摘 要：現(xiàn)代漿紗機(jī)配備了漿紗車(chē)速-壓漿力匹配調(diào)控技術(shù)，以穩(wěn)定控制上漿率；目前普遍采用車(chē)速-壓漿力線性調(diào)節(jié)方案，但缺乏一定的理論指導(dǎo)，往往會(huì)造成上漿率穩(wěn)定性控制的效果不理想。為提高上漿率控制穩(wěn)定性，對(duì)車(chē)速與壓漿力對(duì)上漿率的影響關(guān)系進(jìn)行研究。通過(guò)對(duì)漿紗過(guò)程中漿液的浸透與壓出進(jìn)行合理化假設(shè)，構(gòu)建了車(chē)速、壓漿力和上漿率的關(guān)系模型。基于該模型，提出不同車(chē)速下壓漿力的求解方法，用于實(shí)現(xiàn)上漿率的穩(wěn)定控制。該模型在漿紗實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)中的擬合優(yōu)度R²達(dá)0.8754，較線性模型高0.1388，驗(yàn)證了模型構(gòu)建的合理性。依據(jù)該模型構(gòu)建上漿率穩(wěn)定控制方法，在不同車(chē)速下對(duì)壓漿力進(jìn)行調(diào)控實(shí)驗(yàn)，實(shí)測(cè)上漿率與設(shè)定值的平均相對(duì)誤差為2.59%，有效實(shí)現(xiàn)了不同車(chē)速下的上漿率穩(wěn)定控制。構(gòu)建的車(chē)速、壓漿力、上漿率關(guān)系模型，對(duì)解釋車(chē)速與壓漿力影響上漿率的機(jī)理具有一定的理論意義；基于該模型構(gòu)建的上漿率穩(wěn)定控制方法，為提高漿紗上漿率穩(wěn)定控制水平提供了新的途徑。

關(guān)鍵詞：漿紗車(chē)速；壓漿力；上漿率；模型構(gòu)建；漿紗工藝

中圖分類(lèi)號(hào)：TS111.9 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號(hào)：1009-265X（2024）05-0065-08

收稿日期：20230829 網(wǎng)絡(luò)出版日期：20231103

基金項(xiàng)目：中央高?；究蒲袠I(yè)務(wù)費(fèi)專(zhuān)項(xiàng)資金項(xiàng)目（JUSRP121030）；江蘇省基礎(chǔ)研究計(jì)劃自然科學(xué)基金青年基金項(xiàng)目（BK20221061）

作者簡(jiǎn)介：黃明（1998—），男，安徽銅陵人，碩士研究生，主要從事漿紗技術(shù)方面的研究。

通信作者：高衛(wèi)東，E-mail： gaowd3@163.com

漿紗是織造生產(chǎn)的關(guān)鍵工序，上漿后紗線的性能及其穩(wěn)定性直接影響織造生產(chǎn)的效率^[1]。在漿紗的各項(xiàng)性能指標(biāo)中，上漿率直接決定了漿紗的成本，同時(shí)與耐磨、毛羽、伸長(zhǎng)等性能之間高度相關(guān)^[2-3]。保持合適且相對(duì)穩(wěn)定的上漿率，是保障織造生產(chǎn)穩(wěn)定的重要手段^[4]。在漿紗生產(chǎn)過(guò)程中，由于開(kāi)機(jī)、了機(jī)、故障處理以及回潮率控制的需要，漿紗車(chē)速必然處在不斷變化的狀態(tài)中^[5]。而車(chē)速的變化直接影響紗線在通過(guò)漿槽時(shí)漿液的吸收與壓出作用效果^[6]，導(dǎo)致上漿率波動(dòng)。因此，現(xiàn)代漿紗機(jī)配備了車(chē)速-壓漿力匹配調(diào)控技術(shù)，用于在車(chē)速變化時(shí)改變壓漿力，在不同車(chē)速下形成相近的上漿效果，以實(shí)現(xiàn)上漿率的穩(wěn)定控制^[7]。目前，車(chē)速-壓漿力匹配調(diào)控技術(shù)中所采用的模型均為線性模型，即認(rèn)為車(chē)速、壓漿力對(duì)上漿率的影響滿足線性關(guān)系^[8]。但由于缺乏一定的理論指導(dǎo)，實(shí)際控制過(guò)程中存在一定誤差，從而引起車(chē)速變化時(shí)上漿率的穩(wěn)定性不足。

