（机械电子工程专业论文）影响织物风格的自动织样机机电控制的研究.pdf

摘要东华大学硕士学位论文 影响织物风格的自动织样机机电控制的研究 摘要 自动织样机已成为织物设计与试验的重要设备，而市场上较为普 及的气动式自动织样机由于其结构与实际面料生产用的大织机( 以下 简称“大织机 ) 有着本质的差别，因此，所织试样风格与大织机所 生产的面料风格存在较大差异，且其试样工艺不能指导生产工艺。 d h u z v l0 1 型自动织样机是针对气动式自动织样机的这一缺陷，将 大织机的结构简化、缩小设计而成。 本文首先归纳与织机运动相关的几种织物风格，比较气动式自动 织样机与d h u z v l 0 1 型自动织样机各大运动机构的机电控制对这 几种织物风格的影响，指出两者织物风格的主要差异是由不同的开口 方式和打纬机构造成，且是通过开口和打纬机构对交织时经纱张力的 影响形成的；指出d h u z y _ 1 0 1 型自动织样机与气动式自动织样机的 本质区别在于它和大织机一样具有可以调节综平时间的开口机构；分 析气动打纬机构不利于布面丰满的原因，阐明惯性打纬和非惯性打纬 的概念；并根据打纬工艺的要求，对d h u z v l o l 自动织样机的打纬 机构的运动规律进行设计，并由此求出打纬共轭凸轮的轮廓；织造过 程中经纱张力的波动对织物的丰满度和平整度有较大影响，分别采用 摆动后梁和电子送经卷取系统来控制经纱张力的高频波动和低频波 动，从后梁系统的稳定性、和织物品种适应性和对织物风格的影响角 度出发，选择双后梁机构作为d h u z v l 0 1 型自动织样机的后梁机 构，从实际应用的角度上对送经卷取系统的数字p i d 调节器的结构和 参数进行设计和调试，使织造过程中经纱张力的低频波动得到有效的 控制。 关键词：织物风格，自动织样机，经纱张力，机电控制 a b s t r a c t t h es t u d yo nm e c h a t r o n i cc o n t r o lw h i c h a f f e c t i n gt h eh a n d l eo ff a b r i cf o r a u t o m a t e ds a m p l ew e a v i n gm a c h l n e a u t o m a t e ds a r n p l ew e a v i n gm a c h i n eh a sb e c o m em o r ea n dm o r e p o p u l a rf o rf a b r i cd e s i g na n de x p e r i m e n t ，a i r - o p e r a t e da u t o m a t e ds 锄p l e w e a v i n gm a c h i n ei sw i d e s p r e a di 1 1 t h em a r k e t ，b u tt h es a m p l ef a b r i ci t w e a v e di ss od i f f e r e n t6 7 0 mt h ef a b r i cw e a v e db yt 1 1 ew e a v i n gm a c h i n e u s e di nq u a n t i t yp r o d u c t i o ni i lt 1 1 eh a n d l e o ff a b r i c ，a n dt h es a m p l e t e c h n i c sc 锄n o tg u i d eq u a n t i t yp r o d u c t i o nt e c h n i c s i t sm a d eb yt h e d i f | f e r e n c eo fs t l l j c t u r eb e t w e e nt h e m s od h u - z v 1o1a u t o m a t e ds a m p l e w e a v i n gm a c h i n ei sd e s i g n e da g a i n s tt h a t i n f a c ti t ss i m i l a rw i t ht h e w e a v i n gm a c h i n eu s e di nq u a n t l t ) rp r o d u c t l o nmp n n c l p l e ，j u s ts m a l l e r 1 1 1 a n ds i m p l e r t h i sp 印e rs u ms e v e r a lh a n d l e so ff a b r i cr e l a t i n gt ot h em o t i o no f w e a v i n gm a c h i n eu pf i r s t l y ，t h e nc o m p a r et h em o t i o no fd h u - z y - 1 o1 w i t ht h ea i r - o p e r a t e d ，a n dc o m p a r et h ei n n u e n