авторефераты диссертаций БЕСПЛАТНАЯ РОССИЙСКАЯ БИБЛИОТЕКА - WWW.DISLIB.RU

АВТОРЕФЕРАТЫ, ДИССЕРТАЦИИ, МОНОГРАФИИ, НАУЧНЫЕ СТАТЬИ, КНИГИ

 
<< ГЛАВНАЯ
АГРОИНЖЕНЕРИЯ
АСТРОНОМИЯ
БЕЗОПАСНОСТЬ
БИОЛОГИЯ
ЗЕМЛЯ
ИНФОРМАТИКА
ИСКУССТВОВЕДЕНИЕ
ИСТОРИЯ
КУЛЬТУРОЛОГИЯ
МАШИНОСТРОЕНИЕ
МЕДИЦИНА
МЕТАЛЛУРГИЯ
МЕХАНИКА
ПЕДАГОГИКА
ПОЛИТИКА
ПРИБОРОСТРОЕНИЕ
ПРОДОВОЛЬСТВИЕ
ПСИХОЛОГИЯ
РАДИОТЕХНИКА
СЕЛЬСКОЕ ХОЗЯЙСТВО
СОЦИОЛОГИЯ
СТРОИТЕЛЬСТВО
ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ
ТРАНСПОРТ
ФАРМАЦЕВТИКА
ФИЗИКА
ФИЗИОЛОГИЯ
ФИЛОЛОГИЯ
ФИЛОСОФИЯ
ХИМИЯ
ЭКОНОМИКА
ЭЛЕКТРОТЕХНИКА
ЭНЕРГЕТИКА
ЮРИСПРУДЕНЦИЯ
ЯЗЫКОЗНАНИЕ
РАЗНОЕ
КОНТАКТЫ


Pages:     | 1 || 3 | 4 |   ...   | 5 |

Разработка автоматизированных методов проектирования технологических процессов изготовления тканей заданного строения.

-- [ Страница 2 ] --

Интегрированная система автоматизированного проектирования тканей и технологии ее изготовления включает следующие этапы проектирования: выбор и обоснование сырьевого состава ткани; выбор метода проектирования ткани; проектирование ткани по одному из известных методов; заправочный расчёт тканей; расчет параметров строения тканей; проектирование технологического режима выработки ткани; расчет параметров напряженно-деформированного состояния нитей на ткацком станке с учетом смятия и сжатия нитей; оценка напряженности заправки ткацкого оборудования; расчёт себестоимости продукции; расчет технико-экономических показателей при внедрении нового ассортимента тканей.

В качестве программного обеспечения для разработки САПР ткацкого производства использована среда программирования MathCAD.

Перечень методов автоматизированного проектирования тканей по заданным параметрам проектирования включает следующие программы: проектирование однослойной ткани по поверхностной плотности; проектирование однослойной ткани по толщине; проектирование однослойной ткани по пористости;

проектирование однослойной ткани по прочности на разрыв; проектирование однослойной ткани по порядку фазы строения ткани; проектирование однослойной ткани по коэффициенту наполнения и прочности на разрыв; проектирование однослойной ткани по коэффициенту наполнения; проектирование полутораслойной ткани с дополнительной основой по поверхностной плотности; проектирование полутораслойной ткани с дополнительным утком по поверхностной плотности; проектирование двухслойной ткани по поверхностной плотности.

Перечень автоматизированных методов заправочного расчета тканей по заданным параметрам проектирования включает следующие программы: заправочный расчет однослойной ткани; заправочный расчет двухслойной ткани; заправочный расчет полутораслойной ткани с дополнительной основой; заправочный расчет полутораслойной ткани с дополнительным утком.

Перечень автоматизированных методов расчета технологических параметров по переходам ткацкого производства включает следующие программы: расчет технологических параметров перематывания нитей и пряжи; расчет технологических параметров партионного снования нитей и пряжи; расчет технологических параметров ленточного снования нитей и пряжи; расчет технологических параметров шлихтования (эмульсирования) нитей и пряжи; расчет технологических параметров пробирания нитей и пряжи; расчет технологических параметров привязывания нитей и пряжи; расчет натяжения и деформации основы по зонам ткацкого станка (расчет натяжения основных нитей при прибое уточной нити к опушке ткани; расчет натяжения и деформации основы при зевообразовании).

