作為棉紡領(lǐng)域的重要基礎(chǔ)研究，研究掌握棉纖維長(zhǎng)度分布及其科學(xué)表征與在紗線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(zhǎng)度分布在紗線不勻中的影響理論和應(yīng)用”項(xiàng)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(zhǎng)度分布對(duì)紗條不勻的影響，公式是在等長(zhǎng)纖維的假設(shè)下推出的。而實(shí)際上纖維長(zhǎng)度不是等長(zhǎng)的，是有一定分布的，這種分布對(duì)成紗不勻是有影響的。影響如何？怎樣影響？究竟紗線截面纖維根數(shù)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(zhǎng)度分布在紗線不勻中的影響理論和應(yīng)用”項(xiàng)目就對(duì)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(chǔ)

主持人：針對(duì)棉纖維長(zhǎng)度分布在紗線細(xì)度不勻中產(chǎn)生的問(wèn)題，您的團(tuán)隊(duì)主要進(jìn)行了哪些研究？

朱進(jìn)忠：這個(gè)項(xiàng)目的研發(fā)關(guān)鍵點(diǎn)在于：解析推演模型的理論推導(dǎo)，其理論的邏輯性、定量性、一般性突出、完整性好、應(yīng)用性好。主要特點(diǎn)是在原有紡織理論研究基礎(chǔ)上經(jīng)過(guò)改進(jìn)或推廣得到，改變我國(guó)缺乏纖維長(zhǎng)度理論研究的現(xiàn)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(zhǎng)度及其影響理論，而且把相關(guān)的結(jié)論用于指導(dǎo)生產(chǎn)帶來(lái)了較好的效果，有些結(jié)論將改寫目前紡織研究多年使用的結(jié)果，創(chuàng)新性強(qiáng)。

我們研究的主要內(nèi)容包括：研究給出棉纖維長(zhǎng)度分布密度函數(shù)的一種參數(shù)表示，從而能夠模擬計(jì)算纖維長(zhǎng)度的影響，并將結(jié)果用于紗線理論計(jì)算中。給出纖維長(zhǎng)度分布對(duì)紗線不勻的影響分析，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(zhǎng)度分布對(duì)牽伸區(qū)纖維頭端變速點(diǎn)的影響，等。

得出有關(guān)理論結(jié)論之后，研究新的紗條不勻調(diào)控方法，就纖維長(zhǎng)度、粗細(xì)、紗線線密度、紗條不勻等間的定量關(guān)系進(jìn)行實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證。

主持人：團(tuán)隊(duì)在“棉纖維長(zhǎng)度分布在紗線不勻中的影響理論和應(yīng)用”的研發(fā)過(guò)程中對(duì)哪些技術(shù)進(jìn)行重點(diǎn)攻關(guān)？

朱進(jìn)忠：我們首先對(duì)棉纖維長(zhǎng)度指標(biāo)與長(zhǎng)度分布密度函數(shù)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(cè)它們的長(zhǎng)度分布指標(biāo)，然后使用非參數(shù)核估計(jì)的方法生成了它們的密度函數(shù)。計(jì)算了由這些密度函數(shù)得到的均值和方差，使用逐步回歸方法計(jì)算了四種長(zhǎng)度指標(biāo)與均值、方差之間的統(tǒng)計(jì)關(guān)系，得到了具有強(qiáng)相關(guān)關(guān)系的回歸方程。

其次我們對(duì)紗線截面上纖維根數(shù)的分布進(jìn)行了研究：選取不同規(guī)格的6種純棉環(huán)錠細(xì)紗，采用USTER TESTER4型條干儀在400m/min條件下分別測(cè)試這些細(xì)紗的條干不勻率。在實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)上，進(jìn)一步討論紗線截面纖維根數(shù)分布不勻與紗線理論不勻、檢測(cè)不勻的關(guān)系。

再次我們對(duì)紗線不勻計(jì)算及調(diào)控進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)：提出一種紗線中的纖維排列模型，論證了這種模型與實(shí)際紗線較好的擬合性能。然后利用Martindale極限不勻公式的原理，給出了一個(gè)比較簡(jiǎn)單的紗線不勻計(jì)算方法。對(duì)純棉紗實(shí)際生產(chǎn)的數(shù)據(jù)計(jì)算以后，得到了一個(gè)經(jīng)驗(yàn)的紗線不勻預(yù)測(cè)公式。

