Разработка метода расчета технологических параметров процесса прибоя утка к опушке ткани

Текстильная промышленность является одной из основных отраслей промышленности, обеспечивающей значительные финансовые платежи в бюджеты различных уровней. Кроме того, текстильная отрасль обеспечивает работой большое количество населения России, что является важным социальным фактором в жизни российского общества. Продукция текстильной промышленности сопровождает человека с самого рождения, и надо отметить, что текстильная продукция — это не только товары народного потребления. Значительная часть используется в различных отраслях промышленности и имеет техническое и специальное назначение. Большое количество текстильной продукции в настоящее время завозится из-за рубежа, наметилась определенная тенденция зависимости российской промышленности от импортных поставок, поэтому развитие отечественной текстильной промышленности обеспечивает импортонезависимость, т. е. по сути экономическую безопасность страны.

В данной работе развитие текстильной промышленности рассматривается за последние пять лет, начиная с 1998 года. Следует отметить, что в 1998 году вся промышленность России, да и экономика в целом, испытала сильнейший удар в результате дефолта (резкое снижение стоимости рубля по отношению к доллару). Однако, последствия дефолта по разному отразились на отраслях Российской промышленности, в частности, в текстильной промышленности дефолт способствовал тому, что потребители были вынуждены закупать текстильную продукцию из-за ее низкой цены на внутреннем рынке, и это способствовало оживлению текстильного производства в России.

Модель, по которой развивалась экономика России после дефолта (19 981 999 гг.), [3.18] ориентировала потребителей на внутренний рынок, что способствовало импортозамещению. Незагруженные мощности были быстро загружены. Вырос платежеспособный спрос на отечественные товары. Текстильная промышленность начала оживать и наращивать объем вырабатываемых тканей. В таблице № 1. представлена динамика производства основных видов текстильной продукции российских предприятий за период с 1998 по 2002 гг. [3.18]. Основная доля в общем объеме производства тканей приходилась на хлопчатобумажные ткани, что составило почти 80%.

Несмотря на данные темпы роста, в текстильной промышленности накопился ряд острейших проблем, которые требуют немедленного решения.

С точки зрения специалистов [ЗЛО, 3.12, 3.16, 3.18, 3.20, 3.24, 3.25] в текстильной промышленности, существуют следующие проблемы:

1) Обострение конкуренции за рынки сбыта на внутреннем рынке России складывается не в пользу отечественных производителей.

После дефолта отечественная продукция на внутреннем рынке начала пользоваться спросом у потребителей, но затем из-за китайского, вьетнамского и другого подпольно ввозимого товара, произошло обострение конкуренции на внутреннем рынке и частичное вытеснение отечественного производителя с рынка в результате конкуренции.

2) Недостаток собственных оборотных средств и на ряде отечественных предприятий.

Дефицит оборотных средств, прежде всего, связан с опережающим ростом цен на сырьевые ресурсы, электроэнергию и топливо по сравнению с ростом цен на готовые изделия.

3) Физический и моральный износ оборудования.

На сегодняшней день текстильные фабрики оснащены в основном несовершенным и с высокой степенью износа оборудованием. Возраст оборудования достигает 25 лет, что существенно превышает нормативный период амортизации. Следствием такого состояния станочного парка является низкое качество отечественной продукции.

Таблица № 1.

Производство основных видов текстильной продукции российских предприятий за период с 1998 по 2002 гг.

Един изм. 1998 г. 1999 г. 2000 г. 2001 г. 2002 г.

Выпуск Выпуск Выпуск Выпуск Выпуск темпы к.

2001 г. 1999 г.

Ткани всего млн. м2 1375,6 1651,6 2162,1 2616,9 2836 108,4 171,7.

В том числе: х/б млн. м2 1073,1 1259,5 1817,9 2087,2 2317 111,0 184,1 шелковые млн. м2 110,9 147,5 177,3 172,9 147,2 85,1 99,3 шерстяные млн. м2 40,3 47,8 54,3 56,4 50,2 89,0 105,1 льняные, п/дж. млн. м2 68,0 90,2 112,6 124,5 136,5 109,6 151,6 нетканые типа тканей млн. м2 83,4 106,5 152,5 175,9 185,4 105,4 174.

Трикотажные изд. млн. м2 41,5 77,1 111,8 118,9 122,5 103,0 157,2.

Чулочно-носоч. изд. млн. м2 148,5 245,6 281,1 278,6 284,7 102,2 116,1.

Ковры и ковр. изд. млн. м2 3124 9271 8994 5669 5717 100,8 61,5.

Нитки швейные млн. м2 135,3 156,8 217,5 267,4 302,7 113,2 193,7.

Пряжа всего тыс. т 202,3 257,3 335,5 365,8 350,7 95,9 136,8.