c eo ft h e i rm o t i o nt of a b r i c e a c ho t h e r p o i n to u tt h a tt h ed i f r e r e n c eo ft h eh a n d l eo ff a b r i ct h e y w e a v e di sr e s u l t e db yd i f r e r e n ts h e d d i n gm e c h a n i s ma n dd i f f i e r e n t a bs t r a c t b e a t i n g u pm e c h a n i s m ，f o rt h a ts h e d d i n gm e c h a n i s ma n db e a t i n g u p m e c h a n i s mc o u n tf o rm u c hi n n u e n c et ot h et e n s i o no fw a 叩c o n c l u d et h e i n f l u e n c eo fw e a v i n gs e tf a c t o r st ot h eh a n d l eo ff a b r i c ，a n dt h ee s s e n c e d i 仃e r e n t i a t i o nb e t w e e nd h u z y 二1o1a n dt h ea i r - o p e r a t e dl i e si i lt h a t d h u z v1o1h a v em e 如n c t i o no fr e g u l a t i n gt i m i n go fs h e d d i n gm o t i o n a n a l y z e dt h ed i s a d v a n t a g eo fa i r - o p e r a t e db e a t i n g u pm e c h a n i s mi n w e a v i r 冯，c l 撕f i e dt l l ec o n c e p to f “i n e r t i ab e a t i n g u p a n d “n o n i n e n i a l b e a t i n g - u p 1 1 1 e nd e s i g nt 1 1 eo u t l m eo fc o u p l ec a mo ft h eb e a t i n g u p m e c h a n i s mb a s e do nt 1 1 e r e q u e s to fb e a t i n g u pt e c h n i c s a sf o rt h e f h l l n e s sa n dt h ea n t i d r a p es t i f j h e s so ff a b r i c ，m et e n s i o nm o t i o no fw a 巾 i n n u e n c e sm o r ea n dg r e a t l yi nw e a v i n g a d o p tb a c kr e s t 、! h i c hc a ns w i l l g a n de l e c t r o n i cl e t - o f ra n dt a k e u ps y s t e mt oc o n t r o l l o w 丘e q u e n c ym o t i o n a n dt h eh i 曲仔e q u e n c ym o t i o no ft h ew a r p lt e n s i o nr e s p e c t i v e l y c h o o s i n g t h et w i nb a c kr e s ta st h eb a c kr e s to f d h u - z y - 1 0 1b a s e do nt h es t a b i l i t y o fb a c kr e s ts y s t e m ，a d 印t a b i l 时矗”d i 肫r e n tk i n d so ff a b r i ca n di t s i n n u e n c et om eh a l l d l eo ff a b r i c d e s i g na n da d j u s + t h es t r u c t u r ea 1 1 d p a r a m e t e ro ft h ed i g i t a lp i dm o d u l ef o re l e c t r o n i cl e t - o f ra n dt a k e u p s y s t e m ，m a k em el o w 丘e q u e n c ym o t i o no ft h et e n s i o ng e tav a l i dc o n t r o l l nw e a v m g s o n gl i a n g ( m e c h a n i c a le l e c t r o n i ce n g i n e e r i n g ) s u p e r v i s e db y 鱼望gg b q 墨g ：璺廷垦望g k e yw o r d s ：a u t o m a t e ds 锄p l ew e a v i n gm a c h i n e ，m et e n s i o no f w a 叩，m eh a n d l e o ff a b r i c ，m e c h a t r o n i cc o n t r o l n l 东华大学学位论文原创i | 生声明 本人郑重声明：我恪守学术道德，崇尚严谨学风。