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

Подождите немного. Документ загружается.

0,11

' 0,19

о.п

0,15

31 теме "2

к 1 1

ь Иомтролбный предел

1 : 1 1—

т •20 ' 30

а,

¥0

SON

22,ZmeKc*Z

0,17

0,15

19,2текс'2

Ш 20 30

W 50N

Рис. 5.19. Контрольные карты фрикционных свойств

шерстяной парафинированной пряжи

случаев,'не, прибегая к контрольным ее переработкам (в основном

необходимых для .оценки внешних дефектов пряжи). Важность конт-

роля фрикционных свойств пряжи, предназначенной ,для трикотаж-

ного производства, и оценки технологичности ее с учетом фрикцион-

ных показателей широко подтверждены как практикой промышлен-

ной технологии, так и широким кругом исследований, в том числе

результатами настоящей работы. Поэтому освоение методов контроля

качества пряжи с учетом фрикционных показателей как в прядении,

так и трикотажном производстве создает условия для рационального

использования сырья и роста эффективности технологических процес-

сов.

ИНЖЕНЕРНЫЕ МЕТОДЫ

СРЕДСТВА ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО

• ОБЕСПЕЧЕНИЯ КАЧЕСТВА

б. ОБЪЕКТЫ И ОСОБЕННОСТИ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО

КОНТРОЛЯ В ТРИКОТАЖНОМ ПРОИЗВОДСТВЕ

, Технологическое обеспечение качества трикотажной , продукции

в соответствии с заданными при проектировании параметрами трико-

тажа неотъемлемо связано с осуществлением оперативного контроля

операций производственного процесса изготовления продукции. Опе-

ративное принятие решений и исключение из производства продук-

ции, не. соответствующей установленным требованиям, позволяет

перейти к решению задачи гарантии качества вместо существующей

системы разбраковки (сортировки) трикотажных полотен.

Входной, технологический (операционный),и приемочный конт-

роль остается важнейшим звеном в системе управления качеством

трикотажной продукции. Б зависимости от требований к качеству

( продукции' и статистических характеристик рассеяния показателей

|( качества применяют выборочный или сплошной'контроль. Методы

' прикладной математической статистики устанавливают правила

I определения оценок и доверительных границ контролируемых пара-

'Г метров и определения объема выборок при осуществлении контроля.

' При входном контроле пряжи (нитей) необходимо выделять две

группы задач. Во-первых, это определение составляющей качества,

относящейся к физико-механическим (в том числе геометрическим)

свойствам пряжи, от которых зависят их технологические свойства

(имеется в виду влияние этих свойств на точность и надежность про-

цесса вязания). Во-вторых, это оценка составляющей качества, отно-

сящейся к дефектности и порокам пряжи (утолщения, утонения,

I узлы, непропряды, непсы). Классифйкацию пороков пряжи на между-

народном уровне осуществляют согласно нормам Uster Klassimal

I фирмы Zellweger m Uster (Швейцария). Считают, что пряжа с откло-

i нением по линейной плотности в пределах ±3% приемлема для произ-

водства. Критическими считают отклонения в пределах ±10%, кото-

рые вызывают-явно выраженную полосатость полотна. Для пряжи,

используёмой в трикотажном производстве, с точки зрения техноло-

гии необходимы не только оценки вариации линейной плотности, но

и прежде всего статистические оценки вероятностей распределения

пороков пряжи на коротких участках, которые можно получить, на-

пример, с помощью прибора Zellweger (Швейцария), оснащенного

электронной приставкой-индикатором Defect. Это дает возможность

перейти к количественной оценке обрывности по этим причинам в

вязании. Следствием электронной очистки пряжи от внешних поро-

ков на мотальных автоматах при традиционном связывании концов

являются узлы. В зависимости от условий переработки возникает

вероятность обрыва пряжи или петель полотна в процессе вязания.

Поэтому при входном контроле необходима информация по внешним

порокам, включая узлы.

