Úvodní seminář

J. Dvořák

Teorie tkaní

Cíle semináře

1/ vymezení předmětu teorie tkaní

2/ stručná analýza historie bezčlunkového tkaní

3/ prezentace československého příspěvku na vývoji tkaní

4/ prezentace současného výzkumu tkaní ve VUTS

5/ rekapitulace a doplnění znalostí o tkacích strojích

Tkaní - technologický proces výroby textilieTkací stroj – výrobní zařízení k realizaci technologického postupu

Dualismus, jedno bez druhého nemůže existovat, proces popisujeme prostřednictvím chování stroje a jeho mechanismů. Proces a stroj se vzájemně ovlivňují. Tím je zajištěna dynamika vývoje na úrovni inovací nižších řádů.

Funkční popis technologie tkaní a tkacích strojů je předmětem „ Základů tkaní“ . Převážná většina lidí se při studiu procesů a strojů spokojí s poznáním. Dovedou je popsat, referovat o nich a porovnat je s jimi podobnými. Naprosto však nepochybují o jejich funkci, kterou považují za uspokojivou a neměnnou. Jen zlomek lidí má potřebu a schopnost analyzovat věci kriticky a dynamicky. Pochybovat o tom, co jen vidí a přemýšlet o tom, co by měli vidět. Zkoumat zákonitosti vývoje přírody a pohlížet na svět jako na souvislý celek neustále se měnící a vyvíjející bojem protikladů – konfliktů. Řešením těchto konfliktů je zajištěn pokrok na úrovni inovací vyšších řádů. Tkaní je mechanická technologie a základní teoretickou disciplinou a platformou pro řešení problémů je mechanika tuhých a pružných těles. V případech řešení prohozních systémů se uplatní i mechanika tekutin a termodynamika.

(V textilní oblasti se často při zkoumání a hodnocení parametrů a vlastností textilií uplatňují i regresní modely . Ty jsou součástí experimentálních metod a jejich teoretickou základnou je matematická statistika. Mohou být efektivním doplňkem exaktních mechanických modelů ale nemohou je nahradit.)

Vymezení předmětu teorie tkaní

mechanika Nauka o materiálech

Teorie tkaní

Tkaní-proces Tkací stroj

Inovace vyšších řádů

Inovace nižších řádů

Vymezení předmětu :

Tkaní : definuje vstupy, výstupy a interakce technologických řetězců vytváření a výroby

tkanin, definuje subprocesy přípravy a pomocných činností souvisejících s výrobou

tkanin, definuje různé způsoby a modifikace výroby s cílem dosažení určitých

užitných fyziologických a fyzikálních parametrů tkanin, projektování parametrů

tkanin a kontrola výsledků procesu

Tkací stroje . jsou výsledkem historických a okamžitých představ o kvalitě a kvantitě

realizace technologických a výrobních postupů. Součásti , mechanismy a koncepce

stroje je odezvou na jednotlivé fáze technologického procesu ( morfologickou)

,zároveň je však silně ovlivněna deterministickou činností konstrukce (výpočty ,

modely ). Stroj zpětně ovlivňuje představy o kvalitě i parametrech technolog. postupů

a může sloužit i k výzkumu a vývoji technologie.

Pozn.: Technologický proces však vždy obsahuje celou řadu konfliktů na jejichž řešení

je závislý další výzkum a vývoj. Využití a objektivizace poznatků získávaných na

konkretním stroji může být problematické jednak tím, že neobsahuje řešení všech

konfliktů a zejména tím , že negativně ovlivňuje studované procesy svými specifickými

vlastnostmi( na př kmitáním, rezonancí, vymezováním vůlí). Leckdy je vhodnější

zkoumat a měřit kvalitu a parametry procesu na simulátorech a modelech.

Textilní materiály a struktury : poskytuje informace o parametrech a vlastnostech

lineárních i plošných textilií, včetně potřebných souvislostí těchto parametrů ( na př

vztahy mezi zatížením a deformací). Disponuje modely geometrickými, regresními i

fyzikálními.

Mechanika pevných a pružných těles: statika ( rovnice rovnováhy) , kinematika (zdvihové

funkce) , dynamika ( pohybové rovnice) , kmitání ( rázy) , pružnost a pevnost ( síly a

deformace)

Teorie tkaní: tkací proces nejen popisuje ale zkoumá a určuje jeho parametry a vztahy mezi

nimi využitím modelování ( zejména mechanických modelů)

teorie tkaní

tkací stroje

tkaní-

technologický a

výrobní proces

mechanika pevných

a pružných těles

textilní materiály

struktura textilí

Historie bezčlunkového tkaní

Jak je ve světě techniky obvyklé, spolu s nespornými výhodami, které mechanický pohon a automatická výměna člunků přinesly, upozornila jeho exploatace na problémy, vyplývající z přirozené potřeby zvyšovat rychlost produkce a pracovní frekvenci strojů. Záhy, prakticky již na přelomu 20. století, si odborníci též začínají uvědomovat, že člunkové stavy obtěžují pracovní prostředí enormním hlukem, neslučitelným s ochranou zdraví. Dále si uvědomují, že požadavek dalšího požadovaného nárůstu výkonu bude limitován především hmotností člunku. Náhle před nimi stojí rozporuplný konflikt. Na jedné straně by bylo žádoucí zvyšovat zásobu a hmotnost útku (a tudíž i hmotnost člunku) tak, aby se snižovaly náklady na přípravu útku a zvýšil interval mezi výměnami. Na druhou stranu je třeba snížit hmotnost člunku, omezit tak setrvačné a rázové síly a umožnit zvyšování výkonu stroje. Je zřejmé, že se tento konflikt nedá řešit jen kompromisem ale principiální změnou technologie.Myšlenky, představy a úsilí vynálezců spojovala potřeba zvýšit otáčky člunkového stroje a snížit jeho hlučnost. Byly vytyčeny čtyři hlavní směry řešení, které se odlišují invenčním potenciálem respektive mírou či

revolučností změn a stupněm rizika. Obecně platí, že potenciál a riziko je nepřímo úměrné.

