作為棉紡領(lǐng)域的重要基礎研究，研究掌握棉纖維長(cháng)度分布及其科學(xué)表征與在紗線(xiàn)不勻中的影響具有重要意義。河南工程學(xué)院紡織工程系進(jìn)行的“棉纖維長(cháng)度分布在紗線(xiàn)不勻中的影響理論和應用”項目就在此領(lǐng)域進(jìn)行了頗有意義的探索。

“如今的紡織界廣泛使用的Martindale不勻理論并沒(méi)有考慮纖維長(cháng)度分布對紗條不勻的影響，公式是在等長(cháng)纖維的假設下推出的。而實(shí)際上纖維長(cháng)度不是等長(cháng)的，是有一定分布的，這種分布對成紗不勻是有影響的。影響如何？怎樣影響？究竟紗線(xiàn)截面纖維根數是否為泊松分布？尚需研究。”河南工程學(xué)院紡織工程系教授朱進(jìn)忠表示，“棉纖維長(cháng)度分布在紗線(xiàn)不勻中的影響理論和應用”項目就對這些問(wèn)題一一進(jìn)行了深入研究。

建立模型完善理論基礎

主持人：針對棉纖維長(cháng)度分布在紗線(xiàn)細度不勻中產(chǎn)生的問(wèn)題，您的團隊主要進(jìn)行了哪些研究？

朱進(jìn)忠：這個(gè)項目的研發(fā)關(guān)鍵點(diǎn)在于：解析推演模型的理論推導，其理論的邏輯性、定量性、一般性突出、完整性好、應用性好。主要特點(diǎn)是在原有紡織理論研究基礎上經(jīng)過(guò)改進(jìn)或推廣得到，改變我國缺乏纖維長(cháng)度理論研究的現狀，整個(gè)研究具有較高的理論深度，不僅豐富完善了纖維長(cháng)度及其影響理論，而且把相關(guān)的結論用于指導生產(chǎn)帶來(lái)了較好的效果，有些結論將改寫(xiě)目前紡織研究多年使用的結果，創(chuàng )新性強。

我們研究的主要內容包括：研究給出棉纖維長(cháng)度分布密度函數的一種參數表示，從而能夠模擬計算纖維長(cháng)度的影響，并將結果用于紗線(xiàn)理論計算中。給出纖維長(cháng)度分布對紗線(xiàn)不勻的影響分析，從而討論Martindale的極限不勻理論。

給出普通羅拉牽伸的纖維頭端變速點(diǎn)方差的表示，分析纖維長(cháng)度分布對牽伸區纖維頭端變速點(diǎn)的影響，等。

得出有關(guān)理論結論之后，研究新的紗條不勻調控方法，就纖維長(cháng)度、粗細、紗線(xiàn)線(xiàn)密度、紗條不勻等間的定量關(guān)系進(jìn)行實(shí)驗驗證。

主持人：團隊在“棉纖維長(cháng)度分布在紗線(xiàn)不勻中的影響理論和應用”的研發(fā)過(guò)程中對哪些技術(shù)進(jìn)行重點(diǎn)攻關(guān)？

朱進(jìn)忠：我們首先對棉纖維長(cháng)度指標與長(cháng)度分布密度函數進(jìn)行了研究：選定在實(shí)際生產(chǎn)中具有代表性的12種棉條，檢測它們的長(cháng)度分布指標，然后使用非參數核估計的方法生成了它們的密度函數。計算了由這些密度函數得到的均值和方差，使用逐步回歸方法計算了四種長(cháng)度指標與均值、方差之間的統計關(guān)系，得到了具有強相關(guān)關(guān)系的回歸方程。

其次我們對紗線(xiàn)截面上纖維根數的分布進(jìn)行了研究：選取不同規格的6種純棉環(huán)錠細紗，采用USTER TESTER4型條干儀在400m/min條件下分別測試這些細紗的條干不勻率。在實(shí)驗基礎上，進(jìn)一步討論紗線(xiàn)截面纖維根數分布不勻與紗線(xiàn)理論不勻、檢測不勻的關(guān)系。

再次我們對紗線(xiàn)不勻計算及調控進(jìn)行了實(shí)驗：提出一種紗線(xiàn)中的纖維排列模型，論證了這種模型與實(shí)際紗線(xiàn)較好的擬合性能。然后利用Martindale極限不勻公式的原理，給出了一個(gè)比較簡(jiǎn)單的紗線(xiàn)不勻計算方法。對純棉紗實(shí)際生產(chǎn)的數據計算以后，得到了一個(gè)經(jīng)驗的紗線(xiàn)不勻預測公式。

