- на науковій конференції молодих вчених та студентів КДУТД у 2001 році;

- на семінарі Відділу експериментальної хірургії Київського НДІ експериментальної хірургії та трансплантології АМН України у червні 2002 р.;

- на вченій раді Київського державного НДІТГП 5 червня 2002 р.;

- на розширеному засіданні кафедри технології трикотажного виробництва КНУТД у жовтні 2002 року;

- на засіданні кафедри машин і апаратів легкої промисловості Технологічного університету Поділля (м. Хмельницький);

- на науковому семінарі кафедри механічної технології волокнистих матеріалів Херсонського державного технічного університету.

Публікації.

Матеріали дисертації викладені в 9 працях, з яких 4 в наукових фахових журналах, 2 тез наукової конференції, 1 авторське свідоцтво, 2 депонованих рукописи.

Структура і обсяг роботи. Дисертація складається із вступу, 5 розділів, загальних висновків, списку використаних джерел, що включає 106 найменувань, а також додатків, що представлені на 66 сторінках. Робота викладена на 192 сторінках машинописного тексту, включає 24 ілюстрації, 24 таблиці. Основна частина дисертації складає 146 сторінок.

2. Основний зміст роботи

Вступ присвячено обґрунтуванню актуальності вибраної теми. Відзначено новизну, наукову та практичну цінність роботи, описано її структуру і вказано обсяг.

У першому розділі зроблено аналіз науково-технічної літератури, що розкриває питання використання еластомірних ниток у виробництві в'язаних виробів медичного призначення, які застосовуються для лікування та профілактики різних видів захворювань.

Відзначено, що в усіх країнах світу продовжують розширюватись асортимент та зростати обсяги виробництва еластомірних ниток, що випускаються під різними торговими марками. Застосування таких ниток є одним з напрямів створення нових текстильних виробів і матеріалів як традиційної форми, так і різних технічних, медичних виробів, одягу спеціального призначення.

В останній час у світі з`явилось багато принципово нових виробів, випуск і застосування яких в інших країнах налагоджений і постійно зростає. З`ясовано, що одним з найбільш дефіцитних видів текстильних виробів, які особливо користуються попитом у населення, є спеціальні еластичні вироби для лікування та профілактики багатьох видів судинних патологій, травм опорно-рухового апарату, в лікувальній фізкультурі та спорті. Однак їх асортимент і якість не можуть повністю задовольнити потреб в цих виробах. Підкреслюється необхідність проведення комплексних досліджень у напрямку проектування медичних суцільнов'язаних еластичних виробів високої якості з двофонтурних круглов'язальних машин.

В процесі проектування медичних виробів поєднуються досить складні медичні і технологічні задачі, тому вказується на актуальність проведення пошуку найбільш ефективних способів їх розв'язання, вибору оптимальної конструкції готових виробів та застосування найбільш раціонального в'язального обладнання. Встановлено, що при проектуванні еластичних медичних виробів основним контрольованим параметром є дозований тиск на тіло людини, що повинен бути визначеної величини на кожній ділянці і змінюватись від виду та тяжкості хвороби за рекомендаціями медичних установ.

Автори більшості робіт, присвячених проектуванню виробів заданої форми, пропонують проектувати дану групу виробів, виходячи із забезпечення достатньої розтяжності. Однак ці методики не можуть бути використані при проектуванні еластичних медичних виробів, де основним заданим параметром є їх тиск на тіло людини. Найбільший внесок в проблему вирішення питань проектування еластичних виробів внесли наукові праці проф. В.М. Філатова. Ним запропоновано використовувати теорію тонких пружних оболонок для опису математичних моделей еластомірних текстильних виробів. Заслуговують на увагу також наукові праці Н.І. Пригодіної та Н.М. Позднякової, в яких пропонуються методики проектування еластичних панчішних виробів за заданим тиском, виготовлених на одноциліндрових панчішних автоматах.

Відзначено, що провідною фірмою по випуску спеціалізованого в'язального обладнання для виготовлення виробів медичного призначення є фірма “Гаррі Лукас” (ФРН). Дослідження його технологічних можливостей дозволяє налагодити випуск значного асортименту високоякісних еластичних виробів, що відповідатимуть міжнародним стандартам та не поступатимуться своєю якістю найкращим світовим зразкам. Підкреслено необхідність застосування ЕОМ при проектуванні трикотажних виробів заданої форми. Наявність готових пакетів прикладних програм, швидкість роботи, великі обсяги пам`яті, зручність у користуванні дозволяє широко впроваджувати можливості електронно-обчислювальної техніки для проектування трикотажних виробів заданої форми широкого асортименту, в тому числі і медичного призначення.

