Цитович И.Г. Теоретические основы стабилизации процесса вязания

Подождите немного. Документ загружается.

зло. Влияние коэффи1щента а и изменений нэтяжения ДГ на относительную точ-

ность длины нити в петле:

а - высокорастяжимые нити; б - относительно нерастяжимые (в области техно-

логических нагрузок) нити; 1 - Т = 0; 2- T = S; 3~ Г = 10

При подаче оплетенных высокоэластичных нитей перед нитеподаюшим устройст-

вом их необходимо натягивать до уровня нагрузки, когда деформироваться будет

оплеточная нить, модуль жесткости которой в десятки раз превышает жесткость

высокоэпастичной нити [83]. Это относится к подаче любых нитей, для которых с

увеличением нагрузки текущий

модуль жесткости

возрастает. Можно говорить о том,

что стабилизация скорости для относительно нерастяжимыХ при технологических

нагрузках нитей переводит процесс вязания в устойчивое состояние по отношению к

показателям его точности. Н.П. Бусленко определял устойчивость функционирова-

ния системы как "способность системы сохранять требуемые свойства в условиях

действия возмущений" [З, с. 32]. Естественно, эту устойчивость необходимо рас-

сматривать при ограниченных отклонениях параметров процесса. Результаты, кото-

рые приведены ниже, свидетельствуют о том, что режим вязания со ста&шизацией

скорости нити обеспечивает сохранение заданной точности длины нити в петле неза-

висимо от таких факторов, как глубина купирования, усилие оттяжки, натяжение

нити и фрикционные свойства сырья. Эти выводы экспериментально провереныпри

испытании системы дозированной подачи нити на кругаочулочном автомате 2АН-14.

При эксперименте вырабатывали трубчатые образцы переплетением ластик 1 X 1 из

хлопчатобумажной пряжи линейной плотности 11,8 X 2 текс. Анализировали данные

по отклонениям длины нити в петле в условиях пассивной и дозированной подачи

нити при изменении глубины купирования А, натяжения нити Т, усилия оттяжки q и

фрикционных

свойств

пряжи м-Длину нити в петле определяли роспуском

•

образцов

с погрешностью ±0,02 мм. В условиях пассивной подачи нити подтвердились извест-

ные данные о влиянии регулируемых параметров на длину нити в петле (рис. 3 11):

увеличение / с ростом А и уменьшение с ростом натяжения Т; незкачктельное влия-

ние величины оттяжки q на длину нити в петле /. Установлено, что длина нити в петле

с ростом коэффициента трения уменьшается. Этот факт является важным для тех-

нологии вязания - контроль длины нити в петле предопределяет входной контроль

сырья по фрикционным показателям сырья. В условиях

стабилизации

скорости

варьируемые параметры А, Т, q, дне вызывают изменения длины нити в петле. Изме-

нение глубины купирования вызывает изменение уровня входного натяжения Т^, что

однако, не влияет на длину нити в петле. Было установлено, что увеличжие усилия

оттяжки также приводит к незначительному росту входного натяжения нити

Эксперимаггальные данные в целом подтверждают выводы, которые следуют из

соотношений (3.14) и (3.18).

I ЯП

5.5

Inn

S.S

I.HH

T-IOcH

•S.IA

K*t25

h:OJ>

a h.if

W T,cH

•5.5

5.8

T-10cH

I—

5.9

fmin fee

Чяшк

7—

Т-ЮсН

ш'

Q16 О.П 0.18

Ц19/Л

' 3.11. Зависимость длины нити в петле от глубины

кулирования h (в), входного натяжения нити Г,

(б), усилия оттяжки q (в) и коэффициента тадген-

циалыюго сопротиЬления движения нити м (г):

1 ~ при дозированной подаче нити; 2 - при пас-

сивной подаче нити

Сотношение (3.14) позволяет получить завиотмость между скоростью

подачи нити г„, скоростью маишны

гц

и длиной нити в петле

v„=-

(1 +«77 Гц.

