2024年纺织机械工艺创新试题及答案

2024年纺织机械工艺创新试题及答案一、单项选择题（每题2分，共20分）1.2024年最新发布的《高速喷气织机能效限定值及能效等级》国家标准中，对主传动电机效率的最低要求为A.IE1B.IE2C.IE3D.IE4答案：C2.在碳纤维多轴向经编机中，实现0°衬纬纱精准喂入的核心机构是A.偏心连杆B.伺服电子横移C.槽针成圈D.差动齿轮答案：B3.采用涡流纺纱技术生产40Ne纯棉纱时，喷嘴压力每提高0.1MPa，纱线强力平均约增加A.0.5cN/texB.1.2cN/texC.2.0cN/texD.3.5cN/tex答案：B4.2024年推向市场的“一键花型”数码提花圆机，其选针器响应时间已缩短至A.0.6msB.0.8msC.1.0msD.1.2ms答案：A5.聚乳酸（PLA）纤维在熔融纺丝时，为防止热降解，螺杆挤出机各段温度上限一般控制在A.180℃B.200℃C.220℃D.240℃答案：C6.在针织物三维仿真软件WeftKnit2024中，实现“真实纱线路径”计算的核心算法是A.有限差分B.有限元C.离散元D.质点弹簧答案：D7.新型水刺生产线配置直驱永磁电机后，相同产量下能耗可降低A.3%–5%B.8%–12%C.15%–18%D.20%–25%答案：B8.对于细度为1.1dtex的涤纶短纤，其单根纤维断裂强力（cN）经验估算公式为A.0.25×√TB.0.35×√TC.0.45×√TD.0.55×√T（T=线密度dtex）答案：C9.2024年发布的“织机数字孪生”接口标准中，OPCUA节点ID采用A.32位整型B.GUIDC.URID.OID答案：C10.在全自动穿经机视觉系统中，用于识别综丝缺口的深度学习模型主干网络通常选用A.ResNet18B.MobileNetV3C.EfficientNetB0D.SwinTransformer答案：D二、多项选择题（每题3分，共15分；多选少选均不得分）11.下列哪些措施可有效抑制涡流纺纱过程中的“回捻”现象A.提高空心锭转速B.增大纺锭直径C.加装气流导流环D.降低前罗拉输出速度E.提高喷嘴温度答案：A、C、D12.关于2024年最新型热轧辊电磁感应加热系统，下列说法正确的是A.工作频率通常处于10–25kHzB.辊面温差可控制在±1℃C.需使用铁磁性辊套D.可实现分区独立控温E.加热效率可达95%以上答案：A、B、D、E13.采用回收PET瓶片生产再生涤纶短纤时，需重点控制的杂质指标包括A.PVC含量B.水分C.黄度指数D.熔融指数E.乙醛残留答案：A、B、C、E14.在经编机贾卡梳栉电子横移系统中，导致“错花”缺陷的常见原因有A.伺服电机编码器零位漂移B.导纱针磨损C.贾卡驱动电流不足D.花纹文件压缩误差E.经纱张力过低答案：A、C、D15.下列关于数码喷墨印花墨水2024年环保新法规的说法，正确的有A.禁用APEO表面活性剂B.重金属锑限值≤30mg/kgC.甲醛≤20mg/kgD.邻苯二甲酸酯总量≤0.1%E.墨水生物可降解率≥60%答案：A、B、C、D三、填空题（每空2分，共20分）16.2024年发布的《纺熔非织造布生产线安全规范》中规定，熔喷模头加热棒冷态绝缘电阻不得低于________MΩ。答案：5017.在双针床拉舍尔经编机生产间隔织物时，若间隔纱梳栉摆幅过大，会导致________缺陷。答案：并丝18.采用涡流纺生产涤/粘65/3532Ne混纺纱时，若涡流管内壁出现轴向沟槽，纱线毛羽指数将上升约________%。答案：15–2019.某企业使用480锭细纱机，锭速为16500r/min，纺制14.6tex纱，其理论产量为________kg/（锭·h）。答案：0.018520.聚苯硫醚（PPS）纤维针刺滤料在火力发电厂工况下，连续运行温度上限为________℃。答案：19021.2024年新型全自动验布机采用“三线激光”结构光方案，其激光波长通常选用________nm。答案：45022.在熔融纺丝组件中，砂杯过滤精度由________与金属砂配比共同决定。答案：滤网目数23.数码印花机使用StarFireSG1024喷头时，其点火频率最高可达________kHz。答案：3624.某水刺线配置直径为1.2m的转鼓，其表面线速度为120m/min，则转鼓转速为________r/min。答案：31.825.2024年推出的“云纤”工业互联网平台，其纺织设备接入协议底层采用________消息队列。答案：MQTT四、判断题（每题1分，共10分；正确打“√”，错误打“×”）26.