Проектирование и оценка качества меланжевых пряж и процессов их производства - Производство меланжевой пряжи

Проектирование меланжевой пряжи представляет собой важную, но весьма трудоемкую технологическую задачу. Поэтому перспективна разработка средств автоматизации процесса проектирования. В связи с этим созданы алгоритмы графического моделирования отрезков меланжевой пряжи и отображение их внешнего вида на экране монитора. При этом учитывались особенности строения пряжи, связанные с технологией ее выработки, заправочные параметры пряжи и вероятностный характер расположения волокон в теле пряжи. Разработаны структура автоматизированного рабочего места для проектирования меланжевой пряжи и объективные статистические критерии, позволяющие оценить распределение волокон разного цвета на поверхности пряжи. Рассмотрены примеры моделирования меланжевой пряжи, выработанной различными способами.

Исследователями в этой области анализируется возможность оптимизации выбора соответствия по цвету предварительно окрашенных волокон для их смешивания. Разработанный алгоритм предусматривает первоначальное спектрофотометрическое испытание всех отобранных цветных волокон на соответствие цвета. Если начальное спектрофотометрическое соответствие не отвечает колорометрическим требованиям, полученные данные подвергаются повторной колорометрической проверке. При этом за счет применения псевдоинверсного алгоритма отпадает необходимость ограничения числа окрашенных в разные цвета волокон.

В связи с этим был разработан алгоритм, позволяющий моделировать расположение поперечных сечений волокон в сечении пряжи. Распределение волокон в поперечном сечении пряжи оказывает существенное влияние на свойства и особенности пряжи. Задача исследования распределения волокон в поперечном сечении связана с задачей миграции волокон в объеме пряжи. Необходимо создание объективных критериев для оценки распределения волокон. Новые возможности для решения этих задач предоставляет использование современной ЭВМ. Разработанный алгоритм является удобным инструментом для сравнения различных критериев и моделирования миграции волокон.

Отмечается что многие особенности пряжи (внешний вид, поведение при переработке и окрашивании и т. д.) определяет распределение волокон в ее поперечном сечении. Неравномерность распределения разнородных волокон в смеси вызывает появление структурной неровноты продукта, оказывает отрицательное влияние на процесс вытягивания и свойства пряжи, что сказывается на внешнем виде готовых изделий. Известно много показателей для оценки неравномерности распределения разнородных волокон в тангенциальном направлении сечения пряжи и тенденции волокон к сегрегации в радиальном направлении (степени миграции).

Чрезвычайно трудно оценить различительную способность показателей экспериментальными методами из-за большой трудоемкости и сложности формирования пряжи с заданной степенью неравномерности распределения разнородных волокон. Для преодоления этого разработаны: компьютерная модель поперечного сечения пряжи с заданной степенью миграции, методы расчета различных показателей с помощью ПЭВМ, методы оценки различительной способности известных показателей. Разработанная модель позволила расположить применяемые, на практике показатели в порядке возрастания их различительной способности.

Использовались методы анализа поперечных сечений пряжи из смеси волокон. Анализ проведен на основе измерений действительных поперечных сечений пряжи при разном соотношении компонентов смеси и при использовании приведенных методов оценки. Особое внимание уделено анализу радиального распределения волокон разных компонентов и наличию пучков волокон одного компонента. Рассматриваются полученные при этом данные с учетом неровноты пряжи, расположения волокон в ней, тесности упаковки и соотношения компонентов.

Проведены исследования по определению эффективности компьютерных моделей процесса смешивания волокон в прядильном производстве. При проведении исследования использовались данные, полученные с трех разных прядильных фабрик. Исследование показало, что модель, полученная в основе целевого программирования, обеспечивала более высокую прибыль при более низких затратах. Эта модель особенно эффективна при использовании многостадийного процесса и большого числа компонентов. Эта модель основана на использовании простых формул. Однако для их получения требуется специальная структуризация данных. В ряде случаев преобразование данных вызывает трудности.

Также были проведены исследования целью, которых было получение зависимости уровня обрывности пряжи в пневмомеханическом прядении от состава смеси, т. е. установление связи обрывности с показателями физико-механических свойств волокон смеси. Переменными характеристиками в составе смеси были: средневзвешенная массодлина волокна, средневзвешенная разрывная нагрузка, коэффициент зрелости, средневзвешенное содержание пороков и сорных примесей в перерабатываемой сортировке, влажность волокна. Результаты исследования позволили получить упрощенные адекватные модели для показателей процесса с отбрасыванием незначимых факторов. Создана программа, позволяющая проводить оптимизацию смеси с помощью ЭВМ.

Актуальность работы обусловлена тем, что в условиях развивающейся рыночной экономики текстильные предприятия поставлены перед необходимостью частой смены вырабатываемого ассортимента, использованием нового ассортимента пряжи и текстильных полотен из нее. Эта проблема осложняется повышением требований к дизайну изделий, что напрямую связано с новыми колористическими решениями в области полотен. Одним из резервов в этом направлении является использование разных видов меланжевой пряжи. Из сказанного, очевидно, что проблема производства качественной меланжевой ткани может быть разделена на ряд крупных и достаточно сложных научных, технологических и производственных задач. В их числе можно выделить задачу проектирования меланжевой смеси волокон с прогнозированием получаемого внешнего вида меланжевой пряжи, выработанной из этой смеси различно окрашенных волокон.

