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

Подождите немного. Документ загружается.

ких ошибок Zi, возникающих при наладке машины, помех Zj из-за

динамики процесса и Z3 из-за изменения физико-механических

свойств сырья.

Компенсация возникающих сверхнормативных отклонений вели-

чины

от заданного значения У* осуществляется по линии обратной

связи путем их измерения информационной измерительной системой

(ИИС) и регулирования процесса с помощью регуляторов (Р), установ-

ленных на машине (рис. 5.4).

Повышение при управлении процессом вязания его точности дос-

тигается комплексным решением, направленным на уменьшение по-

грешностей (ошибок) наладки машины, стабилизацию, динамических

воздействий и обеспечение определенных показателей свойств при-

меняемого сырья. '

Построение и анализ структуры процесса вязания позволяют рас-

крыть существенное различие в содержании понятий и терминов, от-

носящихся к процессу вязания и процессу петлеобразования. Про-

цесс .вязания - это способ переработки нити (пряжи) в трикотажное

полотно или изделие, при котором осуществляются сматывание нити

с паковки (навоев), перемещение нити по элементам ни'тепроводя-

щей системы, подача нити в зону петлеобразования, петлеобразова-

ние, отвод наработанного полотна и формирование товарной паков-

ки. В это определение необходимо добавить также операции по вы-

полнению контроля процесса вязания и управления им в соответст-

вии с требованиями к качеству продукции и ритму ее выпуска.

Из определения видно, что петлеобразование - это часть процесса

вязания, которая заключается в изгибании нити в петли и продева,-

нии этих петель сквозь ранее образованные (старые) петли. .Функцио-

нальная структура процесса вязания определяет функциональный

состав узлов и механизмов всех видов вязальных машин. Можно го-

ворить о том, что по функциональному составу все виды вязальных

машин являются одинаковыми. Это служит основой для унификации

и стандартизации вязальных машин.

5.2. Управление технологической точностью

процессов вязания

Построение структурной схемы и определение параметров, опре-

деляющих процесс вязания, позволяют подойти к разработке матема-

тической модели процесса вязания, т.е. математического описания

связи показателей качества трикотажа и параметров этого процесса.

Такой подход является основным для решения задач управления.

5.11. СТАТИСТИЧЕСКИЙ подход

Известны два метода моделирования: статистический и детерми-

нистический. Если детерминированная связь между выходной вели-

чиной

и входной X выражается соотношением

У =

F(X), то с учетом

ошибки Z она может быть записана в виде

1 s'lil

Г;

I I

:::

I I

I j|ji

Если величина Z=Y- f(X) определяется после того, как функция

(или оператор) f установлена, то в этом случае связь между X и У

называют статистической.

Преимущество статистического метода заключается в том, что мо-

дель может включать в себя параметры или признаки различной при-

роды. Этот метод, как правило, требует большой предварительной

информации, поскольку при построении модели нельзя упустить (в

рассматриваемой области эксперимента) значимые факторы.

Однако следует считать, что неоднородность признаков для ста-

тистических моделей не позволяет оценить относительную значи-

мость их влияния на процесс вязания, что обычно делается при пост-

роении статистических моделей.

Для построения модели

.в

общем виде задача сводится к определе-

нию функции вида

y =

F{xi,x2,...,x^), (5.1)

где у - фун1^ция отклика; {xj]

—

множество факторов, определяющих у.

Зависимость вида (5.1) обычно определяют в виде полинома рег-

рессии

где

b,=

ду

дх,

dx,dxj

"и

дх,

- коэффициенты полимера.

Впервые выявление факторов, влияющих на ДНП и их взаимодей-

ствие, рассматривал В.П.Щербаков и А.Г.Севостьянов (1971).

настоя-

щее время для ЭВМ существуют типовые программы построения ста-

тистических моделей и поиска оптимальных условий, соответствую-

щих заданным требованиям (области) к показателям качества трико-

тажа (поверхностной плотности, ДНП и др.).

Соотношение (5.1) позволяет решить две задачи: во-первых, по от-

клонениям (ошибкам) параметров Ах^ найти погрешность или техно-

логический допуск показателя у контролируемых свойств, во-вто-

рых, определить область допустимых изменений Ддс, параметров про-

цесса вязания, не приводящих к образованию брака (или нарушению

работоспособности процесса). Решение первой задачи основано на

теории переноса ошибок исходя из следующих положений.