Перечень программ оценки экономической эффективности внедрения технологии изготовления тканей заданного строения в производство включает следующие программы: расчет оптимального объема полуфабрикатов ткацкого производства; расчет оптимального количества ткацких станков с обеспечением проектирования схем расстановки оборудования в ткацком производстве; расчет технико-экономических показателей ткацкого производства при внедрении нового ассортимента ткани.

В третьей главе решается задача разработки эффективных методов математического моделирования технологических процессов ткацкого производства, их экспериментальная апробация и программная реализация на ЭВМ. Натяжение нитей основы и утка - важнейший технологический показатель. От правильной установки натяжения нитей зависит стабильность технологического процесса, качество вырабатываемых тканей. С помощью полученных математических моделей появляется возможность осуществлять мониторинг технологического процесса и таким образом влиять на качество продукции.

Задача разработки эффективных методов получения математических моделей решается на основе использования методов приближения функций и современного программного обеспечения. Разработка математических моделей осуществляется для технологических процессов выработки ткани на ткацком станке, перематывания нитей и пряжи на мотальной, сновальной и шлихтовальной машинах.

Для разработки математических моделей технологических процессов ткацкого производства использованы методы приближения функций: интерполяционные полиномы Стирлинга, Лагранжа, Ньютона, Бесселя и тригонометрический полином Фурье.

Базой для проведения экспериментальных исследований с целью получения математических моделей на основе использования методов приближения функций являются ткацкое производство ООО « ТК КХБК» и лаборатории кафедры «Технология текстильного производства» Камышинского технологического института.

Объектами исследования являются ткацкие станки СТБ-2-216 и АТПР - 100, на котором вырабатывались ткани бязь арт. 262 и сатин 5/2, мотальная машина М -150 -2, сновальная машина СП – 140, шлихтовальная машина ШБ – 11/140 и перерабатываемая на них пряжа различной линейной плотности и волокнистого состава.

Для получения значений натяжения нитей различного сырьевого состава при переработке их на технологическом оборудовании ткацкого производства использовалась тензометрическая установка «ТТП-2008».

Для получения математических моделей натяжения нитей при проведении технологических процессов ткацкого производства с использованием интерполяционных полиномов Стирлинга, Лагранжа, Ньютона, Бесселя и тригонометрического полинома Фурье были разработаны алгоритмы их автоматизированного расчета, а также расчета эффективности их использования.

Алгоритм автоматизированного расчета для получения математических моделей натяжения нитей с использованием методов приближения функций предусматривает выполнение следующих операций:

1. Получение на технологическом оборудовании с помощью тензометрической установки кривых изменения натяжения нитей, на которых выделяется участок, после которого характер натяжения нитей повторяется.

2. Для получения дискретной информации об исследуемом процессе тензограмма натяжения нитей разбивается с выбранным постоянным шагом изменения аргумента.

3. Полученные значения функции с выбранным шагом изменения аргумента заносим в таблицу экспериментальных данных натяжения нитей с шагом h.

4. Определение коэффициентов интерполяционных полиномов Стирлинга, Лагранжа, Ньютона, Бесселя, тригонометрического полинома Фурье (для каждого из методов определение коэффициентов осуществляется по индивидуальному алгоритму).

5. Получение математических моделей путем подстановки в общий вид модели соответствующего полинома найденных коэффициентов.

6.Для оценки эффективности полученной математической модели рассчитываем относительную величину квадратической ошибки () для каждого значения аргумента, для этого используем экспериментальные значения натяжения нитей и значения натяжения, полученные по математической модели.

7. Выбираем следующий шаг интерполяции, и производим расчет, начиная с пункта 2 данного алгоритма.

8. Проводим сравнительный анализ математических моделей, полученных с разными значениями шага интерполяции, и выбираем искомую модель, у которой ошибка минимальна.

