Оценка и прогнозирование неравномерности натяжения нитей в партионном сновании и разработка мер по ее снижению

В современных условиях промышленного производства на текстильных предприятиях Российской Федерации наиболее остро стоит вопрос повышения качества и конкурентоспособности выпускаемой продукции. Это связано со вступлением России во Всемирную торговую организацию (ВТО), когда отечественной легкой промышленности придется соперничать с развитой европейской индустрией товаров массового потребления.

Сертификация товаров, их стандартизация, качественный менеджмент и маркетинг — перспективные направления деятельности текстильных предприятий, нацеленных не только на внутренний рынок России. Особая роль в системе менеджмента качества на предприятии принадлежит хорошо налаженному технологическому контролю. В настоящее время отдельные формы и методы контроля эффективности технологических процессов и качества вырабатываемой продукции морально устарели и нуждаются в совершенствовании. С другой стороны, повышение конкурентоспособности продукции достигается снижением затрат на ее производство, в том числе и на осуществление технологического контроля. В связи с этим встает задача разработки новых научно-обоснованных методов контроля эффективности технологических процессов и качества текстильной продукции на каждом этапе ее прризводства. Данная диссертационная работа посвящена исследованию неравномерности натяжения нитей в партионном сновании и разработке методик ее оценки и прогнозирования.

Поскольку исключительно важной в условиях рыночной экономики остается задача снижения отходов производства и повышения производительности труда и оборудования, в диссертационной работе даны рекомендации по нормализации процесса снования, в частности, намечены пути снижения неравномерности натяжения и уменьшения обрывности нитей на партионной сновальной машине.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ.

Актуальность работы.

Необходимость проведения мероприятий по управлению качеством выпускаемой продукции на предприятии продиктована экономической целесообразностью производства в целом, т.к. качество и себестоимость продукции являются приоритетными критериями ее конкурентоспособности на рынке.

Внедрение системы управления качеством выпускаемой продукции на предприятии предполагает выполнение следующих работ: оценивание и прогнозирование качества продукциитехнологическая подготовка машин к выпуску продукции установленного качестваматериально-техническое и метрологическое обеспечение качества продукцииконтроль качества продукции на всех технологических переходах производства.

Наиболее важной характеристикой процесса снования, во многом определяющей качество намотки сновальных паковок, а также производительность труда и оборудования, является натяжение нитей, наматываемых на сновальную паковку. Требование равномерности натяжения нитей в процессе снования было сформулировано еще в середине прошлого века, но до сих пор неравномерность натяжения нитей не входит в число параметров, подлежащих контролю в сновании. Вызвано это, прежде всего, отсутствием соответствующих методик ее оценки. Исследованию неравномерности натяжения HHiefi в процессе снования посвящен ряд работ, в которых в большинстве случаев экспериментально оценивалось влияние различных факторов на натяжение нитей и не определялась фактическая неравномерность.

На основании вышеизложенного можно сделать вывод об экономической целесообразности разработки новых научно обоснованных методик оценки, прогнозирования и снижения неравномерности натяжения нитей в партионном сновании.

Кроме того, важными и своевременными являются теоретические и экспериментальные исследования, направленные на снижение обрывности нитей на партионной сновальной машине и повышение производительности труда и оборудования.

Целью диссертационной работы является снижение неравномерности натяжения нитей в партионном сновании, повышение производительности труда и оборудования за счет уменьшения обрывов, снижение отходов и повышение качества формируемых сновальных паковок.

Для реализации поставленной цели в диссертационной работе решены следующие задачи:

1. Разработана методика экспериментальной оценки неравномерности натяжения нитей в партионном сновании с учетом вариации параметров питающих паковок, изменения их положения при перезаправке шпулярника и изменения натяжения нитей по мере срабатывания питающих паковок.

2. На основе статистических закономерностей изменения натяжения нитей после нитенатяжных приборов и вдоль заправочной линии разработана методика прогнозирования неравномерности натяжения в партионном сновании.

3. Разработана система рекомендаций по выравниванию натяжения нитей на партионной сновальной машине.

4. Разработаны конструкция экспериментального стенда и комплекс измерительной аппаратуры для периодического контроля (поверки) и настройки нитенатяжных приборов, а также для исследования нигенатяжителей, автоматически стабилизирующих натяжение.

5. Разработано устройство, обеспечивающее постоянство среднего значения натяжения нитей по мере наработки сновальных валов.

Методы исследований.

