Цитович И.Г. Технологическое обеспечение качества и эффективности процессов вязания поперечновязанного трикотажа

Подождите немного. Документ загружается.

вязания показатели его качества, в частности распределение откло-

нений структурных параметров и размеров, хорошо аппроксимируют-

ся нормальным законом распределения.

Обычно трудно предсказать заранее измеряемый параметр (дли-

ну нити в петле или размер изделия). Однако по результатам изме-

рений можно с большой вероятностью предположить, в каких преде-

лах будут изменяться параметры. Эти пределы могут быть рассти-

таны по статистическим характеристикам: среднему значению у и

среднеквадратическому отклонению

процессов.

п п-1

гдеу;

—

значение контролируемого параметрвгП

—

объем исследуемой партии (объем вы-

борки).

Разброс выборочных значений характеризуется полньвл полем

рассеяния

^pS,

где

- квантиль распределения. Для нормального

закона

= (с вероятностью а = 1 - р = 0,95). Эта величина характе-

ризует наибольший разброс изучаемого признака качества.

Ожидаемые наибольший и наименьший предельные размеры опре-

деляются как

>hiin = У - tps; yhiax = у + tpS.

Отношение заданного поля допуска б к полному полю рассеяния

определяется коэффициентом точности т) = d/As [58]. Если этот коэф-

фициент меньше единицы, то точность недостаточна, а если больше,

то точность выше требуемой.

Однако этот вывод правилен в случае, если середина поля до-

пуска совпадает со средним арифметическим значением.|!^Если смес-

тить при наладке процесса среднее значение от номинального (задан-

ного значения), то может оказаться, что в пределах зад|рного поля

допуска (заданных отклонений) будет только часть изделий, а доля

брака возрастет. Таким образом, оценка точности процесса должна

производиться по двум характеристикам: среднеарифметическому

значению и среднеквадратическому отклонению, от которого зави-

сит поле рассеяния. _

Величина смещения среднего значения у относительно номиналь-

ного у* характеризуется отклонением Д = |у - у*\. Если эту величину

отнести к полю допуска б, то получим относительную величину по-

грешности наладки процесса вязания, вызванную систематическими

факторами е = Д/б. Если, например, точность отнести к линейным

размерам, то величины Д и е будут характеризовать систематические

отклонения, вызванные различной наладкой вязальных машин по

глубине купирования, усилию оттяжки и другим факторам.

Иногда при анализе точности пользуются термином "технологи-

ческий допуск" 6t = 5п + Д, который характеризует истинное рас-

j.сеяние значений контролируемого параметра [59]. Отношение, %,

г 1 заданного допуска к технологическому

Oi=-r-100

I >jrj|«|l

' _ ^ , <, , ' ' I ' ' • ' '

; ' называют ресурсом точности; если 6 > 6i, то ресурс точности отсутст-

к;Й ' . . • ^

в качестве меры точности удобно использовать относительную

м 1'

погрешность процесса

б о

как отношение технологического допуска 61

^ , к номинальному значению выраженное в процентах:

II ' ; , • : ^ ,

Совершенствование процесса'вязания должно быть направлено на

повышение ресурса точности. Только при наличии значительного за-

,1 паса точности процесса допуски на качественные показатели изго-

; у товляемой продукции могут ужесточаться.

При статистическом анализе точности возможны варианты: тех-

j' нологический допуск.бт превышает поле допуска б, в этом случае не

' обеспечивается требуемая точность процесса и возникает определен-

ная доля несортной продукции (брак); технологический допуск (поле

рассеяния) вписывается в поле допуска; т.е; процесс вязания обеспе-

чивает заданную точность.

Для обоих вариантов возможны два случая: а) среднее значение

'' совпадает с номиналом и б) среднее значение не совпадает с номи-

налом*. '

В'.трикотажном производстве требования к параметрам точности

I г

(линейным размерам, показателям плотности) могут быть заданы не

I в виде обеспечения средних значений и двустороннего допуска;

(,. а в виде обеспечения нижней односторонней нормы ' •

iif I • •• . • п '

I •

i' Наличие изделий' с показателями ниже минимального предела

',' Ут1п квалифицируется как брак. Регламентация нижних односто-

ронних норм является прогрессивной технической политикой. Так,

при выработке' штучных изделий (чулок, купонов, деталей изделий

на плосковязальных машинах) создается заинтересованность веде-

ния процесса вязания с большей точностью, так как, уменьшая от-

клонения

< Si (рис. 4.1) и гарантируя нижнюю одностороннюю нор-

му у^, мы соответственно уменьшаем средние значения параметров

Уз < Ух. Если это относится, например, к длине чулочных изделий, то

;i означает, что мы более экономно используем сырье.