Встановлено, що для забезпечення високої ефективності технологічного процесу і забезпечення потрібних лікувальних властивостей еластичних медичних виробів доцільно в процесі їх проектування керуватися такими принципами:

- тиск на тіло людини повинен бути визначеної величини, яка змінюється в залежності від ступеню захворювання та від ділянки тіла;

- тиск на тіло людини повинен утворюватися за рахунок комбінації заправних параметрів роботи в'язального устаткування і будови елементів петельної структури трикотажу;

- оптимізування параметрів петельної структури і фізико-механічних властивостей готових еластичних виробів повинно здійснюватись, виходячи з математичного вирішення системи компромісних задач;

- необхідно мати математичні залежності, що описують взаємозв'язок між параметрами структури досліджуваних виробів, характеристиками використаної сировини, вхідними натягами еластомірних ниток, кількістю й способом їх заробки в трикотаж на різних його ділянках із геометричними розмірами виробу і його компресійними властивостями.

У другому розділі здійснений аналіз асортименту еластичних виробів заданої форми та на основі цього розроблено їх класифікацію за функціональним призначенням та конструкцією окремих ділянок. Класифікація дає змогу переходити до наступних етапів технологічного проектування та подальшої розробки елементів системи автоматизованого проектування, з метою подальшого нарощування і уточнення алгоритму єдиної методики проектування виробів заданої форми. Розроблено математичну модель конфігурації еластичних виробів заданої форми, що дозволяє забезпечувати постійний тиск по поверхні колінної чашечки або ліктьового суглобу і проектувати оптимальні лінійні розміри та необхідну кількість петель складних ділянок трикотажного виробу, найбільш точно відповідаючи антропології кінцівок.

Для опису обхвату в кожній точці ноги згідно її конфігурації пропонується застосовувати математичний метод - сплайн-інтерполяцію. Це дозволяє проектувати необхідні лінійні розміри та величину стискальної сили практично в кожному горизонтальному перетині конічних ділянок еластичного медичного виробу.

В даному розділі розглянуті питання проектування параметрів еластичних медичних виробів, в основу якого закладається медичне обґрунтоване значення величини стискальної сили.

На основі теорії пружної текстильної оболонки проф. В.М. Філатова виведені теоретичні залежності для визначення величини петельного кроку трикотажу у вільному стані при умові забезпечення необхідного тиску для одномірної та двомірної моделей пружної текстильної оболонки.

Для одномірної моделі:

(1)

Де:

- петельний крок у вільному стані трикотажу при умові забезпечення необхідного тиску;

J - кількість видів еластомірних ниток на одиничній ділянці;

С₁,…С_j - відповідно жорсткість при розтягненні цих ниток. Визначається із навантажувальних характеристик, мН/мм;

- кут між віссю та твірною конуса, яким апроксимується ділянка кінцівки людини;

Np - кількість петельних рядів в 100 мм трикотажу;

S - довжина дуги кола в точці виміру, мм.;

I - кількість голок на машині;

_і - відносне видовження утокової еластомірної нитки по довжині:

_і = (L₂ - L) / L

Де:

L - довжина відрізку еластомірної нитки у вільному стані, мм.;

L₂ - довжина того ж самого відрізку в розтягнутому стані перед входом до петлетвірної системи, мм.

Для двомірної моделі:

(2)

Де:

- петельний крок у вільному стані трикотажу при умові забезпечення необхідного тиску;

С_Y - жорсткість при розтягненні трикотажного матеріалу по довжині, мН/мм;

С_X - жорсткість при розтягненні трикотажного матеріалу по ширині, мН/мм;

R_y - радіус кривизни кінцівки в точці виміру вздовж її поверхні (по довжині);

м - коефіцієнт Пуассона;

f_X - вісьове зусилля, з яким натягується виріб, Н.

Важливим етапом проектування медичних панчішних виробів є визначення мінімально та максимально можливої довжини нитки у петлі на даному виді обладнання. Використання методики проф. І.І. Шалова та уточнених формул Н.М. Позднякової для розрахунку граничних значень довжини еластомірної нитки у петлі після перевірки показало значні розходження порівняно з експериментальними даними.