如何穩(wěn)定上漿率，一直是漿紗領(lǐng)域研究者關(guān)注的重點(diǎn)問(wèn)題。王正虎^[1]研究了上漿工藝設(shè)置對(duì)漿紗的影響，認(rèn)為明晰上漿工藝參數(shù)漿紗質(zhì)量影響的特性和規(guī)律，是優(yōu)化配置上漿工藝的關(guān)鍵。梁秀娟等^[4]研究了影響上漿率的主要因素，得到了漿紗上漿率﹑壓出加重率和漿液含固率三者之間的關(guān)系，根據(jù)漿紗機(jī)的浸漿與壓漿形式、所采用的漿液含固率和織物規(guī)格（線密度、組織結(jié)構(gòu)、經(jīng)緯密度等）來(lái)確定漿紗速度，通過(guò)計(jì)算“相當(dāng)壓漿力”來(lái)確定在該漿紗車(chē)速下的壓漿力。竇玉坤等^[9]引入了多孔介質(zhì)、孔隙率、滲透率等概念，從紗線結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)出發(fā)，結(jié)合滲流理論分析了細(xì)號(hào)紗上漿的工藝原理，指出了壓漿力與上漿率之間關(guān)系模型的重要性。倪成彪等^[10]通過(guò)對(duì)收集的大量生產(chǎn)數(shù)據(jù)進(jìn)行組合、分析、對(duì)比，探討了上漿率與其主要影響因素間相關(guān)性，分析了各因素對(duì)上漿率的影響，建立了相應(yīng)的回歸方程。但目前研究對(duì)車(chē)速與壓漿力在理論上如何影響上漿率尚未開(kāi)展深入研究。

漿紗工藝過(guò)程是一個(gè)復(fù)雜系統(tǒng)，涉及多種因素的共同作用。本文對(duì)漿紗機(jī)上漿當(dāng)中的復(fù)雜條件進(jìn)行合理化假設(shè)，研究漿液在上漿過(guò)程中的吸附滲透和擠壓流出過(guò)程，構(gòu)建了漿紗車(chē)速與壓漿力對(duì)上漿率的影響模型，通過(guò)漿紗全面實(shí)驗(yàn)所采集的數(shù)據(jù)驗(yàn)證了模型的有效性，最后將其應(yīng)用于漿紗車(chē)速-壓漿力對(duì)上漿率的匹配調(diào)控，有效實(shí)現(xiàn)了不同車(chē)速下上漿率的穩(wěn)定控制。

1 車(chē)速與壓漿力對(duì)上漿率的影響關(guān)系模型構(gòu)建

為分析漿紗車(chē)速，壓漿力對(duì)上漿率的影響機(jī)理，本文對(duì)漿紗過(guò)程進(jìn)行合理化假設(shè)，主要假設(shè)如下：

a）假設(shè)紗線形狀為直徑不變的圓柱體，其內(nèi)部力學(xué)性質(zhì)一致。

b）漿紗過(guò)程中，漿液濃度、黏度等各項(xiàng)指標(biāo)的波動(dòng)可忽略不計(jì)。

c）在壓漿輥與上漿輥的接觸區(qū)域內(nèi)壓力分布均勻。

d）上漿過(guò)程可以視為浸漿和壓漿兩個(gè)獨(dú)立的過(guò)程，互相不干擾。

1.1 紗線在漿槽中吸收漿液過(guò)程建模

當(dāng)漿槽中的漿液量保持不變，紗線在上漿過(guò)程中浸入漿液的行程總長(zhǎng)為常量。令該行程總長(zhǎng)為浸漿長(zhǎng)度，表示為L(zhǎng)；令紗線浸入漿液的時(shí)間為浸漿時(shí)間，表示為t₁，則二者與漿紗車(chē)速v之間的關(guān)系可表示如下：