В том числе: пряжа х/б тыс. т 145,0 193,5 268,8 298,1 292,0 97,9 150,3 пряжа шерстяная тыс. т 23,0 28,6 31,3 30,2 24,6 81,4 86,4 пряжа штапельная тыс. т 14,4 15,0 16,6 16,1 П, 9 73,9 79,2 пряжа льняная тыс. т 16,2 20,3 18,8 21,4 22,3 104,2 109,1.

4) Низкий уровень финансового менеджмента и серьезные недостатки в работе маркетинговых служб отечественных текстильных фабрик.

В настоящее время даже технически перевооруженные текстильные фабрики оказались вытесненными с внутреннего рынка из-за неразвитости маркетинговых служб, слабого знания запросов потребителя, практически полного отсутствия рекламы. Многие текстильные фабрики оказались неспособными продвигать к покупателю даже те изделия, которые по потребительским качествам могли бы составить конкуренцию импортным товарам.

5) Потеря традиционных источников сырья.

Из-за /распада СССР текстильные фабрики лишились традиционных источников сырья, что привело к сокращению выпуска тканей из натуральных волокон. На сегодняшний день в России не выращивается хлопок, плохо растет лен, не выпускается шелк, уменьшилось поголовье овец. Поэтому текстильные фабрики вынуждены закупать сырье у стран ближнего и дальнего зарубежья и при этом оплачивать НДС на ввозимый хлопок, что значительно осложняет и без того тяжелое положение фабрик.

6) Негибкая государственная политика.

По мнению многих специалистов для того, чтобы создать нормальные условия для существования текстильных фабрик, необходима государственная поддержка, в частности государственные инвестиции, увеличение льгот на тарифы по энергообеспечению, изменения в налоговом кодексе, урегулирование вопросов возврата НДС при ввозе сырья и экспорте продукции и т. д.

Ко всем вышеперечисленным проблемам добавляется еще то, что Россия находится в преддверии вступления во Всемирную торговую организацию (ВТО). Сегодня только 34% наших предприятий считают себя конкурентоспособными на внутреннем рынке, 24% - на рынках СНГ и только 7% - на рынках дальнего зарубежья [3.18]. Многие специалисты считают, что глобализация — это необходимый и необратимый процесс, но вопрос заключается в том, готова ли российская промышленность, да и экономика в целом, к такому решительному шагу? Не будет ли это ударом по отечественным производителям? Нельзя забывать, что легкая промышленность, включая текстильную, даже во времена Советского Союза не получала достаточных средств для развития, и в настоящее время российские производители находятся в неравных условиях с зарубежными производителями. По оценке экспертов, до присоединения России к ВТО необходимо решить комплекс важнейших задач: по реформированию законодательства и нормативной базы, тарифным и нетарифным мерам защиты рынка, поддержке отечественных товаропроизводителей, а также рассмотреть вопрос о государственных инвестициях в легкую промышленность, в том числе и текстильную.

Основной задачей текстильных фабрик на данном этапе является производство конкурентоспособного товара, который бы соответствовал мировым стандартам. Этой цели можно достигнуть путем решения вышеперечисленных проблем, и, в частности, техническим переоснащением предприятий, а также применением программных средств на этапе проектирования параметров строения ткани и технологических параметров ее изготовления.

В настоящее время совершенствование технологии текстильного производства идет по пути внедрения нового оборудования, которое позволяет использовать высокие скорости процесса ткачества. Однако при этом встают большие технические проблемы, которые заключаются в необходимости выработки технических решений по уменьшению воздействия рабочих механизмов ткацкого станка на нить во время прибоя ткани, т.к. в процессе ткачества, особенно при высоких скоростях, на нить оказывают механические воздействия рабочие органы ткацкого станка, в результате которых нить испытывает сильное напряженно-деформированное состояние и может оборваться, что негативно влияет на качество ткани. В этой связи выбор оптимальных технологических параметров приобретает важное значение.

Оптимальные технологические параметры изготовления ткани, в частности, технологические параметры прибоя уточной нити к опушке ткани, определяются в основном экспериментально. Это связано с тем, что процесс прибоя уточной ткани осуществляется в условиях высоких скоростей и практически не поддается визуальному наблюдению. Комплексных расчетных методов практически не существует из-за многофакторности процесса прибоя и сложности описывающих его математических моделей. Используемые для расчета отдельных технологических параметров методы не позволяют в достаточной степени точно оценить и спрогнозировать условия изготовления ткани на ткацком станке, так как не учитывают целый ряд факторов таких как, параметры строения вырабатываемых тканей, свойства используемых нитей.

Целью данной работы является разработка метода расчета технологических параметров процесса прибоя уточной нити при изготовлении ткани с учетом строения ткани и свойств используемых нитей.

Актуальность темы

обусловлена тем, что исследуется одна из основных технологических операций процесса тканеформирования — прибой утка к опушке ткани на современном технологическом оборудовании. Разработанный метод расчета параметров напряженно-деформированного состояния нитей основы и утка на ткацком станке и программы расчета на ЭВМ позволяет на стадии проектирования ткани выявить условия формирования ткани.

