Развитие теории переплетений и методологии структурного синтеза основовязаного трикотажа

Размещено на http://www.allbest.ru/

Специальность 05.19.02 - Технология и первичная обработка текстильных материалов и сырья

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени

доктора технических наук

РАЗВИТИЕ ТЕОРИИ ПЕРЕПЛЕТЕНИЙ И МЕТОДОЛОГИИ СТРУКТУРНОГО СИНТЕЗА ОСНОВОВЯЗАНОГО ТРИКОТАЖА

Морозова Людмила Владимировна

Москва 2009

Работа выполнена в ФГОУ ВПО «Российский государственный университет туризма и сервиса» на кафедре конструирования и технологии швейных и трикотажных изделий.

Научный руководитель доктор технических наук, профессор Зиновьева В.А.

Официальные оппоненты

доктор технических наук, профессор Строганов Б.Б.

доктор технических наук, профессор Колесникова Е.Н.

доктор технических наук, профессор Крутикова В.Р.

Ведущая организация ГОУ ВПО «Ивановская государственная текстильная академия»

Защита состоится на заседании диссертационного совета Д 212.201.01 при ГОУ ВПО «Российский заочный институт текстильной и легкой промышленности» по адресу: 123290, г. Москва, ул. Народного Ополчения, д.38, корп.2.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ГОУ ВПО «Российский государственный институт текстильной и легкой промышленности».

Ученый секретарь диссертационного совета Д 212.201.01, кандидат технических наук Тихонова Т.П.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

автоматизированный структурный основовязаный трикотажный

Актуальность темы. В современных условиях развития рыночной экономики и обострения конкурентной борьбы определяющими факторами успешной деятельности предприятий является их работа по созданию новых видов высококачественной продукции, улучшение и частое обновление ассортимента изделий, умение быстро реагировать на потребности рынка.

В структуре ассортимента одежды в последнее годы все больший объем занимает одежда из трикотажа, что можно объяснить хорошими потребительскими свойствами трикотажных изделий и высокими технико-экономическими показателями ее производства. Для расширения ассортимента трикотажных изделий наиболее фундаментальным и наукоемким является путь создания новых видов трикотажных переплетений, обеспечивающих не только разнообразный внешний вид изделий, но и изменяющих свойства трикотажных полотен, расширяющих возможность их использования для изделий различного назначения.

Существует значительное разнообразие трикотажа различных переплетений, но в данной работе рассматривается основовязаный трикотаж, широко применяемый для производства бельевых и верхних, гардинно-кружевных и ковровых изделий, сетей самого различного назначения, полотен для обуви, перчаток, чулок, галантерейных изделий, изделий технического назначения и т.д.

Известно очень большое количество основовязаных переплетений, как главных и производных (базовых), так и получаемых на их основе рисунчатых и комбинированных переплетений. Причем количество базовых переплетений ограничено, что существенно сужает область создания новых структур основовязаных переплетений. В данное время специалисты сталкиваются с тем, что в существующем арсенале основовязаных переплетений трудно разобраться, одни и те же переплетения в разных источниках названы по-разному, существуют противоречия в описаниях структур переплетений и способах их получения. Это приводит к тому, что на производстве используется в основном трикотаж самых простых и общеизвестных переплетений, разработка новых видов трикотажа до сих пор базируется на опыте и субъективном подходе, что, в свою очередь, ведет к обеднению ассортимента трикотажных изделий из основовязаных полотен.

Актуальность работы обусловлена решением задач, направленных на дальнейшее развитие теории переплетений и методологии синтеза (проектирования) новых структур трикотажа, обеспечивающих возможность значительного расширения ассортимента трикотажных полотен, повышение производительности вязальных машин, внедрение современных методов проектирования в практику трикотажного производства. Работа связана также с освоением новых областей знаний, направленных на совершенствование подготовки специалистов в области технологии трикотажного производства, основанных, в частности, на системном подходе к изучению и проектированию трикотажных переплетений. Поэтому диссертационная работа, посвященная решению научной проблемы, имеющей важное народно-хозяйственное значение - расширению ассортимента трикотажных полотен и разработке методологии их синтеза (проектирования), - является актуальной.

Настоящая диссертационная работа выполнена в соответствии с госбюджетными темами НИР: ФИОТ-01-01 «Разработка новых структур трикотажа с целью расширения ассортимента изделий» (2003-2005г.г.), ФИОТ-01-05 «Разработка системно-интегрированной технологии проектирования одежды гибко изменяющегося ассортимента» (2005-2009г.г.), а также НИР ЕЗН по теме «Разработка теоретических и методологических основ прогнозирования ассортимента основовязаного трикотажа» (№ гос. рег. РК 01.2.007 03255) и является результатом широкого и длительного научного поиска.

Цель и задачи исследования. Целью настоящей работы является разработка актуальной проблемы расширения ассортимента трикотажа основовязаных переплетений на основе реализации системного подхода к решению задач по разработке теоретических и методологических основ структурного синтеза новых видов основовязаного трикотажа. Для достижения указанной цели необходимо решить следующие задачи:

- разработать иерархию признаков структуры основовязаного трикотажа, на основе которой возможно разработать усовершенствованную классификацию базовых основовязаных переплетений и выявить неизвестные виды и структуры трикотажа;

- разработать методологию структурного синтеза неизвестных видов основовязаного трикотажа базовых переплетений с целью расширения ассортимента основовязаного трикотажа;

- на основе нового метода структурного синтеза основовязаного трикотажа разработать новые структуры переплетений;

- на основе анализа известных приемов и методов проектирования параметров петельной структуры уточнить методику инженерного расчета трикотажа основовязаных переплетений, разработать обобщенный алгоритм и программу автоматизированного проектирования основовязаного трикотажа.