(3.19)

Будем считать, что натяжение нити при входе в нитеподающее устройст-

во выбрано таким образом, что а < 0,002. Тогда из соотношения (3.19)

получим выражение

(3.20)

которое устанавливает однозначное соответствие между скоростью пода-

чи нити 1г„ и длиной нити в петле I. Это справедливо для условий, когда

между нитью и нитеподающим органом нет проскальзывания, т. е. реали-

зуется дозированный способ подачи со стабилизацией скорости нити.

Возникает вопрос, как глубина кулирования и ушлие оттяжки влия-

ют на режим вязания. Для того чтобы ответить на этот вопрос, рассмотрим

следующую модель системы подачи нити (рис. 3.12) [84]. На указанной

схеме в качестве основных факторов, определяющих состояние нити, при-

няты обозначения ее скорости и натяжения Vi,Ti и vb. То соответственно

до и после нитеподающего устройства yiv,T при кулировании нити. При-

мем в первом приближении, что

Соотношение (3.10) можно записать как

к/(1 + аТ) = const. (3.21)

НайдемГо = Го (r,, v,vh).

Примем

(3.22)

Исходя из выражения (3.21) с учетом зависимости (3.22), можно сос-

тавить соотношение, справедливое для сечений нити до нитеподающего

"Оо

3.12. Модель процесса подачи нити

3.13. Номограмма зависимости скорости

подачи нити Гд от длины петли / для

различных значений п, Е я d кругловя-

залышх машин

устройства и при купировании, где ее натяжение максимально и равно Г.

(3.23)

1 + аГ, 1 + аГ.

После преобразования соотношения (3.23) можно получить выраже-

ние для натяжения нити То при входе ее в зону вязания

т = II Т, + ^ Л - 1) . (3.24)

Уравнение (3.24) является статической характеристикой процесса

подачи нити и устанавливает зависимость натяжения То от натяжения

подаваемой нити Т^, скорости подачи нити v-„, скорости купирования

нити г с учетом коэффициента упругости а. При изменении глубины

купирования и усилия оттяжки изменяется скорость купирования ни-

ти V. Из соотношения (3.24) следует, что с увеличением v натяжение ни-

ти То возрастает, и наоборот. При г < г^ процесс вязания нарушается,

так как натяжение становится меньше нуля (Го < 0). Таким образом,

при дозированной подаче нити регулированием глубины ку-'^ирования

устанавливают заданное натяжение нити, обеспечивая стабильность меха^

нических условий взаимодействия нити с петлеобразующими органами

машины. Вязальная машина должна быть оснащена индикаторными

приборами для регулирования и контроля скорости подачи нити, а также

контроля ее натяжения.

Для вязалышх машин с различными параметрами (классом, частотой вращения

цшпшдра, его диаметром) возникает необходимость постоянного перерасчета дли-

ны нити в петле в соответстаии со скоростью машины и нити i^.

Пь-И.З

во W 80

90 100

3.14. Кинематическая схема привода сис-

темы подачи нити D, (машина ДЛ-4М)

vn-mmiBOiaom

т 110 т 130 1^0

150

в^. мин

3.15. Номограмма для выбора диамет-

ров шкива вариатора и нитеподаю-

щего цилиндра d

В соотношение (3.19) подставим выражение у-ц = TTdn/lOOO, где d - диаметр

цилиндра, мм; л - его частота вращения, мин-

шияы.

В результате получим

/=318,5

1 1

t„~ Б125А, где Е - класс ма-

(3.25)

В формуле (3.25) 5 переменных, и, следователыю, для ее построения требуется

4 квадранта ( 851 которые дадут номограмму для постоянных многократных вы-

числений.

Представим формулу (3.25) в виде системы уравнений путем введения вспо-

могателы{ых переменных :

*=318,5j; y=xj ;

•,

l=zVa.

В зави(Я1мости от области определения параметров п, Е, d,

также требуемой точ-

ности процесса вязания номограммы целесообразно строить по видам оборудования.

В качестве примера на рис. 3.13 приведены номограммы зависимости скорости

подачи нити v^ от длины нити в петле I для кругловязалысых машин болыаого

диаметра.