所呈交的学位论文，是本 人在导师的指导下，独立进行研究工作所取得的成果。除文中已明确注明和引用 的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的作品及成果的 内容。论文为本人亲自撰写，我对所写的内容负责，并完全意识到本声明的法律 结果由本人承担。 咏耙 东华大学学位论文版权使用授权书 学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保留 并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅或借阅。 本人授权东华大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检 索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。 保密囱，在j 赵年解密后适用本版权书。 本学位论文属于 不保密口。 学位论文作者签名：i 汞毫 日期：叫年弓月f j 日 指导教师签名： 郴者，p 日期：叩年歹月妇 第一章绪论东华大学硕上学位论文 1 1 引言 第一章绪论 随着我国加入世贸组织以及人们生活水平的不断提高，纺织工业与国际接轨 的步伐越来越快，人们对服装面料的要求也越来越高且不断变化，服装面料产品 向多品种、小批量、快交货等方向发展。客商为了追求时效、降低经营风险，通 常要求面料企业按以下方法接单：首先下彩稿纸样或布样，由生产厂家织小样； 其次在确认颜色和组织后再放大样：最后再下大货定单。因此面料企业需要一套 织物快速准确出样设备，以适应日趋激烈的市场竞争的需要。 织样机是织制小样织物的专用设备，在功能和原理上，与大织机相似，在某 种程度上，可以说是“简化”的织机。但是它的主要用途是织小样，所以它又具 有自身的特点。与普通织机比较，织样机主要具有以下特点：( 1 ) 对花色和组织 的选择较普通织机多。( 2 ) 织样机筘幅及织物总长应大大小于大织机，原料准备 少、周期短、品种更换快、成本低。( 3 ) 织样机的原料适应性应广于普通织卡几i 。 传统织样机自动化水平低，主要靠操作人员手动控制，效率低下，劳动强度 高；且纬密、经纱张力等工艺参数得不到有效的控制，所织出小样的质地、风格 与大货样差距较大。因此，传统织样机已经不能满足快速出样的要求。 近年来国内新出现了一种气动式全自动剑杆织样机，该织样机在结合剑杆织 机优点的基础上，对传统织样机进行重新设计加工而成，自动化程度高，实现了 织样生产过程的快速化、连续化1 2 j 。 1 - 2 自动织样机的发展现状 台湾硕奇公司最早开发出自动织样机，已相继推出s l 7 9 0 0 、s l 8 9 0 0 型。最 新的s l 8 9 0 0 型自动织样机采用气动控制多臂开口( 最多可控制2 0 页综框) 、八 色选纬；由伺服电机控制刚性剑杆引纬、凸轮打纬；电子送经、卷取，具有张力 第一章绪论东华大学硕士学位论文 自调节功能；断经、断纬自停；基于p c 的控制系统，配有电子纹板设计系统。 而s l 7 9 0 0 引纬和打纬也采用气动机构，电子送经与卷取无反馈装置，需要手动 调节送经卷取张力。 江南大学和江阴通源纺机联合研制的s g a 5 9 8 型、s u l ll 型以及天津工业大 学和天津隆达公司联合研制的a s l 系列基本上都是仿制s l 7 9 0 0 和s l 8 9 0 0 。 1 。3 本课题背景及意义 目前，市场上的自动织样机在机构上与大织机有较大不同，如普遍采用气动 机构控制动作，而大织机一般采用机械传动方式，气动机构的特点是方便控制， 但是气动机构在控制精度、成本、工艺参数调节等方面仍有一定缺陷，诸如此类 的因素造成气动式自动织样机在某些方面尚未达到“试样”的目的。 1 ) 气动开口机构难以控制综框的运动规律，容易使综框产生冲击和振动， 从而使经纱产生附加的动态张力，同时对织物的质量与风格产生不利影响。 2 ) 大织机一般通过主轴传动开口、引纬和打纬机构，所以这三大运动并行， 而现有自动织样机开口、引纬以及打纬机构相互独立，三大运动按顺序执行，使 得某些工艺参数如综平时间不可调节，使得生产出的织物风格有限，对生产大货 样的工艺指导意义也不大。 3 ) 气动打纬和引纬机构不利于打紧纬纱和控制剑头的运动规律，从而使织 物难以达到所要求的风格和质量，采用伺服电机控制剑杆引纬、凸轮打纬又增加 了成本。 4 ) 织速只有5 0 纬m i n ，车速慢；由于主要动作采用气缸驱动，提速困难； 另外要使用一台空压机，噪声大、成本高。 