- разработать технологию и экспериментально выработать трикотаж новых основовязаных переплетений;

- выполнить экспериментальные исследования по определению актуальных для разработанного ассортимента трикотажных полотен свойств, обеспечивающих высокие показатели качества изделий;

- изучить влияние параметров вязания новых видов трикотажа на основные свойства и структуру трикотажа.

Методика исследований. Работа основана на таких принципах научного познания, как принцип детерминизма, выступающий в форме причинности как совокупности обстоятельств, предшествующих данному событию и вызывающих его, а также принципа соответствия, то есть преемственности научных теорий. Одновременная реализация принципов обоснованности, системности, внутренней согласованности и непротиворечивости обеспечивает соответствие работы требованию научности.

Основными методами научного познания, используемыми в работе, являются общефилософские методы познания. В качестве общенаучных методов познания выступают теоретические и методологические подходы к исследованию, в частности, используемый в работе системный подход. Инструментарий системной методологии позволяет использовать известные принципы логики научных исследований и понятий иерархии науки.

Работа содержит теоретические и экспериментальные исследования, при проведении которых были использованы современные методы и средства исследований. В качестве теоретических методов исследования использованы: теоретический анализ и синтез, абстрагирование и конкретизация, аналогия, моделирование. В работе широко использованы различные экспериментальные методы исследования. К исследованию новых структур трикотажа применена теория из других областей познания - системологии и автоматизированного проектирования. Методологической основой теоретических исследований явились современные научные достижения ученых по теории вязания, технологии трикотажного производства, текстильного материаловедения, основ математического анализа, математической статистики и информатики, и др.

Достоверность теоретических положений, разработанных в диссертационной работе по созданию и исследованию новых структур основовязаного трикотажа, подтверждена экспериментальной проверкой в лабораторных и производственных условиях в процессе изготовления полотен на основовязальных машинах и исследования их свойств.

В качестве материальных средств познания использовались стандартные приборы и измерительная аппаратура. Обработка экспериментальных данных производилась на персональных компьютерах типа IBM PC с помощью пакетов стандартных программ и разработанных программных средств, с использованием методов статистики, анализа и планирования эксперимента.

Научная новизна состоит в разработке научно обоснованных технологических решений, внедрение которых позволило развить теорию переплетений и дополнить ее новыми видами основовязаного трикотажа.

Впервые получены следующие результаты:

- разработана принципиально усовершенствованная классификация базовых основовязаных переплетений, позволившая выявить пробелы и существенно расширить базовое поле для дальнейших разработок новых основовязаных переплетений;

- разработана методология структурного синтеза трикотажа основовязаных переплетений, открывающая пути создания нового ассортимента трикотажных полотен;

- теоретически разработано новые структуры трикотажа базовых (главных и производных) основовязаных переплетений, которые являются основой для синтеза бесчисленного количества рисунчатых и комбинированных переплетений;

- с использованием метода структурного синтеза разработаны новые виды основовязаного трикотажа рисунчатых и комбинированных переплетений, новизна которых подтверждена 11 патентами на изобретения и 1 патентом на полезную модель;

- уточнена методика инженерного проектирования параметров основовязаного трикотажа, создан алгоритм и прикладная программа для параметрического синтеза трикотажа, адекватность которой натуральным параметрам подтверждена экспериментально;

- разработана технология изготовления и экспериментально выработаны 12 новых видов основовязаного трикотажа;

- экспериментально исследовано влияние заправочных параметров на свойства основовязаного трикотажа новых видов. Получены математические модели, характеризующие зависимость между параметрами процесса вязания и свойствами вырабатываемого трикотажа.

Практическая значимость результатов работы состоит в следующем:

- разработаны более 90 видов и вариантов новых структур основовязаного трикотажа базовых (главных и производных) переплетений, которые являются основой для дальнейших разработок неисчислимого поля рисунчатых и комбинированных переплетений;

- на основе нового метода структурного синтеза трикотажа разработано 12 новых структур рисунчатых и комбинированных переплетений, которые практически реализованы на производстве и получили применение в учебном процессе ряда высших учебных заведений России;

- получен новый программный продукт в системе программирования Delphi, который позволяет рассчитать параметры петельной структуры основовязаного трикотажа;

- промышленная реализация результатов научной работы выполнена в условиях ООО «ГПТП «Сеть» г. Щелково, Московской области и предприятия ИП Е.Н.Долгова, где получен реальный экономический эффект, обусловленный сокращением трудовых и сырьевых затрат.

Таким образом, практическая значимость работы состоит в решении важной народнохозяйственной задачи, позволяющей повысить конкурентоспособность трикотажных предприятий.

Практическая ценность проведенной работы подтверждается тем, что исследования проведены в плане тематики научно-исследовательских работ, выполненных в ФГОУ ВПО «Российский государственный университет туризма и сервиса» и закончены с положительными результатами для отрасли.

Материалы диссертационной работы внедрены в учебный процесс подготовки специалистов для трикотажных предприятий ФГОУ ВПО «Российский государственный университет туризма и сервиса» и ГОУ ВПО «Костромской государственный технологический университет»: включены в курс дисциплин «Строение трикотажа базовых рисунчатых переплетений», «Теоретические основы технологических процессов петлеобразования» и «Строение и процессы выработки трикотажных переплетений», а также в дипломное проектирование для студентов, обучающихся по специальности 260704 «Технология текстильных изделий», специальности 260902 «Конструирование швейных изделий» специализации 260902.08 «Конструирование одежды из трикотажа» и специальности 100101 «Сервис» специализации 100101.23 «Сервис на предприятиях индустрии моды».

