粗纱捻系数与细纱后区牵伸搭配方案的模糊决策优选.pdf

粗纱捻系数与细纱后区牵伸搭配方案的模糊决策优选时晨1，崔红2（1.天津工业大学应用技术学院，天津300161；2.天津宏大纺织机械有限公司，天津300241）摘要：细纱牵伸过程中，为避免捻回重分布导致成纱条干恶化，粗纱捻系数与细纱后区牵伸必须进行合理搭配.采用模糊决策方法中的Borda数法，对纯棉普梳纱线的粗纱捻系数和细纱后区牵伸倍数的搭配方案进行排序，从而获得成纱质量较优的两个工艺参数的配合方案，并对该方案进行了上机验证.试验结果表明，采用模糊决策方法优选方案进行纺纱，所得纱线质量较好；较大的粗纱捻系数和较小的细纱后区牵伸配合能够获得较优质量的纱线.关键词：粗纱；细纱；捻系数；后区牵伸；模糊决策曰纱线质量中图分类号：TS104.2文献标志码：A文章编号：员远苑员原园圆源载（圆园11）园2原园园43原园3OptimizationofrovingtwistfactorandbreakdraftratioinringspinningbyfuzzydecisionmakingSHIChen1，CUIHong2（1.SchoolofAppliedTechnology，TianjinPolytechnicUniversity，Tianjin300160，China；2.TianjinHongdaTextileMachineryCoLTD，Tianjn300241，China）Abstract：Inringspinningprocess，rovingtwistfactorandbreakdraftratioinringframeshouldbereasonablydesignedinordertoavoidthetwistredistributionondraftedstrand.ThearrangementoftheseparametersissortinorderbyusingBordanumberlawinfuzzydecisionmakingmethod（FDM）togetoptimalprojectforbetterqualityyarn，andoptimalparametersareverifiedintheringspinning.Theresultsshowthat：optimalparametersgainedbyBordanumberlawinFDMcanbeusedtogetbetterqualityyarns；alargerrovingtwistfactorandthesmallerbreakdraftinringspinningconducttothebetteryarnquality.Keywords：roving；spunyarn；twistfactor；breakdraftratio；FDM；yarnquality收稿日期：2010-12-09通信作者：时晨（1978），男，助理研究员.E-mail：24251290163.com第30卷第2期圆园11年4月天津工业大学学报允韵哉砸晕粤蕴韵云栽陨粤晕允陨晕孕韵蕴再栽耘悦匀晕陨悦哉晕陨灾耘砸杂陨栽再Vol.30No.2April2011在细纱牵伸过程中，当粗纱捻系数和细纱后区牵伸都较大时，细纱后区会发生捻回重分布现象.其特征是纱条上的捻回会向中钳口较细的纱条上移动，使靠近中钳口纱条上的捻回增多，靠近后钳口纱条上的捻回减少.严重的捻回重分布对牵伸不利，它使牵伸纱条中部摩擦力界突然下降，纱条结构松散，促使纤维提早变速而恶化条干.为了避免细纱牵伸过程捻回重分布现象的发生，并充分利用粗纱捻回产生的附加摩擦力界，有效地控制纤维的运动，粗纱的捻系数必须与细纱后区牵伸很好的配合1.有关粗纱捻系数和细纱后区牵伸配置的文献较少，对于粗纱工艺参数的研究国内多采用正交试验的方法2-4，而国外文献则侧重于研究细纱各项工艺参数对成纱质量的影响，试验方法多采用二次旋转组合设计法5-7.在生产实践中，模糊决策的方法可以用于寻求工艺参数的最优组合.