5 ) 织样机的另外一个主要用途是用于纺织院校实验教学，现有的自动织样 机与大织机机构差异太大不利与学生对实际织造工艺的理解。 由于现有自动织样机存在的问题和市场需求，因此，开发一台织速较高的、 试样织物风格与大织机一致的自动织样机具有较强的现实意义和研究意义。 1 4d h u z y - 10 1 自动织样机简介 d h u z y - 1 0 1 型自动织样机是本课题研制的种全新的自动织样机，是针对 2 第一章绪论 东华大学硕士学位论文 现有气动式自动织样机存在的问题进行而设计的产品，具有以下特点。 1 ) 通过主轴传动开口、引纬以及打纬机构： 2 ) 空间球面连杆机构控制综框、剑头运动规律； 3 ) 电子选色( 4 色选纬) ： 4 ) 新型电子多臂机构可控制2 0 页综框； 5 ) 电子送经卷取，自动调节织造过程中的经纱张力： 6 ) 共轭凸轮打纬； 7 ) 机械式剪纬机构。 1 5 本课题研究的主要目的及内容 本课题目的在于研究自动织样机的机构运动和电气控制对织物形成以及织 物风格的影响，从而为设计能够使织物风格与织机符合率高的自动织样机提供依 据。 本课题研究的主要内容有： 1 ) 开口机构的机械运动和工作方式对织物风格的影响，新型电子多臂开口 机构的设计与调试，气动式自动织样机开口机构和新型电子多臂开口机构对织物 风格的影响比较。 2 ) 织物形成过程中打纬机构、打纬作用方式和织造参变数对织物风格的影 响；气动打纬和凸轮打纬对织物风格影响比较；自动织样机打纬共轭凸轮轮廓的 设计。 3 ) 织造过程中经纱张力的波动对织物风格的影响；自动织样机后梁摆动性 能分析及其对织物风格的影响；电子送经卷取系统数字调节器的设计与调试。 第二章机织物及其风格东华大学硕士学位论文 第二章机织物及其风格 2 1 机织物的基本概念 机织物是平行于织物边的经纱，和垂直于织物边横向排列的纬纱按织物组织 规律交织成的片状集合物【3 1 。图2 1 所示为机织物片段【4 1 。 纬 2 2 机织物的几何结构 图2 1 机织物片段 织物中经、纬纱的空间结构形态和相互配合的关系，称为织物的几何结构。 由于纱线原料、纱线密度、织物密度、织物的组织结构等不同，纱线的空间配合 关系非常复杂，因此，研究织物的几何结构都会在一定的假设条件下进行5 1 。 2 2 1 织物中纱线的曲屈波及曲屈波高 1 ) 纱线的曲屈波：纱线在织物中所呈现的几何空间形态，类似于一种类型 的机械波，将这种波称为织物中纱线的曲屈波，一般简称曲屈波。织物中纱线的 结构形态经过一定的假设条件化简后，纱线的曲屈波是三角函数正( 余) 弦波类 及其复合形态。 2 ) 纱线的曲屈波高：纱线在织物中弯曲形成曲屈波，波峰与波谷的垂直距 离称为织物中纱线的曲屈波高。曲屈波高分为经纱的曲屈波高( 办，) 、纬纱屈曲 波高( ) ，图2 2 所示是平纹织物纬向的剖面图，d l d 2 d 3 是织物处于的一种 4 第二章机织物及其风格东华大学硕十学位论文 状态；经纱不弯曲，纬纱弯曲，经纱不弯曲是直线，没有波峰波谷，勺= o ， k = 哆+ 以；现由于纬纱的张力作用经纬纱产生了弯曲，以d 2 为圆心，d 2 q 为 半径将q 转到q 状态，此时经纬纱屈曲状态如图2 2 所示，以： o ，丸： 乃+ 丸。 经纱屈曲波增加了一：，纬纱屈曲波减少了玩。一九：。因为q d = d 4 c ，砸= c f ( 同 一织物中，同一系统的纱线到另一系统的纱线的垂直距离相等) ，所以有 q e = q ， ( 2 一1 ) 乃2 = d 2 d + 脚= ( 嘭+ 巩) 2 + q f ( 2 - 2 ) 饥l 一九2 = ( 嘭+ 丸) 2 + d 2 e ( 2 3 ) 心= 嘭：一 ( 2 - 4 ) 瓦= 九2 一k 。 ( 2 5 ) h 图2 2 织物纱线屈曲状态变化 因此经纱屈曲波变化量和纬纱屈曲波变化量相等，一个纱线系统的屈曲波增 加量就是另外一个纱线系统的屈曲波的减小量，织物的经、纬纱屈曲波之和是个 恒等式 勺+ 丸= 嘭+ 巩= d ( 2 - 6 ) 经、纬纱的屈曲波的波高直接影响织物的外观形态和风格，且它的形成与经、 纬纱交织过程中的受力及相互作用方式密切相关。 第二章机织物及其风格东华火学硕。i 二学位论文 2 2 2p e i r c e 的几何模型 p e i r c e ( 1 9 3 7 ) 对机织物的几何模型作了下述近似描述【6 】，假设纱的截面为圆 形，不考虑纱的抗弯性，并内应力为零，其几何模型如图所示。图中各几何参数 为： a = ( ，一d 9 ) c o s 护+ d s i n 口( 2 7 ) 乃= ( ，一d 伊) s i n 曰+ d ( 1 一c o s 护)( 2 8 ) c ：生：三一1 c = 一= 一一l 口 口 ：挈：1 一旦 2 r 2 1 一了 口：旦 1 0 0 图2 3 平纹织物的p e i r c e 模型 式中：，一纱在单元结构中的长度 办一纱的屈曲波高 c 一屈曲波长比 一织物织缩比 p 一为纱轴线与布的中心线之间的夹角 口一两纱闭的中心距( 1 姗) p 一织物的经纬密度( 根1 0c m ) d 一经纬纱直径之和 如果另下标j 、w 分别表示经纱和纬纱则( 2 7 ) ( 2 1 0 ) 可表示为： ( 2 - 9 ) ( 2 一1 0 ) ( 2 1 1 ) 6 第二章机织物及其风格东华大学硕士学位论文 口= ( 乙一d 巩) c o s 乱+ d s i n 色；嘭= ( 一d 够) s i n 9 + d ( 1 一c o s e ) = ( 一d 够) c o s6 1 ，+ d s i n 哆；k = 以一d 巴) s i n 吼+ d ( 1 一c o s 吼) c ，：尘旦：生一l 勺2 等2 毒。 