автореферат диссертации по технологии материалов и изделия текстильной и легкой промышленности, 05.19.02, диссертация на тему: Разработка метода проектирования тканей по заданному порядку фазы строения
Автореферат диссертации по теме "Разработка метода проектирования тканей по заданному порядку фазы строения"
На правах рукописи
ИНОЗЕМЦЕВА НАТАЛЬЯ АНАТОЛЬЕВНА
РАЗРАБОТКА МЕТОДА ПРОЕКТИРОВАНИЯ ТКАНЕЙ ПО ЗАДАННОМУ ПОРЯДКУ ФАЗЫ СТРОЕНИЯ
Специальность 05.19.02. «Технология и первичная обработка текстильных материалов и сырья»
АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук
На правах рукописи
ИНОЗЕМЦЕВА НАТАЛЬЯ АНАТОЛЬЕВНА
РАЗРАБОТКА МЕТОДА ПРОЕКТИРОВАНИЯ ТКАНЕЙ ПО ЗАДАННОМУ ПОРЯДКУ ФАЗЫ СТРОЕНИЯ
Специальность 05.19.02. «Технология и первичная обработка текстильных материалов и сырья»
АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук
Работа выполнена на кафедре ткачества Государственного образовательного учреждения высшего профессионального образования «Московский государственный текстильный университет имени А.Н. Косыгина.
доктор технических наук, профессор Николаев Сергей Дмитриевич
доктор технических наук, профессор Карева Татьяна Юрьевна
кандидат технических наук, доцент Тарасов Виктор Лукьянович
ОАО НПК «Центральный научно-исследовательский институт шерстяной промышленности»
С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Государственного образовательного учреждения высшего профессионального образования «Московский государственный текстильный университет имени А.Н. Косыгина».
Автореферат разослан « -7* » 2010 г.
диссертационного совета Д212.139.02 доктор технических наук, профессор
В диссертационной работе разработан новый метод проектирования тканей по заданному порядку фазы строения с учетом толщины и поверхностной плотности ткани на основе использования новых современных информационных технологий и использования стандартного программного обеспечения. Предложен алгоритм расчета параметров при проектировании ткани с заданным порядком фазы строения. Разработанный метод проектирования тканей позволяет рассчитать натяжение основы и утка в процессе формирования нового элемента ткани, оценить напряженность заправки ткацкого станка, рассчитать повреждаемость нитей основы и обрывность нитей основы и утка. Для проектирования тканей по заданному порядку фазы строения целесообразно для большинства тканей, у которых высоты волн изгиба нитей составляют менее 30% их геометрической плотности, использовать соотношения линейной теории изгиба. Они наиболее простые и удобные для расчета; для плотных тканей и тканей, имеющих порядок фазы строения тканей близкий к крайним целесообразно использовать соотношения нелинейной теории изгиба упругих стержней. Установлено, что при расчете параметров строения по модели с учетом смятия и сжатия нитей в ткани получаются более точные результаты расчета. В качестве программной среды для проектирования тканей по заданному порядку фазы строения тканей целесообразно использовать среду МаЛсасЗ, для упрощенных расчетов программную оболочку «Эврика». Данный метод апробирован на однослойных тканях различного переплетения, различной области использования. Изготовлены спроектированные ткани с заданным порядком фазы строения на современном отечественном ткацком станке; исследованы параметры строения и свойства данных тканей. При экспериментальной проверке параметров строения тканей целесообразно использовать разработанный на кафедре ткачества метод сканирования микросрезов тканей и автоматизированный расчет параметров строения тканей. Отличительной особенностью предложенного метода проектирования по заданному порядку фазы строения тканей является возможность прогнозирования параметров напряженно-деформированного состояния нитей на ткацком станке, что приводит к снижению материальных издержек.
1. Метод проектирования тканей однослойных тканей с заданным порядком фазы строения на основе теории геометрического строения ткани.
2. Алгоритм расчета параметров при проектировании ткани с заданным порядком фазы строения.
3. Изготовление спроектированных тканей с заданным порядком фазы строения на современном отечественном ткацком станке. Исследование параметров строения и свойств данных тканей.
4. Метод прогнозирования параметров напряженно-деформированного состояния нитей на ткацком станке.
5. Целесообразность применения метода проектирования ткани по заданному порядку фазы строения.
ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ
Актуальность работы. Свойства тканей определяют их строение. Строение ткани характеризуется взаимным расположением нитей друг относительно друга. А взаимное расположение нитей характеризуется порядком фазы строения тканей. В настоящее время отсутствует подобный метод, однако для многих тканей степень изгиба нитей определяет эксплуатационные свойства тканей, срок службы ткани. Так, например бязь, идущая на пошив мужских сорочек должна иметь 5 порядок фазы строения ткани, так как в наибольшей степени изнашиваются воротнички тканей. Бязь, идущая для постельного белья, должна иметь порядок фазы строения выше 5, так как в наибольшей степени при эксплуатации, деформируются нити утка, и опорная поверхность, должна состоять из нитей основы. Ткань, идущая для пошива бронежилетов, должна иметь максимальный изгиб основы, а уток должен располагаться прямолинейно. Данная работа посвящена разработке метода проектирования тканей по заданному порядку фазы строения.
Тема работы актуальна, так как направлена на решение задач, связанных с разработкой методов проектирования тканей, имеющих большой спрос в условиях рыночной экономики страны.
Целью работы является разработка нового метода проектирования тканей по заданному порядку фазы строения тканей, проектирование тканей по данному методу, проверка корректности разработанного метода на исследуемых тканях и тканях, которые исследовались ранее в ряде диссертационных исследований, выполненных под руководством научного руководителя.