Стрелками показан ход решения для значений л = 36, </ = 20 , £ = 24,7 = 3,1 мм.

Решение дает = 168 м/мин.

В ряде случаев для расчета скорости подачи нити удобно пользоватыя формулой

Кд

= mln, 1яе m - число игл в цилиндре машины.

Для того чтобы установить требуемую скорость нити v„, механизм нитеподачи

должен иметь в системе привода вариатор, обеспечивающий изменение передаточного

отношения привода.

Уравнение (3.20) можно записать следующим образом; »'„/Уц = //г„ = /, или c^i =

= /•'ц, где i - передаточное отношение привода системы нитеподачи. Согласно кине-

матической схеме (рис. 3.14) для скорости подачи нити на интерлочной вязальной

машине можно записать

5102),-70.93 ltd ,, ^^^

! : . (3,26)

38 130-37,3 1000

где п - частота вращрния цилиндра, мин-1; X), - диаметр диска вариатора, мм;

d - диаметр нитеподающего цилиндра, мм.

Соотношение (3.26) также целесообразно представить в виде номограммы,

что позволит найти соответствие между величинами dun; аяалогачно преды-

дущему составим систему уравнений

X =

0,68 •

10-3 D,;

= xd; (3 27)

На рис. 3.1S показана номограмма для системы уравнений (3.27), которая позво-

ляет определить по скорости подачи нити v„ диаметры шкива вариатора £>, и ните-

подающего цилиндра d. Решение этой задачи неоднозначно.

Например, при п = 36, = 168 можно выбрать d = 60, D^ = 125 или 50, Z), =

= 148. Установив эти значения d и D^ на машине, мы обеспечим скорость подачи

нити У„ = 168 м/мин и, как это следует из номограммы (см. рис. 3.17), получим

длину нити в петле / = 3,1 мм.

Дозированный способ подачи нити предопределяет получение задан-

ной длины нити в петле уже на стадии наладки процесса вязания, когда

регулированием передаточного отношения привода задается скорость

подачи нити. Таким образом, качество обеспечивается до того, как про-

дукция начинает изготовляться,

или

на стадии выработки образца трикота-

жа. Поскольку в условиях дозированной подачи нити на длину нити в

петле в процессе вязания не оказывают влияние параметры процесса

вязания, нет практической необходимости контролировать длину нити

в петле и скорость нити. Процесс вязания обеспечивает получение длины

нити в петле при вязании традиционных видов сырья с относительной

точностью не более

2—3%-.

Величины входного натяжения нити и усилия

оттяжки устанавливают минимальными, исходя из условий нормаль-

ного выполнения операций петлеобразования и снижения обрывности нити

и петель полотна при вязании.

3.7.