气：垒丑：立一1勺2 。2 。一l a ja j ，：尘旦：1 一旦 圹亍卅一亏 玩：! 丑：l 一生 以2 亍1 一芒 通过纱线原长，和纱线间距口是已知或可测，p e i r e c e 和l o v e ( 1 9 5 4 ) 通过实验 给出了经验估计： 尝= 辩一，卜导石 p 一= 一l 一一i= 一、，f ： iz - z - 口3i 口 ， 3 、 根据( 2 6 ) 可求得另一体系的相对屈曲波高，即： = 导污；丢石 pz 3 ， p e r i r c e 模型完全理想化的几何模型，在织物紧度高、织造张力大等情况下， 纱线的几何形态会发生变化，因此，该模型存在较大的局限性，但在讨论机织物 经纬纱交织的几何结构、分析织物形成过程及风格时仍具有一定指导意义。 2 3 织物风格的概念 织物风格是织物本身所固有的物理、机械性能及几何形态作用于人的感官所 产生的综合效应川。风格是一种感觉的效果，构成这一效果的刺激来自人们的视 觉、触觉和听觉系统。织物风格是客观实体一织物与主观意识交互作用的产物， 是一种复杂的物理、生理、心理以及社会因素的综合反映，其内容十分广泛。从 广义上说，织物风格可分为以下几方面的感觉效果【8 】。 1 ) 触觉风格：以手触摸织物时产生的感觉来衡量织物的特征，即手感( h a n d o rh a n d l e ) ，亦称为织物的狭义风格，在一些国家( 如日本、中国等) 织物触觉风 格也被简称为织物风格。 2 ) 视觉风格：包括形感、光泽感和图像感等由视觉产生的效果。形感主要 是指织物在特定条件下形成的线条和造型上的视觉效果，如织物的悬垂成形效 7 第二章机织物及其风格东华大学硕士学位论文 果，形感也可称为织物的形态风格。光泽感是指由织物光泽形成的视觉效果，它 与反射光的强弱、反射光的方向分布及反射光的组分结构有关。用来刻画这种感 觉效果的语言很丰富，如极光、肥光、膘光、柔和光、金属光和电光等。图像感 主要是指由织物表面织纹图像所引起的一种视觉效果，常说的皱效应、皱纹、粒 纹、纹路线、细腻织纹、粗犷织纹等，都是刻画这种感觉效果的风格语言。 3 ) 听觉风格：即声感，主要是指织物与织物间摩擦时所产生的声响效剽9 1 。 对高密度长丝织物，这种效果会对织物风格带来不利影响，而经过特殊处理( 酸 处理) 的蚕丝或织物，放在一起，用力摩擦时即会产生一种悦耳的声响效果，称 为“丝鸣 。丝鸣现象是真丝绸风格的特征，由于摩擦时有丰富的低频振动，使 与皮肤接触处获得一种特殊的快感；由于粘滑运动的特征，还使入产生一种特殊 的“糯感”。 织物风格所包括的内容极为丰富，不同品种的织物风格要求是不同的。国家、 文化背景、季节，男女老少和习惯等不同，对织物风格都有不同的要求，一般来 说： 对毛织物：要求手感柔软，挺括抗皱，弹性丰富，身骨良好，丰满滑糯，不 板不烂，呢面匀净，花型大方有立体感，颜色鲜明，光泽自然柔和，边道平直， 不易变形。 对丝织物：要求轻颖柔软，色泽鲜艳，光洁美观，手感滑爽，绸面平挺、丰 富、致密。 对麻织物：要求坚固挺括，手感平滑挺爽，条干均匀，布面匀净。 对棉织物中的府绸类织物：要求手感柔软滑爽，色泽匀净，外观细密，布面 光洁匀整，有近似丝绸织物的风格。 织物的用途不同，人们对其风格的要求也不同：外衣类织物要求有毛型感： 内衣类织物要求有柔软的棉型感；夏季用织物要求具有轻薄滑爽的丝绸感或挺括 滑爽的仿麻感；冬季用织物则要求具有丰满、厚实、挺括、柔糯、蓬松感等特征。 2 4 影响织物风格的因素 1 ) 触觉风格的影响因素：织物的触觉风格主要与织物的力学性质有关，以 川端季雄为首的日本织物手感评定和标准化委员会( h e s c ) 设计制造的k e s 一 8 第二章机织物及其风格 东华大学硕士学位论文 f 织物风格测试系统在国际上有较大影响，该系统在评定织物触觉风格时，把织 物触觉风格的客观评定分为三个层次：即织物的力学、物理量，织物的基本风格 以及综合风格。综合风格是由基本风格综合得到，基本风格包括织物的硬挺度 ( s t i 妇f n e s s ) 、滑糯度( s m o t h n e s s ) 、丰满度( f u l l n e s s ) 及平整度( a n t i d r 印e s t i f m e s s ) ，而影响基本风格的因素是织物的力学、物理量，包括织物的拉伸性能、 剪切性能、弯曲性能、压缩性能、表面摩擦性能以及织物的密度和厚度。而织物 的这些物理、力学性能主要和纱线的原料性能、线型结构、捻度捻向以及织物的 组织结构、几何结构还有在交织过程的受力情况以及后整理密切相关【1 0 】【l i 】。 