Delist.ru

Развитие теории формирования и строения ткани на основе нелинейной механики гибких нитей (15.09.2007)

Автор: Степанов Сергей Гаевич

Ниже в табл. 1 сведены результаты теоретических и экспериментальных исследований ряда авторов по определению количества уточин в ЗФТ.

Следует отметить, что натяжение в прибиваемой уточине может

иже в таблицу 3.3 сведены результаты теоретических и экспериментальных исследований ряда авторов по определению количества уточин в ЗФТ.

Таблица 1

Теория формирования ткани или экспериментальные данные Количество уточин

Экспериментальные исследования С.В. Ямщикова и В.Р. Крутиковой n=3(

Теория В.Н. Васильченко (на примере бязи арт. 222) n=3(4

Теория Носека n=1

Предлагаемая теория (на примере бязи арт. 222) n=3

существенно возрасти и приблизиться к разрывным нагрузкам при выработке ткани на бесчелночных станках типа СТБ, так как в этом случае прибиваемая уточина пробрасывается с некоторым начальным натяжением и без дозировки, что, как будет показано ниже, приводит к заметному увеличению натяжения в нити.

При формировании тканей более плотных (напряженных) структур, таких, например, как брезенты, парусины, бельтинги, натяжение в уточной нити при прибое значительно возрастает. При формировании таких тканей даже на челночных станках, на которых имеется определенный уточный резерв для образования уточной волны из-за дозировки, иногда наблюдаются разрывы утка в нескольких местах в момент прибоя. В связи с этим особенно актуальной является задача по определению натяжений в нитях при формировании подобных тканей, исследованию влияния на их величины различных факторов и выдаче обоснованных рекомендаций по снижению этих натяжений, что может быть выполнено на основе предлагаемой теории.

На рис. 7…9 представлены построенные по результатам расчета графики зависимостей натяжений в основной нити у опушки ткани Nо, в прибиваемой уточине QХ1, во второй N2, третьей N3 уточинах, сил взаимного давления между основой и прибиваемой F1, второй F2 и третьей F3 уточинами в вертикальной плоскости в ЗФТ при крайнем переднем положении берда от силы прибоя, приходящейся на одну нить основы, дозировки, жесткостных характеристик нитей основы и утка (изгибные жесткости нитей и их модули жесткости при растяжении) при формировании бязи арт. 222.

Анализ кривых свидетельствует о существенном влиянии силы прибоя, дозировки уточной нити, а также жесткостных характеристик нитей на большинство важных параметров формирования ткани. Это подтверждает необходимость учета, помимо других факторов, жесткостных характеристик нитей при исследовании взаимодействия нитей при формировании ткани и указывает также на ограниченность использования формулы Эйлера для идеальной нити при исследовании процесса формирования ткани.

Вместе с тем результаты исследования свидетельствует о том, что коэффициент трения в заданном диапазоне изменения не оказывает существенного влияния на параметры формирования ткани.

Определенный научный интерес, по нашему мнению, представляет установление законов изменения силы прибоя, натяжений в уточинах, сил взаимного давления между нитями в ЗФТ в течение времени прибоя. Разработанная во второй главе теория формирования ткани позволяет решить и такую задачу. Однако в этом случае под системой (1)…(10) необходимо понимать систему уравнений, описывающую взаимодействие нитей в ЗФТ не в момент крайнего переднего положения берда, а в произвольный момент времени прибоя (можно показать, что при выводе математической модели взаимодействия нитей в ЗФТ в произвольный момент времени прибоя получим систему уравнений, идентичную (1)…(10)).

оте предложены объяснения поведения

экспериментальных данных. На рис. 12, б, в

экспериментальных данных. На рис. 12, б, в приведены кривые изменения

(кривая 1) и здесь же показана осциллограмма силы прибоя (кривая 2) для бязи арт. 222 (по данным В.Н. Васильченко). Обе кривые даны в одном масштабе. Имеет место достаточно хорошее совпадение расчетных и экспериментальных данных. Расхождение в пиковых значениях кривых (по силе прибоя в момент крайнего переднего положения берда) составляет 3,2%.

На рис. 11, а, б приведены кривые изменения других параметров формирования ткани в течение времени прибоя.

В работе предложены объяснения поведения параметров формирования ткани в зависимости от изменения различных факторов, раскрыты причины и механизм снижения натяжения в прибиваемой уточине с увеличением дозировки утка.

Для подтверждения достоверности разработанной теории формирования ткани проведен сравнительный анализ расчетных и существующих экспериментальных данных по параметрам формирования ткани, выполнен комплекс экспериментальных исследований на станке СТБ-2-180. Полученные результаты теоретического исследования достаточно близки к экспериментальным данным, что подтверждает достоверность предложенной теории формирования ткани.

В конце главы приводится новая конструкция тормоза навоя ткацкого станка для обеспечения необходимого режима отпуска и натяжения основы и излагается принцип её действия.

В четвертой главе приводится методика расчета, прогнозирования параметров формирования ткани и исследования влияния на них различных факторов, в основу которой положена разработанная теория формирования ткани, и в частности полученная во второй главе упрощённая математическая модель взаимодействия основных и уточных нитей в ЗФТ.

