Электронный научный журнал
Современные проблемы науки и образования
ISSN 2070-7428
"Перечень" ВАК
ИФ РИНЦ = 0,931

АНАЛИЗ ВЗАИМОДЕЙСТВИЯ ОСНОВНЫХ И УТОЧНЫХ НИТЕЙ ВО ВРЕМЯ ПРИБОЯ УТОЧНОЙ НИТИ К ОПУШКЕ ТКАНИ НА ТКАЦКОМ СТАНКЕ СТБМ-180

Назарова М.В., Романов В.Ю.
Данная работа посвящена анализу взаимодействия основных и уточных нитей во время прибоя уточной нити к опушке ткани на ткацком станке СТБМ-180. Предложен метод расчета технологических параметров в процессе «мягкого» и «жесткого» прибоя при изготовлении петельных тканей, позволяющий на аналитическом уровне получить значения натяжения основы и утка, силы прибоя и величины прибойной полоски при изготовлении петельной ткани.
прибой утка
петельные ткани
взаимодействие нитей в ткани.

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] 

Параметры

Размерность

Величина

1

2

3

Сырье: основа

уток

-

-

х/б

х/б

Линейная плотность нитей:

коренная основа

петельная основа

уток

текс

текс

текс

20х2

29х2

50

Плотность ткани по направлению:

коренной основы

петельной основы

утка

нит/дм

нит/дм

нит/дм

130

130

175

Размеры суровой ткани

см

41х82

Уработка нитей:

коренной основы

петельной основы

утка

%

%

%

12

70,7

3,1

Поверхностная плотность ткани

г/м2

380

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:

F0K и F1K - натяжение коренной основы с внешней стороны от прибиваемой уточины и на отрезке между прибиваемой и прибитой
уточинами;

F0П и F1П - натяжение петельной основы с внешней стороны от прибиваемой уточины и на отрезке между прибиваемой и прибитой
уточинами;

RК и RП - натяжение прибиваемой уточины под коренной и петельной основой;

ΨК и ΨП ‒ углы наклона нити коренной и петельной основы к горизонтальной плоскости с внешней стороны от прибиваемой уточины;

δК и δП - углы наклона нити коренной и петельной основ к горизонтальной плоскости между первой и второй уточинами раппорта;

αК и αП - углы наклона нити коренной и петельной основ к горизонтальной плоскости между второй и первой уточинами раппорта;

βК и βП - 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.

з

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

з 

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

 а

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:

1

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

2

где fК и fП - коэффициенты трения основных и уточных нитей.

Решая совместно приведенные уравнения, получим:

5

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

5

После прибоя уравнения равновесия примут вид:

F1K cos и - F0K cos шK = 0

f

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

f

Следовательно, можно записать:

f

Тогда

f

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: d0K d0П  dy

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

dов, dув, dог, dуг

3) Расчет момента инерции для основных и уточных нитей для круглого и эллипсообразного сечения: Iо, Iу

4) Расчет отношения высот волн изгиба основы и утка: φК, φП

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

h0K + hy = d0K + dy = dовК + dув = const

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

h0П + hy = d0П + dy = dовП + dув

где hоК , hоП, hуК, hуП - высота волны изгиба для нитей коренной и петельной основы и нитей утка от них соответственно.

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

а

6) Рассчитываем углы θ, δК, δП, αК, αП, φ, γ, βК, βП.

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∙Fпр

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

F п. пр. оп = 1,8∙Fзапр

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

αК, δК, θ = 90°, δП, αП, 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.

Библиографическая ссылка

Назарова М.В., Романов В.Ю. АНАЛИЗ ВЗАИМОДЕЙСТВИЯ ОСНОВНЫХ И УТОЧНЫХ НИТЕЙ ВО ВРЕМЯ ПРИБОЯ УТОЧНОЙ НИТИ К ОПУШКЕ ТКАНИ НА ТКАЦКОМ СТАНКЕ СТБМ-180 // Современные проблемы науки и образования. – 2010. – № 6.;
URL: http://www.science-education.ru/ru/article/view?id=4560 (дата обращения: 05.08.2021).

Предлагаем вашему вниманию журналы, издающиеся в издательстве «Академия Естествознания»
(Высокий импакт-фактор РИНЦ, тематика журналов охватывает все научные направления)

«Фундаментальные исследования» список ВАК ИФ РИНЦ = 1.074