В основе лиссертация Иноземцевой Н,А.

4. Работы, посвященные влиянию технологических параметров изготовления ткани на параметры ее строения и свойства

Установление зависимости между технологическими параметрами изготовления ткани на ткацком станке и параметрами ее строения и свойствами является важной задачей практически для любого исследования. Необходимо вырабатывать ткани с заданными свойствами высокого качества, что предопределяется технологий изготовления тканей.

Практически каждое серьезное научное исследование включает в себя вопросы, связанные с установлением взаимосвязи между технологическими параметрами, параметрами строения вырабатываемых тканей и свойствами используемых нитей.

Работы, основанные на экспериментальном материале, представляют значительный интерес. К таким работам можно отнести труд Алексеева К.Г. Он предложил метод расчета параметров процесса формирования ткани, расчет натяжения нитей основы и утка. Формула для расчета натяжения нити утка, предложенная автором, учитывает высоту волны изгиба нити утка h_v, ее разрывную нагрузку G_y и удлинение l_ру, геометрическую плотность ткани по основе l_o, a также заправочные характеристики: число нитей фона и кромки, ширину проборки основы в бердо В.

.

Натяжение нити основы рассчитывается через натяжение нити утка и средний угол наклона конца отрезка уточины в элементе ткани к плоскости ткани φ_ср. В формуле используются угол наклона конца отрезка нити основы в ткани φ к плоскости ткани и угол полузева в момент прибоя γ:

.

Формулы расчета натяжения нитей основы и утка применены для хлопчатобумажной ткани полотняного переплетения.

Однако, работы теоретического плана, в которых зависимости между технологическими параметрами и свойствами тканей носят в основном экспериментальный характер, справедливы только для исследуемых тканей.

Поэтому значительный интерес представляют работы, в которых устанавливается универсальная взаимосвязь между технологическим параметрами изготовления ткани и ее параметрами строения.

Одним из первых такие зависимости предложил профессор Оников Э.А. Он получил уравнения, позволяющие рассчитать высоты волн изгиба нитей основы и утка в ткани полотняного переплетения на основе решения дифференциального уравнения изгиба нитей [4.5, 4.6]. Эти формулы учитывают такие технологические характеристики, как сила нормального давления нитей друг на друга N, натяжение нитей F, а также параметры строения, включающие геометрические плотности ткани Р, линейные плотности используемых нитей Т и свойства нитей, как модуль упругости Е и момент инерции θ:

; .

Очень ценным является то, что профессор Оников Э.А. первым при рассмотрении исследуемых процессов сумел учесть сжатие нитей в ткани. Им разработано специальное приспособление для определения характеристик на сжатие нитей, которое совместимо с электронным микроскопом, что позволяет получать интересные и необходимые данные.

Расчеты по разработанным профессором Ониковым Э.А. зависимостям дают хорошие результаты.

Профессор Степанов Г.В. [4.7, 4.8, 3.4] при исследовании тканей специального назначения получил функциональные зависимости между параметрам) строения тканей и технологическими параметрами их изготовления на ткацком станке. Несмотря на то, что вид полученных Степановым Г.В отличается от формул профессора Оникова Э.А.. зависимости носят аналогичный характер.

Формула Степанова Г.В. позволяет при известном натяжении основной нити и заданном коэффициенте фазы строения ткани определить необходимое натяжение уточной нити, чтобы получить ткань заданного строения. Данную задачу он решает при изготовлении стеклокапроновых тканей на бесчелночных ткацких станках СТБ.

Профессор Милашюс В.М. [2.18] предложил деформационный метод установления взаимосвязи между технологическими параметрами и параметрами строения ткани. Предложенное уравнение имеет вид:

,

где F_o, F_у – натяжение основы и утка соответственно; Р_о, Р_у – плотности ткани по основе и по утку соответственно; ε_o, ε_у – относительные деформации основы и утка соответственно; h_o, h_у – высоты волн изгиба основы и утка соответственно.

Кроме того, профессор Милашюс В.М. рекомендует определять натяжение и деформацию нитей с учетом релаксационных явлений.

Профессор Николаев С.Д. [2.19] предложил два пути решения вышеуказанной проблемы. Первый – решение дифференциального уравнения изгиба нитей основы и утка позволило получить зависимость с учетом вязкоупругих связей по линейной модели изгиба. Если считать, что нити являются упругими телами, то получаются зависимости, похожие на формулы профессора Оникова Э.А. Учениками профессора Николаева С.Д. решены дифференциальные уравнения изгиба нитей основы и утка для тканей главного, производных от главного и комбинированного класса переплетений.

