Розробка технології в'язання еластичних виробів заданої форми
Теоретичні основи автоматизованого проектування параметрів, структури та властивостей еластичних медичних виробів компресійної дії. Оптимальні параметри густин армованої еластомірної та текстурованої капронової нитки еластик, глибини їх кулірування.
| Рубрика | Производство и технологии |
| Вид | автореферат |
| Язык | украинский |
| Дата добавления | 28.06.2014 |
| Размер файла | 82,1 K |
Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже
Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.
Размещено на http://www.allbest.ru/
Київський національний університет технологій та дизайну
УДК 677. 07 : 61
Спеціальність 05.19.03 - Технологія текстильних матеріалів
Автореферат
дисертації на здобуття наукового ступеня
кандидата технічних наук
Розробка технології в`язання еластичних виробів заданої форми
Боброва Світлана Юріївна
Київ - 2003 рік
Дисертацією є рукопис
Робота виконана в Київському національному університеті технологій та дизайну (КНУТД) Міністерства освіти і науки України
Науковий керівник: кандидат технічних наук, ст.н.с. Омельченко Василь Дмитрович, Київський науково-дослідний інститут галантерейної промисловості, директор, заслужений працівник промисловості України, професор кафедри технології трикотажного виробництва КНУТД
Офіційні опоненти:
- доктор технічних наук, ст.н.с. Григорян Георгій Сергійович, Київський національний торгівельно-економічний університет, професор кафедри непродовольчих товарів
- доктор технічних наук, професор, Параска Георгій Борисович, Технологічний університет Поділля (м. Хмельницький), професор кафедри машин і апаратів
Провідна установа: Херсонський державний технічний університет, Міністерства освіти і науки України, м. Херсон
Захист відбудеться "9" квітня 2003 р. о 10 годині на засіданні спеціалізованої вченої ради Д.26.102.02 в Київському національному університеті технологій та дизайну за адресою: 01601, МСП, Київ -11, вул. Немировича-Данченка, 2.
З дисертацією можна ознайомитись у бібліотеці Київського національного університету технологій та дизайну.
Автореферат розіслано "4" березня 2003 року
Вчений секретар спеціалізованої вченої ради Тарасенко А.І.
Анотації
Боброва С.Ю. Розробка технології в`язання еластичних виробів заданої форми. - Рукопис.
Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук за спеціальністю 05.19.03 - технологія текстильних матеріалів. - Київський національний університет технологій та дизайну, Київ, 2003.
Дисертацію присвячено розробці технології в`язання та створенню теоретичних основ проектування параметрів, структури та властивостей еластичних медичних виробів компресійної дії, що виготовляються на спеціалізованому круглов`язальному обладнанні.
В результаті аналізу асортименту еластичних виробів заданої форми розроблено класифікацію виробів даної групи за функціональним призначенням та конструкцією окремих ділянок. Розроблено математичну модель конфігурації еластичних виробів заданої форми, що дозволяє проектувати лінійні розміри та тиск по окремих ділянках і забезпечити постійний тиск по поверхні колінної чашечки або ліктьового суглобу.
Запропонована методика, що дозволяє проектувати параметри структури еластичних медичних виробів, виходячи з тиску, величина якого обґрунтована і відповідає медико-технічним вимогам.
Встановлені багатофакторні лінійні залежності між величинами технологічних параметрів роботи обладнання - лінійних густин армованої утокової еластомірної нитки, армованої еластомірної нитки, що пров`язується в петлі, текстурованої капронової нитки еластик, швидкістю їх подачі в зону в`язання, глибини кулірування ниток в 1 та 2 петлетвірних системах та параметрами структури, тиском, деформаційними та геометричними властивостями еластичних медичних виробів заданої форми.
Розроблено алгоритм, на основі якого складено програму автоматизованого проектування та оптимізації технологічних параметрів роботи в`язального обладнання та основних показників якості еластичних в`язаних виробів медичного призначення для виготовлення виробів із зазделегідь заданими властивостями.
Ключові слова: еластичний кулірний трикотаж, еластичні медичні вироби, еластичні вироби заданої форми, тиск виробу на тіло людини, параметри структури трикотажу, проектування параметрів, двофонтурна круглов`язальна машина.
Боброва С.Ю. Разработка технологии вязания эластичных изделий заданной формы. Рукопись.
Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук по специальности 05.19.03 - технология текстильных материалов. - Киевский национальный университет технологий и дизайна, Киев, 2003.
Диссертация посвящена разработке технологии вязания и созданию теоретических основ проектирования параметров, структуры и свойств эластичных медицинских изделий компрессионного действия, которые вырабатываются на специализированном кругловязальном оборудовании.
Установлено, что одним из наиболее дефицитных видов текстильных изделий медицинского назначения в Украине являются цельновязаные эластичные изделия компрессионного действия для лечения многих видов сосудистых патологий и травм опорно-двигательного аппарата. Такие изделия отечественного производства практически отсутствуют, а существующие значительно уступают зарубежным аналогам по своему качеству и не соответствуют современным медико-техническим требованиям. Согласно мировых стандартов основной показатель качества - величина компрессии должна задаваться с учетом назначения изделия по конкретным рекомендациям врача и анатомо-физиологических особенностей организма человека.
Ведущей фирмой, которая специализируется на производстве кругловязального оборудования для изготовления изделий медицинского назначения, это фирма "Гарри Лукас" (ФРН). Использование специализированного оборудования позволяет внедрить в Украине технологию изготовления цельновязаных эластичных медицинских изделий заданной конфигурации - замкнутой геометрической формы переменными диаметрами, и участков сложной геометрической формы за счет технологических возможностей вязального оборудования.
Разработана математическая модель конфигурации эластичных изделий заданной формы, что позволяет проектировать линейные размеры и давление по отдельным участкам и обеспечивать постоянное давление по поверхности коленной чашечки или локтевого сустава.
