Разработка статистических методов и автоматизированных устройств для контроля качества шелковичных коконов

Актуальность и востребованность темы диссертации. В мире коконы производятся более чем в тридцати пяти странах и ежегодно подготавливаются в среднем 640 000 тонн коконов. Среди стран, производящих коконы, считаются ведущими Китайская Народная Республика, Узбекистан, Япония и Корея и в этих странах производится 92% коконов. Прием коконного сырья на основе качественных показателей и применение самых высокоэффективных технологий их переработки, в процессах углубления глобализации и в условиях увеличения конкурентоспособности продукции на рынке коконного сырья остаются одними из важнейших задач.
В годы независимости в Узбекистане особое внимание обращалось эффективному развитию шелководства, а также разработке конкурентоспособного высококачественного на мировом рынке сырья и шелковичных продукций. В этом аспекте укрепление продовольственной базы, повышение производительности и качества волокон, выращивание устойчивых к вредителям и болезням шелковичных червей и развитие на основе современных требований производства и переработки коконов достигнуты ощутимые результаты.
Увеличение производительности и улучшение качественных показателей коконов путем уменьшения доли дефектных коконов имеет важное значение для еще большего повышения эффективности народного хозяйства. В этом аспекте целевые научно-исследовательские, в том числе, реализация ниже приведенных направлений считаются одними из важных задач: биологические свойства коконов, физико-механические свойства с учетом качественных показателей, разработка современных методов определения качественных параметров; средств автоматизации и управления технологическими процессами через создание быстродействующих устройств; приём коконов по качественным показателям и организация этого процесса; организация контроля на каждом этапе выращивания коконов и подробное изучение влияющих на качественные показатели факторов, разработка новых технологий; экономия сырья и дающие высокую производительность работы достижения науки и техники, разработка машин и устройств, создание новых поколений энергосберегающих средств контроля и автоматизации. Научно-исследовательские работы выполняемые выше приведенных направлений указывают на актуальность темы данной диссертации.
Данное диссертационное исследование в определенной степени служит выполнению задач предусмотренных в постановлении Президента Республики Узбекистан ПП-512 «О мерах по дальнейшему реформированию шелковой отрасли Республики» от 15 ноября 2006 года и ПП-1512 «О дополнительных мерах по стимулированию развития деятельности текстильной промышленности» от 28 марта 2011 года, а также в других нормативно-правовых документах, принятых в данной сфере.
Целью исследования является разработка статистических методов для контроля качественных показателей шелковичных коконов на основе жесткости их оболочки и создание автоматизированных устройств.
Научная новизна исследования заключается в следующем:
разработано и обосновано статистических методов для определения качественных параметров (объемной жесткости, шелконосность, степени зрелости коконов, плотности и толщины оболочки) коконов на основе жесткости их оболочки;
разработано устройство для определения объема тел сложной формы, которое используется для определения объема коконов, что необходимо для расчета коэффициента поправки при вычислении шелконосности образцов живых коконов в сдаваемой партии;
разработан способ и устройство для определения процентного содержания незрелых и коконов с большим удельным объемом (глухарей). С учетом этой информации производится расчет шелконосности коконов;
разработаны три варианта способа и устройства, обеспечивающие более точное определение действительного количества шелковой массы коконов, а также степень зрелости, толщину и плотности оболочки коконов по жесткости оболочки сдаваемой партии коконов.
модернизирован прибор для измерения удельного объема коконов ФТИ-1М с фиксацией постоянной массы образца живых коконов (Зкг) и автоматическим съёмом высоты слоя коконов измерительном цилиндре, предназначенного для определения шелконосности коконов без их взрезки. Разработан экспресс метод для определения шелконосности коконов.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
На основе проведенных исследований можно сделать следующие выводы:
1. Для определения качественных параметров шелковичных коконов предложены применение неразрушающие статистические методы на основе жесткости их оболочки. В результате этого получают сигналы, анализируя и обрабатывая которые при помощи математических методов и программным обеспечением компьютера, можно определить такие качественные параметры как, объемную жесткость образца коконов, шелконосность коконов, степени зрелости коконов, толщину и плотности оболочки коконов.
