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

Подождите немного. Документ загружается.

нитей в процессе их изгиба площадь петли гистерезиса растет с

увеличением жесткости нити. Натяжение нити при этом увеличива-

ется, что широко подтверждается экспериментально.

В работе [108] зависимость натяжения нити от радиуса цилиндра

была рассчитана из предположения, что функции ф1(1/р) и ф2(1/р) яв-

ляются линейными, т.е.

1 Hi 1 Яг

,.(_)

_; Ф.(-)

тде'Я! и'Яг

:-;константЬ1, .характеризующие

упругие свойства ни1и^?с

входе на

поверхность

и сходе с

нее.

Тогда '

COS

= 1

cos Уг

Г-

2Ti(r+6)' '

Я2

. 2Гг(г+6)=

(4.61)

Расчет отношения Г2/Г1 проводился по формуле (4.50) с учетом

соотношений (4.61). При этом принималось Я/Г1 = 0,05 мм^, б =

= 0,05 мм.'Отношение H2IT1 варьировалось от нуля до H/Ti. Результа-

ты расчета показаны на рис. 4.22, б

(Н2/Т1

= 0; 0,005; 0,025; 0,035; 0,04;

0,05). Характер кривых на рис. 4.22, б совпадает с характером их на

рис. 4.22, о, что свидетельствует о том, что определяющим фактором,

влияющим на рост натяжения, является площадь петли гистерезиса, а

выбор законов ее описания не имеет существенного значения. Из ри-

сунка видно, что увеличение необратимых потерь на участке фрик-

ционного контакта (уменьшение величины Я2/Г1) приводит к более

интенсивному росту натяжения Т2 при уменьшении радиуса г. Если

Яг = Hi, т.е. S = О, что соответствует несминаемой упругой нити, то

роста натяжения при уменьшении радиуса цилиндра не происходит.

Экспериментальная проверка сформулированных выше положе-

ний проводилась при анализе зависимости натяжения ветвей нити от

радиуса огибаемого контура для различных видов сырья. Экспери-

мент выполнялся на приборе

ПТ-1

[109].

Для эксперимента выбирали образцы различных видов стандарт-

ных нитей и пряжи производственных партий, различающихся линей-

ной плотностью, видом обработки (парафинированная, непарафиниро-

ванная), изгибной жесткостью и характером деформаций при изгибе.

В качестве идеально-упругой с большим сопротивлением к изгибу

нити использовали образцы стеклянной кварцевой нити линейной

плотности 107 текс; в качестве нити, не сопротивляющейся изгибу

(близкой к идеальной), применяли полипропиленовую нить малой

линейной плотности (8,3 текс х 2).

Полученные результаты представлены графически на рис. 4.23 в

виде зависимости средних по выборке значений коэффициента тан-

ill!

11,Г

0,33

0,28

0,23

0,1 в

0,13

• d

н:

7 .iri

7 8

' У;''

>f'

Рис. 4.23. Фрикционные покшатели сьфья

различных видов:

. хлопчатобумажная парафинированная

пряжа 18,5 текс; 2 — шерстяная парафиниро-

ванная пряжа 31 текс; 3

—

то же 31 текс X 2;

4 \

хлопчатобумажная парафинированная

пряжа

71,4 ттос: S —

шерстяная непаоафиниро-

ванная пряжа 31 текс; 6 — стеклянная нить

, НСК 100 текс; 7 — полипропиленовая нить

>8j3 текс Х

; 2;; S

'шерстяная непарафинирог

ванная пряжа 31 текс X 2; 9

—

льняная пара-

финированная пряжа

50 текс;

—

стеклянная

нить КН-11 18,5 текс; II

—

льняная непарафи-

нированная пряжа

текс'

, 0.3

-L.

О,

С8ьше22 12-22 8-10

1 d,мм

'Л''

3-8f

генциального сопротивления ц от диаметра d огибаемого стержня.

Анализ этих результатов позволяет сделать следующие выводы.

