Автоматизация расчетов параметров структуры трикотажных полотен на основе аналитических подходов

Актуальность темы

.

В трикотажной промышленности России преобладают малые и средние предприятия, выпускающих изделия небольшими партиями. Они вынуждены непрерывно обновлять ассортимент и разрабатывать новые модели для каждого сезона, работать с новыми видами пряжи, обеспечивая конкурентоспособность выпускаемой продукции. При этом предприятия осуществляют не только подготовку производства изделий, но и проектирование трикотажных полотен. Разрабатывается не только конструкторско-технологическая документация на каждую модель, но и структура трикотажа в совокупности с программой вязания полотна и контуров деталей изделия. Это значительно повышает затраты на подготовку производства.

Проектирование трикотажных полотен предполагает определение параметров структуры и разработку программ их вязания. При высоком уровне автоматизации современного вязального оборудования и разнообразии ассортимента пряжи при расчетах параметров структуры трикотажных полотен применяются эмпирические модели, разработанные для классических видов пряжи и базовых переплетений и не позволяющие учесть возможности изменения условий вязания: вида пряжи, параметров петлеобразующих органов вязального оборудования и глубины кулирования.

Вследствие невысокой точности расчетных параметров трикотажных полотен, полученных с применением эмпирических моделей, возникает необходимость выполнения множества опытных образцов, что увеличивает длительность проектирования и материальные затраты предприятия на его выполнение.

Актуальным представляется автоматизация расчетов петельной структуры трикотажных полотен для различных видов нитей, переработка которых на вязальных машинах обеспечивается определенными условиями вязания. Решение проблемы предполагает обязательное математическое моделирование структуры трикотажного полотна.

Реализация аналитических подходов для автоматизированного проектирования позволяет повысить точность расчетов, качество проектных решений и обеспечить повышение эффективности подготовки производства.

Диссертационная работа является частью научно-исследовательской работы по научному направлению кафедры технологии швейных изделий Омского государственного института сервиса (НИР ГБ 01−05 по разработке ассортимента трикотажных изделий из нитей новых структур, № ГР 012.0.503 414).

Целью диссертационной работы является повышение точности расчетов параметров структуры трикотажных полотен на основе внедрения аналитических подходов и автоматизации проектирования.

Для достижения поставленной цели в работе решаются следующие научные и практические задачи: разработка моделей для определения длины элементов структуры трикотажных полотен с учетом условий вязанияразработка математической модели формы петли трикотажа для определения основных параметров структуры полотнапроведение экспериментов по оценке точности расчетных параметров структуры трикотажных полотенразработка алгоритмов и пользовательского приложения для автоматизации расчетов параметров структуры трикотажных полотенапробация пользовательского приложения при решении практических задач расчета параметров структуры трикотажных полотен.

Методы исследований. В теоретических исследованиях применяются теория упругости стержней, положения аналитической и дифференциальной геометрии и векторной алгебрычисленные методы решения нелинейных трансцендентных уравнений: Ньютона, бисекцииметод Хука-Дживсапрограммирование в среде Microsoft Visual С++. Для экспериментальных исследований применяются стандартные и оригинальные методики исследований структуры и свойств нитей и трикотажных полотен.

На защиту выносится: аналитические уравнения длины нити для шести элементов структуры трикотажных полотен, полученные на основе геометрических моделей расположения нити на иглах при петлеобразованииматематическая модель формы петли трикотажа, полученная на основе теории гибких стержней в виде системы обыкновенных дифференциальных уравнений, и ее решение в виде краевых условий для расчета параметров петель трикотажных полотен базовых переплетенийалгоритм записи и анализа раппорта переплетений.

Научная новизна работы: получены аналитические уравнения длины элементов структуры трикотажных полотен с учетом условий вязания, отличающиеся универсальностью и применением для их решения численных методов, обеспечивающие точность параметров структуры полотна и возможность автоматизации расчетовразработана математическая модель формы петли трикотажа в виде системы дифференциальных уравнений, позволяющая рассчитывать параметры формы петли заданной длины, решение которой в виде краевых условий получено для петель трикотажа базовых переплетений ластик и гладь по моделям равновесия петель в полотнеразработаны алгоритмы записи и анализа раппорта переплетений и расчета параметров структуры трикотажных полотен с учетом условий вязания.

