CC BY
96
УДК 677.025.1.075.6
автоматизированное проектирование параметров петельной структуры основовязаного ластичного трикотажа
Морозова Л.В.,
кандидат технических наук, доцент, декан технологического факультета,
ФГОУВПО «Российский государственный университет туризма и сервиса», г. Москва,
Пивкина К.С., аспирант,
ФГОУВПО «Российский государственный университет туризма и сервиса», г. Москва,
Николаева О.Н.,
студентка,
ФГОУВПО «Российский государственный университет туризма и сервиса», г. Москва.
The authors develop the method of computer-aided parameter design for chain stitch structures in foundation ribs fabric and offer a formula for calculating the thread length in the structural elements of rib stitch. The mathematical description serves as a basis for the algorithm, which calculates parameter design for chain stitch structures in foundation ribs fabric. The structuring scheme of the computer-aided design algorithm and the Turbo-Pascal software allow calculating the basic parameters for the rib stitching. The new program significantly reduces the design time and increases the value accuracy in the calculation.
Статья посвящена актуальной задаче — разработке метода автоматизированного проектирования параметров петельной структуры основовязаного ластичного трикотажа. Выведены формулы для расчета длины нити в структурных элементах ластичных переплетений. На основе математического описания создан алгоритм проектирования параметров петельной структуры основовязаных ластичных переплетений, приведена структурная схема алгоритма автоматизированного проектирования и создан программный продукт в системе программирования ТУРБО-ПАСКАЛЬ, с помощью которого можно рассчитывать основные параметры переплетений. Созданная программа позволяет значительно сократить время на выполнение расчетных работ, одновременно получив более точные значения при расчетах.
Ключевые слова: основовязаный ластичный трикотаж, автоматизированное проектирование параме-
тров петельной структуры.
В современных условиях рыночной экономики актуальной задачей производителей одежды наряду с повышением производительности и качества является улучшение и частое обновление ассортимента изделий. В структуре ассортимента одежды в последнее годы все больший объем занимает одежда из трикотажа, что можно объяснить хорошими потребительскими свойствами трикотажных изделий и высокими техникоэкономическими показателями ее производства.
Изготовление высококачественной продукции, эффективность ее производства неразрывно связаны с решением задачи проектирования структурных параметров — наиболее ответственным этапом в цикле изготовления изделий.
При проектировании трикотажных изделий должны быть максимально использованы последние достижения науки и техники, а также
правильно выбраны оптимальные проектные решения, наиболее рациональным способом обеспечивающие выработку пользующейся спросом потребителей продукции по ресурсосберегающей технологии с высокой производительностью труда и минимальными производственными затратами, с учетом основных требований к гибким автоматизированным производствам.
Проектные решения с использованием гибких автоматизированных производственных процессов особенно актуальны для предприятий трикотажной промышленности. Использование систем автоматизированного проектирования на трикотажных предприятиях позволяет уменьшить время и затраты на разработку нового ассортимента. С развитием компьютерной техники появляются прекрасный потенциал для ускорения процесса исследования, повышается
точность инженерных расчетов, а также возможность разрабатывать и внедрять новые методики исследований различных видов трикотажных переплетений.
Существует огромное разнообразие трикотажных переплетений, но в настоящей работе мы ограничимся рассмотрением трикотажа основовязаных ластичных переплетений, которые могут найти широкое применение для трикотажных изделий различного назначения.
В настоящее время наиболее известным трикотажем, имеющим ластичную структуру, является кулирный ластик. Основовязаный ластичный трикотаж распространен значительно меньше, но в учебной и научно-технической литературе описаны главные основовязаные переплетения: ластичная цепочка, ластичное трико и ластичный атлас [1]. Анализ учебной и научнотехнической литературы позволил определить, что наряду с главными основовязаными переплетениями известны также производные, рисунчатые (платированные и филейные) и комбинированные основовязаные переплетения, имеющие ластичную структуру.
