Методы проектирования ткани

                                                   Введение

Для изготовления на ткацком станке ткани заданного строения и обеспечения нормального протекания технологического процесса нити основы должны иметь определенную величину заправочного натяжения. Натяжение является одним из основных параметров заправки ткацкого станка. Оно должно обеспечивать: образование зева без залипания нитей; силовое воздействие нитей основы на уточную нить, необходимое для изгиба уточной нити в ткани; определенное сопротивление продольному перемещению основы при прибое, обеспечивающее необходимое взаимодействие нитей основы и утка, получение заданной плотности ткани по утку .Отклонение заправочного натяжения от некоторой оптимальной его величины вызывает  изменение производительности станка.

Целью работы является исследование физико-механических свойств хлопчатобумажной ткани в зависимости от заправочного натяжения.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3.1. Литературный обзор.

3.1.1.Обзор существующих методов проектирования ткани.

    Требования, предъявляемые к тканям, в зависимости от их назначения разнообразны. Особенно высокие требования предъявляются к физико-механическим свойствам тканей.

      Вопросам  строения и проектирования тканей  в нашей стране и за рубежом  уделялось и уделяется большое  внимание.                                               Большой интерес представляют работы, посвящённые проектированию тканей по заданным параметрам. Одной из главных задач инженерного проектирования ткани является определение главных параметров строения ткани с учётом её назначения и условий дальнейшей эксплуатации.

       В зависимости  от параметров, по которым проектируют  ткани, все методы можно разделить  на 2 группы:

      1. Методы  проектирования тканей по заданным  параметрам строения.

      2. Методы  проектирования тканей по заданным  эксплуатационным свойствам.

      В настоящее  время известны методы проектирования  тканей:

         - по фазе строения;

         - по коэффициенту наполнения  ткани волокнистым материалом

        - по коэффициенту объёмного наполнения;

         - по толщине ткани;

         - по поверхностной плотности;

         - по поверхностной пористости;

         - по заданным разрывным характеристикам;

         - по опорной поверхности;

         - по электропроводности.

Проектирование ткани  по её заданной толщине.

Когда поверхность ткани  формируется из утка (II – IV порядок фазы строения), её толщина с учетом изменения поперечных размеров  нитей в ткани определяется по формуле:

                              (1)

средний диаметр нити

                                                       (2)

 

Если поверхность ткани  формируется из нитей основы (IV – VIII порядок фазы строения), то толщина ткани с учетом изменения размеров нитей определяется по формуле:

                                  (3)

средний диаметр нити

                                                          (4)

Когда на поверхность ткани  в равной степени выступают основа и уток, то толщина ткани имеет  минимальное значение и определяется по формуле:

                                                (5)

средний диаметр нити

                                                                       (6)

Если диаметр основы не равен диаметру утка, то К_d 1. Поэтому необходимо

определить, при каком  порядке фазы строения толщина имеет  минимальное значение, т.е. необходимо определить К_ho и К_hy. Приравниваем уравнение (1) к уравнению (5):

=

и, решая относительно К_hy, определим порядок фазы строения ткани минимальной толщиной для заданных соотношений диаметров нитей:

                                                                                    (7)

Порядок фазы строения ткани  минимальной толщины можно определить, приравняв уравнение (3) к значению минимальной толщины:

  ,

откуда

                                                                          (8)

На толщину ткани влияет взаимное расположение нитей основы и утка в ткани, которое определяется их изгибом, а именно высотой волны  изгиба нитей основы (h_o) и утка (h_у) и соответственно длиной их полуволн (l_o и l_y). Высота волны изгиба – это расстояние между уровнями расположения нитей одной системы в вертикальной плоскости при основном и уточном перекрытии. Взаимное расположение нитей основы и утка и их взаимодействие друг с другом зависят от многих факторов: от переплетения, плотности по основе и утку, различие линейной плотности той и другой системы, материала, порядка фазы строения, натяжения.

Толщина ткани является одним  из важнейших свойств, поэтому необходимо проектировать ткань по данному параметру.

 

 

 

3.2. Средства и методы исследования.

3.2.1. Выбор входного параметра и параметров оптимизации.

Технологические процессы текстильной  промышленности представляют собой сложный комплекс физических и химических явлений, который можно изучить только с применением современных достижений науки и техники.