'Pll"

1} III

I 'и

Количество узлов в трикотаже зависит от следующих факторов:

размера и частоты смены первичных паковок (шпуль); обрывности

пряжи при перематывании; степени очистки (удаления дефектных

мест), при перематывании пряжи на мотальных автоматах.

Контролер (или оператор) должен, например, иметь в виду, что

на 100 км хлопчатобумажной пряжи линейной плотности 25 текс

(т.е. в паковке массой 2,5 кг) содержится примерно 16 узлов из-за

смены первичных паковок (шпуль), 6 - из-за обрыва пряжи при

перематывании и от 7 до 29 узлов в зависимости от степени очистки.

Методы оценки основных физико-механических свойств нитей

можно найти в работе Р.Нилда [124], а также в учебнике по текстиль-

ному материаловедению [125] под редакцией Г.Н.Кукина.

Рассмотрим некоторые особенности; которые необходимо учиты-

вать при испытании пряжи. При определении линейной плотности не-

обходимо учитывать изменение массы не только вследствие влажнос-

ти, но и вследствие нанесения препарата (парафина, шлихты, эмуль-

сии), усадки и изменения длины нити при ее обработке, в том чис-

ле й при отделке полотна. При взятии проб пряжи из паковок с вы-

сокой плотностью намотки нить перематывают в мотки для релакса-

ции напряжений. Нити, удаленные из полотна, испытывают с учетом

устранения известности из-за остаточных напряжений. При определении

крутки пробы берут на достаточном удалении от концов нити. Необ-

ходимо учитывать, что, несмотря на применение сложной электрон-

ной аппаратуры, визуальный контроль внешних пороков до сих пор

, играет важную роль, так как потребитель именно по внешнему виду

оценивает качество пряжи. При этом намотка нити на цилиндричес-

кую или коническую поверхность часто позволяет визуально обнару-

жить периодические изменения структуры.

При оценке разрывной нагрузки нити, предназначенной для пере-

работки в вязании, наиболее адекватные оценки получают на пробах

с узлами или с изгибом нити относительно поверхности большой

.кривизны (малого радиуса) или при испытании нити петлей.

К важным свойствам пряжи, влияюшлм на качество и внешний

вид готовых изделий, относят объемность. Этот термин часто пони-

мают неоднозначно: как синоним относят к толщине или линейной

плотности пряжи, соизмеряют с упругостью пряжи и петель в гото-

вом трикотаже. Известны различные методы измерения объемности.

Например, в качестве оценки объемности пряжи принимают давле-

ние для сжатия определенного объема или, наоборот, объем при дан-

ном давлении. Традиционно также определяют диаметр пряжи и рас-

считывают объемную плотность (г/см^) или удельный объем (см^/г).

Ошибки таких измерений связаны с погрешностями в определении

внешних границ (контура) пряжи, а также в оценке формы ее попе-

речного сечения. При этом как натяжение, так и незначительное по-

перечное давление существенно влияют на форму и толщину пряжи.

Первое приближение в оценке диаметра можно получить, применяя

метод проекций с зарисовкой или фотографией сечений пряжи.

Используют, также способ наматывания витков пряжи на цилиндр

при нормируемых условиях: натяжении и сжатии с оценкой мини-

мальной и максимальной толщины пряжи. Один из новых способов

измерения объемности разработан в Новой Зеландии [126].'Способ

заключается в том, что пряжу автоматически наматывают на привод-

ной полированный шпиндель диаметром 20 мм под малым натяже-

нием и замеряют ширину 10 витков с отклонениями ±1 мм, а затем

определяют диаметр пряжи и по массе пряжи ее объемность. Для раз-

личных видов шерстяной пряжи объемность находится в пределах

7-20смЗ/г.

' Результаты исследований процесса вязания позволяют считать,

что среди показателей технологических свойств пряжи (нитей) наи-

более, значительными являются показатели фрикционных свойств, ха-

" рактеристики жесткости нити при изгибе и деформационные (в облас-

'I ти технологических нагрузок).