всем диапазоне классов вязальных машин. Таким образом,, внешнее

контактное трение при огибании нитью поверхности большой кривиз-

ны? оказывает существенное влияние на сопротивление дШжёШШ

нити,. Поэтому изысканию эффективных^ средств обработки пряжи,

предназначенной для трикотажного производства, следует уделять

особое внимание, так же как и методам контроля эффе;ктйвнЬсти та-

кой обработки,, „,„.,„„.,,.....

Далее можно отметить, что силы трения пряжи в рассматриваемом

диапазоне кривизны огибаемой поверхности могут существенно из-

меняться. При этом можно наблюдать как рост нагрузок (кривые 1-5,

'9, //), так и их уменьшение (кривые 7). Геометрическими парамет-;;

рамй этого изменения являются толщина нити и радиус (диаметр)

огибаемой поверхности. Поэтому рациональным выбором соотноше-

ний между линейной плотностью нити (толщиной) и классом вязаль-

ной машины можно существенно влиять на уровень нагрузок при вя-

зании, а следовательно, и на такие факторы; как обрывность нйтй, по-

теря ее прочности и др. '

Несмотря на значительную изгибную жесткость стеклянных нитей

(которая на порядок превышает жесткость хлопчатобумажной й

йшерстянрй упряжи); в; QC

земной нити КН-11 (кривая 10) не вызывает роста сил трения при

уменьшении диаметра нитепроводника и приводит к их уменьшению

для чистоупругой кварцевой стеклянной нити ИСК (кривая 6). Это

подтверждает теоретическое положение о том, что при фрикхуюнном

контакте поведение чистоупругой жесткой на изгиб нити не отлича-

ется от поведения идеальных нитей, не сопротивляющихся изгибу. В

данном случае полипропиленовая нить (кривая 7) ведет себя как

идеальная, не вызывает роста фрикционных сил с ростом кривизны

огибаемой поверхности. Трение этой нити, как и жесткой на изгиб

кварцевой стеклянной нити (кривая 6), целиком определяется зако-

нами внешнего трения на контактной поверхности (хотя жесткости

этих нитей при изгибе различаются примерно в 100 раз).

Рост сил трения для всех видов пряжи свидете;аствует об их не-

совершенной упругости, упругопластическом характере деформахщи

при изгибе нити и возрастании с увеличением кривизны огибаемой

поверхности гистерезисных потерь из-за деформации нити.

Можно считать, что увеличение наклона кривых означает рост

составляющей внутреннего трения, что характерно для льняной пря-

жи (кривые 9 и 11).

Полученные теоретические и экспериментальные результаты сви-

детельствуют о том, что особенности трения нити в процессе петле-

образования обусловлены возникновением деформационной состав-

ляющей сил трения в пределах полного цикла ее изгиба при огибании

поверхности большой кривизны. Рост натяжения нити в этих усло-

виях помимо внешнего контактного трения определяется деформа-

ционной составляющей и зависит от затрат энергии на гистерезисные

потери при изгибе нити.

Экспериментальные зависимости фрикционных свойств от радиу-

са огибаемой поверхности могут быть положены в основу классифи-

ка1дии нитей по их свойствам, например: нити, не сопротивляющиеся

изгибу (идеальные), чистоупругие, упругопластические.

4.7.3.

ВЗАИМОДЕЙСТВИЕ НЕРОВНОСТЕЙ нити с ПБТЛВОБРАЗУЮЩИМИ

ОРГАНАМИ ВЯЗАЛЬНЫХ МАШИН

Структуру нити характеризуют размеры, форма, взаимное распо-

ложение и связи волокон или элементарных нитей. Неровнота нити

может проявляться в виде изменений ее внешнего геометрического

контура: изменений положения волокон и нитей при кручении, раз-

личных неровностей в виде дефектов прядения, узлов и пр. Если ис-

ходить из теории контактного трения, то такая внешняя неровнота

может быть отнесена к контурной шероховатости нити. Однако даже

совершенно гладкие по внешнему контуру нити могут оказаться

вследствие анизотропии свойств шероховатыми или структурно не-

однородными под влиянием сжимающей нагрузки. В обоих случаях

при перемещении нити относительно петлеобразующих органов вя-

зальных машин возникает определенный вид.фрикционного взаимо-

действия неровностей нити с огибаемой поверхностью. Механизм это-

го взаимодействия можно представить следующим образом. Вслед-

ствие большой кривизны огибаемой поверхности площадь контакта

I'f)

