авторефераты диссертаций БЕСПЛАТНАЯ БИБЛИОТЕКА РОССИИ

КОНФЕРЕНЦИИ, КНИГИ, ПОСОБИЯ, НАУЧНЫЕ ИЗДАНИЯ

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


Pages:     | 1 || 3 |

«Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования «САНКТ-ПЕТЕРБУРГСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ ...»

-- [ Страница 2 ] --

4. Прессование После процесса вынесения игла продолжает движение вниз, а замыкатель простаивает. Таким образом, происходит замыкание контура крючка иглы (рис. 45б):

zD zA= max zA=zN где А – острие замыкателя, N – кончик крючка иглы.

Рисунок 45 – а) Вынесение;

б) Прессование 5. Нанесение Нанесение петель на запрессованные иглы производится опусканием иглы вместе с замыкателем и воздействием на петлю протяжками, удерживаемыми отбойным брусом. Старая петля переходит на замыкатель (рис. 46а). Описать процесс нанесения можно следующими зависимостями:

zD 0zMzD 6. Соединение Игла продолжает опускаться, и старая петля соединяется с новой нитью.

Необходимо отметить, что при выработке петель большого размера на тонких иглах соединение будет происходить после того, как нить начнет кулироваться, так как старая петля, увлекаемая трением об иглу, опустится своей головкой ниже линии отбойной плоскости. При выработке же очень плотного трикотажа старая петля задержится на плоскости отбойного гребня и практически не опустится вместе с иглой (рис. 46б):

zD 7. Кулирование (рис. 46б).

а б Рисунок 46 – а) Нанесение;

б) Соединение, кулирование 8. Сбрасывание Выполнение операции сбрасывания представляет собой определенные трудности, поскольку выходящие из-под крючка иглы участки нити новой петли не позволяют старой петле сброситься. Старая петля будет оставаться на игле до тех пор, пока она не расширится на две толщины нити. При этом старая петля должна преодолеть силы трения, возникающие в точках соприкосновения новой петли со старой (рис. 47а): zD=0.

а б Рисунок 47 — Сбрасывание При движении иглы вниз по стрелке е старая петля будет задерживаться на участках, где протяжки лежат на отбойном брусе (рис. 47б). Значит, головка петли будет опускаться вместе с иглой, поворачиваясь вокруг оси, проходящей через эти точки, на некоторый угол.

При этом старая петля будет натягиваться силой F. Силу F можно разложить на силу Р (перпендикулярно игле) и силу Q (параллельно игле). Тогда получим:

Q=Fsin;

P=Fcos.

Сила Р будет прижимать петлю к игле и вытягивать ее в продольном направлении, следовательно, и сужать ее. А сила Q будет стремиться стянуть старую петлю с иглы. С увеличение угла сила Q будет увеличиваться и старая петля будет прижимать нити новой петли в точках соприкосновения. В этих точках нить будет сплющиваться. Чем больше сплющится нить, тем меньше необходимо старой петле расшириться, а, следовательно, и легче сброситься.

9. Формирование (рис. 48) Операция формирования определяет размер новой петли. Иглы продолжают опускаться до уровня p, вытягивая новую петлю:

zD zC0, zC=min 10. Оттяжка (рис. 48) Рисунок 48 – Формирование, оттяжка После формирования игла начинает подъем и новая петля, оттягиваемая валами, оказывается в положении, перпендикулярном игле:

zC0.

Такое положение не дает петлям нанизываться на иглы при операции заключения. После этапа оттяжки игла снова поднимается на заключение и процесс повторяется.

3.3.1 Анализ траектории движения органов петлеобразования Качество вырабатываемого полотна определяется степенью наладки машины;

петлеобразующие органы в каждый момент должны взаимодействовать согласно требованиям, вытекающим из условий процесса петлеобразования.

Нарушение этих требований может привести к обрывам нитей, сбросам или наборам петель, поломкам игл. При выработке трикотажа с уточными нитями на всю ширину игольницы важно определить временной интервал для прокладывания утка, в который возможное воздействие на процесс формирования петель грунта минимально. Поэтому необходимо провести анализ траектории движения органов петлеобразования на исследуемом оборудовании.

На машине RACOP TR-4V процесс петлеобразования ряда происходит за время одного оборота главного вала машины, поэтому траектории движения петлеобразующих органов можно представить как координаты перемещений их контрольных точек в функции оборота главного вала машины. Перемещение точек A и D происходит по оси z, расположенной вертикально и проходящей через эти точки. Перемещение точек E и F происходит по оси x, находящейся в плоскости, перпендикулярной фронту игл (рис. 49).

Рисунок 49 - Контрольные точки органов петлеобразования На рисунке 50 изображены графики перемещений органов в цикле петлеобразования. По горизонтальной оси отложены углы поворота главного вала, по вертикальной оси – путь игл, замыкателей и ушковин. Процесс петлеобразования на машине RACOP TR-4V осуществляется следующим образом. На начальном этапе заключения иглы вместе с замыкателями начинают подъем. К моменту поворота главного вала на 45° замыкатели достигают максимального уровня подъема, в то время как иглы продолжают движение вверх (до 52°). В это же время ушковые гребенки начинают движение к иглам (22° 147°), совершают сдвиг перед иглами (147°-182°) и обратную прокачку (182° 308°). В то время как ушковые гребенки заканчивают движение в положение за иглами, последние начинают опускаться;

при повороте главного вала до 283° происходит замыкание крючка иглы. Далее игла вместе с замыкателем продолжает опускаться до завершения полного оборота главного вала одновременно со сдвигом ушковых гребенок за иглами (или их простаиванием).

Рисунок 50 – Графики траекторий движения петлеобразующих органов о/в машины RACOP TR-4V Перемещение ушковин Sгр при прокачке зависит от числа n гребенок машины, зазоров 1 и 2 и соответствующих размеров ушковины и иглы (рис. 51).

Для машины Racop TR 4-V: с=2,75 мм, b=2,0 мм, 1=1,5 мм, 2=0,9 мм.

Рисунок 51 - Схема перемещения ушковин при прокачке гребенок Siгр=0,5nc+1+(n-1) 2+0,5b S1=14,825мм, S2=11,175 мм, S3=7,525 мм, S4=3,875 мм.

Грунтовая нить располагается под углом к горизонтальной плоскости, проходящей вдоль нижней грани прижимной пластины. Причём, чем дальше располагается ушковая гребёнка от спинок игл (расстояние Мi), тем меньше угол и наоборот. На лабораторной машине значения этих показателей соответствуют:

I гребёнка - М1=15,0 мм, 1=44°6145°;

II гребёнка - М2=11,4 мм, 2=52°3352°;

III гребёнка - М3=7,7 мм, 3=62°1962°;

IV гребёнка - М4=4,1 мм, 4=74°2174°.

Подведение утка в зону вязания осуществляется в момент, когда иглы находятся ниже верхнего уровня прижимной пластины, а ушковые гребенки – в положении за иглами. Таким условиям соответствуют моменты нанесения, соединения, кулирования, сбрасывания, формирования и оттяжки. Рассмотрим каждый момент с учетом возможного влияния уточной нити на процесс формирования новых петель.

В момент нанесения к опускающимся иглам 1 подводятся уточные нити платинами 3. Контур крючка иглы запрессован замыкателем 2 (рис. 52а). Следует учитывать, что чем больше толщина уточной нити и коэффициент трения грунтовых нитей, тем больше должен быть остов старой петли. В противном случае нанесение будет сопровождаться перетяжкой нити из предшествующих петель или разрывом нитей при сильной оттяжке.

а б в г Рисунок 52 – Схема прокладывания уточной нити В момент соединения (рис. 52б) опускающаяся игла 1 воздействует на формирующуюся полупетлю с силой Р. Уточная платина 3 подводит уток 4 за спинки игл, нажимая на нити грунта с силой Т. Нити грунта находятся под натяжением W и действием силы оттяжки S. При разложении сил на составляющие становится видно, что действующие силы увеличивают натяжение нитей грунта, равняющееся сумме всех сил, что затрудняет процесс и может вызвать обрыв. Чтобы уменьшить напряжение грунтовых нитей, необходимо избегать воздействия уточной нити на грунтовые.

При сбрасывании (рис. 52в) старая петля расширяется и преодолевает силы трения в точках соприкосновения с новой петлей. К моменту формирования и оттяжки (рис. 52г) уточные платины начинают отходить назад. До момента поднятия игл на заключение уток удерживается крючками механизма прокладывания утка;

в процессе заключения необходимость в этом отпадает, поскольку возможному горизонтальному перемещению утка препятствуют спинки игл и нити основы, идущие к ушковинам.

3.3.2 Механизм сдвига ушковых гребенок Вид вырабатываемых переплетений зависит от движения ушковой гребенки по отношению к игольнице. Ушковые гребенки совершают прокачки между иглами (качательное движение) и перемещение вдоль игл. Качательное движение гребенки получают через передаточные механизмы от кулачка, закрепленного на главном валу машины (рис. 53) [103, 137-145].

Рисунок 53 – Система кулачков на главном валу машины Перемещение ушковых гребенок вдоль игл передается через движок от рисунчатой цепи;

величина перемещения зависит от высоты ее звеньев. На рисунке 54 представлена схема движения ушковых гребенок.

Иглы игольницы m представлены на рисунке 47 в поперечном разрезе. За иглами находятся ушковины n ушковой гребенки (поперечное сечение).

Перемещение вдоль игольницы ушковина получает от звеньев р рисунчатой цепи.

В течение одного цикла образования ряда ушковая гребенка в начальном периоде переместится из положения за иглами в позицию перед иглами. Произвольно выбранная ушковина гребенки переместится таким образом из положения I в положение II. В это время ролик движется по звену 2. Перед иглами ушковая гребенка переместится на расстояние, равное одному шагу игл в положение III.

Движение ушковой гребенки из положения II в положение III вызвано переходом ролика со звена определенной высоты, на звено более или менее высокое.

Рисунок 54 – Зависимость между сдвигом ушковой гребенки и видом вырабатываемого переплетения В рассматриваемом случае позиция III соответствует переходу ролика на звено 0. Когда ролик катится по звену 0, ушковая гребенка перемещается из положения перед иглами в положение за иглами (позиция IV). В этом положении ушковая гребенка совершает сдвиг вдоль игольницы и проходит путь, равный нескольким шагам игл (позиция V). Это результат перехода ролика на очередное звено рисунчатой цепи.