2 ) 视觉风格的影响因素：织物的光泽度主要和纱线及纤维的光学属性及织 物的组织结构、几何结构对光的反射的影响相关，织物的悬垂度主要与纤维的刚 柔度、纤维的细度、织物的组织结构、织物的几何结构以及后整理工艺的关系密 切。 另外，织物风格还受到民族、风土人情、习惯、爱好的心理和社会等主观因 素的影响【1 2 1 。 2 5 与织机运动相关几种织物风格 总的来说，影响织物风格的主要因素有织物的原材料( 即纱线) 、织机的运 动、后整理过程等，织机的运动对织物风格的形成有着决定性影响。织机通过各 大机构运动影响交织过程中经纱和纬纱的张力，在不同的经、纬纱张力下交织所 形成的织物具有不同的力学性能和几何结构。而如上节所述，织物的力学性能及 几何结构又是影响织物风格的重要因素，因此，织机的性能和功能以及织造的工 艺过程对织物风格有非常重要的影响。 与织机的运动有关的织物风格主要有中密平纹织物的丰满度、府绸织物颗粒 清晰度、斜纹织物的纹路清晰度等。 ( 一) 中密平纹织物丰满度的具体要求 1 ) 布面覆盖率大：布面覆盖率是指在布面上垂直投影的情况下，经纬纱交 织后的覆盖面积占布面总面积的比值。交织成布后的各根经纬纱之间，留下空隙 愈小，布面覆盖率就越大，布面就越显得稠密。 2 ) 经纬屈曲波高度对称：对于一般平纹织物，经、纬纱屈曲波以相互匀称 9 第二章机织物及其风格 东华大学硕上学位论文 为好( 厅，= ) ，这样布面就显得平整。 3 ) 经纬纱条干均匀和排列均匀：织物内各根经纱的条干粗细和相互之间的 距离，以及各根纬纱的条干粗细和相互之间的距离都要求均匀，这样织物会显得 丰满。 4 ) 布面光洁：经纬纱棉结杂质要少而小，经纱上浆质量要好，保证布面光 洁而布粗糙。 ( 二) 府绸织物颗粒清晰度的要求 1 ) 经纱屈曲波高而饱满：所谓颗粒实际上就是经纱屈曲波，因此只有当经 纱屈曲波( 办，) 高而饱满时，颗粒才会突出。 2 ) 经纱屈曲波形优美：经纱屈曲波不仅要求高而饱满，并且要求形状优美。 目前一般都认为府绸的颗粒以“钝菱形 为优，颗粒尖瘦或扁胖都不好。 3 ) 颗粒大小均匀，排列整齐：虽有形状优美且饱满的颗粒，但如果大小不 一，排列不齐，仍不能在“视觉效应 上收到颗粒清晰的效果，故要求颗粒大小 均匀排列整齐。 4 ) 布面光洁：布面光洁能更好地衬托颗粒的清晰程度，给人丝绸的感觉。 ( 三) 斜纹织物纹路清晰度的要求【1 3 】 斜纹织物主要要求布面匀整、纹路清晰。对纹路清晰的具体要求时纹路匀、 深、直。仔细观察斜纹织物的布面，其纹路是由经纱在各个交织单元中，浮于纬 纱上面的线段按规定的顺序逐一排列而成。 由图2 4 可看出，只有各个交织单元中的经纱浮段长度( 厶) 一致和各根经 纱浮段之间的纵向距离( ) 一致，以及各根经纱浮段之间横向距离( k ) 一 致，才能使纹路获得直的要求。在此基础上，使各根经纱浮段宽度( 即经纱条干) 一致，才能满足纹路匀的要求。 至于纹路的深，也就是各交织单元中经纱浮段拱起高度( 纹峰) 与纬纱所处 的位置( 纹谷) 之间的距离( 即i r 一矽i ) 。这个距离大则纹路深，反之则纹 路浅。组成纹路清晰的“直 、“匀 、“深 三个要求，是相辅相成的整体，三者 缺一就会影响纹路的清晰。而这三者有以“匀”为主，只有在“匀 的基础上， 加之“直 、“深 ，才能显出纹路清晰的效果。 i o 第二章机堡塑墨茎垦整 查兰叁兰堡：兰兰篁! ! 苎一 _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ - - _ _ - _ 一一一 图2 4 斜纹织物纹路清晰度要求 t 第三章开口机构及其对织物风格的影响 东华大学硕士学位论文 第三章开口机构及其对织物风格的影响 开口机构对织物风格有多方面影响，气动式自动织样机的开口机构由于其在 梭口形成方式上与大织机有着本质的区别，因而难以实现大织机上的开口工艺， 本章就这一区别对织物风格的影响进行论述，得出结论，指导d h u z y - 1 0 l 开口 机构设计。现代织机开口机构已经模块化，由专业厂商生产，如著名的史陶比尔 公司。但是市场上尚没有现成的配套织样机的开口机构模块，因此与经纬纺机合 作开发一套新型的电子多臂开口机构，该机构已申请实用新型专利( 专利号： z l 2 0 0 5 2 0 0 4 2 6 2 3 1 ) ，在调试该机构的过程中，针对出现的问题对机构进行改进。 3 1 开口运动的作用 开口运动的任务是使穿入综眼的经纱按织物组织要求的规律分成上下两层， 形成能供引纬器、引纬介质引入纬纱的通道一梭口【1 4 j 。 待纬纱引入梭口后，两层经纱根据织物组织的要求再上下交替，形成新的梭 口，如此反复循环。开口运动是由开口机构来完成的，开口机构不仅要使经纱上 下分开形成梭口，同时还应根据织物组织规律所决定的提综次序，控制综框的升 降次序，使织物获得所需的组织。 3 2 梭口的概念 奄布辊 不计综框间距， 织轴 t a ) 图3 1 梭口的侧视图 则梭口形状如图3 1 ( b ) 所示： a么淑 么， 一 厶 一 旦- ， 一一 以织口a 和经纱运动的最 1 2 c 第三章开口机构及其对织物风格的影响东华大学硕士学位论文 上和最下位置b l 、b 2 所包围的三角形空间称为前部梭口，绞经棒c 和b 卜b 2 形成的空间叫后部梭口。