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

Подождите немного. Документ загружается.

5.1.1. ФАКТОРЫ ВНЕШНЕЙ СРЕДЫ

Связь процесса вязания с окружающей средой характеризуется

тем, что вязание, как любой производственный процесс, определя-

ется совокупностью не только действий, выполняемых рабочей ма-

шиной, но и действий людей, необходимых для обеспечения качества

изделий, выпускаемых в соответствии с требованиями технической

документации в заданном количестве и ассортименте.

Окружающей средой процесса вязания как технологической сис-

темы будут (схема 5.1): со стороны входов - системы материально-

технического обеспечения и подготовки сырья к вязанию, технологи-

ческой подготовки, оперативного планирования, а также система

обеспечения нормальных климатических условий; со стороны выхо-

да - процесс вязания как часть общего производственного процесса,

взаимодействующий с последующими технологическими процессами

(отделка, красильное, швейное производства), а также с подсистема-

ми оперативного учета качества продукции и труда.

Входами и выходами системы являются материальные и информа-

цирнные потоки: на входе - информация в виде технологических

карт или инструкций^ плановых заданий; на выходе - информация о

количественных и качественных показателях, о технологических от-

клонениях, возникающих при вязании. Информация может использо-

ваться в.виде обратной связи для целенаправленного регулирования

процесса вязания.

. На процесс вязания оказывают влияние непосредственно клима-

Схема 5.1 Связи процесса вязания с окружающей средой

«hi

. S-.

«Рациональная

шоласт

ч ^ л

Ь Ь

SO 55 60 65 70 75 80 85

Отно.сительная efla/XHocmbtf^X

Рис. 5.1. .Зависимость кратности обмена'

воздуха в вязальном цехе от относитель-

ной влажности ;

тические условия среды: темпе-

ратура и влажность воздуха.

Эти факторы влияют на условия

трения нитей и петлеобразую-

щих органов вязальных машин,

часто вызывают системати-

ческие погрешности изменения

ДНП и линейных размеров вы-

, рабатываемых изделий, явля-

ются причиной повышенной обрывности нити при вязании. Рекомен-

,дуемые климатические параметры^в вязальном производстве: тем-

пература 20-22°С, относительная влажность 60-65% и кратность об-

мена воздуха в цехе - 20 [11]. Увеличение влажности воздуха более

70% требует и увеличения кратности обмена воздуха (рис. 5.1) и обыч-

но связано с большими эксплуатационными издержками.

Обеспечение постоянных климатических условий, в частности

'температуры, влажности и чистоты воздуха, - важная предпосылка

рациональной переработки, хранения и обеспечения качества тек-

стильных нитей и пряжи в трикотажном производстве.

..Особенность строения пряжи - наличие, в структуре высокоразви-

той сети фибрилл (пучков микромолекул), пор и различных каналов.

Структура комплексных и текстурирЬванных нитей также характери-

зуется развитой поверхностью, в зависимости от схдепляемости во-

локна имеют определенную ^ компактную структуру, пористость и

объемность. Благодаря пористости и капиллярности волокон, а также

химическому, строению молекул (наличию в волокнах полярных

групп) текстильные нити способны поглощать из окружающей среды

влагу. Водяной пар находится в равновесии с окружающей' средой,

поэтому нить или пряжа отдают влагу или поглощают ее из воздуха

помещения, что определяет их гигроскопичность. Следствием этого

процесса является изменение свойств пряжи и,нитей, влияющих как

на их технологичность, так и на физико-механические свойства из-

готовляемой продукции. Гигроскопичность волокон пряжи и нитей

вызывает,изменение размеров в результате набухания и усадки, а

также изменение массы и прочности. Чрезмерное удаление влаги при

низкой относительной влажности воздуха приводит к изменению

.фрикционных свойств пряжи (нити), нарушает компактность комп-

лексных нитей, вызывает повышенную электризуемость, существен-

но изменяя условия переработки пряжи для верхних и внутренних

слоев паковки. При отсутствии нормальных климатических условий

хранение паковок должно осуществляться во влагозащитной упаков-

ке, а устанавливаться на машину они должны в специальных закры-

тых шпулярниках с поддержанием определенных климатических ус-

ловий.