Jjl,

i' , ' '' "

L' ^

^Pc

H ' ' i

1, 1

W Iv^

Г ' j

) tf ''

illtliilii

^ 1

ii , I ' '

(

/ 0

so'Yfi-f)

A и

—

I'll

''III

! I

4 1

9pff-j3) }

Рис. 4.24. Взаимодействие не-

ровности нити с огибаемой

V -

;; J поверхностью (модель) :

НИТИ с иглой мала. В результате под действием натяжения нити воз-

никают значительные по отношению к материалу нити напряжения,

которые вызывают ее, смятие и, как следствие, "внедрение" иглы в

структуру материала нити.

Можно отметить, что аналогичная картина возникает при контакт-

ном взаимодействии твердых тел, когда ' происходит внедрение

микронеровностей более твердого тела (индентора) в контактную с

ним поверхность*. При этом появляется дополнительная деформа-

ционная составляющая сопротивления движению нити. При неодно-

родности (анизотропии) механических свойств нити по толщине

вследствие ее строения глубина смятия (внедрения) может изменять-

ся. Это вызывает при движении нити ее смещение в направлении,

перпендикулярном скорости, и обусловливает пульсацию фрикцион-

ных сил и изменение коэффициента тангенциального сопротивления.

Представим неровность нити в виде жесткого элемента (неодно-

родности) аЬс (рис. 4.24, а), который соединен с гибкой нитью в точ-

ках Ь-и с.

В,

качестве первого приближения положим также, что при

набегании нити на цилиндрическую поверхность (например, иглы)

неровность нити сохраняет свою форму. Это позволит нам й каждый

момент времени определить положение неровности на поверхности и

силы, которые на нее воздействуют. Входное натяжение ведомой вет-

С. 108.

См., например,'Краге11ьс1Сий И.В.бТрение и износ.

т- г. Ошттм ттяжете шш в точке с, обусловленное в^й^

содействием неровности при огибании нитью цилиндра. Введем

тему координат XOY с осью ОХ, параллельной ведомой ветви нити

Начальное положение точки а опрёдеяим углом

i, а тёкухцущ кпп

динату - углом ф. Коэффициент тренияз точках езаййодёйствия W

ровнррти ;С. ци™ндром прид^ ga^biM

ций со стороны цилиндра^ 0а и

Рс^

. ,

; .

J<09TaBHM урадн равновесия неровности нити, отноеитрл^й

цилиндра.

проекциях сил на ось ОХ получим °

cos V +

Qj 5Ш

(а

+ р) +

sin

(р

ф) = Г,'

cos %

Haacb OY:

-г, sm

+ Ga cos (а

+ р) + Р^

cos

(р

- ф) =

Т'^

sin ф.

.Сумма моментов сил относительно точки с

P^cos prsmPj

= Oj sin

(P,

+ p)h,

'Откуда-' •J.":: • •,

... V^iii^v

sin (P,

p)h

(4.62)

(4.63)

i ' " SinPiCOS'pr

(4.-64)

где-

Ci =

sin (Pi + p)/l

COS

p sin Pir

Подставляя значения (4.64) в'соотношения (4.62) и (4.63), получим

систему уравнений •

Ti cos

+ Оо [sin (а + р) + Ci sin (р - ф)] = т1 cos Ф;

-Т1 sin y + Qa (cos (а + р) + Ci cos (р - Ф)] = Г/ sm Ф,

решение которой приводится к виду

cos

t(a

+ Р)

т] + Ci cos (Ф + У

Р)

Г, ~ cos(Pi

+ p) +

CiCosp

(4.65)

(4.66)

