纖維幾何特征對(duì)成紗條干不勻的影響分析.pdf

1、纖維性能對(duì)成紗性能的影響一直是紡紗領(lǐng)域中最為經(jīng)典的課題。從纖維原料性能的測(cè)量與表征、紡紗各工序的配置與優(yōu)化到成紗性能的分析與預(yù)測(cè)，都受到了很多研究者的關(guān)注。在成紗性能的各項(xiàng)評(píng)價(jià)指標(biāo)中，尤以成紗條干不勻?yàn)橹鲗?dǎo)，關(guān)系著成紗性能的其它方面。本研究通過(guò)分析具有一定長(zhǎng)徑比的纖維在紗條中隨機(jī)排列，揭示成紗條干理論不勻及附加不勻產(chǎn)生的機(jī)理，為優(yōu)化原料配置，合理制定相關(guān)紡紗工藝，分析預(yù)測(cè)成紗性能提供理論基礎(chǔ)。
　　 本文對(duì)纖維幾何特征（長(zhǎng)度及細(xì)

2、度）的表達(dá)中使用了分布的概率密度函數(shù)，從而實(shí)現(xiàn)了分布的全面表征，并能進(jìn)行精確計(jì)算。在分析纖維隨機(jī)排列對(duì)成紗條干不勻影響時(shí)，為模型構(gòu)建及簡(jiǎn)化計(jì)算，假設(shè)纖維在紗條中伸直平行排列。本文的研究工作主要涵蓋了如下幾個(gè)方面:a）纖維長(zhǎng)度及細(xì)度分布的概率密度函數(shù)表征;b）纖維幾何特征對(duì)成紗條干不勻的影響;c）纖維長(zhǎng)度分布對(duì)牽伸條干不勻的影響;d）纖維幾何特征對(duì)混紡紗條干不勻及混合不勻的影響。分別對(duì)應(yīng)文中第二至五章。
　　 要分析纖維在紗條中的

3、幾何隨機(jī)排列，首先需明確表達(dá)纖維長(zhǎng)度及細(xì)度幾何特征的分布。論文第二章首先基于纖維長(zhǎng)度的直方圖數(shù)據(jù)，采用非參數(shù)核密度估計(jì)的方法進(jìn)行擬合。實(shí)驗(yàn)及計(jì)算表明，正態(tài)核函數(shù)擬合出的密度函數(shù)曲線更近乎平滑，且積分算得的長(zhǎng)度指標(biāo)與實(shí)測(cè)值更相近，具有較好地?cái)M合效果?？紤]到生產(chǎn)實(shí)踐中經(jīng)常使用的是長(zhǎng)度指標(biāo)，通過(guò)逐步回歸的方法，得到了纖維長(zhǎng)度指標(biāo)與長(zhǎng)度分布統(tǒng)計(jì)量（均值與方差）間的關(guān)系，進(jìn)而采用混合分布模型，結(jié)合了正態(tài)分布與冪函數(shù)的靈活性，給出了長(zhǎng)度分布密度函數(shù)

4、一種有效擬合，通過(guò)驗(yàn)算短絨率及有效長(zhǎng)度（即上四分位長(zhǎng)度），與實(shí)測(cè)結(jié)果較為相符。鑒于aQura棉纖維長(zhǎng)度檢測(cè)儀測(cè)得的纖維重量及根數(shù)加權(quán)長(zhǎng)度分布直方圖的差異，計(jì)算了不同長(zhǎng)度下棉纖維之間的細(xì)度分布;結(jié)合實(shí)驗(yàn)方法確定的陸地棉沿纖維長(zhǎng)度方向上線密度變化規(guī)律，最終較為全面地給出了棉纖維細(xì)度不勻及直徑不勻的計(jì)算方法。本章還給出了纖維長(zhǎng)度分布密度函數(shù)在牽切工藝中對(duì)纖維長(zhǎng)度變化分析及工藝控制的應(yīng)用，說(shuō)明密度函數(shù)的表示可將理論研究的成果進(jìn)一步變成有力的分析