Автор защищает:

- разработку новых принципов построения и ранжирования признаков структуры трикотажа базовых (главных и производных) основовязаных переплетений;

- фундаментально усовершенствованную классификацию базовых основовязаных переплетений, открывающую пути создания нового ассортимента трикотажных полотен;

- обобщенную методологию структурного синтеза трикотажных переплетений из структурных элементов через макроструктурные элементы и комплексы к геометрическим моделям структуры трикотажа;

- разработку более 90 видов и вариантов новых структур основовязаного трикотажа базовых (главных и производных) переплетений;

- разработку 14 новых видов основовязаного трикотажа рисунчатых и комбинированных переплетений;

- разработку технологии получения трикотажа новых переплетений на основовязальных машинах в производственных условиях для верхних и спортивных изделий, а также защитной одежды от кровососущих насекомых;

- разработку единой методики проектирования параметров основовязаного трикотажа различных структур, алгоритм и программный продукт в системе программирования Delphi для автоматизированного расчета параметров петельной структуры основовязаного трикотажа.

Апробация работы. Результаты исследований докладывались, обсуждены и одобрены на международной научно-технической конференции «Материаловедение-2002» (Москва, МГУС, 2002г.), международных научно-практических конференциях «Наука-сервису» (Москва, РГУТиС, 2003 - 2008г.г.), международных научно-технических конференциях «Современные наукоемкие технологии и перспективные материалы текстильной и легкой промышленности» (Иваново, ИГТА, 2004-2005г.г., 2007-2008г.г.), международной научно-технической конференции «Новое в технике и технологии текстильной и легкой промышленности» (Витебск, 2005г.), всероссийской научно-технической конференции «Актуальные проблемы проектирования и технологии изготовления материалов специального назначения» (Димитровград, ДИТУД, 2005г.); межвузовской научно-технической конференции «Современные проблемы текстильной и легкой промышленности» (Москва, РОСЗИТЛП, 2006г.), 44 конгрессе Международной Федерации Трикотажников «Knits round the clock» (Санкт-Петербург, 2008г.), заседаниях кафедры «Конструирования и технологии швейных и трикотажных изделий» ФГОУ ВПО «Российский государственный университет туризма и сервиса» в 2007-2008 г.г., расширенном заседании кафедры «Конструирование и технология швейных и трикотажных изделий» ФГОУ ВПО «Российский государственный университет туризма и сервиса» 30 июня 2009г.

Публикации. Основные результаты диссертационной работы опубликованы в 47 научных публикациях, в том числе в 1 монографии объемом 11,5 печатных листов, 12 патентах на изобретение, 17 научных статьях и 17 материалах докладов на научных конференциях. В рецензируемых изданиях, рекомендованных ВАК, опубликовано 14 статей.

Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, шести глав, заключения, библиографического списка и приложений.

Диссертация изложена на 350 страницах, содержит 116 рисунков, 59 таблиц и 5 приложений общим объемом 50 страниц. Список литературы содержит 167 наименований.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность темы, сформулированы цель и задачи исследования, показана научная новизна и практическая значимость работы.

В первой главе представлен аналитический обзор известных структур базовых (главных и производных) основовязаных переплетений и их классификаций.

Впервые классификацию структуры трикотажных переплетений разработал основоположник теории трикотажа А.С. Далидович в 1944г. В последующие годы существенный вклад в теорию строения трикотажа внесли известные ученые И.И. Шалов и Л.А. Кудрявин.

Анализ известных классификаций основовязаных переплетений показал, что в них имеется много противоречий, отсутствуют четкие формулировки основных понятий, не определены признаки, по которым структуры трикотажа могут быть отнесены к разным рангам, структура трикотажных переплетений описана процессами их выработки на вязальных машинах. Схемы, таблицы классификаций и последовательность их заполнения трудно логически осмыслить.

Кроме того, в последние годы появились новые структуры трикотажа, не вписывающиеся в существующую классификацию. Примером может служить трикотаж основовязаных изнаночных переплетений, двухслойный трикотаж, многочисленные структуры которого разработаны Е.П. Поспеловым и др..

Как следствие выполненного анализа известных классификаций поставлена задача усовершенствования существующей классификации базовых основовязаных переплетений, что позволит ликвидировать выявленные противоречия, и определит пути дальнейшего значительного расширения ассортимента основовязаного трикотажа.

Вторая глава посвящена разработке усовершенствованной классификации трикотажа базовых основовязаных переплетений.

В ней исследованы различные подходы к анализу структуры трикотажа и установлено, что с позиции системного анализа в качестве основного структурного элемента необходимо рассматривать остов петли, при этом доказано, что протяжки, определяющие все многообразие трикотажных переплетений, играют роль не только связей, но и отношений между элементами.

Впервые разработана система качественных и количественных признаков, объединяющая все базовые основовязаные переплетения, что позволило по степени обобщенности выделить семь рангов признаков структуры основовязаного трикотажа.

По степени обобщенности признаком I ранга принято деление трикотажа по направлению связи между элементами петельной структуры на два типа: кулирные и основовязаные. Как известно, в кулирных переплетениях связи между элементами петельной структуры организованы горизонтально, то есть по петельному ряду, а в основовязаных - вертикально, по петельному столбику. Эта характеристика трикотажа является качественной.

Признаком II ранга по степени обобщенности принята близость связей между элементами, то есть отношение, количественная характеристика, которая позволяет выделить классы главных и производных переплетений. Близость связей между элементами в кулирных переплетениях предложено выражать целочисленным коэффициентом близости связей по петельному ряду m. При m=0 кулирное переплетение не существует, так как связи нет. При m=1 протяжка соединяет два соседних остова петель и переплетение относится к классу главных. Если m >1 переплетение является производным.

