Одной из составляющих изменения прочностных характеристик ткани является изменение механических свойств нитей при формировании из них ткани.

Основными показателями механических свойств нитей являются полуцикловые и многоцикловые разрывные нагрузки, а также многоцикловые истирающие нагрузки.

В качестве объекта исследования была выбрана хлопчатобумажная петельная ткань. 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 1.

Таблица 1

Характеристика исследуемой ткани [5, 7] 

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.

Анализ многочисленных научных исследований [1-4] показал, что технологические параметры заправки ткацкого станка оказывают значительное влияние на строение и свойства тканей, выработанных на ткацком станке, а также на свойства нитей, используемых в ткачестве. Для выявления изменения свойств нитей до и после процесса ткачества, в зависимости от заправочных параметров станка, испытания проводились для нитей коренной и петельной основ, вынутых из ткани и сравнивали полученные показатели с аналогичными показателями свойств этих нитей до ткачества.

Испытания нитей на устойчивость к многоцикловым нагрузкам - выносливости к многократному растяжению и стойкости к истиранию, позволяют установить пригодность сырья для выработки ткани заданного строения на данном типе станка. Полуцикловые характеристики - разрывная нагрузка и разрывное удлинение дают информацию о предельных возможностях материала.

Разрывная нагрузка и удлинение нитей основы и утка определялись на универсальной разрывной машине ФП-10. Испытания проводились в соответствии с ГОСТ 6611.2-73.Определение долговечности нитей при истирании проводили на приборе ИПП. Испытания проводились в соответствии с ГОСТ 66110-73

Долговечность нитей при многократном растяжении определяли с помощью пульсатора ПН-5 по ГОСТ 28890-90.Результаты исследования нитей коренной и петельной основы и утка до ткачества на устойчивость к воздействию многоцикловых и полуцикловых нагрузок приведены в таблице 2.

Таблица 2

Устойчивость нитей до ткачества к многоцикловым и полуцикловым нагрузкам 

Между нитями в процессе ткачества происходит зацепление и трение друг о друга. При большом количестве, хоть и располагаются нити основы на ткацком станке параллельно друг относительно друга, такие взаимодействия приводят к их обрывности.

Результаты исследования нитей коренной и петельной основы и утка после ткачества на устойчивость к воздействию многоцикловых и полуцикловых нагрузок приведены в таблице 3.

Таблица 3

Устойчивость нитей после ткачества к многоцикловым и полуцикловым нагрузкам 

Для оценки степени влияния основных технологических параметров выработки петельной ткани на свойства ткани в качестве управляемых параметров выбраны:

Х₁ - заправочное натяжение коренной основы, сН;

Х₂ - заправочное натяжение петельной основы, сН;

Х₃ - величина задней части зева (вынос зева), мм.Эксперимент проводился по одной из матриц Бокса - В3, так как она удовлетворяет требованиям оптимальности оценок коэффициентов модели и выходных параметров при меньшем числе опытов.

В таблице 4 представлены результаты исследования нитей основы и утка, вынутых из ткани, на стойкость к истиранию. Испытания проводились на самоистирание пряжи в петле до полного разрушения по стандартной методике.

Таблица 4

Изменение в процессе ткачества свойств нитей - стойкость к истиранию 

Так как многоцикловые нагрузки, а именно, выносливость к многократному растяжению на станке испытывают нити основы, то испытания проводились только для коренной и петельной системы нитей.

Результаты исследования нитей вынутых из ткани на выносливость к многократному растяжению приведены в таблице 5.

Таблица 5

Изменение в процессе ткачества свойств нитей - выносливость к многократному растяжению 

После математической обработки результатов экспериментальных исследований [1, 3, 4], на ЭВМ получены следующие уравнения регрессии:

- стойкость к истиранию нитей коренной основы (циклов)

- стойкость к истиранию нитей петельной основы (циклов)

- стойкость к истиранию нитей утка (циклов)

- выносливость к многократному растяжению коренной основы

- выносливость к многократному растяжению петельной основы

В качестве метода оптимизации исследуемого технологического процесса использован метод канонического преобразования математической модели. Построены двухмерные сечения поверхности отклика при фиксированном третьем факторе.