Практическая значимость работы.

Предложенный аналитический подход к расчётам параметров структуры трикотажных полотен и полученные математические модели могут быть применены для решения практических задач проектирования трикотажных полотен и изделий. Применение математических моделей и алгоритмов для автоматизации отдельных этапов проектирования трикотажных полотен позволит сократить сроки проектирования и расходы на его выполнение.

Разработанное пользовательское приложение, в котором реализован аналитический подход, может применяться в экспериментальных цехах предприятий для проектирования трикотажных полотен, а в совокупности с САПР одежды — для проектирования трикотажных изделий, а также в процессе подготовки специалистов.

Структура и объем диссертационной работы. Работа состоит из введения, четырёх глав и заключения, списка использованных источников, включающего 126 наименований, и 8 приложений. Диссертация изложена на 130 страницах печатного текста, содержит 7 таблиц, 40 рисунков.

1. Андреев, А. Ф. Компьютерная визуализация трикотажа / А. Ф. Андреев // Компьютерные технологии в образовательной и научной деятельности: сборник научных трудов. — М.: Московская государственная текстильная академия им А. Н. Косыгина, 2001. 27−30.

2. Андреев, А. Ф. Компьютерный анализ структурных характеристик трикотажных полотен / А. Ф. Андреев, Ю. К. Завалов, Н. В. Галушкина // Известия высших учебных заведений. Технология текстильной промышленности. -2005, № 5. — 57−60.

3. Андреева, М. В. САПР «Ассоль» — комплексная автоматизация швейного производства / М. В. Андреева, Д. В. Лихачев, К. Г. Андреева // Швейная промышленность. — 2002, № 1. — 42−43.

4. Боровков, В. В. Разработка системы автоматизигрованного проектирования трикотажа технического назначения. Дисс. … канд. техн. наук. Спец. 05.19.03 — М.: Московская государственная текстильная академия им. А. Н. Косьтгина, 1999. — 167 с.

5. Бронз, Г. А. Интернет — для разработки базы данных современного вязального оборудования / Г. А Бронз, М, М. Пискунов // В мире оборудования. -2001, № 4. С 14−18.

6. Бронз, Г. А. Автоматизация этапа технологической подготовки трикотажного производства / Г. А. Бронз, B.C. Рыбина, М. Н. Пескунов // Известия высших учебных заведений. Технология текстильной промышленности. — 2000, № 2. — 84 — 87.

7. Гарбарук, В. Н. Проектирование трикотажных машин. — Л.: Машиностроение, 1980.-311с.

8. Гензер, М. Лечебный трикотаж. — М.: Легкая индустрия, 1973. — 264 с.

9. Гмурман, В. Е. Теория вероятностей и математическая статистика. — М.: Высшая школа, 1977. — 479 с.

10. Горская, Н. Н. Метод проектирования фасонных нитей для регулярных трикотажных изделий с рисунком // Дисс. … канд. техн. наук. Спец. 05.19.01 — Кострома: Костромской государственный технический университет, 2000.— 138 с.

11. ГОСТ 8846– — 87. Полотна и изделия трикотажные. Методы определения линейных размеров, перекоса, числа петельных рядов и петельных столбиков и длины нити в петле. — Взамен ГОСТ 8846–77- введ. 21.12.1987 — М.: Изд-во стандартов, 1987. — 13 с.

12. ГОСТ 427–75. Линейки измерительные. Технические условия. — Взамен ГОСТ 427–56- введ. 01.01.1977;М.: Изд-во стандартов, 1975. — 6с.

13. ГОСТ 25 042–81, Машины вязальные. Классы. Теоретические шаги иглввед. 01.01. 1982 — М.: Изд-во стандартов, 1981. — 8с.

14. Далидович, А. Основы теории вязания — М.: Легкая индустрия, 1970.-433 с.