У основовязаных переплетений, в отличие от кулирных, основные связи организованы по петельному столбику, их близость предложено выражать целочисленным коэффициентом n близости связи по петельному столбику. При соотношении n=1 основовязаное переплетение относится к классу главных, так как при n=0 переплетение существовать не может. При n>1 основовязаное переплетение относится к классу производных.

С помощью сформулированных признаков доказано, что известные до сих пор основовязаные переплетения, именуемые производными, по сути, не являются таковыми, а относятся к классу главных. При этом, во-первых, количество главных основовязаных переплетений увеличилось более чем в два раза; во-вторых, оказалось, что все позиции производных переплетений остались свободными, и переплетения неизвестны.

Проанализированы различные виды основовязаного трикотажа и доказано, что деление трикотажа на однослойный и двухслойный связано с наличием или отсутствием в его структуре устойчивых двухслойных связей. По степени обобщенности деление трикотажа на однослойный и двухслойный является признаком III ранга. Этот ранг назван подклассом и является количественной характеристикой структуры трикотажа.

Нами установлено, что двухслойный основовязаный трикотаж может иметь структуры двух видов: «моно» и «дубль», характеризующиеся связями между петельными слоями трикотажа. Таким образом, в зависимости от характера связи между слоями двухслойный трикотаж подразделяется на два рода. Это позволило найти место в классификации известным видам трикотажа, ранее именуемым «двухслойными». Деление трикотажа на роды является качественной характеристикой трикотажа. По степени обобщенности она является признаком IV ранга.

В зависимости от характера сочетания лицевых и изнаночных петель на поверхности трикотажных полотен предложено разделить трикотаж на четыре группы: однородный, продольный, поперечный, и смешанный, что является признаком V ранга. Деление трикотажа на группы позволило определить в усовершенствованной классификации основовязаного трикотажа место изнаночных переплетений, вообще не включенных ранее в классификации трикотажных переплетений.

Деление трикотажных переплетений на семейства цепочек, триковых и атласов является дополнительным обобщением, в котором количественные характеристики относятся к различным видам трикотажа. Это признак VI ранга.

Двухслойный трикотаж по виду связи между петельными столбиками в одном ряду трикотажа разделен на интерлочный (связь ориентирована только по толщине трикотажа) и ластичный (протяжка имеет ориентацию не только по толщине трикотажа, но и по горизонтали). Этот ранг мы назвали подсемейством и по степени обобщенности отнесли к признаку VII ранга, Это качественная характеристика основовязаного трикотажа.

Предложена новая общая схема усовершенствованной классификации базовых основовязаных переплетений, представленная на рисунке 1.

Рис. 1 Схема классификации трикотажных переплетений

Рис. 2. Классификация главных однослойных переплетений

В приведенной схеме классификации основовязаных переплетений не указаны конкретные виды переплетений и их позиции, поэтому ее необходимо дополнить, детализировать. Задача состояла в том, чтобы найти место известным переплетениям в классификации и выявить неизвестные виды переплетений. Вследствие многообразия переплетений схемы классификаций в дальнейшем разрабатывались отдельно для классов главных и производных, подклассов однослойных и двухслойных переплетений, представленных на рисунках 2-5.

Рис. 3. Схема кдлассификации производных однослойных переплетений

Рис. 4. Схема классификации производных однослойных переплетений

Выполнен анализ структуры всех известных базовых (главных и производных) переплетений и определены их позиции в новой классификации. Установлено, что число позиций главных основовязаных переплетений увеличилось с 9 известных до 39, то есть более чем в четыре раза. Выявлено, что из 46 позиций класса производных переплетений в научно-технической литературе известны структуры трикотажа только 6 позиций, а остальные позиции остались свободны и переплетения, которые должны их занимать, неизвестны. В целом, число известных видов базовых основовязаных переплетений - 32, а возможных - 85, то есть большая часть структур трикотажа вообще неизвестна и требует разработки.

В результате проведенных исследований доказано, что усовершенствованная классификация основовязаных переплетений определяет пути дальнейшей разработки ассортимента основовязаных переплетений, что по размаху представляет собой крупную научную проблему, решение которой открывает широчайшее поле для промышленного развития ассортимента трикотажных полотен и изделий как бытового, так и технического назначения.

В третьей главе разрабатываются недостающие в классификации виды базовых основовязаных переплетений. Основой для проектирования структуры новых видов трикотажа является разработанная нами методология структурного синтеза, особое значение которого определяется тем, что именно структура трикотажа (переплетения) и определяет его основные как технологические, так и эксплуатационные характеристики. Методология структурного синтеза трикотажа новых основовязаных переплетений основана на составлении взаимосвязанных комплексных графических моделей из макроструктурных элементов отдельных переплетений. Доказано, что разработанный метод синтеза структур трикотажа основовязаных переплетений является наиболее результативным и максимально информационным как на уровне конструкции переплетений, так и для описания свойств и процессов выработки трикотажа.

Нами разработаны все недостающие в усовершенствованной классификации переплетения. С целью подтверждения их реальности выполнены геометрические (пространственные) модели и описаны особенности строения и возможности получения различных рисунков и внешних эффектов на полотне. При этом установлено, что структура трикотажа зависит от порядка чередования макроструктурных элементов в раппорте переплетения.

Нами доказано, что из отдельных макроструктурных элементов главных и производных ластичных цепочек в зависимости от их сочетания в структуре переплетения, можно получить не только отдельные цепочки, но и тесьму и полотна, причем полотна могут быть как однослойные, так и двухслойные.