本文采用模糊决策中的Borda数法对于粗纱捻系数和细纱后区牵伸这两个工艺参数进行寻优，力求在一定条件下能够获得两者的最佳搭配.1模糊决策方法原理所谓模糊决策就是将模糊技术应用到决策过程中，使用模糊事实、模糊规则来描述决策过程中存在的不确定性和不准确性，使用模糊推理技术来获得决天津工业大学学报第30卷策的候选方案，使用模糊综合评判以获得最佳的决策方案.应用模糊决策实现排序的方法有很多，比如有二元对比法（包括相对函数法、权重分析法、反演法等）、意见集中法（包括Borda数法、最小距离法、Blin法等）、综合评判法以及密切值法等.如遇到排序对象个数较多时，则采用Borda数法及密切值法进行最优方案选择比较理想8.模糊决策方法之Borda数法是指：设n个成员的团体X分别将论域U=U1，U2，Um（需要选优的集合）中的m个元素排成从优到劣的线性序或偏序等（意见），由获得的n种意见L1，L2，Ln计算U中每个元素的Borda数B（X）=ni=1移Bi（X）式中：X沂U；Bi（X）表示在序Li中后于X的元素个数.U中的元素按Borda数大小就可以得到一个新的排序，即为决策结果.Borda数愈大，该元素综合效果就愈优.为了使决策结果更加切合实际，本文采用加权计算：B（X）=ni=1移wi（X）Bi（X）式中：wi（X）为意见Li的权系数，即意见Li所代表指标的权系数.2实验部分本实验所用棉纤维的细度为1.73dtex，平均长度为28耀29mm，单纤维强度3.3dN/tex，断裂长度23km.纯棉普梳粗纱和细纱样品在天津宏大纺织机械有限公司试纺室进行纺制.采用经纬天津JWF1416型粗纱机纺制540tex粗纱，粗纱捻系数为103、107和110，每个捻系数纺制4个粗纱.然后分别采用3种不同捻系数的粗纱在FA506型细纱机上的3个不同后区牵伸倍数（1.21、1.25和1.37）下纺制18.2tex细纱，细纱工艺参数如下：总牵伸倍数为29.6，罗拉隔距为18伊43，捻系数为360.本文取细纱条干CV%、细节-50%、粗节+50%、棉结+200%等4个项目作为纱线质量的衡量指标，并且取10次测试结果的平均数.实验结果如表1所示.其中，权系数是根据专家分配给各指标的权重数据加以平均而确定的.3搭配方案的优化选择由于粗纱捻系数和细纱后区牵伸倍数均为3种，两两组合，因而Borda数论域中的元素数为m=9，Borda数法团体中的成员数为n=4.论域U=U1，U2，U3，U4，U5，U6，U7，U8，U9团体X=细纱条干CV%，细纱细节-50%，粗节+50%，棉结+200%由表1数据按各指标的优劣对U1、U2、U3、U4、U5、U6、U7、U8和U9排序，得4种意见：L1（条干CV%）：U3，U8，U1，U5，U4，U2，U6，U7，U9；L2（细节-50%）：U2，U3，U5，U6，U8，U4，U1，U7，U9；L3（粗节+50%）：U1，U3，U5，U7，U6，U2，U4，U9，U8；L4（棉结+200%）：U3，U2，U1，U5，U6，U4，U9，U8，U7.由以上4种意见观察每种意见的前3个方案，发现每种意见中均有方案3，说明方案3在各参数的意见排列中居于较优水平.由此求得Borda数如表2.根据表2中Borda数的大小重新排序，结果为：U3，U5，U1，U8，U6，U2，U4，U7，U9.即粗纱捻系数和细纱后区牵伸倍数的配合从优到劣的次序为：粗纱捻系数110，细纱后区牵伸1.21；粗纱捻系数107，细纱后区牵表1粗纱捻系数与细纱后区牵伸配合试验Tab.1Experimentofrovingtwistfactorfitingbreakdraftratioinringspining表2各方案的Borda数Tab.2BordadataofeachprojectXU1U2U3U4U5U6U7U8U9wiB1（X）6084532710.45B2（X）2873651400.25B3（X）8372645010.15B4（X）6783540120.15Bi（X）编号细纱后区牵伸倍数粗纱捻系数条干CV/%细节-50%/（个km-1）粗节+50%/（个km-1）棉结+200%/（个km-1）11.2110315.601819924021.2110715.821222223931.2111015.541420122441.2510315.751724325551.2510715.701420824061.2511015.901421924071.3710315.932020939881.3710715.591626038391.3711016.1427243256各指标权系数wi0.4544第2期伸1.25；粗纱捻系数103，细纱后区牵伸1.21；粗纱捻系数107，细纱后区牵伸1.37；粗纱捻系数110，细纱后区牵伸1.25；粗纱捻系数107，细纱后区牵伸1.21；粗纱捻系数103，细纱后区牵伸1.25；粗纱捻系数107，细纱后区牵伸1.37；粗纱捻系数110，细纱后区牵伸1.37.