При проведении теоретических исследований использованы методы теории вероятностей, математической статистики, аналитической геометрии, теории механики нити, методы цифровой обработки сигналов, в частности, спектрального анализа, фильтрации и демодуляции дискретных сигналов. Экспериментальные исследования выполнены с использованием современной тензо-метрической аппаратуры и новейших информационных технологий на лабораторных стендах и на действующем оборудовании текстильных предприятий.

Достоверность и обоснованность.

Для подтверждения теоретических положений проведены экспериментальные исследования, результаты которых обработаны методами теории вероятностей и математической статистики и полностью согласуются с теоретическими разработками.

Автор защищает: технологические и технические разработки, направленные на повышение качества вырабатываемой ткани и увеличение производительности труда и оборудования путем снижения неравномерности натяжения нитей в партионном сновании, в частности:

1) методику оценки неравномерности натяжения нитей;

2) теоретические положения, позволяющие осуществлять прогнозирование неравномерности натяжения нитей;

3) рекомендации по выравниванию натяжения нитей;

4) устройство для управления процессом наматывания нитей на партионной сновальной машине.

Научная новизна заключается в том, что впервые:

1. Предложено использовать статистические характеристики для определения неравномерности натяжения нитей в сновании.

2. Предложена система параметров и характеристик нитенатяжных приборов для оценки их влияния на неравномерность натяжения нитей в сновании.

3. Предложена математическая модель, разработан алгоритм и создана программа на языке Matlab 6.5, позволяющая определить диапазон скоростей движения нитей, опасных возможностью появления обрывов вследствие возникновения резонанса параметрически возбуждаемых поперечных колебаний.

4. Разработана методика экспериментальной оценки пространственной неравномерности натяжения нитей в партионном сновании с учетом вариации параметров питающих паковок, изменения их положения при перезаправке шпулярника и изменения натяжения нитей по мере срабатывания питающих паковок.

5. Создана программа, выполняющая прогнозирование неравномерности натяжения нитей по заданным условиям снования.

6. Разработана программа, выполняющая расчет настроек нитенатяжных приборов по заданным условиям снования.

7. Разработано устройство, обеспечивающее постоянство среднего значения натяжения нитей по мере наработки сновальных валов.

8. Разработаны конструкция экспериментального стенда и комплекс измерительной аппаратуры для периодического контроля (поверки) и настройки нитенатяжных приборов, а также для исследования нитенатяжителей, автоматически стабилизирующих натяжение.

Новизна технических разработок и программного обеспечения подтверждена свидетельством на полезную модель № 30 758 «Устройство для управления процессом наматывания нитей на партионной сновальной машине» и свидетельствами об официальной регистрации программ для ЭВМ № 2 002 611 108 «Программа расчета приращения натяжения нитей на участке „нитенатяжитель — разделительный рядок партионной сновальной машины“», № 2 003 612 451 «Прогнозирование неравномерности натяжения нитей в партионном сновании» .

Практическая полезность работы.

Использование результатов диссертационной работы на производстве позволило определить фактическую неравномерность натяжения нитей на партионных сновальных машинах, оценить влияние различных факторов на указанную неравномерность и снизить ее путем выбора рационального режима снования и настройки нитенатяжных приборов.

Применение результатов диссертационной работы в системе управления качеством выпускаемой продукции дает возможность осуществлять оценивание и прогнозирование ее качества, а также выполнять технологическую подготовку машин к выпуску продукции установленного качества.

Апробация работы.

Результаты диссертационной работы доложены и получили положительную оценку.

— на межвузовских научно-технических конференциях аспирантов, магистрантов и студентов «Молодые ученые — развитию текстильной и легкой промышленности» (Иваново, 2001, 2002, 2003);

— на международных научно-технических конференциях «Современные наукоемкие технологии и перспективные материалы текстильной и легкой промышленности» (Иваново, 2000, 2001, 2002);

— на международной научно-технической конференции «Студенты и молодые ученые КГТУ — производству «(Кострома, 2003);

— на всероссийской научной конференции «Проектирование научных и инженерных расчетов в среде MATLAB» (Институт проблем управления РАН, г. Москва, 2002);

— на конференции «Современные технологии и оборудование текстильной промышленности «(Москва, 2003).

Содержание представленных докладов отражено в тезисах вышеперечиси ленных конференций.

Публикации.

