Scientific journal

Modern problems of science and education

ISSN 2070-7428

"Перечень" ВАК

ИФ РИНЦ = 1,006

Прибой утка является одной из основных технологических операций процесса формирования ткани на ткацком станке, заключающийся в приведении каждой уточной нити в назначенное положение в ткани. При выработке большинства тканей во время прибоя нити работают в наиболее напряженных условиях, особенно на участке «опушка-ремиз», тем более это относится к петельным тканям, где осуществляется прибой сразу нескольких нитей утка. Поэтому исследования процесса прибоя, условий, при которых он протекает на ткацком станке, имеет очень большое значение для технологии ткачества.

В качестве объекта исследования была выбрана хлопчатобумажная петельная ткань [2]. Особенностью строения петельной ткани является то, что для её выработки требуется две системы основных и одна система уточных нитей. Характеристика исследуемой петельной ткани представлена в таблице.

Коренная основа переплетается с утком переплетением полурепс основный 2/1, петельная основа переплетается с утком также переплетением полурепс основный 2/1, соотношение между числами основных нитей равно 1:1. К опушке ткани будет одновременно прибиваться три уточные нити, так как раппорт по утку равен 3.

Таблица

Характеристика исследуемой ткани [7] 

При рассмотрении взаимодействия нитей основы и утка, для упрощения расчетов, необходимо принять некоторые допущения [5, 6]. Сила прибоя, действующая на формируемый элемент ткани в процессе прибоя, намного превышает силы инерции самих нитей. Пренебрегая силами инерции нитей и используя принцип Даламбера, мы можем описывать движение нитей равенствами, формально совпадающими с уравнениями равновесия. Однако в отличие от истинного равновесия, когда нить не меняет своего положения, рассматриваемая нить в данном случае будет двигаться, но при этом действующие на нить силы уравновешиваются.

Расчет технологических параметров прибоя уточной нити к опушке ткани проведен для хлопчатобумажной петельной ткани. Рассчитывались следующие силы: натяжение основы у опушки ткани, силы натяжения основной нити внутри формируемого элемента ткани, силы натяжения уточной нити внутри формируемого элемента ткани, силы прибоя, сила трения [3, 7].

На рисунках 1-3 представлены схемы действия сил на коренную и петельную основу и уток при фронтальном прибое. Также считаем, что нити гибкие и растяжимые. На рисунках 1 - 3 имеются следующие обозначения:

F₀^K и F₁^K - натяжение коренной основы с внешней стороны от прибиваемой уточины и на отрезке между прибиваемой и прибитой
уточинами;

F₀^П и F₁^П - натяжение петельной основы с внешней стороны от прибиваемой уточины и на отрезке между прибиваемой и прибитой
уточинами;

R^К и R^П - натяжение прибиваемой уточины под коренной и петельной основой;

Ψ^К и Ψ^П ‒ углы наклона нити коренной и петельной основы к горизонтальной плоскости с внешней стороны от прибиваемой уточины;

δ^К и δ^П - углы наклона нити коренной и петельной основ к горизонтальной плоскости между первой и второй уточинами раппорта;

α^К и α^П - углы наклона нити коренной и петельной основ к горизонтальной плоскости между второй и первой уточинами раппорта;

β^К и β^П - угол наклона прибиваемой нити утка к горизонтальной плоскости под коренной и петельной основой;

θ - угол наклона коренной основы к горизонтальной плоскости между прибиваемой и прибитой нитями утка;

φ - угол наклона коренной основы к горизонтальной плоскости между второй и третьей уточинами раппорта;

γ - угол наклона коренной основы к горизонтальной плоскости между третьей и второй уточинами раппорта.

Рис. 1. Геометрическая модель строения петельной ткани (вдоль коренной основы)

Рис. 2. Геометрическая модель строения петельной ткани (вдоль петельной основы)

Рис. 3. Геометрическая модель строения петельной ткани (вдоль утка)

Рассмотрим равновесие системы, состоящей из элементов нитей основы и утка, находящихся в соприкосновении. Сумма проекций действующих сил на оси X и Z будет равна:

Свяжем натяжение коренной и петельной основ с внешней стороны от прибиваемой уточины и между прибиваемой и ранее прибитой уточинами, следующими выражениями:

где f_К и f_П - коэффициенты трения основных и уточных нитей.

Решая совместно приведенные уравнения, получим:

Сила трения действующая при скольжении утка по коренной и петельной основам:

После прибоя уравнения равновесия примут вид:

F₁^K cos и - F₀^K cos ш^K = 0

Так как сила трения изменила направление, то она будет описываться следующим образом:

Следовательно, можно записать:

Тогда

На основе полученных уравнений, разработана методика расчета технологических параметров прибоя уточной нити к опушке петельной ткани.

