纤维强力的最优化设计

纱线强力的最优化设计摘要 纱线强力是衡量纱线质量的重要指标,但由于影响纱线强力的因数(纤维细度、纱线捻度和梳理方法等) 很多,怎样选择一种最佳的工艺搭配是很关键的。本文正交设计的数理统计方法,找出提高纱线强力的最佳工艺。关键词 纱线强力;最优化设计;正交设计1 前言 纱线强力是衡量纱线质量的重要指标。纱线强力高,则制成品因坚牢而经久耐用。此外,强力高的纱线在生产过程中,断头率下降,从而有利于纺纱和织造工艺的顺利进行。可见,强力高的纱线不仅制成品质量好,而且降低工人劳动强度,提高企业经济效益。 影响纱线强力的因素有很多,不仅与组成纱线的纤维的细度有关,还与纺纱的工艺条件,比如梳理方式,对纱线的加捻程度等有关。一般理论上而言,纱线的细度越细(也就是纱线的公支支数) ,组成纱线的强力就越大;精梳纱比粗疏纱的强力大;在其极限范围内,捻度越大,强力也就越大。但由于单向最佳,组合后并不一定是最佳的,所以我们必须选择一种最佳的组合搭配。这样不仅能节约资源和资金,而且能合理优化设备。纱线强力的优异决定着后纺工序的成败,怎样从影响纱线强力的众多因数中找出最主要的影响因数,哪些是次要的,以及它们之间的相互作用的影响,都是本文要考虑和解决的问题。为了更全面和系统的说明纱线强力的影响因数,我们用一种数理统计方法正交设计法,来说明哪种工艺搭配最优化。2 实验 本次实验全部采用细绒棉,长度为3345mm 左右。考虑最为直接的三个影响因数(也叫因子) ,纤维细度、捻度和梳理方法,每个因数有两种工艺水平。影响因数如表1 所示。表1 影响纱线强力的主要因数水平因 子纤维细度（Nm）捻度(捻回/ 10cm)梳理方法180100精梳260110粗疏对于纱线强力的测定,采用Uster Tention强力测试仪,在温度为21,相对湿度为65 %的标准状态下测定,测定结果为各种水平条件下的纱线强力。3 正交设计对数据处理采用正交设计法,我们设定三种因子:即A 为纤维细度,B 为捻度,C 为梳理方法。每个因子都有两种水平:1 为纤维细度80S,2 为纤维细度60s ;1 为捻度100捻回/ 10cm ,2 为捻度110 捻回/ 10cm ;1 为精梳,2 为粗梳。为了全面考虑影响因数,本实验考虑A、B、C 三者的交互作用,即A B、AC、B C ,把其它次要因数作为误差。通过以上条件,我们采用L8 (27 ) 正交表。正交设计表如表2 所示。表2 L8 (27 ) 正交设计表水平因 子1A2B3A*B4C5A*C6B*C7误差测试数据(yi) gf简化数据11111111199-121112222186-1431221122247474122221121717521212122502062122121200072211221268688221211224343为了简化数据,把yi - 100 ,如上图所示。我们可以直观的看出5 号和7 号实验测得的纱线强力最大,工艺搭配最好,其具体工艺为A2B1 C1 和A2B2 C1 。4 数据处理4. 1 直观分析 由极差公式R = max T1(i) - min T2(i) T1(i) - 1 水平对应的数据和; T2(i) - 2 水平对应的数据和。R 越大,说明该因子对指标的影响最显著。处理结果如表3 所示。表3 极差R 的计算结果T14935961648910984T216117511446121101126Ri1121401811832842从表3 我们可以看出,各个因子的显著顺序为B、C、A、A C、A B、B C ,可见各个因子的交互作用对其强力影响不大。按指标要求,B 最显著,选B1 、B2 都可以,但B 为捻度,在其允许的极限捻度范围内,我们一般选择捻度较大的B2 ,C 的显著性次之,选C1 ,A 最后,选A2 ,即最终结果为A2B2 C1 。4. 2 统计分析为了应用统计分析的方法,我们在分析以前要计算各个因子的偏差平方和Si 各个因子的自由度fi 及误差的偏差平方和Se 和其自由度fe 。其中:Si = ( T1(1) - T2(1) ) 2 / 8 ,其计算结果如表4 所示。表4 偏差平方和Si 及自由度fi 的计算结果T1-T2-112-140-18118-328-42(T1-T2)21254419600324139241024641764Si1568245040.51740.51288220.5fi11111114. 2. 1 误差估计 从表4 可看出,S3 、S5 和S6 相对较小,我们可以将其归结为误差。即: Se = S3 + S5 + S6 + S7 = 397 fe = f3 + f5 + f6 + f7 = 4因此,平均偏差平方和为: V1 = S1 / f1 = 1568 V2 = S2 / f2 = 2450 V4 = S4 / f4 = 1740. 5 Ve = Se / fe = 99. 25相应的F 值为: F1 = V1 / Ve = 15. 978 F2 = V2 / Ve = 24. 685 F4 = V4 / Ve = 17. 5374. 2. 2 显著性检验其方差分析结果如表5 所示。表5 方差分析表方差来源平方和自由度均方差F 值F 值F0. 05F0. 01显著性7987.7121. 2*B24601245024. 6857.7121. 2*C1740.511740.517. 5377.7121. 2*e397499.25总和6155.57因子B 为捻度,特别显著,选B2 ,因子A和C 显著,分别选A2 和C1 ,故最优化工艺为A2B2 C1 。5 结论 通过用直观分析和方差分析,我们得出的最优化工艺都是A2B2 C1 。这说明在纱线强力的影响因数中,捻度起最主要作用,然后是纤维细度,最后才是梳理方法,并且单向最优,组合搭配也是最优的。这也跟事实相符合,因为捻度越大,纤维抱合的越紧,拉断它需要的力也就越大;纤维越细,单根纤维的强力也就越小,自然组成纱线后的强力就相对较小了;梳理方法只是由针齿对纤维产生摩擦作用,消除纤维间的横向联系,使纤维束分离成单纤维状,精梳比粗梳能更进一步提高纱线的质量。 因此,正交设计法是一种很有效地分析数据的方法,在纺织数据处理的过程中扮演着很重要的角色。参考文献: 1 黄