最后我們進(jìn)行了紡紗過(guò)程纖維運(yùn)動(dòng)機(jī)理研究：解決研究紡紗過(guò)程中的可算性問(wèn)題，不論是對(duì)牽伸不勻的預(yù)測(cè)研究還是對(duì)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(xì)曲線拉伸機(jī)模擬、基于纖維長(zhǎng)度分布的浮游纖維變速計(jì)算機(jī)仿真、牽伸區(qū)浮游纖維變速點(diǎn)分布的理論研究、牽伸區(qū)浮游纖維動(dòng)態(tài)行為的計(jì)算機(jī)隨機(jī)模擬、基于棉纖維長(zhǎng)度根數(shù)分布的精梳機(jī)梳理效能分析。

五項(xiàng)創(chuàng)新提升應(yīng)用水平

主持人：與國(guó)內(nèi)外同類技術(shù)比較，該項(xiàng)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(yàn)研究，我們發(fā)現(xiàn)紗線截面上纖維根數(shù)的分布近似呈正態(tài)分布，證明紗線截面纖維根數(shù)呈泊松分布與事實(shí)不符，突破了Martindale公式的理論基礎(chǔ)，同時(shí)進(jìn)一步分析揭示了紗線截面纖維根數(shù)分布與紗線理論不勻率、實(shí)測(cè)不勻率的關(guān)系；提出紗條“纖維通道重排假構(gòu)模型”，找到了精確的定量預(yù)測(cè)紗條不勻的方法，并揭示紗條不勻影響因素的作用規(guī)律；創(chuàng)建棉纖維長(zhǎng)度研究的核估計(jì)方法，并用于紡紗牽伸區(qū)纖維運(yùn)動(dòng)研究、精梳機(jī)梳理效能分析；提出了具有可算性的基于纖維長(zhǎng)度分布的紗線不勻因果倒推計(jì)算調(diào)控新方法，應(yīng)用效果較好，達(dá)到國(guó)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(zhǎng)度分布對(duì)牽伸區(qū)纖維頭端變速點(diǎn)的影響，采用計(jì)算機(jī)、拉伸機(jī)模擬法得到牽伸區(qū)浮游纖維動(dòng)態(tài)行為的規(guī)律。

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

朱進(jìn)忠：這項(xiàng)成果改變了目前國(guó)際上缺乏纖維長(zhǎng)度分布理論研究的現(xiàn)狀，對(duì)于紗線不勻的分析、計(jì)算、預(yù)測(cè)、調(diào)控與質(zhì)量水平的提高有較大作用，還可以優(yōu)化工藝條件，指導(dǎo)一系列新型牽伸部件的研究開發(fā)，具有促進(jìn)行業(yè)信息化科技進(jìn)步的作用。

項(xiàng)目應(yīng)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(yīng)用，在連續(xù)三年的應(yīng)用過(guò)程中，產(chǎn)品質(zhì)量不斷提高，取得了較好的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。

其中，鄭州第一紡織有限公司在應(yīng)用后表示，用新調(diào)控法指導(dǎo)生產(chǎn)，確定紡紗工藝參數(shù)，比用傳統(tǒng)法對(duì)成紗質(zhì)量更有利，紗線條干CV值、紗線的強(qiáng)力、強(qiáng)力CV值得到明顯提高。該技術(shù)成果利用紡織企業(yè)現(xiàn)有的紡紗設(shè)備開展生產(chǎn)，充分挖掘棉纖維的使用價(jià)值，對(duì)正確指導(dǎo)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(jìng)爭(zhēng)力具有十分重要的現(xiàn)實(shí)意義，對(duì)紡織企業(yè)具有廣泛的應(yīng)用價(jià)值、較好的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。”

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

應(yīng)用企業(yè)普遍認(rèn)為，纖維長(zhǎng)度分布在紗線不勻中的影響理論和調(diào)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(tǒng)的方法，紡織企業(yè)利用現(xiàn)有的紡紗設(shè)備就可開展生產(chǎn)應(yīng)用，這對(duì)紡織企業(yè)生產(chǎn)應(yīng)用具有普遍性、實(shí)用性和推廣性。