最后我們進(jìn)行了紡紗過(guò)程纖維運動(dòng)機理研究：解決研究紡紗過(guò)程中的可算性問(wèn)題，不論是對牽伸不勻的預測研究還是對生產(chǎn)工藝的優(yōu)化都有重要意義。這其中又包括紗條拉細曲線(xiàn)拉伸機模擬、基于纖維長(cháng)度分布的浮游纖維變速計算機仿真、牽伸區浮游纖維變速點(diǎn)分布的理論研究、牽伸區浮游纖維動(dòng)態(tài)行為的計算機隨機模擬、基于棉纖維長(cháng)度根數分布的精梳機梳理效能分析。

五項創(chuàng )新提升應用水平

主持人：與國內外同類(lèi)技術(shù)比較，該項目有哪些技術(shù)創(chuàng )新點(diǎn)？

朱進(jìn)忠：我們主要在五方面進(jìn)行了創(chuàng )新：通過(guò)實(shí)驗研究，我們發(fā)現紗線(xiàn)截面上纖維根數的分布近似呈正態(tài)分布，證明紗線(xiàn)截面纖維根數呈泊松分布與事實(shí)不符，突破了Martindale公式的理論基礎，同時(shí)進(jìn)一步分析揭示了紗線(xiàn)截面纖維根數分布與紗線(xiàn)理論不勻率、實(shí)測不勻率的關(guān)系；提出紗條“纖維通道重排假構模型”，找到了精確的定量預測紗條不勻的方法，并揭示紗條不勻影響因素的作用規律；創(chuàng )建棉纖維長(cháng)度研究的核估計方法，并用于紡紗牽伸區纖維運動(dòng)研究、精梳機梳理效能分析；提出了具有可算性的基于纖維長(cháng)度分布的紗線(xiàn)不勻因果倒推計算調控新方法，應用效果較好，達到國際先進(jìn)水平；給出普通羅拉牽伸的纖維頭端變速點(diǎn)方差的表示，分析纖維長(cháng)度分布對牽伸區纖維頭端變速點(diǎn)的影響，采用計算機、拉伸機模擬法得到牽伸區浮游纖維動(dòng)態(tài)行為的規律。

主持人：這項研究豐富和完善了纖維長(cháng)度及其影響理論，那么，它的實(shí)際應用情況又是怎樣的？企業(yè)有哪些反饋意見(jiàn)？

朱進(jìn)忠：這項成果改變了目前國際上缺乏纖維長(cháng)度分布理論研究的現狀，對于紗線(xiàn)不勻的分析、計算、預測、調控與質(zhì)量水平的提高有較大作用，還可以?xún)?yōu)化工藝條件，指導一系列新型牽伸部件的研究開(kāi)發(fā)，具有促進(jìn)行業(yè)信息化科技進(jìn)步的作用。

項目應用價(jià)值較高，目前已在許昌裕豐紡織公司、鄭州第一紡織公司、鄭州三棉公司、輝縣市太陽(yáng)石紡織公司等企業(yè)應用，在連續三年的應用過(guò)程中，產(chǎn)品質(zhì)量不斷提高，取得了較好的經(jīng)濟效益和社會(huì )效益。

其中，鄭州第一紡織有限公司在應用后表示，用新調控法指導生產(chǎn)，確定紡紗工藝參數，比用傳統法對成紗質(zhì)量更有利，紗線(xiàn)條干CV值、紗線(xiàn)的強力、強力CV值得到明顯提高。該技術(shù)成果利用紡織企業(yè)現有的紡紗設備開(kāi)展生產(chǎn)，充分挖掘棉纖維的使用價(jià)值，對正確指導紡織工業(yè)生產(chǎn)、提高產(chǎn)品質(zhì)量及其制品的市場(chǎng)競爭力具有十分重要的現實(shí)意義，對紡織企業(yè)具有廣泛的應用價(jià)值、較好的經(jīng)濟效益和社會(huì )效益。”

以2011年為例，這項技術(shù)為鄭州第一紡織有限公司新增利潤245.6萬(wàn)元，節約23.2萬(wàn)元，創(chuàng )收外匯3.7萬(wàn)美元。

應用企業(yè)普遍認為，纖維長(cháng)度分布在紗線(xiàn)不勻中的影響理論和調控方法是棉紡企業(yè)非常熟悉、易于掌握和接受的，但又不同于傳統的方法，紡織企業(yè)利用現有的紡紗設備就可開(kāi)展生產(chǎn)應用，這對紡織企業(yè)生產(chǎn)應用具有普遍性、實(shí)用性和推廣性。

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