В качестве примера приведем разработку структур трикотажа из двухслойных ластичных цепочек. На рисунке 3 видно, что они находятся в подсемействе 6.1.1.2 и известно переплетение только одной позиции - 6.1.1.2.1, в которой находится двухслойная ластичная цепочка триковая, обозначенная нами ДЛЦт. Известно, что это переплетение представляет неразделимое сочетание двух ластичных цепочек, каждая из которых содержит лицевые и изнаночные петельные столбики. Остовы лицевых и изнаночных петель соединены триковыми протяжками. Переплетение представляет собой шнурок, состоящий из двух двухслойных петельных столбиков. Поскольку позиция 6.1.1.2 входит в подсемейство двухслойных ластичных цепочек, то позицию 6.1.1.2.2 должно занимать переплетение двухслойная ластичная цепочка суконная, а позицию 6.1.1.2.3 - переплетение двухслойная ластичная цепочка шармезная. Общими признаками для подсемейства двухслойных ластичных цепочек является наличие двух систем нитей, которые образуют петельные столбики ластичных цепочек в двух слоях трикотажа, при этом протяжки петель двух систем нитей направлены в разные стороны. Переплетения отличаются длиной ластичных протяжек, то есть коэффициентом связи по петельному ряду m: у переплетения позиции 6.1.1.2.1 протяжка триковая (m = 1), у переплетения позиции 6.1.1.2.2 протяжка суконная (m = 2), а у переплетения позиции 6.1.1.2.3 - шармезная (m = 3). Разработана комплексная графическая схема подсемейства 6.1.1.2 всех трех позиций двухслойных ластичных цепочек, приведенная на рисунке 6. Внизу под каждой графической схемой показаны макроэлементы в плане, которые позволяют выявить связи и отношения.

Рисунок 6 - Комплексная графическая схема подсемейства двухслойных ластичных цепочек

Нами установлено, что ластичная цепочка триковая (позиция 6.1.1.2.1) имеет только один известный вариант, структурные макроэлементы которой обозначены цифрой 1 на комплексной графической схеме подсемейства на рисунке 6. При синтезе структур переплетений позиции 6.1.1.2.2 нами было получено три варианта переплетения с различным сочетанием структурных макроэлементов 2, представленный в таблице 1. Вариант 1 двухслойной ластичной суконной цепочки, представляет собой неразъемное соединение макроэлементов ластичных суконных цепочек при проборке нитей в каждой системе по раппорту 1+2. В результате получается трикотаж, который, подобно двухслойной цепочке триковой, состоит из двух двухслойных петельных столбиков, соединенных удлиненными суконными протяжками. Это хорошо видно на схеме макроэлементов в плане (б), показывающей связи между петлями. Выполнить такую схему гораздо проще, чем нарисовать геометрическую модель, а представление о структуре переплетения она дает очень наглядное. Геометрическая модель переплетения варианта 1, приведенная в таблице 1, наглядно демонстрирует, что трикотаж состоит из двух двухслойных петельных столбиков С1 и С2, соединенных удлиненными суконными протяжками. Переплетение имеет неполную структуру, неустойчиво при растяжении по ширине и может применяться в комбинации с другими переплетениями, либо для технических целей. Это переплетение мы обозначили ДЛЦС 1+2.

Два другие варианта трикотажа переплетения двухслойная ластичная суконная цепочка имеют полную петельную структуру, несмотря на неполную проборку обеих гребенок. Вариант 2 представляет собой чередование макроструктурных комплексов при проборке обеих гребенок по раппорту 2+2. На схеме макроэлементов в плане (б) связи между петлями хорошо видны, а трикотаж представляет собой двухслойную тесьму из четырех петельных столбиков, петли в которых соединяются пересекающимися суконными протяжками. Структура переплетения показана на геометрической модели. Вариант 2 представляет собой чередование макроструктурных комплексов при проборке обеих гребенок по раппорту 2+2. На схеме макроэлементов в плане (б) связи между петлями хорошо видны, а трикотаж представляет собой двухслойную тесьму из четырех петельных столбиков, петли в которых соединяются пересекающимися суконными протяжками. Особенностью строения тесьмы является то, что петли лицевой и изнаночной сторон в крайних петельных столбиках не имеют связи между собой. Обозначим это переплетение ДЛЦС 2+2.

В варианте 3 макроструктурные комплексы ластичной суконной цепочки из каждой системы нитей при раппорте проборки 1+1 чередуются между собой. Как видно на схеме макроэлементов в плане, в этом случае из суконных цепочек образуется полотно, при этом имеются рельефные вертикальные полосы шириной в два петельных столбика. Эта особенность внешнего вида полотна видна и на геометрической модели трикотажа. Этот вариант трикотажа известен как двойной филейный трикотаж.

Таблица 1. Двухслойные ластичные суконные цепочки

Размещено на http://www.allbest.ru/

Нами разработано 12 вариантов новых переплетений однослойных и двухслойных ластиков и установлено, что с увеличением раппорта переплетения увеличивается количество возможных вариантов их структуры от одного варианта для ластиков триковых до 7 вариантов для ластиков шармезных. Причем полученный трикотаж может иметь полную и неполную структуру, быть как двухслойным, так и однослойным.

Было установлено, что для получения основовязаного трикотажа первых производных переплетений необходимо наличие двух систем нитей, вторых производных - трех систем и т.д., то есть, выявлена закономерность, что коэффициент связи по петельному столбику n определяет число систем нитей, образующих производное переплетение трикотажа.

Выполнен синтез 6 новых вариантов однослойных производных атласов и выявлено, что они могут быть получены при использовании как параллельных, так и встречных сдвигов систем нитей, при этом поверхностное заполнение трикотажа не зависит от направления сдвигов, а возрастает при увеличении ширины раппорта переплетения. Внешний вид трикотажа одинаков для всех видов семейства, причем раппорт наклона остовов петель при параллельных сдвигах 4+4, при встречных - 2+1+1.

