Текстильные материалы технического назначения широко используются в различных отраслях народного хозяйства. В отличие от аналогичных материалов бытового назначения они характеризуются более высокими физико-механическими и эксплуатационными показателями. Эксплуатационные показатели материалов технического назначения обусловлены их целевым назначением. Наибольшей популярностью пользуются технические ткани, используемые для защиты человека от воздействия вредных техногенных условий производства.
Все большее внимание текстильщиков уделяется созданию технических тканей, защищающих человека от неблагоприятных воздействий. Одними из наиболее вредных воздействий на человеческий организм является вибрация и высокая температура [2].
Как известно, взаимодействие исполнительных органов ручных машин (например, все виброинструменты) c объектами производства носит резко выраженный динамический характер. По мере совершенствования и разработки новых образцов ручных машин возрастает интенсивность их работы. Вместе с тем всё больше повышаются требования к гигиеническим нормам вибрации, воспринимаемой руками оператора.<<naz1.wmf>>Поэтому, проблема борьбы с вибрацией является важной социальной проблемой. Одной из направлений этой борьбы является вибрационная защита. Вибрационная защита-это совокупность средств и методов уменьшения вибрации, воспринимаемой защищаемыми объектами [4].
Одним из средств вибрационной защиты является виброизоляция оператора. Виброизоляция, как метод вибрационной защиты, заключается в размещении между источником вибрации и защищаемым объектом, обладающем надлежащими параметрами деформируемых устройств, -виброизоляторов. В данной работе предлагается в качестве виброизолятора использовать неразрезную основоворсовую ткань, так как особенностью ее строения является многослойность структуры, вследствии чего, происходит снижение величины воздействия вибрации.
Поэтому целью данной работы является исследование технологического процесса выработки основоворсовой ткани, обладающей максимальной виброустойчивостью.
Одной из характеристик виброустойчивости основоворсовой ткани является величина статической осадки. Величина статической осадки ткани показывает способность ткани сопротивляться внешним воздействиям. Этот показатель ткани важен в случаях работы под действием динамических сил. Например, в качестве обивочного материала для мебели.
В качестве виброизолятора предлагается использовать конструкционный материал, обладающий необходимыми свойствами – неразрезная двухполотенная основоворсовая ткань: с использованием хлопчатобумажной нити в утке – в дальнейшем именуемой I – вариант, с капроновой нитью в утке – II – вариант [1].
Предлагаемая для погашения вибрации ткань, представляет собой конструкционную систему, состоящую условно из двух слоев, соединенных поперечными нитями или стойками.
Рис. 1. Схема конструкционного материала из неразрезной двухполотенной основоворсовой ткани: FA – величина возмущающей силы, Н; xст – величина статической осадки под действием возмущающей силы (веса виброинструмента и усилий оператора при выполнении работ), мм; bT – толщина виброизоляционного слоя или конструкционного материала в свободном состоянии, мм; 1 – верхний слой конструкционного материала; 2 – нижний слой конструкционного материала; 3 –поперечные стойки, соединяющие два слоя
Образцы двухполотенной основоворсовой неразрезной ткани вырабатывались двухзевным способом на ткацком станке ТВ-160-ШЛ в лаборатории ткачества кафедры «Технология текстильного производства» Камышинского технологического института (филиала) Волгоградского государственного технического университета
Для получения неразрезной двухполотенной основоворсовой ткани на ткацком станке был отключен механизм для разрезания ворса, а отвод ткани из зоны формирования производился на один товарный валик [3].
Руководствуясь данными условиями и в результате проведения предварительного эксперимента, были выбраны факторы, оказывающие существенное влияние на процесс формирования ткани, ее физико-механические, в том числе и вибрационные свойства:
В качестве выходного параметра для исследования устойчивости материала сопротивляться внешним воздействиям выбрана величина статической осадки. В результате проведения предварительного эксперимента, были выбраны следующие входные параметры:
– Х1 – плотность ткани по утку, н/дм;
– Х2 – величина подачи ворсовой основы, мм;
– Х3 – величина внешнего воздействия, г/мм2.
