основы / Ю.Ф. Ерохин // Изв. вузов. Технология текстильной промышленности. -1969. №5. - с. 79-82.

55. Ерохин, Ю.Ф. Регулирование натяжения основы во время прибоя / Ю.Ф. Ерохин // Изв. вузов. Технология текстильной промышленности. 1971. - №12. - с. 22-23.

56. Ефремов, Д.Е. Регулирование натяжения нитей основы во время прибоя / Д.Е. Ефремов, И.Н. Пахотина // Изв. вузов. Технология текстильной промышленности. 1990. - №6. - с. 46-48.

57. Степанов, С.Г. Динамика взаимодействия ламели с нитью основы/ С.Г. Степанов, Г.В. Степанов, Н.А. Мамлин // Изв. вузов. Технология текстильной промышленности. 2004. - №6.

58. Мамлин, Н.А. Влияние массы ламели на натяжение основы / Н.А. Мамлин // Студенты и молодые учёные КГТУ производству:материалы 56-й межвузовской науч. техн. конф./ КГТУ. - Кострома, 2004.

59. По дать, Н.М. Зависимость деформации и натяжения основных нитей от подъёма ламелей на одинаковую высоту / Н.М. Подать // Изв. вузов. Технология текстильной промышленности. 1990. - №1. - с. 54-56.

60. Светлицкий, В.А. Механика гибких стержней и нитей / В.А. Светлицкий -М.: Машиностроение. 1978.

61. Стразд, Г.Э. Влияние ламельного механизма на деформацию основных нитей / Г.Э. Стразд // Изв. вузов. Технология текстильной промышленности. 1971. - №5. - с. 63-66.

62. Широва, ЕЛ. Взаимосвязь деформации и натяжения основных нитей за один оборот главного вала ткацкого станка / Е.А. Широва // Изв. вузов. Технология текстильной промышленности. 1998. - №3.

63. Бронштейн, И.Н. Справочник по математике / И.Н. Бронштейн, К.А. Семондяеев М.: Наука. - 1986.

64. Натансон, И.П. Краткий курс высшей математики / И.П. Натансон. -Санкт-Петербург: Лань. 1999.

65. Бондарь, А.Г. Планирование эксперимента в химической технологии / А.Г. Бондарь, Г.А. Статюха Киев: Вища школа. - 1976. - с. 184.

66. Мамлин, Н.А. Параметры заправки станка СТБ2-180 / Н.А. Мамлин, Г.В. Степанов // Молодые учёные развитию текстильной и лёгкой промышленности (Прогресс-2005): тез. докл. межвузовской науч. - техн. конф./ Иванов, гос. текст, академия. - Иваново, 2005.