Если выходной параметр у связан с входным х формулой у

F{x)

(например, ДНП или натяжение нити в зоне петлеобразования - с

входным натяжением), известна плотность вероятности Р(х) для слу-

чайной величины

и при этом 'х принадлежит некоторой области Е^,

тогда вероятность события, что у принадлежит

соответствующей

под-

области Еусвоих значений^ будет

' Полученное выражение позволяет найти плотность вероятности

Р(у).

Если распределение параметров, определяющих процесс вязания,

подчинено нормальному 'закону, то при функциональном преобразо-

вании воздействий возникающие отклонения выходных параметров

также подчинены-нормальному закону. Пусть величина у является

функцией параметров

а AXj - отклонение параметра

от номинального расчетного значе-

ния х,*: , , '

' '^jT^j-yi'."' ' / , ^

Принимая эти,отклонения малыми, будем иметь

dF df

Лх,.,

Здесь значения частных производных взяты при номинальном

значении параметров {xt,..., х

Если средние значения отклонений каждого параметра равны ДЗ^,

то среднее значение случайной погрешности будет

Ду= Z

iri^'dF

Ах,.

Дисперсию величины у при независимости отклонений парамет-

ров

процесса вязания можно определить как

оПДу)

т дР

j = l

dxj •

о(ДХ)

Поскольку зависимость у от х в окрестности малой области всегда

может' быть принята линейной у

А + Вх и распределение входных

случайных воздействий на процесс вязания подчинено' нормальному

закону распределения '

Р(х) =Ро(х) = • ехр

закон распределения величины у может быть представлен в виде [61]

Р(у)

ехр -

(у-у)'

25-

Ч С,; t

i Щ

i;(f

! I

i»

' IГ!

i'4

где

,Sy = BSx; 7= A,

т.е. закон распределения выходной величины, например ДНП, также

',! i;

нормальный'

со

средним значением А и среднеквадратичным отклоне-

нием BSx- Чем меньше В, менее зависимыми являются величины, тем

более "сконцентрирована" кривая Р(у) вокруг среднего значения, бо-

лее стабилен и точен процесс. Таким образом, в основе стабилизации

' i|i лежит задача устранения влияния случайных воздействий входных

параметров на процесс. Это следует из примера (см. рис. 4.7).

|| Вторая задача определения областей допустимых значений пара-

метров Axj основана на так называемом критерии худшего случая*.

Основная идея такого подхода заключается в том, что процесс (или

изделие) должен нормально функционировать; при условии, если па-

раметры отдельных элементов в любых комбинациях принимают на-

ихудшие (предельные) значения. При таком подходе отвлекаются от

вероятностной природы процесса изменения параметров

с,

учетом то-

го, что эти изменения зафиксированные. В частности, в работе [6] по-

казано, что относительная погрешность ДНП не более

при вязании

.изделий на плосковязальных машинах может быть обеспечена, если

предельные отклонения глубины кулирования не превышают

0;02'

мм, усилия оттяжки ± 0,6 сН на одну петлю, а натяжение нити

при входе в нитевод стабилизировано в пределах ± 3,2 сН (при сред-

нем уровне 35 сН). Таким образом, требуемая точность процессов вя-

зания и работы функциональных узлов машины (осуществляющих

кулирование^ оттяжку полотна^ подачу: нити) /определяются допус-

каемыми отклонениями показателей качества изготовляемых изде-

лий или-полотна. Данные статистические ;модели принципиально мо-

гут содержать множество факторов, относящихся к параметрам струк-

туры процесса вязания. Однако эффективная стратегия регулирова-

ния может быть не реализована, поскольку многие факторы не явля-

ются контролируемыми. Кроме того; их влияние на основные свойст-

ва процесса вязания - технологическую точность и надежностьмо-

гут

быть противоречивыми: Например; возможности регулирования

натяжения нити и усилия оттяжки для обеспечения точности ДНП ог

раничены требованиями надежности (обрывность может возрастать)

Поэтому для упрощения рег/лирования желательно выбрать факто

ры, которые были бы независимы по отношению к точности или на

'I '11'

дежности процессов вязания.

