РАЗДЕЛ 2
ОБЪЕКТЫ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ
Для решения поставленных в работе задач применялись методы и средства теоретических и экспериментальных исследований, которые дают возможность получить наиболее полное представление о процессах и свойствах объектов исследования и позволяют сделать практические выводы и рекомендации.
Объектом исследования данной диссертационной работы является технологический процесс высокоскоростного формирования мотальных паковок.
Предметом исследования приняты мотальные паковки из шерстяной пряжи аппаратной системы прядения линейной плотности 330 текс с декоративным эффектом "непс". Форма мотальной паковки определяется конструкцией мотального механизма, и, следовательно, мотальный механизм с малоинерционной раскладкой нити, обеспечивающий дифференциальное наматывание паковки, также является предметом исследования в данной диссертационной работе.
Теоретические исследования проводились с использованием дифференциально-интегрального исчисления и графоаналитических методов исследования.
Экспериментальные исследования проводились на опытной установке мотального механизма с малоинерционной раскладкой нити и дифференциальной намоткой паковки. Для обработки результатов экспериментальных исследований использовались методы математической статистики, регрессионного и корреляционного анализа [74-77], а также стандартные компьютерные программы.
2.1. Графоаналитическое исследование процесса
Целью графоаналитического исследования является определение степени влияния конструктивных и кинематических параметров мотального механизма на высоту раскладки нити на паковку. Поставленная задача решалась в кинематико-геометрической постановке. Поэтому в процессе проведения эксперимента менялись следующие параметры: соотношение скоростей вращения нитераскладчика и поверхности наматывания, расстояние нитераскладчика до поверхности наматывания, радиус нитераскладчика. Диапазон изменения входящих параметров устанавливался в соответствии с конструктивными возможностями экспериментальной установки мотального механизма. В процессе формирования паковки через определенный интервал времени наматывания измерялись высота раскладки нити на паковку и радиус намотки. По результатам экспериментальных данных с помощью ЭВМ [78-80] построены семейства графиков, определяющих зависимость высоты раскладки нити от:
* радиуса нитераскладчика;
* расстояния нитераскладчика до поверхности наматывания;
* соотношения скоростей вращения нитераскладчика и паковки.
Полученные графики использовались в качестве номограмм при разработке технологии проектирования паковки заданной формы.
2.2. Методика расчета высоты раскладки нити на паковку
Технологические параметр "высота раскладки" является определяющим в решении, поставленных в диссертации задач, поскольку от него во многом зависит форма проектируемой паковки. Поэтому в работе производится его теоретическое определение с последующим графоаналитическим исследованием и экспериментальным подтверждением достоверности полученных результатов.
Для определения и дальнейшего анализа этого параметра по заданной теоретической зависимости общего вида использовался табличный процессор Excel [78-80].
Методика расчета параметра "высота раскладки" заключается в следующем.
1. По результатам предварительного эксперимента формирования дифференциальной намотки на мотальном механизме с малоинерционной раскладкой определяются интервалы варьирования возмущающих факторов таким образом, чтобы с максимальной точностью проанализировать исследуемую область изменяющегося параметра "высота раскладки".
2. С помощью табличного процессора Excel по заданной теоретической формуле осуществляется автоматизированный расчет исследуемого параметра во всех точках пространства и составляется основная таблица результатов расчета для последующего анализа процесса наматывания (Приложение Б1).
3. По результатам данных основной таблицы для любого произвольно заданного значения высоты раскладки с помощью программы Excel определяется значение одного из параметров (или , или , или ), например, при изменяющихся остальных параметрах , , , которые обеспечивают заданную величину высоты раскладки (Приложение Б2-Б4).
4. Исследуемая область изменения функции ограничивается минимальным радиусом намотки, равным радиусу пустого патрона, и максимальным радиусом, равным любой заданной величине. Также рассматривается изменение функции при некотором среднем значении радиуса намотки.
5. Для выбранных значений возмущающих факторов с помощью программы Excel строятся однофакторные зависимости вида , , в процессе всего времени наматывания паковки.
Поскольку вышеназванные зависимости показывают изменение параметра "высота раскладки" в динамике, то полученные при этом графики представляют собой номограммы, которые удобно в последующем использовать как для теоретического, так и практического исследования высокоскоростного процесса формирования паковки.
2.3. Построение развертки витка нити
Развертка витка нити на плоскости дает наглядное представление о его расположении на паковке. Она позволяет проводить качественную оценку устойчивости винтовой линии на торцевых участках паковки, получить количественные характеристики процесса наматывания при различных кинематических параметрах процесса и, в частности, угла скрещивания витков, косвенно характеризующего плотность тела намотки.
Развертка витка нити может быть построена теоретически на основе графоаналитической модели паковки [27] и экспериментально на основе практических замеров координат точки наматывания непосредственно на поверхности паковки при сматывании с нее витка нити [32].
2.3.1. Методика построения теоретической развертки витка нити. Согласно [27] первой задачей для построения развертки витка нити является задача построения одной из проекций поверхности наматывания - фронталь