Разработка и исследование устройства натяжения основы на ткацком станке

На производительность в ткачестве большое влияние оказывает уровень обрывности нитей. Из-за высокой обрывности ухудшается качество ткани и увеличивается простой оборудования, что приводит к увеличению затрат предприятия, к нарушению работы оборудования, быстрому выходу его из строя. Из-за нестабилизации технологического процесса (ТП) повышается расход материала. Вот почему для успешного функционирования предприятия одной из важнейших задач является необходимость снижения уровня обрывности нитей. Решение этого вопроса позволит уменьшить расход сырья и сократить число браков, увеличить производительность оборудования и срок его службы. В конечном итоге это позволит сэкономить значительную часть денежных средств предприятия и увеличить его доход. Обрывность нитей в основном зависит от пороков пряжи и неправильной подготовки ее к ткачеству. Поэтому решать проблему обрывности нужно еще на этапе подготовки пряжи. Но полностью решить эту задачу не удается, и поэтому приходится заниматься ей и в ткачестве. Одной из причин обрывности является несоблюдение требований технологического процесса. Для создания необходимых условий формирования ткани необходимо поддерживать оптимальное натяжение основы, что достигается с помощью механизма отпуска и натяжения основы. Действия батанного механизма, зевообразовательных механизмов, товарного регулятора, механизма отпуска и натяжения основы вызывают циклически изменяющуюся деформацию. При этом основа испытывает деформацию и истирающее воздействие со стороны поверхностей, о которые соприкасаются нити: поверхность скала, ламели основонаблюдателя, галева ремизок, зубья берда. В конечном итоге два фактора — деформация нитей и число циклов истирания — являются основными критериями, которые определяют уровень обрывности на ткацком станке.

Механизм основного регулятора оказывает существенное влияние на его силовое взаимодействие с упругой заправкой станка. Его воздействие на нити основы при неправильном подборе технологических параметров может оказаться разрушающим и привести к невозможности выработки определенного артикула ткани на конкретном станке. Чтобы процесс ткачества протекал оптимально, необходимо стабилизировать величину натяжения заправки в пределах упругой деформации основы. Исходная заправка (натяжение всех нитей в момент начала работы станка) является статической составляющей натяжения основы. Кроме статического натяжения на основу в процессе тканеобразования действует еще и динамическая составляющая. На нее влияет подвижная система скала и механизм навоя. В процессе работы ткацкого станка отпуск основы с навоя должен быть на величину уработки больше длины нарабатываемой ткани. Для выполнения этого условия необходимо поддерживать постоянство статической составляющей натяжения основы при равномерном сходе ее с навоя за весь период работы станка [1].

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ.

Актуальность темы

Активное применение средств автоматизации и микропроцессорной техники для контроля и управления основными функциями станка является перспективным направлением в развитии ткацких станков, благодаря которому можно существенно повысить производительность труда и информируемость о ходе технологического процесса. На производительность в ткачестве большое влияние оказывает уровень обрывности нитей. Для успешного функционирования фабрик одной из важнейших задач в ткачестве является необходимость снижения уровня обрывности нитей. К причинам, вызывающим обрывность, относится несоблюдение требуемого натяжения основных нитей, являющегося самым важным источником информации о состоянии ткацкого станка и самым главным параметром технологического процесса. Действие батанного зевообразовательного механизма вызывает циклически изменяющуюся деформацию, а действие товарного регулятора и механизма отпусканециклически изменяющуюся деформацию основы. Для создания необходимых условий формирования ткани необходимо оптимизировать натяжение основы в ткачестве и минимизировать отклонение натяжения основы по углу поворота главного вала за цикл. Эти условия являются требуемой функцией устройства механизма отпуска и натяжения основы [2].

Таким образом, разработка и исследование устройства стабилизации натяжения основы ткацкого станка путём применения средств автоматизации и микропроцессорной техники является задачей своевременной и актуальной.

Цель и задачи работы. Целью работы является разработка устройства стабилизации упругой заправки на ткацком станке. Она направлена на создание методов структурно-параметрического проектирования механизма отпуска основы с навоя и оптимизации натяжения ткани в процессе ткачества.

Для достижения поставленной цели решены следующие научные и технические задачи:

— определены методы и средства стабилизации натяжения основы на ткацком станке;

— создана имитационная модель упругой заправки на ткацком станке в одном цикле его работы;

— разработана методика структурно-параметрического проектирования устройств натяжения основы на ткацком станке;

— получена метамодель стационарной работы станка типа A l l IP;

— выполнена конструктивная разработка адаптивного цифрового блока натяжения основы.