Приведённые выше формулы были реализованы для петельной ткани при условии, что сечение нитей основы и утка являются круглыми. Однако нити в ткани по сравнению с нитями до ткачества претерпевают изменения поперечных размеров вследствие смятия и вытягивания на станке.

В связи с этим алгоритм расчета параметров прибоя будет следующий:

1) Расчет диаметров нитей коренной и петельной основы и утка до ткачества: d₀^K d₀^П  dy

2) Расчёт диаметров нитей в ткани определяются с учетом коэффициентов смятия по горизонтали η_г и вертикали η_в:

d_ов, d_ув, d_ог, d_уг

3) Расчет момента инерции для основных и уточных нитей для круглого и эллипсообразного сечения: I_о, I_у

4) Расчет отношения высот волн изгиба основы и утка: φ_К, φ_П

5) Новиковым Н.Г. дано понятие основного геометрического свойства однослойной ткани следующего содержания:

h₀^K + h_y = d₀^K + d_y = d_ов^К + d_ув = const

Для нитей петельной основы эта формула до момента прибоя утка будет выглядеть так:

h₀^П + h_y = d₀^П + d_y = d_ов^П + d_ув

где h_о^К , h_о^П, h_у^К, h_у^П - высота волны изгиба для нитей коренной и петельной основы и нитей утка от них соответственно.

С учетом h₀ = φh_y и геометрического свойства однослойной ткани высоту волны изгиба нитей основы и утка можно определить так:

6) Рассчитываем углы θ, δ^К, δ^П, α^К, α^П, φ, γ, β^К, β^П.

7) Проводим расчет натяжения основы у опушки ткани.

8) Натяжение основы при прибое в зоне «скало-ламели» принимаем примерно в 1,5 раза больше заправочного натяжения нитей коренной и петельной основы [4].

9) Натяжение основы при прибое у опушки ткани принимается равным:

F _{пр. оп.} = 1,8∙F_пр

10) Натяжение основы после прибоя у опушки ткани принимается равным:

F _{п. пр. оп} = 1,8∙F_запр

11) Проводим расчет сил, действующих в ткани в начальный момент прибоя: сила натяжения основной нити в ткани; сила прибоя; сила натяжения уточной нити; сила трения, действующая при скольжении утка по основе.

12) Проводим расчет сил, действующих в ткани, в конечный момент прибоя по аналогичным формулам, но принимаем, что углы

α^К, δ^К, θ = 90°, δ^П, α^П, φ, = 90°, γ <90°

13) Проводим расчет сил, действующих в ткани в послеприбойный период.

Вывод: В результате проведённого исследования был предложен метод расчета технологических параметров в процессе «мягкого» и «жесткого» прибоя при изготовлении петельных тканей на основе рассмотрения квазистатической системы, позволяющий на аналитическом уровне получить значения натяжения основы и утка, силы прибоя и величины прибойной полоски при изготовлении петельной ткани.

Список литературы

1. Назарова М.В., Давыдова М.В. О разработке автоматизированных методов проектирования тканей по заданным эксплуатационным характеристикам // Фундаментальные исследования. - 2008. - 1. - С. 77-78.
2. Назарова М.В., Давыдова М.В. Создание технологии изготовления тканей, соответствующей новым модным тенденциям // Современные наукоемкие технологии. - 2008. - 10. - С. 76-77
3. Назарова М.В., Романов В.Ю. Определение оптимальных заправочных параметров строения петельной ткани // Современные проблемы науки и образования. - 2007. - 4. - С. 92-98.
4. Назарова М.В., Трифонова Л.Б. Исследование влияния положения скало относительно уровня грудницы на физико-механические свойства ткани // Современные наукоемкие технологии. - 2008. - 10. - С. 75-76.
5. Назарова М.В., Фефелова Т.Л. Особенности проектирования тканей, защищающих человека от неблагоприятных условий крайнего севера // Современные проблемы науки и образования. - 2007. - 4. - С. 86-91.
6. Назарова М.В., Фефелова Т.Л. Разработка автоматизированного метода проектирования ткани для спецодежды по толщине и поверхностной пористости ткани // Современные проблемы науки и образования. - 2007. - 4. - С. 104-110.
7. Романов В.Ю. Разработка оптимальных технологических параметров выработки петельной ткани: Дис. канд. техн. наук. - МГТУ им. А.Н. Косыгина, 2009. - 201 с.