在某微元截面內(nèi)，紗線對(duì)漿液的吸收量存在上限，即最大吸漿量，表示為Q₀；令任意時(shí)刻t時(shí)，該微元截面當(dāng)前吸漿量為x；則此刻該微元截面的吸漿速度可表示為dx/dt₁。根據(jù)經(jīng)驗(yàn)推斷，在紗線吸收漿液的過(guò)程中，隨著吸漿量逐漸接近最大吸漿量，吸漿速度逐漸降低。據(jù)此，假設(shè)吸漿速度與最大吸漿量和吸漿量之差呈線性關(guān)系，三者之間的關(guān)系可表示為：

式中：a₁為線性關(guān)系的系數(shù)。對(duì)式（2）積分求解，可得：

式中：c₁為積分求解所得系數(shù)。分析式（3），將e^－c₁記為參數(shù)d₁，可得：

分析極限情況，若吸漿時(shí)間為0，則紗線必然未吸收漿液，因此吸漿量也一定為0。將t₁=0，x=0代入式（4），可得d₁=Q₀；重新代入式（4）可得：

1.2 壓漿輥對(duì)紗線的壓漿過(guò)程建模

在壓漿力的作用下，上漿輥與壓漿輥的接觸區(qū)域會(huì)因二者形變形成具有一定寬度的壓榨區(qū)域，令該區(qū)域?qū)挾葹閴赫挾?。紗線在通過(guò)壓榨區(qū)域時(shí)受擠壓作用，其體積被壓縮，因而內(nèi)部漿液被擠壓流出。壓漿輥擠壓紗線示意如圖1所示。

壓榨寬度的大小通常會(huì)受到上漿輥與壓漿輥的邵氏硬度、壓漿輥包膠厚度、外圈橡膠材料泊松比等因素的影響。為簡(jiǎn)化問(wèn)題，假設(shè)壓榨寬度與壓漿力大小成線性關(guān)系，則壓漿力與壓榨寬度的關(guān)系可表示為：

式中：w為壓榨寬度，f為壓漿力，a₂為線性關(guān)系的系數(shù)。

假設(shè)漿液只會(huì)在經(jīng)過(guò)壓榨區(qū)域時(shí)流出，則允許漿液流出的時(shí)間與壓榨區(qū)域?qū)挾瘸烧?，與漿紗車(chē)速成反比。三者關(guān)系表示為：

式中：t₂為允許漿液流出的時(shí)間。

壓漿過(guò)程中，漿液被擠壓流出的過(guò)程較為復(fù)雜。首先，將紗線中所攜帶漿液視為流體對(duì)象，分析某漿液微元從紗線中受擠壓流出的過(guò)程，可知該過(guò)程中漿液必須克服流體流速（漿紗車(chē)速v）所帶來(lái)的阻力做功，從而運(yùn)動(dòng)離開(kāi)紗線。參考流體力學(xué)中阻力與速度的關(guān)系理論^[12]，該阻力與流體速度的指數(shù)成正比。此外，紗線中漿液在受到壓榨作用時(shí)，會(huì)在壓榨區(qū)域與壓漿輥或上漿輥形成碰撞，被迫減速至相反運(yùn)動(dòng)方向離開(kāi)紗線，這一過(guò)程隨著車(chē)速的提高而變得更為劇烈。對(duì)此現(xiàn)象，假設(shè)存在一個(gè)碰撞阻力，該阻力與車(chē)速成反比，描述了漿液因碰撞作用而產(chǎn)生的動(dòng)力。綜合上述阻力作用，可構(gòu)建一項(xiàng)綜合阻尼系數(shù)k，并假設(shè)漿液的壓出速度與綜合阻尼系數(shù)大小成反比，其表示如下：