Все они отвечают требованиям, предъявляемым к факторам варьирования. Значения переменных факторов изменялись в пределах, не нарушающих нормальной работы ткацкого станка [5, 6].
По компьютерным снимкам микросрезов выработанных образцов ткани было проанализировано поведение поперечных нитей ворсовой основы под нагрузкой. Изготовление микросрезов осуществлялось по методике, разработанной на кафедре ткачества МГТУ им. А.Н. Косыгина. На рис. 2 представлен образец микросреза ткани под действием статической нагрузки.
В результате проведенных экспериментов по матрице планирования Бокс – 3 получены значения статической осадки виброизолятора, представленные в таблице.
Экспериментальные данные статической осадки виброизолятора
|
№ опыта |
Кодированные значения факторов |
Натуральные значения факторов |
Статическая осадка, Хст, мм |
Статическая осадка, Хст, мм |
||||
|
Х1 |
Х2 |
Х3 |
Х1 н/дм |
Х2 мм |
Х3 гс/см2 |
I – вариант |
II – вариант |
|
|
1 |
+ |
+ |
+ |
304 |
4.0 |
200 |
1,657 |
1,83 |
|
2 |
- |
+ |
+ |
182 |
4.0 |
200 |
2,632 |
2,662 |
|
3 |
+ |
- |
+ |
304 |
1.5 |
200 |
0,413 |
0,623 |
|
4 |
- |
- |
+ |
182 |
1.5 |
200 |
0,685 |
0,79 |
|
5 |
+ |
+ |
- |
304 |
4.0 |
20 |
0,485 |
0,677 |
|
6 |
- |
+ |
- |
182 |
4.0 |
20 |
1,262 |
1,212 |
|
7 |
+ |
- |
- |
304 |
1.5 |
20 |
0,214 |
0,28 |
|
8 |
- |
- |
- |
182 |
1.5 |
20 |
0,325 |
0,313 |
|
9 |
+ |
0 |
0 |
304 |
2.75 |
110 |
0,759 |
0,768 |
|
10 |
- |
0 |
0 |
182 |
2.75 |
110 |
1,328 |
1,444 |
|
11 |
0 |
+ |
0 |
243 |
4.0 |
110 |
1,624 |
1,854 |
|
12 |
0 |
- |
0 |
243 |
1.5 |
110 |
0,456 |
0,543 |
|
13 |
0 |
0 |
+ |
243 |
2.75 |
200 |
1,389 |
1,302 |
|
14 |
0 |
0 |
- |
243 |
2.75 |
20 |
0,566 |
0,366 |
Обработка результатов проводилась на ЭВМ, в результате которой получены математические модели зависимости статической осадки от плотности ткани по утку Х1, н/дм, величины подачи ворсовой основы Х2, мм и величины внешнего воздействия Х3, г/мм2:
– виброизолятор I – вариант:
– виброизолятор II – вариант:
Анализ уравнений позволил сделать следующие выводы:
- наибольшее влияние на статическую осадку оказывает величина подачи ворсовой основы, от которой зависит толщина ткани;
- при увеличении величины подачи ворсовой основы и величины внешнего воздействия, статическая осадка увеличивается;
- при увеличении плотности ткани по утку, статическая осадка уменьшается.
Вывод
- В результате проведенных экспериментальных исследований технологического процесса выработки ткани основоворсовой ткани на ткацком станке ТВ-160-ШЛ по данным активного эксперимента, проведенного по матрице планирования Бокс-3 получены математические модели зависимости статической осадки ткани от заправочных параметров ткацкого станка.
- Проведённые экспериментальные исследования зависимости величины статической осадки основорсовой ткани, вырабатываемой на ткацком станке ТВ-160ШЛ от заправочных параметров ткацкого станка позволили сделать вывод о том, что эта зависимость носит нелинейный характер.
- Анализ полученных уравнений позволяет сделать вывод о том, что наибольшее влияние на устойчивость материала сопротивляться внешним воздействиям оказывает величина подачи ворсовой основы, от которой зависит толщина ткани, при увеличении величины подачи ворсовой основы и величины внешнего воздействия, статическая осадка увеличивается.
Рис. 2. Образец микросреза основорсовой ткани под действием статической нагрузки