На следующем этапе цикла образования ряда петель ушковая гребенка также выполняет сдвиги вдоль игольницы перед и за иглами (перемещение VI VII), которому соответствует переход ролика со звена 4 на звено 6. А перемещение VIII-I вызвано переходом ролика со звена 6 на звено 2.

Таким образом, ушковая гребенка оказалась в начальном положении.

Петли, вырабатываемые одной и той же иглой, образуют петельный столбик. Из отрезка нити, прошедшего через анализируемую ушковину, образовались петли очередных рядов в каждом втором столбике. Такое расположение петель соответствует переплетению сукно.

Звенья рисунчатой цепи закреплены на барабане, который получает движение через зубчатую передачу главного вала машины (рис. 55а).

Передаточное число между главным валом и барабаном узорообразующего устройства подобрано так, чтобы на один цикл образования ряда петель под роликом помещалось одно, два, три, четыре или шесть звеньев рисунчатой цепи.

На машине Racop TR 4-V узорообразующее устройство является двухтактным.

В работе машины большое значение имеет переход от одной высоты плашки цепи барабана к другой, характеризующийся величиной h.

Продолжительность l и величина h перехода постоянны (рис. 55б). На машине Racop TR 4-V значение h соответствует игольному шагу, то есть h=2,117 мм.

а б Рисунок 55 – Механизм сдвига гребенок машины RACOP TR-4V Увеличение высоты h будет увеличивать угол, все более затрудняя переход. При этом может возникнуть отскакивание гребенки при переходе ролика по этой горке. Это опасно, так как после сдвига гребенки следует ее прокачка, и ушковины могут наскочить на иглы при прокачке. Это явление ограничивает переходные высоты h или же, при необходимости их чрезмерного увеличения, заставляет снижать скорость машины. Для достижения больших сдвигов при кладке под иглы иногда высоту h разделяют на два сдвига. Первый сдвиг делается, когда иглы в нижнем положении, второй – когда они в верхнем положении. Такой способ работы называется трехтактным.

3.3.3 Механизм нитеподачи. Натяжение нитей основы Машина Racop TR 4-V оснащенная пассивным механизмом подачи основы, включающем в себя навой с основой, регулятор подачи основы и механизм скала (рис. 37). В процессе петлеобразования нити стягиваются с навоя петлеобразующими органами по мере необходимости. Основа проходит через систему нитенаправляющих приспособлений и огибает скало (гибкий гладкий подпружиненный стержень), создающее натяжение в отмотанном отрезке нитей.

Натянутые скальным механизмом нити не могут спутаться, а также находятся под контролем в процессе образования петель [137-143].

Регулятор нитеподачи контролирует обороты навоя при сматывании с него нитей основы. Регулятор представляет собой тормозной барабан, обхваченный тормозной лентой и жестко закрепленный на валу навоя. Величина торможения регулируется пружиной. На рисунке 56 представлена принципиальная схема тормозного регулятора [143].

Рисунок 56 – Принципиальная схема тормозного регулятора нитеподачи В статическом состоянии равновесие системы выражается уравнением:

FR+S1r-S2r-Tr1= где F – натяжение сматываемого отрезка основы;

R – радиус навоя;

S1 – натяжение ленты, прикреплённой к корпусу машины;

r – радиус тормозного барабана;

S2 – натяжение в ленте, соединённой с рычагом;

Т – сила трения в подшипниках;

r1 – радиус шейки вала.

Из этой зависимости видно, что для сохранения условий равновесия по мере уменьшения радиуса навоя с основой возрастает натяжение F при постоянных остальных величинах уравнения. Эти изменения происходят при выработке полотна, а также при частых обрывах нитей основы. Чтобы этого не произошло, необходимо уменьшить натяжение ленты S2, что изменит условие равновесия согласно формуле. Таким образом, данный регулятор требует частой периодической наладки. К недостаткам регуляторов такого типа можно отнести большую инерционность, вследствие чего они пригодны для выработки трикотажа с малой скоростью и при использовании валов с небольшой массой.

Таким образом, натяжение нитей основы в зоне петлеобразующих органов обуславливается несколькими факторами: изменением скорости прохождения нити по петлеобразующим органам, трением о петлеобразующие органы, натяжением при сходе с навоя, натяжением, создаваемым при оттяжке полотна, натяжением от нитенаправляющих приспособлений, натяжением от специальных тормозов. Согласно формуле Эйлера, величина натяжения тем больше, чем больше петлеобразующих органов охватывает нить:

где Т0 - натяжение нити в ее ведомой части;

– угол охвата i-того органа;

- коэффициент трения нити по цилиндру.

Для определения натяжения нитей основы на машине Racop TR 4-V использовался электрический прибор с тензометрическим датчиком (рис.57).

Равнодействующая натяжения нитей 4, огибающих воспринимающий нитепроводник 3, вызывает соответствующую деформацию изгиба консольно закрепленной плоской балочки 2 (рис.57б). Деформация упругой балочки преобразуется в электрический сигнал с помощью наклеенных вдоль ее оси проволочных тензорезисторов 1. При изгибе балочки ее верхняя поверхность испытывает деформацию растяжения, а нижняя – деформацию сжатия.

Соответственно сопротивление верхних тензорезисторов увеличивается, а нижних – уменьшается. Включение тензорезистора в мостовую схему осуществляется так, что в смежных плечах моста находятся преобразователи, испытывающие деформации противоположного знака. Сигнал на выходе моста пропорционален натяжению нити;

после усиления и преобразования подается на регистрирующее устройство. Тарировка установки производилась непосредственно при эксперименте путем подвешивания к балочке различных грузов.

а б Рисунок 57 – Схема тензометрического датчика натяжения В результате эксперимента была получена осциллограмма натяжения нитей основы в процессе петлеобразования на машине Racop TR 4-V при различных значениях усилия оттяжки при вязании переплетения цепочка (рис. 58).

Рисунок 58 – Диаграмма натяжения нитей основы в процессе петлеобразования На осциллограмме видно, что величина натяжения нитей изменяется циклически (рис. 58);

нагрузка на нить незначительна и далека от разрушающей, но прикладывается многократно и с большой скоростью [103, 143-148]. Как показывают исследования, максимальное значение приходится на момент кладки нити на иглы. От величины натяжения зависит длина петель, а от постоянства натяжения – их равномерность. Если натяжение нити слишком слабое, то это может привести к спутыванию нити или соскакиванию с иглы, если слишком сильное - к обрыву. Соответствие цветов графиков заправочным характеристикам:

1. График I – значения величины натяжения основы и толщины уточной нити минимальны, величина оттяжки полотна максимальна;

2. График II – значения величины натяжения основы, оттяжки полотна и толщины уточной нити минимальны;

3. График III – значение величины натяжения основы максимальное, толщины уточной нити и оттяжки полотна минимальны;

4. График IV – значения величины натяжения основы и оттяжки полотна максимальны, толщина уточной нити минимальна.

Особое значение в процессе вязания имеет момент прокладывания, для осуществления которого необходимо выполнение следующих условий:

Ушковые гребёнки делают прокачки точно посередине между иглами;

Ушковые гребёнки должны располагаться в игольных промежутках так, чтобы глазок ушковины выводил нить выше уровня концов игл. В этом случае нить не будет цепляться за иглы (рис.59).

Рисунок 59 – Расположение глазка ушковины при прокачке Обратная прокачка должна совершаться строго в соответствии с графиком траекторий движения: при повороте главного вала машины на 200°-335°;

Расстояние между фронтом игл и фронтом ушковых гребёнок в момент сдвига перед иглами должно быть достаточным (минимум 1,5мм) во избежание их поломки.

3.3.4 Усилие оттяжки полотна Механизм оттяжки предназначен для отведения вновь образованных петель из зоны вязания [76, 103]. Величина образуемых петель (плотность вязания) зависит от скорости их отвода, то есть от угла поворота главного оттяжного вала в единицу времени. На машине RACOP TR 4-V возможно регулирование этого показателя путем перемещения рычага (рис. 60) в положение 1, 2, 3 (lmin, lmed, lmax соответственно).

Рисунок 60 – Механизм оттяжки на машине RACOP TR 4-V Во избежание проскальзывания полотна, поверхность валов покрывается специальным материалом с большим коэффициентом трения. Дополнительное предохранение от проскальзывания добиваются путем увеличения углов охвата полотном оттяжных валов.

3.3.5 Определение линейных плотностей перерабатываемых нитей Предел толщины грунтовой нити, возможной для переработки на машине, определяется величиной ниточного промежутка при операции сбрасывания [76, 149, 150]. В этот момент в зоне крючка одновременно находятся участки нити новой и старой петли. Величина ниточного промежутка определяется выражением (рис. 61):

x = (t – h – p)/2, где t – игольный шаг машины, мм;

h – толщина крючка иглы, мм;

p – толщина отбойной пластины, мм.

Рисунок 61– Ниточный промежуток Для выбранной модели вязальной машины x = 0,54 мм. Соотношение между ниточным промежутком и толщиной перерабатываемой нити (с учетом двух нитей, одновременно попадающих под крючок иглы, жесткости игл) для основовязальных машин:

х/d=1, где d – толщина (диаметр) нити, мм.

Таким образом, максимальный суммарный диаметр двух нитей, попадающих под крючок 2d=0,32мм (TПЭФ=22,7 текс).

Каждому классу машины соответствует минимум длины нити в петле lmin, определяемый величиной игольного шага и периметром Риглы головки иглы, которая должна пройти сквозь петлю при сбрасывании lminРиглы: lmin=Риглы+2dгр.

Поэтому в соответствии с размерами иглы (рис. 62) машины Racop TR 4-V (Риглы=2,82 мм) и максимально возможной толщиной грунтовой нити минимальная длина нити в петле составляет lmin=3,14 мм (для нити линейной плотностью TПЭФ=12 текс, использующейся в дальнейшем в экспериментах, минимальная длина нити в петле составляет lmin=3,06 мм).

Рисунок 62 – Размеры составной иглы машины Racop TR 4-V На этапе формирования размер новой петли несколько изменяется в зависимости от условий вязания: чем больше натяжение основы и меньше усилие оттяжки, тем больше перетяжка нити из старой петли в новую и наоборот.

Величина перетяжки определяется экспериментальным путем для конкретных режимов работы машины с определенным видом нитей.