自后梁经绞经棒、平综时综眼到织口的连线d c b a 称 为经位置线，这条线的位置决定着梭口的工艺特点，包括工艺设计中的一些重要 参数。自织口到综眼的水平距离l l 为梭口的前部长度。自绞经棒到综眼的水平 距离l 2 为梭口后部长度，自织口到绞经棒的水平距离l 为梭口总长。 由图3 1 ( b ) 可知： 厶+ 厶= 三( 3 一1 ) 梭口前部长度和后部长度之比称为梭口对称度，用f 表示。 f ：争 ( 3 2 ) l 、7 3 3 开口过程中经纱张力的变化及其对织物风格的影响 由纤维材料构成的纱线在受到外力拉伸时的情况比一般金属材料复杂，在受 到负荷大而缓慢的拉伸作用时，纱线要发生残余变形，外力与变形的关系并不符 合胡克定律。但纱线在织机上受到拉伸时的作用时间很短，在工程上可以认为受 力与变形之间符合胡克定律，即开口时经纱的张力增量与其拉伸变形的大小成正 比，在研究织造过程中的纱线的变形和应力间的关系时通常用刚性系数而不采用 弹性模数，因为应用后者时准确确定纱线的截面积困难，刚性系数是指一定长度 的纱线，伴随着单位变形所产生的内应力f 1 3 】。 ，= 以( 3 3 ) 式中：f 一张力，n ； 名伸长量，c m ； c 一上机弹性系统的刚性系数。 由于在织机上参与变形的经纱与织物的当量长度不易确定，并且经纱所受外 力是动负荷，与静力状态下分析也有区别，因此开口过程中经纱张力的变化难以 用理论的方法准确计算，但在假定的条件下，用静态分析方法说明其变化规律， 仍然具有指导意义。 第三章开口机构及其对织物风格的影响东华人学硕上学位论文 3 3 1 梭口大小对经纱张力的影响 由文献【1 5 】知： 旯= 等b 去 c 3 4 ， 8l 厶 厶j h 一梭口高度 经纱的相对伸长s 以百分率来表示： 占：旦1 0 0 ( 3 5 ) 8 厶厶 占= 等( 2 m 手古掣= 警憎 6 ， 厅一梭口的半高 由式( 3 6 ) 可以看出：梭口的高度h 、梭口对称度i 、梭口的长度l 以及梭 口的长高比皂都是影响经纱张力的重要因素。 3 3 2 不等张力梭口及其对织物风格的影响 图3 2 梭口的几何形状 由图3 2 得： c 一厶 1 + ( 铷卟i 7 ， 假设开口过程中绞经棒和织口位置固定，当梭口满开时，梭口部分上、下层 经纱长度l s 和l x 各为： 1 4 第三章开口机构及其对织物风格的影响 蚪h 挈旷厶h t = 曰c ：+ c 2 d = 厶“ 【 阻争h + 丢c 别 h 竿肛h 挈n 东华大学硕i ：学位论文 ( 6 一c ) ( 6 一c ) ( 3 8 ) ( 3 9 ) ( 3 1 0 ) ( 3 1 1 ) h h 掣肛h 学n 协 五小厶= 老 半似叫枷叫 友电厶= 豪 半州喇阳h 旷c ) 由图3 - 2 知：鲁= 等焉，带入式( 3 - 1 3 ) 和式( 3 - 1 4 ) 得： 五电厶= 最 半旧吲h ，一警叶们j 友电厶= 老 半州喇h ，+ 警m d ) ( 3 1 4 ) ( 3 1 5 ) ( 3 1 6 ) 1 5 l 一2 、i，j 巾li，iij 日一2 l 一2 -，。j 中lllj + 一2 、，一 口 一 一 一 6一1 lz + 一 掣 第三章开口机构及其对织物风格的影响东华大学硕士学位论文 6 平综时综眼低于胸梁水平线的距离： c 一绞经棒表面低于胸梁水平线的距离，如高于胸梁水平线则取“+ ”； 厶一综眼到后梁握纱点的水平距离； d 一后梁高于胸梁水平线的距离； 厶平综时经纱长度。 当梭口满开时，上下层经纱的伸长变形差为： 址2 最卜叫+ 警力 由式( 3 1 3 ) 和式( 3 1 4 ) 得： 从= 以一五= 【厶( 6 一口) + 厶( 6 一c ) 】 ( 3 1 8 ) 由式( 3 1 7 ) ，其他参数不变的情况下，d 值大小决定了入值的大小，因此 抬高后梁可以提高上、下层经纱张力差，形成不等张力梭口。同样，由式( 3 1 8 ) ， 假定开口过程中后梁位置不变，其他参数也不变的情况下，改变绞经棒和胸梁水 平线间的距离c 值也可以增加上、下层经纱张力差( 低于胸梁水平线时减小，高 于胸梁水平线时增加) 。 由于自动织样机工作环境通常是实验室或设计室，操作者通常是学生或者设 计师，调整工艺参数时要求操作方便。而后梁在体积和重量上远大于绞经棒，不 便调整，因此我们在设计时考虑通过改变绞经棒和胸梁水平线间的距离c 来改变 上、下层经纱的张力差。调整装置如图3 3 所示，在两侧墙板上分别安装一个调 整装置，两根绞经棒放置在卡槽3 上，拧紧前后调整螺丝孔1 上的螺丝就可以将 该装置固定在墙板上，拧松螺丝则可以将该装置沿墙板前后移动，从而调整后部 梭口长度，调整开口过程中经纱的伸长。拧松上下调整螺丝孔上的两个螺丝可以 使带有调整槽的上下调整片沿槽上、下移动，从而改变绞经棒和胸梁水平线的距 离值即c 值。 1 6 第三章开l 机构及其对织物风格的影响东华大学硕士学位论文 图3 3 绞经棒位置调整架 1 前后调整螺丝孔2 上下调整螺丝孔 3 卡槽4 上下调整片 采用不等张力梭口可以提高平纹织物的丰满度，主要原因有【1 5 】： 1 ) 有利于打紧纬纱，打纬时，上、下层经纱张力不等，这样纬纱容易沿张 力较大的下层经纱向前滑行，而张力较小的上层经纱容易在纬纱张力的作用下形 成较大屈曲，以容纳新打入的纬纱。