Задачами исследования являются:
- разработка метода проектирования тканей по заданному порядку фазы строения с учетом технологии изготовления тканей;
- установление взаимосвязи между параметрами строения однослойной ткани и технологическими параметрами ее выработки на отечественном ткацком станке;
- оценка напряженности выработки исследуемых тканей и обрывности нитей на ткацком станке по заданным свойствам;
- получение математических моделей влияния технологических параметров и параметров заправки на условия изготовления, свойства и строение тканей;
Методика данного научного исследования включает проведение теоретических и экспериментальных исследований. Теоретические исследования основаны на использовании научных теорий: геометрического метода строения и проектирования тканей, линейной теории изгиба упругих стержней, теории надежности, теории накопления повреждений. Образцы тканей были выработаны в ткацкой лаборатории кафедры ткачества МГТУ имени А.Н.Косыгина. Экспериментальные исследования проводились в лабораториях кафедры ткачества Московского государственного текстильного университета имени А.Н. Косыгина. При обработке экспериментальных данных применялись современные методы статистики, использовалась современная вычислительная техника и программное обеспечение.
Научная новизна работы:
Научная новизна работы заключается в том, что автором:
- разработан новый метод проектирования тканей по заданному порядку фазы строения на основе геометрического метода анализа строения тканей, разработанного профессором Н.Г.Новиковым, с учетом взаимного расположения нитей основы и утка при формировании ткани на ткацком станке и в суровой ткани;
- учтены технологические параметры изготовления тканей при их проектировании, что позволяет прогнозировать напряженность заправки, обрывность основных и уточных нитей, производительность ткацкого станка;
- предложен алгоритм расчета параметров строения тканей при проектировании по заданному порядку фазы строения.
Практическая значимость работы:
Практическая значимость работы заключается в том, что разработанный автором метод проектирования тканей:
- обеспечивает прогнозирование параметров строения тканей, технологических параметров их изготовления, параметров заправки ткани на ткацком станке;
- реализовывается в практических условиях использованием современных информационных технологий;
- позволяет разрабатывать ткани с заданными свойствами и строением.
Основные положения диссертационной работы были доложены на заседаниях кафедры ткачества МГТУ имени А.Н. Косыгина в 2009 и 2010 годах, международных научно-технических конференциях «ТЕКСТИЛЬ-2008», «ТЕКСТИЛЬ-2009», Москва, международной научно-технической конференции «ПРОГРЕСС», 2010, г. Иваново, всероссийской научно-технической конференции «Актуальные проблемы проектирования и технологии изготовления текстильных материалов специального назначения» ТЕХТЕКСТИЛЬ- 2010 г. Димитровград.
Структура и объем диссертации. Работа изложена на 152 страницах машинописного текста, состоит из введения, 4 глав, общих выводов по работе, списка использованных источников из 85 наименований, приложений на 1 стр., содержит 17 таблиц, 9 рисунков.
ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ
Во введении обоснована актуальность темы, сформулированы цель и задачи исследования, отражена научная новизна и практическая значимость результатов.
Первая глава диссертационной работы посвящена обзору и анализу литературных источников по темам тесно связанным с рассматриваемыми в работе проблемами. Рассматривались работы по следующим направлениям:
работы, посвященные проектированию тканей по заданным параметрам;
работы, посвященные изучению зависимости между параметрами строения ткани и технологическими параметрами изготовления ткани;
работы, связанные с оценкой напряженности заправки ткацкого станка;
работы, посвященные влиянию технологических параметров изготовления ткани на параметры ее строения и свойства;
работы, посвященные исследованию свойств и строения тканей.
Анализ литературных источников показал, что, несмотря на большой объем проведенных исследований в области рассматриваемых вопросов, в большинстве работ разработаны методы проектирования для определенных тканей, выработанных из конкретного вида сырья, что не дает возможности их широкого практического применения.
Анализ работ, посвященных исследованиям и методам проектирования тканей, показал, что вопросу проектирования тканей по заданному порядку фазы строения не уделялось внимания.
Аналитический обзор литературных источников подтвердил актуальность выбранной темы диссертационной работы, ее научную значимость и практическую ценность.
Вторая глава посвящена аналитическим исследованиям.
Установлена взаимосвязь между параметрами строения ткани и технологическими параметрами ее изготовления на ткацком станке для тканей различного переплетения: саржа 1/4, саржа 2/3, сатин 5/2.
Для установления взаимосвязи между параметрами строения тканой ленты и ее заправочными параметрами для тканей полотняного переплетения использованы основные дифференциальные уравнения изгиба нитей основы и утка, которые имеют вид:
Решение этих уравнений приведено ранее в работах, выполненных на кафедре ткачества Московского государственного текстильного университета имени А.Н.Косыгина под руководством научного руководителя. Ниже приведено их решение.
Для установления взаимосвязи между параметрами строения и технологическими параметрами ткани в свободном состоянии используем следующие дифференциальные уравнения изгиба нитей основы и утка:
Решение уравнений имеет следующий вид: у 12 Е I
В нашей работе используются ткани переплетениями саржа 1/4, саржа 2/3, сатин 5/2. На рисунке 2.2 показаны их геометрические модели.
Формулы для расчета высот волн изгиба для данных тканей примут следующий вид:
для ткани на ткацком станке
Геометрические плотности тканей для однослойных тканей с раппортом 5 будут равны:
К = (500/Р0 -3da)/2 /, = (500/Р,-М,)/2 для ткани, снятой со станка: h N