Толщина горизонтальной уточной нити рассчитывается исходя из анализа момента нанесения – момента, с которого возможно прокладывание утка.

Промежуток, соответствующий максимальной толщине уточной нити, находится между осью движения острия иглы и грунтовой нитью, идущей от петли к ушковой гребенке (рис. 63). Уточная нить может быть проложена тогда, когда ушковая гребёнка (ушковые гребёнки) находится за спинками игл на расстоянии.

На этом расстоянии ушковая гребёнка совершает сдвиг за иглами, что можно наблюдать на графике траекторий движения петлеобразующих органов основовязальной машины RACOP TR-4V (рис. 44). Важным условием прокладывания уточной нити является гарантированное ее попадание в промежуток между осью движения острия иглы и грунтовой нитью. В противном случае может произойти нанизывание нитей на иглы и их последующая поломка.

Рисунок 63 – Момент нанесения. Расчет толщины горизонтальной уточной нити Высота остова петли вычисляется по формуле:

hост=(Риглы+2dут)/2Cos Откуда диаметр уточной нити равнятся:

dут=0,5(hост*2Cos-Риглы) Угол наклона петли к горизонтальной плоскости зависит от толщины слоя нетканого полотна и толщина пластины. При максимальных их значениях максимальный диаметр горизонтальной уточной нити соответствует 5,5 мм (TПЭФ=26,9 ктекс).

Толщина вертикальной уточной нити ограничивается размером отверстия ушковины (1,55 мм) и промежутком между иглами, через которое уточная нить должна пройти (1,767 мм) (рис. 64). Следовательно, толщина вертикальной уточной нити не должна превышать 1,7 мм (TПЭФ=2,14 ктекс).

Рисунок 64 – Прокачка. Расчет толщины вертикальной уточной нити Диаметр уточной нити должен подбираться исходя из принципов оптимизации процесса вязания. Одним из них является равнообразное колебание натяжения нити в течение цикла петлеобразования. Этому требованию удовлетворяет диаметр уточной нити хопт, касающийся грунтовой нити в одной точке.

Выводы по главе 1. Проведен анализ процесса вязания на машине Racop TR 4-V, получен график траекторий движения петлеобразующих органов. Согласно этому графику, регулирование процесса осуществляется изменением величины перемещения ушковых гребенок при прокачке во избежание возникновения пульсирующего натяжения нитей основы, а также натяжением основы и усилием оттяжки полотна.

2. Установлен предел толщины грунтовой нити с учетом технологических и конструктивных особенностей машины: максимальный суммарный диаметр двух нитей, попадающих под крючок, составляет 0,32 мм. Рассчитана минимальная длина нити в петле в соответствии с размерами составной иглы машины, которая составляет lmin=3,14 мм.

3. Установлена, что максимально возможная линейная плотность вертикальной уточной нити ограничивается размером отверстия ушковины и промежутком между иглами, через которое уточная нить должна пройти. Поэтому толщина вертикальной уточной нити не должна превышать 1,7 мм (TПЭФ=2,57 ктекс).

4. Установлено, что толщина горизонтальной уточной нити ограничивается промежутком между осью движения острия иглы и грунтовой нитью, идущей от петли к ушковой гребенке. Толщина горизонтальной уточной нити не должна превышать 5,5 мм (TПЭФ=26,9 ктекс).

4 Проектирование технологических параметров георешёток вязаных Согласно требованиям, предъявляемым к геосинтетическим материалам, которые используются при строительстве и реконструкции дорог, георешетки для армирования должны обладать высокой разрывной прочностью при растяжении (свыше 50 кН/м), малым разрывным удлинением (до 12%), хорошей адгезией и оптимальной геометрической структурой [33, 34, 57, 77]. Поэтому начальным этапом для проектирования вязаных георешеток является уточнение структуры вырабатываемого трикотажа (вида переплетения, раппорта), вида и линейной плотности используемого сырья в соответствии с условиями эксплуатации.

Данный раздел посвящен изучению комплексного влияния технологических и сырьевых показателей на физико-механические характеристики трикотажа.

4.1 Исследование структур основовязаного трикотажа. Принципы получения малорастяжимых полотен Различают основовязаный трикотаж одногребеночных и многогребеночных переплетений. Структура главных и производных одногребеночных переплетений характеризуется малой стабильностью: под действием небольших сил их структура может в значительной степени деформироваться. Устойчивые структуры трикотажных полотен вырабатываются многогребеночными переплетениями: каждая ушковая гребенка формирует отдельное главное или производное переплетение. Свойства таких полотен зависят от свойств составляющих их переплетений (структур) [76, 103].

Строение одногребеночных и многогребеночных переплетений обуславливается взаимно влияющими друг на друга факторами: толщиной нити, межниточными промежутками, величинами протяжек, величинами углов наклона протяжек к линии петельного ряда [99, 100, 101]. При анализе структур основовязаных переплетений выявлено, что чем меньше протяжка, тем больше угол наклона ее к линии петельного ряда и тем меньше растяжимость переплетения по длине и больше по ширине. Одногребеночные переплетения всегда имеют зигзагообразное строение (рис. 65), а вследствие выпрямления петель полотно может дополнительно растянуться. К тому же возможна перетяжка нити из остова петли в протяжку.

Рисунок 65 – Зигзагообразное строение петель одногребеночного переплетения Учитывая эти особенности строения основовязаных переплетений и комбинируя их при условии встречной кладки на иглы и под иглы, можно проектировать многогребеночные малорасятяжимые по длине и ширине одновременно полотна. В таких структурах петли выпрямляются, а пересекающиеся протяжки несколько препятствуют перетяжке нити из остова петли в протяжку. В длину будут растягиваться меньше переплетения, у которых угол наклона протяжки к линии петельного ряда больше. В ширину меньше будут растягиваться переплетения, у которых угол наклона протяжки к линии петельного ряда меньше.

Наименьший угол наклона к линии петельного ряда имеют уточные нити и протяжки производных переплетений (рис. 66) [76, 101].

Рисунок 66 – Расположение протяжки в основовязаном переплетении:

а – цепочка;

б – трико;

в – производное трико;

г – цепочки с утком Из рисунка 8 видно, что углы наклона протяжек к линии петельного ряда выражаются соотношением 1234. Цепочка характеризуется ограниченной растяжимостью в направлении петельных столбиков в связи с наличием коротких протяжек, ориентированных продольно, а производные трико, имеющие длинные протяжки вдоль петельных рядов, уменьшают растяжимость в поперечном направлении. Поэтому комбинация переплетения цепочки и производного трико или утка является оптимальной для получения малорастяжимого полотна.

Ключевым моментом, определяющим свойства получаемого трикотажа, является порядок заправки нитей переплетений в ушковые гребенки. При этом необходимо руководствоваться принципом получения платировки: первое переплетение (производное трико) заправляется в вторую гребенку (рис. 67а), а цепочка – во первую (в момент, когда ушковые гребенки находятся в положении за иглами). Такое расположение обеспечивает выход петель цепочки на лицевую сторону полотна. Протяжки переплетения производное трико играют роль уточных протяжек, находятся между остовом петли цепочки и ее протяжкой, пересекаются с протяжками цепочки, благодаря чему перераспределения нити из протяжек производного трико в остовы не происходит. При этом не имеет значения, прокладывались ли нити на иглы в одном направлении или в разностороннем [76, 80, 100].

а б Рисунок 67 – а) Сукно-закрытая цепочка;

б) Закрытое сукно-открытая цепочка Если нить переплетения цепочка заправить во вторую гребенку, а переплетения производное трико - во первую гребенку, то независимо от направления прокладывания нитей при их кладке за иглы протяжки производного трико окажутся поверх протяжек переплетения цепочка. В этом случае они не будут удерживаться протяжками цепочки, а значит, смогут изменять угол наклона под действием растягивающих усилий (рис. 67б).

Помимо соблюдения требований заправки ушковых гребенок, выбора комбинаций переплетений необходимо производить аналитический анализ получаемой структуры. Так переплетение сукно-цепочка (рис.67а) вследствие того, что протяжки петель закрытая цепочка располагаются только с одной стороны, а протяжки сукно прокладываются в одном ряду справа, в другом слева, силы упругости нитей не уравновешиваются и петли располагаются зигзагообразно. Направление прокладывания нитей на иглы (противоположное или встречное) при этом не имеет значения [99, 100].

В переплетении закрытое сукно-открытая цепочка (рис. 67б) протяжки цепочки в каждом ряду располагаются с разных сторон вдоль остовов петель, тем самым выпрямляя их. Но протяжки переплетения закрытое сукно не закрепляются протяжками цепочки, из-за чего первые могут перемещаться. В результате структура более подвижна, петли располагаются наклонно и при растяжении полотна в длину петельный столбик выпрямляется [99, 100].

На рисунке 68 представлено строение переплетения открытое сукно открытая цепочка. Нити прокладываются на иглы в одном направлении. Все петли открытые. В этом случае, протяжки сукна охватываются протяжками цепочки. Но так как остовы петель цепочки находятся с изнаночной стороны, они ненадежно сдерживают протяжки сукна. Поэтому последние могут перемещаться.

Рисунок 68 – Открытое сукно-открытая цепочка В случае переплетения открытая цепочка - открытое сукно (рис. 69а) протяжки сукна оказываются с противоположной стороны от протяжек цепочки.

Поэтому они не охватываются последними и могут перемещаться, вследствие чего увеличивается растяжимость полотна в ширину.

а б Рисунок 69 – а) Открытая цепочка-открытое сукно;

б) Открытая цепочка-закрытое сукно На рисунке 69б представлено строение переплетения открытая цепочка закрытое сукно с противоположной кладкой на иглы. Переплетение цепочка является хорошо сдерживающим каркасом для переплетения сукно. Протяжки сукна охватываются и зажимаются протяжками цепочек, вследствие чего последние не имеют возможности перемещаться. Протяжки переплетения цепочка располагаются строго вертикально, а переплетения сукно – в четных рядах располагаются справа, в нечетных слева, благодаря чему остовы петель выпрямляются [99, 100, 101].

Из рассмотренных выше структур самым малорастяжимым является структура открытая цепочка-закрытое сукно с противоположной кладкой на иглы (рис.69б).