可以看出，根据Borda数法的排列，成纱质量最优的方案为方案3，即粗纱捻系数为110时，细纱后区牵伸倍数选择1.21.4上机验证选取排序前3位的方案3、5和1进行上机验证.验证结果如表3所示.由表3可知，通过上机验证，方案3仍为成纱质量最优的方案.运用Matlab对实验数据进行回归分析，所得细纱条干CV%值（Y）和粗纱捻系数（X1）、细纱后区牵伸（X2）之间的回归方程为：Y=12.88+0.013X1+1.32X2，回归系数28%.由此可见，由模糊决策的Borda数排序法所得工艺参数搭配效果更好，即较大的粗纱捻系数和较小的细纱后区牵伸倍数相配合可以获得较优质量的纱线.粗纱捻系数加大，可减少粗纱退绕过程中的意外牵伸，并且可以加强牵伸区纤维的聚合作用，降低后牵伸区纤维的扩散程度，并可以提高进入前牵伸区的须条紧密度，使纤维间抱合力增强，产生的摩擦力界范围加大，浮游纤维减少.同时较大的粗纱捻系数可以防止牵伸纱条中部发生局部分裂，纱条绕中心线不容易发生翻动，从而使捻回重分布现象减少.牵伸区纱条上的捻回分布基本上近似于纱条的变细曲线，即纱条上的捻回分布自后至前逐渐减少.在这种情况下，后纤维对浮游纤维的控制力大于前纤维对浮游纤维的引导力，使纤维不会提早变速，纤维变速点前移并趋于稳定，有利于改善细纱条干和减少细纱毛羽.细纱后区牵伸的主要作用是为前区做准备，使喂入前区的纱条结构均匀并具有必要的紧密度，使之与前区摩擦力界相配合而形成稳定的前区摩擦力界分布，以充分发挥皮圈控制纤维运动的作用，从而减少粗细节，改善纱的外观质量.采用较小的细纱后区牵伸倍数，罗拉牵伸近似张力牵伸时可减小牵伸后须条的附加不匀，且后区牵伸摩擦力界稳定，粗纱须条弱捻区分裂机会小，须条不易翻动，不产生捻度重新分布，纤维间须条紧密度好，对浮游纤维可有效控制，有利于减少细节的产生.5结束语采用模糊决策方法中的Borda数法排序，获得了粗纱捻系数和细纱后区牵伸两个工艺参数的最佳搭配，即粗纱较大的捻系数和细纱较小的后区牵伸搭配纺纱.这种方法和结果对于指导生产实践有着非常重要的意义.对于生产实践中在一定条件下寻求综合性能最优的工艺参数配置问题，采用模糊决策方法能获得较满意的优化结果.还可采用模糊决策方法中的密切值法进行此类寻优，这将在以后的工作中进一步进行研究.参考文献：1中国纺织大学棉纺教研室.棉纺学M.北京：纺织工业出版社，1988：230-233.2周学恩.粗纱机牵伸机构工艺优选的探讨J.黑龙江纺织.1994（4）：28-30.3汤永棋.用正交因子试验优选粗纱机牵伸工艺参数J.上海工程技术大学学报，1992（3）：22-27.4何建，魏书英.国产高速粗纱机工艺优化及纺纱效果分析J.棉纺织技术，2005，33（8）：493-495.5SUBRAMANIAMV，SRINIVASAMOORTHIVR，MO原HAMEDAP.Effectofprocessingparametersonthepropertiesofdouble-rovespunyarnproducedonashortstaplespinningsystemJ.TextileResearchJ，1989，59（12）：762-767.6SUBRAMANIAMANDV，MOHAMEDAP.Effectsofapronspacingandbreakdraftondouble-roveyarnqualityinshortstaplespinningJ.TextileResearchJ，1991，61（5）：280-285.7SUChing-Iuan，LOKuo-Jung.Optimumdraftingconditionsoffine-denierpolyes