Совершенствование метода оценки качества льняной тресты

АКТУАЛЬНОСТЬ ТЕМЫ

В последнее время в нашей стране и за рубежом не ослабевает интерес к использованию льняного волокна при производстве текстильных материалов. Интенсифицировались экспортно-импортные операции и поэтому повысилась роль стандартизации, как инструмента способствующего повышению качества продукции из льна.

Актуальность работ по совершенствованию существующих стандартов на льняное сырье диктуется также изменениями технологии производства льна в сфере АПК. Получение тресты повсеместно осуществляется с использованием способа расстила стеблей льна на льнище. Внедрены интенсивные механизированные технологии уборки льна. Это повлияло на уровень технологических параметров льняной тресты: увеличилась гетерогенность свойств, и как следствие, ухудшилась пригодность льна к трепанию.

Практика применения действующего ГОСТ 24 383–89 показала, что его требования не обеспечивают необходимый учет упомянутых изменений технологии производства при определении технологической ценности льна. В результате возникают негативные последствия. Снижается эффективность использования льна и заинтересованность в производстве высококачественной тресты и волокна. Это трансформируется в область текстильного производства и способствует ухудшению качества готовой продукции.

Таким образом, совершенствование метода оценки технологического качества льняной тресты является актуальной и важной практической задачей, способствующей стабилизации обеспечения отёчественной текстильной промышленности высококачественным сырьем.

Подтверждением значимости указанной задачи является включение тематики по совершенствованию существующего стандарта на льняное сырье в межведомственную координационную программу НИОКР по развитию технологии и техники для переработки льна и конопли, утвержденную 20.11.2002 г.

ЦЕЛЬ И ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЙ Основной целью исследования является повышение точности и объективности оценки технологической ценности льняной тресты на основе совершенствования инструментальных методов квалиметрии и классировки единичных и интегральных показателей качества.

Для достижения поставленной цели в работе решались следующие задачи:

S анализ существующих систем оценки качества льна и определение направления совершенствования метода по ГОСТ 24 383–89 «Треста льняная, Требования при заготовках»;

S обоснование и разработка нового метода подготовки пробы стеблей тресты для переработки на лабораторном станке СМТ при определении показателя выхода длинного волокна;

S совершенствование методов определения группы цвета волокна и контроля степени вылежки тресты по показателю отделяемости волокна от древесины;

S выявление причин образования «недоработки» при получении трепаного волокна и разработка алгоритма корректировки величины интегрального показателя качества тресты в зависимости от уровня гетерогенности ее свойств;

S уточнение величины интервала номерного ряда интегрального показателя качества.

МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ. Методической основой диссертации явились труды ведущих учёных в области оценки качества текстильных материалов и сырья для их производства. В работе использовали теоретические и экспериментальные методы исследования. Применяли положения теории вероятности, математической статистики^ а также методы текстильного материаловедения. При проведении экспериментальных исследований использовали стандартную и оригинальную аппаратуру. Обработку опытных данных осуществляли, применяя методы многомерного, регрессионного, дисперсионного и корреляционного анализов при 95% доверительной вероятности. Вычислительные процедуры реализовывали на ПЭВМ, используяпрограммы Mathcad, Statgraphics, Excel, Borland Delphi 7 Studio.

НАУЧНАЯ НОВИЗНА заключается в обосновании и разработке инструментальных методов определения показателей качества льняной/ тресты и алгоритмов определенияее технологической ценности для совершенствования существующей системы стандартизации.

В результате исследований впервые: установлены причины несоответствия выхода длинного волокна, получаемого на лабораторном станке СМТ и на промышленном оборудовании;

S выявлена взаимосвязь параметров неровноты отдельных свойств стеблей льняной тресты с количеством недоработанного волокна, получаемого при выходе из МТАустановлена зависимость уровня «недоработки» с длиной (диаметром) стеблей тресты и цветом волокна, а также с условиями трепания при получении из нее волокна;

S разработаны инструментальные методы определения: выхода длинного волокна с использованием станка СМТ с учетом длины стеблей и разброса вершинных и комлевых концова также группы цветш и показателя отделяемости волокна от древесины;

S обоснована величина градации номерного ряда, исходя из условий максимальной вероятности попадания интегрального показателя качества в его интервалы.

