Оптимизация скорости настилания полотен текстильных материалов на настилочном оборудовании в швейном производстве Текст научной статьи по специальности «Механика и машиностроение»

УДК 658. 527

ОПТИМИЗАЦИЯ СКОРОСТИ НАСТИЛАНИЯ ПОЛОТЕН ТЕКСТИЛЬНЫХ МАТЕРИАЛОВ НА НАСТИЛОЧНОМ ОБОРУДОВАНИИ

В ШВЕЙНОМ ПРОИЗВОДСТВЕ

© 2014 г. В.А. Заев, Н.С. Мокеева, Е.В. Петрова

Заев Виктор Анатольевич - д-р техн. наук, профессор, зав. кафедрой «Высшая математика», Новосибирский технологический институт (филиал) Московского государственного университета дизайна и технологии. Тел. (383) 222-67-15. E-mail: tshi@yandex.ru

Мокеева Наталия Сергеевна - д-р техн. наук, профессор, зав. кафедрой «Технология и дизайн швейных изделий», Новосибирский технологический институт (филиал) Московского государственного университета дизайна и технологии. Тел. (383) 222-03-51. E-mail tshi@yandex.ru

Петрова Елена Владимировна - канд. техн. наук, доцент, кафедра «Технология и дизайн швейных изделий», Новосибирский технологический институт (филиал) Московского государственного университета дизайна и технологии. Тел. (383) 222-03-51. E-mail petrovaev0211@yandex.ru

Zaev Victor Anatolyevich - Doctor of Technical Sciences, professor, head of department «Higher Mathematics», Novosibirsk Technological Institute (Branch) of Moscow State University of Design and Technology. Ph. (383) 222-67-15. E-mail: tshi@yandex.ru

Mokeeva Natalya Sergeevna - Doctor of Technical Sciences, professor, head of department «Clothing Technology and Design», Novosibirsk Technological Institute (Branch) of Moscow State University of Design and Technology. Ph. (383) 222-0351. E-mail tshi@yandex.ru

Petrova Elena Vladimirovna - Candidate of Technical Sciences, assistant professor, department «Clothing Technology and Design», Novosibirsk Technological Institute (Branch) of Moscow State University of Design and Technology. Ph. (383) 222-03-51. E-mail petrovaev0211@yandex.ru

Рассматриваются вопросы, касающиеся технологического процесса раскроя материалов швейного предприятия с точки зрения управления качеством деталей кроя швейных изделий. В связи с этим представляет интерес задача расчета оптимальных режимов настилания полотен в соответствии с волокнистым составом и поверхностной плотностью ткани, а также массой и геометрическими размерами настилочной каретки, особенно это касается тканей, которые содержат эластан. Представлены результаты расчетов оптимальной скорости настилания для тканей с различным волокнистым составом на настилочном оборудовании НО-012.

Ключевые слова: швейные изделия; операции раскройного производства; точность кроя; линейные размеры деталей; технологические параметры настилания полотен.

The article deals with the issues concerning the technological process of cutting the materials at a sewing enterprise in the aspect of management of quality of cut details of garments. Special attention is paid to the task of calculation of the optimal modes of cloth spreading according to the fiber composition and surface density of the fabric, as well as the mass and geometry of spreading carriage, what specially concerns the fabrics containing elastan. The article presents the results of calculation of optimal speed of laying out the fabrics having different fiber composition using the spreading equipment NO-012.

Keywords: clothing; cutting operations; cutting accuracy; linear dimensions of details; technological parameters of cloth laying out.

Управление качеством деталей кроя швейных изделий предполагает установление технологических параметров, обеспечивающих точность кроя на всех основных операциях раскройного производства.

В процессе формирования настила в результате взаимодействия ткани с рабочими органами настилочного оборудования в полотнах возникают деформации, которые могут оказать существенное влияние на линейные размеры деталей. Особенно это касается тканей, которые содержат эластан.

В связи с этим представляет интерес задача расчета оптимальных режимов настилания полотен в соответствии с волокнистым составом и поверхностной плотностью ткани, а также массой и геометрическими размерами настилочной каретки.

Для определения натяжения ткани и возникающего в связи с этим напряжения и деформации полотен представим настилочную каретку в виде сплошного вращающегося диска с внутренней металлической втулкой и намотанной тканью. На рисунке изображена принципиальная схема работы настилочной машины и принцип настилания полотна при ее движении.

Настилание полотен производится при движении настилочной машины вдоль настилочного стола, при этом вращение происходит за счет натяжения ткани при вращении каретки. В соответствии с теоремой об изменении главного момента количества движения можно записать

dL0 dt

= TR - FTp R1,

(1)

где L0 - главный кинетический момент системы относительно оси О; Т - натяжение ткани; Fтр - сила трения настилочной каретки.

L01 = Ja ;

J = 2л|у(г)г 2dr

W = f ((У1 -у 2 ) R4 +у 2 R 4 )

4\ V

R

где у1 - удельная плотность материала втулки; у2 -удельная плотность ткани.