式中：a₃為指數(shù)關(guān)系系數(shù)，a₄為反比關(guān)系系數(shù)。

根據(jù)經(jīng)驗(yàn)推斷，在漿液被壓出的過(guò)程中，隨著當(dāng)前紗線吸漿量逐漸減小，漿液的壓出速度逐漸降低。由此，假設(shè)漿液流出速度與紗線最大吸漿量與流出量之差成正比。令某微元截面在任意時(shí)刻壓出的漿液量為y，則漿液的流出速度可表示為dy/dt₂，其計(jì)算模型可表示如下：

式中：a₅為比例關(guān)系系數(shù)。對(duì)式（9）積分求解可得：

式中：c₂為積分求解所得系數(shù)。將式（6）—（8）代入式（10）可得：

將e^－c₂記為d₂，將-a₂a₅記為d₃，將a₃+1記為d₄，可得：

式中：d₂、d₃、d₄均為待定系數(shù)。

1.3 車(chē)速與壓漿力對(duì)上漿率的影響關(guān)系建模

令原紗重量為G，令上漿率為z，則由上漿率定義可知：

浸漿過(guò)程中，由于存在噴淋系統(tǒng)，以及預(yù)壓的作用，使得紗線吸收漿液較為充分，因此本文提出忽略車(chē)速漿液吸收的影響。由此，假設(shè)任意速度下紗線剩余吸漿空間均可達(dá)到定值Q₁，則由式（12）—（13）可得：

記Q₀-Q₁為d₀，可得：

式中：d₀、d₂、d₃、d₄、a₄均為待定系數(shù)。

2 實(shí)驗(yàn)

2.1 實(shí)驗(yàn)材料和儀器

實(shí)驗(yàn)材料：醋酸酯淀粉（Starch acetate，工業(yè)級(jí)，宜興市軍達(dá)新材料科技有限公司）；聚乙烯醇（Polyvinyl alcohol，PVA0588，工業(yè)級(jí)，宜興市軍達(dá)新材料科技有限公司）；純棉紗線（40 s，環(huán)錠紡，江蘇悅達(dá)紡織集團(tuán)有限公司）；氫氧化鈉（Sodium hydroxide，NaOH，分析純，國(guó)藥集團(tuán)化學(xué)試劑有限公司）。

實(shí)驗(yàn)儀器： XY2000-1B電子天平（常州市幸運(yùn)電子設(shè)備有限公司）；GZX-9070MBE型電熱鼓風(fēng)干燥箱（上海博訊實(shí)業(yè)有限公司醫(yī)療設(shè)備廠）；C21-SDHC15X型電磁爐（浙江紹興蘇泊爾生活電器有限公司）；XSY617-700型實(shí)驗(yàn)用片紗漿紗機(jī)（江陰祥盛紡印機(jī)械制造有限公司）；NDJ-79型旋轉(zhuǎn)黏度計(jì)（上海昌吉地質(zhì)儀器有限公司）。

實(shí)驗(yàn)用片紗漿紗機(jī)采用單預(yù)壓輥單上漿輥的漿槽型式^[13]，漿槽主要部件由導(dǎo)紗輥、預(yù)壓輥、上漿輥、壓漿輥以及噴淋裝置組成。在浸漿階段，經(jīng)紗由經(jīng)軸退繞后進(jìn)入漿槽，首先受到預(yù)壓輥與噴淋裝置共同作用，接著隨上漿輥運(yùn)動(dòng)浸入到漿液中，實(shí)現(xiàn)充分的漿液吸收；在壓漿階段，紗線通過(guò)由壓漿輥與上漿輥擠壓形成的壓榨區(qū)域，完成壓漿過(guò)程。該機(jī)型的漿槽型式，與本文建立的浸漿與壓漿過(guò)程模型相一致，其示意如圖2所示。