Разработанные с использованием метода наложения макроструктурных элементов 14 видов трикотажа новых главных переплетений дубль-структур показали, что они имеют различный характер соединения слоев трикотажа, причем порядок чередования макроструктурных элементов влияет на равномерность структуры, поверхностное заполнение, а также на материалоемкость трикотажа. Установлено, что для выработки трикотажа производных переплетений дубль-структур необходимы, как минимум, 4 системы нитей.

Нами выявлено, что на базе производных дубль-цепочек полотно можно получить только при использовании дополнительных относительных сдвигах систем нитей, причем с изменением направления и величины сдвигов изменяется поверхностное заполнение трикотажа, толщина, прочность и другие свойства. Доказано, что при использовании производных дубль-триковых переплетений можно получить равномерную петельную структуру полотна, причем с увеличением ширины раппорта увеличивается число пересечений протяжек и увеличивается внутреннее заполнение трикотажа. Установлено, что производные дубль-атласы имеют неравномерную структуру с обеих сторон трикотажа вследствие различного числа точек пересечения протяжек в рядах раппорта.

Четвертая глава посвящена структурному синтезу основовязаного трикотажа рисунчатых и комбинированных переплетений. В ней выполнен анализ теории рисунчатых переплетений на основе системного подхода к классификации трикотажных переплетений. Наибольшее внимание уделено особенностям структуры трикотажа киперных и филейных переплетений, которые могут быть получены только на основовязальных машинах.

Анализ известных видов трикотажа киперных переплетений, позволил сделать вывод о том, что все виды трикотажа, рассматриваемые ранее как рисунчатый трикотаж киперных переплетений, относятся к трикотажу комбинированных кулирно-основовязаных переплетений. Предложено новое графическое изображение трикотажа киперных переплетений, позволяющее наглядно представить его структуру.

При анализе строения рисунчатого трикотажа филейных переплетений установлено, что он не может быть отнесен к классу рисунчатых переплетений, а все переплетения, которые используются для получения ажурных (филейных) эффектов на полотне в действительности являются главными или комбинированными переплетениями.

На основании выполненных исследований доказано, что на основовязальных машинах можно получить трикотаж, по структуре подобный кулирному ластику. Выявлено, что для получения полотна их ластичных главных и производных цепочек необходимо использовать макроструктурные элементы двух систем нитей с противоположно направленными протяжками. С использованием метода макроструктурного синтеза разработаны три варианта переплетения основовязаный платированный ластик 1+1, полученных соединением переплетений: ластичная триковая цепочка, ластик триковый и ластик атласно-триковый. Разработаны структуры трикотажа переплетений основовязаный платированный ластик 2+1 и основовязаный платированный ластик 2+2 с различным чередованием лицевых и изнаночных петельных столбиков. Выявлено, что преимуществом трикотажа из ластичных триковых цепочек является четкая цветовая граница по петельному столбику, что позволяет получать на полотне контрастные вертикальные цветные полосы.

Показано, что на базе производных основовязаных переплетений можно получить разнообразные ажурные эффекты, в качестве примера разработано три новые структуры однослойного трикотажа с разными вариантами расположения отверстий на полотне. Было установлено, что при использовании различных макроструктурных элементов главных и производных переплетений можно получить комбинированный трикотаж повышенной эластичности с ажурным эффектом на полотне. Разработано два новых полотна облегченной структуры из ластичных комбинированных переплетений, что расширяет ассортимент легких верхних трикотажных изделий.

При использовании производных двухслойных переплетений получен трикотаж повышенной толщины. Выполнен синтез двух новых структур трикотажа комбинированных филейных переплетений для нижнего слоя защитной одежды от кровососущих насекомых, позволяющих значительно снизить его материалоемкость.

На новые структуры трикотажа рисунчатых и комбинированных переплетений получено 11 патентов на изобретения и 1 патент на полезную модель. Патент № 2256015 «Основовязаный платированный трикотаж (Варианты) в 2008 году вошел в номинацию «100 лучших изобретений России».

Пятая глава посвящена проектированию основных параметров петельной структуры основовязаного трикотажа. В ней выполнен анализ известных методов проектирования параметров петельной структуры трикотажа, который позволил установить, что наиболее изучены и разработаны методы параметрического синтеза структур кулирного трикотажа, а проектирование структур основовязаного трикотажа выполнялось только для некоторых конкретных видов главных, рисунчатых или комбинированных переплетений.

На основе информационного анализа известных методов проектирования структурных параметров основовязаного трикотажа установлено, что параметрический синтез структур трикотажа возможно выполнять только с использованием его геометрических моделей.

Было установлено, что известные формулы для расчета параметров петельной структуры основовязаного трикотажа не подходят для расчета новых видов переплетений, и прежде всего для трикотажа производных переплетений.

При анализе всех видов связей между элементами для основовязаных переплетений моно-структур нами составлена общая схема связей, представленная на рисунке 7.

Рисунок 7 - Схема основополагающих связей между элементами петельной структуры основовязаного трикотажа

На схеме Л1, Л2, Л3 и Л4 обозначены лицевые петельные столбики, И1, И2, И3 и И4 - изнаночные петельные столбики.

При анализе схемы нами установлено, что все связи между элементами петельной структуры основовязаного трикотажа можно разделить на четыре вида:

1. Связи главных переплетений, располагающиеся в вертикальной плоскости и направленные по петельному столбику или в двух направлениях: по петельному столбику и по петельному ряду. К этой группе связей относятся протяжки главных цепочек Пц, а также протяжки главных однослойных переплетений семейства триковых Пт, Пс и Пш;

2. Связи главных переплетений, направленные по толщине трикотажа. Это протяжки главных интерлочных переплетений Пи и протяжки главных ластичных переплетений семейства триковых Плт, Плс и Плш;

3. Связи производных переплетений, находящиеся в вертикальной плоскости. К ним относятся протяжки производных однослойных цепочек Ппц и протяжки производных однослойных переплетений семейства триковых Ппт, Ппс и Ппш;

4. Связи производных переплетений, направленные по толщине трикотажа. К ним относятся протяжки производных переплетений Ппи, а также протяжки производных ластичных переплетений семейства триковых Пплт, Пплс и Пплш.