В результате анализа ассортимента эластичных изделий заданной формы разработана классификация изделий данной группы по функциональному назначению и конструкции отдельных участков, что предоставляет возможность переходить к следующим этапам технологического проектирования и дальнейшей разработке САПР.
Теоретические исследования структуры эластичного трикотажа двойных кулирных переплетений с использованием нескольких эластомерных нитей позволили получить математические зависимости для проектирования длины нити в петле. Кроме того, получены математические зависимости для определения количества элементов структуры в каждом ряде отдельных участков эластичного изделия и расходов сырья для вязания изделий простой и сложной пространственной формы.
На основании известной теории упругой эластичной оболочки проф. В.Н. Филатова выведены теоретические формулы для определения величины петельного шага трикотажа в свободному состоянии при условии обеспечения необходимого давления для одномерной и двумерной моделей.
В результате экспериментальных исследований c использованием математических методов планирования установлены многофакторные линейные зависимости между величинами технологических параметров работы оборудования - линейных плотностей армированной уточной эластомерной нити, армированной эластомерной нити, что провязывается в петли, текстурированной капроновой нити эластик, скоростью их подачи в зону вязания, глубины кулирования нитей в 1 и 2 петлеобразующих системах и параметрами структуры, давлением, деформационными и геометрическими свойствами эластичных медицинских изделий заданной формы.
Разработан алгоритм, на основании которого создана программа автоматизированного проектирования и оптимизации технологических параметров работы вязального оборудования и основных показателей качества эластичных вязанных изделий медицинского назначения для изготовления изделий с заранее заданными свойствами.
Разработана нормативно - техническая документация для изготовления медицинских эластичных изделий с двухфонтурных кругловязальных машин с целью использования при проектировании и изготовлении данных изделий в условиях производства.
Ключевые слова: эластичный кулирний трикотаж, эластичные медицинские изделия, эластичные изделия заданной формы, давление изделия на тело человека, параметры структуры трикотажа, проектирование параметров, двухфонтурная кругловязальная машина.
Bobrova S.Y. Knitting technology development of elastic one-piece wares. - Manuscript.
The dissertation to be submitted for a Candidate Degree in technical sciences by speciality 05.19.03 - technology of textile materials. - Kyiv National University of Technologies and Design, Kyiv, 2003.
Dissertation is devoted to knitting technology development and to creation of parameters, structure and properties of elastic medical compression wares theoretical projection basis, that have made on specialized circular rib knitting equipment .
As a result of elastic one-piece hosiery assortment analysis is developed classification this group wares for functional designating and to construction of separate parts. The mathematical configuration model of elastic medical one-piece hosiery is developed, that allows to project the linear dimensions and pressure on separate parts and to provide permanent pressure on surface of knee or elbow.
The method is offered allowing to project the structure parameters of elastic medical wares, on the assumption of pressure, a size of which is substantiated and meet medical-technical requirements.
Multiple-factor mathematical linear dependences were built between knitting parameters - line densities shot wire and core-spun yarn for knitting and textured kapron thread elastic, speed of their feed into knitting zone, slur depths in 1 and 2 looping systems, and structure parameters, pressure, strain and geometrical properties elastic medical knittwares.
Algorithm is developed, on base of which is created a computer-aided program of projection and optimization of circular rib knitting equipment work technological parameters and elastic medical hosiery basic quality indexes for making of wares with given properties.
Key words: elastic slur knitting, elastic medical wares, elastic one-piece wares, goods pressure on man body, knittware structure parameters, designing of parameters, circular rib knitting machine.
Загальна характеристика роботи
Актуальність роботи. Високоякісні в`язані еластичні вироби медичного призначення потребують використання сучасних спеціалізованих в`язальних машин. Однак обладнання такого рівня в Україні до цього часу ніколи не встановлювалось. Тому вироби даної групи в країні практично не виробляються, і на цей час випуск цих товарів дуже обмежений внаслідок складності технології виготовлення еластичних суцільнов`язаних виробів, відсутності кваліфікованих спеціалістів та досвіду роботи на такому обладнанні.
Відсутність нових прогресивних технологій, спеціальних нормативних документів та методики проектування гальмує процес виготовлення вітчизняних медичних еластичних виробів високої якості. Крім того, оцінка якості медичних виробів потребує комплексного підходу з урахуванням одночасно медичних та технічних вимог. Ефективне розв`язання складних задач проектування потребує розробки спеціальних нових алгоритмів із застосуванням сучасних ЕОМ.
У зв`язку з цим було прийнято рішення розробити теоретичний базис проектування еластичних медичних виробів заданої форми та видати конкретні рекомендації до технологічних розрахунків, керуючись результатами проведених раніше наукових праць, а також знанням досвіду загальних законів петлетворення та значним вітчизняним досвідом роботи з еластомірними нитками.
Тому дисертація присвячена проектуванню параметрів структури та розробці технології в`язання еластичних виробів медичного призначення на основі аналізу в`язальних можливостей спеціалізованого обладнання.
Зв`язок роботи з науковими програмами, планами, темами.
Робота виконана в рамках науково-дослідних робіт, які проводились в Київському національному університеті технологій та дизайну "Нові ресурсозберігаючі технології виробів широкого вжитку та спеціального призначення". Наукові дослідження проводились в рамках держбюджетної науково-дослідної теми "Створення екологічно чистих матеріалів нового покоління з довгостроковою бактеріоцидною дією", рег. номер 0102V001414 та за науковим напрямком роботи Київського державного НДІ текстильно-галантерейної промисловості на виконання Державних програм:
Програми розвитку легкої промисловості України до 2005 р.
Комплексної програми розвитку медичної промисловості України на 1997 - 2003 р.р. (Постанова Кабміну України від 18.12.96 р., № 1538).