2.2 實(shí)驗(yàn)方法

2.2.1 漿液的制備

根據(jù)漿紗機(jī)漿槽容量大小，配制含固率為8%的漿液40 kg。稱(chēng)取1.28 kg聚乙烯醇（PVA-0588）和1.92 kg醋酸酯淀粉分別加入到水中，攪拌器轉(zhuǎn)速為800 r/min，攪拌時(shí)間為30 min使?jié){料完全溶解。溶解的漿液轉(zhuǎn)移至調(diào)漿桶當(dāng)中混合攪拌，在95 ℃溫度下攪拌糊化2 h。上漿實(shí)驗(yàn)和上漿率測(cè)定均在溫度（25±2） ℃，濕度（65±5）%的環(huán)境下進(jìn)行。漿紗過(guò)程中實(shí)測(cè)漿液黏度穩(wěn)定在（15±2） MPa·s。

2.2.2 紗線上漿

使用XSY617-700型片紗漿紗機(jī)對(duì)紗線進(jìn)行上漿實(shí)驗(yàn)，其簡(jiǎn)要步驟為：

a）打開(kāi)總電源及漿紗機(jī)電源開(kāi)關(guān)。

b）依次打開(kāi)卷繞電機(jī)，牽引電機(jī)，合并烘電機(jī)，預(yù)烘電機(jī)，上漿電機(jī)，喂入電機(jī)。根據(jù)使用的經(jīng)軸選用對(duì)應(yīng)的退繞電機(jī)。

c）打開(kāi)經(jīng)軸退繞畫(huà)面，輸入相應(yīng)的初始卷徑和當(dāng)前卷徑；打開(kāi)壓漿力畫(huà)面，輸入實(shí)驗(yàn)所需的壓漿力；打開(kāi)溫度控制畫(huà)面，設(shè)置烘筒溫度、漿槽溫度；打開(kāi)伸長(zhǎng)率設(shè)置畫(huà)面，設(shè)置實(shí)驗(yàn)所需伸長(zhǎng)率。

d）將制備好的漿液輸入漿紗機(jī)漿槽中；開(kāi)啟漿槽循環(huán)開(kāi)關(guān)。

e）點(diǎn)擊啟動(dòng)和加速按鈕，使?jié){紗車(chē)速達(dá)到實(shí)驗(yàn)所需速度對(duì)紗線進(jìn)行上漿。

2.2.3 紗線取樣

在漿紗機(jī)的漿紗車(chē)速和壓漿力達(dá)到設(shè)定值并穩(wěn)定運(yùn)行后，進(jìn)行取紗操作，取樣長(zhǎng)度約為1500 m，相同工藝條件下取3個(gè)樣以待測(cè)試。

2.2.4 上漿率測(cè)試

測(cè)試步驟為：

a）取樣稱(chēng)重：分別卷繞 1500 m左右的漿紗，然后將每個(gè)紗線樣品分別放入標(biāo)記好的無(wú)紡過(guò)濾袋中，再放進(jìn)105 ℃烘箱中烘干至恒重，使用電子分析天平稱(chēng)取紗線試樣的質(zhì)量。

b）退漿操作：配制適量質(zhì)量分?jǐn)?shù)為2%的氫氧化鈉溶液，將溶液倒入電磁鍋中加熱，待溶液煮沸后，將每個(gè)裝有漿紗樣品的無(wú)紡過(guò)濾袋依次放入溶液，邊煮邊攪拌10 min，然后撈出用清水漂洗干凈。

c）烘干稱(chēng)重：將沖洗干凈的紗線樣品放進(jìn) 105 ℃烘箱中烘至恒重，取出稱(chēng)重。

d）毛羽損失率測(cè)定：取1500 m左右的原紗樣品3個(gè)，對(duì)原紗進(jìn)行相同的退漿操作，毛羽損失率用原紗煮練前后的干重按式（16）計(jì)算，漿紗上漿率按式（17）計(jì)算：

式中：β表示毛羽損失率，%；G_q表示原紗煮練前干重，g；G_h表示原紗煮練后干重，g。

e）上漿率計(jì)算：采用如下公式計(jì)算上漿率：

式中：z表示上漿率，%；J₁表示漿紗退漿前干重，g；J₂表示漿紗退漿后干重，g。

2.2.5 漿紗實(shí)驗(yàn)方案

為獲取不同車(chē)速和壓漿力組合下的上漿率數(shù)據(jù)，漿紗車(chē)速參數(shù)設(shè)置6個(gè)水平，分別為10、20、30、40、50、60 m/min，即每隔10 m/min設(shè)置一個(gè)水平。對(duì)壓漿力參數(shù)設(shè)置6個(gè)水平，分別為6、10、14、18、22、26 kN，即每隔4 kN設(shè)置一個(gè)水平。對(duì)兩個(gè)參數(shù)各個(gè)水平的所有組合進(jìn)行全面實(shí)驗(yàn)。

2.3 實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理

對(duì)不同車(chē)速與壓漿力下的漿紗上漿率結(jié)果進(jìn)行本文模型的擬合，擬合曲面圖如圖3（a）所示；對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行線性函數(shù)擬合，擬合數(shù)據(jù)曲面圖如圖3（b）所示。

本文所構(gòu)建模型擬合所得函數(shù)表達(dá)式為：

其中：為避免因f和v所在區(qū)間對(duì)模型擬合造成的誤差放大，分別以30 kN和120 m/min作為f和v的最大值進(jìn)行數(shù)值歸一化。最終模型的擬合優(yōu)度R²值達(dá)到0.8754，表明模型對(duì)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)具有良好的表達(dá)能力。由圖可知，在較低的壓漿力下，車(chē)速的變化對(duì)上漿率的影響相對(duì)明顯。隨著壓漿力的不斷提高，車(chē)速變化所帶來(lái)的上漿率變化減小。其原因主要是較小的壓漿力對(duì)漿紗的擠壓作用不強(qiáng)，此時(shí)盡管車(chē)速仍會(huì)影響壓漿時(shí)間，但由此產(chǎn)生的壓漿效果差異不大，因而對(duì)上漿率的影響較小。在較高的壓漿力下，壓輥對(duì)漿紗的擠壓作用較強(qiáng)，因此壓漿作用效果更易受到壓漿時(shí)間的影響，因而車(chē)速對(duì)上漿率的影響變強(qiáng)。

線性模型擬合所得函數(shù)表達(dá)式為：

z=12.48－0.2662f+0.06367v（19）

線性模型的擬合優(yōu)度R²值為0.7366。相比于本文所構(gòu)建的模型，線性模型對(duì)數(shù)據(jù)的擬合度明顯更低，這表明在實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)中，本文所構(gòu)建模型對(duì)車(chē)速、壓漿力和上漿率的關(guān)系表達(dá)更為合理。

2.4 上漿率控制效果驗(yàn)證

基于本文構(gòu)建的車(chē)速、壓漿力對(duì)上漿率的影響關(guān)系模型，可推導(dǎo)計(jì)算出車(chē)速變化時(shí)的壓漿力調(diào)節(jié)方案。即給定目標(biāo)上漿率z₀，將式（18）進(jìn)行變量代換、變形，可得如下計(jì)算公式：

同理對(duì)線性模型進(jìn)行相同代換變形，可得線性指導(dǎo)方案的計(jì)算公式如下：

f=46.88－3.7566z₀+0.2392v """（21）

將不同車(chē)速v的取值分別代入式（20）—（21），可得兩種以穩(wěn)定上漿率為目標(biāo)的壓漿力取值方案。

為驗(yàn)證方法的有效性，參照純棉紗線使用淀粉為主漿料，PVA為黏合劑上漿時(shí)常用上漿率^[11]，取目標(biāo)上漿率z₀∈{8%，9%，10%，11%，12%}，分別采用本文所構(gòu)建模型（方案1）與線性模型（方案2），基于上述方法計(jì)算不同車(chē)速v∈{10 m/min，20 m/min，30 m/min，40 m/min，50 m/min}下恒定上漿率所需的壓漿力取值，并檢驗(yàn)據(jù)此進(jìn)行上漿所得紗線的上漿率是否穩(wěn)定在目標(biāo)值附近。作為示例，表1所列為以10%為目標(biāo)上漿率時(shí)，不同車(chē)速下壓漿力由模型1與模型2計(jì)算所得的取值。

在目標(biāo)上漿率z₀取值分別為8%、9%、10%、11%、12%時(shí)，根據(jù)前述實(shí)驗(yàn)方法，在車(chē)速v分別取值為10、20、30、40、50 m/min的條件下進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，不同車(chē)速下所采用壓漿力分別由模型1和模型2推導(dǎo)計(jì)算所得。實(shí)驗(yàn)所得紗線的上漿率測(cè)試結(jié)果如圖5所示。

如圖4所示，在不同目標(biāo)上漿率下，線性模型方案（方案2）所調(diào)控的上漿率與目標(biāo)上漿率相比，其誤差和波動(dòng)都明顯較大。相較而言，本文的模型方案（方案1）所調(diào)控上漿率更貼近目標(biāo)值。在不同目標(biāo)上漿率下，線性模型方案與本文模型方案所得控制上漿率誤差如表2。

由表2可知，方案2調(diào)控上漿率的平均相對(duì)誤差的平均值為16.31%，顯著低于方案1調(diào)控上漿率的平均相對(duì)誤差的平均值2.59%，表明方案1調(diào)控的上漿率與目標(biāo)上漿率差異小，驗(yàn)證了在不同目標(biāo)上漿率要求下，本文所構(gòu)建方法對(duì)上漿率穩(wěn)定控制均具有良好的效果。方案1所調(diào)控上漿率的CV值為2.55，顯著低于方案2的CV值13.86，表明對(duì)于不同目標(biāo)上漿率的穩(wěn)定控制，本文所構(gòu)建方法具有良好的普適性。綜上所述，基于本文所構(gòu)建模型的上漿率穩(wěn)定控制方法，有利于實(shí)現(xiàn)不同車(chē)速下的上漿率穩(wěn)定調(diào)控，能夠滿足漿紗生產(chǎn)的穩(wěn)定性要求，具有良好的產(chǎn)業(yè)應(yīng)用價(jià)值。

3 結(jié)論

本文通過(guò)從浸漿和壓漿兩個(gè)過(guò)程來(lái)分析漿紗工藝，對(duì)漿紗條件進(jìn)行了合理化的假設(shè)，建立了漿紗車(chē)速、壓漿力對(duì)上漿率影響關(guān)系的數(shù)理模型?；诓煌?chē)速與壓漿力下獲取的漿紗實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，對(duì)本文所構(gòu)建模型與傳統(tǒng)線性模型進(jìn)行數(shù)值擬合，驗(yàn)證本文模型的有效性?；谠撃Ｐ蜆?gòu)建了不同車(chē)速下的上漿率穩(wěn)定控制方法，在不同目標(biāo)上漿率下開(kāi)展實(shí)驗(yàn)，驗(yàn)證方法的有效性與普適性。本文得到的主要結(jié)論如下：

a）本文模型在漿紗實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)上的擬合優(yōu)度R²值為0.8754，高于線性模型的0.7366，表明本文模型較線性模型能更好地解釋漿紗車(chē)速、壓漿力、上漿率的內(nèi)在作用關(guān)系，一定程度上闡明了漿紗車(chē)速與壓漿力對(duì)上漿率的影響機(jī)理。

b）基于本文模型構(gòu)建上漿率穩(wěn)定控制方法，所得上漿率的誤差平均值為2.59%，低于線性方案的16.31%；所得上漿率的誤差CV值為2.55，低于線性方案的13.86。表明該方法具有良好的有效性與普適性，對(duì)改進(jìn)當(dāng)前上漿率穩(wěn)定控制方法提供了新的途徑。