11_

• Указанные изменения свойств пряжи и нитей являются причиной

•повышенной обрывности их в процессе вязания, ведут к изменению

массы изготовляемых изделий и параметров трикотажа (в том числе

вследствие изменения сил трения), вызывают повышенное пуховыде-

ление.

Образующиеся издержки производства можно предотвратить, ес-

ли поддерживать определенные, постоянные в течение всего года

климатические условия в цехах производства, обеспечивающие соз-

дание равновесной влажности.

Вследствие движения и трения нитей на ее поверхности образуют-

ся электростатические заряды. Это создает проблемы пылеудаления,

ухудшаются условия движения близко расположенных нитей, мани-

пуляции с нитью при свободном ее перемещении.

Известно, что материалы, которые хранятся и перерабатываются

при относительной влажности 55-65%,' почти не обладают способ-

ностью к накоплению зарядов, а при величине ее порядка 80% они

практически полностью отсутствуют. Важным аспектом поддержания

нормальных условий относительной влажности (выше 50%) является

профилактика простудных и аллергических заболеваний.

Известны следующие способы увлажнения воздуха: с помощью

аэрозольных и с помощью паровых воздухоувлажнительных систем.

Первые - механического типа с низким расходом энергии на распы-

ление воздуха (примерно 0,07 кВт-ч на 1 л воды) - характеризуются

экономичностью, однако при использовании водопроводной воды (из

водоемов или артезианских скважин) переносят в воздух минераль-

ные соли и создают с повышением температуры благоприятные усло-

вия для размножения микроорганизмов, что ухудшает гигиеничес-

кие условия труда. В воздухе могут образовываться соляные крис-

таллы, и воздух теряет прозрачность. Указанные недостатки устраня-

ются при использовании обессоленной, свободной от микроорганиз-

мов воды на'основе использования методов очистки воды очисти-

тельными мембранами.

Вторые способы создают безупречные гигиенические условия бла-

годаря системам парообразования, при этом воздушной среде не пе-

: редаются какие-либо частицы из минеральной среды. Энергетические

затраты составляют примерно 1 кВт-ч'на

л воды при использовании

электрической энергии нагревательных элементов, погружаемых не-

•

посредственно в воду. Растворенные в воде соли осаждаются на элект^

ронагревательных э'лементах и при достижении определенной толщи-

ны автоматически отщепляются от них, выпадая на дно или в спе-

циальный сборник осадков.

Пуховыделение в процессе вязания - одна из критических проб-

лем автоматизации оборудования, предотвращения образования де-

фектной продукции, преждевременного износа ответственных эле-

ментов машины. Концентрация пуха в рабочей зоне машины и цехах

предприятия, особенно при недостаточной влажности, существенно

влияет на физиологическую обстановку, служит причиной различных

ШШШХаШ'КШШШЩ

•i

i ^

iJI

заболе1ваний. К сожалению, основным способом удаления пуха с ни-

тенаправляющих элементов шпулярника и других элементов маши-

ны является сдувание пуха с периодическим повышением его кон-

центрации в воздухе. Имеющиеся последние разработки как orfTH-

мальное решение предусматривают применение комбинированных

систем обдува и аспирации машин с частичной или полной изоляцией

(капсюлированием) как шпулярника (система Shelton-Lmtrap, ФРГ -

Великобритания), так и всей нитепроводящей системы в замкнутые

трубчатые каналы.