Мета і задачі дослідження
Метою даної роботи є розробка технології в`язання та проектування параметрів структури та властивостей еластичних медичних виробів компресійної дії, що виготовляються на спеціалізованому круглов`язальному обладнанні, а також розробка технологічних режимів виготовлення високоякісних виробів з наперед заданими властивостями. У відповідності з метою роботи поставлені наступні задачі:
дослідити в`язальні можливості спеціалізованих двофонтурних круглов`язальних машин, які раніше в Україні не використовувались;
на базі проведених теоретичних і експериментальних досліджень розробити методику проектування медичних виробів заданої форми з двофонтурних круглов`язальних машин, в основу якої закладається медично обгрунтоване значення тиску окремих ділянок виробу на тіло людини.
визначити параметри петельної структури еластичних медичних виробів на основі розроблених геометричних моделей;
розробити алгоритм та створити програму для автоматизованого проектування медичних виробів із заданими властивостями та оптимальним співвідношенням між усіма показниками якості, а також рекомендованих заправних параметрів обладнання;
розробити проект нормативного документу на серійне виготовлення медичних еластичних панчішних виробів компресійної дії.
Об`єкт дослідження - технологія в`язання еластичних виробів медичного призначення на круглов`язальному обладнанні.
Предмет дослідження - еластичні медичні вироби заданої форми, виготовлені подвійними кулірними переплетеннями, із заданою величиною тиску на окремі ділянки тіла людини.
Методи дослідження. Для розв`язання поставлених задач використана комплексна методика досліджень, що включає:
аналіз науково-технічної літератури по даній проблемі;
теоретичне дослідження технологічних можливостей спеціалізованого круглов`язального обладнання для виготовлення медичних виробів простої та складної просторової форми;
використання методу чисельного аналізу для опису конфігурації медичних еластичних виробів;
метод геометричних моделей структури трикотажу з еластомірними нитками для проектування параметрів еластичних медичних виробів;
експериментальні дослідження параметрів структури та властивостей медичних виробів за допомогою стандартних і спеціальних методик із застосуванням методів математичної статистики і ЕОМ;
розробку алгоритму й методики проектування еластичних медичних виробів заданої форми за заданим тиском із застосуванням ЕОМ.
Наукова новизна одержаних результатів полягає в тому, що автором:
Встановлено математичні залежності величини петельного кроку еластичного трикотажу у вільному стані від пружних характеристик ниток та параметрів структури трикотажу з урахуванням заданого тиску.
На основі теоретичного аналізу геометричних моделей подвійного кулірного трикотажу, виготовленого з одночасним пров`язуванням в петлі і прокладанням в якості утоку армованих еластомірних ниток, отримані формули для розрахунку довжини нитки у петлі.
Одержано математичні залежності, що адекватно описують взаємозв`язок між технологічними параметрами в`язання еластичних виробів та їх деформаційними властивостями, тиском і параметрами структури трикотажу.
Створено алгоритм та розроблено програму автоматизованого проектування еластичних медичних виробів заданої форми із наперед заданими властивостями та оптимізації технологічних параметрів роботи в`язального обладнання.
Практичне значення одержаних результатів.
Розроблено методику проектування та розрахунку медичних еластичних виробів заданої форми, що дозволяє проектувати готові вироби з урахуванням необхідного тиску, величина якого відповідає сучасним медико-технічним вимогам.
Створено програму, яка дає змогу технологу на ПЕОМ в автоматичному режимі проектувати весь цикл розробки медичних еластичних виробів (від параметрів процесу в`язання до параметрів структури трикотажу та властивостей готових виробів). Програма доведена до практичної реалізації і впроваджена в Київському НДІ текстильно-галантерейної промисловості (КиївНДІТГП) при проектуванні властивостей і параметрів еластичних виробів медичного призначення та у КНУТД при вивченні дисципліни "Проектування візерункового трикотажу з елементами САПР".
Запропоновано технологічні режими виготовлення еластичних медичних наколінників із заданими властивостями (тиску, розтяжності, лінійних розмірів та параметрів структури трикотажу), що дозволяють вибрати раціональні параметри заправки та процесу в`язання в`язального обладнання.
Розроблено проект технічних вимог на серійне виробництво еластичних медичних виробів компресійної дії, що виготовляються на спеціалізованому круглов`язальному обладнанні.
Особистий внесок здобувача полягає в обговоренні постановки задач, розв`язанні теоретичних питань, розробці геометричних моделей еластичного трикотажу, виконанні експериментальних досліджень, обробці результатів досліджень, створенні алгоритму та програми автоматизованого проектування виробів із заданими властивостями. Здобувачу належать головні ідеї, узагальнення і висновки за результатами досліджень.
В роботах, виконаних у співавторстві, здобувачу належить аналіз результатів дослідження властивостей та параметрів еластичних медичних виробів [2; 3]; розробка методів опису конфігурації медичних еластичних виробів [6]; аналіз науково-технічної літератури, присвяченої питанням проектування еластичних виробів, аналіз різних підходів та формулювання принципів сучасного проектування виробів даної групи [1]; аналіз асортименту еластичних виробів заданої форми [5]; створення алгоритму проектування еластичних медичних виробів, розробка оптимальних технологічних режимів їх виготовлення [4; 7], розробка математичної моделі конфігурації еластичного виробу заданої форми [8], розробка математичних залежностей для розрахунку параметрів структури еластичного трикотажу [9].
Апробація результатів дисертації. Основні положення дисертаційної роботи доповідались та були схвалені:
на науковій конференції молодих вчених та студентів КДУТД у 2001 році;
на семінарі Відділу експериментальної хірургії Київського НДІ експериментальної хірургії та трансплантології АМН України у червні 2002 р.;
на вченій раді Київського державного НДІТГП 5 червня 2002 р.;
на розширеному засіданні кафедри технології трикотажного виробництва КНУТД у жовтні 2002 року;
на засіданні кафедри машин і апаратів легкої промисловості Технологічного університету Поділля (м. Хмельницький);
на науковому семінарі кафедри механічної технології волокнистих матеріалів Херсонського державного технічного університету.