11'-''' ' • ; ' ' ' . . . ' ' . ?

5.2.2.ДВТВРМИНИСТИЧБСЖАЯ МОДЕЛЬ ПРОЦЕССА ВЯЗАНИЯ

!' Рассматривая процесс вязания как последовательность операций

.'J;,; с нитью, осуществляемый с помощью различных элементов, образую-

щих вязальный механизм, можно заметить, что все изменения про-

* См., например: Райкин A.JL Элементы теории надежности технических систем / Под

ред. И.А.Ушако8а. М., 1978. С. 32.

цесса мргут быть отнесены к основным параметрам движущейся ни-

ти: ее скорости и натяжению. Поставим задачу определить связь ДНП

(или длины у работки нити для, образования элементарной структур-

ной ячейки полотна) с параметрами движущейся нити, т.е. устано-

вить функцию преобразования свойств процесса вязания по линии

ВВ (см. схему 5.2).

Используем выкладки В.А.Светлицкого для растяжимых гибких

связей [113]. Для каждого из сечений движущейся нити на основании

закона сохранения массы справедливо соотношение

dsm

dsQmo

const, • (5.2)

где ds и m г^гдлина и масса;единиць1 длины нити в деформированном состоянииг Л

гпо - длина и масса единицы-длины нити в свободном состоянии. ' < ' ,

Учитывая, что

— =/, . , (5.3)

где / - функция, характеризующая упругие свойства нити и зависящая от натяжения,

получим

"1 =

—"1о- (5.4)

' Масса нити, проходящая через данное ее сечение в единицу вре-

мени,

dm V

= (5.5)

где

- продольная скорость нити.

. Таким образом, изменение массы нити в единицу времени пропор-

ционально скорости нити и обратно пропорционально натяжению, так

как / с ростом натяжения увеличивается.

Определим скорость относительного удлинения нити в данном се-

dy _ d (ds) _ 1 d/ _ 1 df

"dT," 'ds~dt"J~dt~~f'Js

dv V df

^ = T ^ •

ds f ds

Интегрирование уравнения (5.6) дает

v//= const (5.7)

и выражает собой условие неразрывности нити.

Таким образом, скорость нити

всегда больше там, где больше / и

натяжение нити Г.

чении при стационарном ее движении:

у.

/llifj

Если материал нити в области деформации подчиняется закону-

Гука, то функция / для соотношения (5.3) может быть представлена в

виде

где г - натяжение нити.

При этом

где Е

—

модуль упругости нити; 5 - площадь поперечного сечения нити.

Учитывая, 4To,£S = р есть коэффициент жесткости нити, соотноше-

ние (5.8) запишем в виде

/=1

-Т. ' ' (S.9)

Коэффициент жесткости нити р в области ее деформации может

быть определен по диаграмме растяжения из соотношения

lilt, < ' dT ,, , , ' '

. . р=100—, (5.10)

Fil b I , ' ' '

> 1

I '

где Т - нагрузка; е - относительное удлинение нити, %.

Так как производная dT/de = tg а, где а - угол наклона касатель-

ной к оси абсцисс, увеличение угла а свидетельствует о возрастании

коэффициента жесткости нити (рис. 5.5).

fi|! Если время образования одной петли равно т, то из соотношения

л'' (5.5) следует, что масса поступающей за это время нити

iii';' = = , (5.11)

'!|i, f, ' , ' ^ '' ''

iJ, 1

где / - ДНП или длина уработки нити за время т. ' ' -

, ii I , ' '

Поскольку

I'; (5.12)

где ty^ - игольный шаг; Гц - линейная скорость цилиндра (для плосковязальных ма-

шин - скорость каретки),

'i'lj! соотношение (5.11) с учетом выражений (5.8) и (5.12) приведет к виду

Полученное соотношение (5.13) является основным для выявления

независимых факторов, определяющих режим вязания полотна: ДНП

(или длина уработки нити) определяется скоростью движения нити v

и величиной ее натяжения Т. При этом на изменение ДНП оказывает

влияние коэффициент растяжимости нити а(1/а = р, где р - коэффи-

циент жесткости нити). Поскольку натяжение нити определяется ее

фрикционными свойствами, показатель фрикционных свойств ц на-

1бь

'ILL

I 14

t|)ll

I I'