Малорастягивающиеся полотна можно производить, вводя в структуру полотна дополнительные нити: футерные и уточные [76, 139, 149-152]. Футерные нити прокладываются на иглы, но петли из них не формируются – они сразу отводятся к старым петлям и в виде наброска сбрасываются вместе с ними на новые петли (рис. 70) Рисунок 70– Строение футерованного трикотажа В зависимости от раппорта прокладывания футерной нити, ее наклон к линии петельного ряда может меняться: чем больше раппорт по ширине и меньше по высоте, тем меньше угол а, следовательно, и растяжимость в этом направлении. При этом возможно два варианта расположения футерной нити: она может свободно ложится на изнаночной стороне, либо располагаться под протяжками петель. В первом случае особую опасность составляет разрыв футерной нити в процессе эксплуатации. Во втором варианте вследствие увеличения числа перегибов футерной нити растяжимость полотна увеличивается (при приложении нагрузки футерные нити сначала распрямляются). К тому же имеет место некоторая усадка грунтового переплетения по ширине после снятия с машины, из-за чего футерные нити провисают, что также негативно сказывается на эксплуатационных характеристиках полотна [149].

Уточными называются нити, которые ввязываются в грунт без прокладывания на иглы (рис. 71) [76, 107] Рисунок 71 – Переплетение цепочка с уточными нитями Переплетения с уточными нитями обладают наименьшей растяжимостью при условии прокладывания утка в каждом ряду и каждом петельном столбике, то есть при полной проборке гребенки уточными нитями.

Трикотаж с уточными нитями подразделяют (рис. 75) [76, 99, 100, 101]:

1. по назначению уточной нити связующая - соединяет петельные столбики между собой;

подкладочная – для образования ворсового трикотажа в виде ватина;

прокладочная – для изменения растяжимости или толщины трикотажа;

поперечно-вязанная – для образования бахромы;

как протяжка – при периодическом ввязывании уточных нитей с кладкой и без кладки на иглы;

отделочная – для образования рисунков в виде сочетания отрезков уточной нити на изнанке трикотажа 2. по направлению прокладывания уточных нитей:

продольный;

поперечный;

продольно-поперечный мультиаксиальный 3. по виду переплетения грунта:

на базе простого (цепочка-уток);

на базе прессового;

на базе футерованного;

4. по способу получения:

с помощью кривошипного направителя;

с помощью челночного направителя;

с помощью цепного направителя.

На рисунке 75 представлены различные виды уточных переплетений.

Рисунок 75 – Виды уточных переплетений При получении основовязаных уточных переплетений необходимо следовать следующим правилам [76, 101, 103]:

1. Уточную нить всегда заправляют в переднюю гребенку, то есть ту, которая находится ближе к иглам во время сдвига при кладке нити за иглами.

Только при такой заправке будет обеспечено расположение уточных нитей между петлями и протяжками грунта;

2. Для уточной гребенки не проектируют сдвига при кладке нити на иглы.

Поэтому первые два звена рисунчатой цепи для данного ряда должны быть одноименными;

3. Характер расположения уточных нитей в грунте переплетения определяют величиной и направлением сдвига уточной гребенки относительно грунтовой в момент кладки нити за иглами. Если уточная нить не будет прокладываться за иглами, то она ляжет между петельными столбиками и будет видна с лицевой стороны. Если уточные нити будут прокладываться за иглами, но не будут пересекаться нитями грунта, то они свободно лягут на изнаночной стороне.

С учетом перечисленных правил различают шесть основных вариантов сдвигов уточных и грунтовых гребенок за иглами (таблица 3) [101].

Таблица 3 - Условия и направления сдвигов гребенок за иглами Направление сдвига Условия сдвига за Графическая запись за иглами грунтовой иглами грунтовой Сг Особенность кладки нитей и структура Сг и уточной Су и уточной Су структуры трикотажа трикотажа гребенок гребенок Уточные нити расположены на ЗСг _ ЗСу ЗСг0;

ЗСу= лицевой стороне;

в грунт не ввязываюся Уточные нити ЗСг ЗСу ЗСг0;

ЗСу1 зарабатываются под протяжки грунта Уточные нити расположены на ЗСг ЗСу ЗСг=ЗСу0 изнаночной стороне трикотажа;

в грунт не ввязываются Уточные нити в местах изменения ЗСгЗСу;

ЗСу0;

направления их ЗСг ЗСу ЗСу- ЗСг1 кладок выходят на изнаночную сторону трикотажа Уточные нити находятся между соседними ЗСгЗСу;

ЗСу0;

ЗСг ЗСу петельными ЗСу- ЗСг= столбиками и обвивают протяжки петель грунта Уточная нить лежит между соседними ЗСгЗСу;

ЗСу0;

ЗСг ЗСу столбиками, не ЗСу- ЗСг обвивая протяжек петель грунта В уточных переплетениях в качестве грунта целесообразно использовать переплетения с наименьшим расходом нити на петлю. Такими переплетениями являются цепочка и трико. При использовании цепочки нужно учитывать такой недостаток, как распускаемость петельных столбиков. В целях уменьшения этого недостатка для соединения петель цепочки используются производные переплетения, в которых протяжки играют роль уточных нитей и располагаются между остовом петли цепочки и ее протяжкой [100]. Натяжение нити цепочки должно быть больше, чем натяжение нити производного переплетения, чтобы остов цепочки был меньше остова производного переплетения. В этом случае, являясь каркасом данного переплетения и имея меньшую длину нити в петле, цепочка будет воспринимать всю нагрузку на себя. При этом цепочка не будет растягиваться, чему способствуют протяжки производного переплетения.

Растяжению в ширину будет препятствовать наличие протяжек производного переплетения. Однако такая структура характеризуется большой материалоемкостью.

Вторым вариантом устранения распускаемости цепочки является использования нераспускаюшейся цепочки. Известно два вида нераспускающихся цепочек [108]:

1. Цепочка, образованная из двух нитей, попеременно образующих петли, причем каждая из них протягивается вертикальным утком, когда другая образует петли (рис. 76,а) 2. Цепочка, образованная из двух нитей, одна из которых все время формирует петли, а другая попеременно через ряд (рис. 76,б) а б Рисунок 76 – Виды нераспускающихся цепочек Из рисунка 66а видно, что если потянуть за нить первой гребенки, то петля не распустится, а затянется, так как она висит на петле второй гребенки.

4.2 Разработка геометрической модели петли георешетки вязаной Для облегчения изучения и прогнозирования сложной пространственной структуры трикотажа используются его геометрическая модель (геометрическая модель петли). Существующие на настоящий момент модели петель [76] основовязаного трикотажа не полностью учитывают особенности строения, характерные для вязаных георешеток. Такие геосинтетические материалы обладают изменёнными (относительно базовых переплетений) конфигурациями петель за счёт введения в структуру уточных нитей.

Основными технологическими характеристиками структуры трикотажа являются вид переплетения, условный диаметр нитей, длина нити в петле, плотность по горизонтали и вертикали, поверхностная плотность.

Определение основных технологических показателей основовязаного трикотажа базируется на анализе адекватной геометрической модели петли, которая должна отображать состояние трикотажа в условно-равновесном или растянутом фиксированном состоянии. Свойства сырья, как правило, идеализируются: нить представляется гладким, упругим и нерастяжимым стержнем круглого сечения, толщина и деформационные свойства которого по всей длине одинаковы [76].

Наличие уточных нитей, которые всегда имеют значительно больший диаметр, чем грунтовые нити, приводит к изменению длин и форм участков петли (остова и протяжек петли). Меньшей степенью растяжимости в длину обладает полотно, выработанное с максимальной плотностью по вертикали, то есть когда уточные нити полностью заполняют промежуток между остовом петли и протяжкой. В этом случае становится невозможным перераспределение нити из протяжек в остовы. Уточные нити в петельной структуре могут иметь вид плоской ленты (рис. 77) или жгута (рис. 78). При построении геометрических моделей петельной структуры вязаных георешеток на базе переплетения цепочка и трико за основу взята модель Шалова И.И. [149, 150].

Длина нити в петле для геометрической модели петли трикотажа переплетения цепочка вычисляется как сумма отрезков и дуг (рис. 77):

(1) а б в Рисунок 77 - Геометрическая модель петли цепочки с уточными нитями, лежащими в одной плоскости Величина длины дуги вг равна половине окружности с диаметром Ш-d:

вг=0,5(Ш-dгр) где Ш – ширина остова петли цепочки, мм;

dгр – средний диаметр грунтовой нити, мм.

Ширина остова петли цепочки Ш=4dгр, тогда дуга вг:

вг=0,5(4dгр- dгр)=6 dгр (2) Величина дуги деж равна половине окружности с диаметром М-dгр:

деж=0,5(М-dгр) где М – толщина петли цепочки, мм.

Толщина переплетения цепочка плюс уток (рис. 77в) характеризуется расположением уточных нитей в одной плоскости, так что толщина полотна равняется сумме толщин грунтовых и уточных нитей М=dут+2dгр. С учётом этого дуга деж равняется:

деж=0,5(dут+dгр) (3) Участок аб можно рассмотреть как сумму двух дуг окружностей с диаметрами dут+dгр:

аб=2[(0,25(dут+dгр))]=0,5 (dут+dгр) (4) Принимаем, что жз=гд=вб тогда их проекции на ось ординат также будут равны жз=гд=вб. Величина проекции рассчитывается с учётом наклона петельных палочек к оси ординат:

жз=гд=вб= жз Cos=(B-1,5dгр) Cos (3) Угол отклонения петельных палочек от оси ординат 0. Соответственно cos0=1. Формула (3) принимает вид:

жз=гд=вб=B-1,5dгр (5) Подставляя в формулу (1) полученные выражения (2), (3), (4), (5), получаем длину нити в петле с уточными нитями, лежащими в одной плоскости:

l=(dут+7dгр)-4,5dгр+3B (6) Высота петельного ряда В петли цепочки с уточными нитями, лежащими в одной плоскости вычисляется как сумма диаметров нитей петли:

В=2dгр+ndут (7) где n – число уточных нитей, находящихся в остове петли.

Рассмотрим вариант, когда уточная нить располагается между остовом петли и протяжкой в виде жгута (рис. 78), причём поперечное сечение уточной нити представляет круг. Длина нити в петле вычисляется как сумма отрезков и дуг:

(8) а б в Рисунок 78 – Геометрическая модель петли цепочки с уточной нитью круглого поперечного сечения Величина участка аб вычисляется по формуле (4). Величина участков бв=гд=жз вычисляется по формуле (5).