В последние годы появились новые виды основовязаных ластичных переплетений, которые еще не получили широкого распространения. Поэтому изучение и разработка новых структур основовязаных ластичных переплетений, представленных в работе [2], является важной и актуальной задачей для трикотажной промышленности.
Наиболее актуальными для технологии трикотажного производства являются две основные задачи. Первая задача — проектирование параметров структуры и поверхностной плотности трикотажа, вторая — технологическое обеспечение проектируемых показателей в процессе вязания на основе целенаправленного управления параметрами технологического процесса. Методы проектирования должны быть основаны на детальном изучении зависимости показателей свойств и внешнего вида от структурных параметров трикотажа.
В настоящее время в научно-технической литературе не описаны конкретные методы проектирования параметров петельной структуры для основовязаных ластичных переплетений, поэтому цель работы по проектированию параметров новых структур ластичных основовязаных переплетений является актуальной и важной для
внедрения современных технологий в практику трикотажного производства. Нами был проведен анализ известных методов проектирования структурных параметров трикотажа, на основании которого для проектирования параметров структуры основовязаных ластичных переплетений был выбран метод проектирования, предложенный А.С. Далидовичем [1]. Данный метод дает более четкое и наглядное представление о петельной структуре трикотажа, а также наиболее применим при проектировании параметров петельной структуры трикотажа основовязаных переплетений.
Для определения параметров петельной структуры основовязаных ластичных переплетений необходимо произвести расчёт длины нити в элементах петельной структуры (остовах) 1о и в связях между ними (протяжках) 1пр.
На рис. 1 представлена геометрическая модель основовязаного платированного ластика 1+1. Все остовы петель в трикотаже переплетения платированный ластик 1+1 одинаковые и состоят из двух нитей, наложенных друг на друга. На представленном изображении видно, что длина нити в остове состоит из суммы отрезков двух петельных палочек аб и гд, а также игольной дуги бвг
Рис. 1. Геометрическая модель основовязаного платированного ластика 1+1
Длина нити в остовах петель определяется по формуле [1]:
1о=аб+бвг+гд.
Длина дуги бвг равна половине окружности с радиусом R, который определяется по формуле:
R=(3хdc)/2, (мм) (1),
где dc — суммарный диаметр нити в остове, определяемый из условия, что остов образуется из двух нитей.
Величина суммарного диаметра нити определяется по формуле:
dс =(dр+dу)/2, (мм) (2),
где dр — суммарный расчетный диаметр нити,
dу — суммарный условный диаметр нити.
Входящие в формулу (2) диаметры нитей определяются следующим образом:
dр = 0.0357 ^Т/5 (мм) (3),
dу = 0.0357УТ/у^ (мм) (4),
где Т — линейная плотность нити, текс,
5 — объёмная масса нити, г/см3, у — плотность вещества нити, г/см3.
Итак, длина дуги бвг определяется по формуле:
£д=( 3хпхdс)/2,
выражая £д через петельный шаг, получим
£д = 0.5п(0.5А+dс), (мм) (5).
Длины петельных палочек остова петли аб и гд равны между собой и рассчитываются из треугольника абк (см. рис. 1)
£п =аб=гд=^В2+&~2, (мм) (6).
где В — высота петельного ряда.
Таким образом, общая длина нити в остове петли основовязаного трикотажа платированных переплетений определяется по формуле:
1о=0.5п (0.5А+dс)+2VВ2+d2с, (мм) (7).
Длину нити в протяжках, соединяющих остовы петель двух соседних лицевых или изнаночных петельных столбиков можно рассчитать по
геометрической модели, приведенной на рис. 2
[3].
Протяжку ге можно рассматривать как гипотенузу прямоугольного треугольника гве, т.е. ее длина может быть определена по формуле:
ге2=вг2+ве2,
где вг и ве — катеты прямоугольного треугольника гве.