Основные результаты исследований, выполненных в рамках настоящей диссертационной работы, изложены в 21 печатной работе, в числе которых одна статья в журнале «Изв. вузов. Технология текстильной промышленности», две статьи в журнале «Вестник Ивановской государственной текстильной академии», одна статья, депонированная в ООО «Легпроминформ», тезисы докладов на научно-исследовательских конференциях, статья в сборнике докладов конференции, две статьи в юбилейных сборниках научных трудов, одно свидетельство на полезную модель, два свидетельства об официальной регистрации программ для ЭВМ.

1. Выполнен анализ источников информации, посвященных натяжению нитей в партионном сновании и его влиянию на качество вырабатываемой тка ни. Подчеркнута необходимость включения характеристик неравномерности натяжения нитей в число параметров, контролируемых в процессе снования. Сделан вывод о невозможности использования существующих подходов и ме тодик оценки неравномерности и выравнивания натяжения нитей на партион ной сновальной машине.2. Предложено использовать для оценки пространственной неравномер ности натяжения нитей такие статистические характеристики, как среднее зна чение натяжения всей совокупности нитей F — коэффициент вариации натяже ния Vдоверительный интервал неравномерности натяжения Л^- относитель ное значение доверительного интервала неравномерности 5,.3. Предложена система параметров и характеристик нитенатяжных при боров для оценки их влияния на неравномерность натяжения нитей в партион ном сновании, полученная в результате экспериментального определения функции преобразования и нормирования полосы неопределенностей аддитив ной и мультипликативной составляющих натяжения. Установлено, что умень шению пространственной неравномерности натяжения в партионном сновании способствует увеличение доли аддитивной составляющей дополнительного на тяжения, создаваемого натяжными приборами, и сужение их полосы неопреде ленностей по аддитивной и мультипликативной составляющим натяжения.4. Разработаны конструкция экспериментального стенда и комплекс из мерительной аппаратуры, включающий первичный измерительный преобразо ватель, тензоусилитель, ПЭВМ для периодического контроля (поверки), на стройки и исследования нитенатяжных приборов.5. Уточнены математические модели для определения аэродинамического сопротивления и влияния направляющих гребенок щпулярника на приращение натяжения нитей при движении их от нитенатяжных приборов до сновальной мащины, с помощью которых установлено, что доля аэродинамического сопро тивления в приращении натяжения нити определяется скоростью движения ни ти, ее линейной плотностью и расстоянием между направляющими.6. Установлена закономерность изменения пространственной неравно мерности натяжения нитей: с увеличением скорости снования вследствие аэро динамического сопротивления неравномерность возрастает по нелинейному за кону.7. Разработана математическая модель и создана программа на языке Mat;

lab 6.5, позволяющая рассчитать диапазон скоростей движения нитей, опасных возможностью появления обрывов вследствие возникновения резонанса пара метрически возбуждаемых поперечных колебаний.8. Разработана методика экспериментальной оценки пространственной неравномерности натяжения нитей в партионном сновании с учетом вариации параметров питающих паковок, изменения их положения при перезаправке шпулярника и изменения натяжения нитей по мере срабатывания питающих / - паковок, основанная на проведении трех серий измерер. ий, определении харак теристик неравномерности для каждой серии и нахождении результирующей неравномерности натяжения нитей на данной сновальной машине.9. Поставлена и решена задача прогнозирования неравномерности натя жения нитей в партионном сновании на основании статистических закономер ностей изменения их натяжения после нитенатяжного прибора и вдоль запра вочной линии.10. Разработана программа, выполняющая расчет настроек нитенатяжных приборов по заданным условиям снования, позволяющих уменьшить различия в натяжении, обусловленные неодинаковым расположением питающих паковок в шпулярнике.11. Разработано устройство, обеспечивающее постоянство натяжения ни тей по мере наработки сновальных валов путем регулирования натяжения в за висимости от разницы фактического диаметра намотки сновальной паковки и заданного, рассчитанного для определенной линейной плотности и длины ни тей, а также снижающее неравномерность натяжения по ширине сновального вала за счет аддитивного характера источника трения и фильтрации колебаний натяжения.12. Разработаны рекомендации по выравниванию натяжения нитей на партионной сновальной машине, позволяющие минимизировать затраты на его осуществление.13. Включение в число параметров снования характеристик неравномер ности натяжения нитей и использование разработанных методик на текстиль ных предприятиях позволяют установить фактическую неравномерность натя жения нитей на партионных сновальных машинах, оценить влияние различных факторов на указанную неравномерность и снизить ее путем выбора рацио нального режима снования и настройки нитенатяжных приборов.