Исследование принципов структурообразования и проектирования основовязаных полотен на машинах с индивидуальными способами отбора рабочих органов узорообразования

В настоящее время на современных основовязальных машинах используется пьезоэлектронный способ управления отдельными ушковинами гребенок. Это позволяет значительно расширить ассортимент трикотажа различного назначения с новыми структурными и узорообразующими возможностями, который вырабатывается на быстроходных основовязальных машинах. Такие машины выпускает немецкая фирма Karl Mayer Textilmaschinenfabric GmbH. Этот трикотаж может быть выработан на базе различных основовязаных переплетений, в частности, на базе платированных переплетений с оттеночными и цветными узорообразующими эффектамиа также, на базе трикотажа филейных, жаккардовых, плюшевых, уточных, футерованных и других переплетений.

Известно, что для этих машин существуют фирменные программы, которые предоставляет заказчик, и они предоставляют возможность реализовать только CAD/CAM подсистемы, — а именно, проектировать только сам рисунок трикотажа, но не позволяют выполнять автоматизированное проектирование основных параметров трикотажа, при этом рассматривается трикотаж уточных и футерованных основовязаных переплетений, используемый в кружево-гардинных изделиях.

Данная диссертационная работа посвящена исследованию структуры данного трикотажа, на примере, при производстве бельевых полотен, а также методам его проектирования. Такими исследованиями еще никто не занимался, вот почему тема этой диссертационной работы является актуальной.

Данная работа соответствует общему научному направлению МГТУ им. А. Н. Косыгина по разработке систем и методик автоматизированного проектирования.

Работа направлена на дальнейшее развитие теории и практики трикотажного производства по разработке систем автоматизированного проектирования трикотажа.

Основная цель работы: разработка методов автоматизированного проектирования основовязаного трикотажа, вырабатываемого на быстроходных основовязальных машинах с применением малого числа гребенок с использованием пьезоэлектронного управления отдельными ушковинами гребенок.

Задачи исследования:

• Исследовать особенности работы ушковин пьезогребенок.

• Исследовать особенности структурообразования основовязаного трикотажа, вырабатываемого на основовязальных машинах с использованием пьезоэлектронного управления отдельными ушковинами гребенок.

• Разработать технологию проектирования основовязаного трикотажа платированных, филейных, жаккардовых, плюшевых переплетений, вырабатываемых на основовязальных машинах с использованием пьезоэлектронного управления отдельными ушковинами гребенок.

• Разработать метод автоматизированного проектирования основовязаного трикотажа платированных, филейных, жаккардовых, плюшевых переплетений, вырабатываемых на основовязальных машинах с использованием пьезоэлектронного управления отдельными ушковинами гребенок.

• Разработать автоматизированную систему в виде программного обеспечения для ЭВМ, позволяющая не прибегая к вязанию образцов, получать необходимую технико-экономическую информацию и дессинаторское изображение структуры вырабатываемого трикотажа в необходимом масштабе.

• Исследовать образцы, полученные по разработанной методике, на показатели материалоемкости.

Методика исследования: Для решения поставленных задач в работе были проведены теоретические и экспериментальные исследования. Теоретической основой работы являются труды отечественных и зарубежных ученых по технологии трикотажного производства. Также для разработки программного обеспечения подсистем машинной визуализации структуры трикотажа использовались методы имитационного моделирования структуры трикотажа. Экспериментальные исследования проводились с использованием методов математической статистики и современных измерительных приборов.

Научная новизна. При проведении теоретических и экспериментальных исследований были получены следующие результаты:

• Разработаны единые универсальные методы преобразования элементов матрицы патрона рисунка в цифровые матрицы, отображающие элементы структуры трикотажа, позволяющие автоматически получать информацию об основных технологических и заправочных характеристиках основовязальных машин для выработки трикотажа.

• Показаны методы существенного расширения узорообразующих возможностей трикотажа с оттеночными, ажурными, цветными, плюшевыми узорными эффектами на базе различных основовязаных переплетений.

• Разработана автоматизированная система машинной визуализации трикотажа в заданном масштабе, что позволяет реалистично отображать внешний вид проектируемого трикотажа, не приступая к вязанию опытных образцов. • Разработаны методы автоматизированного проектирования показателей материалоемкости и основных заправочных параметров.

• Предложены методы расчета расхода нити в каждом петельном столбике узора, позволяющие выбирать рациональные процессы вязания трикотажа с использованием навоя или больших напольных шпулярников.

Апробация работы: проводилась на кафедре технологии трикотажного производства МГТУ имени А. Н. Косыгина. Основные положения диссертационной работы обсуждались на заседании кафедры технологии трикотажного производства в 2005;2008 г. г. а так же:

• На Всероссийской научно-технической конференции «Современные технологии текстильной промышленности (Тестиль-2005)» (ноябрь.

2005 г.).

• На Всероссийской научно-технической конференции «Современные технологии текстильной промышленности (Тестиль-2006)» (ноябрь.

2006 г.).

• На расширенном заседании кафедры технологии трикотажного производства МГТУ им. А. Н. Косыгина.

По материалам работы подана 1 заявка на патент, опубликованы 4 статьи, получено 2 свидетельства об отраслевой регистрации разработки, тезисы докладов.

Структура и объем работы. Диссертационная работа состоит из введения, 5 глав с выводами, общих выводов по работе, списка литературы и приложений. Основное содержание диссертации изложено на 187 страницах, имеет 93 рисунка, 3 таблицы, список литературы включает 44 наименований. Приложения представлены на 74 страницах и включают руководство для пользователя программой, текст программы, генерированное и отсканированное изображение проектируемых образцов, результаты расчетов.

Выводы по главе 5.

1. Применение разработанной прогностической системы позволяет уменьшить затраты при разработку нового узора на 88%.

2. Увеличение производительности от внедрения пьезоэлектронных систем отбора рабочих органов узорообразования составляет 78%.

1. Применение пьезоэлектронного способа управления рабочими органами узорообразования на современных основовязальных машинах позволило отказаться от применения аркатных шнурова также, значительно расширить ассортимент, вырабатываемых полотен.

2. Для отгибания пьезоушковин, необходимо приложить электрическое напряжение к пьезоэлектрическому элементу каждой ушковины и, в зависимости от его полярности, пьезоушковина отгибается вправо либо влево.

3. Установлено, что за счет индивидуального отбора ушковин пьезогребенок VR1 и VR2 можно изменить величину базового сдвига пьезогребенок VR1 и VR2 на один или два игольных шага.

4. Проанализированы, какие действия совершают во время процесса петлеобразования ушковины гребенок VR1 и VR2 при изменении величины базового сдвига за спинками игл на один, два игольных шага.

5. Установлено, что при индивидуальном отборе ушковин пьезгребенки VR1 и VR2 образуются двойные, одинарные остовы петель, а также пустые иглы, на которые нить не прокладывается. Поэтому, необходимым условием выработки данного трикотажа является использование как минимум еще одной гребенки грунта GB с полной проборкой нити.

6. Созданы методы структуреи узорообразования, позволяющие существенно расширить ассортимент основовязаных полотен, вырабатываемых на машинах с небольшим (до 4-х) количеством гребенок и использованием современных систем пьезоуправляемых ушковин гребенок.

7. Разработаны автоматизированные методы проектирования основовязаного трикотажа с оттеночными, ажурными, цветными и плюшевыми узорными эффектами и неограниченными (любыми заданными) размерами раппортов рисунков на базе трикотажа платированных, филейных, уточных и плюшевых переплетений.

8. Разработана единая универсальная автоматизированная система кодирования (УМК) и преобразования элементов патронов-матриц рисунка в элементы структуры трикотажа (ЭСТ), образующие его стороны с рисунком и без рисунка.

9. Разработаны методы формирования цифровых матриц программного управления пьезоушковинами гребенок в соответствии с заданным рисунком (подсистема САМ) — обобщенных целочисленных матриц модулей векторов сдвигов ушковин пьезогребенок, позволяющих получать информацию об элементах структуры трикотажа.

10. Разработаны единые алгоритмы и программное обеспечение для построения заправочной технологической документации в виде графиков прокладывания нитей гребенок и систем машинной визуализации внешнего вида трикотажа (дессинаторской его визуализации).

11. Разработаны модели, отображающие элементы структуры трикотажа, позволяющие генерировать внешний вид узора готового трикотажа в заданном масштабе, не приступая к выработке опытных образцов на основовязальной машине. Доказано, что полученные (генерированные) с использованием разработанной системы машинной визуализации структуры трикотажа, внешние характеристики образцов не отличаются от выработанных на вязальной машине.

12. Показано, что разработанная система подготовки информации в виде целочисленных сдвигов гребенки, отображающих структуру трикотажа, позволяет ее использовать для автоматизированного проектирования материалоемкости трикотажа и процентного соотношения используемых нитей.

13. При расчетах расхода нити в элементах структуры трикотажа использовались известные и оправданные на практике геометрические модели элементов структуры трикотажа, предложенные профессором Кудрявиным.

14. При расчетах использовались экспериментальные данные показателей плотности вязания по горизонтали (А) и по вертикали — (В), которые характерны для базовых переплетений трикотажа, на котором образован рисунок.

15. Экспериментальные величины показателей А, В, толщинысреднего диаметра нити, являются величинами случайными и оценивались величинами их дисперсий.

16. Установлено, что в местах образования рисунка расход нитей будет отличаться за счет изменения кладки нити пьезогребенки, поэтому рисунок на полотне надо проектировать таким образом, чтобы расход нитей по петельным столбикам не имели существенных различий.

17. Уточнены структуры основовязаного трикотажа, вырабатываемого на машинах с пьезоэлектронным способом отбора рабочих органов узорообразования.

18. Разработана программа для расчета материалоемкости основовязаного трикотажа, вырабатываемого на машинах с пьезоэлектронными системами управления, позволяющая до начала вязания определить основные заправочные данные проектируемого трикотажного полотна.

19. Рассчитана материалоемкость проектируемого основовязаного трикотажа, результаты расчетов показывают, что отклонение между фактическими и расчетными величинами поверхностной плотности трикотажа не превышают 5%.

20. Впервые вычислены с учетом среднеквадратического отклонения величины расхода нитей в каждом петельном столбике любого рисунка.

21. Впервые разработана программа для автоматизированного вычисления длин нитей в раппорте патрона-рисунка для трикотажа с любым проектируемым рисунком, что позволяет принимать решение о возможности выработки трикотажа на машинах с навоя или со шпулярников.

22. Применение разработанной прогностической системы позволяет уменьшить затраты при разработке нового узора на 88%.

23. Увеличение производительности от внедрения пьезоэлектронных систем отбора рабочих органов узорообразования составляет 78%.

1. Кудрявин JI.A. Автоматизированное проектирование основных параметров трикотажа. М.: Легпромбытиздат, 1992. — 188 с.

2. Кудрявин JI.A., Шалов И. И. Основы технологии трикотажного производства. М.: Легпромбытиздат, 1991. 495 с.

3. Кудрявин Л. А., Шустов Ю. С., Шустов Ю. С. Разработка методов визуализации структуры трикотажа при его автоматизированном проектировании. —М.: МГТУ им. А. Н. Косыгина, 2006. — 139 с.

4. Шалов И. И., Кудрявин Л. А. Основы проектирования трикотажного производства с элементами САПР. М.: Легпромбытиздат, 1989. — 289 с.

5. Шалов И. И., Далидович А. С., Кудрявин Л. А. Технология трикотажа. М.: Легпромбытиздат, 1986. — 376 с.

6. Далидович А. С. Основы теории вязания. М.: Легкая индустрия, 1970.431 с.

7. Николаев В. Д. Разработка рациональных структур Формоустойчивого кулирного трикотажа костюмного назначения. Дисс канд. техн. наук. М.: МТИ. 1987.

8. Колесникова Е. Н. Основы автоматизированных методов проектирования технологии петлеобразования. М.: МГТУ. 2000, — 240-с.

9. Муракаева Т. В. Разработка автоматизированных методов проектирования верхнетрикотажных изделий с плосковязальных машин с целью ресурсосбережения. Дисс канд. техн. наук. М.: МГТА, 1997.

Ю.Миколайчик 3. Разработка методов автоматизации проектирования основовязального жаккардового трикотажа с использованием ЭВМ. Дисс канд. техн. наук М.: МГТ А. 1984.

11. Кураскина А. Н. Разработка систем автоматизированного проектирования чулочно-носочных изделий. Дисс канд. техн. наук. М.: МГТА. 1989.

12. Талакина О. Н. Особенности проектирования гардинно-кружевных изделий с основовязаных машин. Дисс. канд. техн. наук. М.: МТИ. 1978.

13. Попонова О. В. Разработка системы автоматизированного проектирования основязального трикотажа. Дисс канд. техн. наук. М.: МГТА. 1997.

14. Карташова Е. В. Разработка системы автоматизированного проектирования для жаккардовых основовя. заных гардинно-кружевных полотен. Дисс.канд. техн. наук. М.: МГТА. 1998.