Рис. 2. Геометрическая модель переплетения
Рассмотрим прямоугольник абвг, у которого сторона аб равна стороне вг (аб=вг=В), следовательно, один катет прямоугольного треугольника является высотой петельного ряда В без учёта наклона петельных палочек, другой катет ве определяется по петельному шагу, т.е. ве =А.
Таким образом, длина нити в протяжке равна гипотенузе ге прямоугольного треугольника гве
«прЛИ(В)2+(А)2.
Протяжка в основовязаных переплетениях может соединять петли, находящиеся не в смежных петельных столбиках, а через один или через несколько, поэтому при расчете длины петли вводят коэффициент К, следовательно
«прИВ2+(К3А)2 (8),
где К — коэффициент, показывающий, сколько петельных столбиков пересекает протяжка или сколько петельных шагов укладывается в её горизонтальной проекции.
В данном случае К3=1, т.к. только один петель-
ный шаг укладывается в горизонтальной проекции протяжки. Кроме того, при расчете длины петли необходимо учитывать, какие именно палочки петель соединяются протяжками, по-сокльку от этого зависит фактическая величина петельного шага.
Горизонтальная проекция протяжки может равняться целому числу петельных шагов или быть больше или меньше этого числа на некоторую величину к, равную двум толщинам нити, из которой выработан данный трикотаж.
Если петельный шаг укладывается в горизонтальной проекции протяжки целое число раз, т.е. к=0, а это бывает, если протяжка соединяет одноименные палочки петель. В данном случае протяжки соединяют правые палочки петель (см. рис. 2), таким образом, горизонтальная проекция протяжки равна одному петельному шагу и её длина определяется по формуле (8).
Если горизонтальная проекция протяжки больше целого числа петельных шагов на величину, равную 2d, то есть k=2d, таким образом, рассматривая прямоугольник абвг, можно сделать вывод, что сторона бв=2d (см. рис. 3). При этом длина протяжки определяется по формуле:
«пр=^ВН(К3А+25с)г (9).
Такие протяжки имеются у переплетений, в которых соединяются разноименные палочки петель, причем направление протяжки одинаково с последовательностью наименования протяжек.
Это значит, что при соединении левой палочки одной петли с правой палочкой — снизу слева вверх направо. Например, протяжка 3 соединяет левую палочку 4 с правой палочкой 5. В данном случае горизонтальная проекция протяжки больше одного петельного шага на величину, равную двум толщинам нити.
Особенностью протяжек ластичных переплетений является то, что они соединяют петли, находящиеся в двух различных плоскостях, т.е. с разных сторон полотна. Кроме того, петли, соединяемые протяжками, сдвинуты одна по отношению к другой на половину высоты петельного ряда. Поэтому в отличие от приведенных выше однослойных переплетений, длина протяжки петель ластичного основовязаного трикотажа рассматривается как диагональ параллелепипеда вк (см. рис. 4).
Рис. 3. Геометрическая модель переплетения
Известно, что квадрат диагонали параллелепипеда равен сумме квадратов трёх его сторон, следовательно: вк2=аг2+гд2+де2,
где аг и гд — стороны параллелепипеда, де — высота параллелепипеда.
Рис. 4. Геометрическая модель переплетения
Рассматривая прямоугольник абвг, у которого аб=вг=де=В (без учёта наклона петельных палочек), следовательно высота параллелепипеда де равна половине высоты петельного ряда, одна сторона основания гд — толщине трикотажа М, а другая аг — петельному шагу А, умноженному на коэффициент К, плюс—минус (к5+^).
Таким образом, длина протяжки (£пр.2)
равна диагонали параллелепипеда вк £пр.2=^(аг)2+(гд)2+(де)2.
Следовательно, длина протяжки двухслойного основовязаного переплетения выражается формулой:
1пр = ^В2/4Т]К3А±(к5+ас)]2+М2 (10),
где К3 — коэффициент, показывающий, сколько петельных столбиков пересекает протяжка или сколько петельных шагов укладывается в ее горизонтальной проекции;
k5+d — расстояние между палочками петель у их основания;
М — толщина трикотажа.