15. Дзюба, В. И. Однопараметрическая геометрическая модель трикотажа // Известия высших учебных заведений. Технология текстильной промышленности. — 2005, № 4. — 59−62.

16. Дроздова, Г. И. Использование численных методов в расчетах параметров петельной структуры трикотажных полотен / Г. И. Дроздова, Л. Ф. Немирова // Научный вестник Новосибирского государственного технического университета. — 2008, № 2 (31). — 3−14.

17. Дроздова, Г. И. Создание формы трикотажного изделия в пределах одного переплетения / Г. И. Дроздова, В. А. Батурина // Омский научный вестник. — 2004, № 1 (26). — 112−113.

18. Ермохина, Т. Е. Исследование перетяжки нити в процессе петлеобразования на плосковязальньгх: машинах / Т. Е. Ермохина, Е. Н. Колесникова — Вестник Димитровградского института технологии, управления и дизайна. -2005, № 2. — 43−45.

19. Игонина, М. А. Компьютерное проектирование трикотажных полотен из многоцветной пряжи / М. А. Игонина, П. А. Севостьянов // Известия высших учебных заведений. Технология текстильной промышленности. — 2002, № 4 — 5. — С. 158−159.

20. Игонина, М. А. Автоматизированные методы проектирования трикотажных полотен из многоцветной пряжи // Автореф. дисс канд. техн. наук. Спец. 05.13.06. — М.: Московский государственный текстильный университет им. А. Н. Косыгина, 2004. 16 с.

21. Катаева, Б. Использование компьютерных технологий для оценки структурных характеристик нитей / Б. Катаева, Л. Ф. Немирова // Научный альманах. Спецвыпуск журнала Текстильная промышленность. — 2006, № 8. — 2 — 5.

22. Катаева, Б. Совершенствование методов и оценка структурных характеристик нитей с использованием компьютерных технологий / Б. Катаева, Л. Ф. Немирова // Омский научный вестник. — 2006, № 1 (34). — 162−165.

23. Карташова, Е. В. Разработка метода автоматизированного проектирования гардинно-кружевных основовязаных полотен // Известия высших учебных заведений. Технология текстильной промышленности. — 1998, № 2. — 65 — 68.

24. Кобляков, А. И. Структура и механические свойства трикотажа. — М.: 1973.-367с.

25. Колесникова, Е. Н. Основы проектирования технологии петлеобразования. // Автореф. дисс. … докт. техн. наук. Спец. 05.19.02. — М.: Московский государственный текстильный университет им. А. Н. Косыгина- 2001. 30 с.

26. Королева, Н. А. Уточнение параметров, определяющих длину нити в петле // Н. А. Королева, В. П. Щербаков. / Тезисы докладов международной научно-технической конференции. — Иваново: Ивановская государственная текстильная академия: 2001. — 178—180.

27. Короткова, И. В. Обзор швейных САПР (возникновение и развитие) / И. В. Короткова, В. Мелкова // Швейная промышленность. — 2002, № 5. 40−42.

28. Кочеткова, О. В. Разработка методологии автоматизированного технологического проектирования трикотажа. // Дисс. …докт. техн. наук. Спец. 05.19.02 — СПб.: Санкт-Петербургский государственный университет технологии и дизайна, 2001. — 315 с.

29. Крутикова, В. Р. Изменение параметров строения кулирного трикотажа в процессе отлежки / Л. А. Крутикова, В. Р. Крутикова // Известия высших учебных заведений. Технология текстильной промышленности. — 2006, № 3. — 75 — 78.

30. Крутикова, В. Р. Модель петли кулирной глади / В. Р. Крутикова, Е. А. Борисова, Н. Н. Копылова // Конференция ЛЕН-98: тезисы докладов — Кострома: Костромской государственный технологический университет, 1998 г.

31. Крутшотва, В. Р. Прогнозирование длины нити в элементе структуры кулирного трикотажа / В. Р. Крутикова, Л. А. Крутикова // Известия высших учебных заведений. Технология текстильной промышленности. — 2005, № 2. — 72—76.