První řešení: drastické snížení hmotnosti zanašeče. Princip prohozu zůstal

zachován. Zanašeč je nadále tuhé těleso, má silovou vazbu s prohozním

mechanismem. Tomuto systému se někdy říká balistický, připomíná výstřel

projektilu. Snížení hmotnosti bylo dosaženo na úkor útkové zásoby, ta zcela mizí

a útek je stahován z cívky pevně uložené na rámu stroje. Cenou, zaplacenou za

snížení hmotnosti zanašeče, je nemožnost dosažení pravého, pevně zavázaného

kraje tkaniny. Tento systém prohozu se nazývá skřipcovým.

Druhé řešení : snižuje rázy a hluk nahrazením silové vazby zanašeče a

prohozního mechanismu vazbou kinematickou. Po celý interval provozu stroje je

zanašeč součástí výstupního členu prohozního mechanismu a jeho kinematické

veličiny jsou předepsány zdvihovou závislostí. Samotný zanašeč má tvar jehly a

zásobu útku stahuje z cívky pevně uložené na rámu stroje. Tento systém se

nazývá jehlovým.

Třetí řešení : mění fyzikální princip prohozu. Tuhé těleso zanašeče a

mechanické vazby jsou nahrazeny proudem media. Silové účinky,

vyvolané přenosem hybnosti z proudící kapaliny na útek, udělí niti

potřebné zrychlení a rychlost. Medium může mít konstantní hustotu

(nestlačitelná voda) nebo proměnnou hustotu (stlačitelný vzduch). Nit

je rovněž stahována z pevné cívky na rámu stroje. Její délka musí být

před prohozem odměřena. Hmotnost dávky vody respektive vzduchu

pro jeden prohoz je o několik řádů menší, než hmotnost pevných

zanašečů. Tento prohozní systém se nazývá tryskovým dle trysky,

rotačně souměrného tělesa s kanálem, přeměňující tlakovou energii

media na energii kinetickou.

Čtvrté řešení: si klade za cíl odstranit přímočaře vratný pohyb zanašeče

s exponovanými nestacionárními úseky (zrychlení, zastavení)

kontinuálním rotačním pohybem. Útek se zatkává ve tvaru spirály.

Realizačním výstupem je kruhový tkací stroj. Jednodušší je jednoprošlupní

tkací stroj pro výrobu zboží ve tvaru hadic. Sofistikovanějším výstupem

měl být víceprošlupní sekcionální kruhový stav. Tkanina je zde vyráběna

jako plošný útvar v několika pásech.

Prezentace historie československého textilního strojírenství a VUTS Liberec

Vysoký invenční potenciál díla V. Svatého. Vynálezy tryskového tkacího stroje mají přelomový charakter. Ukončují

dlouholetou éru člunkového tkaní , zahajují , nastolují a upevňují novou, výkonnější a ekologičtější éru tkaní bezčlunkového.

Obrovská míra změn technologie tkaní ,tkacích strojů a tkalcoven, které jeho vynálezy vyvolaly. Odhaduje se, že počet pneumatických tkacích strojů ( pod označením P, PN) , vyrobených v 60 a 70 letech, byl 80-100 000 . Počet vodních strojů řady H, vyrobený v témže období, byl pravděpodobně více než 25 000. V současnosti je roční světová produkce vzduchových strojů ( i když jsou vybaveny sofistikovanějším a výkonnějším systémem prohozu než dle patentu Svatý), cca 25 000 ks a vodních cca 10 000 ks.

Vladimír Svatý obdržel v r 1953 Státní cenu , ve své době nejvyšší a prestižní ocenění udělované prezidentem republiky za

mimořádná technická a umělecká díla. V r 1968 obhájil na tehdejší Vysoké škole strojní a textilní v Liberci kandidátskou

práci a získal titul CSc , kandidát technických věd.

Prezentace historie československého textilního strojírenství a VUTS Liberec

Vzduchový stroj P44 Vodní stroj H 105 Skřipcový stroje Nopas

Situace do roku cca 1990 : 2 koncerny,Elitex , 11 závodů, 22 000 lidíZVS Brno , podobně jako Elitex

Dnešní situace :VUTS Liberec, cca 200 zaměstnanců, oddělení tkací techniky cca 10 Jediní výrobci ( spolu s TFA Kostelec n/O a KonTeK Praha )

Současný program tkacích strojů VUTS :

stroj Cam el pro výrobu tkanin v perlinkové vazbě , pneumatický a hydraulický prohoz

Současný program tkacích strojů VUTS :

stroj Cam el pro výrobu tkanin v perlinkové vazbě , pneumatický a hydraulický prohoz

Cam el 2T

Leno 2T

Combine

Plátno + leno

Současný program tkacích strojů VUTS :

stroj Cam el pro výrobu tkanin v perlinkové vazbě , pneumatický a hydraulický prohoz

prošluppřekrytí a rotace

Současný program tkacích strojů VUTS :

stroj Cam el pro výrobu tkanin v perlinkové vazbě , pneumatický a hydraulický prohoz

Vzduchový tkací stroj Vega Sklovláknitá tapeta, texturovaný útek

Literatura

Dvořák, J., Bílek, M., Tumajer, P.: Mechanické modely tkaní. 2016Tumajer, P., Bílek, M., Dvořák, J.: Základy tkaní a tkací stroje. 2015