Формулы для расчета длины нити в связях между элементами производных основовязаных переплетений неизвестны, так как трикотаж этих переплетений практически не вырабатывался, и научно-исследовательских работ по его проектированию не проводилось. Поэтому в настоящей работе найдены выражения для расчета длин нитей в протяжках производных переплетений.

Нами получены универсальные аналитические выражения для проектирования всех типов связей между элементами базовых (главных и производных) основовязаных переплетений, имеющих моно-структуру:

- формула для расчета протяжек главных и производных однослойных цепочек:

Пц = 0,5р (nВ +1,5d) (мм),

где: n - коэффициент связи между остовами петель вдоль петельного столбика;

- формула для вычисления длины главных (Пт) и производных (Ппт, Ппс и Ппш) однослойных протяжек:

(мм)

где: m - коэффициент связи между остовами петель вдоль петельного ряда;

- формула для расчета связей главных и производных интерлочных связей:

(мм);

- формула для расчета длины протяжек главных и производных ластичных переплетений:

(мм).

Разработан алгоритм для автоматизированного проектирования параметров петельной структуры трикотажа основовязаных переплетений, на основании которого получен программный продукт в среде программирования Delphi для его реализации, представленный на рисунке 8.

Нами разработана база исходных данных и выполнен теоретический расчет с использованием программного продукта основных структурных характеристик для четырех образцов новых видов основовязаного трикотажа.

Для опытных образцов новых видов ластичного трикотажа определены заправочные данные и разработана технология вязания на основовязальной рашель-машине. Проведена экспериментальная оценка структурных характеристик новых видов основовязаного трикотажа.

Рисунок 8 - Программный продукт в системе программирования Delphi для проектирования параметров петельной структуры основовязаного трикотажа

Сравнение результатов, полученных в процессе теоретического расчета параметров структуры основовязаного трикотажа с использованием разработанного программного продукта и экспериментальных данных, показало достаточно высокую степень сходимости результатов. Максимальное отклонение результатов, полученных теоретическим расчетом от практических данных не превышает 5%. Таким образом, доказана практическая приемлемость результатов автоматизированного проектирования с использованием нового программного продукта.

Шестая глава посвящена экспериментальным исследованиям основных свойств новых видов основовязаного трикотажа.

Для экспериментального исследования основных свойств трикотажных полотен, структура которых разработана в четвертой главе, выбраны две группы полотен, представляющих наибольший интерес с точки зрения их внедрения на трикотажных предприятиях. Это, прежде всего, новые виды ластичного основовязаного трикотажа, которые обладают повышенной эластичностью по ширине и до настоящего времени на трикотажных предприятиях не вырабатывались. Это позволит значительно расширить ассортимент изделий трикотажных предприятий и повысит их конкурентоспособность.

Вторую группу полотен составляет разработанный нами трикотаж комбинированных филейных переплетений повышенной толщины, предназначенный для изготовления защитной одежды от кровососущих насекомых, который выпускается в достаточно больших объемах на предприятиях, оснащенных рашель-машинами.

Для разработанных новых видов трикотажа ластичных переплетений выполнено исследование деформационных свойств. При этом важнейшим свойством для рассматриваемого ассортимента трикотажных изделий является растяжимость трикотажных полотен по ширине.

Разработанные структуры основовязаного платированного ластика предполагается использовать для получения деталей верхних трикотажных и спортивных изделий, в частности, для напульсников, воротников и пр. В настоящее время такие детали вырабатывается только переплетением кулирный ластик. Это связано с тем, что известные виды трикотажа основовязаных переплетений имеют малую растяжимость по ширине и не могут использоваться для указанной цели. Трикотаж переплетения кулирный ластик 1+1 вырабатывался на плосковязальной машине ПВРК 10 класса, при этом значения плотностей вязания кулирного трикотажа подбирались близкими к плотностям вязания основовязаного трикотажа, который был выработан на основовязальной рашель-машине 24 класса из смешанной пряжи 31тексХ2. На рисунке 9 приведены результаты сравнительного исследования растяжимости кулирного ластика и новых структур основовязаных ластичных полотен.

Установлено, что по деформационным показателям трикотаж основовязаных ластичных переплетений превосходит трикотаж переплетения кулирный ластик и основовязаный двухслойный трикотаж. При этом основовязаный ластик из смешанной пряжи имеет растяжимость по ширине на 11-18% больше, чем кулирный ластик, а ластичный трикотаж их хлопчатобумажной пряжи - на 87% больше, чем широко применяемый в производстве основовязаный трикотаж переплетения двухслойный атлас.

Размещено на http://www.allbest.ru/

Рисунок 9 - Сравнительное исследование растяжимости кулирных и основовязаных ластичных полотен.

На основании проведенных исследований выявлено, что упругие свойства основовязаного ластика из смешанной пряжи на 7 % выше, чем у кулирного ластика, а у ластичного трикотажа из хлопчатобумажной пряжи на 32% выше, чем у двухслойного атласа. Остаточная деформация основовязаного ластичного трикотажа также значительно меньше, при этом доля остаточной деформации у основовязаных платированных ластиков по ширине не превышает 2%, то есть имеет очень хорошее значение для данного ассортимента полотен.