При этом угол

р 1

определяется соотношением

cos Pi =

— ,

а угол

- из тригонометрических рассмотрений в виде

tgv

С05ф-[1-С05(р1-ф)]

i h

+ sin (Pi - ф) sin

г г

(4.67)

(4.68)

% 1

i. ,

' Лт

Рис. 4.25. Прирост натяжения ни-

ти при взаимодействии неров-

ности с огибаемой поверхностью

Уравнение (4.66) натяжения нити справедливо на отрезке для

ф{0, Pi). Дальнейшее изменение натяжения нити в точке с происхо-

дит, когда

изменяется на отрезке (ф = Pi, Фтах)» где Ф^ах соответст-

вует моменту времени, при котором ветвь нити касается цилиндра

(рис. 4.24, б). Рассмотрение равновесия неровности нити относительно

цилиндра на отрезке для ф(ф = Рх, ф^а^) аналогично предыдущим вы-

кладкам приводит к следующим соотношениям:

cos

((а

f) - р]

С, cos (ф

+ V

- Р)

г.

COS

(Pi + p) + C,cosp

(4.69)'

ill I

tgV

— cos

T cos (P, - p)]

. -

sin (Pi - ф) sin

г r

(4.70)

' При этом значение угла Ф^ах, когда ведомая ветвь нити касается

цилиндра, определяется равенством

( + cos Р)

COS

Фтзх + sin рJ sin Ф^ах =

(4.71)

I''

Полученные уравнения (4.66-4.71) позволяют оценить изменение

формы и амплитуды импульса натяжения нити при набегании ее на

цилиндр в пределах изменения угла ф(0, (f^^J в зависимости от со-

отношения hi г и I/г при заданном коэффициенте трения ц на участке

фрикционного контакта.

Решение данных уравнений проводилось на ЭВМ для Ti/Ti и из-

менения высоты неровности в диапазоне для hi г, равном 0,05-0,95.

Полученные результаты представлены графически на рис. 4.25 и об-

наруживают существенную, зависимость натяжения от высоты неров-

ности. Граница значений изменения натяжения показана на графике

пунктирной кривой и определяет зависимость угла Ф^ах от высоты

неровности (h/r). Интересно отметить, что прирост натяжения нити

для принятой модели при

= iPmax> когда неровность набегает на ци-

линдр, а ведомая ветвь касаетс5\его, не устраняется.

В реальных процессах из-за воздействия на нить напряжений смя-

тия высота неровности уменьшается. Можно предположить, что меха-

низм смятия при этом заключается в том, что высота неровности

уменьшается. Форма изменения импульса натяжения при этом будет

характеризоваться переходом значений натяжения с верхних кривых

на нижние в области их значений и будет зависеть от сопротивления

неровности смятию, т.е. жесткости структурной неоднородности

(утолщения, непропряда, шишки, узла и т.п.).

Наиболее неблагоприятны для переработки нити с жесткими

включениями в ее структуру; в частности, наибольшее количество

обрывов нити в зоне вязания наблюдается по причине узлов. Чрез-

мерное увеличение крутки нити также увеличивает жесткость мик-

ронеровностей. При вязании такой пряжи, особенно на машинах вы-

соких классов (когда отношение h/r увеличивается), натяжение нити

растет, что сопровождается повышенной обрывностью.

Если неровности по длине нити расположены достаточно близко

между собой (на длине,- соизмеримой с длиной контактной поверх-

ности), то возникающие импульсы натяжения нити могут перекры-

вать друг друга (рис. 4.26). В результате этого возникает пульсация

натяжения с наличием постоянной составляющей AT натяжения ни-

ти. Существенная зависимость прироста натяжения из-за неровнос-

тей, которые практически всегда встречаются в пряже низкого ка-

чества (различных утолщений, шишек, посторонних включений в ее

структуре, неравномерностей крутки, изменений плотности нити, уз-

лов), ограничивает применение такого сырья для переработки на вя-

зальных машинах.