' I

- Ориентировочная оценка жесткости пряжи при изгибе может быть

найдена из теоретических рассмотрений. Если пряжа состоит, из No

; волокон, с модулем упругости Е и моментом инерции поперечного

' сечения I, то ориентировочно жесткость при изгибе

( ' ' • ' ' ' ^ i ^ ' 1'

'H = NaEI =

NoB-—. '(6-1)

It . Л

•

f I ' . I „ 4 ! ' I !. , i. . .'if, <")

Число No часто неизвестно, тогда исходя из линейной плотности

I' нити

Tk с

плотностью волокна р получим'

11;

,1»

11 JI1

11| Подставляя значение (6.2) в уравнение (6.1), найдем Н, сН*мм^текс:

!i H = 62,'5-10-"£d2—, ' (6.3)

(''' Jl , ' ) , . .N ' ' I ' .-''II ' ' i. "

11 где размерность £—сН/мм®, d — мкм, p — r/см^ (за рубежом применяют размерность

[; д'ляЯ-мH•мм^£-мH/мм').

Влияние вариации диаметра волокон и крутки пряжи учитывают

коэффициентом С, значение которого находится в пределах

С =

1^28 -

1,38 (для d= 19-32 мкм) [1271.

Влияние крутки на жесгкость нити учитывают коэффициентом

СЛ128]. .

[1 - cos* е -

sin' 0 -

in (cos' е)] tg' е

cos

2 tg'0(1-COS©)

где 0 - угол наклона волокон в наружном слое пряжи.

' При малой крутке (0 = 10°) коэффициент С, = 0,98, при большой

крутке (0 = 50°) коэффициент Q

0,54.

Относительная жесткость шерстяной пряжи, вычисленная по

формуле (6.3), примерно составляет (8,7-7,4) 10"^ сН • мм^/текс при

кривизне изгиба нити 0,13-0,75 мм"'. Считают, что форма сечения

волокон незначительно (до 5%) влияет на жесткость нити при изги-

бе., ' •

Технологический (операционный) контроль все в большей степе-

ни осуществляется на базе встроенных в оборудование средств

контроля параметров-процессов вязания. Механические датчики и

устройства постепенно заменяются' современными оптоэлектрон-

ными, подключаемыми к средствам обработки информации и учета'

количественных и качественных показателей вырабатываемой про-

дукции. Контролируемые параметры, как правило, имеют цифровую

индикацию, а неисправности и отказы диагностируются по видам и

причинам.

Следует' различать три группы устройств, относящихся к стадии

технологического контроля в вязальном производстве. Первая -

устройства й приборы, контролирующие основные параметры и усло-

вия режима переработки нитей, от которых зависят технологическая

точность и надежность процесса вязания. Основные из них относятся

к натяжению и скорости (уработке) нити, а также усилию оттяжки по-

лотна. Вторая группа включает в себя устройства, контролирующие

неисправности и отказы в работе вязальных машин: это различного

типа датчики и связанные с ними исполнительные устройства для ав-

томатического останова машин (в современном исполнении с диаг-

ностикой'причин и указанием координат, в том числе световой инди-

кацией, нарушений хода технологического процесса). Основные объ-

екты контроля - нить, полотно и иглы вязальных машин. И наконец,

к третьей, группе относятся средства контроля параметров изготов-

ленной продукции, в частности показателей плотности петель, раз-

меров изделий и дефектности полотен (разбраковки). При современ-

ных требованиях к качеству трикотажного полотна и динамике об-

новления изделий становятся все более неэффективными (а с повы-

шением класса машин и их сложности - необъективными) тради-

ционные методы визуального контроля как показателей качества

изделий, так и параметров хода технологических процессов. Автома-

тизация технологического контроля становится главным компонен-

том автоматизации всего производства.