Проведено сравнительное исследование равномерности петельной структуры трикотажа кулирный ластик 1+1 и основовязаный ластик 1+1, которое показало, что трикотаж переплетений основовязаный платированный ластик отличается большей равномерностью структурных параметров, чем кулирный ластик вследствие одинакового натяжения всех нитей основы. Коэффициент вариации между минимальным и максимальным значениями петельного шага А и высоты петельного ряда В составляет около 12%, в то время как у основовязаного ластика - 5%, что характеризует более высокое качество полотна.

Нами выполнено исследование наиболее важных эксплуатационных свойств новых видов двухслойного основовязаного трикотажа для защитной одежды от кровососущих насекомых. В производственных условиях ООО «ГПТП «Сеть» на двухфонтурных рашель-машинах были выработаны три вида полотен основовязаного трикотажа двухслойных переплетений, структура которых разработана в четвертой главе.

Сравнительные исследования толщины и поверхностной плотности полотен показало, что наиболее подходящим вариантом полотна для производства нижнего слоя защитной одежды от кровососущих насекомых является двухслойный трикотаж, полученный на базе производных цепочек. Доказано, что поверхностная плотность всех экспериментальных образцов в процессе эксплуатации увеличивается, при этом наименьшую поверхностную плотность имеет трикотаж, полученный на базе производных двухслойных цепочек. Исследованиями установлено, что поверхностная плотность нового полотна, полученного на базе производных двухслойных цепочек на 25% меньше, чем поверхностная плотность полотна, применяемого в настоящее время в производстве нижнего слоя защитной одежды от кровососущих насекомых

Исследовано изменение линейных размеров полотен после мокрых обработок, показало, что все полотна имеют значительную усадку по длине (9,2% - 12,3%) и притяжку по ширине (2,7% -3,5%). При этом выявлено, что наибольшее изменение размеров при ВТО и стирках имеют полотна, полученные на базе производных переплетений, что объясняется наличием в их структуре удлиненных производных протяжек, направленных вдоль петельных столбиков.

Для исследования влияния заправочных данных (натяжения нитей основы и оттяжки полотна) на толщину и поверхностную плотность двухслойного комбинированного трикотажа проведен двухфакторный эксперимент для двух заправок хлопчатобумажной пряжи. Получены регрессионные уравнения, описывающие влияние входных факторов и построены поверхности отклика влияния параметров вязания трикотажа на его свойства. Анализ полученных поверхностей отклика свидетельствует о том, на толщину и поверхностную плотность полотна наибольшее влияние оказывает натяжение нитей основы, причем это влияние носит положительный характер, то есть с увеличением натяжения увеличиваются как толщина трикотажа, так и его поверхностная плотность. Доказано, что оттяжка полотна также оказывает влияние на основные свойства трикотажа, причем с увеличением силы оттяжки толщина и поверхностная плотность полотна уменьшаются.

Определены оптимальные значения параметров вязания для получения полотен требуемой толщины при минимальной поверхностной плотности:

- для полотна, выработанного из хлопчатобумажной пряжи 50тексХ1Х3 сила оттяжки полотна 5 сН/п и натяжение нитей основы 21 сН;

- для полотна, выработанного из хлопчатобумажной пряжи 25тексХ2Х3 сила оттяжки полотна 19 сН/п и натяжение нитей основы 13 сН.

На предприятии ООО «ГПТП «СЕТЬ» г. Щелково Московской области освоена технология выпуска основовязаного двухслойного трикотажа производного филейного переплетения. Основной предпосылкой получения экономического эффекта при замене полотен двухслойного основовязаного трикотажа для нижней рубашки защитной одежды от кровососущих насекомых с равноценными защитными свойствами является снижение материалоемкости изделий. Условно - годовая экономия составила 245,55 тыс. руб., что подтверждено актом внедрения.

Разработанное полотно для защитной одежды от кровососущих насекомых удостоено Серебряной медали на VII Международном Салоне инноваций и инвестиций на ВВЦ в 2008г.

На трикотажном предприятии ИП Долгов Е.Н. в г. Щелково Московской области изготовлены опытные партии трикотажа основовязаного платированного ластика и установлено, что полная себестоимость производства основовязаного ластика в 7,8 раз меньше, чем себестоимость изготовления кулирного ластика на плоскофанговой машине. Экономический эффект от внедрения в производство трикотажа ластичного полотна с основовязальной рашель-машины по сравнению с аналогичным полотном с плосковязальной машины составил 80100 руб. в расчете на тысячу килограмм полотна, что подтверждено актом внедрения.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В результате выполненных исследований впервые разработана система качественных и количественных признаков, объединяющих все базовые основовязаные переплетения, что позволило составить усовершенствованную продуктивную классификацию базовых основовязаных переплетений.

Разработана методология структурного синтеза трикотажа новых основовязаных переплетений путем последовательного составления взаимосвязанных комплексных графических моделей из макроструктурных элементов, которая позволила разработать структуру всех недостающих в классификации базовых основовязаных переплетений.

Выполнен синтез более 90 видов и вариантов недостающих в классификации базовых основовязаных переплетений, которые являются основой для дальнейших разработок неисчислимого поля рисунчатых и комбинированных переплетений.

Разработана общая схема основополагающих связей между элементами петельной структуры основовязаных переплетений и найдены универсальные аналитические выражения для проектирования всех типов связей между элементами базовых (главных и производных) основовязаных переплетений, имеющих моно-структуру. Разработан алгоритм для автоматизированного проектирования параметров петельной структуры трикотажа основовязаных переплетений и создан программный продукт для его реализации. Экспериментальная оценка структурных характеристик новых видов основовязаного трикотажа подтвердила практическую приемлемость результатов автоматизированного проектирования с использованием нового программного продукта.