2. Для определения коэффициента поправки необходимого при вычислении шелконосности образцов живых коконов в сдаваемой партии, разработано устройство для определения объема тел сложной формы, позволяющее определять средний объем коконов. Относительная погрешность разработанного устройства равна 0,17%.
3. Для повышения точности измерения разработан способ и устройство для определения процентного содержания незрелых коконов и коконов с большим удельным объемом, с учетом этой информации производится расчет шелконосности живых коконов. Относительная погрешность разработанного устройства не превышает 1%.
4. Разработанные устройства для определения шелконосности, степени зрелости и толщины оболочки шелковичных коконов без их взрезки, позволяют более высокой точности определять действительного количества шелковой массы коконов, степени зрелости и толщины оболочки коконов в сдаваемой партии по их жесткости оболочки.
5. Для уменьшения процента незрелых коконов, приносящих серьёзный экономический урон шелководству, предлагается модернизованный вариант прибора ФТИ-1М с автоматическим съёмом высоты слоя коконов измерительном цилиндре. Среднеквадратическая погрешность шелконосности живых коконов, определенная относительно взрезки прибором ФТИ-1М составляет 0,456 %.
6. Предложена и экспериментально доказана математическая модель для вычисления коэффициента поправки по объему живых коконов, которая предлагается использовать при определении шелконосности в сдавамой партии живых коконов.
7. Разработан экспресс метод определения шелконосности живых коконов без их взрезки, обеспечивающий повышение точности и оперативности при определении шелконостности живых коконов любой породы. Среднеквадратическая погрешность шелконосности определенной экспресс методом (ФТИ-1 М) относительно взрезки в 2 раза меньше среднеквадратической погрешности определенной шелконосности коконов методом ФТИ-1 относительно взрезки.
8. Определена оптимальная масса Зкг живых коконов при использования прибора ФТИ-1 М, предназначенного для определения шелконосности живых коконов без их взрезки. При этом также учитывается наличие коконов-глухарей и «мускардинных» коконов, в качестве поправки при расчете шелконосности живых коконов в компьютерном варианте.
9. Разработан способ определения шелконосности живых коконов по жесткости их оболочки прибором ФТИ-1 М и реализующее программное обеспечение. При этом повышение точности определения шелконостности живых коконов достигается за счет учета толщины их оболочек. Среднеквадратическая погрешность шелконосности определенной по предлагаемому способу относительно взрезки составляет 0,4%.
10. Предложено и реализовано определение коэффициента объемной жесткости образца живых коконов с помощью прибора ФТИ-1 М, с помощью которого оценивается технико-экономическая ценность партии, как живых, так и сухих коконов. Показано, что значение объемной жесткости определенной по предложенной технологии, согласовывается с экспериментами, проводимыми с одиночными коконами и вычислением среднестатистического коэффициента объемной жесткости.
11. Экспериментально исследовано влияние различных режимов вибрации на степень утряски и качество коконов. Определены наиболее оптимальные амплитуда, частота и время вибрации, обеспечивающие достаточно однородную плотность укладки коконов в цилиндрической емкости.
12. Установлено влияние влажности коконов на точность определения шелконосности при проведении взрезки, при определении коэффициента поправки К, а также при промышленной приемке коконов.
13. Экспериментально определена степень влияния процентного содержания коконов-глухарей на показания прибора ФТИ-1 М в сторону их завышения. Предложен экспресс-метод определения процентного содержания коконов с большим удельным объемом и дана формула поправки при определении реальной шелконосности живых коконов при сдаче их на приемные пункты коконного сырья.
14. Обосновано и рекомендовано использовать сортировщик коконов по удельному объему (СКУО) на грензаводах для отделения коконов - персе от аперсе. Он заменяя ручной труд повышает скорость разделения в 4 раза на коконоприемных пунктах в сезон заготовки живых коконов и увеличивает точность определения шелконосности живых коконов без их взрезки прибором ФТИ-1 М, за счёт предварительной отбраковки коконов-глухарей с большим удельным объёмом из образца.
15. На основе сравнения результатов шелконосности живых коконов определенная методом взрезке, прибором ФТИ-1 М и по предлагаемой новой - экспресс методике показано, что значения шелконосности живых коконов, определенные в последних двух случаях близки к значению шелконосности по взрезки и абсолютная среднеквадратическая погрешность определенная шелконосности живых коконов меньше единицы (<5 < 1).