这样就减少了打纬的阻力，从而容易打紧纬 纱，使得布面外观丰满。 2 ) 织造时一个筘齿内通常穿入两根以上的经纱，因此筘齿隔开的两根经纱 之间的距离显然大于同一筘齿内的经纱之间的距离。采用等张力梭口时，打纬后， 筘离开织口时筘齿两侧的经纱在纬纱的作用下会产生相向移动。但如果此时经纱 张力较大，则这种移动距离并不大，并且在下次打纬的时又将再被筘齿分开，这 样经纱被筘齿分开的间隙在织物上表现的将非常明显，形成筘痕。如图3 4 所示。 织制中密平纹织物时，采用不等张力梭口可以改善经纱分布、消除筘痕。如 图3 5 所示如果上、下层经纱张力不等，则同一筘眼中的经纱张力大小不同，交 织中张力大的经纱迫使纬纱做较多的弯曲，此处的弯曲对松层经纱产生一定的正 压力p ，p 可以分解为垂直于织物平面的分力p i 和沿织物平面的分力p 2 ，在分力 p 2 的作用下，使松层经纱的筘后退时做较大的横向移动，填补被筘齿分隔的间隙， 消除理筘痕，因而布面均匀而丰满。 在d h u z y - 1 0 l 上试织2 2 平纹，穿经时将织物组织中相邻具有相同提综次 序的两根经纱穿到一个筘眼里。试样如图3 6 ( a ) ，具有非常明显的筘痕，这正 是因为同一个筘眼里的两根经纱的张力的状态在织造过程中一致，使得经纱无法 做横向移动。改变提综次序，织造l l 平纹织物，那么同一根筘眼里的两根经纱 形成张力差促使经纱做横向移动从而消除筘痕，如图3 6 ( b ) 。 第i 章开口机构厦其对织物风格的影响东牛 学颤- j 学位论立 簿喾t 一霾 图3 七 ( b ) 在织制斜纹和缎纹共织物时，由于打纬过程中只有部分经纱变更位置，与纬 纱进行交织，而另一部分无需变更位置和发生弯曲变化，因此这部分经纱的张力 较小，有可能稍稍横向移动，以弥补筘齿厚度的影响，所以没有必要提高后粱位 置。实际上在织制斜纹类织物时，采用低后梁工艺，使上下层经纱张力接近相等， 这主要根据织物的外观质量来决定的，这种特有的外观质量，表现为斜纹纹路深、 清晰、匀直。 此外，经纱的横向移动也和上机张力有关系，经纱上机张力是指综平时的经 纱静态张力。上机张力过大不利于经纱的横向移动，容易产生筘痕，从而影响布 面的质量。从改善织物的平整度考虑，宜采用较大的上机张力。例如在织制大多 第三章开口机构及其对织物风格的影响 东华大学硕士学位论文 数棉织物时，如上机张力较小，织物表面便不够平整，有粗糙的手感。当被加工 的织轴上经纱张力不匀时，可适当加大上机张力，使织物较为平整，同时还可以 减少纱线与纱线之间的张力差异，从而在一定程度上弥补片纱张力的不匀，使条 影减少，织物匀整。又如在织制有光纺时，若用较小的上机张力，则形成的布面 不够平整，且产生松紧边，当上机张力适当提高后，布面质量大为改善，平整而 有光泽n 引。 究竟采取何种大小的上机张力视具体情况来定，如织造斜纹织物时，考虑到 斜纹线需有一定凹凸程度的风格，不宜采用过大的上机张力。织造平纹织物时在 其他条件相同的情况下，为打紧纬纱，应采用较大的上机张力。 3 3 3 综平时间对织物风格的影响 综平时间的早迟决定着打纬时梭口高度，而梭口高度的大小又决定着打纬时 织口处经纱张力的大小。综平时间早，打纬时织口处经纱张力大，反之则小。在 采用高后梁工艺时，打纬时梭口高度的大小，还决定着打纬时上下层经纱张力的 差异。 当后梁不位于经位置线时，上下层经纱张力差与梭口高度成正比。所以在一 定范围内提早综平时间，打纬时织口处上下层经纱张力差大，反之则小n 引。 由于综平时间不同，打纬时两层经纱的交叉角也不同，因而对纬纱的包围角 有所变化，其结果是打纬阻力和打纬后纬纱随钢筘向机后方向移动量将随之变 化，综平时间早，打纬阻力大，纬纱反向移动较小，易织成紧密厚实的织物，反 之则相反。另外开口时间的早迟决定梭口中纬纱被经纱夹住的早迟，若综平时间 早于启剑时间，则容易形成纬缩。 3 3 4 改善平纹织物丰满度的实验 在d h u z y 一1 0 1 自动织样机上试织1 l 平布，实验工艺条件：主轴转速2 4 转分，纬密1 4 根厘米，综平时间3 1 0 度。分别在以下工艺参数下进行实验， 并在机上分别拍照加以比较： 实验：上机张力7 k g ，绞经棒距胸梁水平线高一5 5 汹，所织样布如图3 7 。 实验二：上机张力4 k g ，绞经棒距胸梁水平线高一5 5 咖，所织样布如图3 8 。 1 9 第三章开口机构及其对织崭风格的傅响东华人学碰士学位论文 实验三：上机张力7 k g ，绞经棒距胸粱水平线高1 6 5 ，所织样布如图3 9 。 实验四：上机张力4 k g ，绞经棒距胸粱水平线高1 6 5 咖，所织样布如图3 一l l 。 幽3 9图3 1 0 这四次实验在同一块面料上完成，实验效果比较如图3 一1 0 所示：可见实验 一织出的样布条影最深，筘路明显，而实验四织出的样布布面最为丰满。因此采 用较小的上机张力和较高的后粱( 绞经棒) 高可以有效地消除筘痕使布面丰满。 将综平时问提早至2 9 0 度，上机张力4 k g ，绞经棒距胸粱水平线高1 6 岳眦， 所织样布如图3 一1 2 所示。其布面丰满度又好与实验四的结果，可见综平时