Встановлено, що при процесі петлетворення, що відбувається з розподілом, утворення петлі з еластомірної нитки на голках риппшайби відбувається за рахунок вже сформованої петлі циліндру практично не використовуючи нитки, що йде з нитковода. Причому це відбувається за рахунок додаткового її видовження внаслідок високих деформаційних властивостей еластомірних ниток. Крім того, надходження нової нитки з боку нитковода обмежена ще й малим коефіцієнтом жорсткості еластомірної нитки та високих фрикційних властивостей. Внаслідок цього проаналізовані максимально та мінімально можливі довжини еластомірних ниток у петлі, що були отримані в ході експерименту, і на основі цього запропоновані математичні залежності для визначення граничних довжин нитки у петлі з урахуванням конструктивних особливостей спеціалізованого устаткування.

(3)

(4)

Де:

t - голковий крок;

Т - лінійна густина нитки.

Теоретичні дослідження структури еластичного трикотажу подвійних кулірних переплетень з використанням еластомірних ниток дозволили одержати математичні залежності для проектування довжини нитки у петлі, висоти петельного ряду та витрат сировини на виготовлення еластичних панчішних виробів медичного призначення. Запропонована методика дозволяє здійснювати розрахунок кількості елементів структури та витрат сировини на виготовлення ділянок просторової форми еластичних медичних виробів.

Третій розділ присвячений експериментальним дослідженням фізико-механічних, геометричних характеристик, лікувальних властивостей та параметрів структури еластичних наколінників, виготовлених утоковими переплетеннями на базі подвійного напівфангу (основна частина), та ластику 1+1 (ділянка колінної чашечки). Еластомірна армована нитка пров'язувалась в петлі та прокладалась в якості утоку в кожному другому петельному ряді.

В результаті аналізу технологічних можливостей двофонтурної спеціалізованої машини ELHA моделі RR2-FB-105 фірми “Гаррі Лукас” (ФРН) встановлено, що на даному виді обладнання може бути виготовлений кулірний трикотаж замкненого контуру просторової конфігурації із забезпеченням необхідного компресійного ефекту. Еластичні вироби з цієї машини можуть створювати надійний фізико-терапевтичний ефект і можуть бути використані в лікувальних або профілактичних цілях.

В результаті проведеного теоретичного аналізу було встановлено, що найбільш істотно на вибрані критерії оптимізації впливають такі параметри, які і були вибрані в якості факторів експерименту:

x₁ - лінійна густина еластомірної армованої утокової нитки, текс;

x₂ - лінійна густина еластомірної армованої нитки, що пров'язується в петлі, текс;

x₃ - лінійна густина нитки еластик, текс;

x₄ - вхідний натяг еластомірної армованої утокової нитки, сН;

x₅ - вхідний натяг еластомірної армованої нитки, що пров'язується в петлі, сН;

x₆ - вхідний натяг нитки еластик, сН;

x₇ - глибина кулірування в 1 системі, мм.;

x₈ - глибина кулірування в 2 системі, мм.

Для реалізації поставленої задачі був використаний метод математичного планування експерименту. На основі вибраних факторів реалізована 1/16 дробова репліка плану 2^8-4 повного факторного експерименту. Фактори експерименту змінювались у таких діапазонах:

x_1min = 208 текс;

x_1mах = 263 текс;

x_2min = 16,5 текс;

x_2mах = 33 текс;

x_3min = 10 текс;

x_3mах = 20 текс;

x_4min = 50 сН;

x_4mах = 120 сН;

x_5min = 20 сН;

x_5mах = 45 сН;

x_6min = 12 сН;

x_6mах = 26 сН;

x_7min = 4,5 мм;

x_7mах = 6,2 мм;

x_8min = 3,7 мм;

x_8mах = 5,3 мм.

Розрахунок коефіцієнтів рівнянь регресії, математична обробка результатів експерименту та статистичний аналіз одержаних рівнянь проводилась за порядком згідно загальновідомої методики статистичної обробки даних. В результаті проведених досліджень нами запропоновано 20 адекватних математичних лінійних залежностей з урахуванням значущості коефіцієнтів регресії, основні з яких наведені нижче і представлені у кодованих величинах. Математичні моделі при розтягненні по ширині: