Bài báo này trình bày kết quả nghiên cứu ảnh hưởng của một số thông số công nghệ trong quá trình quấn ống gồm: Tốc độ quấn ống Z1, lực ép của bộ điều tiết sức căng Z2 và khoảng cách từ đầu ống sợi con đến khuyết dẫn sợi của bộ phận giảm balông Z3 đến độ xoắn của sợi sau quấn ống.
Tạp chí Khoa học Cơng nghệ 140 (2020) 031-035 Nghiên cứu ảnh hưởng số thông số công nghệ đến độ xoắn sợi sau quấn ống Study the Influence of Technological Parameters to the Twist of Yarn after the Winding Process Giần Thị Thu Hường1,*, Trần Đức Trung2 Trường Đại học Bách khoa Hà Nội - Số 1, Đại Cồ Việt, Hai Bà Trưng, Hà Nội CTCP- Viện nghiên cứu Dệt May - 478 Minh Khai, Vĩnh Tuy, Hai Bà Trưng, Hà Nội Đến Tòa soạn: 08-3-2019; chấp nhận đăng: 20-01-2020 Tóm tắt Bài báo trình bày kết nghiên cứu ảnh hưởng số thơng số cơng nghệ q trình quấn ống gồm: tốc độ quấn ống Z1, lực ép điều tiết sức căng Z khoảng cách từ đầu ống sợi đến khuyết dẫn sợi phận giảm balông Z đến độ xoắn sợi sau quấn ống Sử dụng qui hoạch thực nghiệm trực giao với trợ giúp phần mềm NEMRODW 2007 xác định ảnh hưởng ba thông số công nghệ chọn đến độ xoắn sợi sau quấn ống.Hàm hồi quy thực nghiệm thể mối liên quan độ xoắn sợi sau quấn ống ba thông số công nghệ chọn xác lập cho sợi 100% bông, Nm 34 sở để lựa chọn thông số công nghệ nhằm đạt độ xoắn (sự thay đổi độ xoắn) sợi theo yêu cầu công đoạn sau quấn ống Để đạt độ xoắn sợi sau quấn ống tăng 7% so với độ xoắn trước quấn ống, máy ống đạt suất cao nhất, thông số công nghệ cần lựa chọn là: Z1 = 800m/phút, Z2 = 30cN Z3 = 14cm Từ khóa: độ xoắn sợi, quấn ống, thông số công nghệ Abstract This paper presents the research results on influence of some technological parameters during the winding process: the winding speed Z1, the compressing force of the yarn tension Z2 and the distance from the top of the bobbin to the guide eye of balloon controller Z3 to the twist of yarn after the winding process By using the orthogonal planning experiments with the support of the software NEMRODW 2007, the influence of three selected parameters of technology was determined to the twist of yarn after the winding process The experimental regression function shows the relationship between the twist of yarn after the winding process and the three selected technological parameters are established for 100% cotton, Nm 34 This research results are the base for selection of the technological parameters to achieve the required twist (change of the twist) of the yarn after winding process To achieve the twist of yarn increased by 7% compared to the twist before winding, the winding machine has the highest productivity, the technological parameters to be selected are: Z1 = 800m/min, Z2 = 30cN and Z3 = 14cm Keywords: twist of yarn, winding, technological parameters ống mắc sợi, quấn suốt, dệt vải nhuộm búp sợi đồng thời, quấn ống sợi loại trừ khuyết tật kéo sợi để lại (điểm dày, điểm mỏng, điểm kết) nên chất lượng sợi nâng lên Trong trường hợp quấn ống từ ống sợi con, sợi phải có sức căng cần thiết, vị trí trước sợi quấn vào búp sợi sức căng sợi 10 ÷ 15% độ bền đứt sợi [2] sợi phải tham gia chuyển động: chuyển động quay quanh ống sợi với tốc độ lớn để tháo sợi (nếu tốc độ quấn ống 1.000 m/phút phần tử sợi vòng sợi quay xung quanh trục ống sợi với tốc độ 10.000 vòng/phút [4]), chuyển động tịnh tiến lui tới để rải sợi dọc theo chiều cao búp sợi Ngồi ra, q trình chuyển động, sợi bị ma sát với chi tiết dẫn sợi ống khía Do vậy, tính chất lý sợi sau quấn ống có độ xoắn sợi thay đổi so với độ xoắn sợi Đặt vấn đề* Công nghệ sản xuất vải dệt thoi có nhiều cơng đoạn đó, cơng đoạn chuẩn bị dệt có vai trò quan trọng lẽ, chất lượng bán thành phẩm công đoạn không ảnh hưởng đến chất lượng vải dệt mà ảnh hưởng đến suất thực tế máy dệt suất lao động người đứng máy dệt Trong tồn chi phí để sản xuất 1m2 vải, chi phí cơng đoạn chuẩn bị chiếm từ 30 ÷ 40% [1,2,3] Quấn ống cơng đoạn quan trọng chuẩn bị dệt Mục đích chủ yếu quấn ống tạo thành búp sợi đáp ứng yêu cầu công đoạn sau quấn * Địa liên hệ: Tel.: (+84) 986987269 Email: huong.gianthithu@hust.edu.vn 31 Tạp chí Khoa học Cơng nghệ 140 (2020) 031-035 trước quấn ống Độ xoắn sợi ảnh hưởng nhiều đến độ bền, độ giãn đứt, độ xù lông sợi [5-7] Mức độ thay đổi độ xoắn sợi phụ thuộc vào yếu tố: nguyên liệu, phương pháp quấn ống thông số công nghệ quấn ống Bài báo trình bày kết nghiên cứu xác định mức độ ảnh hưởng thông số công nghệ quấn ống bao gồm: tốc độ quấn ống, lực ép điều tiết sức căng khoảng cách từ đầu ống sợi đến vị trí đặt khuyết dẫn sợi giảm balông đến độ xoắn (sự thay đổi độ xoắn) sợi sau quấn ống Nghiên cứu thực phòng thí nghiệm Cơng nghệ Dệt, Viện Dệt May – Da giầy Thời trang ĐHBK Hà Nội Trong nghiên cứu này, giá trị Z 1, Z2, Z3 chọn miền quấn ống loại sợi thông thường: Z1 = 600, 700, 800 m/phút Z2 = 10, 30, 50 cN Z3 = 10, 14, 18 cm Chuyển biến số sang hệ toạ độ khơng thứ ngun với giá trị cánh tay đòn α = ±1 Giá trị thực giá trị mã hố thơng số cơng nghệ ghi Bảng Bảng Các mức khoảng biến thiên thông số công nghệ Phương pháp nghiên cứu thực nghiệm - Sử dụng ống sợi sản xuất máy kéo sợi Lakshmi R-147C (Ấn Độ) điều kiện công nghệ: Các thông số Mức Mức sở Mức Khoảng biến thiên + Khối lượng 110g; + Sợi 100%, chi số sợi Nm 34/1(m/g); Z1 600 700 800 Giá trị thực Z2 10 30 50 Z3 10 14 18 100 20 Giá trị mã hoá X1 X2 X3 -1 -1 -1 0 +1 +1 +1 + Độ xoắn sợi trước quấn ống K = 562 (vx/m) sau quấn ống Y (vx/m) xác định theo TCVN 5788:1994 Phương trình hồi qui thực nghiệm chọn cho biến mã hố có dạng tổng qt: - Thông số thiết bị đo độ xoắn VEB Elektromotorenwerk: Y = b0 + b1X1 + b2X2 + b3X3 + b11X12 + b22X22 + b33X32 + b12X1X2 + b13X1X3 + b23X2X3 (1) Trong đó: + E Mot Typ PM 70/30 b0, b1, b2, b3, b11, b22, b33, b12, b13, b23: hệ số hồi qui + H Nr 58/17644 + Tốc độ động điện 4000v/min, 50Hz Y: Hàm mục tiêu độ xoắn sợi sau quấn ống + Điện áp 220V: 0,2A; 17W 1232/3 X1, X2, X3: Biến mã hố thơng số cơng nghệ ảnh hưởng - Quấn ống thực mơ hình máy quấn ống [6], tốc độ quấn ống 500 ÷ 1000m/phút Tốc độ quấn ống điều chỉnh cách thay đổi tỷ số truyền động từ động điện (cơng suất 0,5kW, tốc độ 1350 vòng/phút) đến trục ống khía Bảng Ma trận thực nghiệm ba thơng số kết thí nghiệm N - Sử dụng phương pháp toán thống kê [8] để lập ma trận thực nghiệm, xác định hàm hồi qui thực nghiệm với trợ giúp phần mềm chuyên dùng Excel 2007 NEMRODW 2007 10 11 12 13 14 15 16 17 18 Kết nghiên cứu bàn luận 3.1 Xác định khoảng biến thiên thông số công nghệ Trong công nghệ quấn ống, thay đổi yêu cầu công nghệ cần phải điều chỉnh thông số công nghệ Các thông số công nghệ thường xuyên phải điều chỉnh tốc độ quấn ống Z 1, lực ép đĩa ma sát điều tiết sức căng sợi Z khoảng cách từ đầu ống sợi đến vị trí đặt khuyết dẫn sợi giảm balông Z 32 Biến thực Z1 Z2 600 10 800 10 600 50 800 50 600 10 800 10 600 50 800 50 600 30 800 30 700 10 700 50 700 30 700 30 700 30 700 30 700 30 700 30 Z3 10 10 10 10 18 18 18 18 14 14 14 14 10 18 14 14 14 14 X0 + + + + + + + + + + + + + + + + + + Biến mã hoá X1 X2 + + + + + + + + + 0 + 0 0 0 0 0 0 X3 + + + + 0 0 + 0 0 Y 571 585 569 582 586 588 578 580 593 599 585 594 590 583 593 590 592 589 Tạp chí Khoa học Công nghệ 140 (2020) 031-035 3.2 Lập ma trận thực nghiệm Trong đó: Sử dụng qui hoạch thực nghiệm trực giao để thiết kế phương án thí nghiệm, phương án thí nghiệm quấn búp sợi từ 10 ống sợi con, số phương án thí nghiệm N = 2k + 2k + n0 Y0t : Các giá trị độ xoắn thí nghiệm lặp lại tâm kế hoạch thực nghiệm Y0 : Giá trị độ xoắn trung bình thí Trong đó: số biến k = 3, số thí nghiệm lặp tâm n0 = 4, N = 18 Để lập ma trận thực nghiệm, ta chuyển từ biến thực Zj sang biến mã hóa Xj theo công thức: Xj Zj Z nghiệm lặp lại tâm kế hoạch thực nghiệm Giá trị chuẩn số Fisher: F j (2) Z j Chọn mức ý nghĩa p = 0,95 với bậc tự phương sai dư f1 = 13, bậc tự phương sai tái f2 = 3, tra bảng Fisher Fp (f1, f2) = F0,95(13, 3) = 8,727 Với trợ giúp phần mềm NEMRODW 2007, ma trận thực nghiệm thiết lập Kết độ xoắn sợi Y xác định theo phương án thí nghiệm ghi Bảng F < Fp(f1, f2) Kết luận phương trình (3) tương thích với thực nghiệm 3.3 Xác định giá trị hệ số hồi qui thiết lập phương trình hồi qui thực nghiệm Chuyển phương trình từ dạng có biến mã hóa dạng có biến thực với Zj theo cơng thức (2) ta có: Các hệ số hồi qui xác định gồm: Y= 382,16 + 0,14Z1 + 0,80Z2 + 19,66Z3 - 0,013Z22 0,52Z32 - 0,007Z1.Z3 (4) b = 592,929; b = 3,701; b = -1,200; b = 1,800; b 11 = 1,143; b22 = -5,357; b33 = -8,357; b12 = -0,125; b13 = -2,875; b23 = -1,375 3.4 Đánh giá ảnh hưởng thông số công nghệ đến độ xoắn sợi sau quấn ống Kiểm định tính ý nghĩa hệ số hồi quy theo tiêu chuẩn