Пространственную кривую виг можно представить как дугу виг, расположенную в одной плоскости с радиусом 2,12dгр. Тогда длина дуги виг:

виг=2,12 dгр=6,66 dгр Длина дуги деж вычисляется по формуле:

деж=2R / где R=0,5(dут+dгр) – радиус окружности, образующей дугу деж, - угол, образуемый радиусами окружности.

Угол 90°, тогда длина дуги деж равняется:

деж=0,25(dут+dгр) Подставив в формулу (8) полученные выражения, получим длину нити в петле с уточной нитью круглого поперечного сечения:

l=(0,75dут+2,87dгр)-4,5dгр+3B (9) Высота петельного ряда В петли цепочки с уточной нитью круглого поперечного сечения вычисляется по формуле (7), где n=1.

Важно учитывать при расчёте длины нити в петле толщину получаемого полотна. Часто уточные основовязаные переплетения вырабатываются в сочетании с подложкой из нетканого материала поверхностной плотностью 30 300 г/м2 и толщиной 0,1 -2,0 см.

Рассмотрим геометрическую модель петельной структуры георешётки вязаной на базе переплетения трико. Длина нити в петле (рис. 79) вычисляется как сумма длины нити остова и протяжки:

l=lo+lпр (10) Рисунок 79 – Геометрическая модель петли трико с уточными нитями Длина нити протяжки трико с уточными нитями круглого поперечного сечения равняется половине длины окружности с радиусом, равным dут:

lпр=0,785(А2+dгр+0,5 dут) (11) При снятии полотна с машины происходит его усадка по ширине: нить протяжки переходит частично в остов, петельные столбики сдвигаются. В связи с этим повышается растяжимость по длине. Для устранения этого необходимо проектировать структуру так, чтобы петельный шаг равнялся игольному: Аtиг.

Длина нити протяжки трико с уточными нитями, расположенными в одной плоскости, равняется:

lпр=2,34dут+1,18 dгр+ dут(n-1) (12) где n –число уточных нитей, находящихся под протяжкой трико.

Длина нити в остове трико с уточными нитями круглого поперечного сечения:

lo=1,11A+0,785 dгр+0,39 dут (13) Длина нити в остове трико с уточными нитями, расположенными в одной плоскости:

lo=4,35dгр+2B+0,5dут (14) Таким образом, длина нити в петле трико с уточными нитями круглого поперечного сечения вычисляется по формуле (10) с учётом формул (11), (13):

l=dут+4,35dгр+2В+0,5dут (15) Длина нити в петле трико с уточными нитями, расположенными в одной плоскости вычисляется по формуле (10) с учётом формул (12), (14):

l=9,53dгр+4,91dут+3n dут (16) Для проверки полученных расчётных формул на основовязальной машине Racop TR 4-V 12Е были изготовлены в одинаковых условиях и исследованы образцы трикотажа одногребёночных переплетений с горизонтальным расположением уточных нитей по всей ширине полотна. В качестве сырья для уточных нитей была использована полиэфирная комплексная нить. Для сравнения приведены расчетные значения показателей по методике Марисовой. Результаты расчетных и фактических значений длины нити в петле представлены в таблице 4.

Таблица 4 - Сводная таблица величины длины нити в петле уточного переплетения Цепочка-уток Трико-уток № образца 1 2 3 Линейная плотность нити грунтового переплетения, текс 12 12 12 Линейная плотность уточной мононити, текс 300 - 300 Линейная плотность уточной комплексной мононити, текс - 100х3 - 100х уток, расположенный в одной - 4,14 - Длина нити в петле, плоскости рассчитанная по методике Марисовой О.И., мм круглый уток 2,94 - - Длина нити в петле, рассчитанная по полученным формулам для 3,96 - 5,21 круглого утка, мм Длина нити в петле, рассчитанная по полученным формулам утка, - 6,35 - 4, расположенного в одной плоскости, мм Фактическая длина нити в петле, мм 3,60 6,52 5,40 5, Из таблицы видно, что для переплетения цепочка-уток отклонение величины длины нити в петле, рассчитанной по формулам 6, 9, 15,16, от фактических значений меньше 7%. В то же время расчетные значения по методике Марисовой показали значительные расхождения с экспериментальными данными.

Это объясняется тем, что формулы [101] не учитывают влияния уточных нитей значительно большей толщины, чем грунтовые, на геометрию петель. Особенно это характерно для структур с круглым поперечным утком.

4.3 Расчет заправочных данных на вязание георешеток Исходными данными при проектировании вязаных георешеток являются размеры ячеек Вя и Шя и ширина ребер F, а также вид используемого сырья.

Начальные характеристики подбираются в соответствии с требованиями, предъявляемыми для решения конкретной задачи. На рисунке 80 представлено схематичное изображение георешетки.

Рисунок 80– Схематичное изображение георешетки При проектировании заправочных данных переплетения необходимо подбирать линейную плотность нитей, класс машины и плотность вязания таким образом, чтобы соблюдалось условие Аtиг, где А – петельный шаг трикотажа, tиг – игольный шаг машины. После снятия полотна с машины происходит его усадка по ширине: петельные столбики сближаются за счет перехода части нити из протяжек в остовы петель. Вследствие этого увеличивается удлинение полотна в продольном направлении. Усадка полотна по ширине при Аtиг уменьшается, следовательно растяжимость полотна по длине снижается.

Для производных триковых переплетений плотность вязания по вертикали Пв должна быть максимальной, чтобы при растяжении полотна по ширине протяжки не могли увеличиться за счет уменьшения остовов петель.

Соблюдение условий Аtиг, Пвmax достигается подбором наибольшей линейной плотности грунтовых нитей, возможной для переработки на заданном классе машины. Поэтому расчет заправки следует начинать с выбора класса, определения игольного шага tиг машины. На рисунке 81 представлена блок-схема расчета заправочных данных на вязание георешеток.

В качестве примера предлагается расчет заправочной карты на вязание георешетки для армирования асфальтобетона с размерами ячейки 50*50 мм (Вя*Шя) и шириной ребра F=810 мм, сырье – полиэфирные нити.

Последовательность расчета следующая:

1. Оборудование – рашель-машина Racop TR 4-V с составными иглами класса. С учетом ширины фонтуры и количества игл игольный шаг составляет tиг=2,12 мм.

2. Грунтовое переплетение – цепочка. Наибольшая толщина грунтовой нити, dmaxгр=0, возможная для переработки на машине, равняется мм.

Соответствующая этой толщине при максимальной плотности вязания высота петельного ряда Вmin=0,32 мм.

3. Определение количества незаправленных игл, формирующих заданную ширину ячейки решетки:

Определение числа рядов, формирующих высоту ячейки:

Начало Исходные данные: ширина ячейки Шя, высота ячейки Вя, ширина ребра F, вид сырья Выбор класса вязальной машины Е, определение величины игольного шага tиг Выбор грунтового переплетения, определение максимального диаметра грунтовой нити dmaxгр, определение минимальной высоты петельного ряда Вmin Определение количества незаправленных игл Ия, формирующих ширину ячейки Шя;

определение числа рядов Ря, формирующих высоту ячейки Вя Выбор диаметра вертикальных уточных нитей dвертут, определение ширины вертикального ребра Fверт Выбор диаметра горизонтальных уточных нитей dгорут Круглое поперечное Плоское поперечное сечение утка: расчет высоты сечение утка: расчет петельного ряда В, высоты петельного ряда В, определение ширины определение ширины горизонтального ребра Fгор горизонтального ребра Fгор Воспроизведение Нет образца, сравнение с требуемыми характеристиками Да Конец Рисунок 81 - Блок-схема расчета заправочных данных 4. Толщина вертикальных уточных нитей - dвертут=0,9 мм. Определение количества заправленных игл, формирующих заданную ширину ребра:

Принимаем Иреб=9.

5. Для наилучшей адгезии слоев асфальтобетона толщина ребра решетки должна быть минимальной. Поэтому предлагается использовать три (n=3) зафиксированных между собой уточных нити толщиной dгорут=0,4 мм в одной петле цепочки. Высота петельного ряда петли цепочки с тремя уточными нитями:

В’=2dгр+ndгорут=20,16+30,4=1,52 мм Количество рядов с уточными горизонтальными нитями:

Принимаем Р’=5.

В таблице 5 представлена заправочная карта на вязание георешетки для армирования асфальтобетона.

Таблица 5 – Заправочная карта вязания Линейная Класс Длина нити в Тип машины Переплетение Вид сырья плотность, машины петле, мм текс полиэфирная цепочка 22,7 3, Основовязальная нить машина Racop TR полиэфирная 4-V уток нить Г1 Г Проборка ушковых гребенок:

Г1: 9 запр./24 незапр.

Г2: 9 запр./24 незапр.

Количество рядов в раппорте решетки:


высота ячейки Вя= ширина горизонтального ребра F= 4.4 Расчет разрывной прочности вязаной георешётки Прочность вязаной георешетки определяется значениями разрывной нагрузки, отнесенными к единице длины или ширины, и в общем виде выражается суммарной прочностью удельного количества уточных Рут и грунтовых нитей Ргр:

Рдл=Рут+Ргр Нити грунта, имеющие малую толщину, значительного влияния на прочность всей георешетки не оказывают. Их основное функциональное назначение – фиксация нитей утка в структуре [99]. Теоретическая прочность грунтового переплетения в поперечном направлении рассчитывается по формуле:

Рш.гр=ргрCosПв ргр – прочность нити грунтового переплетения, - угол отклонения протяжек от оси ординат, Пв – плотность грунтового переплетения по вертикали При полной проборке ушковых гребенок грунтовыми нитями прочность георешетки по длине несколько увеличивается в зависимости от вида переплетения и характера прокладывания утка. Тогда теоретическая прочность грунтового переплетения в продольном направлении определяется по формуле (рис. 77, 78):

Рдл.гр=ргр(Cos+Cos+Cos +Cos1+ Cos +Cos1)m, ргр – прочность нити грунтового переплетения, - угол отклонения протяжек от оси ординат, - угол отклонения петельных палочек от оси ординат,, 1,, 1 - углы наклона петельных палочек и протяжки грунтового переплетения к плоскости полотна, m –количество грунтовых нитей на единицу ширины.

