Совершенствование метода прогнозирования обрывности льняной основной пряжи в процессе ткачества

В настоящее время на отечественном и зарубежном потребительский рынках увеличился спрос на льняные ткани, поскольку лен обладает уникальными, в сравнении с другими волокнами, гигиеническими свойствами. Опыт последних лет показывает, что производство сохранилось на тех предприятиях, которые взамен массового производства перешли на выполнение конкретных заказов относительно небольших объемов. В такой экономической ситуации, когда промышленность, ориентируясь на потребительский спрос, быстро обновляет ассортимент и создает принципиально новые изделия, предприятию необходимо оперативно менять технологические режимы. Для этого нужны методы подбора оптимальных режимов, которые позволили бы в короткий срок и с минимальными затратами предлагать режим для эффективного производства ткани. Критерием эффективности производства ткани продолжает оставаться обрывность нитей в процессах ее переработки.

Рациональный режим ткачества может быть найден на основе опыта в процессе выработки ткани или при использовании активного натурного эксперимента, что связано с большими затратами времени и сырья. Такая оптимизация при часто менящемся ассортименте малоэффективна.

Машинный эксперимент на базе быстродейсвущих ПЭВМ открывает широкие возможности для оптимизации режимов при создании нового ассортимента тканей, а также при совершенствовании существующей технологии. В основе машинного эксперимента лежит математическая модель процесса. Имитационное моделирование наиболее близко к наs турному эксперименту, так как повторяет элементарные явления, обуславливающие изучаемый процесс. Прогнозирование обрывности, являющееся частью имитационного моделирования, позволит на основе оценки напряженности процесса с учетом закона нагружения и прочностных характеристик основных нитей выбрать рациональный режим лъноткачества.

Актуальность тсмы диссертационной работы заключается в том, что она направлена на совершенствование процесса лъноткачества путем оперативного управления технологическими режимами на основе использования современных методов моделирования процесса и прогнозирования обрывности нитей.

Диссертационная работа выполнена в соответствии с тематическим планом научно-исследовательских работ в рамках госбюджетной НИР N 1.2.ООП «Создание новых ресурсосберегающих экологически чистых процессов текстильного производства с применением новых методов оценки свойств текстильных материалов и автоматизированного проектирования» .

Пр. пып настоящей работы является совершенствование метода прогнозирования обрывности льняных основных нитей в ткачестве для обеспечения в дальнейшем оперативного выбора технологических режимов лъноткачества.

Для достижения поставленной цели в работе решены следующие задачи:

— анализ причин обрывов основной пряжи при выработке тканей льняного ассортимента:

— изучение связи между отдельными качественными характеристиками льняной основной пряжи, их комплексом и обрывностью основы в проuecce ткачества;

— исследование взаимосвязи между технологической прочностью льняной пряжи различных линейным плотностей и ее разрывной нагрузкой, определенной стандартным методом;

— анализ и математическое описание изменения прочностным характеристик льняной пряжи по мере перемещения ее от навоя к опушке ткани;

— разработка методики Формирования представительной выборки прочности пряжи, необходимой для расчета прогнозируемой обрывности;

— совершенствование метода прогнозирования обрывности льняной основной пряжи с учетом изменения ее прочностных характеристик по глубине ткацкого станка и проверка работоспособности усовершенствованного метода. мртплы итлтрпгизанияРешение поставленных задач осуществлялось с применением экспериментальных и статистических методов исследования. Экспериментальная часть диссертации выполнена с использованием метода электротензометрии при измерении натяжения основных нитей на ткацком станке и оценке технологической прочности пряжи, метода непосредственного наблюдения при контроле обрывности. Исследования по определению технологических свойств пряжи проводились на оригинальных и серийных испытательных текстильных приборах. При статистической обработке экспериментальных данных использовались методы Факторного, корреляционного, пошагового регрессионного и дисперсионного анализов, а также статистические критерии согласия. Результаты экспериментов обрабатывались с помощью методов математической статистики при использовании пакетов стандартных прикладных программ STADIA, STATGRAPHICS и программно-апмное обеспечение метода прогнозирования обрывности выполнено на языке TURBO-PASCAL для ПЭВМ.