本文構(gòu)建了壓漿力、漿紗車(chē)速與上漿率之間的關(guān)系模型，但模型仍需較多的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)點(diǎn)以取得良好的擬合結(jié)果，限制了該模型對(duì)于不同紗線與漿紗條件的泛用性。對(duì)此，未來(lái)工作還需著重研究模型擬合過(guò)程的簡(jiǎn)化，以提升相應(yīng)控制方法在生產(chǎn)實(shí)踐中的實(shí)用價(jià)值。

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Influence of sizing machine speed and squeezing force on sizing rates

HUANG Ming， WANG Kuang， WANG Jing'an， GAO Weidong

（College of Textile Science and Engineering， Jiangnan University， Wuxi 214122， China）

Abstract： Sizing is a crucial process in weaving production， and its quality directly impacts the production efficiency of weaving machines and the quality of the fabric. The technology of sizing machines has a significant influence on the sizing effect. Among them， regulating the sizing machine speed and squeezing force is the top priority of the sizing process. During operation， the speed of the sizing machine is in a constantly changing state due to the requirements of start-up， stopping， fault treatment， and moisture regain control. Changes in the speed of the sizing machine directly affect the adsorption and squeezing of size liquor when the yarn passes through the size box， causing fluctuations in the sizing rate. Therefore， modern sizing machines are equipped with speed-force matching control technology， which can adjust squeezing force when the speed changes， thereby achieving stable sizing rates and the same sizing effect. At present， the schemes used in the matching control technology of sizing machine speed and squeezing force are all linear. Due to the lack of theoretical basis for this linear relationship and the reliance on manual experience in calibrating the linear model， there are certain errors in the actual control of sizing rates.

To better control the sizing rate by controlling the squeezing force when the speed of the sizing machine changes， we simplified the warp sizing process into the yarn immersion and squeezing process by making rational assumptions about the sizing problem. Firstly， in the analytical discussion of the immersion process， a functional relationship between immersion time and the space in which the yarn has absorbed the size liquor was established. Then， through the in-depth investigation of the mechanism of the squeezing process， the functional relationship between the amount of sizing liquid squeezed and the speed of the sizing machine and the squeezing force was constructed. A model of the relationship between sizing machine speed and squeezing force on sizing rates was constructed according to the aforementioned process. Six levels were set for sizing machine speed and squeezing force respectively， comprehensive experiments were carried out on all combinations of each level of these two parameters， and a total of 36 data were obtained for fitting the constructed model. The R² value of the goodness of fit reaches 0.8754， which verifies that the model proposed in this paper elucidates the mechanism of the influence of sizing machine speed and squeezing force on sizing rates to a certain extent.

To check the application effect of the model from the practical perspective， the sizing rates of 8%， 9%， 10%， 11%， and 12% were taken as the target sizing rates， and based on the model constructed in this paper， the values of squeezing force were deduced and calculated under the sizing machine speeds of 10， 20， 30， 40， and 50 m/min， and the values were calculated based on the model constructed in this paper. And the sizing experiments were carried out under the corresponding processes. The results show that when the scheme modeled in this paper is used， the average relative error of the measured sizing rate is 2.59%. The average relative error of the measured sizing rate is 16.31% when the linear scheme is used for sizing under the same conditions. It shows that the model scheme constructed in this paper is significantly better than the linear model scheme in controlling the sizing rate. It is beneficial to realize the stable regulation of sizing rates under different vehicle speeds， and can meet the stability requirements of sizing production. It has good industrial application value.

Keywords： sizing machine speed; squeezing force; sizing rate; model building; sizing process