15. Глушкова Е. В. Разработка технологических основ автоматизированного проектирования чулочно-носочных изделий. Дисс.канд. техн. наук. М.: МГТА, 1998.

16. Боровков В. В. Разработка автоматизированного проектирования трикотажа технического назначения. Дисс. .канд. техн. наук. М.: МГТА. 1999.

17. Докучаева О. И. Разработка методов художественного проектирования основовязальных полотен и изделий с линейно-раппортным построением орнамента с использованием ЭВМ. Дисс. канд. техн. наук. М.: МТИ. 1988.

18.Кочеткова О. В. Разработка методологии автоматизированного технологического проектирования трикотажа. Дисс.. докт. техн. наук. СПб. СПГУТД. 2001.

19. Лазаренко В. М. Исследование процесса петлеобразования на однофонтурных вязальных машинах. Дисс докт. техн. наук. Л.: ЛИТЛП. 1970.

20.Труевцев А. В. Теоретические основы проектирования параметров кулирного трикотажа и разработки технологических режимов его производства с учетом деформационных свойств нитей и полотен. Дисс. .докт. техн. наук. СПб.: СПГУТД. 1998.

21. Шемякина JI.M. Разработка структур и методов проектирования трикотажных полотен жаккардовых переплетений. Дисс канд. техн. наук. М.: МГТУ. 2003.

22. Щербаков Г. В. Технологическое и компьютерное обеспечение процесса вязания на трикотажных машинах. Дисс канд. техн. наук. РЗИТЛП. 2002.

23. Кудрявин Л. А., Андреев А. Ф., Николаева Е. В. Методические указания к проектированию полотен главных кулирных переплетений с использованием ЭВМ. М.: МГТА. 1998. — 16 с.

24. Андреев А. Ф., Николаева Е. В., Муракаева Т. В., Иванова Т. Б. Методические указания к проектированию и визуализации трикотажа ажурных переплетений. М.: МГТУ. 2002. -25 с.

25. Могильный А. Н. Разработка технологии, методов проектирования и исследование структуры и свойств текстильных материалов технического назначения. Дисс. докт. техн. наук. СП.: СПГУТД. 2000.

26. Зимина Е. М. Проектирование трикотажных основовязаных переплетений для функциональной спортивной одежды. М.: МГТУ. 2002.

27.Кудрявин Л. А., Андреев А. Ф., Пивкина С. И. Методы автоматизированного проектирования основовязаного трикотажа с цветным рисунком. // Текстильная промышленность. — 2003, № 4.

28.Кудрявин Л. А., Андреев А. Ф., Пивкина С. И. Методы машинного преобразования информации о рисунке в информацию о его структуре. // Текстильная промышленность. — 2003, № 4.

29.Kettenwirk-Praxis 1/95, Obertshausen.

30.Kettenwirk-praxis 4/95, Obertshausen.

31.Патент DE 4 414 876 C2 (Германия). Способ изготовления основовязаного трикотажа, машина для реализации способа.

32.Патент DE 4 226 899 С1 (Германия). Основовязальная машина с жаккардовым управлением.

33.Патент DE 4 337 265 С1 (Германия). Основовязальная машина с минимальным количеством гребенок.

34.Kettenwirk-praxis 2/98, Obertshausen.

35.Kettenwirk-praxis 4/98, Obertshausen.

36.Kettenwirk-Praxis 4/2000, Obertshausen.

37.Kettenwirk-praxis 3/2001, Obertshausen.

38.Kettenwirk-praxis 3/2003, Obertshausen.

39.Kettenwirk-Praxis 3/2004, Obertshausen.

40.Kettenwirk-Praxis 4/2005. The CAD/CAM Generation for the Karl Mayer, Procad ALC, Dessignsope® Raschel EAT.

41 .Kettenwirk-Praxis 4/2005. CADT and SAPO® is an authorized system software for Karl Mayer machines.

42.Кудрявин JI.A., Комов K.H., Андреев А. Ф. «Компьютерная подсистема проектирования структуры основовязаного трикотажа жаккардовых переплетений и его машинной визуализации». Свидетельство об отраслевой регистрации разработки № 7572 от 23 января 2007 года.

43.Кудрявин JI.A., Андреев А. Ф., Комов К. Н. «Расчет основных заправочных параметров основовязаного жаккардового трикотажа и методы его визуализации». Свидетельство об отраслевой регистрации разработки № 9626 от 18 декабря 2007 года.

44.R. BauerH.J. Koslowski. Chemiefaser — Leksikon. 1983, Frankfurt.