CC BY
11
Список использованных источников
1. Кривобородова, Е. Ю. Визуализация графических образов фигуры и модели / Е. Ю. Кривобородова, О. В. Покровская, Н. А. Шестопалова // В мире оборудования. - 2002. - №4. - С. 18-19.
2. Who supplies what from where in term of CAD and MIS // Apparel International, vol. 26, № 1, January, 1995, p. 45-53.
3. Трофимова, Т. И. Курс физики / Т. И. Трофимова. - Москва : Высшая школа, 1994. - 524 с.
SUMMARY
Article is devoted to a problem of as much as possible exact definition of values of linear dimensional attributes under facsimiles of a body of the person.
The offered technique of contact less measurement of a figure of the person provides high enough accuracy of results (the error of linear projective measurements makes no more than 0,4 %) and allows to use it for reception of authentic data at studying dimensional attributes of a body of the person.
УДК 677.022.484.4
ОПТИМИЗАЦИЯ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО ПРОЦЕССА ПРОИЗВОДСТВА КОМБИНИРОВАННОЙ ВЫСОКОРАСТЯЖИМОЙ ПРЯЖИ ПНЕВМОМЕХАНИЧЕСКИМ СПОСОБОМ
ПРЯДЕНИЯ
А.С. Дягилев.
Работа выполнена под руководством д.т.н., профессора Когана А.Г.
На кафедре ПНХВ УО «ВГТУ» разработан технологический процесс получения комбинированной высокорастяжимой пряжи на пневмомеханических прядильных машинах БД-200 и ППМ 120. Отличительной особенностью данной технологии является возможность формирования комбинированной высокорастяжимой пряжи путем подачи комплексной эластомерной нити в рабочую зону прядильной камеры [1]. Для нового технологического процесса актуальна задача оптимизации, направленная на поиск оптимальных значений как одной, так и нескольких физико-механических характеристик комбинированной высокорастяжимой пряжи. Необходимо произвести выбор целевого параметра оптимизации. К комбинированной высокорастяжимой пряже могут предъявляться разные требования при переработке в различный ассортимент текстильных изделий.
При формировании комбинированной высокорастяжимой пряжи на пневмомеханической прядильной машине наибольшее влияние на физико-механические свойства комбинированной пряжи оказывают крутка волокнистого компонента и предварительное растяжение эластомерного компонента [2], которые и были взяты в качестве входных факторов эксперимента: X1 - крутка (50о - 1000, интервал варьирования 250), кр/м; X2 - предварительное растяжение эластомерной нити (200 - 400, интервал варьирования 100), %.
В условиях РУП «БПХО» и лабораторных условиях кафедры ПНХВ и кафедры ткачества УО «ВГТУ» был проведен полный факторный эксперимент для пряжи линейной плотностью 50 текс, в качестве эластомерного сердечника использовалась эластомерная нить Дорластан линейной плотностью 15 текс, обкручивающий компонент - хлопок 100%.
На комбинированную высокорастяжимую пряжу пневмомеханического способа прядения не существует нормативных документов, характеризующих ее физико-
механические свойства, поэтому использовались государственные отраслевые стандарты для эластомерных [3] и текстурированных [4] нитей. Критериями оптимизации были определенны следующие показатели физико-механических свойств комбинированной пряжи: - разрывная нагрузка, сН; У2 - коэффициент вариации по разрывной нагрузке, %; У3 - коэффициент вариации по линейной плотности, %; У4 - разрывное удлинение, мм; У5 - коэффициент вариации по разрывному удлинению, %; У6 - извитость, %; У7 - растяжимость, %; У8 -устойчивость извитости, %.
После реализации матрицы планирования и проведения корреляционно-регрессионного анализа экспериментальных данных с помощью пакета прикладных программ «БТАЛБТЮА» было определенно, что имеет сильную прямую связь с У4 (г=0,727) и сильную обратную связь с У5 (г=-0,819), при этом У4 и У5 имеют между собой сильную обратную связь (г=-0,805). Так же У6 имеет функциональную связь с У7 (г=0,996), это обусловлено тем, что растяжимость (Я) и степень извитости (Е) пряжи определяются на основании одних и тех же исходных данных:
Я = • 100 и Е = • 100 (1)
Ч 2
где
1Х - длина мотка нити с грузом предварительного натяжения, мм;
- длина мотка нити под действием растягивающей нагрузки, мм.