* Совпадение средних значений следует понимать в статистическом смысле (разница

средних значений должна быть незначима).

Норма

Утсп Уг<

j/t

Рис. 4.1. Уменьшение; средних значений

параметра у (Уг < Vj) при постоянной

нижней односгоронкей норме

Рис. 4.2. Влияние направления смещения

Л средних значений параметра у на долю

брака

с; 1

и 42-'

<1-Д>0;е-Д<0

Обеспечение технологическим процессом изготовления, продук-

ции с размерами, близкими к нижней односторонней норме (с мину-

совыми допусками), - одно из. важных направлений снижения ма-

териалоемкости -продукции. Путь решения этой задачи - разработ-

ка, мероприятий, повышающих точность процесса вязания, его ста,-

бильность и научное обоснование нижних односторонних^ норм .ка-

чества.

Обобщенной оценкой точности процесса является 'Надежность

обеспечения заданных норм точности или вероятность противопо-

ложных событий, доля брака (вероятность выхода показателей за

установленные пределы).

В общем виде вероятность того, что отклонения показателя у на-

ходятся в интервале а^у^Ь, для нормального закона.

(у-у)'

Ъ-у

ь 1 ь У'"' 1 ъ~у

?(в«у<6)=1/(у)^у

-7=г J е" г»' ^у..в 2 = ) -

а -у

где Ф (и) - функция Лапласа (Гаусса). _

Введем параметры ti = " и fa = —-, которые определяют нор-'

ifT

I I

\ , мированные квантили вероятности распределения. Их значения мо-

' гут быть рассчитаны:

а) при у

у* - А (рис. 4.2, а)

I ' 0.56 -Д 0,56 +Д '

' б) при у

у* + Д (рис. 4.2, б)

0,56+Д 0,56-Д

ti ,(г

'' BepoHtHocTH выхода параметра за пределы допуска определяются:

[ а) при односторонней нижней норме а

L , доля брака,

qi=Pi • 100;

' б) при односторонней верхней норме Ь

L , i'2O>b)

0.5-®(fa); ^ •

доля брака, %: <?з = Ра • 100.

jf Вероятность обеспечения заданной точности (мера надежности)

(а < у S Ь) = Ф (П) + Ф (fj).

(

Для линейных размеров штучных изделий (чулок, купонов) доля

брака qi и qa бывает как исправимой (когда размеры изделий превы-

шают верхний предел и уменьшаются до нормы путем подкроя), так и

-неисправимой, когда фактические размеры изделий меньше односто- 5

ронней нормы. В последнем случае эта часть изделий часто переходит

из 'большого в меньший размер, что сопровождается увеличением

и расхода сырья. '

ч; ,'Рассмо^г^^енные ^показатели, характеризующие технологическую

точность процесса вязания, сведены в табл. 4.1.

В монографии автора [6] показано, что применение характеристик

точности к анализу процессов вязания трикотажных изделий (в том

'1исле чулочно-носочных) дает содержательную информацию по оцен-

ке уровня реализуемых процессов и принятию мер для улучшения

качества изделий. Например, отметим, что претензии потребителя в

части недостаточной растяжимости 'чулочно-носочных изделий

прежде всего обусловлены отсутствием ресурса точности процесса

' вязания, по,

ДНП

и смещением поля рассеяния за нижний предел

допуска.

Нестабильность структурных параметров - основная причина из-

менения размеров. Однако необходимо учитывать, что эти изменения

могут происходить при постоянной ДНП и являться следствием толь-

()(, ко изменений показателей плотности вследствие несовершенства ме-

тодов релаксационной усадки трикотажа. Следует считать неперспек-

. Таблица 4.1. Покаэатет1ехволоп1ческойточнос1и1фоцессавязав11я

Показатель

Обозначение

,Формула для вычисления

Среднее значение

Среднеквадратическое отклонение

Поле рассеяния параметра (при а = 0,95)

Коэффициент точности

Смещение среднего значения от номиналь-

ного

Коэффициент смещения

Технологический допуск

Ресурс точности

Относительная погрешность

Предельное отклонение

Квантиль распределения

Q .