Второй путь – при помощи нелинейной теории изгиба. Получены зависимости, позволяющие с большой степенью точности рассчитать параметры строения ткани. Второй путь дает более точные результаты, а главное с точки зрения физики рассматриваемого процесса он наиболее эффективен.

В работе проф. Николаева С.Д. [2.25] подробно показано, что основные технологические параметры, такие как заступ, заправочное натяжение нитей основы, положение скала по вертикали – в значительной степени определяют строение ткани: уработку основных и уточных нитей, фазу строения получаемой ткани, размеры поперечных сечений нитей основы и утка, физико-механические свойства, а именно разрывную нагрузку и разрывное удлинение, линейную плотность нитей, неровноту нитей и другие показатели. Автор приводит формулы для расчета высот волн изгиба нитей основы и утка без учета смятия:

При необходимости расчёта высот волн изгиба нитей основы и утка в ткани с учётом вязкоупругих свойств нитей автор предлагает использовать следующие формулы:

В работе Николаева [3.23] указано о том, что на кафедре ткачества Московского государственного текстильного университета имени А.Н.Косыгина разработана программа проектирования технологического процесса изготовления ткани с заданными свойствами. Подходы к проектированию процесса ткачества в данном случае принципиально отличаются от принятых ранее тем, что критерием являются ткани заданного строения, с теми свойствами и с тем качеством, которые необходимы потребителю. Так, при проектировании новой ткани определяются условия её изготовления, рациональный тип ткацкого станка, его скоростной режим, оптимальные технологические параметры, обеспечивающие выполнение указанного критерия. При этом если необходимую ткань нельзя получить на действующем ткацком станке, можно будет спрогнозировать технические условия ко вновь создаваемому станку, который обеспечит выработку ткани с заданными параметрами строения и свойствами.

Исследования, проведённые Раченковой О.М. в работе [2.31] позволили разработать универсальные формулы для расчета функциональных зависимостей между технологическими параметрами изготовления тканей и параметрами их строения для любых однослойных тканей мелкоузорчатого строения. Так, высоты волн изгиба нитей основы и утка в ткани автор предлагает вычислять по формулам:

А порядок фазы строения ткани (ПФС) по формуле:

Автором также разработаны универсальные формулы для расчета

функциональных зависимостей между технологическими параметрами изготовления тканей и параметрами их строения для любых однослойных тканей с учетом пространственного расположения нитей в ткани.

Важным в работе Раченковой О.М. является то, что ею создан алгоритм программы расчета технологических параметров изготовления ткани и параметров её строения, позволяющий строить любые переплетения, производить расчет их параметров и записывать данные в табличном виде отдельным файлом.

Анализ работ, посвящённых данной теме позволяет сделать выводы о том, что технологические параметры изготовления ткани определяют свойства и строение вырабатываемой ткани и наоборот, заданные параметры строения и свойства ткани обуславливают установку тех или иных технологических параметров её изготовления.

Новым в этих исследованиях является то, что получены зависимости с учетом вязкоупругих свойств нитей.

Профессором Николаевым С.Д. доказано, что расчеты, проведенные по линейной теории изгиба, и расчеты, проведенные по нелинейной теории изгиба, дают одинаковые результаты, если отношение высот волн изгиба к геометрическим плотностям ткани не превышает 30 %. Для большинства исследуемых тканей это требование выполняется.

Заслуживают внимания исследования Б.М.Примаченко [4.9, 3.5]. Он подробно исследовал процесс фронтального прибоя уточной нити на ткацком станке и установил взаимосвязь между силовыми характеристиками процесса и геометрическими характеристиками вырабатываемой ткани.

Интересны экспериментальные исследования профессора Власова П.В. [1.5, 1.6]. Он предложил бесконтактный способ установления взаимосвязи между технологическими параметрами и параметрами строения на основе использования радиоактивного излучения β-источников. Достоинством этого метода является и то, что при помощи радиоактивных источников можно управлять технологией изготовления и строением тканей. Однако, в целом весьма положительная идея не нашла выхода в промышленности и в научных исследованиях, хотя высказана была более 40 лет назад.

Практически в каждом научном исследовании устанавливаются зависимости между параметрами строения ткани, технологическими параметрами и свойствами нитей и тканей. Но в основном получаемые зависимости имеют регрессионный характер.