Научная нпвизна работы заключается в том, что впервые:

— с использованием метода идентификации при изучении причин обрывов льняной основной пряжи на ткацком станке, выявлено равное соотношение между долей обрывов, вызванных наличием в нитях «слабых мест» и ослаблением структуры под действием многокртных растягивающих и истирающих воздействий;

— доказана статистическая значимость связи между реальным уровнем обрывности льняной основной пряжи на ткацком станке и ее технологической прочностью и между обрывностью и средним значением разрывной нагрузки «слабых нитей» :

— дано математическое описание взаимосвязи между технологической прочностью льняной пряжи средней линейной плотности и' ее разрывной нагрузкой, позволяющее исключить экспериментальную оценку технологической прочности, заменив эту операцию стандартными полуцикловыми испытаниями пряжи:

— предложена методика отбора и формирования представительной выборки прочности пряжи, позволяющая получить достоверную исходную информацию о прочности основных нитей на навое для расчета прогнозируемой обрывности:

— предложена математическая модель изменения прочностных характеристик льняной пряжи средней линейной плотности по зонам глубины заправки ткацкого станка, что позволяет уточнить существующую методику прогнозирования обрывности.

Практическая значимость. Доказана возможность и целесообраз-' ность применения разработанного ранее и усовершенствованного в настоящей работе метода прогнозирования обрывности основных нитей в льноткачестве. Предложенные математические модели изменения прочностных характеристик льняной пряжи Ссредней линейной плотности} по глубине ткацкого станка, введенные в алгоритм и программу прогнозирования обрывности, позволяют при расчете обрывности учесть потерю прочности пряжи в процессе тканеобразования. Полученное математическое описание взаимосвязи между технологической прочностью льняной пряжи средней линейной плотности и разрывной нагрузкой, дает возможность исключить экспериментальную оценку технологической прочности, заменив эту операцию стандартными испытаниями. Производственная проверка усовершенствованного метода прогнозирования обрывности в условиях АО «КЛК» показала близость значений прогнозируемой и реальной обрывности, что дает возможность рекомендовать этот метод в дальнейшем для прогнозирования обрывности на основе эксериментально-расчетной информации о прочности и натяжении нитей в процессе тканеобразования. Это позволит в дальнейшем перейти к автоматизированному машинному эксперименту по оптимизации технологического режима ткачества.

Апппбапмя пабптьт. Основные результаты работы были доложены и получили положительную оценку:

— на итоговом заседании 50-ой юбилейной конференции молодых ученых и студентов, КГТУ, Кострома, 1998 г.

— на всероссийской научно-технической конференции «Проблемы льно-перерабатывающего комплекса России» «Лен-98», КГТУ, Кострома, 1998 Г.

— на всероссийской научно-технической конференции «Современные наукоемкие технологии и перспективные материалы текстильной и лег.

SO.

ОБЩИЕ ВЫВОДЫ.

1. В результате анализа с использованием метода идентификации причин обрывов льняной основной пряжи и их распределения по зонам глубины заправки ткацкого станка установлено, что:

— наибольшее число обрывов приходится на зону опушка ткани-ремизы, что подтверждает аналогичные исследования других авторов;

— обрывы примерно в равной степени вызваны наличием в нитях слабых мест С 35.2%0 и ослаблением структуры под действием растягивающих С 38. АХ) и истирающих (26.4%) воздействий.

2. На основе сравнительного анализа технологических свойств льняной пряжи между навоями внутри партий и между партиями установлено, что при прогнозировании обрывности для достоверной оценки технологических свойств нитей с навоев одной партии их отбор производится случайным образом с любого навоя, при смене партии необходим повторный анализ.

3. Б результате проведенного факторного анализа с вращением Факторного пространства и пошагового регрессионного анализа не выделен комплексный показатель технологических свойств льняной пряжи.

4. По результатам парного корреляционного анализа установлено, что на обрывность основных нитей в ткачестве существенно влияют такие технологические свойства льняной пряжи, как технологическая прочность, разрывная нагрузка «слабых нитей» и коэффициент вариации гю относительному разрывному удлинению.

5. Предложены Формулы для расчета сводных характеристик технологической прочности льняной пряжи средней линейной плотности по результатам оценки разрывной нагрузки нитей.

6. На основе проведенной количественной оценки потери прочности льняной основной пряжи в процессе тканеформирования, предложена математическая модель, позволяющая при известной разрывной нагрузке пряжи на навое рассчитать значение прочности пряжи в различных зонах по глубине ткацкого станка.

7. Определен доверительный объем выборки значений прочности льняной пряжи для расчета прогнозируемой обрывности.

8. Предложена методика подготовки исходной информации о прочности пряжи для прогнозирования обрывности в ткачестве. В программу расчета прогнозируемой обрывности внесены модели, учитывающие изменение прочности пряжи при ее перемещении по зонам глубины заправки ткацкого станка.

9. На основе сопоставления прогнозируемой и фактической обрывности доказана работоспособность усовершенствованного метода прогнозирования обрывности нитей, что позволяет рекомендовать его для исследований технологического режима и оптимизации процесса ткачества.