采用碳纤维增强聚酰胺齿轮替代钢制齿轮在经编机上应用，可显著降低噪音并无需润滑。答案：√27.在涡流纺纱中，提高喷嘴温度会降低纱线强力，但可显著减少毛羽。答案：×28.2024年发布的《绿色工厂评价要求》规定，纺织企业单位产品综合能耗若低于行业标杆值20%，即可直接获评绿色工厂。答案：×29.数码印花墨水加入少量聚乙二醇可提高喷印稳定性，但会延长烘干时间。答案：√30.采用静电纺丝制备的纳米纤维膜，其孔径分布通常呈单峰正态分布。答案：×31.在熔喷非织造布生产中，降低热风温度可提高纤维细度，但会降低过滤效率。答案：√32.聚乳酸纤维在湿热条件下易发生水解，故其针刺土工布不宜用于高湿碱性环境。答案：√33.2024年新型圆纬机采用“无沉降片”技术，可实现更高机号，但对纱线强力要求降低。答案：×34.采用AI视觉检测纱线缺陷时，使用YOLOv8相比YOLOv5在相同硬件下推理速度提升约15%。答案：√35.水刺非织造布中加入双组分纤维（PE/PET）可提高成品柔软度，但会降低顶破强力。答案：×五、简答题（共30分）36.（封闭型，6分）列举并简要说明2024年高速剑杆织机实现“零纬停”的三大关键技术。答案：1.双电机独立驱动纬纱剪刀，剪刀闭合时间可随纬纱到达角动态调整，避免提前剪断。2.纬纱张力闭环控制：在储纬器出口加装微张力传感器，实时反馈调节磁粉制动器，保证纬纱张力波动<0.5cN。3.基于机器视觉的纬纱头尾识别系统，采用高速CCD在纬纱进入梭口前20ms完成端部定位，误检率<0.01%，确保纬纱尾端完全引入。37.（开放型，8分）某企业拟将传统定型机蒸汽加热改造为天然气直燃加热，请从技术、经济、环保三方面进行可行性分析，并给出实施要点。答案：技术：直燃燃烧器热效率可达92%，比传统蒸汽系统提高15%；需解决热风洁净度问题，应采用低氮燃烧器（NOx≤30mg/m³）并加装耐高温过滤器。经济：以8箱定型机为例，改造投资约120万元，年节省能源费用约80万元，投资回收期1.5年；需考虑天然气价格浮动风险。环保：CO₂排放下降约18%，但需安装在线监测，确保NOx达标；取消锅炉后减少废水排放。实施要点：1.原热风循环管路耐温升级（≥220℃）；2.增设防爆门与CO浓度报警；3.采用PID串级控温，箱内温差≤±1℃；4.保留原蒸汽系统作为备用，确保生产连续。38.（封闭型，6分）说明2024年最新型涡流纺喷嘴采用“三维螺旋进气”结构后，对纱线结构和性能带来的两项主要改善，并给出机理。答案：1.纱线强力提高3–5cN/tex：三维螺旋进气使涡流场轴向速度梯度减小，纤维尾端卷入更充分，成纱结构紧密，纤维间抱合力增强。2.毛羽降低20%：螺旋气流减少湍流脉动，纤维端外露概率下降，纱线表面光洁。39.（开放型，10分）结合2024年“数字孪生”在经编机上的应用案例，阐述如何实现“预测性维护”，并给出数据采集、模型训练、故障预警的完整技术路线。答案：数据采集：在曲轴、梳栉、伺服电机、油温等关键部位加装振动、温度、电流、油液颗粒度传感器，采样频率1kHz；通过OPCUA协议汇聚到边缘计算网关，每10s上传一次特征值。模型训练：1.数据清洗：采用孤立森林算法剔除异常点；2.特征工程：提取均方根、峰值因子、小波能量熵等28维特征；3.模型选择：使用LSTM网络对时间序列进行健康指标HI预测，结合XGBoost对故障模式分类；4.训练集：累积6个月历史数据，含3次真实轴承故障、2次伺服过载；采用SMOTE过采样解决不平衡。故障预警：当HI下降至阈值30%时触发“黄色”预警，自动推送至手机App；下降至10%触发“红色”预警并生成维修工单，同时通过数字孪生界面可视化故障部位，指导维修工更换部件。案例：某企业应用后，2024年上半年故障停机时间由38h降至7h，备件库存下降25%，年经济效益约150万元。六、计算题（共25分）40.（10分）某水刺非织造布生产线，配置直径0.8m转鼓，宽度3.2m，生产60g/m²产品，运行速度150m/min，高压水针压力180bar，水泵效率85%，电机水泵直连。已知：水刺能耗占整条线能耗55%，其余为风机、卷绕等。求：（1）水刺泵输入电功率（kW）；（2）若将压力降至150bar，速度保持不变，估算年节电量（kWh，年运行7200h）。答案：（1）水刺有效功率P_out=压力×流量。先求流量：单位宽度流量按行业数据取9L/(min·m)，总流量Q=9×3.2=28.8L/min=0.48L/s。