Режим вязашя с активным контролем скороега

и стабилизацией натяжения нити

Режим вязания с применением дозированного способа подачи нити

является наиболее рациональным для достижения высокой точности

процесса вязания. Однако его нельзя применять при вязании полотен

и изделий простыми и комбинированными переплетениями, а также

изделий с участками, при вязании, которых скорость потребления нити

изменяется (купоны, чулочные изделия). Кроме того, требуются значи-

тельные экономические затраты на разработку, освоение и внедрение

системы дозированной подачи нити в производство. Поэтому в ряде

случаев повышение точности может быть достигнуто путем сочетания ста-

билизации натяжения нити с активным контролем ее скорости. Анализ

структуры погрешностей процесса вязания при пассивной нитеподаче

(см. п. 3.3) показывает, что систематические ошибки из-за неточности

наладки петлеобразующих систем и различных машин по глубине купи-

рования значительно снижают точность процесса вязания. Изменения

длины нити в петле / при заданном уровне натяжения, как следует из

уравнения (3.14), связаны со скоростью нити г. Поэтому систематичес-

кие погрешности могут быть уменьшены при активном контроле ско-

рости с последующей их компенсацией путем регулирования глубины

купирования. Из уравнения (3.14) следует также методика наладки

механизма вязания многосистемных машин по скорости нити: сначала

необходимо установить во всех петлеобразующих системах постоянное

натяжение нити Т. Для этого оптимальным средством является приме-

нение устройств активной (принудительной) подачи нити. Постоянство

натяжения необходимо в связи с тем, что жесткость нити р, как и коэф-

фициент растяжимости нити а, особенно в зоне малых натяжений, зави-

сит от нагрузки. Измерение скорости при различном натяжении Т теоре-

тически приводит к различным погрешностям измерений. Кроме того,

с ростом натяжения увеличивается величина перетяжки нити, что также

уменьшает длину нити в петле. Таким образом, систематическая погреш-

ность приборов контактного типа имеет двойную природу: она обуслов-

лена растяжимостью нити и изменением скорости нити из-за перетяжки.

Рассмотрим следующие важные для технологии вязания вопросы:

какова должна быть длина нити в петле при вязании на машине опре-

деленного класса и каковы соотношения между скоростью нити и дли-

ной нити в петле на конкретных типах оборудования при вязании ком-

бинированных переплетений.

В основе расчета длины нити в петле I в технологии вязания положены

соотношения, вытекающие из понятий определенного заполнения эле-

ментарной ячейки структуры трикотажа нитью. В зарубежной практике

как для тканей, так и для трикотажа применяют понятие коэффициента

плотности к (cover factor), в отечественной — понятие модуля петли а.

Д. Манден [86] рекомендует на основании анализа промышленных

образцов трикотажных полотен определять длину нити в петле /, дюймы,

из соотношения

/=——— , (3.28)

ArV0,88 N'

1де 1,25; Л^ - метрический номер пряжи, или

у/Ж

где I - длина нити в петле, мм.

И.И. Шапов [69] предлагает рассчитывать длину нити в петле, исходя

из модуля а=21, т.е. / = что совпадает с рекомендациями Д. Мандена.

Подставив вместо номера

Л^ линейную

плотность нити получим

/=0,68v^. (3.29)

Дж. Нзптон [48] соотношение (3.28) дает в виде

l=lO>rf^lk, (3.30)

где к - коэффициент плотности, который для промышленных полотен находится

в пределах 11 < Л < 17. Для одноцилиндровых машин к = 14, двухцилиндровых

ластичных к = 16,2 (оптамально Л = 15), для интерлочных для петель ластика

А:„

= 16,2, петель глади к^ = 13,8.

с учетом

этих

рекомендаций соотношение (3.30) можно затсатьв виде

/= 10ч/7]Г/(14... 16,2) = (0,62... 0,71)V7^.

Учитывая, что в промышпенньк условиях отклонения длины нити в пет-

ле превышают 5-10i%, в качестве первого приближения можно принять

/ 65 y/fj^, что практически совпадает с выражением (3.29)*.

При проектировании параметров процесса вязания комбинированных

переплетений переход от структурных параметров к скорости нити требу-

ет дополнительных расчетов. При вязании комбинированных перепле-

тений необходимо вычислить длину нити в однотипных группах петель,

для этого должны быть известны соотношения их длин. Рекомендации по

этому вопросу приводят И.И. Шалов и Дж. Нэптон. Последний рекоменду-

ет в формуле (3.30) применять значение к для комбинированных интер-

лочных переплетений: для глади к = 13,8, для ластика к = 16,2, длину

протяжки между соседними петлями принимать равной игольному шагу

. длину нити прессовой петли

1ц

= 0,9/ [48].

Рассмотрим пример расчета необходимой скорости нити при вязании

пике (рис. 3.16) на кругловязальных машинах РНЖТС, ОДЗИ и др.

Полагая в первом приближении, что длит! нити ластичных петель

к петель глади одинаковы, найдем /о = 0,65 V^-

При вязании полотна из пряжи линейной плотности 31x2 текс на

машине 12 кл. /о = 0,65-\/"б2'=5,2 мм.