32. Кудрявин, Л. А. Автоматизированное проектирование основных параметров трикотажа (с использованием ЭВМ). — М.: Легпромбытиздат, 1992. — 236 с.

33. Кудрявин, Л. А. В русле времени. Методы автоматизированного проектирования одинарного основовязаного трикотажа с цветным рисунком. -Текстильная промышленность.— 2003, № 4. — 63−65.

34. Кудрявин, Л. А. Обобщенная система матричного кодирования жаккардового трикотажа / Л. А. Кудрявин, О. П. Фомина, Т. А. Скрыпник // Известия высших учебных заведений. Технология текстильной промышленности. -1996, № 2. — С. 76−79.

35. Кудрявин, Л. А. Разработка метода автоматизированного проекпфования основовязаного трикотажа технического назначения. // Известия высших учебных заведений. Технология текстильной промышленности. -1995, № 5. — 71−75.

36. Кукин, Г. Н. Текстильное материаловедение. Волокна и нити / Г. Н. Кукин, А. Н. Соловьёв, А. И. Кобляков. -М.: Легпромбытиздат, 1989.-352 с.

37. Кукин, Г. Н. Текстильное материаловедение. Текстильные изделия / Г. Н. Кукин, А. Н. Соловьёв, А. И. Кобляков. -М.: Легпромбытиздат, 1992.-272 с.

38. Лабораторный практикум по материаловедению швейного производства: Учеб. пособие для вузов / Б. А. Бузов, Н. Д. Алыменкова, Д. Г. Петропавловский и др. — М.: Легпромбытиздат, 1991.-432 с.

39. Лазаренко, В. М. Процессы петлеобразования: Монография. — М.: Легпромбытиздат, 1986. — 136 с.

40. Ландау, Л. Д. Теоретическая физика. В 10-ти т. Т. VII. Теория упругости: Учеб. пособие. /Л. Д. Ландау, Е. М. Лифшиц. -М.: Наука, 1987.-248 с.

41. Людвигов, Д. П. Программа автоматического расчета перетяжки нити в процессе вязания кулирного трикотажа // Известия высших учебных заведений. Технология текстильной промышленности. — 2006, № 6С. — 88 — 91.

42. Морозова, Л. В. К вопросу о классификации основовязаных переплетений // Вестник Димитровградского института технологии, управления и дизайна. — 2005, № 10. — 12−16.

43. Попов Е. П. Теория и расчет гибких зттругих стержней. — М.: Наука, 1986.-235 с.

44. Попонова, О. В. Разработка системы автоматизированного проектирования основовязаного трикотажа. // Дисс канд. техн. наук. Спец. 05.19.02. -М.: Московская государственная текстильная академия им. А. Н. Косыгина, 1997.-с. 156.

45. Родионова, О. Л. Современные подходы и методы компьютерного проектирования одежды в САПР «Автокрой». Швейная промышленность. — 1999, № 6. 29−30.

46. Светлицкий, В. А. Механика стержней. В 2-х ч. Ч. 1. Статика. — М.: Высшая школа, 1987. — 320 с.

47. Смирнов, Е. А. Расчет раппорта рисунка трикотажного полотна из фасонной нити. / Е. А, Смирнов, Г. М. Попова // Известия высших учебных заведений. Технология текстильной промышленности. — 1996, № 1. — 65−67.

48. Справочник трикотажника / Г. Г. Крассий, В. И. Керсек, В. И. Гамрецкая, Р. Я. Сахарная. — Киев: Техника, 1975. — 320 с.

49. Старкова, Г. П. Методика структурного анализа трикотажных полотен / Г. П. Старкова, И. А. Шеромова // Известия высших учебных заведений. Технология текстильной промышленности. — 2005, № 4. — 83 — 86.

50. Суслова, Н. В. Разработка метода сквозного автоматизированного проектирования верхних трикотажных изделий. // Автореф. дисс. … канд. техн. наук. Спец. 05.19.04 — М.: Московский государственный университет дизайна и технологии, 2003.-18 с.

