Оптимизация выработки одинарных полотен на кругловязальных многосистемных машинах

Важнейшие направления повышения эффективности трикотажного производства предусматриваот повышение качества продукции на основе улучшения эксплуатационных и потребительских свойств изделий и внедрения ресурсосберегающих технологий, имея в виду экономное использование сырьевых ресурсов и повышение производительности труда. Эти направления работ могут быть реализованы на базе существующего в производстве оборудования и на основе внедрения новых их прогрессивных видов. Анализ работы предприятий отрасли показывает, что значительные резервы повышения качества полотен связаны с уменьшением обрывности пряжи и нитей в процессе вязания, особенно пряжи из натуральных волокон и смешанной с синтетическими.

Из-за высокой обрывности пряжи (порядка 0,2−0,5 случ/кг) затрудняется комплектация изделий, раскрой полотна, возникают дополнительные отходы сырья до 3−5%. Такая ситуация является типичной для всех предприятий, перерабатывающих хлопчатобумажную и шерстяную пряжу. Обрывность и отходы возрастают до 10 при переработке одиночной пряжи как главного источника ресурсосбережения вследствие наличия на нити узлов, утолщений и различных пороков (дефектов).

Ресурсосберегающие технологии в мировой практике реализуются, главным образом, на основе внедрения регулярных способов изготовления изделий, увеличения доли одинарных полотен и применения рациональных структур полотен. В производстве изделий кроеным способом главным направлением является снижение материалоемкости полотен при их выработке на машинах более высоких классов и ис.

— б пользование нити (пряжи) более низкой линейной плотности.

Основная доля объемов производства трикотажных полотен для бельевых и верхних трикотажных изделий, изготавливаемых кроеным способом, производится на базе простых переплетений: гладь, ластик, двуластик. Из-за более низкой материалоемкости и высокой производительности оборудования существует устойчивая тенденция увеличения выпуска доли одинарных полотен и однофонтурных кругло-вязальных многосистемных машин. Однако, именно в производстве одинарных полотен, выработанных простейшими переплетениями и особенно из одиночной пряжи, имеет место самый низкий уровень качества этих полотен из-за высокой дефектности. Кроме того, в настоящее время в процессах изготовления основных объемов трикотажных полотен простейших переплетений в промышленных условиях отсутствуют инженерные методы проектирования их параметров и объективные методы контроля воспроизводимости показателей качества.

Определяющим критерием работы трикотажных машин является их технологическая надежность, косвенной оценкой которой может быть обрывность нити при вязании. Изыскание условий снижения обрывности — одна из важнейших предпосылок создания машин-автоматов и обеспечения высокого уровня качества трикотажа.

Изготовление высококачественных трикотажных полотен и изделий неотъемлемо связано с решением трех задач: во-первых, проектирование структурных параметров и размеров изделий при обеспечении допустимых значений технологической усадкиво-вторых, технологическое обеспечение запроектированных показателей в процессе вязания и отделки полотен на основе целенаправленного управления параметрами технологического процесса и, в-третьих, снижение обрывности в процессе вязания и дефектности полотна. Необходимое условие управления любым процессом — его контролеспособность по проектируемым параметрам, в противном случае нельзя оценить соответствие фактических и проектных показателей, оценить технологическую точность и надежность процесса, уровень качества продукции.

Тема диссертационной работы посвящена более глубокому раскрытию закономерностей процесса вязания, как объекта управления, для обеспечения более высокой точности параметров, улучшения свойств, снижения дефектности и повышения качества трикотажных полотен кулирных переплетений, что является актуальной задачей.

Основная цель работы направлена на дальнейшее развитие теории и практики трикотажного производства, а именно, на оптимизацию выработки одинарных полотен, в том числе, из одиночной пряжи на кругловязальных многосистемных машинах, которая позволяет снизить отходы, повысить качество трикотажа и увеличить производительность оборудования.

В соответствии с данной целью были поставлены следующие задачи:

— исследование однородности выработки одинарных полотен для оценки воспроизводимости процесса вязания в различных условиях;

— анализ эффективности существующих методов проектирования структурных параметров кулирного трикотажа;

— разработка методики проектирования структурных параметров одинарных полотен, учитывающей усадки пряжи и трикотажа, и составление алгоритма проектирования параметров кулирного трикотажа;

— уточнение математической модели процесса вязания и управления процессом вязания с учетом параметров полотна, свойств нити и факторов режима переработки нити в процессе вязания:

— на основе вероятностного распределения дефектов по длине нити и технологической надежности трикотажной машины получение количественных оценок обрывности в зависимости от качества сырья (числа дефектов на 100 км), условий переработки и параметров режима вязания;

— оптимизация процесса вязания на основе снижения обрывности при переработке пряжи, имеющей узлы;

— разработка технологической схемы автоматизации процесса вязания на кругловязальных многосистемных машинах;

— классификация основных видов дефектов трикотажных полотен и систематизиция их причин в процессе вязания;

— на основе исследования механизма закручиваемости кромок полотен разработка их структур, позволяющих снизить их закручива-емость.

Методика исследования. Для решения поставленных задач использовались теоретические и экспериментальные методы исследования. Методической и теоретической основой работы явились анализ научных источников, труды отечественных и зарубежных ученых по технике и технологии трикотажного производства, системный подход, теория вероятностей и основные теоретические положения механики нити. При проведении экспериментальных исследований применялись методы математической статистики, методы математического планирования эксперимента, современные измерительные приборы и ЭВМ для обработки экспериментальных данных.