Витание пыли в воздухе вследствие сцепления, молекулярного и

;!,

электрического взаимодействия-привода

нйю на нитенаправляющих элементах и в зоне вязания. Движущаяся

нить переносит пух'в зону вязания. Одним из опасных последствий пе-

реноса комков пуха является заклинивание их нитью с последующим

ее обрывом между нитеводом и зоной петлеобразования. Из-за опре-

деленного натяжения нити при входе ее в нитевод датчики контроля

'нити (нитенаблюдагели) могут оставаться включенными, поэтому об-

рыв нити оказывается необнаруженным, что при осуществлении про-

цесса вязания приводит к нарушению операций' петлеобразования в

последующих системах и частичному срыву полотна. Другие типич-

ные дефекты, которые являются 'следствием скопления и переноса

пуха: утолщения полотна, цветные метки (при переработке пряжи раз-

личного uBeTa),'jOTrH6 крючков игл или их поломка (что вызывает про-

дольную'шолосатостБ);'ЕЗ

ну нитей (особенно при вводе в работу тонких эластичных нитей -

резиновых, спандекс); засорение нитеводов и нитенатяжителей, из-

меняющее входное натяжение подаваемой нити и вызывающее де-

фект поперечной полосатости. Отсутствие систем пухообдува и аспи-

рации вязальных машин

•

вызывает необходимость периодической

чистки машин, снижает зону^ их обслуживания и производительность

труда.

Предупредить брак от, образования пуха можно; сочетая знание

источников образования пуха с эффективными методами его удале-

ния. Соответствующие исследования были выполнены в Институте

текстильной и прикладной техники в Денкендорфе (ФРГ). В качестве

факторов, влияющих на выделение пуха, учитывались конструктив-

ные параметры вязальной машины (нитенаправляющие элементы, ни-

теподающие устройства), скорость вязания, натяжение нити, клима-

тические условия. Объектом-исследования была пряжа хлопчатобу-

мажная кардная кольцепрядильного способа лрядения линейной

плотности 20 текс с коэффициентом крутки а = 105. Пух выделялся в

замкнутом объеме с последующей фильтрацией воздуха и оседанием

его в фильтре. > '

Результаты (рис. 5.i2) свидетельствуют о значительном увеличении

выделения пуха с ростом скорости вязания; например в диапазоне

скорости от 200 до 300 м/мин.

частности, это можно объяснить соот-

ветствующим увеличением тангенциальных сил трения, что под-

100 zoo 300 Ш

Скорость нити при Вялаиии, и/мин

Рис. 5.2. Выделение пуха в зависимости от ^3,0

скорости переработки нити

тверждается экспериментально

увеличением коэффициента тан-

генциального сопротивления дви-

жению нити в диапазоне скорости

выше 200 м/мин. Можно предполо-

жить, что пуховыделение с рбс-

том скорости растет из-за динами-'

ческих ,сил при возникновении

поперечных колебаний нити. Пу-

ховыделение

сопровождает пе-

реработку не только пряжи в чи-

стом виде, но и пряжи в смеси

с другими волокнами. Существенное влияние на обрывность установ-

лено при переработке смешанной хлопчатобумажной пряжи с поли-

эфирными'волокнами [110]. По мере накопления пуха обрывность

возрастает и остается повышенной после чистки машины. Что, ка-

сается строения пряжи, то выделение пуха в наибольшей степени

зависит от средней длины волокна, в меньшей степени от крутки

и He3Ha4HteflbH0 от влагосодержания пряжи [111].

Установлено, что с ростом напряженного состояния при петлеоб-

разовании пуховыделение растет из-за частичного разрушения эле-

ментарных волокон. Например, при увеличении натяжения нити в

2 раза количество выделяемого пуха увеличивается на 12%. В этой

связи следует отметить, что даже если регулированием скорости по-

дачи нити и можно уменьшить входное натяжение нити, рост нагру-

зок в зоне петлеобразования (в 5-10 раз), особенно при высоких зна-

чениях сил трения, может, приводить к значительному пуховыделе-

нию. Поэтому эффективность оптимизации кулирования, в частности

путем встречного перемещения игл и платин, можно рассматривать с

точки зрения выделения пуха.