Полученные результаты были подтверждены; экспериментально с

рггистрацией динамического коэффициента сопротивления движе-

нию нитей различных видов (рис. 4.27) на приборе для определения

их фрикционных свойств*.

Отличается неровнотой хлопчатобумажная и хлопколавсановая

пряжа аппаратного способа прядения (рис. 4.27, а, б) и шерстяная

одиночная пряжа (рис. 4.27, г). Технологичность пряжи существенно

улучшается для крученой шерстяной пряжи (рис. 4.27, д) по сравне-

нию с одиночной (рис. 4.27, г). Хлопчатобумажная пряжа гребенного

способа прядения (рис. 4.27, в) и нитроновая (рис. 4.27, е) практичес-

ки не имеют неровностей, соизмеримых с размерами петлеобразу-

* А.с. 1417600 СССР. G 01N 19/02. Прибор для определения фриквдонных свойств ни-

тей I И.Г.Цитович, К.Л.Гандельман, Я.Д.Дубйняк. Опубл. 1975.

i! I

''1 V ,

Рис. 4.26. Пульсация натяже-

ния из-за структурной неод-

нородности нити по ее топ-

4.1

/ \/ V

щине

> -

/г

•

/ • /

/ /

1 /

J' ^

''' ' . ''

И'!

Vif

•

/ • /

/ /

1 /

ышшм И'!

Vif

/ '

1 J

» 1 f ^ ' ft

1 U 1

^ l ''!'

'l/ftUv--!':

j '

1/ A

, >'

"''. f '

"Ji. , ' < i J "

, ' I !

I >

'i ,'j

F.1

iiiaiiiisiiif

iiiililiiiliil

,,!> '

1 '1

, ' I '

, t i'S

'''

! f

1 •»

(

( \

rs '

• ' -

Ar^

,, . ...

- •' —

•

'If

л.

•

, •

' < \ '

- "

•

1, M ,

I' i

'l!

M ,

M, w

I I,

<, r

(I,

" к

i ' t, U/ I (' '

t ' Jl ) ! 1 |l( ' ' l'

-"1

, i i i. - I u

J 1. "

fn' к

i ~ \

• ^

(

1 ^

1 < г

(

I t

, ; S-

/' ^

flvl

- ! -"^l.

t >

1 .

, 1

^ sfl

l.a Л

—П—^

t t

f.4 - V

I •>

« <

•Л ' '

Рис. 4.27. Осциллограммы для дина-

мического коэффм^ента ,танген-

циального сопротивления движе-

нию нити:

••

—'хлопчато6умажная»пряжа

318,5: текс;',;

—

хпопколавсаноеая пряжа 16,6 текс;

—,

гребенная хлопчатобумажная пря-

•жа-

М,8' текс;; г [Г- -шерстяная -

одиночная

пряжа

текс; д - шерстяная крученая

пряж» 31'текс X 2; е

—

нитроновая,пря- ь

, жа 27,8 текс

/ i

S '' 1

1' 1.

' <

I'l.

1 ')

ющих органов. Как показывает практика, эти виды сырья наиболее

технологичны с точки зрения эффективности их переработки на вя-

зальных машинах.;

, Учитывая, что с увеличением класса машины радиусы петлеобра-

зующих органов уменьшаются, требования к качественным показа-

телям нити по стабильности ее размеров и однородности структуры

должны существенно возрастать. В этой связи интересно отметить,

что для переработки пряжи, как правило, применяют

-машины,

класс

которых не превышает 18-22.

то же время для синтетических нитей

и пряжи гребенного способа прядения с высокой технологичностью

класс вязальных машин превышает 28-

32.

Таким образом, классу вя-

зальных машин должны соответствовать определенные "вязальные"

свойства нити, учитывающие особенности трения и фрикционного

взаимодействия неровностей нити с петлеобразующими органами

машины. Именно эти специфические требования отличают процесс

вязания от других видов текстильной технологии.