ПРАКТИЧЕСКАЯ ЦЕННОСТЬ И РЕАЛИЗАЦИЯ РЕЗУЛЬТАТОВ РАБОТЫ. В результате проведенных исследований разработаны предложения по совершенствованию положений ГОСТ 24 383–89 «Треста льняная. Требования при заготовках» в части изменения методов определения выхода волокна на станке СМТ, группы цвета и показателя отделяемости.

Новые и усовершенствованные инструментальные методы определенияуказанных параметров явились основой для разработки проекта изменений в РОСТ 24 383−89, в-частности раздела методов испытания. Эти методы приняты к использованию Всероссийским техническим комитетом по стандартизации ТК № 460 «Лубяные культуры, и продукция, производимая из них" — Они получили положительную? оценку на межведомственном согласительном совещании по рассмотрению проекта изменения № 2 в ГОСТ 24 383–89 «Треста льняная. Требования при заготовках» (г. Кострома, 2005).

Метод определения группы цвета с учетом трех координат цветности включен в план государственной стандартизации на 2005 г., а новые технические средства контроля (устройство для определения структурных параметров горсти, устройство для определения показателя «отделяемости волокна от древесины») включены в проект плана НИР и ОКР по Минсельхозу РФ по приборному обеспечению отрасли льноводства (координатор РНИИ «Агроприбор»).

Установленная взаимосвязь показателя «недоработки» со свойствами тресты и параметрами ее обработки рекомендуется, для совершенствования организации производства трепаного волокна с целыо снижения затрат на его получение.

Результаты исследований используются в учебном процессе приподготовке инженеров по специальности 280 100 «Технология и оборудование производства натуральных волокон», а также при проведении НИР и ОКР во Всероссийском научно-исследовательском институте по переработке лубяных культур.

АПРОБАЦИЯ РАБОТЫ. Основные положения диссертационной работы докладывались и обсуждались на международнойнаучно-технической, конференции «Актуальные проблемы переработки льна в современных условиях (Лен -2004)» (Кострома, 2004) — на 55-ой научно-практической конференции «Актуальные проблемы науки в АПК» (Кострома, 2004) — на международной научно-технической конференции «Пути повышения конкурентоспособности продукции из льна» (Вологда, 2004) — на международной научно-технической конференции молодых ученых «Новое в селекции, генетике, технологии, выращивании, уборке, переработке и стандартизации лубяных культур» (Глухов, 2004) — на международной научно-технической конференции «Инновации в производстве товаров нового поколения из льна» (Вологда, 2005) — на Российском научном семинаре по научным проблемам агропромышленной переработки лубоволокнистых материалов (КГТУ, Кострома, 2004, 2005) — на заседаниях кафедры производства льняного волокна КГТУ (Кострома, 2004, 2005) — на заседании учёного Совета Всероссийского НИИ по переработке лубяных культур (Кострома, 2004, 2005) — на Всероссийском согласительном совещании по вопросам стандартизации льняной тресты (ВНИИЛК, Кострома, 2005), на заседании Всероссийского технического комитета по стандартизации (ТК № 460 «Лубяные культуры и продукция, производимая из них») (ВНИИЛК, Кострома, 2005), на профессорском семинаре КГТУ (Кострома, 2005).

ПУБЛИКАЦИИ.

По теме диссертации опубликовано 16 научных работ, из них 3 в центральных журналах, 6 статей в тематических сборниках, а также получено 2 патента Российской Федерации на изобретения.

выводы.

1. Развитие методов оценки качества льняной тресты в основном осуществлялось по трём направлениям, а именно, путём создания:

• методовоснованных на учете количества и качества продуктов переработки с применением промышленного оборудования;

• инструментальных методов, обеспечивающих контроль отдельных свойств с использованием лабораторных приборов;

• комплексных методов, объединяющих элементы технологической и инструментальной оценки.