Выделение пуха при переработке парафинированной пряжи сопро-

вождается выделением парафина, что усугубляет проблему чистки

машины. Интересные результаты относятся к распределению участ-

ков пуховыделения по элементам вязального механизма: зона сма-

тывания нити с паковки - 26%, нитенаправляющие элементы - 9%,

нитеподающие устройства - 36%, зона петлеобразования - 29%. Пите-

подающие устройства с накоплением нити на барабане, несмотря на

их технологические преимущества как стабилизаторов скорости и на-

тяжения, являются одним из основных источников выделения пуха,

в частности,из-за действия центробежных сил на нить. Взаимодейст-

вие нити с нитенаправляющими элементами, в том числе с рычагами

контролирующих датчиков, сопутствует выделению пуха. Установле-

но, что работа выпускаемых промышленностью нитеподающих

устройств приводит к выделению пуха в количестве примерно

0,5-

0,65

г/кг перерабатываемой пряжи.

(J?

I rill-

I . ', ' ' , . '

, •

' ' ^

I-

Наметились определенные пути уменьшения пуховыделения и ре-

шения задачи эффективного удаления пуха с вязальных машин.

Один из путей - пространственное разделение машин и ее элементов

ь (при установке пленочных стенок) с частичной изоляцией оборудова-

ния или шпулярников и нитепроводящей системы, с полной капсу-

лютизацией отдельных элементов и организацией направленных по-

токов воздуха. Оптимальным является применение закрытых при-

', ; ставных-шпулярников с системой кондиционирования воздуха (ув-

лажнения), размещение нитепроводящих систем в трубчатых нитево-

|;| дах, частичная изоляция рабочих органов от пуха и применение'ак-

тивных методов обдува пуха в наиболее важных зонах его выделе-

ния в сочетании с встроенными в рабочей зоне машин системами об-

дува и аспирации.

' |1

lii

Р'

)

! ; , '

5.1.2.

СТРУКТУРА ПРОЦБССА ВЯЗАНИЯ. ОПРЕДЕЛЯЮЩИЕ ПАРАМЕТРЫ

Качественная определенность процесса вязания характеризуется

его структурой. Структура - это способ организации целого из сос-

'тавных частей. Под структурой системы понимают организацию ее из

отдельных элементов с их взаимосвязями, которые устанавливаются

распределением |функций и целей, выполняемых системой' [112].

Исследование структур систем - од^ин из важных этапов проекти-

рования, позволяющий подойти к моделированию 'процессов и дать

•количественные характеристики изменения показателей их качест-

ва. Чтобы определить структуру процесса вязания, необходимо рас-

, членить его на составляющие элементы или части. Каждому способу

расчленения может соответствовать своя форма целостности: она ха-

рактеризуется связями частей, благодаря которым процесс как целое

реализует свою функцию. ',

Следует отметить, что А.С.Далидович впервые применил струк-

турный анализ процесса петлеобразования с расчленением его на

элементарные операции, что позволило получить ряд ценных и прак-

тических результатов как в области проектирования новых перепле-

тений (например, методом исключения отдельных операций, их сов-

мещения во времени, применения их различной последовательнос-

ти), так и в области анализа физической сущности и раскрытия явле-

ний, сопровождающих этот процесс.

' Поскольку процесс вязания механический, его свойства будут оп-

ределяться характеристиками элементов, которые реализуют рабо-

чий процесс.

Это'

- параметры положения и скорость перемещения ра-

бочих органов, свойства нити как гибкого его звена и свойства по-

лотна (схема 5.2). Включение полотна в состав механизма петлеобра-

зования вызвано тем, что структура переплетения и уровень натяже-

ния полотна определенным образом влияют на качество процесса.

Совокупность показателей свойств сырья, параметров положения

и скорости петлеобразующих органов, а также показателей свойств

полотна образует набор входных по отношению к процессу вязания

свойств Х(хД

Схема 5.2. Структура процесса вязания

Показатели физико-

механических свойств

нити

, )

Параметры' / положе-

;Ния

и<

скорость пере?

мещения рабочих

органов

' 1'

Показатели

ры и. физи

.ческихсво!

на

структу-

ко-мехаии-

tqra полот-;

V •

N/^

ад

Петлеобразование

Сматывание нити с

паковки

Взаимодействие нити

с элементами ньгге-

проводяшей. системы

T-l

Подача нити в зону

вязания

- ^ '

Взаимодействие нити

и петель с рабочими

органами машины

№тяжение

петель из

ния

и отвод

зоны вяэа-

. —. ' —. —.

(Формирование товар-

] ной паковки '

. Bv , у

Любой технологическим процесс можно представить как преобра-

зование исходных свойств материала в результате прохождения им

ряда состояний в свойства конечного продукта. Каждое качествен-

ное состояние материала определяется набором свойств, значения

показателей которых представляют собой точку No в п-мерном прост-

ранстве. Движение этой точки в пространстве в результате преобра-

зования показателей свойств реализует выбранный процесс. Благода-

ря этому преобразованию конечное состояние материала будет харак-

теризоваться точкой JV, которая с определенной вероятностью будет

находиться в заданной области.

Функция f процесса вязания в математической постановке харак-

теризуется преобразованием набора свойств X(xj) в выходную вели-

чину - У]*, в качестве которой могут быть использованы раз-

личные показатели и критерии; важнейшими из них являются точ-

ность и надежность процесса вязания. Условно преобразование этих

свойств показано на схеме 5.2 стрелками А.

Необходимо отметить, что формирование набора входных' свойств

и исходных технологических данных должно быть результатом про-

ектирования, во-первых, показателей структуры и, механических

свойств полотна, во-вторых, свойств нити (пряжи) и, наконец, проек-

тирования процесса петлеобразования. Поскольку элементы, опреде-

ляющие процесс вязания, неоднородны, они должны быть увязаны

"рациональными" соотношениями связей элементов между собой.

; Условно необходимость такой увязки показана стрелками Б. Как

. I

пример, можно отметить, что важнейшими уравнениями, определяю-

1 щими исходные технологические данные, являются:

,1 оптимальные соотношения между линейной плотностью нити Т^. и

классом вязальной машины£•;

,, ' оптимальные соотношения между линейной плотностью нити Т^ и

''( длиной нити в петле (ДНП) /.

'' Знание ДНП I и линейной плотности Т/^ нити позволяет рассчитать

I' при проектировании показатели плотности Я^, Л^ и наиболее важные

1| для производства показатели: размеры L, полотна, изделий, их по-

11' верхностную плотность (массу)

и величину эксплуатационной усад-

1 , , ' кие'.| ,, , . ^ ' ' " • I _, )

Условно схема реализации оптимального расчета исходных техно-

логических данных может быть представлена в виде

' i

F г'

! . I nj ' '

•i

i!i

' 'if

i ilj

jl|

IP'

lilf

ill

Функциональную структуру процесса вязания как совокупность

действий по изменению состояния нити в процессе ее преобразования

в трикотажное полотно или изделие можно представить в виде эле-

ментарных операций (актов), реализуемых согласно схеме 5.2 в на-

правлении стрелок В. Здесь функция преобразования связей отно-

сится только, к движущейся нити и характеризуется набором ее

свойств (х,) и параметров движения нити.

Таким образом, процесс вязания характеризуют признаки, кото-

рые позволяют рассматривать его как систему: наличие связей с ок-

ружающей средой, структура, функции и набор определяющих его

свойств - технологической точности и надежности.

При техническом обслуживании вязальных машин возникает не-.

обходимость решения двух задач. Это, во-первых, оценка состояния

(контроль) процесса вязания и, во-вторых, целенаправленное его ре-

гулирование.

* Здесь показатели свойств Y относятся к характеристикам сурового полотна.

** Здесь функция F относится к вязанию, а функция f' - к отделке полотна.

Состояние технической системы определяется совокупностью оп-

ределяющих ее параметров структуры и начальных условий. Процесс

распознавания состояния системы - это отнесение состояния системы

к одному из возможных классов (диагнозов). >

Наиболее существенной частью процесса распознавания объектов

и управления ими является выбор признаков структуры, описываю-

щих состояние системы.

Структура процесса вязания позволяет определяющие его пара-

метры разделить на три группы:

1. Физико-механические свойства применяемого сырья: линейная

плотность нити Тк, показатель фрикционных, в том .числе динамичес-

ких, свойств нити ц, модуль упругости при растяжении нити Ео (или

коэффициент жесткости р)*. Разрывные характеристики (прочность и

удлинение) не влияют на ДНП, однако могуТ' быть включены в эту

группу при анализе надежности процесса вязания.

2. Параметры положения и скорость перемещения петлеобразую-

щих органов: глубина кулирования Л, расстояние т между игольни-

цами, синхронность кулирования Д (расстояние, на которое смещены

одноименные операции петлеобразования, осуществляемые на иглах

обеих игольниц); игольный шаг ty, (или класс Е мащины), скорость

перемещения рабочих органов (является функцией скорости иголь-

ного цилиндра машины При проектировании новых машин в эту

группу необходимо добавить параметры конструкции рабочих орга-

нов (игл, платин) и законы их перемещений.

Факторы, определяющие режим вязания: входное натяжение нити

То, усилие оттяжки полотна

Цо

и скорость нити v.

Всё параметры в общем виде необходимо оценивать статистичес-

ки, учитывая вероятностный характер их распределения.

Таким образом, условия, которые определяют состояние процесса

вязания, формируются по воздействиям параметров, которые можно

отнести к трем группам: это, во-первых, А - параметры положения и

скорости петлеобразующих органов (h, т, Д, Уц), во-вторых, В -

факторы режима вязания (Го, v, qo) и, в-третьих, С - физико-механи-

ческие свойства нити (Г^, ц, р и др.).

Математически состояние технической системы можно описать с

помощью комплекса признаков или параметров х, образующих

п-мерный вектор:

•X

Ul,

JCj,

..., ... jC^)^

где Xj-признак, имеющий nij разрядов. , •

Если система характеризуется п-мерным вектором X, то любое

состояние системы представляет собой точку в п:мерном пространст-

* к важнейшим характеристикам свойств нити следует также отнести характеристи-

ки деформации нити при сжатии и кручении (от которых, в частности, зависят условия

соединения петель; образования сукрутин.Екомпактность i нити). Эти характеристики МО-;

гуг быть учтены при построении соответствующих моделей.

1' II

Рис; 5i3; Диагкостическоепросгоанство, опреяеляющеепроцесс вязаш1я:«.;^

Аж параметры положения и скороеп.;перемещения пе1пеобразу1ощих1орг8нов; В .г-фзкторы режи>

ма вязания; С

—

физико-механические свойства нти

Рис. 5,4. Процесс вязания как объект управления

ве параметров. В соответствии с этим в диагностическом пространст-

ве процесс вязания может быть представлен вектором с компонента-

ми а,

Ь,

с (рис. 5.3), которые характеризуют три группы указанных вы-

ше признаков.

рассматриваемом трехмерном пространстве ABC сос-

тояние системы (в данном случае процесса вязания) определяется

точкой, которая с определенной вероятностью находится в заданной

области Z. Эта область в данном случае характеризует точность, с ко-

торой определяется (либо задается) режим вязания полотна, т.е. она

является мерой входного качества.

Начальному' состоянию процесса вязания, определенному векто-

ром XR(ao, bo> Со), должно соответствовать заданное значение выход-,

ной величины У*

F(X°).

Наличие неизбежных ошибок в наладке вязального механизма

(особенно при отсутствии средств контроля задающих воздействий)

приводит к тому, что уже на стадии наладки всей машины началь-

ные условия, заданные вектором , в общем виде являются случай-

ной величиной.

Неопределенность процесса вязания еще более возрастает при ра-

боте машины, когда на процесс влияют возмущающие воздействия,

обусловленные динамикой процесса петлеобразования, его зависи-

мостью от скорости, периодичностью выполнения рабочего процесса,

изменениями свойств сырья.

Поэтому из-за ошибок в наладке процесса вязания и действия не-

контролируемых воздействий заданное состояние процесса вязания

может быть представлено вектором Х(о, Ь, с) (см, рис. 53), которому

будет соответствовать выходная величина

где Z— ошибка (или погрешность) процесса вязания.

Таким образом, выходной параметр, например отклонение ДНП,

будет зависеть от совокупности начальных условий систематичес-