На основании анализа уравнений регрессии, характеризующих двухмерные сечения и изучения графического изображения сечений поверхностей отклика можно сделать следующие выводы:

1) максимальное влияние на полуцикловые характеристики (разрывная нагрузка и разрывное удлинение) нитей основы и утка оказывает заправочное натяжение нитей основы;

2) максимальное влияние на стойкость к истиранию нитей коренной основы оказывает заправочное натяжение нитей петельной основы;

3) максимальное влияние на стойкость к истиранию нитей петельной основы оказывает заправочное натяжение нитей петельной основы;

4) максимальное влияние на стойкость к истиранию нитей утка оказывает заправочное натяжение нитей петельной основы;

5) оптимальные технологические параметры выработки петельных тканей, позволяющие вырабатывать ткань с максимальной стойкостью к истиранию нитей коренной основы (Y₇ = 137,6 цикла) следующие: Х₁ = 48,4 сН; Х₂ = 30 сН; Х₃ = 410 мм;

6) оптимальные технологические параметры выработки петельных тканей, позволяющие вырабатывать ткань с максимальной стойкостью к истиранию нитей петельной основы (Y₈ = 278,3 цикла) следующие: Х₁ = 48,5 сН; Х₂ = 30 сН; Х₃ = 410 мм;

7) оптимальные технологические параметры выработки петельных тканей, позволяющие вырабатывать ткань с максимальной стойкостью к истиранию нитей утка (Y₉ = 193,5 цикла) следующие: Х₁ = 70 сН; Х₂ = 41,1 сН; Х₃ = 410 мм;

8) максимальное влияние на выносливость к многократному растяжению коренной основы оказывает заправочное натяжение нитей петельной основы;

9) максимальное влияние на выносливость к многократному растяжению петельной основы оказывает заправочное натяжение нитей петельной основы;

10) оптимальные технологические параметры выработки петельных тканей, позволяющие вырабатывать ткань с максимальной выносливостью к многократному растяжению нитей коренной основы (Y₁₀ = 7592 цикла) следующие:

Х₁ = 70 сН; Х₂ = 43,5 сН; Х₃ = 410 мм;

11) оптимальные технологические параметры выработки петельных тканей, позволяющие вырабатывать ткань с максимальной выносливостью к многократному растяжению нитей петельной основы (Y₈ = 9618 циклов) следующие:

Х₁ = 40 сН; Х₂ = 365,6 сН; Х₃ = 310 мм.

Список литературы

1. Назарова М.В. Метод получения математической модели натяжения основы на ткацком станке при использовании интерполяционного полинома Стирлинга // Технология текстильной промышленности. - 2007. - 5. - С. 32-34.
2. Назарова М.В. Эффективность использования различных полиномов при исследовании натяжения нитей по переходам ткацкого производства // Технология текстильной промышленности. - 2007. - 2. - С. 48-50.
3. Назарова М.В., Березняк М.Г. Использование интерполяционного полинома Чебышева для анализа натяжения нитей основы // Фундаментальные исследования. - 2006. - 12. - С. 73-74
4. Назарова М. В., Березняк М. Г. Разработка автоматизированного метода приближения функций с использованием полинома Лагранжа для описания технологического процесса ткачества // Успехи современного естествознания. - 2006. - 12. - С. 90-91
5. Назарова М.В., Романов В.Ю. Анализ напряженно-деформированного состояния основных нитей на ткацком станке СТБМ-180 при выработке петельных тканей (статья) // Современные проблемы науки и образования. - 2007. - 4. - С. 111-117.
6. Назарова М.В., Фефелова Т.Л. Исследование влияния величины уработки основных и уточных нитей на свойства ткани вельвет-корд // Успехи современного естествознания. - 2008. - 12. - С. 71-72.
7. Романов В.Ю. Определение оптимальных параметров изготовления хлопчатобумажной ткани (статья) //Известия Вузов: Технология текстильной промышленности. - Иваново, 2008. - 2. - С. 64-66.