При решении задачи оптимизации технологического процесса производства комбинированной высокорастяжимой пряжи целесообразно исключить показатель извитости (У6), разрывное удлинение (У4) и коэффициента вариации по разрывному удлинению (У5).
Коэффициенты регрессионных моделей физико-механических свойств комбинированной высокорастяжимой пряжи пневмомеханического способа прядении линейной плотностью 50 текс:
• для разрывной нагрузки:
Бр = 564.9+19.816ХХ + 59.983X2 -76.25ХХХ2 -109.4X2 -55.9X2 (2)
• для коэффициента вариации по разрывной нагрузке:
БСур = 11.13 + 0.3383Х1 + 0.516Х2 -0.805Х1Х2 -0.75X2 + 0.145X2 (3)
• для коэффициента вариации по линейной плотности:
БСут = 6.4 + 3.085Х1 + 0.685Х2 + 8.845Х1Х2 + 5.71X2 + 3.36X2 (4)
• растяжимость:
Б = 181.82-16.323X^21.806X2 -69.235Х1Х2 -26.585X2 -48.555X2 (5)
• устойчивость извитости:
Бв = 95 - 2.456Xi + 4.111X2 - 25.705X1X2 - 9.365X2 - 29.45X2 (6)
Для удовлетворения требованиям, предъявляемым к комбинированной высокорастяжимой пряже в процессе ткачества, на зависимости показателей пряжи физико-механических свойств пряжи были наложены ограничения и тем самым получена система неравенств (7), ограничивающая область значений для параметров технологического процесса при производстве комбинированной пряжи линейной плотностью 50 текс.
FP > 550cH FC < 11,5% FC < 8%
Fr > 165% FB > 80%
(7)
FP ® max FC ® min
CVP
FC ® min Fr ® max FB ® max
(8)
Каждый из оптимизируемых показателей комбинированной пряжи (8) может служить целевой функцией при решении задачи оптимизации физико-механических характеристик пряжи для конкретного ассортимента изделий. Для решения задачи оптимизации по каждому параметру (8) с наложением ограничений
(7) в границах факторного пространства
-1 < X, < 1
-1 < X 2 < 1
использовалась система
компьютерной математики Maple, и были найдены компромиссные решения для каждого из параметров (таблица 1).
Таблица 1 - Зависимость показателей пряжи от параметров технологического процесса_
VT
Параметр Значение показателей физико-механических свойств пряжи Значения оптимизируемых параметров
В натуральных значениях В кодированных значениях
Крутка комбинированной пряжи, кр/м Предварительное растяжение эластомера, % X1 X2
Разрывная нагрузка, сН (У!) 581,44 717,5 350 -0,13 0,5
Коэффициент вариации по разрывной нагрузке, % (У2) 10,97 675 301 -0,3 0,01
Коэффициент вариации по линейной плотности, % (У3) 4,72 567,5 383 -0,73 0,83
Растяжимость, % (У7) 184,35 700 292 -0,2 -0,08
Устойчивость извитости, % (У8) 96,34 620 330 -0,52 0,3
При оптимизации технологического процесса прядения комбинированной высокорастяжимой пряжи пневмомеханическим способом целесообразно найти такое компромиссное решение, при котором наблюдается оптимальное сочетание показателей физико-механических свойств пряжи. С этой целью может использоваться обобщенный технологический критерий - функция желательности [5 с. 24]. Таким критерием может служить комплексный показатель качества, для
Р
хлопчатобумажных нитей [6 с.276] он имеет вид: П =--— , где Рр - разрывная
Т • ^
нагрузка нити, сН; СР - коэффициент вариации по разрывной нагрузке, %; Т -линейная плотность нити, текс. Для комбинированной высокорастяжимой пряжи комплексный показатель качества может иметь вид:
РКВ ................(9)
Пвр с _ с
Y ■ Y ■ Y
Y _ 1 1 1 7 8
J- (Л
VT
Y ■ Y
12 13
По значениям комплексного критерия, рассчитанным по (9) с помощью пакета прикладных программ «STATISTICA», была построена регрессионная модель:
FK.K. _ 876681.15 -66234.75X 1 + 3861.20X 2 -525395X jX2 -297727.88X 2 -494381.64X 2 (10)
Таким образом, задача оптимизации технологического процесса производства комбинированной высокорастяжимой пряжи пневмомеханического способа прядения сводится к нахождению экстремума функции комплексного критерия (10) с наложением ограничений (7). При оптимизации физико-механических свойств пряжи с целью переработки в конкретный ассортимент изделий в уравнении, описывающем комплексный критерий качества (9), целесообразно оставлять только наиболее значимые для выбранного изделия физико-механические параметры пряжи. Так же можно ограничится одним наиболее значимым параметром пряжи (таблица 1).