Количество грунтовых нитей на единицу ширины m при полной проборке ушковых гребенок зависит от класса используемого оборудования и толщины нити;

углы наклона петельных палочек и протяжки, 1,, 1 зависят от толщины утка и формы его поперечного сечения (рис. 82). При проектировании теоретической прочности вычисление этих углов возможно исходя из прямоугольного треугольника, один катет которого образован половиной высоты петли, а другой - половиной толщины петли (рис. 82).

Рисунок 82 – Расчет углов наклона, 1,, Косинусы углов наклона петельных палочек можно выразить через тангенсы [99]:

где dут – толщина уточной нити, dгр – толщина грунтовой нити, n – количество уточных нитей (в случае плоской поперечной формы утка) Максимально возможный угол наклона петельных палочек (и протяжек) возможен при прокладывании утка с круглой поперечной формой сечения. В этом случае tgi1, поскольку стороны треугольника равны, а cosi0,7071 (i=45).

Если уточные нити располагаются в плоскости полотна одна над другой (плоская поперечная форма сечения), то угла наклона палочек и протяжек будут минимальны (cosi0). Поэтому при расчете теоретической прочности ими можно пренебречь.

Согласно представленным выше формулам, прочность грунтового переплетения можно повысить увеличением количества уточных нитей n в остове петли;

при этом толщина утка должна быть наименьшей, для того чтобы в петле не возникало резко изогнутых участков нитей, снижающих прочностные характеристики переплетения. Однако при работе вязаных георешеток основную нагрузку воспринимают именно уточные нити, поэтому наибольшее влияние на прочность всей решетки оказывают их толщина и раппорт прокладывания: чем большее количество уточных нитей приходится на единицу длины или ширины, чем выше их линейная плотность, тем значительнее степень удельной разрывной нагрузки в этом направлении:

Рут=nрут рут – прочность уточной нити, n –количество уточных нитей на единицу длины/ширины.

На практике прочность георешеток при растяжении определяется методом разрыва широкой полосы образца с постоянной скоростью перемещения зажима и пересчитывается на 1 м [122]. Широкая полоса представляет собой образец материала шириной 200 мм и зажимной длиной 100 мм. В отличие от традиционно применявшейся полоски геосинтетического материала шириной мм метод широкой полосы позволяет снизить влияние поперечного сужения образца на получаемые механические характеристики.

Для прогнозирования прочности вязаной георешетки необходимо определить зависимость разрывного усилия нитей утка, приходящихся на 1 м;

количество уточных нитей на единицу ширины определяется их суммарной линейной плотностью. Для установления этой зависимости были проведены исследования используемых в качестве уточных полиэфирных комплексных нитей на универсальной установке типа INSTRON (рис. 83). Базовая длина образца нити составляла l = 200 мм, скорость деформирования = 3,310-3 с-1.

Результаты испытаний представлены в таблице 6.

Рисунок 83 – Измерительный комплекс типа INSTRON Таблица 6 –Характеристики полиэфирных комплексных нитей Линейная Разрывная Напряжение при Удлинение при плотность нагрузка разрыве, МПа разрыве, % Т, текс Рр, Н 93,5 70,5 1025,5 12, 187 138,2 1005,1 12, 225 176,0 1063,8 10, 338 247,1 994,3 10, 450 316,0 995,0 10, Для подтверждения теоретических положений о влиянии грунтового переплетения на прочность вязаных георешеток проведены дополнительные эксперименты. На машине Racop TR 4-V были связаны образцы георешеток с уточными полиэфирными комплексными нитями линейной плотностью 90 текс и грунтовыми полиэфирными нитями 12 текс (размеры ячеек 50*50 мм, 40*40 мм, 30*30 мм). Произведенные образцы испытывались на разрывной машине. В результате выявлено, что грунтовое переплетение (цепочка) увеличивает прочность при разрывной нагрузке георешетки приблизительно на 4,6 % (рис. 84).

Поэтому при проектировании прочности вязаных георешеток следует учитывать эту величину, значение которой является приблизительным, так как в конкретных случаях имеет место влияние плотности вязания и качество взаимодействия грунтовых и уточных нитей. Однако для предварительной экспериментальной заправки машины такого расчета достаточно.

Рисунок 84 – Зависимость разрывной нагрузки уточных и грунтовых нитей Зависимость разрывного усилия полиэфирных комплексных нитей от линейной плотности с учетом грунта можно выразить уравнением:

Р = 19,12 + 0,69Т, где Т – линейная плотность уточной нити, текс.

На основании проведенных исследований предлагается следующая методика расчета прочности вязаной георешетки с уточными нитями:

1. Определение класса вязальной машины, структуры вязаной георешетки (раппорта прокладывания уточных нитей);

2. Выбор линейной плотности уточных нитей, Т, текс;

3. Определение количества уточных нитей на 1 м, К;

4. Определение суммарной линейной плотности уточных нитей на 1 м, Текс T=n*T, где n – количество уточных нитей на 1 м, Т – линейная плотность уточных нитей 5. Определение абсолютного разрывного усилия Рабс, Н по ранее выведенному уравнению на основе полученной зависимости абсолютного разрывного усилия полиэфирных нитей от линейной плотности этих нитей: Рабс = 19,12 + 0,69Т.

Кроме всех перечисленных факторов на величину сопротивления георешетки растягивающим нагрузкам оказывает влияние отделка георешетки, например, пропитка акрилатами или битумсодержащими веществами.

4.5 Разработанные технические решения На основе результатов патентного исследования, изучения особенностей строения основовязаного трикотажа в качестве геотекстильного материала разработаны и запатентованы структуры.

Решетка для композиционных материалов RU 113200 B32B7/02 от 08.06. Структура георешетки выработана четырехгребеноным переплетением.

Графические и аналитические записи представлены на рисунке 85.

а б Рисунок 85 – Графические и аналитилеские записи переплетений (а);

совмещенная графическая запись кладки ушковых гребенок и уточных нитей (б) В качестве сырья в представленной георешетке для уточных нитей могут использоваться комплексные стеклянные нити, для переплетения цепочка – полиэфирные нити, для переплетения трико – полипропиленовые нити. После снятия полотна с машины и стабилизации структуры решетки происходит процесс подплавления полипропиленовых нитей переплетения закрытое трико под прессом с температурой 165°C. На рисунке 86 представлен узел связи вертикальных и горизонтальных уточных нитей. После термической обработки системы переплетения закрытое трико образуется расплавленная матрица, которая дополнительно закрепляет совместно с петлями переплетения закрытая цепочка вертикальные и горизонтальные уточные нити в структуре решетки.

а б Рисунок 86 – Подплавленный узел связи (а - вид сверху, б – вид в разрезе А-А) В результате подплавления нитей трико образуются формоустойчивые, гибкие и прочные вертикальные ребра из нитей, которые находятся в полипропиленовой пленке, повышается формоустойчивость структуры по вертикали и горизонтали, уменьшается относительное удлинение и в этих направлениях. В процессе эксплуатации (при заливке армирующего слоя) петельная структура георешетки уже не перераспределяется и не деформируется и свойства, указанные выше, сохраняются. Размеры ячейки георешетки определяются раппортами Rb Rh, толщина ребер - количеством пробранных ушковин гребенок и количеством петельных рядов.

Решетка для композиционных материалов RU 113742 D04D 21/16 от 06.07. Структура георешетки выработана четырехгребеноным переплетением.

Графические и аналитические записи представлены на рисунке 87.

Рисунок 87 – Графические и аналитилеские записи переплетений (а);

совмещенная графическая запись кладки ушковых гребенок и уточных нитей (б) Характерной особенностью представленной на рисунке 87 георешетки является невозможность вытягивания вертикальных уточных нитей из структуры благодаря обвиванию ими протяжек переплетения закрытое трико. Ввязывание уточной нити производится следующим образом: грунтовые нити образуют трико, а уточная нить делает кладки под иглы с размахом, равному максимальному суммарному сдвигу грунтовой гребенки в том же направлении.

То есть, при образовании трико гребенка совершает кладки 1-0-1 и 1-2- (максимальный суммарный сдвиг 0-2), поэтому сдвиг уточной гребенки равен игольным шагам. Однако если кладка под иглы будет встречной, то уточная нить выпрямляться не будет, получится неполная обвивка. Переплетение цепочка образует вертикальное ребро решетки, а переплетение трико соединяет столбики цепочки и устраняет возможность их роспуска. Горизонтальная уточная нить врабатывается в структуру решетки по всей ширине и находится между остовами петель и их протяжками. Сырьем для уточных нитей служат комплексные высокомодульные полиэфирные мононити с прочностью не менее 0,5кН, для грунтовых нитей - полиэфирные нити. Размеры ячейки георешетки определяются раппортами Rb Rh, толщина ребер - количеством пробранных ушковин гребенок и количеством петельных рядов.


Основовязаный уточный трикотаж для армирования композиционных материалов RU 112864 B32B7/02 от 05.08.2011 (рис. 88) В качестве сырья для производства георешетки могут использоваться полиэфирные мононити. Отличительной особенностью представленной георешетки является заполнение ячеек, образованных вертикальными и горизонтальными уточными нитями, системами нитей переплетений трико и цепочка. В трикотаже такого строения горизонтальные уточные нити закреплены по всей ширине полотна и находятся в промежутке между остовами и протяжками переплетений цепочка и трико.

Рисунок 88 – Графические и аналитилеские записи переплетений (а);

совмещенная графическая запись кладки ушковых гребенок и уточных нитей (б) Заявляемая структура решетки в совокупности с использованным сырьем и полимером, который служит матрицей композиционного материала, обеспечивает необходимое сопротивление растягивающим усилиям по всем направлениям в плоскости композита. Заполнение ячеек решетки переплетениями открытая цепочка и закрытое трико повышает трещиностойкость композита в целом Решетка для армирования RU 2482232 D04B21/16 от 20.05. Структура решетки выработана трехгребеночным переплетением: в первую гребенку заправляется вертикальная уточная нить, во вторую – нить переплетения цепочка, в третью – нить переплетения трико (рис. 89). Причем вторая и третья ушковые гребенки пробираются полностью, а первая – в соответствии с раппортом по ширине Rш :

Г1 2-2-1/1-1-2 вертикальная уточная нить Г2 0-1-1/1-0-0 переплетение цепочка Г3 1-0-1/1-2-1 переплетение трико На рисунке 78а представлен общий вид решетки, где L – общая длина решетки, мм, К – общая ширина решетки, мм, Rв – высота раппорта решетки, мм.