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

— разработана методика проектирования технологических параметров трикотажа главных переплетений, учитывающая усадки пряжи и полотна;

— уточнена математическая модель процесса вязания как объекта управления, учитывающая свойства сырья, кинематические и динамические параметры кругловязальных многосистемных машин и факторы режима вязания;

— получены модель формирования обрывности из-за дефектов пряжи и аналитические зависимости для расчета времени безотказной (до первого обрыва) работы кругловязальных многосистемных машин;

— найдены оптимальные решения снижения обрывности пряжи из-за наличия на ней узлов и утолщений;

— разработана технологическая схема автоматизации кругловязальных многосистемных машин на основе программного контроля и дублирования нитей;

— уточнена классификация основных видов дефектов трикотажных полотен и исследованы их причины;

— обоснована зависимость и получены количественные оценки закручиваемости кромок полотен от свойств нити и структуры полотна.

Практическая ценность. Полученные результаты повышают качество трикотажа и эффективность работы трикотажных машин. Для класса простых переплетений при массовом производстве продукции предложен алгоритм проектирования полотен, обеспечивающий воспроизводимость их параметров и свойств (показатели качества) для различных условий заправки машины (линейной плотности, класса и технологической усадки пряжи) и предъявляемых требований к размерам и усадке полотна. Разработан типовой технологический регламент производства одинарных полотен из одиночной хлопчатобумажной пряжи. На основе полученной модели процесса вязания предложена методика наладки и регулировки трикотажных многосистемных машин по основным технологическим параметрам для обеспечения проектируемых показателей полотна. На основе математического планирования эксперимента предложена конструкция механизма петлеобразования, обеспечивающая снижение обрывности пряжи. Предложены структуры кромок полотна, обеспечивающие уменьшение закручиваемости и снижение трудоемкости технологической обработки полотен.

Апробация работы проводились в процессе выполнения экспериментальных работ в УПМ МГТА им. А. Н. Косыгина и на АО «Красная Заря» .

Основные положения диссертационной работы были доложены и обсуждены:

— на Российской республиканской научной конференции «Теория и практика ресурсосберегающей технологии трикотажного производства и компьютерные методы его технологической подготовки» (ноябрь 1993 г.);

— на Всероссийской научно-технической конференции «Современные технологии текстильной промышленности (Текстиль-95)» (ноябрь 1995 г.);

— на научной конференции профессорско-преподавательского состава, научных сотрудников и аспирантов МГТА (февраль 1996 г.);

— на Всероссийской научно-технической конференции «Современные технологии текстильной промышленности (Текстиль-97)» (ноябрь 1997 г.);

— на расширенном заседании кафедры технологии трикотажного производства МГТА им. А. Н. Косыгина (апрель 1999 г.).

По материалам диссертации опубликованы 4 статьи и тезисы докладов.

Структура и объем работы. Диссертационная работа состоит из введения, 5 глав с выводами, общих выводов, списка литературы и приложений. Работа изложена на 171 странице машинописного текста, имеет 38 рисунков, 2 таблицы, список литературы включает 55 наименований. Приложения представлены на 3 страницах и включают результаты расчетов на ЭВМ.

ОБЩИЕ ВЫВОДЫ ПО РАБОТЕ.

1. В результате анализа развития технологии трикотажного производства установлено как главное направление — снижение материалоемкости трикотажных полотен при их выработке на кругловя-зальных многосистемных машинах более высоких классов с использованием одиночной пряжи.

Статистическими исследованиями показано, что, именно, в производстве одинарных полотен, выработанных простейшими переплетениями и особенно из одиночной пряжи, самый низкий уровень качества по причинам структурной неоднородности и повышенной дефектности.

2. Для условий промышленного изготовления трикотажных полотен простыми (базовыми) переплетениями предложен алгоритм проектирования кулирных полотен, основываясь на соотношении 1 = к ^/Тк", где 1 — длина нити в петле, к — коэффициент плотности трикотажа и Тк — линейная плотность нити. При вязании переплетения кулирная гладь найдено наиболее вероятное среднее значение коэффициента ?=0,67 и его среднеквадратичное отклонение 6=0,022, при этом петельный шаг А°=0,2421 и высота петельного ряда В0=0,1811.

3. С учетом технологической усадки пряжи и эксплуатационной усадки полотна разработана методика проектирования трикотажных кулирных полотен, обеспечивающая воспроизводимость их параметров и свойств при выработке полотна на различных типах оборудования.

4. На основании закона сохранения массы (равенство массы нитей, подаваемых в зону вязания, и массы образуемого полотна) разработана математическая модель процесса вязания как объекта управления, учитывающая свойства сырья, кинематические и динамические параметры кругловязальных многосистемных машин и факторы режима вязания.

На основе полученной модели процесса вязания предложена методика наладки и регулирования трикотажных многосистемных машин по основным технологическим параметрам для обеспечения проектируемых показателей полотна.

5. Установлено, что главной проблемой повышения качества полотен и автоматизации трикотажных многосистемных машин является обрывность пряжи из-за ее дефектов (утолщения, узлы и др.).

6. Разработана модель формирования обрывности из-за дефектов пряжи. Для различного уровня дефектности пряжи и технологической надежности процесса вязания определено время безотказной работы кругловязальной многосистемной машины.

7. На основе математического планирования эксперимента предложено конструктивное решение механизма вязания, который обеспечивает повышение технологической надежности кругловязальных многосистемных машин ' и увеличение времени ее безобрывной работы в пять раз.

8. Предложена технологическая схема автоматизации кругловязальных многосистемных машин на основе программного контроля и дублирования нитей.

9. Разработана классификация основных видов дефектов трикотажных полотен и исследованы их причины.

10. На основе предложенной расчетной модели закручиваемости кромки одинарного трикотажного полотна определены основные факторы, влияющие на закручиваемость, и разработаны структуры технологических кромок, обеспечивающих уменьшение закручиваемости и снижение трудоемкости технологической обработки полотна.