5. ОБОСНОВАШШ МЕТОДОВ ОБЕСПЕЧЕНИЯ КАЧЕСТВА И ПОВЬППЕНИЯ

УРОВНЯ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОЙ НАДЕЖНОСТИ ПРОЦЕССОВ

ВЯЗАНИЯ ТРИКОТАЖА

5.1. Процесс вязания как объект управления

Будем рассматривать основные цели технологического процесса

вязания в обеспечении определенных показателей точности и надеж-

ности этой системы в соответствии с исходными технологическими

данными. Выбор показателей эффективности делает описание целей и

задач системы вполне законченным [47].

Технологический процесс - это часть производственного процес-

са, со держащая, действия по изменению и последующему определе-

нию состояния предмета производства. Стандарт также различает ра-

бочий технологический процесс как выполняемый по рабочей техно-

логической документации. Для группы изделий с общими конструк-

тивными признаками, для которых технологический процесс харак-

теризуется единством содержания и последовательности большинст-

ва технологических операций и переходов, установлен термин "ти-

повой технологический процесс".

Как бы ни был стабилен рабочий процесс, через определенное вре-

мя различные случайные воздействия (помехи) выводят его динами-

ческое равновесие за допустимые пределы. Поэтому в задачу такого

процесса входят уже такие функции,, как выбор желательного хода

процесса, контроль хода процесса и воздействие на систему, обеспе-

чивающее желательный ход.

В связи с этим процесс вязания необходимо рассматривать как

объект управления. Основные принципы и методы теории управле-

ния базируются на технике передачи и переработки информации -

технической кибернетике и различных направлениях ее развития.

i' важнейшие из которых принадлежат теории оптимальных систем уп-

равления.

Основная задача любой системы управления связана с достижени-

ем определенной цели - обеспечением определенным образом детер-

' минированного поведения системы при наличии заранее непредви-

' I денны^х, т.е. случайных, воздействующих на нее возмущений [61]. Ос-

"Нервый - это принцип обратной связи, когда информация о выходе

контролируемого показателя из заданной области используется для

целенаправленного воздействия на процесс, что приб'лижает значе-

ние показателя к требуемому. Второй - принцип компенсации по-

мех, воздействующих на процесс или объект, который заключается в

том, что помеха измеряется и ее действие нейтрализуется управляю-

7"' 'щимвоздействйем'.' .^••.•.д-..)..,

, Ниже будет показано, что для определенных условий возможна

, стратегия детерминированного регулирования, когда процесс вяза-

г I ния является устойчивым к воздействию помех. Это, в принципе,

i ' позволяет реализовать задачу предотвращения наработки брака.

, |{ Повышение качественных показателей вырабатываемых изделий

I (точности их размеров'," снижения обрывности) относится к задаче оп-

' тимального управления процессом вязания, т.е. реализации таких ус-

ловий управления (воздействий на процесс вязания), при которых

обеспечивалось бы с определенной вероятностью нахождение показа-

телей качества в заданной области, соответствующей требов&я||^|с|

готовой продукции.

Для выбора' эффективной стратегии регулирования среди мно-

I I ' жества факторов, влияющих на протекание процесса вязания, необ-

ходимо выбрать наиболее значимые, контролируемые и регулируе-

мые. Одновременно необходимо определить наиболее,значимые фак-

торы внешней среды, определяющие условия переработки нити,

ч J Системный подход позволяет рассматривать весь технологичес-

'| ' кий процесс как управляемую систему, как целостный комплекс

' I взаимосвязанных элементов, объединенных общей целью раскрыть

ее внутренние и внешние связи.

К категории системных относятся не все объекты и процессы, а

только те, которые обладают целостностью; в результате чего;^е||й|'5

присущи свойства и функции, которых нет у отдельных элементов.

Целостность процесса вязания заключается в том, что он является

' относительно самостоятельной частью производственного процесса и

связан с другими его подсистемами. , , ,

Системы в целом определяются связями х окружающей средой,

структурой, функцией и набором свойств. При системном подходе оп-

ределяющую роль играет структура системы, организация взаимо-

действия между частями, отношения с внешней средой, централиза-

ция управления различными средствами и др.

11;