Разработанная методика позволяет установить такие параметры формирования ткани, как общее количество уточин в ЗФТ, в том числе и количество скользящих по основе уточин, натяжения в нитях при крайнем переднем положении берда, силы взаимного давления между нитями и их смятие, исследовать влияние на эти параметры различных факторов, в том числе и такого важного параметра, каким является заправочное натяжение основы.

Пятая глава посвящена исследованию строения ткани полотняного переплетения. Разработаны расчетные модели и на их основе получены математические модели строения ткани полотняного переплетения как с одинаковой линейной плотностью и структурой нитей в пределах каждой из систем (основная и уточная системы нитей), так и с разными по линейной плотности и структуре уточными нитями (техническая ткань типа ТОПАС).

Математические модели получены на основе нелинейной механики гибкой нити и пригодны для расчета параметров строения и проектирования тканей как с малой, средней плотностью нитей, так и высокоплотных тканей. Полученные математические модели позволяют произвести расчет параметров строения ткани в любой зоне её движения (в опушке, у грудницы, на товарном валике), а также суровой ткани, снятой со станка, то есть ткани в свободном состоянии.

В шестой главе рассмотрено строение тканей саржевого, сатинового и атласного переплетений. Получено обобщенное геометрическое соотношение (условие совместности прогибов) для тканей саржевого, сатинового и атласного переплетений, из которого следует как частный

случай известное геометрическое соотношение Н. Г. Новикова для тканей

полотняного переплетения.

В результате анализа взаимодействия нитей в тканях саржевого, сатинового и атласного переплетений были получены расчетные модели строения тканей данных переплетений при различных раппортах. Для тканей саржевого переплетения разработана обобщенная расчетная модель для любого раппорта переплетения. Приводится методика получения расчетных моделей строения любых правильных сатинов и атласов.

Для обобщенной расчетной модели ткани саржевого переплетения получена обобщенная математическая модель для любого раппорта переплетения. Показано, что полученная математическая модель обладает достаточной универсальностью и остается справедливой для любых правильных сатинов и атласов. Однако в этом случае данной математической модели будут соответствовать конкретные расчетные модели тканей сатинового и атласного переплетений, которые в общем случае при одинаковом раппорте могут отличаться друг от друга и от тканей саржевого переплетения лишь очередностью приложения усилий, передающихся со стороны нитей основы на рассматриваемый отрезок уточины – расчетную модель для утка.

Обобщенная математическая модель для исследования строения тканей саржевого, сатинового и атласного переплетений получена на основе нелинейной механики гибкой нити и позволяет выполнить расчет параметров строения и спроектировать ткани с различной плотностью нитей. На основе этой модели могут быть рассчитаны параметры строения ткани в любой зоне ее движения на станке, а также суровой ткани, снятой со станка.

Седьмая глава посвящена применению разработанной теории строения тканей главных переплетений к решению практических задач.

На основе полученной в пятой главе математической модели строения ткани полотняного переплетения с одинаковой линейной плотностью и структурой нитей в пределах каждой из систем исследовано строение бязи арт. 222 в момент заступа на остановленном станке в опушке, у грудницы, на товарном валике. В частности, получены такие параметры строения ткани, как высоты волн изгиба основы и утка, их отношение, натяжение в уточной нити (в опушке ткани), сила взаимного давления нитей, длины деформированных осей основы и утка, уработки нитей, геометрические плотности ткани у грудницы и на товарном валике. Впервые теоретическими методами определена усадка ткани при её выходе из зоны действия шпаруток. В результате расчетов установлено, что параметры строения ткани по зонам станка существенно отличаются, что говорит о продолжении процесса формирования ткани на участке опушка - товарный валик.

Результаты теоретического исследования строения бязи арт. 222 достаточно близки к фактическим, полученным при замерах непосредственно в ткани в момент заступа на остановленном станке, что свидетельствует о достоверности разработанной теории строения ткани полотняного переплетения.

На основе полученной в пятой главе математической модели строения ткани полотняного переплетения с разными по линейной плотности и структуре уточными нитями выполнен расчет параметров строения стеклокапроновой ткани ТОПАС – 2. Расчетные значения параметров строения хорошо согласуются с фактическими значениями этих параметров.

Разработанная в пятой главе теория строения ткани полотняного переплетения применена для расчета и проектирования высокопрочной технической ткани из сверхвысокомодульных термостойких нитей для армирования пластмасс.

На основе разработанной в шестой главе теории строения тканей саржевого и сатинового переплетений определены формы осевых линий нитей и высоты волн их изгиба в хлопчатобумажных тканях саржа 1/3 и сатин 5/2. Сравнение расчетных осевых линии нитей саржи 1/3 и сатина 5/2 с фотографиями микросреза этих тканей указывает на качественную и количественную близость линий. Расчетные значения высот волн изгиба нитей в элементе ткани также оказались достаточно близки к фактическим, полученным непосредственно в результате замеров в тканях.

ОБЩИЕ ВЫВОДЫ И РЕКОМЕНДАЦИИ

загрузка...