Методика данного научного исследования включает проведение теоретических и экспериментальных исследований. Теоретические исследования основаны на использовании современных научных теорий: тории изгиба упругих стержней, теории квазистатического равновесия опушки ткани. Экспериментальные исследования проводились в лаборатории кафедры ткачества Московского государственного текстильного университета имени А. Н. Косыгина. При обработке экспериментальных данных использовались современные методы статистики, анализа и планирования эксперимента. При.

Научная новизна работы заключается в разработке:

— метода расчета натяжения основных и уточных нитей, обеспечивающих получение тканей заданных свойств и строения на основе решения квазистатической задачи равновесия опушки ткани;

— метода исследования напряженнодеформированного состояния нитей при прибое с помощью тепловизора.

При этом:

— установлена взаимосвязь между натяжением нитей основы и их температурой в процессе фронтального прибоя уточной нити к опушке ткани.

— определены факторы, в наибольшей степени оказывающие влияние на условия изготовления ткани с перевязкой слоев нитей по контуру заданного узора.

— получены математические модели для расчета основных параметров строения и свойств тканей в зависимости от технологических параметров процесса прибоя при изготовлении ткани на ткацком станке.

Практическая значимость работы заключается:

— в получении возможности прогнозирования условий процесса прибоя;

— в разработке новой методики измерения температуры нитей;

— в разработке новой методики определения натяжения нитей на ткацком станке на основе полученной термограммы тепловизора;

— в разработке программного обеспечения для расчета параметров напряженно-деформированного состояния нитей в процессе прибоя утка к опушке ткани;

— в разработке программного обеспечения для определения оптимальных технологических параметров изготовления двухслойной ткани на станке ЛТПР.

ОБЩИЕ ВЫВОДЫ ПО РАБОТЕ.

1. На основе теории квазистатического равновесия опушки ткани предложен метод расчета параметров процесса прибоясоставлено программное обеспечение в программной среде Microsoft Excelопределены параметры процесса прибоя: натяжение основы с внешней стороны от прибиваемой уточины F0- натяжение внутри ткани Fiнатяжение утка Rсила трения между нитями во время прибоя Ттрсила прибоя Руглы наклона нити основы к горизонтальной плоскости, соответственно с внешней стороны от прибиваемой уточины и между прибиваемой и прибитой нитями утка W и вугол наклона прибиваемой нити утка к горизонтальной плоскости Д.

2. Теоретически доказана возможность прогнозировать параметры прибоя уточной нити к опушке ткани при заданных параметрах строения ткани.

3. На основе линейной теории изгиба упругих стержней проведен расчет параметров строения тканисоставлено программное обеспечение в программной среде Microsoft Excelопределены параметры: высота волны изгиба нити по основе h0 и по утку hy, уработка по основе и утку ау, порядок строения ткани.

4. Теоретически доказана возможность прогнозировать параметры строения ткани при заданных технологических параметрах.

5. На основе одного из методов планирования и анализа эксперимента Бокс-3 получены математические модели влияния технологических параметров заправки ткани на станке: заправочное натяжение, положение скала относительно грудницы и величина задней части зева, на натяжение основы в период прибоя и заступаопределены оптимальные параметры для технологических параметров заправки станка в рамках однокритериальной оптимизациисоставлено программное обеспечение в программной среде Mathcad для построения сечений поверхностей отклика.

6. Использование тепловизионной установки на базе инфракрасной камеры.

Tw.

TermoCam SC 3000 позволило получить данные о характере изменения температуры основных нитей на станке в динамическом состоянии.

7. Получены уравнения, позволяющие установить взаимосвязь между температурой основной нити, натяжением и временем нахождения нити под нагрузкой.

8. Разработан новый метод оценки напряженно-деформированного состояния нитей основы на ткацком станке при помощи тепловизора.

9. Полученные математические модели, позволяющие прогнозировать строение и свойства вырабатываемой ткани в зависимости от заправочного натяжения основы, положения скала относительно грудницы, величины задней части зеваопределены оптимальные параметры для технологических параметров заправки станка в рамках однокритериальной оптимизации.

10. Проведен расчет оптимальных технологических параметров на основе метода комплексного показателя эффективностиразработано программное обеспечение в среде Mathcadпредложены три варианта оптимальных решений в зависимости от значимости критериев оптимизации:

I — ый вариант:

Заправочное натяжение 31,57 сН;

Положение скала относительно грудницы 20 мм;

Величина задней части зева 320 мм.

II — ый вариант:

Заправочное натяжение 29,27 сН;

Положение скала относительно грудницы 20 мм;

Величина задней части зева 320 мм.

III — ый вариант: Заправочное натяжение 28,43 сН.

Положение скала относительно грудницы 20 ммВеличина задней части зева 320 мм.