Одно из направлений автоматизации контроля в трикотажном про-

изводстве - применение фотоэлектрических методов [129]. Фирмой

Erwin Sick GmbH (Германия) разработаны оптоэлектронные устройства

для контроля обрывности нити, поломки игл и разбраковки полот-

на. Другое важное направление - разработка компьютерного тех-

нического зрения, в котором телевизионная камера заменяет глаз

человека, а вычислительная машина - его мозг. Техническое зрение

становится не только основным звеном систем контроля, но и важ-

ным элементом автоматизированных рабочих мест при выполнении

различных сборочных операций. В текстильном производстве приме-

нение систем технологического зрения пока ограничено из-за ряда

особенностей текстильных материалов. Трикотажная микро-и макро-

структура часто не является регулярной как по строению, так и по

I'i'fi

II цветовым эффектам. Структурная неоднородность и есть именно ос-

новное свойство, присущее всему полотну.

Поэтому отделить порок от эффекта структуры часто проблематич-

но, а при неверной идентификации это может привести к прекра-

щению выпуска продукции или ее забраковке. Кроме того, текстиль-

ные материалы не только являются гибкими, но и легко деформируют-

; ся при растяжении, что вызывает постоянные искажения структур-

ных параметров полотна и размеров всего изделия. Обнаружение

порока и'его идентификация представляют собой дорогостоящую и

сложную информационную задачу. Трикотажные полотна имеют так-

же значительную цветовую вариацию, что требует применения техно-

логии распознавания цвета, а это еще более усложняет систему визу-

, I ального распознавания'.,,

i' Несмотря на эти проблемы, указанные исследования последова-

'' тельно развиваются, при этом ряд положительных результатов полу-

чен в Великобритании (в институте Leicester Polytechnic). Актуаль-

ность внедрения таких систем автоматизации контроля, например

в производстве носков, подтверждается возможностью сокращения

стоимости затрат за счет сокращения рабочей силы на 50%. Так, одно

из известных применений-автоматизация контроля комплектова-

ния носков в пары одного и того же размера. Промышленные систе-

мы в настоящее время освоены фирмой Autotex Ltd (Великобрита-

ния), они обеспечивают рост производительности труда примерно

в 2 раза.

Применение сканирующих лазерных или оптоэлектронных систем

позволяет обнаруживать при контроле в вязании и разбраковке глав-

ным образом дефекты в виде различных отверстий (дыр). На выстав-

ке ITMA-87 четыре фирмы демонстрировали системы для контроля

одноцветного гладкого полотна (с камерами CCD на элементах 2048 и

[ 4096) с подсветкой его с противоположной стороны. Сигнал обрабаты-

•

вается микропроцессорами и идентифицируется. Использование

систем пока ограничено контролем одноцветного гладкого полотна

I при скорости его

-до

2 м/с и ширине до 2 м. При более высоких тре-

f бованиях

разрешающей способности и скорости контроля в вязании

I, используются лазерные системы.

Цель применения технического зрения, кроме контроля в вяза-

НИИ,

- решение ряда других технических задач:

I ч определение расстояния между нитями в тканях или плотнос-

I j

ти петель трикотажа. Традиционно для этой цели применяется тек-

t, стильная лупа; визуальному способу присущи субъективные ошибки,

недостаточная точность и трудоемкость. Реализация системы техни-

1 ческого зрения сталкивается с проблемами выделения полезного сиг-

нала на фоне "шума" из-за вариации расстояния между нитями (или

пе,тлями), изменений диаметра нитей, параметров, характеризующих

I сл^ожность структуры, неравномерности освещения и других причин.

; Разработанная в Великобритании система технического зрения для

контроля плотности образцов трикотажа [130] содержит телевизион-

Рис. 6.1. Состав автоматизиро-

ванного рабочего места дпя конт-

роля плотности трикотажа на

основе технического зрения:

i - микроэвм; 2

—

дисплей; 3 - те-

левизионная камера; 4 - образец

, , трикотажа

ную камеру 3 (рис. 6.1), перед которой размещают образец 4 три-

котажа, телевизионный экран 2, где воспроизводигся образец и мик-

роэвм

для обработки информации. Время индикации показаний не

более 2 с;

измерение размеров сложных изделий - другая актуальная за-

дача. Традиционное измерение размеров изделий сантиметровой лен-

той связано с их деформацией и искажением (либо подгонкой) изме-

рений. Система технического зрения для-измерения размеров изде-

лий (рис. 6.2) на базе телевизионной камеры и вычислительной тех-

ники, обеспечивает измерение всех параметров примерно за 10 с.