Длина нити петельных рядов 2 и 412д, образующих двуластик, при

числе игл в машине т = 624

L2A=loi2m-~)-, =5,2-1,5-624=4,8-10^ мм. (3.31)

Длина нити петельных рядов l^L производной глади

1.3

= (/ + ? ; i 13 = (5.2 + 2,12) ^2,3.10' мм. (3.32)

Е 2

Разделив длины петельных рядов L на полное число игл в цилиндре

т, получим среднюю длину отрезка нити /, приходящуюся на один

игольный шаг (длину уработки нити)

itA =L2film\ /2/» =4,8-10^624 = 7,7 мм; Ix^^Li^/m-,

113 = 2,3 • 10^ /624 = 3,6 мм. (3.33)

Если длина петельного ряда L, ы, то при частоте вращения цилиндра

«, мин-1, средняя скорость v, м/мин, нити без учета ее растяжимости

будет равна

V=Ln-10-^. (3.34)

* Необходимо учитьшать, что указанные зависимости справедливы при определенных

рациональных соотношениях между линейной плотностыо нити и классом вязальной

машины и относятся к производству изделий верхнего трикотажа, вырабатываемых

простыми и комбинированными переплетениями.

о . 0 . Q . Р) . 0 ^^

i) . 0 . 0 . 0 . 0 . 0 «

3.16. графическая запись ^

переплетешш пике

/вот nonomtio

3.17. Номогрмйма зависимости

длины уработки нити I от ско-

рости игольного цилиндра Гц и

скорости шгти v

ЪО 55 АО <5 ЬО 55 60

», MiMUH

Например, при п = 22 мин"' для выработки полотна с предусмот-

ренными параметрами его структзфы

=4,8-22 = 108 м/мин, v^^j =2,3-22 = 51 м/мин.

Если скорость нити V известна, то соотношения (3.31, 3.32, 3.34)

позволяют рассчитать фактические длины нити в петлях /о или длину

уработки нити /*. Величину уработки нити в процессе вязания можно

ввести в качестве размерной характеристики структуры переплетения

как величину отрезка нити /, приходящуюся на 1 игольный шаг t„ ци-

линдра. Тогда отношение к = будет характеризовать степень ура-

ботки нити по отношению к перемещению игольного цилиндра

на 1 игольный шаг. Исходя из этого скорость нити v может быть найдена

из соотношения vll+aT= Q/ty^

уц .

В первом приближении, пренебрегая растяжимостью нити (1 +a7'=s 1),

получаем v'= или, выражая игольный шаг t^ через класс маши-

ны Е, получаем

===

25,4

1 I

- V.

* Для кулирной глади / = /„, для ластика l=2l„.

II?

I'6 2210.0 S

i г Ъ A 5 6 7 8

Monep измерения

i 2 Ъ A S 6 7 в

Номер измерения

1 г S ^ S S 7 в

Номер измерения

3.18. Уменьшение отклонений

длины нити в петле при актив-

ном контроле скорости нити:

а — существующее положение;

б — наладка по скорости при

пассивной нитеподаче; в - то

при активной нитеподаче

Полученное соотношение было представлено в ввде номограммы

(рис. 3.17). Для глади эта длина уработки нити равна длине нити в петле,

для ластика — двум длинам нити в петле, для других переплетений —

отношению длины L петельного ряда к числу игл в игольном цилиндре т.

Эффективность обеспечения необходимой точности процесса вязания путем

сочетания контроля скорости и стабилизации натяжения нити экспериментально

проверялась при вязании чулочных изделий из хлопчатобумажной пряжи 11,8х

х2х2 текс на круглочулочном автомате 2АН-14 с диаметром цилиндра

(95 мм) [ 87]. Для контроля скорости применяли прибор УС-2, для сга&шизации

натяжения - устройство активной подачи нити МП-1. Чулки вырабатывались из

одной партии сырья; применяемая пряжа была проверена по физико-механическим

показателям и соответствовала высшему сорту. В течение смены через равные интер-

валы времени было сделано 9 выборочных измерений длины нити в петле (по 5 изме-

рений в каждой выборке). Результаты измерений представлены на рис. 3.18, а. Инте-

ресно отметить имеющуюся корреляцию значений длины нити в петлях, образуемых

в I и во II петлеобразующих системах.

Отклонения длины нити в петле в каждой из систем характеризуются случайной

(усредненной) погрешностью со среднеквадратическим отклонением s = 0,025 мм.