5、工具，為優(yōu)化紡紗工藝以及對(duì)紗線性質(zhì)進(jìn)行預(yù)測(cè)和推斷提供了可行的方法。
　　 對(duì)成紗條干理論不勻研究較為經(jīng)典的當(dāng)屬M(fèi)artindale和Suh分別基于纖維細(xì)度和長(zhǎng)度分布的工作，論文第三章首先概述了此二理論，并分析了其存在的問(wèn)題。隨后通過(guò)一個(gè)生產(chǎn)中的樣本，在纖維長(zhǎng)度分布概率密度函數(shù)的非參數(shù)核估計(jì)擬合基礎(chǔ)上，實(shí)現(xiàn)了Suh紗線條干理論不勻模型的計(jì)算;并進(jìn)一步討論了長(zhǎng)度各指標(biāo)對(duì)成紗理論不勻及附加不勻的影響，其中，有效長(zhǎng)度及長(zhǎng)度不勻?qū)Τ杉啑l干

6、不勻影響顯著，短絨率(尤其16mm)對(duì)不勻影響較大，在紡普梳紗時(shí)應(yīng)嚴(yán)格把關(guān)。本章還通過(guò)研究紗條截面內(nèi)纖維根數(shù)與纖維長(zhǎng)度分布及紗條中纖維頭端密度的關(guān)系，推導(dǎo)了成紗條干理論不勻模型。實(shí)驗(yàn)表明，改進(jìn)后的理論不勻結(jié)果相比于Martindale和Suh理論更能體現(xiàn)出成紗實(shí)測(cè)條干不勻的變化趨勢(shì)。
　　 成紗條干不勻另一構(gòu)成因素稱(chēng)為附加不勻，主要在牽伸工序產(chǎn)生，源于纖維在牽伸過(guò)程中受到的牽伸力不均衡、纖維變速位置不恒定，進(jìn)而影響纖維在紗條中的

7、幾何排列。因此，論文第四章首先在I.T.T.(Institute of Textile Technology, USA)牽伸力測(cè)試裝置上，通過(guò)模擬單區(qū)與雙區(qū)羅拉牽伸，測(cè)算了不同牽伸倍數(shù)及牽伸隔距下的牽伸力均值及其不勻，分析發(fā)現(xiàn):牽伸倍數(shù)在后區(qū)牽伸中存在著一個(gè)特征點(diǎn)使得牽伸力不勻最小;當(dāng)牽伸隔距增大到在某一范圍內(nèi)變化時(shí)，牽伸力不勻的增長(zhǎng)趨勢(shì)不明顯。在主區(qū)牽伸中，牽伸力均值的變化更大程度上是受后區(qū)牽伸倍數(shù)的影響;牽伸隔距對(duì)牽伸力變化有較顯著

8、得影響，隨牽伸隔距設(shè)置增大，牽伸力不勻呈遞增趨勢(shì)。試驗(yàn)還表明:較低的牽伸力不勻可以改善紗條的條干均勻度。而牽伸中產(chǎn)生條干附加不勻的直接原因在于纖維變速的不一致性，本文提出了使用對(duì)數(shù)正態(tài)分布進(jìn)行求解變速點(diǎn)分布的概率密度函數(shù)，引入牽伸倍數(shù)、牽伸隔距及纖維長(zhǎng)度分布構(gòu)建了理論關(guān)系式，并實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了方法的合理性。鑒于牽伸后紗條重量不勻與纖維變速點(diǎn)不勻的關(guān)系，還給出了使纖維變速點(diǎn)不勻最小的數(shù)值優(yōu)化牽伸配置的方法，相比較于傳統(tǒng)的回歸優(yōu)化方法，此方法更簡(jiǎn)

9、單易行，且與傳統(tǒng)優(yōu)化結(jié)果可比。
　　 對(duì)于不同纖維進(jìn)行混紡，論文第五章通過(guò)引入兩組份纖維細(xì)度比（細(xì)度系數(shù)），基于Martindale條干理論不勻公式，討論了混紡紗條條干理論不勻與纖維細(xì)度及其不勻的關(guān)系，由圖像解析方法得出:在細(xì)度系數(shù)為0.2～0.3時(shí)，成紗條干極限不勻存在最小值。之后使用條件概率的方法，引入了紗條截面內(nèi)纖維根數(shù)的變異，構(gòu)造了一個(gè)兩組分混紡紗條中纖維隨機(jī)混合不勻表征的新模型，通過(guò)與已發(fā)表的實(shí)測(cè)混合不勻及其它預(yù)測(cè)結(jié)果