Решение этой задачи представляет значительные трудности, так как оно связано с прогнозированием цвета получаемой смеси и проявлением разных оттенков цвета волокон в пряже. Как правило, такие задачи на комбинатах решают путем накопления в течение многих лет базы данных о выработанных артикулах пряжи и ткани, технологии их производства, применяемых красителях, вспомогательных и отделочных материалах, режимах.

Такая информация, безусловно, образует ценнейший фонд знаний по меланжевой технологии, но при проектировании производства нового ассортимента она далеко не всегда оказывается достаточной.

Другой подход заключается в выпуске пробных партий и отработке на них технологии производства. Однако это достаточно трудоемкий, дорогостоящий и длительный процесс.

Современные мощные компьютеры с большой памятью, высоким быстродействием, специальными или даже общего назначения процессорами, ориентированными на работу с графикой, цветные мониторы с высокой степенью разрешения и огромной доступной палитрой цветов (несколько миллионов оттенков), - все эти современные технические средства позволяют считать актуальной задачу создания основ автоматизированного проектирования меланжевых смесей и пряжи, вырабатываемой из меланжевых смесей.

Таким образом, целью данной работы является решение важной научно-технической задачи разработки теоретических и алгоритмических основ проектирования внешнего вида меланжевой пряжи, получаемой из смеси различно окрашенных волокон с учетом особенностей выработки и внутренней структуры пряжи на основе применения методов графического компьютерного моделирования.

Решение данной задачи включает решение следующих подзадач: а) изучение особенностей проявления цвета отдельных волокон во внешнем виде пряжи; б) разработку алгоритмов моделирования расположения отдельных волокон в поперечных сечениях пряжи с учетом способа и особенностей се получения и состава смеси; в) разработку алгоритмов моделирования внешнего вида меланжевой пряжи заданного цветового и смесового состава и выработанной определенным способом прядения; г) разработку объективных критериев оценки качества получаемого внешнего вида пряжи и исследование их эффективности; д) разработку макета программной системы для автоматизированного проектирования меланжевой пряжи, определение ее структуры и состава.

    1. Впервые решена важная научно-техническая задача разработки теоретических и алгоритмических основ проектирования внешнего вида меланжевой пряжи, получаемой из смеси различно окрашенных волокон с учетом особенностей выработки и внутренней структуры пряжи на основе применения методов графического компьютерного моделирования. 2. Определены и решены следующие задачи для протезирования вида проектируемой пряжи:
      А) разработаны алгоритмы моделирования расположения отдельных волокон в поперечных сечениях пряжи с учетом способа и особенностей ее получения и состава смеси; Б) разработаны алгоритмы моделирования внешнего вида меланжевой пряжи заданного цветового и смесового состава и выработанной определенным способом прядения; В) предложены объективные критерии оценки качества получаемого внешнего вида пряжи и исследование их эффективности; Г) разработан макет программной системы для автоматизированного проектирования меланжевой пряжи, определение ее структуры и состава.
    3. Разработана математическая модель смеси с учетом различий в цвете компонентов, позволяющая прогнозировать цвет проектируемой смеси и учитывать как средние значения и дисперсии длины и тонины волокон компонентов, так и законы распределения волокон по длине и тонине. 4. Решена задача точечного и интервального прогнозирования доли компонента в смеси по результатам выборочного обследования, позволяющая установить статистическую однородность или неоднородность смеси. 5. Построена компьютерная статистическая модель распределения сечений волокон компонентов в поперечном сечении продукта (ровницы, пряжи) на базе применения методов Монте-Карло. 6. Разработаны алгоритмы имитации расположения волокон в поперечном сечении и видимом изображении данного сечения на проекции продольного изображения пряжи и алгоритмы моделирования внешнего вида меланжевого волокнистого продукта для случайной структуры при равномерном перемешивании компонентов, для ручьистой структуры, для композитной структуры и для продукта, скрученного из двух стренг. Предложены также алгоритмы моделирования полотен из меланжевой пряжи. Алгоритмы реализованы в виде программ для ЭВМ. 7. Предложены объективные статистические критерии равномерности распределения компонентов разного цвета на изображении отрезка меланжевой пряжи: статистики хи-квадрат, статистики "ближайшего соседа", - и алгоритмы их оценки, а также известные частотные критерии и характеристики корреляционные функции и спектральные плотности дисперсии, ранговые критерии чередования серий. 8. Впервые смоделирован на компьютере внешний вид отрезков меланжевой пряжи для различных условий ее формирования и состава и разработана методика анализа моделируемых изображений меланжевой пряжи с использованием продольных и поперечных сечений изображения пряжи. 9. Впервые выполнено моделирование меланжевой пряжи с регулярным расположением компонентов и со случайным расположением. 10. Разработана и предложена к использованию методика проектирования внешнего вида меланжевой пряжи с использованием алгоритмов компьютерного моделирования и автоматизации процесса проектирования и приведены примеры спроектированного внешнего вида пряж кольцевого, пневмомеханического способов прядения, армированной пряжи, двухстренговой пряжи, что говорит о широком диапазоне возможного использования разработанных алгоритмов и моделей.

Разработанный комплекс программ и основанная на его применении методика автоматизированного проектирования меланжевых смесей позволит существенно сократить время разработки новых видов пряжи, удешевить ее проектирование, в ряде случаев обойтись без разработки образца за счет оценки внешнего вида меланжевой пряжи на экране ПЭВМ. Широкое внедрение предлагаемой методики в промышленности позволит расширить ассортимент пряжи, получаемой из меланжевых смесей.

Похожие статьи




Проектирование и оценка качества меланжевых пряж и процессов их производства - Производство меланжевой пряжи

Предыдущая | Следующая