Методика исследований. Работа содержит теоретические и экспериментальные исследования.

В теоретических исследованиях применены методы теории механизмов и машин, механики нити, дифференциального и интегрального исчисления, теории тканеформирования, теории автоматического управления, основы проектирования микропроцессорной техники, теории математического и имитационного моделирования.

Экспериментальные исследования проводились с применением методов физического моделирования и тензометрических измерений, при обработке результатов измерений использовались методы математической статистики.

Научная новизна. В диссертационной работе впервые получены следующие результаты:

1. Разработана имитационная модель натяжения основы на пневморапирном ткацком станке в одном цикле его работы.

2. Предложено адаптивное управление упругой заправной ткацкого станка.

3. Получена и обоснована метамодель стационарной работы станка типа ЛТП Р.

4. Создан алгоритм стабилизации среднего натяжения основы и минимизации перепада деформации нитей от процесса зевообразования и прибоя.

5. Разработаны методики структурно-параметрического проектирования устройства стабилизации натяжения основы на ткацком станке.

Практическая ценность. Предложенное устройство адаптивного управления натяжением основы на пневморапирном ткацком станке позволит оптимизировать проектирование и создание совершенного ткацкого оборудования.

Ценность выполненной работы состоит в непосредственном использовании полученных результатов для совершенствования ткацкого оборудования и процесса формирования ткани в поле упругой заправки (пат. 34 937 РФ).

Результаты диссертационной работы внедрены в учебном процессе и используются в курсах учебных дисциплин при подготовке студентов по направлениям «Автоматизация и управление» (220 200), «Технологические машины и оборудование» (551 800).

Апробация работы. Основные теоретические положения, выводы и рекомендации диссертационной работы апробированы на опытных образцах в лабораторных условиях. Основные результаты диссертационной работы докладывались:

1) на международной научно — технической конференции 21−24 мая 2001 года в г. Иванове, ИГТА;

2) на межвузовской научно — технической конференции 22 — 24 апреля.

2003 года в г. Иванове, ИГТА;

3) на международной научно — технической конференции 21−24 мая.

2004 года в г. Иванове, ИГТА;

4) на расширенном заседании кафедры автоматики и радиоэлектроники ИГТА в г. Иванове в 2004 г.

Публикации. Основные результаты выполненных исследований представлены 2 статьями в журнале «Изв. вузов. Технология текстильной промышленности», 3 тезисами докладов на научно-технических конференциях и патентом на полезную модель (пат. 34 937 РФ).

Структура и объем диссертационной работы. Диссертация состоит из 5 глав и заключения. Текст изложен на 140 страницах. В работе имеется 6 таблиц, 46 рисунки, список литературы, включающий 63 наименование, и 4 приложения.

5.4. Общие выводы и рекомендации.

1. Разработана имитационная модель (в среде Simulink) системы автоматического управления натяжением основы. Модель взаимодействия нитей основы с подвижной системой скала и навоем позволила определить динамические характеристики системы «основные нити — навой» в одном цикле.

2. Предложено цифровое адаптивное управление натяжением основы на ткацком станке. Разработаны методы и определены средства стабилизации натяжения основы на ткацком станке.

3. Разработана имитационная метамодель устройства стабилизации натяжения основы на ткацком станке, которая позволяет провести структурно-параметрическое проектирование подобных системы. Предложенные методы проектирования позволили установить: — изменение цикличности в работе механизма с микропроцессорным блоком не влияет на натяжение основы- - как изменяется упругая заправка при переменном заданном среднем натяжении основы и переменном радиусе намотки основы ткацкого навоя- - поведение упругой заправки ткацкого станка при переменном плотности ткани по утку.

4. Создан алгоритм управления средним натяжением основы и оптимизации перепада натяжения основы от процесса зевообразования.

5. Экспериментальное исследование показало, что разработанное устройство стабилизации натяжения основы на ткацком станке удовлетворяет требованиям технологического процесса. Среднее натяжение основы между циклами независимо от изменения диаметра намотки основы на навое и переменной плотности по утку, автоматически поддерживает уровень натяжения вблизи заданного среднего значения. Перепад натяжения основы от процесса зевообразования снижается путём управления механизмом подачи основы, а также обеспечивает необходимое натяжение основы в момент прибоя.