во

Утах

Утт

ti.ti

(=1

Sn = 4i

n=6/Sn

= 6/45

Д = у _

У*

е =|Д|/6

6т = 5п+1Д1

Q =

6/5T'

6o = 6i/y*

yhiax =£+ Sn/2

утт = у-Sn/2

Приу>у*(1

0,56 - Д

fl,5fi +Д

npHy<y*ti

0,56 +1Д1

0,55 -|Д|

Доля брака (i) < 1)

при нижней одноаоронней норме q^

при верхней односторонней норме q2

Надежность обеспечения заданной точности Р (в « у « Ь)

4i=0,5-,®(fx)

0,5- Ф (ta)

тивным направление создания различных автоматйЙ1рованных

устройств по подбору изделий в пары и их комплектации по разме-

рам. Правильное решение - направить средства и знания на устране-

ние причин явления разнодлинности (или разноширинности) изде-

лий.

По данным многочисленных исследований Ф. Блэкмана, Дж. Хоп-

кинсона, А.В. Коварского, Л.Б. Кальницкого, Э.В. Статут и др., в ус-

ловиях пассивйой подачи нити относительная погрешность структур-

ных параметров и размеров изделий превышает 8-15%.

4.4. Анализ формирования погрешностей процессов вязания

Статистический анализ отклонений параметров качества изго-

товляемой продукции, хотя и не позволяет своевременно предотвра-

тить образование дефектной продукции или брака, дает возможность

определить основные причины возникновения отклонений и наме-

i f

I тить пути повышения точности и стабилизации технологических про-

' цессов [60]. Полезная информация может быть получена, если будет

i раскрыта структура погрешностей.

Отклонение действительного значения параметра от его номи-

нального значения называют погрешностью производства продукции.

При этом различают случайную погрешность - составляющую погреш-

S, ности, которая случайным образом принимает различный модуль и

(или) знак,' и систематическую погрешность, которая сохраняется или

принимает закономерно изменяющийся модуль и (или) знак.

'' Если распределение параметров, определяющих процесс вязания,

подчинено нормальному закону, то при функциональном преобра-

i! зовании воздействий возникающие отклонения выходных парамет-

ров также подчинены нормальному закону [61].

;| Последовательность значений параметров изделий при вязании на

одной вязальной машине представляет собой реализацию случай-

ного процесса Y

(f).

При вязании на группе (в зоне) машин различные

i реализации этой функции Y

(О

будут yi (О, Уг (t),Уп (О-

ji Предположим, что произведено п независимых опытов по измере-

' нию значений параметра, в результате чего получено п реализаций

случайной функции У (<). Для анализа такой функции применяют

следующие ее характеристики: математическое ожидание ту {t),

дисперсию Dy (t) и корреляционную функцию R (т). Корреляционная

функция применяется в качестве характеристики зависимости слу-

чайной величины у в последующий момент времени t + х от пред-

шествующего значения у в момент t. Это есть мера связи между сред-

ними по времени значениями функции у

(^ +

т) и y{t}.

• 1 +г

R(T)=y(f)y(f + T)=lim—i y(Oy(f + T)dT,

где t - интервал времени.

Для реализации в интервале времени Т

Для последовательных N значений, например длин L трикртажных

изделий, функция корреляции может быть записана в виде

•

д (я)

^ (Ifc-Т) -

Г),

где L

—

среднее значение случайной величины.

Видно, что величина Rn является функцией от числа п, которое

характеризует сдвиг (или интервал) последовательности величин

Lk.