Student Thế hệ số hồi qui vào phương trình hồi qui tổng quát sau loại bỏ hệ số khơng có ý nghĩa ta hàm mục tiêu có dạng: Từ kết đạt ta thấy: - Ba thông số công nghệ chọn, vận tốc quấn ống, lực ép điều tiết sức căng sợi khoảng cách từ đầu ống sợi đến vị trí đặt khuyết dẫn sợi giảm balơng có ảnh hưởng đến độ xoắn sợi sau quấn ống Kết đo độ xoắn sợi sau quấn ống phương án thí nghiệm Bảng 2, cho thấy độ xoắn sợi sau quấn ống tăng lên so với độ xoắn sợi trước quấn ống Các hệ số hồi quy thông số xác định cho thấy ảnh hưởng thông số đến độ xoắn sợi khác YK = 592,929 + 3,701X1 – 5,357X22 – 8,357X32 – 2,875X1X3 (3) Kiểm tra phù hợp mơ hình với thực nghiệm: Tính phương sai dư: Y Y N Sdu2 i 1 i S du2 i N l 250,816 250,816 19, 293 18 13 - Từ phương trình (3) ta nhận thấy ảnh hưởng lớn đến độ xoắn sợi sau quấn ống khoảng cách từ đầu ống sợi đến vị trí đặt khuyết dẫn sợi giảm ba lông (X ) hệ số yếu tố có giá trị tuyệt đối lớn Cả hai yếu tố (X 2) (X 3) có ảnh hưởng nghịch đến độ xoắn sợi hệ số yếu tố có giá trị âm (b 22 = -5,357; b 33 = -8,357) yếu tố (X 1) có ảnh hưởng thuận đến độ xoắn sợi hệ số yếu tố phương trình (3) có giá trị dương (b = 3,701) Trong đó: Yi: Các giá trị đo độ xoắn trung bình Yi : Các giá trị độ xoắn sợi tính theo phương trình (3) l: Số hệ số có ý nghĩa phương trình hồi qui (l = 5) Tính phương sai tái Sth : Dùng thí nghiệm lặp lại tâm Bảng để tính phương sai tái Y n0 Sth2 t 1 t Y0 n0 - Cũng nhận thấy mức độ ảnh hưởng thông số công nghệ đến độ xoắn sợi thông qua biểu đồ đường đẳng mức thể biểu đồ 2D 3D biểu diễn mối quan hệ cặp thông số công nghệ hàm mục tiêu sở cố định thơng số lại mức mã hóa Sth2 Sdu2 19, 293 5, 788 Sth2 3,333 10 10 3,333 1 33 Tạp chí Khoa học Cơng nghệ 140 (2020) 031-035 tâm (Hình 1, Hình 2, Hình 3) Trên biểu đồ 2D, đồ thị biểu diễn độ xoắn sợi phụ thuộc vào cặp thông số cơng nghệ có dạng parabol (Hình 1, Hình 2) đường cong khép kín (Hình 3), biểu đồ 3D, độ xoắn phụ thuộc vào cặp thông số công nghệ biểu diễn mặt cong - Các thông số công nghệ tối ưu xác định quan điểm bảo đảm đạt mức tăng độ xoắn sợi theo yêu cầu Z1 mức cao phạm vi nghiên cứu để máy ống đạt suất cao Trên sở phương trình hồi quy xác lập, cần độ xoắn sợi sau quấn ống đạt đạt 583 vx/m (tăng 3,73% so với độ xoắn trước quấn ống 562 vx/m), thông số công nghệ cần lựa chọn là: Z = 800m/phút, Z2 Z2 = 50cN Z = 18cm Tuy nhiên, tùy thuộc vào chất lượng sợi có ảnh hưởng trực tiếp đến độ đứt sợi hiệu suất trình quấn ống (5), mà chọn tốc độ quấn ống phù hợp, kết hợp với lực ép điều tiết sức căng khoảng cách từ đầu ống sợi đến vị trí đặt khuyết dẫn sợi giảm balông để đạt độ xoắn sợi theo yêu cầu Hình Đồ thị đường đẳng mức 2D 3D biểu diễn mối quan hệ vận tốc quấn sợi lực ép điều tiết sức căng đến độ xoắn sợi sau quấn ống Hình Đồ thị đường đẳng mức 2D 3D biểu diễn mối quan hệ vận tốc quấn sợi khoảng cách từ đầu ống sợi đến khuyết