Перед выражением (к^) ставится знак «+» или «—» в зависимости от того, какие палочки петель соединяет протяжка и куда она направлена. Палочки петель могут соединяться различными способами, в зависимости от чего изменяется значение (к^).
Формула для нахождения толщины трикотажа (М) имеет следующий вид:
М = к4 х dс, (мм) (11),
где dс — средний диаметр нити, мм;
к4 — коэффициент, принимаемый при расчете равным (4^6^с в зависимости от расположения протяжек в переплетении.
В петлях, где протяжка соединяет одноименные палочки петель: правую с правой (см. рис.
4), выражение к^=0, т.к. петельный шаг укладывается в длине основания параллелепипеда, диагональю которого является протяжка, целое число раз.
Для таких переплетений формула определения длины протяжки имеет вид:
1пр= ^В2/4 + (К3А)2+М2 ' (12).
На рис. 5 приведена геометрическая модель ластичного переплетения. Протяжка ад соединяет разноименные палочки петель: левую с правой, причём направление протяжки аналогично последовательности наименования палочек петель.
Выражение (k5+d) имеет положительное значение, если длина основания параллелепипеда, диагональю которого является протяжка, больше целого числа петельных шагов на величину (к5+ф.
Для таких переплетений формула определения длины нити в протяжке имеет вид
1пр= ^В2/4 + [КА+Кк^^+М2
(13).
Рис. 5. Геометрическая модель переплетения
Учитывая, что во всех гладких ластичных переплетениях палочки петель в их основании соприкасаются между собой, т.е. к5=0, формула приобретает вид:
1пр= ^в2/4Т(К^±ас)2+М2
(14).
При проектировании основных параметров петельной структуры основовязаных ластичных переплетений нами рассчитывались следующие параметры: петельный шаг (А), высота петельного ряда (В), плотность по горизонтали (Пг), плотность по вертикали (Пв), а также поверхностная плотность нити ^) по следующим формулам
[4].
Петельный шаг переплетения
А=к1 х dс (мм)
(15),
высота петельного ряда переплетения
В=к2 х dс (мм)
(16),
где к1, к2 — коэффициенты, заложенные в основу геометрического метода профессора А.С. Далидовича для трикотажа в максимально плотном состоянии;
плотность по горизонтали (Пг) и плотность по вертикали (Пв)
Пг=100/А (пет.ст), (17),
Пв=100/В (пет.ряд) (18),
поверхностная плотность трикотажа
ps =10-4х Пг х Пв х I х Т, (г/м2) (19).
Анализируя вышеприведенные формулы, можно сделать вывод, что при проектировании затрачивается много времени именно на выполнение расчетных работ по оценке вариантов решений, а также анализ справочных материалов и подготовку технической документации. Выполнение этих работ существенно облегчается при использовании систем автоматизированного проектирования. В связи с развитием компьютерной техники особую актуальность приобретает вопрос о внедрении компьютерных технологий во все области науки.
Проектные решения с использованием гибких автоматизированных производственных процессов особенно актуальны для предприятий трикотажной промышленности, т.к. эти предприятия выпускают готовые к продаже изделия, ассортимент которых изменяется в соответствии с запросами потребителей и новыми требованиями к художественному оформлению изделий, диктуемыми направлениями моды. Автоматизированное проектирование является одним из актуальных направлений совершенствования технологической подготовки производства, обеспечивающих высокое качество и эффективность проектных решений.
Применение систем автоматизированного проектирования связано с созданием новых и использованием имеющихся компьютерных программ, которым передано выполнение трудоемких и сложных технологических задач. Поэтому разработчики новых алгоритмических языков стремятся к тому, чтобы программирование было как можно более простым и доступным широкому кругу людей. Прикладные программы и системы, предназначенные для решения профессиональных задач, помогают специалисту справиться с огромным объемом информации, систематизировано хранить, быстро находить, обрабатывать и многократно использовать наработанные данные, а также создавать на их основе новые информационные массивы. Опыт использования прикладных программ на предприятиях легкой промышленности позволяет сделать вывод о том, что наиболее эффективным и удобным является сочетание нескольких видов прикладных программ в рамках единой информационной среды.