Если функцию корреляции отнести к величине выборочной дис-

Рис. 4.3, Реализация случайного у{х

процесса изменений контроли- ^ и\

руемого параметра при вязании i'' '

на группе машин (или в различ-

ных системах)

Персии si, то можно получить нормированную корреляционную функ-

цию

Р(т) = —Г--

Скорость изменения корреляционной функции является мерой

стабильности процесса: при постоянном или монотонном изменении

процесса у {t) функция корреляции также постоянна или незначи-

тельно изменяется, что позволяет целенаправленно регулировать

уровень изменения этой величины. Оценка корреляционной функ-

ции'-- ёа-жный этап оценки возможности эффективного регулирова-

ния процесса вязания [6]*. " . -

Для Tord чтобы при математическом описаний изменений в про-

цессе вязания трикотажа пользоваться методами теории случай-

ных функций, будем считать, что процесс изменения размерных па-

раметров трикотажа является стационарным. ' -

Для подтверждения стационарности процессов обычно проверяют

гипотезу однородности дисперсий для ряда сечений пучка реализа-

ций (на рис. 4.3 как пример показано одно сечение со значениями yi,

Уг"» '".'Уп)- Если для корреляционных функций процесса у (t), рассчи-

танных для различных реализаций, можно найти их аналогию с дель-

та-функцией, то это свидетельствует об отсутствии внутренних свя-

зей различных сечений процесса. При удовлетворении этого требова-

ния исследуемый процесс можно отнести к категории стационарных

случайных процессов, наложенных на случайную функцию времени.

Тогда значение размерного параметра (например, ДНП) будет со-

стоять из его математического ожидания и случайного отклонения

'размера от этой величины, входящего в мгновенное рассеяние раз-

меров.

Будем считать, что рассеяние длин петель или изделий на каждой

машине при вязании на оборудовании одного технического уровня

подчиняется нормальному мкоку распределения и характеризует-

ся постоянной дисперсией Омш- Процесс изменения размерных па-

раметров во времени при наличии систематических воздействий

можно представить в виде

" * Созданию регуляторов различного рода должен предшествовать анализ корреля-

ционной функции.

Рис. 4.4. Методы усрелнеиия пгареш-

ностей:

'О —

функцией; б

—

постояннь'ш средним

где у (О - неслучайная коррелированная функция времени; е (t) - нормальный ста-

ционарный процесс, корреляционная функция которого

Я (т) = Гомгн,Т= 0;

[О, т^О.

Из соотношения (4.3) следует, что при рассмотрении точности

в пределах одной группы (например, при вязании полотна на одной

машине) погрешности параметров могут быть разделены на случай-

ные и функциональные. Так, при анализе точности получения разме-

ров случайные их изменения могут возникать*, например, по причи-

не нестабильности натяжения нити, изменения фрикционных свойств,

а функциональные - по причине изменения усилия оттяжки при уве-

личении диаметра рулона полотна, температурного режима работы

машины и'пр.

Выделение из погрешностей процесса вязания функциональной

составляющей yit) (рис. 4.4) - важный момент как' для задач управ-

ления процессом, так и для выявления их причин и разработки

средств по уменьшению погрешностей.

Если функциональные погрешности не являются контролируемы-

ми, то рассеяние размеров будет характеризоваться не мгновенной

дисперсией о^г» а суммарной

о1

(см. рис. 4.4), где смещение Д центра

группирования относительно номинального значения определяет

усредненную систематическую погрешность. В частном случае, если

функциональные погрешности равны нулю, о^™ al.

Усредненные погрешности А не только определяют точность, но и

дают информацию о направлении регулирования процесса ("реже",

"плотнее"). Погрешности Д при отсутствии средств контроля сами яв-

ляются случайными величинами. Если их рассеяние характеризовать

дисперсией од, то для процесса вязания на группе (в зоне) машин

суммарное рассеяние параметра (рис. 4.5)

Рис. 4.S. Суммирование случайных погрешностей между группами

= (4.4)

Структура этого уравнения показывает, что погрешности изго

товяения

трикотажаз

сию , которой характеризуется уровень точности процессов, приме

няемого оборудования) и систематическую (дисперсию <4, характе

ризующую уровень точности применяемых методов контроля процес

са вязания). Характерным свойством систематических погрешностей

(функциональных или усредненных постоянных) является их повто-

ряемость при экспериментальных испытаниях, что позволяет счи-

тать,,их закономерш>ши:,;Для^^ с

можно определить не только знак, но и тенденцию. Именно эти свой-

ства позволяют обнаруживать их при накоплении статистической ин-

формации с помощью временных контрольных карт и компенсиро-

вать при настройке вязального оборудования.