dẫn sợi đến độ xoắn sợi sau quấn ống Hình Đồ thị đường đẳng mức 2D 3D biểu diễn mối quan hệ lực ép điều tiết sức căng khoảng cách từ đầu ống sợi đến khuyết dẫn sợi đến độ xoắn sợi sau quấn ống 34 Tạp chí Khoa học Cơng nghệ 140 (2020) 031-035 Độ xoắn sợi xác định theo phương trình hồi quy gần với kết thực nghiệm (Bảng 2) Độ xoắn tăng tăng độ bền sợi có giới hạn, độ cứng búp sợi tăng không thuận lợi cho nhuộm búp sợi vậy, mức độ tăng độ xoắn phải vào yêu cầu công nghệ công đoạn sau quấn ống, thông thường mức tăng độ xoắn sợi sau quấn ống mức 5% tùy thuộc loại sợi Tài liệu tham khảo Kết luận - Đã xác định mức độ ảnh hưởng đồng thời thông số công nghệ: tốc độ quấn ống, lực ép đĩa ma sát điều tiết sức căng khoảng cách từ đầu ống sợi đến vị trí đặt khuyết dẫn sợi giảm ba lông đến độ xoắn sợi sau quấn ống - Phương trình hồi qui thực nghiệm xác định thể mối liên quan độ xoắn sợi thông số công nghệ sở khoa học để điều chỉnh thông số công nghệ nhằm đạt độ xoắn (mức độ thay đổi độ xoắn) theo yêu cầu công nghệ - Kết nghiên cứu phương pháp khoa học để lựa chọn thông số công nghệ quấn ống phù hợp với chất lượng sợi nhằm đạt độ xoắn sợi yêu cầu đáp ứng cho công đoạn dây chuyền sản xuất 35 [1] Allan Ormerod, Walter S.Sondhelm; Weaving Technology and Operations; The Textile Institute 1995, ISBN 187081276X [2] PGS TS Trần Minh Nam, Giáo trình Chuẩn bị dệt, NXB Bách Khoa Hà Nội, 2016 [3] Nguyễn Văn Lân; Vật liệu dệt; NXB Đại học Quốc gia TP.HCM, 2004 [4] Trần Nhật Chương, Cơ sở lý thuyết trình kéo sợi, Trường Đại học Bách Khoa Hà Nội 1992 [5] R S Rengasamy, V K Kothari, Asis Patnaik, Anindya Ghosh, H Punekar, Reducing Yarn Hairiness in Winding by Means of Jets: Optimisation of Jets Parameters, Yarn Linear Density and Winding Speed, AUTEX Research Journal, Vol 5, No3, September 2005 [6] Giần Thị Thu Hường; Luận án tiến sĩ kỹ thuật, Nghiên cứu yếu tố ảnh hưởng đến sức căng sợi để nâng cao chất lượng búp sợi hiệu suất máy quấn ống; Trường Đại học Bách Khoa Hà Nội, 2009 [7] Trần Đức Trung; Luận văn Thạc sĩ khoa học, Nghiên cứu ảnh hưởng đồng thời số thông số công nghệ đến chất lượng sợi sau quấn ống; Trường Đại học Bách Khoa Hà Nội, 2012 [8] PGS TS Bùi Minh Trí; Xác suất thống kê qui hoạch thực nghiệm; NXB Khoa học Kỹ thuật, Hà Nội, 2005 ... đo độ xoắn sợi sau quấn ống phương án thí nghiệm Bảng 2, cho thấy độ xoắn sợi sau quấn ống tăng lên so với độ xoắn sợi trước quấn ống Các hệ số hồi quy thông số xác định cho thấy ảnh hưởng thông. .. ống thông số công nghệ quấn ống Bài báo trình bày kết nghiên cứu xác định mức độ ảnh hưởng thông số công nghệ quấn ống bao gồm: tốc độ quấn ống, lực ép điều tiết sức căng khoảng cách từ đầu ống. .. - Ba thông số công nghệ chọn, vận tốc quấn ống, lực ép điều tiết sức căng sợi khoảng cách từ đầu ống sợi đến vị trí đặt khuyết dẫn sợi giảm balơng có ảnh hưởng đến độ xoắn sợi sau quấn ống Kết