В настоящее время доминируют методы третьего направления. Однако они требуют совершенствования оценки качества тресты, путем учета особенностей структуры стеблей и их переработки в связи с повсеместным использованием в производстве стланцевой тресты, а также внедрением интенсивных механизированных технологий уборки льна с поля.

2. Основными причинами несоответствия выходов длинного волокна на лабораторном станке СМТ и на промышленном оборудовании являются разные условия фиксации пробы стеблей тресты при выделении из них волокна. Для обеспечения сходства указанных условий необходимы сведения о средней длине стеблей в горсти и их растянутости по комлевым и вершинным концам.

3. Определение средней длины стеблей в горсти и их растянутости по комлевым и вершинным концам можно осуществлять по результатам профилирования анализируемой горсти стеблей и анализа аппроксимирующей кривой полученного профиля. Предложенный инструментальный метод расчета L, al, a2 позволяет получать результаты статистически не отличающиеся от реальных значений этих параметров.

Усовершенствован метод определения выхода длинного волокна. Его основным отличием от существующего метода является необходимость расположения середины анализируемой горсти на транспортёре станка СМТ на расстоянии Z до зоны зажима. При этом величина Z функционально связана с L, al, a2.

Для повышения объективности и информативности оценки цвета волокна необходим контроль всех его составляющих: X, Y, Z. Разработан инструментальный метод определения группы цвета волокна по ГОСТ 24 383–89. Его новизной является использование стандартных сканирующих устройств, алгоритм выбора размера сканирующих участков изображения, учёт трёх координат цветности, а также применение приёма идентификации, основанного на использовании дискриминантного анализа.

Разработан инструментальный метод контроля степени вылежки тресты, основанный на применении специального прибора, отличительной особенностью которого от ближайшего аналога (патент Украины № 27 248) является использование трёх координат цветности, связанных регрессионной зависимостью с показателем отделяемости тресты по ГОСТ 24 383–89.

Дано объяснение одной из причин образования «недоработки» Н. Установлено, что её уровень прежде всего определяется неровнотой свойств стеблей тресты, определяющих их декортикационную способность. Предложено процесс выделения костры в ходе трепания рассматривать на основе взаимодействия двух комплексов случайных параметров, один из которых определяет степень связи костры с волокном, а другой — массу костринок и величину сил, обеспечивающих вывод костры из волокна в процессе обработки. Создана регрессионная модель взаимосвязи между параметром «недоработки» и диаметром стеблей, их цветом, влажностью и частотой вращения трепальных барабанов. ф J.

8. Разработан алгоритм корректировки интегрального показателя качества при определении номера тресты в условиях превышения (занижения) нормативного уровня «недоработки». Основой алгоритма является обеспечение адекватности величин упомянутых корректировок затратам, связанным с переработкой недоработанного волокна.

9. Предложена уточнённая система градации номерного ряда. Основным элементом новизны данной системы является взаимосвязь величины градации с уровнем разброса показателей качества. Кроме этого, используя метод Тагути, предложена необходимость увеличения значений интегрального показателя качества внутри каждого интервала в номерном ряду.

10. Основными положениями совершенствования существующей системы методов испытаний льняной тресты по ГОСТ 24 383–89 являются:

• использование нового метода расположения горсти стеблей тресты на транспортере СМТ перед её обработкойновый инструментальный метод определения группы цвета волокна и показателя отделяемости волокнакорректировка суммы баллов при определении номера тресты с учетом неровноты свойств стеблей тресты по их длине и цветуусовершенствованные градация и номерной ряд для определения качества тресты.

11. Использование новых предложений по совершенствованию метода оценки качества льняной тресты, обеспечивает более объективную и точную оценку ее качества. При их применении на практике возможно получение годового экономического эффекта примерно 300 рублей в расчете на тонну тресты.