P_out=180×10⁵Pa×0.48×10⁻³m³/s=8.64kW；输入电功率P_in=8.64/0.85=10.17kW。（2）压力降至150bar，流量与压力平方根成正比（喷嘴临界流），Q₂=Q₁×√(150/180)=0.48×0.913=0.438L/s；P_out₂=150×10⁵×0.438×10⁻³=6.57kW；P_in₂=6.57/0.85=7.73kW；节功率ΔP=10.17−7.73=2.44kW；年节电=2.44×7200=17568kWh。41.（8分）某涡流纺纱企业，生产40Ne涤纶纱，设计产量25kg/（锭·h），计划10万锭，年运行8000h。若改用细度降低10%的涤纶纤维（保持纱线Ne不变），在相同喷嘴条件下，产量可提高8%，求：（1）原年总产量（t）；（2）纤维细度降低后的年总产量（t）；（3）若吨纱加工电费为1200元，计算年节省电费。答案：（1）原年产量=25×10×10⁴×8000×10⁻⁶=20000t。（2）产量提高8%，新产量=20000×1.08=21600t。（3）节电量对应吨纱电耗下降，因产量提高而总电耗基本不变，吨纱电费节省比例=1−1/1.08=7.41%；年节省电费=21600×1200×7.41%=192万元。42.（7分）某热轧非织造布生产线，轧辊外径0.5m，表面温度180℃，生产25g/m²丙纶纺粘布，速度250m/min，轧点压力60N/mm，幅宽3.2m。已知：纤维熔点165℃，布面比热1.8kJ/(kg·℃)，忽略热损失，求布面通过轧点后的温升。答案：轧点接触时间t=√(R·h)/v，其中R=0.25m，h≈0.2mm=2×10⁻⁴m，v=250/60=4.17m/s；t=√(0.25×2×10⁻⁴)/4.17=0.0017s。热量由辊面传导，Q=α·A·ΔT·t，α取2000W/(m²·K)，A=3.2×0.01m（假设有效传热宽度1cm），ΔT=180−T。布面吸热Q=mcΔT′，m=25×3.2×0.01=0.8g=0.8×10⁻³kg，ΔT′为所求温升。令Q相等：2000×0.032×(180−T)×0.0017=0.8×10⁻³×1800×ΔT′；因ΔT′=T−室温，取室温20℃，近似180−T≈160−ΔT′，解得ΔT′≈12℃。七、综合分析题（共30分）43.（15分）某大型针织企业计划2024年新建一座年产1.5万吨的“碳中和”纬编面料工厂，要求：1.100%使用再生涤纶；2.单位产品综合能耗≤0.35tce/t；3.屋顶光伏覆盖率≥80%，绿电占比≥60%；4.生产过程废水回用率≥95%；5.获得“零碳”认证（PAS2060）。请给出完整技术路线，包括原料选择、设备配置、能源系统、水系统、碳排核算与抵消方案，并估算投资回收期。答案：原料：选用全球回收标准GRS认证瓶片纺再生涤纶，熔融温度下调5℃，减少热降解；加入0.3%链扩展剂提高粘度。设备：配置最新单面/双面开幅纬编机60台，机号28–36E，采用伺服直驱，能耗≤0.18kWh/kg；配备闭环式油雾润滑，减少挥发。能源：屋顶面积4.5万m²，安装550W单晶组件9.1MW，年发电1100万kWh；剩余绿电通过购买风电绿证，确保绿电占比60%。水系统：采用“混凝+气浮+MBR+RO”组合，MBR产水回用于设备冷却、地面冲洗，RO浓水经多效蒸发结晶，实现≥95%回用。碳排核算：1.原料环节：再生涤纶碳排0.45tCO₂e/t，比原生降低1.5t；2.能源：光伏自发自用替代电网系数0.703tCO₂e/MWh，年减排7730t；3.工艺：低温染色、射频烘干，能耗0.32tce/t，折合0.81tCO₂e/t；4.运输：原料100km半径，碳排0.05tCO₂e/t；总计：0.45+0.81+0.05=1.31tCO₂e/t，年总排1.31×1.5=1.97万t。抵消方案：投资四川竹林碳汇项目2万tCO₂e/年，成本40万元/年，签5年协议。投资：光伏4500万元，水处理800万元，设备1.2亿元，合计1.73亿元；收益：再生涤纶布售价溢价8%，吨净利增加800元，年净利1200万元；光伏自用电价节省700万元/年，碳汇成本40万元；年净收益1860万元；投资回收期=1.73/0.186=9.3年，考虑碳汇收益及绿证交易，可缩短至8年。44.（15分）2024年某企业引进“AI+机器人”全自动验布系统，取代传统人工验布。系统参数：检测幅宽3.6m，速度120m/min，缺陷识别率≥95%，误报率≤3%。已知：1.人工验布速度20m/min，每班2人，三班制；2.人工漏检率8%，误裁率2%，客户