Язык ТУРБО-ПАСКАЛЬ, утвержденный в
качестве стандартного в 1979 г., благодаря своей эффективности, простоте и логичности быстро получил широкое распространение во всем мире. Язык ТУРБО-ПАСКАЛЬ позволяет наряду с небольшими несложными программами создавать структурированные программы трудоемких и сложных вычислений. Чтобы пользователь при составлении программ не допускал ошибок или смог обнаружить их и исправить, в языке предусмотрено предварительное указание типов данных, участвующих в программе, и обязательная информация обо всех элементах программы, таких, как константы, переменные, подпрограммы. Язык позволяет рационализировать рабочий процесс программирования, постепенно уточняя отдельные части программы.
Достоинством языка ТУРБО-ПАСКАЛЬ является возможность использования широкого набора разных типов данных. Тип данных определяет возможные значения констант, функций, выражений, принадлежащих к этому типу, форму представления в ЭВМ и операции, которые могут выполняться над ними [4].
Для осуществления процесса автоматизированного проектирования с использованием ЭВМ в первую очередь необходимо иметь детальное описание структуры проектируемого трикотажа, методов автоматизированного определения элементов структуры трикотажа с учетом информации об узоре, а также алгоритм расчета основных параметров. Таким образом, исходными данными для осуществления процесса проектирования является т.н. база данных. В базе данных содержится вся необходимая информация о переплетении, она включает в себя различные данные о видах пряжи, из которых выработан трикотаж или изделие, данные о структуре вырабатываемого трикотажа, патрон — матрица рисунка, а также весь перечень входных параметров, необходимых для дальнейшего осуществления всех этапов проектирования.
В табл. 1 приведены значения входных параметров, необходимых для составления программы автоматизированного проектирования параметров петельной структуры основовязаных ластичных переплетений.
На основе математического описания разработан алгоритм проектирования параметров петельной структуры основовязаных ластичных переплетений. Структурная схема алгоритма представлена на рис. 6: блок 1 — начало рабо-
ты алгоритма; исходными данными программы (блок 2) является перечень входных параметров, представленных в табл. 1.
Расчет толщина нити производится в блоках 3—5 в соответствии с формулами (2—4). В блоках 6—9 определяются параметры петельной структуры трикотажа по формулам (15—18), а
также длина нити в остовах петель по формуле (7). В блоках 10—11 производится расчет длины нити в протяжках однослойных переплетений (V). В блоке 10 идет проверка условия вида протяжек, соединяющих одноименные палочки петель (У1).
В блоке 11 производится расчет длины нити в
Таблица 1
Входные параметры
Наименование входных параметров Обозначение в формулах Обозначение в программе Единицы измерений
1. Линейная плотность пряжи в остовах петель Т1 Т1 текс
2. Линейная плотность пряжи в протяжках однослойных переплетений Т2 Т2 текс
3. Линейная плотность пряжи в протяжках двухслойных и производных переплетениях Т3 Т3 текс
4. Объемные массы пряжи 51; 52; 53 s1; s2;s3 г/см3
5. Плотности вещества у1; у2; у3 Лj2;j3 г/см3
6. Коэффициент, использующийся для определения петельного шага (А) к1 к1
7. Коэффициент, использующийся для определения высоты петельного ряда (В) к2 к2
8. Коэффициент, показывающий, сколько петельных столбиков пересекает протяжка кз кз
9. Коэффициент, использующийся для определения толщины трикотажа к4 к4
10. Расстояние между палочками петель у их основания к5 к5 мм
11. Количество остовов в раппорте к6
12. Количество протяжек типа VI к7.1
13. Количество протяжек типа V2 к7.2
14. Количество протяжек типа W1 к8.1
15. Количество протяжек типа W2 к8.2
16. Количество протяжек типа Р1 к9.1
17. Количество протяжек типа Р2 к9.2
18. Коэффициент, определяющий количество петель в раппорте к10
протяжках, соединяющих разноименные палочки петель (У2). Если такой вид протяжек присутствует в данном переплетении, то производится расчет длины нити в протяжке по формуле (9), если нет, то выполняется переход к блоку 12.
