РОЗВИТОК НАУКОВИХ ОСНОВ ВИРОБЛЕННЯ ІНТЕГРОВАНОГО КУЛІРНОГО ТРИКОТАЖУ З ПРОГНОЗОВАНИМИ ВЛАСТИВОСТЯМИ

Краткое содержание

Основний зміст роботи

У вступі обґрунтовано актуальність теми дисертації, сформульовано мету та задачі досліджень, наукову новизну та практичне значення роботи.

У розділі 1 проведено аналіз результатів наукових досліджень у напрямку геометричного моделювання структури трикотажу як одного з шляхів науково обґрунтованого вирішення проблеми формування параметрів структури та фізико-гігієнічних властивостей трикотажу, які забезпечують подальший рівень комфортності, на етапі його технологічного проектування.

На сьогоднішній день найбільше поширення одержали модель проф. О.С. Далідовича та методика проф. І.І. Шалова у силу своєї простоти й достатньої точності при прогнозуванні параметрів структури базових видів трикотажних переплетень з найбільш розповсюджених у трикотажному виробництві видів сировини. Однак при проектуванні нових переплетень або у разі в’язання трикотажу з нових нетрадиційних видів сировини необхідно встановити конфігурацію вигнутої нитки, зокрема емпіричні коефіцієнти для визначення петельного кроку та висоти петельного ряду, у відповідності до заправної довжини нитки в петлі, будови нитки та її механічних характеристик.

З точки зору проектування параметрів структури трикотажу з урахуванням механічних характеристик сировини представляють інтерес наукові роботи професорів Труєвцева О.В. та Щербакова В.П., в яких пропонується розглядати нитку як гнучкий пружний стержень, поведінка якого в умовах силових навантажень підпорядковується нелінійній теорії пружних стержнів, засновниками якої є А. Ляв і Е.П. Попов. У монографії проф. Труєвцева О.В. найбільш повно представлено методику визначення параметрів структури кулірного трикотажу у відповідності до механічних характеристик сировини та заправної довжини нитки в петлі. Використовуючи відомі уявлення про геометрію структури, представляється можливим створити науково обґрунтовану методику одержання математичного опису конфігурації осьової лінії нитки у тривимірному просторі максимально наближеного до її реального розташування в структурі трикотажу для проведення наукових досліджень й інженерних розрахунків властивостей трикотажних полотен.

Процес прогнозування показників якості трикотажу поліфункціонального призначення передбачає здійснення розрахунків характеристик, які відповідають за комфортність виробу під час розробки та впровадження у виробництво до моменту його вироблення на в’язальному обладнанні. Такі теоретичні розрахунки потребують моделювання складних багатофакторних фізичних процесів. Дослідженням факторів, що впливають на пористість, повітропроникність та теплопровідність текстильних матеріалів займалися провідні вчені професори
Г.М. Кукін, О.М. Соловйов, Н.О. Архангельський, М.С. Гензер, О.В. Ликов,
Г.Ф. Пугачевський, Б.Д. Семак,  Е.С. Малкін, Р.В. Луцик, І.П. Корнюхін,
М.В. Колосніченко. Моделюванню руху повітря крізь структуру текстильного матеріалу присвячені роботи професорів Ю.С. Шустова, П.О. Колеснікова,
О.В. Куліченко, Н.П. Супрун. Проведений аналіз науково-технічної літератури показав, що питання впливу особливостей будови та параметрів в’язання на фільтраційні властивості трикотажу вивчене недостатньо. Розробка теоретичної моделі, що описує взаємозв’язок між швидкістю фільтрації, особливостями структуроутворення трикотажу та властивостями сировини, дозволить проектувати трикотажні полотна з наперед заданими фільтраційними властивостями.

Вивчення питання впливу різноманітних факторів на теплопровідність текстильних матеріалів показало, що незважаючи на значну кількість  робіт, присвячених моделюванню теплопровідності текстильних матеріалів, кількість робіт, направлених на вивчення проходження тепла крізь структуру трикотажу з урахуванням особливостей його будови, незначна. Це можна пояснити складністю й великою різноманітністю структуроутворення та можливістю варіювання параметрів структури трикотажу у процесі його вироблення на в’язальному обладнанні у доволі широких межах, що має визначальний вплив на характер та рівень теплопровідності.

Таким чином, на основі аналізу й узагальнення результатів досліджень закономірностей геометричного моделювання структури кулірного трикотажу, теоретичного моделювання фільтрації повітря та перенесення тепла крізь петельну структуру кулірного трикотажу, будови інтегрованого трикотажу обрано напрямок дослідження та визначено мету і  відповідні завдання, вирішення яких дозволить розробити наукові основи вироблення інтегрованого кулірного трикотажу з прогнозованими властивостями.

