Введение к работе
Актуальность темы. Научно-технический прогресс в текстильной промышленности связан с созданием нового высокопроизводительного оборудования и совершенствованием технологических процессов. В прядильном произ- і водстве эта тенденция проявляется в создании автоматизированных поточных линий и агрегатов, сокращении числа переходов, разработки принципиально новых технологических систем.
Перспективными с этой точки зрения являются процессы штапелирования разрывом жгута химических нитей. Высокая производительность оборудования для получения жгута делает это производство высокорентабельным, а процесс штапелирования разрывом) позволяет получать ленту штапелированных волокон со штапельной диаграммой шерстоподобного вида. Это дает возможность перерабатывать ленту штапелированных волокон на оборудовании и по технологии натуральных волокон и в смеси с ними, что также повышает рентабельность производства.
Примером задач, возникающих при проектировании технологических систем и решенных в диссертации, являются задачи анализа процесса штапели-рования жгута химических нитей разрывом и прогнозирования влияния конструктивных особенностей штапелирующих устройств и режимов работы на характеристики выходящих волокнистых потоков.
Анализ используемых в настоящее время аналитических методов математического моделирования и натурного, показал их низкую эффективность для решения подобных задач, ввиду недостаточного объема получаемой научной информации, больших затрат времени и материальных средств на изготовление штапелирующих устройств новой конструкции и высокой трудоемкости исследований и потребовал разработки новых средств для прогнозирования характеристик процесса и получаемого продукта. Перспективными являются новые мощные методы анализа сложных систем, базирующиеся на применении современной вычислительной техники, в том числе, методов статистической имитации.
Целью работы является решение важной прикладной научно-техниче ской задачи создания теоретических и алгоритмических основ прогнозирования характеристик технологического процесса штапелирования разрывом жгута химических нитей методами статистической имитации, включающее следующие основные подзадачи:
обоснование эффективности и перспективности использования методов статистической имитации и компьютерного моделирования для решения задач исследования процесса штапелирования;
создание имитационных алгоритмов и моделей для штапелирующих систем, реализующих процесс штапелирования разрывом и его видов: контролируемого и неконтролируемого разрыва с учетом динамики йроцесса;
выполнение компьютерных экспериментов с разработанными моделями с целью получения прогнозов функционирования штапелирующих устройств и реализация рекомендаций, вытекающих из результатов прогнозирования.
Предмет исследования. Объектом исследования является процесс шта-^. пелирования способом контролируемого и неконтролируемого разрыва, динамика этого процесса, переходный режим процесса штапелирования разрывом.
Методы исследования. При построении и проведении экспериментов использованы методы статистического моделирования, теория вероятностей и математическая статистика, методы одно- и многофакторного планирования экспериментов, метод безразмерных переменных на основе теории подобия и размерностей.
Научная новизна работы. В результате решения поставленной научно-технической задачи в работе впервые:
-
Разработаны структура и методика построения имитационных компьютерных моделей процесса штапелирования разрывом с учетом динамики этогс процесса.
-
Построены имитационные статистические компьютерные модели процесса штапелирования жгута способами контролируемого и неконтролируемой:
разрыва, пригодные, например, для анализа процесса на машинах типа П-85-И/2.
-
Решены задачи анализа зависимостей распределения штапелированных волокон по длине и неравномерности ленты по числу волокон в сечении от кинематических, конструктивных особенностей разрывного устройства, в том числе от степени контроля за процессом разрыва, и от разрывных характеристик элементарных нитей.
-
Обоснован выбор критериев для оценки качества переходных и динамических режимов процесса штапелирования и предложена методика их расчета.
-
Построены функциональные зависимости показателей эффективности процесса штапелирования от разводки, вытяжки, величины давления на нажимные валики, разрывного удлинения и неравномерности элементарных нитей по разрывному удлинению.
-
Выполнено сравнение динамики процесса штапелирования для контролируемого и неконтролируемого разрыва при прочих идентичных условиях.
-
Для обобщения полученных выводов использован метод безразмерных переменных на основе теории подобия и размерностей.
Практическая значимость и реализация результатов работы. Применение разработанных теоретических основ и алгоритмических методов исследования процесса штапелирования позволило существенно повысить эффективность исследования этого процесса: значительно - в 8-10 раз - сократить сроки исследований при снижении трудовых затрат. Получен значительный объем научной информации о функционировании исследуемой системы по сравнению с информацией, получаемой известными методами прогнозирования. Это позволяет дать научное обоснование рекомендациям и решениям.
Обоснованы требования к точности и стабильности процесса штапелирования в динамическом режиме на основе результатов исследования этого режима при различных исходных условиях и способах штапелирования.
Применение методов статистической имитации позволило исследовать процесс штапелирования разрывом в условиях, которые не поддаются исследованию другими методами.
Практическое значение имеют алгоритмы имитации, предложенные в работе для исследования распределения штапелированных волокон по длине и динамического режима работы разрывных устройств, реализованные в виде диалоговой процедуры для ЭВМ.
Разработки, выполненные в диссертации, использованы в ЗАО "Компания "Чайковский текстиль" и в учебном процессе текстильных ВУЗов при изучении курсов "Моделирование технологических процессов" и "Математические методы обработки данных".
Апробация работы. Основные результаты исследований докладывались и получили положительную оценку на научно-технических семинарах кафедры ИТ и ВТ МГГУ им. А.Н. Косыгина, на Всероссийской научно-технической конференции (Текстиль - 99).
Публикации. По материалам диссертации опубликованы 3 статьи.
Объем работы. Диссертация состоит из введения, 4 глав, общих выводов, списка литературы из 61 наименования и приложений. Основное содержание изложено на 156 страницах, содержит 63 рисунка, 45 таблиц. В приложениях приведены гистограммы и графики зависимостей длины штапелированного волокна от различных факторов, таблицы ординат графиков переходных режимов, коды программ для расчетов на ЭВМ и акты внедрения.