Разрешающая способность порядка

мм [131];

контроль цвета - одна из критических проблем в структуре уп-

равления качеством. Обычно используют спектрофотометры в види-

мом спектре с 16 диапазонами длин волн, разрешающая способность

которых превышает чувствительность глаза человека. Однако все

используемые спектрофотометры монохроматические, что ограничи-

вает их адекватную оценку реальных цветовых свойств;

распознавание деталей изделий и определение их взаимного по-

ложения - еще одна задача, необходимая для автоматизации сборки

изделий.

настоящее время эта задача решена при пошиве обуви;

' обнаружение и распознавание (идентификация) дефектов при

разбраковке полотна (рис. 6.3). На первой стадии определяются

(идентифицируются) наиболее общие дефекты, получившие оценку

торговли и потребителя. Это - изменение цвета, дыры, утолщения

(непропряды), изменения структуры. Далее разрабатываются алго-

ритмы распознавания этих дефектов.' ' '

Ж:

—Г"

Рис. 6.2. Принципиальная схема использования технического зрения для контроля раз-

меров готовых изделий:

—

прелметиый стол; г -

образец; 3

- телевизионная

камера; 4

процессор;

—

микроЭВМ;

- пе-

чатающее устройство (принтер); 7

—

дисплей

Ill 1

•I'.l'l

I 'l'

I'ill Ml

ll'.l

llf

li'fl'llli

iiij

Рис. 6.3. Принципиальная схема

контроля и разбраковки полотна:

1 т пвчатаюц1те устройство (или ин-

дикаюр качества);

—

ЭВМ; 3 —

теле-

визионная камера или лазерное ска-

нирующее устройство; 4

—

приемный

вал; 5

—

устройство для освещения

полотна; 6 —

подающий вал

В перспективе актуальной является задача автоматизации ком-

плексной оценки качества готовых изделий при приемочном контро-

лёр Установлено, что примерно 10% изделий имеют отклонения от

стандартов, при этом такие изделия нельзя считать приемлемыми

для потребителя'[131]. Поставленная задача технически более слож-

ная, .поскольку контролируемые признаки относятся не только к

полотну, но и к размерам, форме изделий, их цвету, качеству швов,

расположению пуговиц, перекосу деталей и другим параметрам кон-

струкции. , • , ' .

7. ВХОДНОЙ КОНТРОЛЬ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ СВОЙСТВ СЫРЬЯ

rllft,»

' i'l'l

|Уш

lii '

I '(,

iiv-ii

7.1. Измерение фрикционных свойств пряжи и {штей

Количественной оценкой (мерой) фрикционных свойств нити слу-

жит прирост ее натяжения в результате перемещения относитель-

но нитепроводника или другой контактной поверхности. Прирост на-

тяжения можно отнести к отношению натяжений ветвей нити как

обобщенного показателя ее фрикционных свойств. Данный показа-

тель не является постоянным, а изменяется в зависимости от усло-

вий эксперимента. Это позволяет, экспериментально определяя от-

ношение Г2/Г1, оценивать коэффициент тангенциального сопротивле-

ния из простого соотношения

1 г,

М =

—In—.

Гр^'-п- методов определения фрикционных показателей гиок^ил

тел, перемещающихся по цилиндрической поверхности, была впер-

вые введена П.А.Алешиным (1959). В основу этих методов положены

два принципа (схемы) испытаний:

неподвижное цилиндрическое тело- огибает движущаяся нить;

неподвижный цилиндр охватывает неподвижная нить. При вра-

щении цилиндра изменяется соотношение натяжений ветвей нити.

