РАЗДЕЛ 2
ЭЛЕМЕНТЫ СИСТЕМНОГО ПОДХОДА В ИССЛЕДОВАНИИ ТЕХНОЛОГИИ ЖИДКОСТНОЙ ОБРАБОТКИ
НИТЕЙ В ПАКОВКАХ
2.1. Технология жидкостной обработки нитей в паковках как сложная система
Технологию жидкостной обработки нитей в паковках будем рассматривать как
совокупность стадии жидкостной обработки и стадий формирования паковки,
предшествующих собственно жидкостной обработке (наматывание и механическая
обработка), но составляющих с ней единый технологический цикл [246]. В
рассматриваемой технологии в четырёхуровневой структуре «тело паковки — нить —
прядь — волокно» проникание частиц полезного вещества происходит поэтапно в
последовательности «межнитевое пространство — межпрядевое пространство —
межволоконное пространство — поверхность волокна — внутриволоконное
пространство». При этом структурные компоненты системы обладают свойством
функциональной разнородности и большой размерности по числу переменных и
явлений, составляющих и сопровождающих процесс жидкостной обработки
(диффузионный и конвективный перенос вещества и теплоты, пропитка, набухание,
усадка и др.) [247]. Кроме того, компоненты объединены в систему по
иерархическому принципу, а связи между входными и выходными параметрами могут
иметь не только прямой, но и перекрёстный характер, и большинство этих связей
существенно нелинейны. Например, от величины начального натяжения наматываемой
нити зависит не один, а несколько выходных параметров паковки, таких, как
максимальный радиус, средняя плотность намотки. Эти же выходные параметры
одновременно зависят от других входных параметров, например, линейной плотности
наматываемой нити. Но перечисленные выше признаки являются характерными
признаками сложной системы, а это означает существенный рост числа параметров
модели технологической системы, что порождает ряд принципиальных трудностей в
процессе ее построения. Известным системотехническим принципом преодоления этих
трудностей является декомпозиция системы на ряд взаимосвязанных подсистем, что
позволяет достичь приемлемой размерности модели каждой из подсистем.
Цель настоящего раздела заключается в получении исходных данных для постановки
локального эксперимента и компьютерного моделирования структуры паковки, а
также разработки новых принципов и технических решений жидкостной обработки
нитей в паковках, рассматриваемых в последующих разделах.
С этой целью, в рамках системного подхода, поставим задачу последовательной
структурной декомпозиции технологических систем жидкостной обработки нитей в
паковках и формирования паковок крестовой намотки. После этого охарактеризуем
паковку как объект исследования, а затем рассмотрим взаимосвязь
деформированного состояния нити и результатов жидкостной обработки с точки
зрения механизма, оказывающего лимитирующее воздействие на процессы жидкостной
обработки [248].
2.2. Структурная декомпозиция технологической системы жидкостной обработки
нитей в паковках
Главной целью технологической системы жидкостной обработки нитей в паковках
является доставка и равномерное распределение частиц действующего вещества
(например, красителя) во внутренней структуре отдельных волокон, составляющих
нить, витки которой образуют тело паковки. Основу комплекса средств,
предназначенных для достижения указанной цели, составляет аппарат жидкостной
обработки паковок, а объектом технологической обработки является паковка.
Действующее вещество и тепловую энергию доставляют в структуру паковки в
процессе жидкостной обработки потоком обрабатывающего раствора. Набор явлений,
составляющих и сопровождающих процесс жидкостной обработки, реализуют в
структуре паковки. Комплекс средств включает также те стадии формирования
структуры паковки, которые предшествуют началу жидкостной обработки. Рассмотрим
структуру комплекса средств в той последовательности, которая соответствует
цели технологической системы, а именно: аппарат жидкостной обработки, структура
паковки, явления в структуре паковки, формирование структуры паковки.
Результаты выполненного ниже анализа представлены на рис. 2.1 в виде схемы
структурной декомпозиции технологической системы жидкостной обработки нитей в
паковках.
Современную технологию жидкостной обработки текстильных паковок реализуют в
аппаратах периодического действия. Основу конструкции аппарата составляют
герметичный бак, насос, система трубопроводов, специальная оснастка. Объектом
обработки является партия паковок. Тело каждой паковки сформировано на
перфорированном сердечнике, чаще на перфорированном патроне. Посредством насоса
обрабатывающий раствор прокачивают через все элементы контура, образующего
замкнутую динамическую систему, которая включает поток циркулирующего раствора,
перфорированный сердечник и тело паковки. Параметры всех компонентов
рассматриваемой системы оказывают влияние на степень достижения цели системы,
поэтому они должны быть учтены в модели. При этом каждый из перечисленных
элементов имеет определенное функциональное назначение, определяющее влияние
компонента на степень достижения цели. Например, функциональное назначение
патрона заключается в фиксации пространственного положения паковки внутри
аппарата, в создании механической опоры для тела паковки, а также в равномерном
распределении обрабатывающего раствора в теле паковки.
Рис. 2.1. Схематическое изображение структурной декомпозиции технологической
системы жидкостной обработки нитей в паковках
Следовательно, учитывая изложенное, целесообразно выполнить декомпозицию
технологической системы по функциональному признаку.
Главным и наиболее сложным в структурном отнош
- Київ+380960830922