9. Для наглядного представления оценки эффективности полученной математической модели проводим её каноническое преобразование и совмещаем экспериментальную и теоретическую кривую натяжения нитей.

10. На ЭВМ получаем математические модели с помощью полиномов Стирлинга, Лагранжа, Ньютона, Бесселя, Фурье для каждого технологического процесса и выбираем модель с минимальной ошибкой .

В результате проведенных расчетов были получены математические модели для технологических процессов ткацкого производства и даны рекомендации по выбору оптимального метода моделирования для каждого технологического процесса.

В четвертой главе диссертационной работы решается задача прогнозирования повреждаемости нитей и пряжи по всем переходам ткацкого производства. Известно, что особенностью современного ткацкого оборудования является высокая скорость выработки ткани до 1000 и выше оборотов в минуту главного вала станка, поэтому к процессам подготовки нитей к ткачеству предъявляется все больше требований в отношении качества перерабатываемой пряжи. В последних работах, проводимых на кафедре ткачества МГТУ имени А.Н.Косыгина, было доказано, что для оценки работоспособности заправки ткацкого станка использование традиционных методов оценки напряженности работы ткацкого оборудования нецелесообразно, так как они не учитывают свойств используемого сырья, технологических параметров изготовления тканей и скоростного режима работы ткацких станков. Экспериментально было доказано, что для оценки работоспособности заправки ткацкого станка рекомендуется использовать методы расчета повреждаемости нитей по критериям длительной прочности Бейли и В.Москвитина.

Для расчета повреждаемости нитей основы по критерию длительной прочности Бейли для прогнозирования возможности изготовления тканей на ткацком станке по условному напряжению нитей основы использована формула академика С.Н.Журкова для расчета времени нагружения :

где T - температура по шкале Кельвина; R - постоянная Больцмана; o - период тепловых колебаний атомов в твердом теле около положения равновесия; Uo - энергия активации при разрушении тела; - напряжение нити; - структурный коэффициент.

Для определения повреждаемости нити вводится функция повреждаемости, равная 0 до начала нагружения и 1 при разрушении. При этом целесообразно использовать формулу Бейли, которая может быть представлена в следующем виде:

где t [() ] - время, в течение которого образец находится под нагрузкой, в случае изменения напряжения по какому-либо закону, экспериментально определяемая величина.

Определить параметры о, Uo, можно при испытании нити на растяжение с постоянной скоростью нагружения. Метод определения этих параметров изложен в работах проф. В.П.Щербакова и проф. С.Д.Николаева.

Для расчета повреждаемости нитей основы по критерию длительной прочности В.Москвитина для прогнозирования возможности изготовления тканей на ткацком станке использовалась следующая формула расчета коэффициента повреждаемости нити основы:

Проф. В.П.Щербаков использовал степенной закон, связывающий напряжение нити и время разрушения:

С учетом степенной зависимости критерий Москвитина принимает следующий вид

Параметры B и b можно определить из опытов на разрушение на длительную прочность, а параметр m - на разрывной машине с постоянной скоростью нагружения.

Поэтому в данном разделе диссертационной работы проводится:

1.разработка автоматизированных методов расчета повреждаемости нитей основы по критериям длительной прочности Бейли и Москвитина для прогнозирования возможности изготовления тканей на ткацком станке по условному напряжению нити основы, которое при условии его постоянства за весь период работы ткацкого станка вызовет такую же повреждаемость нити;

2. разработка автоматизированных методов расчета повреждаемости нитей по критерию длительной прочности Москвитина для прогнозирования возможности переработки различного ассортимента тканей, нитей и пряжи на оборудовании ткацкого и приготовительного отделов ткацкого производства по результатам математического описания натяжения нитей и пряжи, полученных при экспериментальных исследованиях.

Программная реализация разработанных алгоритмов решения задач, связанных с расчетом напряженности работы оборудования ткацкого станка на основе использования критериев длительной прочности Бейли и Москвитина осуществлена на ЭВМ в среде программирования MathCad.