Общую длину решетки L вычисляют по формуле: L=Rвm, где m – число раппортов в решетке.

а б Рисунок 89 – Общий вид решётки для композиционных материалов График прокладывания горизонтальных уточных нитей позволяет проектировать различную гибкость и прочность по всей длине решетки.

Расположение горизонтальных уточных нитей определяется зависимостью:

где RB - высота раппорта, мм;

В – высота петельного ряда, мм;

Р1 – число рядов первого участка раппорта, шт;

d – шаг, с которым изменяется число рядов каждого последующего участка раппорта;

n – число участков в раппорте, шт.

На рисунке б представлен раппорт решетки, где Rв – высота раппорта решетки, мм, Rш – ширина раппорта решетки, мм, В – высота петельного ряда, мм, хi – высота i – го участка раппорта, мм, Рi – число рядов i – го участка раппорта. Вертикальные уточные нити пересекаются с горизонтальными 2 уточными нитями, закрепляются в структуре решетки системами грунтовых нитей переплетений открытая цепочка 3 и связующей нитью 4 переплетения закрытое трико. Протяжки 5 переплетения закрытое трико обвиваются вертикальными 1 уточными нитями.

Таким образом, решётка для армирования может быть использована в конструкциях с криволинейной поверхностью, требующих высокой гибкости армирующего компонента и одновременной высокой его прочности по ширине и длине, или при необходимости увеличения прочности на заданном участке дорожного покрытия. Поверхностная плотность и прочность решётки регулируются в соответствии с необходимыми условиями путем подбора линейной плотности нитей, размера ячеек решётки, частоты прокладывания горизонтальных уточных нитей в раппорте решётки.

Основовязаная мультиаксиальная решетка для армирования RU В32В 7/02 от 10.03. Структура решетки выработана четырьмя системами уточных нитей (1, 2, 3, 4) и двумя системами грунтовых нитей 5 следующим образом: все места пересечения 6 диагональных уточных нитей, совпадающие с местами пересечения горизонтальных и вертикальных уточных нитей соединены двумя системами связующих слои нитей переплетения цепочка, образующих петли через ряд в каждом петельном столбике со смещением на один ряд относительно друг друга.

Особенностью структуры является образование грунтовых петель с увеличенным индексом, которые предотвращают перемещения уточных нитей.

Таким образом, достигается формоустойчивость структуры, уменьшается ее удлинение.

Выводы по главе 1. Для производства вязаных георешеток согласно требуемым эксплуатационным характеристикам (высокая прочность, малое относительное удлинение) предпочтительно использовать малорастяжимые и формоустойчивые переплетения.

2. Увеличить формоустойчивость структуры можно использованием комбинации переплетений, наклон протяжек которых минимален в направлении, противостоящем разрыву. Увеличить прочность структуры можно введением в нее дополнительных нитей: уточных и футерных. Уточные нити являются наиболее предпочтительными при производстве вязаных георешеток по сравнению в футерными в виду лучших механических характеристик получаемой структуры (прочность структур с уточными нитями больше, а растяжимость меньше).

3. Разработана геометрическая модель петли вязаной георешетки, учитывающая изменения ее формы уточными нитями большой толщины.

Получены формулы для расчета длины нити в петле с уточными нитями различной формы:

длина нити в петле цепочки с уточными нитями, l=(dут+7dгр)-4,5dгр+3B расположенными в одной плоскости длина нити в петле цепочки с уточными нитями l=(0,75dут+2,87dгр)-4,5dгр+3B круглого поперечного сечения длина нити в петле трико с уточными нитями l=dут+4,35dгр+2В+0,5dут круглого поперечного сечения длина нити в петле трико с уточными нитями, l=9,53dгр+4,91dут+3n dут расположенными в одной плоскости 4. Разработана методика проектирования разрывной прочности вязаной георешетки. Прочность георешетки с полиэфирными комплексными нитями можно рассчитать по формуле:

Рабс = 11,7 + 0,69Т, где Т – суммарная линейная плотность уточных нитей, приходящаяся на 1 м.

5. На основании проведенного анализа информационной литературы и представленных выводов разработаны и запатентованы структуры вязаных георешеток для армирования.

5 Моделирование процесса вязания основовязаной георешётки.

Определение влияния диаметра уточной нити на длину нити в петле 5.1 Постановка задачи и выбор объекта исследования Заданное качество выпускаемой продукции обусловлено оптимальной величиной длины нити в петле, которая в свою очередь зависит от многих факторов. Исследование этих зависимостей носит прикладной характер и позволяет математически описать технологический процесс. Как следствие появляется возможность создания математической модели объекта, позволяющей прогнозировать его свойства при изменении воздействующих параметров [153].

На основании теоретических исследований, представленных в предыдущей главе, решено провести экспериментальные исследования для выявления наиболее значимых параметров, влияющих на свойства основовязаной георешётки.

Изучение влияния каждого фактора по отдельности требует большого числа опытов и не позволяет получить адекватную математическую модель объекта. Поэтому целесообразным является проведение полнофакторного эксперимента [153, 154, 155]. За объект исследования принимается основовязаное полотно с уточной горизонтальной нитью, выработанное переплетением цепочка уток и трико-уток (рис. 90) на основовязальной машине Racop TR 4-V 12 класса.

а б Рисунок 90 – Графические и аналитические записи переплетений цепочка-уток (а) и трико-уток (б) В качестве сырья использовались полиэфирные нити линейной плотности 12 текс для вязания грунта и 470 текс и 2350 текс для утка. Выбор нитей грунтового переплетения обусловлен их наибольшей пригодностью для производства вязаных георешёток;

выбор уточных нитей — их высокой прочности и линейной плотности.

5.2 Выбор факторов, уровней их варьирования и критериев оптимизации Построение математической модели включает в себя определение входных и выходных параметров. Выходными являются длина нити в петле l, мм (y1, y2) и усилие, необходимое для выдергивания утка, кг (y3, y4). На величину выходных параметров влияют следующие факторы:

1. толщина нетканого холста m (при наличии);

2. натяжение основы х1, идущей от навоя к петлеобразующим органам;

3. усилие оттяжки полотна (угол поворота оттяжного вала х2) 4. толщина х3 уточной нити.

Принимаем толщину нетканого холста m постоянной величиной. Тогда математическая модель будет зависеть от трёх входящих параметров: натяжения основы х1, сН, усилия оттяжки, определяемого углом поворота оттяжного вала х2, град., толщины уточной нити х3, мм. Математическая модель может быть получена в результате проведения полного факторного эксперимента, который реализует все возможные неповторяющиеся комбинации уровней факторов [153, 154, 155].

Предыдущие работы по описанию зависимостей длины нити в петле от натяжения нитей показывают, что чем больше усилие оттяжки pот и меньше натяжение основы х1, тем больше величина длины нити в петле l и наоборот [99, 100, 143, 147]. Исследования по влиянию толщины уточной нити на длину нити в петле до сих пор не проводились.

Отобранные факторы варьирования некоррелируемы (независимы) и совместимы, что отвечает требованиям выбора входящих параметров. В ходе предварительного изучения объекта исследования экспериментальным путём устанавливалась область определения факторов, уровни их варьирования. В результате выявлены максимальные и минимальные значения факторов натяжения нитей основы, усилия оттяжки и толщины утка, при которых процесс петлеобразования протекает нормально (таблица). В таблице 7 представлены уровни факторов и интервалы их варьирования.

Таблица 7 — Уровни факторов и интервалы варьирования Условие проведения Натуральные значе- Кодированное значе эксперимента ния i-того фактора ние i-того фактора Х1 Х2 X3 Х1 Х2 X Основной уровень фактора Xoi 21 2°30 1,51 0 0 Интервал варьирования фактора Ii 9 1°30 0,34 1 1 Верхний уровень фактора Xвi 30 4° 1,85 +1 +1 + Нижний уровень фактора Xнi 12 1° 1,17 -1 -1 - Измерение натяжения нитей основы осуществлялось тензодатчиком (рис. 57а) на тарированном осциллографе (1мм на шкале соответствует 0,3 гр) при скорости записи 2,5 мм/с (скорость движения регистрирующей фотобумаги).

После вязания все образцы отлеживались в течение 24 часов при нормальных условиях.

Регрессионная многофакторная модель, получаемая по результатам полного факторного эксперимента, имеет вид линейного полинома:

YR=b0+b1x1+b2x2+…+bixi+…+bmxm или неполного полинома второго порядка:

YR=b0+b1x1+b2x2+…+ bixi+…+bmxm+b12x1 x2+…+ bijxi xj+…+ bm-1,mxm-1 xm YR – расчетное значение выходного параметра, который получается в результате аппроксимации экспериментальных значений по методу наименьших квадратов.

В таблице 8 представлены фотографии полученных образцов и соответствующие им изменяемые параметры.

Таблица 8 – Переплетение закрытая цепочка с утком № Величины факторов Фотография образца 1. Переплетение закрытая цепочка-уток dгр=12 текс, dут=470 текс Грунтовая гребенка – полная проборка Натяжение основы 12 сН Угол поворота оттяжного вала 1° 2. Переплетение закрытая цепочка-уток dгр=12 текс, dут=470 текс Грунтовая гребенка – полная проборка Натяжение основы 30 сН Угол поворота оттяжного вала 1° 3. Переплетение закрытая цепочка-уток dгр=12 текс, dут=470 текс Грунтовая гребенка – полная проборка Натяжение основы 12 сН Угол поворота оттяжного вала 4° 4. Переплетение закрытая цепочка-уток dгр=12 текс, dут=470 текс Грунтовая гребенка – полная проборка Натяжение основы 30 сН Угол поворота оттяжного вала 4° 5. Переплетение закрытая цепочка-уток dгр=12 текс, dут=2350 текс Грунтовая гребенка – полная проборка Натяжение основы 12 сН Угол поворота оттяжного вала 1° Продолжение таблицы № Величины факторов Фотография образца 6. Переплетение закрытая цепочка-уток dгр=12 текс, dут=2350 текс Грунтовая гребенка – полная проборка Натяжение основы 30 сН Угол поворота оттяжного вала 1° 7. Переплетение закрытая цепочка-уток dгр=12 текс, dут=2350 текс Грунтовая гребенка – полная проборка Натяжение основы 12 сН Угол поворота оттяжного вала 4° 8. Переплетение закрытая цепочка-уток dгр=12 текс, dут=2350 текс Грунтовая гребенка – полная проборка Натяжение основы 30 сН Угол поворота оттяжного вала 4° На рисунке 91 представлены этапы процесса вязания: проборка ушковых гребенок (рис. 91а), момент вынесения и прессования (рис. 91б), фронтальный вид на вырабатываемое полотно (рис. 91в).