Публікації. Матеріали дисертації викладені в 9 працях, з яких 4 в наукових фахових журналах, 2 тез наукової конференції, 1 авторське свідоцтво, 2 депонованих рукописи.
Структура і обсяг роботи. Дисертація складається із вступу, 5 розділів, загальних висновків, списку використаних джерел, що включає 106 найменувань, а також додатків, що представлені на 66 сторінках. Робота викладена на 192 сторінках машинописного тексту, включає 24 ілюстрації, 24 таблиці. Основна частина дисертації складає 146 сторінок.
Основний зміст роботи
Вступ присвячено обґрунтуванню актуальності вибраної теми. Відзначено новизну, наукову та практичну цінність роботи, описано її структуру і вказано обсяг.
У першому розділі зроблено аналіз науково-технічної літератури, що розкриває питання використання еластомірних ниток у виробництві в`язаних виробів медичного призначення, які застосовуються для лікування та профілактики різних видів захворювань.
Відзначено, що в усіх країнах світу продовжують розширюватись асортимент та зростати обсяги виробництва еластомірних ниток, що випускаються під різними торговими марками. Застосування таких ниток є одним з напрямів створення нових текстильних виробів і матеріалів як традиційної форми, так і різних технічних, медичних виробів, одягу спеціального призначення.
В останній час у світі з`явилось багато принципово нових виробів, випуск і застосування яких в інших країнах налагоджений і постійно зростає. З`ясовано, що одним з найбільш дефіцитних видів текстильних виробів, які особливо користуються попитом у населення, є спеціальні еластичні вироби для лікування та профілактики багатьох видів судинних патологій, травм опорно-рухового апарату, в лікувальній фізкультурі та спорті. Однак їх асортимент і якість не можуть повністю задовольнити потреб в цих виробах. Підкреслюється необхідність проведення комплексних досліджень у напрямку проектування медичних суцільнов`язаних еластичних виробів високої якості з двофонтурних круглов`язальних машин.
В процесі проектування медичних виробів поєднуються досить складні медичні і технологічні задачі, тому вказується на актуальність проведення пошуку найбільш ефективних способів їх розв`язання, вибору оптимальної конструкції готових виробів та застосування найбільш раціонального в`язального обладнання. Встановлено, що при проектуванні еластичних медичних виробів основним контрольованим параметром є дозований тиск на тіло людини, що повинен бути визначеної величини на кожній ділянці і змінюватись від виду та тяжкості хвороби за рекомендаціями медичних установ.
Автори більшості робіт, присвячених проектуванню виробів заданої форми, пропонують проектувати дану групу виробів, виходячи із забезпечення достатньої розтяжності. Однак ці методики не можуть бути використані при проектуванні еластичних медичних виробів, де основним заданим параметром є їх тиск на тіло людини. Найбільший внесок в проблему вирішення питань проектування еластичних виробів внесли наукові праці проф. В.М. Філатова. Ним запропоновано використовувати теорію тонких пружних оболонок для опису математичних моделей еластомірних текстильних виробів. Заслуговують на увагу також наукові праці Н.І. Пригодіної та Н.М. Позднякової, в яких пропонуються методики проектування еластичних панчішних виробів за заданим тиском, виготовлених на одноциліндрових панчішних автоматах.
Відзначено, що провідною фірмою по випуску спеціалізованого в`язального обладнання для виготовлення виробів медичного призначення є фірма "Гаррі Лукас" (ФРН). Дослідження його технологічних можливостей дозволяє налагодити випуск значного асортименту високоякісних еластичних виробів, що відповідатимуть міжнародним стандартам та не поступатимуться своєю якістю найкращим світовим зразкам.
Підкреслено необхідність застосування ЕОМ при проектуванні трикотажних виробів заданої форми. Наявність готових пакетів прикладних програм, швидкість роботи, великі обсяги пам`яті, зручність у користуванні дозволяє широко впроваджувати можливості електронно-обчислювальної техніки для проектування трикотажних виробів заданої форми широкого асортименту, в тому числі і медичного призначення.
Встановлено, що для забезпечення високої ефективності технологічного процесу і забезпечення потрібних лікувальних властивостей еластичних медичних виробів доцільно в процесі їх проектування керуватися такими принципами:
тиск на тіло людини повинен бути визначеної величини, яка змінюється в залежності від ступеню захворювання та від ділянки тіла.
тиск на тіло людини повинен утворюватися за рахунок комбінації заправних параметрів роботи в`язального устаткування і будови елементів петельної структури трикотажу.
оптимізування параметрів петельної структури і фізико-механічних властивостей готових еластичних виробів повинно здійснюватись, виходячи з математичного вирішення системи компромісних задач.
необхідно мати математичні залежності, що описують взаємозв`язок між параметрами структури досліджуваних виробів, характеристиками використаної сировини, вхідними натягами еластомірних ниток, кількістю й способом їх заробки в трикотаж на різних його ділянках із геометричними розмірами виробу і його компресійними властивостями.
У другому розділі здійснений аналіз асортименту еластичних виробів заданої форми та на основі цього розроблено їх класифікацію за функціональним призначенням та конструкцією окремих ділянок. Класифікація дає змогу переходити до наступних етапів технологічного проектування та подальшої розробки елементів системи автоматизованого проектування, з метою подальшого нарощування і уточнення алгоритму єдиної методики проектування виробів заданої форми.
Розроблено математичну модель конфігурації еластичних виробів заданої форми, що дозволяє забезпечувати постійний тиск по поверхні колінної чашечки або ліктьового суглобу і проектувати оптимальні лінійні розміри та необхідну кількість петель складних ділянок трикотажного виробу, найбільш точно відповідаючого антропології кінцівок.
Для опису обхвату в кожній точці ноги згідно її конфігурації пропонується застосовувати математичний метод - сплайн-інтерполяцію. Це дозволяє проектувати необхідні лінійні розміри та величину стискальної сили практично в кожному горизонтальному перетині конічних ділянок еластичного медичного виробу.