При решении задачи нахождения максимума комплексного критерия (10) в системе компьютерной математики Maple были найдены оптимальные значения входных параметров. В кодированных значениях X1 = -0.353; X2 = 0.228. В натуральных значениях крутка комбинированной пряжи - 662 кр/м; предварительное растяжение эластомера - 323 %. Расчетные и экспериментальные значения целевых параметров в точке максимума комплексного критерия приведены в таблице 2.
Таблица 2 - Параметры пряжи в точке максимума комплексного критерия
Параметр Расчетное значение Экспериментальное значение
Разрывная нагрузка, сН 561,15 572,92
Коэффициент вариации по разрывной нагрузке, % 11,10 11,48
Коэффициент вариации по линейной плотности, % 5,64 5,82
Растяжимость, % 182,34 188,42
Устойчивость извитости, % 96,17 100,08
Как видно из таблицы, разность между расчетными и экспериментальными значениями не превышает 5%. Графическое представление решения оптимизационных задач для нахождения экстремумов целевых функций (8, 10) и область Парето входных параметров, ограниченная линиями равного уровня (7), представлена на рисунке 1(а). На рисунке 1(б) представлены линии равного уровня, векторное поле и точка экстремума функции комплексного критерия качества (10) комбинированной высокорастяжимой пряжи.
С использованием методов математического планирования эксперимента получены рациональные физико-механические показатели комбинированной высокорастяжимой пряжи линейной плотностью 50 текс. Физико-механические показатели полученной пряжи обеспечивают возможность ее переработки в ассортимент тканых изделий.
Рисунок 1 - Графическое представление решения оптимизационной задачи а) Область Парето оптимизируемых параметров; б) Линии равного уровня и векторное поле комплексного критерия
Список использованных источников
1. Дягилев, А. С. Технологический процесс получения высокорастяжимой комбинированной пряжи пневмомеханического способа прядения / А. С. Дягилев, А. Г. Коган // Вестник ВГТУ. - 2007. - № 13. - С. 27-30.
2. Дягилев, А. С. Структура высокорастяжимой комбинированной пряжи пневмомеханического способа прядения / А. С. Дягилев, А. Г. Коган // Текстильная промышленность. Научный альманах. - 2007. - № 8. - С. 12-14.
3. ГОСТ 28843-90. Нить полиуретановая спандекс. Методы испытаний. -Москва : Издательство стандартов, 1991. — 10 с.
4. ГОСТ 23363-2001. Нити синтетические текстурированные. Методы определения показателей извитости. — Введ. 2003-03-01. - Москва : Издательство стандартов, 2001. — 10 с.
5. Тихомиров, В. Б. Планирование и анализ эксперимента (при проведении исследований в легкой и текстильной промышленности) / В. Б. Тихомиров. — Москва : «Легкая индустрия», 1974.
6. Кукин, Г. Н. Текстильное материаловедение (волокна и нити) : учебник для вузов / Г. Н. Кукин, А. Н. Соловьев, А. И. Кобляков. - 2-е изд., перераб. и доп. — Москва : Легпромбытиздат, 1989. - 352 с.
SUMMARY
This article is devoted to spinning process optimization of the combined high-stretchable yarn using open-end spinning machine. Twisting and preliminary stretching of elastomeric yarn Dorlastan 15 tex are optimized for 50 tex combined yarn. Pareto's area of optimization settings is identified and a complex criteria to characterize combined high-stretchable yarn quality is suggested.