Is'

Т,сН

' 60

,50

<fO

за

го

юо-^

-to

f у

-to

>. _ ^/Г

Ц ~ 1

r,cH

150

7 100

ZOO

£,%

а h ,1,'

? WO

•

-1'

? WO

/'/ i"

li'BB

p=m 0 /

Т,сН

• 50

'6000

/ j

Рис. 5.5. Характеристики деформационных свойств китей в области технологических

нагрузок: ,

'а -

нить

спандекс

гекс; б

—

полиэфирная текстурированная ниц 16,7 текс; в

—

полиамидная нить

текс X

2; г —

шерстяная пряжа

гекс X 2 г

ряду С-коэффициентом растяжимости нити а следует считать одним

из наиболее важных среди других физико-механических показателей

нити.

Соотношение (5.13) справедливо для любого сечения движущейся

нити, поэтому его можно записать и для сечения кулируемой нити,

где Г= Го е^''', а уесть скорость нити при кулировании:

цф

(5.14)

Х +

аГое

При пассивной подаче нити ее скорость в момент купирования за-

висит от глубины кулирования h, усилия оттяжки q и натяжения ни-

ти Г, т.е.

= v(h, Т, q). Изменение этих показателей из-за явления пе-

ретягивания нити при кулировании вызывает отклонения скорости

нити

и ДНП /. Если перетягивание нити устранить, то изменение

ДНП будет определяться деформационной составляющей. Изменение

скорости нити в цикле петлеобразования позволяет записать выраже-

ние (5.14) в виде

, (S.15)

I , ' ' u<p

1 +

аГое

Из уравнения (5.15) следует, что ДНП есть функция средней ско-

рости нити за время цикла петлеобразования.

Из уравнения (5.13) следует, что точность получения ДНП при из-

менении натяжения Т повышается при уменьшении коэффициента

растяжимости а. Поэтому подача нити с малым уровнем натяжения в

начальной стадии ее деформации может приводить при незначитель-

ных изменениях натяжения к большим отклонениям ДНП и вызывать

дефект зебристости не только из-за более интенсивного перетягива-

ния нити, но и из-за изменения деформационной составляющей. Та-

ким образом, выбор режима вязания предопределяет анализ дефор-

мационных свойств нити. Для нерастяжимых нитей (при а = 0) ско-

рость нити однозначно определяет получение заданной ДНП. Это оз-

начает, что вместо контроля ДНП роспуском готовых изделий в про-

цессе вязания необходимо контролировать скорость нити v.

Из выражения (5.13) следует, что задать режим вязания, имея в ви-,

ду точность получения ДНП, это значит определять величины v и Г,

при которых должен осуществляться процесс.

5.2.3. РЕЖИМ ДОЗИРОВАННОЙ ПОДАЧИ нити

Рассмотрим наиболее важный случай, при котором в соотношении

(5.13) скорость нити постоянна: v = Vn; это соответствует усилиям до-

зированной подачи нити (стабилизации скорости). Для этого случая

проведем оценку изменения ДНП при увеличении натяжения Т на

величину ДТ. Из соотношения (5.13) получим, что для натяжения

Т+ДГ

УЦ

+ А(Г+ДТ) "

При ЭТОМ относительное изменение или точность получения ДНП

будет

Д1 аДТ

Из выражения (5.16) следует, что при дозированной подаче, как и

без нее, ДНП зависит ог натяжения нити. Однако это изменение цели-

ком определяется только растяжимостью нити и не зависит от других

факторов, в частности-от глубины купирования и усилия оттяжки пе-

тель. Из выражений (5.13) и (5.16) также следует, что при а =

(соот-

ветствует вязанию нерастяжимых нитей) ДНП определяется ско-

ростью подачи нити v.

0,5

0,2

0,1

АТ'ЮеН

0,08

0,06

0,04

оог

— аг -ЮсН-

Г',to

0,02 0,04 0,06 0,08

0.001 0,004 0,006 0,008

OOloL

Рис. 5.6. Влияние растяжимости а и изменения натяжения Г нити на относительную

точность ДНП 5,:

- вьIcoкopacтяжимьre•нИIИ^ б

—

oTHOcmejmHo нерастяжи^

" • " , иагрузок) ,

Практически реальными для вязальных машин 8-20 кл. являются

изменения натяжения нити в пределах 2-15 сН. При этом коэффици-

ент растяжимости нити может изменяться в широких пределах (ос =

'= 0,1 - 0,0005). Используя соотношение (5.16), проведем оценку изме-

нения ДНИ на следующих реальных примерах. Положим Т = 5 сН и

10 сН, Д Г

10 сН. Для сравнения найдем а

при Г

Полученные результаты представлены графически на рис. 5.6 для

различных характеристик а растяжимости нити. При переработке вы-

сокорастяжимых нитей (рис. 5.6, а) - резиновых, латексных - натя-

жение оказывает существенное влияние на ДНП (при а > 0,04 6о >

> 0,2). Таким образом, стабилизация скорости в этом случае не реша-

ет, например, проблему снижения разнодлинности или разноширин-

ности изделий, если натяжение подаваемой нити изменяется. Для

этого требуется комбинированное решение: стабилизация скорости

подачи

и натяжения Т нити. По их величинам соотношение (5,13)

позволяет рассчитать ДНП, Из рис. 5.6, б следуют выводы, которые

раскрывают преимущества для технологии вязания стабилизации

скорости при переработке относительно нерастяжимых нитей (для

хлопчатобумажной и шерстяной пряжи а < 0,002): на ДНП практ1ячес-

ки не влияет натяжение нити (при я < 0,002 б < ,0,02).

Оплетенные высокозластичные нити перед нитеподающим уст-

ройством необходимо натягивать до уровня нагрузки, при котором

деформацию будет воспринимать оплеточная нить, модуль жесткости

которой в десятки раз превышает жесткость высокоэластичной нити.

Это относится к подаче любых нитей с увеличенной нагрузкой, для

которых текущий модуль жесткости возрастает.

Можно говорить о том, что стабилизация скорости для относи-

тельно нерастяжимых при технологических нагрузках нитей перево-

дит процесс вязания в устойчивое состояние по отношению к показа-

lltF

' ii

if'

111

' f!

'ii

Лд

ho*0,Z5 Ь0*0,5

I, ММ I, MM

-— —-

- 1 L

6,0

5,8^

= ЮсН

J—ui—\1—1—!

' ' '

(}тш

({.cp

^m^t ' ' 0,17 '

0,18

0,13 , \

, , ^

6 1

Г-

' I li г > -,

: Рис. Зависимость: ДНП or глубины.кулировадая'М

(в) и коэффициента тангенциального сопротивления (г):

J , i

—

пассивная подача нти; 2

—

дозированная подача нити t ' i

телям его точности. Н.П.Бусленко устойчивость функционирования

системы определял как способность ее сохранять' требуемые свойства

в условиях действия возмущений [47]. Естественно, эту устойчивость

необходимо рассматривать при ограниченных возмущениях со сторо-

ны параметров процесса. Результаты, которые приведены ниже, сви-

детельствуют о том, что режим вязания со сгабизш^ацией скорости

•

обеспечивает сохранение заданной точности ДНП независимо от та-

ких факторов, как глубина купирования, усилие оттяжки, натяже-

ние нити и фрикционных свойств сырья. Эти выводы эксперименталь-

но проверялись при испытании системы дозированной подачи нити на

круглочулочном автомате 2АН-14. При э'ксперименте вырабатывались

трубчатые образцы переплетением ластик 1 + 1 из хлопчатобумажной

!пряжи линейной плотности 11|8!теке

'анализиро&алиеь по

отклонениям ДНП в условиях пассивной и дозированной подачи нити

при изменении глубины купирования, натяжения, усилия оттяжки и

фрикционных свойств пряжи. ДНП определяли по стандартной мето-

дике роспуском образцов с погрешностью ± 0,002 мм.

В условиях пассивной подачи нити подтвердились известные дан-

ные 6 влиянии регулируемых параметров на ДНП (рис. 5.7): увеличе-

ние I с ростом глубины купирования h и уменьщение I с ростом натя-

жения Т; незначительное влияние уровня оттяжки q' на I. Установле-