Кинетический момент настилаемого полотна относительно оси О определяется выражением

где R0 - начальное значение радиуса каретки. Подставляя (3) в (2), получим:

L02) =у 2*V (R0R - R3

);

dL0 dt

nV ' 2

-(У1 -У2)R4 -3у2R2 + 2у2Ro2

R 2

f «>

Учитывая, что радиус каретки с каждым полным оборотом уменьшается на величину толщины ткани,

можем записать:

R = R0, 2л

(5)

Рис. 1. Схема работы (функционирования) настилочной каретки: Я1 - радиус внутренней втулки каретки; Я0 - начальное значение радиуса каретки; Я - текущее значение радиуса каретки; ф - угол поворота каретки; V - скорость движения каретки; ю - угловая скорость вращения барабана (вала); О - ось вращения вала

Учитывая, что в состав системы входит каретка с тканью и настилаемое полотно, можно записать

т - ¿1 . ¿(2)

где ¿(01) - кинетический момент вращающегося барабана (каретки); ¿(02) - кинетический момент настилаемого полотна относительно оси О.

Кинетический момент каретки с тканью может быть рассчитан как вращающийся плоский диск переменной плотности. В этом случае получим

где ф - угол поворота настилочной каретки; h - толщина ткани.

Подставляя в уравнение (1) соотношения (4) и (5), получим выражение для определения натяжения ткани Т при настилании каждого полотна:

T =

_FTPR1 | (у1 -у2)RI4V2h , у2V2hr

R

4R 4

4

3 - 21

2

. (6)

Учитывая, что настилочная каретка представляется в виде сплошного диска, состоящего из материалов различной плотности, сила трения в соотношении (6) будет определяться выражением

Ftp = kng ((у 2 - у1 R +у2R2 ) .

(7)

С учетом (5) текущее значение радиуса каретки Я находим по формуле:

R=Ro-"-5

(8)

где J - момент инерции диска; ю - угловая скорость вращения; у (г) - удельная плотность материала.

Принимая во внимание, что плотность втулки и намотанной ткани различны, получим кинетический момент вращающегося диска.

Поскольку натяжение в полотне зависит от скорости движения настилочной машины, то управление качеством деталей кроя связано с оптимизацией этого технологического параметра.

В этом случае задачу оптимизации движения каретки можно сформулировать следующим образом: определить максимально допустимую скорость настилания ткани, обеспечивающую выполнение заданных ограничений на величину допустимых напряжений и деформаций в полотнах. Формально задачу оптимизации можно записать в следующем виде:

V ^ max;

(9)

L(02) = m1VR,

(2)

где т1 - масса настилаемого полотна.

Масса полотна может быть вычислена как масса смотанной ткани с каретки

m = у 2л( Ro2 - R2):

(3)

I ст < ст ;

I ^

I е < е ;

(10) (11)

где ст и е - соответственно напряжение и деформация ткани, которые возникают в результате настила*

ния полотен; ст - допустимое значение напряжения; е*- допустимое значение деформаций в полотнах.

Оптимальные параметры для операции «настилание»

Группа по волокнистому составу, % Y, г/м2 а*, Н 8* Скорость настилания, м/мин

Шерсть 100 160 35

Шерсть 84, мохер 16 156 35

Шерсть 80, шёлк 20 167 32

Шерсть 45,ПЭф 55 193 32

Шерсть 45, ПЭф 53, эластан 2 200 24

Шерсть 42, ПЭф 55, эластан 3 167 20

Шерсть 42, ПЭф 53, эластан 5 168 5 0,2 15

Шерсть 20, ПЭф 60, вискоза 20 213 25

ПЭф 100 267 17

ПЭф 80, вискоза 20 217 17

ПЭф 70, вискоза 30 213 20

ПЭф 65, вискоза 35 193 20

ПЭф 54, вискоза 44, эластан 2 182 24

ПЭф 76 % вискоза 20, эластан 4 226 18

Значение напряжения в ткани зависит от скорости настилания геометрических параметров настилочной каретки и определяется выражением

(12)

где I - ширина полотна.

При этом значение деформации может быть рассчитано в соответствии с принятым законом деформирования (е- f(сту), где соотношения (9) - (12),

совместно с (6) - (8) представляют задачу математического программирования, для решения которой может быть использован метод локальных вариаций. Решение задачи заключается в варьировании значе-

Поступила в редакцию

ния скорости на величину шага варьирования ДУ и выборе только тех значений Уп — ±ДК, которые

обеспечивают максимальное значение скорости и удовлетворяют заданным ограничениям настилания для разных материалов.

В качестве примера в таблице представлены результаты расчетов оптимальной скорости настилания для тканей с различным волокнистым составом на настилочном оборудовании Н0-012.

Таким образом, предлагаемая оптимизационная модель позволяет рассчитать скорость движения каретки, которая обеспечивает требуемое качество кроя по допустимому уровню деформации линейных размеров в результате настилания полотен.

21 февраля 2014 г.