а б в Рисунок 91– а) Проборка ушковых гребенок;

б) Момент вынесения и прессования;

в) Фронтальный вид на вырабатываемое полотно 5.3 Математическое описание объекта исследования и статистический анализ результатов эксперимента Для установления зависимости между длиной нити в петле и независимыми переменными проводился полный факторный эксперимент типа 23.

Матрица планирования, включающая в себя все возможные комбинации факторов, и значения выходных параметров представлены в таблицах 9-12.

Таблица 9 – Матрица планирования и результаты эксперимента для y Факто у11 у21 у31 у41 у51 y 1 (y 1-у11)2 (y 1-у21)2 (y 1-у51)2 S2u{y1} (y 1-у31)2 (y 1-у41) № ры х1 х2 х 1 - - - 1,18 1,1 0,98 1,05 1,08 1,07 0,01040 0,00048 0,00960 0,00080 0,000004 0, - 0,57 0,7 0,71 0,69 0,67 0,66 0,00960 0,00102 0,00176 0,00050 0,000004 0, 2+ + - 0,94 0,94 0,97 0,96 0,96 0,95 0,00019 0,00019 0,00025 0 0,00003 0, 3 4 + + - 0,91 0,81 0,9 0,89 0,89 0,88 0,00090 0,00490 0,00040 0,00010 0,00010 0, 6,1 5,40 0,36000 0,01000 0,16000 0,04000 0,49000 0, 5- - + 4,8 5,5 5,0 5, 5,3 5,42 0,17640 0,77440 0,01440 0,04840 0,01440 0, 6+- + 5,0 6,3 5,3 5, 6,2 5,84 0,02560 0,11560 0,02560 0,11560 0,12960 0, 7- + + 6,0 5,5 6,0 5, 0,04000 0,01000 0 0,04000 0,01000 0, 8 + + + 5,5 5,8 5,7 5,9 5,6 5, Таблица 10 – Матрица планирования и результаты эксперимента для y Факто у12 у22 у32 у42 у52 y 2 (y 2-у12)2 (y 2-у22)2 (y 2-у52)2 S2u{y1} (y 2-у32)2 (y 2-у42) № ры х1 х2 х 1 - - - 1,47 1,48 1,58 1,6 1,65 1,55 0,00739 0,00577 0,00576 0,00190 0,00883 0, - 0,88 0,85 0,92 0,94 0,92 0,90 0,00048 0,00270 0,00032 0,00140 0,00032 0, 2+ + - 1,21 1,16 1,22 1,23 1,17 1,19 0,00014 0,00144 0,00048 0,00100 0,00078 0, 3 1,0 1,07 0,00250 0,00810 0,00640 0,01690 0,00490 0, 4 + + - 1,02 0,98 1,15 1, 6,1 5,40 0,36000 0,01000 0,16000 0,04000 0,00490 0, 5- - + 4,8 5,5 5,0 5, 5,3 5,42 0,17640 0,77440 0,01440 0,04840 0,01440 0, 6+- + 5,0 6,3 5,3 5, 7 - + + 7,52 6,98 7,55 7,63 7,65 7,46 0,00291 0,23619 0,00705 0,02690 0,03390 0, 8 + + + 6,78 7,26 7,13 7,4 7,6 7,23 0,20611 0,00067 0,01081 0,02760 0,13400 0, Таблица 11 – Матрица планирования и результаты эксперимента для y Факто у13 у23 у33 у43 у53 y 3 (y 3-у13)2 (y 3-у23)2 (y 3-у53)2 S2u{y1} (y 3-у33)2 (y 3-у43) ры № х1 х2 х 1 - - - 0,03 0,01 0,03 0,02 0,01 0,02 0,00010 0,00010 0,00010 0 0,00010 0, - 0,37 0,42 0,38 0,39 0,40 0,39 0,00048 0,00078 0,00014 0,000004 0,00006 0, 2+ 0 0,00040 0,00010 0,00010 0,00040 0, 3- + - 0,35 0,33 0,34 0,36 0,37 0, 4 + + - 0,60 0,59 0,62 0,61 0,63 0,61 0,00010 0,00040 0,00010 0 0,00040 0, + 0,15 0,14 0,16 0,15 0,17 0,15 0,00001 0,00019 0,00003 0,00001 0,00025 0, 5- + 0,24 0,25 0,22 0,24 0,28 0,24 0,00003 0,00001 0,00067 0,00003 0,00115 0, 6+ + + 0,33 0,30 0,32 0,33 0,32 0,32 0,00010 0,00040 0 0,00010 7- 0, 8 + + + 0,36 0,35 0,34 0,34 0,31 0,33 0,00048 0,00014 0,00006 0,000004 0,00078 0, Таблица 12– Матрица планирования и результаты эксперимента для y Факто у14 у24 у34 у44 у54 y 4 (y 4-у14)2 (y 4-у24)2 (y 4-у54)2 S2u{y1} (y 4-у34)2 (y 4-у44) № ры х1 х2 х 1 - - - 0,09 0,06 0,08 0,05 0,07 0,07 0,00040 0,00010 0,00010 0,00040 0 0, - 0,48 0,45 0,48 0,47 0,46 0,45 0,00014 0,00032 0,00014 0,000004 0,000064 0, 2+ + - 0,36 0,35 0,39 0,38 0,33 0,36 0,000004 0,00014 0,00078 0,00032 0,00102 0, 3 4 + + - 0,63 0,69 0,65 0,64 0,63 0,64 0,00032 0,00176 0,000004 0,00006 0,00032 0, + 0,15 0,09 0,16 0,12 0,13 0,13 0,00040 0,00160 0,00090 0,00010 5- - 0, + 0,30 0,33 0,36 0,34 0,38 0,34 0,00176 0,00014 0,00032 0,000004 0,00144 0, 6+ + + 0,36 0,35 0,33 0,39 0,42 0,37 0,00010 0,00040 0,00160 0,00040 0,00250 0, 7 8 + + + 0,39 0,43 0,39 0,40 0,42 0,40 0,00025 0,00057 0,000256 0,00003 0,00019 0, Обработка результатов экспериментальных данных включает в себя исключение резко выделяющихся данных, определение числовых характеристик случайных величин: среднего значения, дисперсии и среднеквадратичного отклонения, коэффициента вариации и вида распределения случайных величин.

1m среднее значение случайных величин: Y Yi, m i где Yi –- значения случайных величин;

1m дисперсия полученных величин S 2 {Y } (Yi Y ) m 1 i 1.

(Yi max Y ) m Расчетное значение Смирнова-Грабса при Yimax VR max S{Y } m (Yi min Y ) m при Yimin VR min S{Y } m Критерий Смирнова-Грабса позволяет исключить резко выделяющиеся данные VRmax и VRmin путем их сравнения с табличными значениями Vт при условии, что с вероятностью 0,95 гарантийная погрешность не превышает 5%.

Если VRmax Vт, VRmin Vт,то Ymin и Ymax исключаются из дальнейшей статистической обработки.

Проверка гипотезы об однородности дисперсий с помощью критерия S u2max {Y } Кочрена: Gr N S {Y } u u Если табличное значение критерия Кочрена больше расчетного, то дисперсии однородны и ПФЭ обладает свойствами воспроизводимости. Если нет – дисперсии неоднородны (опыты неравноточны и нужно увеличивать число повторных опытов).

Коэффициенты регрессии определяются по следующим формулам:

N Yu (i=0,1,…,M) x bi ij N u N x ju Yu (ij) x bij iu N u N x ju xlu Yu (ijl) x bijl iu N u Для проверки значимости коэффициентов регрессии используется bi критерий Стьюдента: t R {bi }, где S{bi} – среднее квадратичное отклонение S{bi } выборочного коэффициента регрессии.

Расчет значимости коэффициентов регрессии приведен в таблице 13.

Таблица 13 – Расчет значимости коэффициентов регрессии Квадратичная Расчетные Табличные Дисперсия Коэффициенты ошибка значения t- значения t коэффициентов уравнений коэффициентов критерия критерия регрессии регрессии Стьюдента Стьюдента y1 – длина нити в петле цепочки b0 71, 3, b1 -1, -0, b2 2, 0, b3 51, 2,34 2, 0,0020 0, pd=0,95;

f= b12 0, 0, b13 1, 0, b23 1, 0, b123 -1, -0, y2 – длина нити в петле трико b0 80, 3, b1 -2, -0, b2 9, 0, b3 55, 2,59 2, 0,0022 0, pd=0,95;

f= b12 0, 0, b13 1, 0, b23 10, 0, b123 -2, -0, y3 – усилие. Необходимое для выдергивания утка из переплетения трико b0 0,35 89, b1 0,12 29, b2 0,1 24, b3 -0,04 9,62 2, 0,000015 0, pd=0,95;

f= b12 -0,04 9, b13 -0,05 13, b23 -0,02 5, b123 -0,008 2, y4 – усилие, необходимое для выдергивания утка из переплетения цепочка b0 0,31 118, b1 0,09 36, b2 0,1 39, b3 -0,04 15,32 2, 0,000006 0, pd=0,95;

f= b12 -0,02 9, b13 -0,07 25, b23 -0,04 14, b123 0,005 1, Если табличное значение больше расчетного, то гипотеза о значимости коэффициентов регрессии не отвергается. Незначимость может быть обусловлена малым интервалом варьирования факторов, большой дисперсией воспроизводимости вследствие влияния неуправляемых факторов или расположением основного фактора варьирования близко к точке частного экстремума Y по этому фактору. В случае незначимости коэффициента регрессии он может быть отброшен без пересчета остальных. С учетом значимости коэффициентов регрессии получены уравнения:

1. Для длины нити в петле цепочки:

y1=3,24+0,1x2+2,34x3;

2. Для длины нити в петле трико:



Pages:     | 1 || 3 |
 





 
© 2013 www.libed.ru - «Бесплатная библиотека научно-практических конференций»

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