Используя разработанную программу на ЭВМ, был произведен расчет коэффициента повреждаемости нитей основы линейной плотностью 29 текс при выработке ткани бязь на ткацком станке СТБ – 2 – 216 по условному напряжению нити основы. Расчет по критерию длительной прочности Бейли дал значение = 0,51. Расчет по критерию длительной прочности Москвитина дал значение 0,689.

Исследования повреждаемости нити по критериям длительной прочности Бейли и Москвитина при выработке различных тканей проф. Николаевым С.Д. и его учениками проводились в основном с использованием условного натяжения нитей. Для более точного определения напряженности работы ткацкого оборудования в данном разделе осуществлена разработка эффективных методов расчета повреждаемости различного ассортимента тканей, нитей и пряжи по критерию длительной прочности Москвитина, перерабатываемых на оборудовании ткацкого и приготовительного отделов ткацкого производства, по реальному закону нагружения нитей.

Для экспериментальной апробации предложенных теоретических методов прогнозирования напряженности работы ткацкого станка в условиях текстильных предприятий города Камышина проведен эксперимент.

Для получения тензограмм натяжения нитей на различном оборудовании, используемых для расчета коэффициентов повреждаемости нитей и пряжи, в эксперименте была использована тензометрическая установка «ТТП-2008», с помощью которой производилась запись натяжения нитей.

На основе полученных тензограмм натяжения нитей на различном оборудовании для получения математических моделей изменения натяжения нити за один цикл нагружения целесообразно использовать математические модели, полученные с использованием методов приближения функций. Таким образом, получаем приближенное выражение функции изменения натяжения нити во времени в виде полинома. Далее, подставив полином в формулу Москвитина, производим расчет повреждаемости нити.

Для каждого технологического процесса использовалась индивидуальная схема измерения натяжения нитей.

При исследовании повреждаемости нитей основы на ткацком станке при выработке различных тканей измерения натяжения нитей основы производились в зоне «скало – ламели». При исследовании повреждаемости различных нитей и пряжи на мотальной машине М – 150 - 2 измерения натяжения нитей производились в зоне «после натяжного прибора». При исследовании повреждаемости нитей и пряжи при проведении технологических процессов снования и шлихтования измерение натяжения нитей производились по специально разработанной схеме.

В таблицах 1 - 8 представлены результаты экспериментального исследования повреждаемости нитей на оборудовании ткацкого производства при использовании для математического моделирования процессов методов приближения функций.

Таблица 1. – Сравнительный анализ значений средней ошибки значений функции, построенных на основе экспериментальных данных (процесс перематывания) и данных математических моделей, полученных на основе различных методов приближения функций.

Наименование метода приближения функций
по Фурье по Лагранжу по Бесселю по Ньютону по Стирлингу
20,816 26,836 27,008 26,697 28,260

Таблица 2. - Значения коэффициентов повреждаемости нитей различного сырьевого состава при перематывании на мотальной машине М – 150-2 (при использовании тригонометрического полинома Фурье).

N сырье Т
1 х/б 35 0.28 31.704
2 ацетат 33.3 0.26 20.408
3 вискоза 16.6 0.23 39,58
4 полиамид 15.6 0.2 25.272
5 полиамид текстурир. 16.6 0.19 17.778
6 нитрон 48 0.18 14,961
7 нитрон 53 0.175 14,564
8 нитрон+хлопок 18х2 0.193 13.953
9 нитрон 83 0.164 17.58
10 нитрон 109 0.159 15.944
11 триацетат 16.6 0.271 17.233

Таблица 3. – Сравнительный анализ значений средней ошибки значений функции, построенных на основе экспериментальных данных (технологический процесс снования) и данных математических моделей, полученных на основе различных методов приближения функций.


Наименование метода приближения функций
по Фурье по Лагранжу по Бесселю по Ньютону по Стирлингу
5,887 4,811 5,079 4,673 4,964


Pages:     | 1 || 3 | 4 |   ...   | 5 |
 





 
© 2013 www.dislib.ru - «Авторефераты диссертаций - бесплатно»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.