У розділі 2 викладено теоретичні основи опису просторової конфігурації нитки в структурі кулірного трикотажу платированого, плюшевого, футерованого переплетень та двошарового трикотажу з пресовим з’єднанням шарів основними нитками; фільтрації повітря та перенесення тепла крізь елемент структури трикотажу.

Завдання створення тривимірних геометричних моделей структури трикотажу максимально наближених до реальних об’єктів (фізичних зразків трикотажу) для проведення наукових досліджень і інженерних розрахунків показників якості ще на стадії технологічного проектування не може бути реалізоване на задовільному рівні без суттєвого доопрацювання наступних складових системи проектування:

•         опис просторової конфігурації нитки в структурі трикотажу;

•         урахування впливу механічних властивостей нитки на її просторову конфігурацію в структурі трикотажу та форму  поперечного перерізу;

•         розробка інформаційної моделі нитки як елементу структури трикотажу, що визначає взаємне переплетення та перекриття ділянок нитки в зонах міжниткової взаємодії.

З точки зору механіки нитки, кривизна осьової лінії нитки на певних ділянках петлі або будь-якого іншого елементу структури трикотажу визначається перш за все місцем знаходження точок контакту ниток, силою міжниткової взаємодії, а також жорсткістю нитки на згин та її зминальністю. Таким чином, просторова конфігурація нитки в структурі кулірного трикотажу може бути відтворена за допомогою кривої лінії, форма якої задається або певною кількістю точок, координати яких залежать від вихідних даних, або точками та векторами, напрямок та довжина яких визначаються в залежності від бажаної кривизни центральної лінії нитки. Тобто, конфігурація нитки в структурі переплетення може бути однозначно задана, якщо відомі координати точок, через які проходить її осьова лінія, а також рівняння інтерполяції.

Забезпечення відповідності геометрії моделі структурі реального трикотажу перш за все базується на відповідності таких геометричних характеристик як: довжина, кривизна, та характер зміни кривизни по дуговій координаті. Якщо ми знаємо координати деяких точок, що належать осьовій лінії нитки у тривимірному просторі, то через ці точки можна провести безліч кривих. Для опису конфігурації осьової лінії нитки пропонується використовувати математичну базу В-сплайнів, які забезпечують безперерв-ність та дозволяють записати одне рівняння для будь-якої кількості опорних точок n без збільшення порядку k та ступеня (k-1) кривої. Для В-сплайнів характерне те, що ступінь полінома, який представляє рівняння кривої лінії на одиницю менше за порядок сплайну. Крім того, порядок сплайну не залежить від кількості опорних точок. Просторову полілінію, апроксимація якої дозволяє отримати рівняння осьової лінії нитки елемента структури трикотажу, будуємо на основі знаходження опорних точок. У нашому випадку опорні точки – це точки, у яких знаходяться керівні вершини полілінії. З усіх опорних точок безпосередньо кривій належать тільки точка початку першого прямолінійного відрізка та кінцева точка останнього. Координати опорних точок знаходимо на перетині дотичних, проведених у характерних точках осьової лінії нитки.

Розроблено алгоритм знаходження координат характерних точок осьової лінії нитки в структурі кулірного трикотажу платированого, плюшевого, футерованого переплетень та двошарового трикотажу з пресовим з’єднанням шарів основними нитками. Нижче викладено порядок визначення координат характерних точок осьової лінії нитки в структурі трикотажу футерованого переплетення, якщо відомі А, В, М, dу, dр, dс, γ  (кут нахилу дотичної у точці В_г). Трикотаж футерованих переплетень представляє собою базове переплетення гладь, в структуру якого вв’язана додаткова система ниток. Таким чином, дане переплетення складається з двох систем ниток: ґрунтової та футерної. У структурі, що розглядається, рапорт прокладання футерної нитки складає чотири петельні стовпчики. В одному петельному стовпчику футерна нитка розташовується у вигляді футерного накиду, а в інших трьох у вигляді протяжки з виворітної сторони. Ділянка футерної нитки, яка припадає на рапорт переплетення симетрична відносно середини рапорту. Тому ми можемо описати геометрію осьової лінії половини футерного накиду та футерної протяжки. На рис. 1 представлено взаємне розташування трьох ділянок нитки у структурі трикотажу футерованого переплетення у проекції на площину полотна (а) і на площину, перпендикулярну площині полотна (б). На половину зазначеного відрізка футерної нитки припадає три точки контакту (A_ф, T_ф, S_ф), які ділять її на чотири характерні ділянки (К_фA_ф, A_фT_ф, T_фS_ф, S_фW_ф). Виділені  характерні ділянки представляють собою ділянки без точки перегину. У такому випадку кількість опорних точок, що задають кривизну на кожній з виділених ділянок  В-сплайна, складає 6 (P_ф0 – P_ф5). На осьовій лінії ґрунтової нитки у проекції на площину полотна позначено наступні характерні точки