تجزیه و تحلیل عوامل موثر بر نیروی وارد شده به سوزن در فرآیند سوزن زنی مخمل

پارچه های منسوج نبافته مخمل با استفاده از فن آوری خاص سوزن زنی، متفاوت با فن آوری بکار گرفته شده در ماشین آلات سوزن زنی مورد استفاده جهت تولید نمد های معمول، تولید می شوند. تفاوت در ماشین آلات سوزن زنی مخمل به سوزن های مورد استفاده و صفحه استراحت دهنده لایه متراکم اولیه مربوط می شود . در ماشین آلات سوزن زنی مخمل، سوزنهای چنگالی جایگزین سوزن های خار دار متداول در تولید نمد های معمول شده اند. از طرف دیگر جایگزین شدن صفحه استراحت دهنده زیرین با یک نوار متحرک دارای سطح پوشیده شده از برس های فیلامنتی، ماهیت فرآیند سوزن زنی را دگرگون ساخته است. دراین تحقیق، نیروهای وارد شده به سوزن های چنگالی بکار گرفته شده و تغییرات آن در فرآیند تولید پارچه های منسوج نبافته مخمل مورد بررسی قرار گرفته است. برای انجام آزمایشات، ماشین آزمایشگاهی سوزن زنی مخمل مورد نیاز طراحی و ساخته شد. سیستم اندازه گیری نیروی خالص وارد شده به سوزن چنگالی شامل قسمت های سخت افزاری و نرم افزاری نیز طراحی و ساخته شد. عملکرد سیستم اندازه گیری نیرو، براساس حذف مولفه های موثر بر نیروی کل وارد شده به سوزن چنگالی می باشد. جهت نیل به این هدف سیستم به دو نیروسنج مجهزگردیده است. استفاده هم زمان از دو نیروسنج و روش حذف سخت افزاری، امکان تعیین تأثیرمولفه های ناشی از ارتعاش، اینرسی و مقاومت های لایه متراکم اولیه و برس های نوار متحرک را فراهم آورده است. سیستم اندازه گیری نیروی خالص، قادر به اعلام تغییرات نیروهای وارد شده به سوزن چنگالی ناشی از عوامل فوق، در خلال یک سیکل سوزن زنی بر حسب میزان گردش محور اصلی ماشین به صورت لحظه ای می باشد. یک سیکل سوزنی شامل دو دامنه نفوذ و خروج سوزن از لایه متراکم اولیه و برس های نوار متحرک می باشد. نتایج نشان می دهدکه مولفه های موثر بر نیروی کل وارد شده به سوزن چنگالی را می توان بر حسب دامنه های نفوذ و خروج سوزن در دوگروه نیرو های تماسی و بدون تماس مورد مطالعه قرار داد. در واقع سوزن چنگالی در هر یک از این دو دامنه، تحت تأثیر مولفه های مختلف نیرو ناشی از ارتعاش و اینرسی سوزن تحت عنوان نیروهای غیرتماسی و مقاومت های ناشی از نفوذ سوزن در لایه متراکم اولیه و برس های نوار متحرک تحت عنوان نیروهای تماسی می باشد. سوزن مسافت قابل توجهی از هردامنه حرکت خود در یک سیکل سوزن زنی، در تماس با لایه متراکم اولیه و یا برس های نوار متحرک نمی باشد. درمقایسه با قسمت هایی از دو دامنه حرکت که سوزن در تماس با لایه متراکم اولیه و برس های نوار متحرک به سر می برد و نیروی های وارد شده به سوزن ناشی از مقاومت لایه متراکم اولیه و برس های نوار متحرک می باشند، در قسمت های دیگر که سوزن در تماس با این دو جزء نمی باشد، نیرو های غالب، ناشی از عوامل ارتعاش و اینرسی سوزن می باشند. بنابراین می توان نتیجه گیری نمود، در حالیکه متوسط نیروهای وارد شده به سوزن صرف نظر از جهت آنها ناشی از عوامل موثر ارتعاش و اینرسی سوزن می باشند، متوسط قدرمطلق نیروهای بیشینه ای که در خلال سیکل های متوالی سوزن زنی به سوزن وارد می شود به میزان بسیار زیاد وابسته به مقاومت لایه متراکم اولیه و برس های نوار متحرک می باشد. نتایج همچنین حاکی از موثر بودن تنظیمات فرآیند های سوزن زنی خاردار اولیه و سوزن زنی مخمل و خصوصیات الیاف مورد استفاده بر قدر مطلق نیروی وارد شده به سوزن چنگالی در فرآیند سوزن زنی مخمل می باشد. جهت تعیین مشارکت این عوامل بر نیرو وارد شده به سوزن چنگالی مدل های رگرسیونی ساخته شده و نمودارهای رگرسیونی جزئی حاصل گردیدند. نتایج نشان می دهد، در حالیکه افزایش در ظرافت الیاف، جرم سطحی لایه متراکم اولیه، عمق نفوذ سوزن چنگالی، سرعت سوزن زنی مخمل و تراکم سوزن زنی مخمل سبب افزایش مقدارکل جابجایی الیاف،که به صورت مستقیم بر نیروی تحمیل شده به سوزن چنگالی موثر است می شوند، افزایش عمق نفوذ سوزن در مرحله سوزن زنی خاردار اولیه باعث کاهش نیروی وارد شد ه به سوزن می شود. نتایج حاکی از تاثیر ناچیز عواملی ازقبیل طول الیاف و تراکم سوزن زنی لایه متراکم اولیه بر نیروی واردشده به سوزن چنگالی دارد. جهت تعیین دقیق میزان تاثیر فروموج الیاف، مطالعات بیشتر مورد نیاز می باشد. با استفاده از فرآیند شبکه عصبی، مدل پیشگویی که بیانگر چگونگی تغییرات متوسط مقدار توان (قدرت) سیگنال نیروی وارد شده به سوزن (vrms ) می باشد نیز توسعه یافته است. این مدل با توجه به مولفه های مورد مطالعه، قادر به پیش بینی دقیق میزان مشارکت هر مولفه در مقدار متوسط نیروی وارد شده به سوزن چنگالی می باشد.