В даному розділі розглянуті питання проектування параметрів еластичних медичних виробів, в основу якого закладається медично обґрунтоване значення величини стискальної сили.
На основі теорії пружної текстильної оболонки проф. В.М. Філатова виведені теоретичні залежності для визначення величини петельного кроку трикотажу у вільному стані при умові забезпечення необхідного тиску для одномірної та двомірної моделей пружної текстильної оболонки.
Для одномірної моделі:
(1)
де - петельний крок у вільному стані трикотажу при умові забезпечення необхідного тиску;
J - кількість видів еластомірних ниток на одиничній ділянці;
С1,…Сj - відповідно жорсткість при розтягненні цих ниток. Визначається із експериментальних навантажувальних характеристик, мН/мм;
- кут між віссю та твірною конуса, яким апроксимується ділянка кінцівки людини;
Np - кількість петельних рядів в 100 мм трикотажу;
S - довжина дуги кола в точці виміру, мм;
I - кількість голок на машині;
і - відносне видовження утокової еластомірної нитки по довжині,
і = (L2 - L) / L,
L - довжина відрізку еластомірної нитки у вільному стані, мм,
L2 - довжина того ж самого відрізку в розтягнутому стані перед входом до петлетвірної системи, мм.
Для двомірної моделі:
, (2)
де - петельний крок у вільному стані трикотажу при умові забезпечення необхідного тиску;
СY - жорсткість при розтягненні трикотажного матеріалу по довжині, мН/мм;
СX - жорсткість при розтягненні трикотажного матеріалу по ширині, мН/мм;
Ry - радіус кривизни кінцівки в точці виміру вздовж її поверхні (по довжині);
м - коефіцієнт Пуассона.
fX - вісьове зусилля, з яким натягується виріб, Н.
Важливим етапом проектування медичних панчішних виробів є визначення мінімально та максимально можливої довжини нитки у петлі на даному виді обладнання. Використання методики проф. І.І. Шалова та уточнених формул Н.М. Позднякової для розрахунку граничних значень довжини еластомірної нитки у петлі після перевірки показало значні розходження порівняно з експериментальними даними.
Встановлено, що при процесі петлетворення, що відбувається з розподілом, утворення петлі з еластомірної нитки на голках риппшайби відбувається за рахунок вже сформованої петлі циліндру практично не використовуючи нитки, що йде з нитковода. Причому це відбувається за рахунок додаткового її видовження внаслідок високих деформаційних властивостей еластомірних ниток. Крім того, надходження нової нитки з боку нитковода обмежена ще й малим коефіцієнтом жорсткості еластомірної нитки та високих фрикційних властивостей. Внаслідок цього проаналізовані максимально та мінімально можливі довжини еластомірних ниток у петлі, що були отримані в ході експерименту, і на основі цього запропоновані математичні залежності для визначення граничних довжин нитки у петлі з урахуванням конструктивних особливостей спеціалізованого устаткування.
(3)
(4)
де t - голковий крок,
Т - лінійна густина нитки.
Теоретичні дослідження структури еластичного трикотажу подвійних кулірних переплетень з використанням еластомірних ниток дозволили одержати математичні залежності для проектування довжини нитки у петлі, висоти петельного ряду та витрат сировини на виготовлення еластичних панчішних виробів медичного призначення. Запропонована методика дозволяє здійснювати розрахунок кількості елементів структури та витрат сировини на виготовлення ділянок просторової форми еластичних медичних виробів.
Третій розділ присвячений експериментальним дослідженням фізико-механічних, геометричних характеристик, лікувальних властивостей та параметрів структури еластичних наколінників, виготовлених утоковими переплетеннями на базі подвійного напівфангу (основна частина), та ластику 1+1 (ділянка колінної чашечки). Еластомірна армована нитка пров`язувалась в петлі та прокладалась в якості утоку в кожному другому петельному ряді.
В результаті аналізу технологічних можливостей двофонтурної спеціалізованої машини ELHA моделі RR2-FB-105 фірми "Гаррі Лукас" (ФРН) встановлено, що на даному виді обладнання може бути виготовлений кулірний трикотаж замкненого контуру просторової конфігурації із забезпеченням необхідного компресійного ефекту. Еластичні вироби з цієї машини можуть створювати надійний фізико-терапевтичний ефект і можуть бути використані в лікувальних або профілактичних цілях.
В результаті проведеного теоретичного аналізу було встановлено, що найбільш істотно на вибрані критерії оптимізації впливають такі параметри, які і були вибрані в якості факторів експерименту:
x1 - лінійна густина еластомірної армованої утокової нитки, текс;
x2 - лінійна густина еластомірної армованої нитки, що пров`язується в петлі, текс;
x3 - лінійна густина нитки еластик, текс;
x4 - вхідний натяг еластомірної армованої утокової нитки, сН;
x5 - вхідний натяг еластомірної армованої нитки, що пров`язується в петлі, сН;
x6 - вхідний натяг нитки еластик, сН;
x7 - глибина кулірування в 1 системі, мм;
x8 - глибина кулірування в 2 системі, мм.
Для реалізації поставленої задачі був використаний метод математичного планування експерименту. На основі вибраних факторів реалізована 1/16 дробова репліка плану 28-4 повного факторного експерименту. Фактори експерименту змінювались у таких діапазонах: x1min = 208 текс, x1mах = 263 текс; x2min = 16,5 текс, x2mах = 33 текс; x3min = 10 текс, x3mах = 20 текс; x4min = 50 сН, x4mах = 120 сН; x5min = 20 сН, x5mах = 45 сН; x6min = 12 сН, x6mах = 26 сН; x7min = = 4,5 мм, x7mах = 6,2 мм; x8min = 3,7 мм, x8mах = 5,3 мм.
Розрахунок коефіцієнтів рівнянь регресій, математична обробка результатів експерименту та статистичний аналіз одержаних рівнянь проводилась за певним порядком по формулам згідно загальновідомої методики статистичної обробки даних. В результаті проведених досліджень нами запропоновано 20 адекватних математичних лінійних залежностей з урахуванням значущості коефіцієнтів регресій, основні з яких наведені нижче і представлені у кодованих величинах.
Математичні моделі при розтягненні по ширині:
для повної деформації
y1 = 164,8 - 6,5x1 - 23x2 - 3x3 - 1,5x5 + 6,5x7 +2x8; (5)
пружної деформації
y2 = 156,9 - 7,1x1 - 23,4x2 - 3,8x3 - 1,9x5 + 6,3x7 + 2,5x8; (6)
пластичної деформації
y3 = 1,5 + 0,5x1 + 0,2x2 + 0,3x3 - 0,3x4 + 0,3x7; (7)
пружності (або долі зворотних деформацій від повної)
y4 = 94,0 - 0,7x1 - 0,8x2 - 0,5x3. (8)
Математичні моделі при розтягненні по довжині:
для повної деформації
y5 = 94 - 4,4x1 - 31,7x2 - 6,7x3 - 8,3x4 - 3,1x5+ 1,4x6 + 9,4x7 + 2x8; (9)
пружної деформації
y6 = 83,8 - 4,2x1- 28,6x2 - 6,3x3 - 7,9x4-2,5x5+ 1,4x6+ 8,6x7+1,8x8. (10)
Математичні моделі для тиску:
ділянки, виготовленої переплетенням подвійний напівфанг (ділянка "над коліном")
y7 = 5,77 +0,42x1 +0,25x2 - 0,26x3 + 2,37x4 +0,26x6-0,25x7; (11)
ділянки, виготовленої переплетенням ластик 1+1 (ділянка "коліно")
y8 = 5,16 + 0,27x1 +0,50x2 +1,77x4 - 0,51x7. (12)
Математичні моделі для кількості петельних рядів в 100 мм трикотажу
переплетення ластик 1+1:
y9 = 173,6- 3,8x1 + 8,3x2 - 7,6x3- 10,4x4 + 4,3x5- 15x6 -5,2x7; (13)
переплетення напівфанг
y10 = 194- 5x1- 1,5x2 - 4,1x3 - 4,2x4 + 2x5 + 1,3x6 - 3x7 -1,8x8. (14)
Математичні моделі для довжини нитки у петлі:
еластомірної переплетення ластик 1+1
y11 = 2,12 + 0,04x3+ 0,04x4 0,02x5 + 0,02x6 + 0,08x7 0,02x8; (15)
еластик переплетення ластик 1+1
y12 = 4,48 0,04x3 0,03x4 + 0,02x5 0,11x6 + 0,02x7+0,11x8; (16)
еластомірної переплетення подвійний напівфанг
y13 = 2,06 0,02x1 + 0,03x2+ 0,02x3 + 0,04x4 0,04x5+ 0,01x6 + 0,09x7 0,02x8; (17)
еластик переплетення подвійний напівфанг
y14 = 4,38 + 0,03x1 0,21x3 + 0,05x4 0,01x5 0,14x6 +0,24x8. (18)
Математична модель для маси одного виробу
y15 = 26,9 + 0,9x1 + 3,6x2 + 2x3 - 1,7x4 - 0,4x5 + 0,9x7 + 0,3x8. (19)
На рис.1 та 2 представлені графіки для двофакторних залежностей при умові збереження інших факторів на середньому рівні, що показують вплив лінійної густини еластомірної нитки на величину повної деформації розтягнення по ширині та довжині трикотажу при різних рівнях глибини кулірування - hmin = 4,50 мм, hсер = 5,35 мм, hmax = = 6,20 мм.
Одержані поліноміальні моделі були використані для аналізу і оптимізації технологічного процесу і подальшого проектування високоякісних еластичних виробів з необхідними параметрами. В результаті проведених досліджень встановлено, що основні споживчі властивості еластичних виробів компресійної дії залежать головним чином від властивостей і режимів переробки еластомірних ниток, що пров`язуються в петлі, і прокладаються в якості утоку.
Рис. 1. Залежність повної деформації розтягнення еластичного трикотажу по ширині від лінійної густини еластомірної нитки, що пов'язується в петлі (h - глибина кулірування в першій петлетвірній системі)
Рис. 2. Залежність повної деформації розтягнення еластичного трикотажу по довжині від лінійної густини еластомірної нитки, що пров`язується в петлі (h - глибина кулірування в першій петлетвірній системі)
Показано, що величину тиску окремих ділянок виробу на тіло людини визначає, головним чином, сила вхідного натягу утокової еластомірної нитки. Тиск готового виробу ділянки в області "над коліном" змінювалась в рамках експерименту від 2,16 до 9,71 кПа. Це свідчить про можливість одержання виробів з широким діапазоном компресійних властивостей на устаткуванні одного діаметру циліндра.
На основі проведених експериментальних досліджень і аналізу технологічних можливостей спеціалізованого устаткування розроблена нормативно - технічна документація для виготовлення медичних еластичних виробів з двофонтурних круглов`язальних машин з метою використання при проектуванні даних виробів в умовах виробництва.
У четвертому розділі розглянуті компромісні задачі оптимізації показників якості, що відносяться до класу багатокритеріальних задач оптимального управління і розв`язуються методом лінійного програмування.
Задачею роботи було знайти такі найкращі комбінації значень факторів x1, x2, …, x8, при яких параметри оптимізації приймали значення, що задовольняють вимогам до якості виробу при умові знаходження факторів в реально існуючих діапазонах. Оскільки оптимізація одного з параметрів може призвести до того, що інший параметр прийме недопустиме значення, розглядалась зміна всіх показників одночасно. При цьому розв`язком поставленої задачі є деякий компроміс, тобто такий набір значень факторів x1, x2, …, x8, при якому, можливо, параметри yі не досягають оптимальних значень, проте обов`язково знаходяться у межах свого існування та забезпечують найліпші компромісно можливі показники якості.
Для розв`язання поставленої задачі за допомогою симплекс-методу розроблено математичний алгоритм проектування параметрів та властивостей виробів, а також оптимальних технологічних режимів їх виготовлення на базі застосування сучасної обчислювальної техніки, що є одним із перших вирішень компромісних задач на етапі технологічного проектування трикотажних виробів, де враховують одночасно всі основні показники якості. На рис.3 представлено блок-схема складеного алгоритму.
На основі розробленого алгоритму складено програму автоматизованого проектування та оптимізації технологічних параметрів роботи в`язального обладнання та основних показників якості еластичних в`язаних виробів медичного призначення для виготовлення виробів із зазделегідь заданими властивостями.
Розроблена програма пропонує користувачеві автоматично за допомогою ЕОМ проводити розрахунки технологічних параметрів роботи устаткування у діалоговому режимі. Це дозволяє за дуже короткий термін встановити найбільш оптимальний варіант заправки в`язального автомату для виготовлення виробу із заданими показниками якості. Запропоновані раціональні технологічні режими для виготовлення еластичних наколінників складної форми. Завдяки їх використанню вдасться значно збільшити продуктивність в`язального устаткування, знизити витрати енергії, праці та сировини. еластик капроновий нитка кулірування
П`ятий розділ присвячений виробничій перевірці економічної ефективності від впровадження результатів роботи. Впровадження розробленого програмного продукту автоматизованого проектування параметрів, властивостей медичних еластичних виробів компресійної дії та технологічних параметрів роботи спеціалізованого устаткування дозволяє скоротити термін розробки і впровадження у виробництво нових виробів, виключити необхідність виготовлення пробних зразків для проведення досліджень та зменшити кількість працюючих, що зайняті в розробці нового асортименту, а отже й значно знизити собівартість одного десятку медичних виробів. Наприклад, при виготовленні однієї партії медичних наколінників просторової форми собівартість одного десятку виробів в середньому знизиться на 6,28 грн.
Рис.3. Блок-схема алгоритму оптимізації показників якості еластичних медичних виробів та технологічних параметрів роботи в`язального обладнання
Висновки
В результаті аналізу асортименту еластичних виробів заданої форми розроблено їх класифікацію за функціональним призначенням та конструкцією окремих ділянок.
Встановлено, що просторова конфігурація еластичного медичного виробу може бути одержана за рахунок в`язальних можливостей спеціалізованого устаткування - зміною переплетення на окремих групах голок. Це забезпечить щільне прилягання виробу до тіла у відповідності з антропологією кінцівок людини. Розроблено математичну модель конфігурації еластичних виробів заданої форми, що дозволяє проектувати лінійні розміри та тиск по окремих ділянках і забезпечити постійний тиск по поверхні колінної чашечки або ліктьового суглобу.
Для опису обхвату в кожній точці ноги згідно її конфігурації рекомендується застосовувати математичний метод - сплайн-інтерполяцію, що дозволяє проектувати задані лінійні розміри та величину стискальної сили практично в кожному горизонтальному перетині еластичного медичного виробу.
Теоретичні дослідження структури еластичного трикотажу подвійних кулірних переплетень з використанням кількох еластомірних ниток дозволили одержати математичні залежності для проектування довжини нитки у петлі та витрат сировини медичних еластичних виробів заданої форми.
Виведено теоретичні формули для визначення величини петельного кроку трикотажу у вільному стані при умові забезпечення необхідного тиску для одномірної та двомірної моделей пружної еластичної оболонки.
Розроблено методику проектування параметрів еластичних медичних виробів, в основу якої закладено медично обгрунтоване значення тиску виробу на окремі ділянки тіла людини.
На основі експериментальних досліджень запропоновано математичні залежності для визначення граничних довжин нитки у петлі з урахуванням конструктивних особливостей спеціалізованого обладнання.
Встановлено багатофакторні лінійні залежності між величинами технологічних параметрів роботи в`язального устаткування - лінійних густин армованої утокової еластомірної нитки, армованої еластомірної нитки, що пров`язується в петлі, текстурованої капронової нитки еластик, швидкістю їх подачі в зону в`язання, глибини кулірування ниток в 1 та 2 петлетвірних системах та параметрами структури, фізико-механічними та геометричними властивостями еластичних медичних виробів заданої форми.
Встановлено, що основні споживчі властивості еластичних медичних виробів залежать головним чином від видів, властивостей і режимів переробки еластомірних ниток, що пров`язуються в петлі і прокладаються в якості утоку, а величина тиску окремих ділянок виробу на тіло людини визначається, головним чином, силою вхідного натягу утокової еластомірної нитки. Це дозволяє виготовити виріб з широким діапазоном компресійних властивостей на машині одного діаметру циліндра.
Розроблено проект нормативно - технічної документації для проектування і виготовлення медичних панчішних еластичних виробів із спеціалізованих двофонтурних круглов`язальних машин в умовах виробництва.
Розроблено алгоритм, на основі якого складено програму автоматизованого проектування і оптимізації технологічних параметрів роботи в`язального обладнання та основних показників якості еластичних в`язаних виробів медичного призначення для виготовлення виробів із зазделегідь заданими властивостями. Проектування оптимальних технологічних параметрів роботи в`язального обладнання та знаходження оптимального співвідношення між усіма показниками якості трикотажного виробу проведено комплексно за допомогою математичного розв`язання компромісних задач.
Запропоновано раціональні технологічні режими для виготовлення еластичних наколінників складної форми із заданими властивостями та параметрами петельної структури трикотажу, що дозволило суттєво збільшити продуктивність устаткування, знизити витрати енергії, праці та сировини.
Розрахунки підтвердили економічну доцільність впровадження розробленої програми автоматизованого проектування медичних еластичних виробів заданої форми. Економічна ефективність досягнута за рахунок зменшення чисельності працюючих, зменшення витрат на сировину для виготовлення пробних зразків та зменшення собівартості виробу. Внаслідок впровадження програми при виготовленні однієї партії може бути досягнуто економічний ефект у розмірі 7538,82 грн за рік, при цьому собівартість одного десятку медичних наколінників просторової форми знизиться на 4,98 грн. (49,87%), а в середньому на один десяток медичних виробів на 6,28 грн.
Список опублікованих праць за темою дисертації
Боброва С.Ю., Омельченко В.Д. Основні принципи сучасного проектування круглов`язаних еластомірних медичних виробів // Легка промисловість. - 2000 - №1. - с.42.
Боброва С.Ю., Омельченко В.Д. Залежність тиску компресійних медичних виробів на тіло людини від заправних параметрів круглов`язального спеціалізованого обладнання // Легка промисловість.- 2001. - №1. - с.52-53.
Боброва С.Ю., Омельченко В.Д. Оцінка деформаційних властивостей компресійних медичних виробів // Легка промисловість.- 2001.- №2. - с.61.
Боброва С.Ю., Омельченко В.Д. Оптимізація технологічних параметрів вироблення та основних показників якості компресійних медичних виробів // Легка промисловість. - 2001.- №4. - с.61.
Боброва С.Ю., Омельченко В.Д. Застосування методів чисельного аналізу для опису конфігурації медичних компресійних виробів // Тези доповідей наукової конференції молодих вчених та студентів, том І - Київ: КДУТД, 2001.- с.107
Боброва С.Ю., Галавська Л.Є., Оніщук І.В. Аналіз сучасного світового ринку компресійних виробів заданої форми // Тези доповідей наукової конференції молодих вчених та студентів, том І - Київ: КДУТД, 2001.- с.111.
А.С. України №5606. Комп'ютерна програма "Проектування медичних компресійних виробів із заданими властивостями". / Боброва С.Ю., Омельченко В.Д. Заявл. 30.04.2002р. Опубл. 2003р. Бюл. №1, с.222.
Математическое моделирование конфигурации эластичных изделий заданной формы / Боброва С.Ю., Омельченко В.Д.; Киев. нац. ун-т технологий и дизайна, - Киев, 2002. - 18с.: ил. - Библиогр.: 10 назв. - Укр. - Деп. в ГНТБ Украины 11.11.02. № 145 - Ук 2002.
Методика проектирования эластичных медицинских изделий, вырабатываемых на двухфонтурном кругловязальном оборудовании / Боброва С.Ю., Омельченко В.Д.; Киев. нац. ун-т технологий и дизайна, - Киев, 2002. - 27с.: ил. - Библиогр.: 12 назв. - Укр. - Деп. в ГНТБ Украины 11.11.02. №144 - Ук 2002.
Размещено на Allbest.ru
Подобные документы
Умови служби шамотних вогнетривів для футеровки вагранок і вимоги, які пред'являються до якості виробів. Взаємозв'язок властивостей вогнетривів з параметрами технології їх виготовлення. Оптимальні технологічні параметри виготовлення шамотних вогнетривів.
курсовая работа [849,6 K], добавлен 04.02.2010Характеристика сировини і готової продукції. Технологія лиття виробів з термопластичних полімерів під тиском. Визначення параметрів технологічного процесу. Види браку виробів та шляхи його усунення. Розрахунок і проектування технологічної оснастки.
дипломная работа [706,3 K], добавлен 25.05.2015Розробка технологічного процесу, обґрунтування вибору моделей та матеріалів. Вибір режимів обробки виробів, обладнання і пристосувань, розробка технологічної послідовності виготовлення виробів. Технологічні розрахунки та розпланування швейного цеху.
курсовая работа [439,3 K], добавлен 23.04.2010Вимоги щодо сортування, транспортування та зберігання фарфорового посуду. Сировинні матеріали, що використовуються у виробництві керамічних виробів. Приготування фарфорової маси. Утільний випал виробів. Виготовлення поливи та способи глазурування.
курсовая работа [44,6 K], добавлен 13.03.2013Художнє конструювання побутових виробів. Утилітарні та естетичні властивості виробів, перелік ергономічних вимог. Принципи класифікації електротехнічних виробів, як об’єктів дизайну. Маркетинговий підхід до розробки та реалізації промислових виробів.
курсовая работа [51,3 K], добавлен 26.05.2009Основні правила конструкторсько-технологічного проектування друкованих плат. Методи забезпечення заданої точності вихідних параметрів функціональних вузлів. Схема захисного заземлення і параметри, що забезпечують безпечні умови використання обладнання.
контрольная работа [153,6 K], добавлен 14.03.2010Технологічна схема та контроль якості виробництва варених та варено-копчених виробів із м'яса птиці. Норми виходу і коефіцієнти сортності сировини при розділенні тушок курчат-бройлерів. Розрахунок проекту цеху виробництва виробів із м'яса птиці.
курсовая работа [511,6 K], добавлен 30.10.2014Загальна характеристика групи борошняних виробів, їх харчова цінність, класифікація. Розробка рецептурного складу та схеми технологічного процесу виробництва млинців. Організація роботи складського господарства їдальні. Розрахунок складських приміщень.
дипломная работа [1,3 M], добавлен 22.02.2014Напрями зміцнення сталей і сплавів. Концепція високоміцного стану. Класифікація методів зміцнення металів. Технології поверхневого зміцнення сталевих виробів. Високоенергетичне хімічне модифікування поверхневих шарів. Плазмове поверхневе зміцнення.
курсовая работа [233,4 K], добавлен 23.11.2010Дослідження основних показників якості виробів. Поняття про точність деталей та машин. Встановлення оптимальних допусків. Економічна та досяжна точність обробки. Методи досягнення заданої точності розміру деталі. Контроль точності машин та їх вузлів.
реферат [761,8 K], добавлен 01.05.2011