Наиболее полная оценка этим схемам испытаний была дана

Ф.А.Моисеенко, Ф.А.Черных и К.С.Сурковым.

В полной мере природу трения нити, присущую процессу вяза-

ния, раскрьшает первая схема движения нити, когда нить движется

относительно тела трения. Именно при такой схеме могут быть обна-

Рис. 7.1. Классическая схема измерения фрикционных свойств нити i

ружены изменения натяжения нити из-за явлений гистерезиса, смя-

тия нити и деформации её структурных неоднородностей, т.е. про-

ведена оценка фрикционных свойств с реальными физическими ха-

рактеристиками и механическими свойствами, с учетом условий

петлеобразования.

Классический метод измерения фрикционных свойств нити (из-

вестный как схема Крумме) предусматривает регистрацию (измере-

ние) натяжений ветвей нити до и после прохождения тела трения и

последующего расчета коэффициента тангенциального сопротивле-

ния. Метод достаточно сложен из-за необходимости разработки спе-

циальной установки, содержащей, по крайней мере, два измеритель-

ных блока для регистрации натяжения нити, блок изменения угла

обхвата нитью цилиндрического стержня (тела трения) и устройство

для перемещения нити (например, барабана, соединенного с двига-

телем). Для регистрации натяжения могут быть использованы преоб-

разователи натяжения нити в электрический сигнал.

По боле,е поздним сообщениям из зарубежной практики извест-

ны аналогичные конструкции приборов при оценке свойств текстури-

рованных полиэфирных нитей, предназначенных для трикотажного

производства. Так, прибор, рассКютренный в работе [105], содержит

нитенатяжитель 1 (рис. 7.1) для установки уровня предварительного

натяжения, электронные устройства 2 и 3 (прибор Ротшильда) для из-

мерения натяжения нити и приводной барабан 4. На барабан 4 нама-

тывают нить, обеспечивая ее сматывание с бобины 6 и перемещение

относительно иглы 5 (или платины). Регистрацию натяжения произво-

дят с помощью ЭВМ или осциллографа с записью осциллограмм на

бумагу или фотопленку. Последующая обработка данных осцилло-

'-J • ifi,^ >.

Рис. 7.2. Конструкция (а) и расчетная схема (б) измерительного прибора

фирмы "Поусеи Хемфип" (США)

грамм позволяет косвенно оценить значение TjTi и коэффициент

тангенциального сопротивления,

В настоящее время указанный метод получил свое развитие пу-

тем подключения к измерительному тракту прибора вычислительной

техники с автоматической обработкой данных измерений и расчетом

коэффициента тангенциального сопротивления [123]. Приборы такого

типа под торговой маркой Ф-метр выпускает фирма "Ротшильд" и под

маркой "Лог рэйшио метр" - фирма "Рек Верикон" (Швейцария), а

также ц-метр - фирма "Цвейле Реутлинген!' (Германия).

Более простой метод и прибор,разработала фирма "Лоусен Хем-

фил" (США)*: коэффициент тангенциального сопротивления ц опреде-

ляется при движении нити через стержень диаметром 10 мм [67],

Прибор содержит два нитенаправителя 3 и 6 (рис, 7.2, о) и поворот-

ный рычаг 5, Одно плечо рычага снабжено стержнем 2, который оги-

бает, движущаяся нить Н, и индикаторной стрелкой''7. Второе плечо

рычага снабжено противовесом 4. Прибор имеет шкалу 1.

Расчетная схема прибора представлена на рис. 7.2, б. Для приня-

тых обозначений составим сумму моментов сил относительно оси

вращения. Получим , , г

Полагая, что при фрикционном взаимодействии нити и цилиндра

справедливо Амонтоново трение с коэффициентом ц, можно записать

Т2/Г1 , что дает

= —In-—.

* Аналогичный прибор разработан фирмой "Ганс Шмидт Ко Гмбх" (ФРГ) в ручном

использовании, что позволяет измерять фрикционные свойства кити непосредственно

в процессе ее переработки ьа текстильных

У.

вязальных х1ашинах.