Из соотношения (4.4) следует, что повышение точности процесса

вязания определяется стабилизацией режима переработки нити

: (уменьшения,отклонений:*Оо, !присущих ;данномуг^у

и уменьшения погрешностей наладки различных машин, т.е. умень-

шения отклонений ОД). При рассмотрении процесса вязания на од-

,ной,машине ошибки о^ могут быть отнесены к раэ^личной наладке

петлеобразующих систем, а ошибки Од - к погрешностям, обуслов-

ленным нестабильностью процесса вязания.

Если анализируется технологическая погрешность только двух

групп (две. петлеобразующие системы,, две машины и т.п.), то она

складывается из случайной составляющей, характеризующей точ-

ность реализуемого процесса, и постоянной систематической погреш-

ности, вызванной ошибками в наладке или настройке рассматривае-

мой системы, т.е. '

5п = 40о+Д (при а = 0,95).

В работе [6] приведен пример анализа структуры погрешности при

вязании хлопчатобумажных чулочных изделий на одной машине и

группе машин. Из примера следует, что около ^/з погрешностей вы-

званы ошибками в наладке петлеобразующих систем (систематичес-

кая составляющая) и ^/з погрешностей - нестабильностью процесса

вязания (случайная составляющая). ,

4^. Факторы, влияющие на технологическую точность процессов

вязания

4.5.1.

КУЛИЮВАНИЕ НИТИ

• Будем рассматривать технологическую точность процесса вязания

по ДНП - определяющей оценке его качества. Процесс вязания

рёализуетс»в;ме,ханической'сиетеме;':иоэтому^;м^

ванно считают, что качество изготовления трикотажа в первую оче-

редь определяется силами, возникающими в зоне петлеобразования,

и перемещениями нити во времени.

Определение факторов, влияющих на ДНП, связано в основном

с анализом явлений, сопровождающих кулирование нити. Боль-

шинство исследователей считают, что при изменении входного

натяжения нити происходит перераспределение нагрузок, воздейст-

вующих на нить при ее кулировании, в результате чего изменяется

соотношение между потреблением нити иглами со стороны нитевода

и уже образованными петлями. Потребление нити со стороны петель

характеризуется величиной перетяжки нити (за рубежом применяют

термин "обратная подача" в противоположность прямой подаче со

стороны нитевода).

Качественную оценку явлению перетяжки нити впервые дали

А.С. Далидович [40] и И.С. Мильченко [62]. Модель купирования нити,

предложенная И.С. Мильченко, была развита за рубежом в работах

Дж. Нэптона, Д. Мандена, Д. Блэка и др. [63, 64].

Если считать, что натяжение при поступлении нити со стороны

нитевода и перетяжке с учетом трения подчиняется известной фор-

муле Эйлера, то максимальное натяжение нити в процессе кулирова-

ния определяется пересечением двух экспонент: То^'^^^ и Tie^*''»'',

где То - входное натяжение, 2

i - сумма углов обхвата нитью пет-

леобразующих органов при ее движении со стороны нитевода (пря-

мая подача), а 2ф2 - сумма углов при ее перетяжке (обратная пода-

ча) со стороны уже образованной петли, ветви которой имеют натя-

жение Ti (это натяжение зависит от усилия оттяжки петель).

- Поскольку сумма углов 1ф1 определяется углом кулирования «к,

максимальное натяжение существенно изменяется в зависимости

от

Ок.

" , , '

' Из анализа результатов, которые получили Дж. Нэптон и Д. Ман-

ден [64],

МОЖНО'

установить, что при постоянной глубине кулирова-

ния смещение координаты точки максимума натяжения зависит от

входного натяжения То, фрикционных свойств нити (коэффициента

трения ц), а также от угла кулирования «к. Изменение этих факторов

и-определяет отклонение ДНП из-за изменения количества нити,

потребляемой иглой со стороны уже образованной петли, т.е. из-за

явления перетяжки,

В.М. Лазаренко [65], анализируя условия взаимодействия купи-

руемой нити со старой (предшествующей) петлей, показал, что при

определенных соотношениях натяжений кулируемой нити и старой

петли может изменяться скорость кулирования нити и ДНП. Такие ус-

ловия анализировал также Сидора Преда.

Полученные результаты, на наш взгляд, справедливые прежде

всего для оттяжки петель с участием платин, показывают, что из-

менение участков кулируемой нити (новой петли) при взаимодейст-

вий со старой петлей зависит от усилия оттяжки петель. Эффект этого

влияния также приводит к увеличению ДНП с ростом натяжения ста-

рых петель.