Ошибки в установке глубины кулирования вызывают систематическую погрешность

Д = 0,26 мм. Таким образом, поле рассеивания длины нити в образуемых петлях

с вероятностью 0,95 в соответствии с формулой (3.3) = А; Sn = 4 0,025 +

+ 0,26=0,36 мм.

После регулирования глубины кулирования обеих систем в соответствии с номи-

нальным значением (при Z = 6,2 мм >'= 155 м/мин) было достигнуто устранение

систематических погрешностей (рис. 3.21, б). Случайная составляющая погрешности

практически осталась без изменения =0,08).

Оптимальные условия были достигнуты при включении механизма активной

подачи нити (рис. 3.21, в), когда случайная составляющая также уменьшилась

(S„=0,04).

Активный контроль скорости нити в сочетании со стабилизащ1ей ее

натяжения обеспечивает с высокой точностью получение заданной длины

нити в петле. Однако анализ изготовляемой в промышленных условиях

продукции показывает, что смена производственных партий сырья деста-

билизирует процесс, что вызвано влиянием свойств нити на длину нити

в петле. Поскольку сырье к вязаЛьным машинам подают из различных

партий, необходимо периодически контролировать скорость нити.

3*8. Крик]^ надежности процесса вязания

как функциональной системы

Кратернн оценки разрушения и обрывности нити при вязании. Обеспе-

чение точности процесса вязания путем сочетания методов стабилизации

его параметров (скорости и натяжения нити) с активным контролем

скорости нити не будет эффективным, если одновременно не рассматри-

вать задачу снижения обрывности нити.

Понятия "обрывность" и "разрушение" нити часто рассматривают

как эквивалентные. Однако существуют два вида разрушения - разру-

шение материала и разрушение конструкции. По отношению к нити раз-

рушение материала - это разрушение (часто невидимое невооруженным

глазом) волокон, составляющих структуру нити, а разрушение конструк-

ции — обрыв нити. Объективно оценить частичное разрушение нити при

вязании не всегда просто, поскольку внешние признаки трикотажа (в

частности, ворсистость полотна) могут не отражать действительных изме-

нений свойств нити. Поэтому в области промышленной технолс1|гии оценке

частичного разрушения нити не всегда уделяют внимание, хотя, например,

при изготовлении некоторых видов технического трикотажа, как показа-

ла В.А. Зиновьева, именно этот вид разрушения является основным

критерием его качества [88].

В промышленности широко применяют повторное использование

пряжи после роспуска изделий. При переработке шерстяной пряжи на

плосковязальных мап^нах прочность ее уменьшается на 20%, а работа

разрыва — на 47% [89]. Естественно, что трикотаж из такой пряжи будет

иметь более низкие потребительские свойства. Поэтому такое разрушение

нити при вязании (можно назвать его частичным разрушением) необхо-

димо рассматривать как важное свойство нити (пряжи), отражающее

эксплуатационные свойства трикотажа, связанные с сопротивлением

материала механическим воздействиям. Один из подходов сопостав-

ления качества сырья, предназначенного для трикотажюго производства

и используемого для решения одних и тех же

задач, —^это

количественная

оценка степени разрушения нити в процессе вязания.

Обрыв является следствием возникновения критического напряжен-

ного состояния нити и сопровождается полным ее разрушением. Дпя

оценки частичного разрушения и обрьша нити нужно рассматривать харак-

теристики надежности процесса вязания.

Надежность процессов, как и различных изделий, оценивается на ос-

новании статистических данных, которые позволяют судить о законах

распределения времени безотказной работы. При этом статистическая

надежность измеряется одной из трех величин: вероятностью безотказной

работы Pit), частотой отказов (плотностью вероятности) f(t), интен-

сивностью отказов Х(0. долговечностью Г^р, которые математически

связаны между собой.

Основными теоретическими зависимостями дпя определения надежности явля-

ются:

экспоненциалышй (показательный) закон, щ>именяемый дпя анализа надеж-

ности изделий и процессов при устойчивом режиме их работы под воздействием