Использование в ткацком  производстве большой массы неравномерных и неоднородных по свойствам текстильных материалов (волокон, нитей, полотен, тканей) и изменение с течением времени свойств сырья осложняют исследование технологических процессов и обусловливают применение массовых испытаний сырья, полуфабрикатов и готовой продукции, а также увеличение числа замеров параметров, характеризующих технологический процесс. Непрерывность технологических и производственных процессов, а также получаемых продуктов служит основанием для применения в исследованиях методов теории случайных функций и статистической динамики. Не стационарность некоторых технологических процессов и наличие дрейфа главнейших их параметров, релаксационные явления в текстильных материалах и изменчивость атмосферных условий в производстве осложняют исследование технологических процессов и обусловливают применение специальных статистических и других методов исследования. Быстрое протекание многих технологических процессов текстильной промышленности затрудняет визуальное наблюдение и регистрацию основных параметров процесса и требует применения высокоскоростной техники регистрации. Закрытые зоны машин и малые размеры рабочих органов также затрудняют непосредственное наблюдение за протеканием технологического процесса и обусловливают использование специфичных для данных процессов технических средств и методов исследований. Чтобы исследовать структуры продуктов текстильной промышленности, т. е. расположения в них волокон и элементов нитей и регистрации их перемещения, применяются различные виды индикаторов (радиоактивные, флуоресцентные и др.).

Все указанные особенности  механико-технологических процессов  следует учитывать при планировании и проведении экспериментов, а также  при обработке результатов.

Планирование эксперимента — это расположение опытов по определённой заранее составленной схеме, обладающей  оптимальными свойствами. В задачу планирования эксперимента входит: выбор необходимых для эксперимента опытов, т. е. построение матрицы планирования, и выбор методов математической обработки результатов эксперимента.

Матрица планирования эксперимента представляет собой таблицу, в которой указаны значения уровней факторов в различных сериях опытов. Число опытов определяется задачами исследования и методами планирования эксперимента.

При планировании эксперимента исследователь должен установить выходные параметры процесса и входные параметры, т. е. факторы, которые подлежат измерению и исследованию. В традиционном однофакторном планировании влияние входных параметров (факторов) на выходной параметр изучается постепенно, причем в каждой серии опытов меняется уровень лишь одного фактора, а все остальные остаются неизменными.

Выходные параметры, характеризующие  объект и свойства получаемого продукта, могут быть: технико-технологические, технико-экономические, экономические, статистические и др. Выходной параметр процесса должен быть простым, легко определяемым или рассчитываемым и иметь единственную числовую оценку с учетом ошибки его определения.

Любой технологический объект или процесс текстильной промышленности характеризуется многими выходными параметрами (параметрами оптимизации). Они  должны быть наиболее универсальные (полные) и чувствительные к изменению значений факторов.

В исследовании используются следующие параметры оптимизации:

• поверхностная плотность ткани;
• толщина ткани;
• разрывная нагрузка ткани по основе и по утку;
• стойкость ткани к раздиранию;
• воздухопроницаемость;
• стойкость ткани к истиранию;
• уработка нитей основы и утка.

Входные параметры (факторы) — переменные величины, соответствующие способам воздействия внешней среды на объект. Они определяют характеристики самого объекта и свойства входящего продукта. Факторы могут быть количественные и качественные.

Количественные факторы  можно измерять, взвешивать и т. п., качественные факторы — это разные технологические процессы производства, сырье разного вида, разные машины и т. п.

Любой фактор должен быть управляемым, т. е. таким, чтобы его значения можно  было изменять, поддерживать на постоянном уровне или изменять по заданной программе. Планирование эксперимента можно осуществить  только при условии возможности  изменения значений факторов. Кроме  того, фактор должен быть однозначным, и точность замеров его должна быть достаточно высокой.

В работе изменяемым параметром является заправочное натяжение  нитей основы.

 

3.2.2. Методика обработки однофакторного эксперимента.

Матрица планирования однофакторного эксперимента.

Таблица 3.2.2.1.

№ образца ткани	Вид сырья	Линейная плотность по основе, текс	Линейная плотность по утку, текс	Поверхностная плотность  по основе, нит/дм	Поверхностная плотность  по утку, нит/дм	Длина рычага, мм
1	х/б	18.5х2	18.5х2	220	200	100
2	х/б	18.5х2	18.5х2	220	200	120
3	х/б	18.5х2	18.5х2	220	200	140
4	х/б	18.5х2	18.5х2	220	200	160
5	х/б	18.5х2	18.5х2	220	200	180

 

Операции при  обработке данных однофакторного эксперимента.

Первая операция - исключение резко выделяющихся данных.

Вторая операция - проверка гипотезы о нормальном распределении случайных величин.

Третья операция - проверка гипотезы об однородности   дисперсий в опытах   матрицы.

Четвертая операция - определение средней дисперсии выходного параметра в опытах матрицы. Средняя дисперсия характеризует средний разброс значений выходного параметра относительно его средних значений при каждом уровне факторов, т. е. ошибку опытов в эксперименте.

Пятая операция – определение подходящего вида регрессионной модели.

Шестая операция - определение коэффициентов регрессии.

Седьмая операция – определение адекватности полученного уравнения.

Восьмая операция - определение значимости коэффициентов регрессии и их доверительных интервалов. Для оценки значимости коэффициентов регрессии используется критерий Стьюдента.

Девятая операция — определение доверительных интервалов средних значений выходного параметра при фиксированном значении фактора.