В блоках 12—13 производится расчет длины нити в протяжках двухслойных переплетений (W). В блоке 12 идет проверка условия вида протяжек, соединяющих одноименные палочки петель ^1). Если такой вид протяжек присутствует в данном переплетении, то производится расчет длины нити в протяжке по формуле (2.12), если нет, то выполняется переход к блоку 13. В блоке 13 производится расчет длины нити в протяжках соединяющих разноименные палочки петель ^2). Если такой вид протяжек присутствует в данном переплетении, то производится расчет длины нити в протяжке по формуле (13), если нет, то выполняем переход к блоку 14.
В блоках 14—15 производится расчет длины нити в протяжках производных переплетений (Р). В блоке 14 идет проверка условия вида про-
тяжек, соединяющих одноименные палочки петель (Р1). Если такой вид протяжек присутствует в данном переплетении, то производится расчет длины нити в протяжке, если нет, то выполняем переход к блоку 15. В блоке 15 производится расчет длины нити в протяжках соединяющих разноименные палочки петель (Р2).
Если такой вид протяжек присутствует в данном переплетении, то производится расчет длины нити в протяжке по формуле (2. 42), если нет, то выполняем переход к блоку 16.
В блоках 16—18 производится расчет поверхностной плотности нити. В блоке 16 производится расчет длины нити в раппорте ^рап) в соответствии с заданным видом переплетения.
В блоке 17 — расчет средней длины нити в петле по формуле
£ср = Lрап/ К10, (мм)
(20).
В блоке 18 производится расчет поверхностной плотности нити по формуле (19).
Рис. 6. Структурная схема алгоритма автоматизированного проектирования параметров петельной структуры основовязаных ластичных переплетений
В блоке 19 выводятся результаты расчета:
1) плотность по горизонтали (Пг);
2) плотность по вертикали (Пв);
3) петельный шаг (А);
4) высота петельного ряда (В);
5) длина нити в остовах петель (£о);
6) длина нити в протяжках (£пр) в соответствии с заданным видом переплетения;
7) длина нити в раппорте (Ьрап);
8) средняя длина нити в петле (£ср);
9) поверхностная плотность нити ^). Блок 20 — конец работы алгоритма.
Для проектирования параметров петельной структуры основовязаных ластичных перепле-
тении в автоматизированном режиме создан программный продукт в системе программирования ТУРБО-ПАСКАЛЬ, с помощью которого определены все параметры петельной структуры трикотажа, представленные в блоке 19. Внешний вид разработанной программы представлен на рис. 7.
Таким образом, нами разработана методика проектирования параметров петельной структуры основовязаных ластичных переплетений в автоматизированном режиме, значительно сокращающая время на выполнение расчетных работ, а также увеличивающая возможность получения более точные значений при расчетах.
Рис. 7. Программный продукт в системе программирования ТУРБО-ПАСКАЛЬ для проектирования параметров петельной структуры основовязаных ластичных переплетений
Литература
1. Далидович А.С. Основы теории вязания. М.: Гизлегпром, 1948. 516 с.
2. Пивкина К.С., Морозова Л.В. Прогнозирование новых структур основовязаного трикотажа // Теоретические и прикладные проблемы сервиса. №3 (24), 2GG7. С. 41—48.
3. Каценеленбоген А.М., Галанина О.Д. Машины и технология основовязального производства, М.: 1966. 432 с.
4. Шаньгин В.Ф., ПоддубнаяЛ.М. Программирование на языке ТУРБО-ПАСКАЛЬ. М., 1991. 142 с.