51. Торкунова, 3. А. Испьггания трикотажа. -М.: Легкая индустрия, 1985.-222 с.

52. Труевцев, А. В. Конфигурация петли, образованной упругой нитью // Известия высших учебных заведений. Технология текстильной промышленности. — 1995, № 6. — 66 — 69.

53. Труевцев, А. В. Модель петли Далидовича в свете современных теоретических представлений // Известия высших учебных заведений. Технология текстильной промышленности. — 2002, № 4 — 5. — 99 — 105.

54. Труевцев, А. В. Прикладная механика трикотажа. — СПб.: РИЦ СанктПетербургского государственного университета технологии и дизайна, 2001. — 120 с.

55. Турчак, Л. И. Основы численных методов. / Л. И. Турчак, П. В. Плотников — М.: ФИЗМАТЛИТ, 2003. 304с.

56. Фёдоров, А. Базы данных / А. Фёдоров, Н. Елманова — М.: Компьютер Пресс, 2001. -256 с.

57. Харламова, О. Н. Создание трехмерного образа петельной структуры кулирного трикотажа / О. И. Харламова, А. Ю. Баранов // Известия высших учебных заведений. Технология текстильной промышленности. — 2000, № 3. — 77 — 79.

58. Холзнер, Visual C++ 6. Учебный курс / Стивен Холзнер — СПб.: Питер, 2007. — 570 с.

59. Цитович, И. Г. Диалоговые средства проектирования технологического процесса изготовления трикотажных изделий / И. Г. Цитович, Т. Б. Гусева // Известия высших учебных заведений. Технология текстильной промышленности. — 2001, № 1. — 109 — 112.

60. Чернышева, Т. В. Исследование свойств кулирных переплетений, вырабатываемых на плоскофанговых машинах. // Дисс. … канд. техн. наук. Спец. 05.19.02. — Л.: Ленинградский институт текстильной и легкой промышленности, 1979.-185 с.

61. Фрай, Кёрстис. Хитрости Excel / - СПб.: 2006. — 109−112.

62. Чиркова, Л. М. Расчет расхода длины нити при образовании петли перекрестного трикотажа — Вестник Димитровградского института технологии, управления, дизайна.- 2004, № 1. 12- 13.

63. Шалов, И. И. Технология трикотажного производства. Основы теории вязания / И. И. Шалов, А. Далидович, Л. А. Кудрявин — М.: Легкая и пищевая промышленность, 1984. -296 с.

64. Шалов, И. И. Основы проектирования трикотажного производства с элементами САПР / И. И. Шалов, Л. А. Кудрявин — М.: Легпромбытиздат, 1989.-288 с.

65. Ш, ербаков, Г. В. Новый подход к системам автоматизированного проектирования трикотажных изделий // Техника и технология. Трикотажное производство — 2002, № 5. 36 — 37.

66. Щербаков, Г. В. Технико-экономический расчёт в процессе проектирования трикотажных изделий для плосковязальных автоматов «Соболь» // Техника и технология. Трикотажное производство — 2003, № 4.— 34 — 35.

67. Щербаков, Г. В. Технологическое и компьютерное обеспечение процесса вязания на трикотажных машинах // Дисс.канд. техн. наук. Спец. 05.19.02. — М.: Московская государственная текстильная академия им. А. Н. Косыгина, 2002. — 176 с.

68. Automation and economy. Knitt Technol. 2003, № 6. — 14−15.

69. Focusing on research and technology. Textilenetwork. 2005, № 5. C. 28.

70. Fully fomed. Text. Mon. 2005, № 6. С 17−19.

71. Krzywinski, S. 3D product design. Design of bodyfitted knitwear garments / S. Krzywinski, J. Siegmund, H. Rodel // Textilenetwork. — 2005, № 3. — С 18 -20.

72. New tandem machine product line launched. Textilenetwork. 2004, № 12.-С 40.

73. Postle R., Munden D. L. // Journal of the Textile Institute.- 1967, V. 58, № 8, P. 329−365.

74. The secret of knitting success. Phillips Jim. World. 2002, № 4. С 36−40.