（机械制造及其自动化专业论文）喷气织机中新型开口机构的研究.pdf

摘要 丌口机构是控制喷气织机运动的关键部件，决定织机运动的平稳性和织 物组织的品质。本文研究了织机工艺与丌口机构的特点，探讨了该机构中关 键零件的设计思路和工艺流程，提出了开口凸轮的设计方法。研究了凸轮热 处理及磨削过程中的关键技术，研制了积极式凸轮开口机构，并进行了系列 化设计。 电子提花机是一类性能优越的开口机构，可以织造精细丝绸以及复杂装 饰织物。本文研究了电予提花机的传动原理与动力学特性，提出了新型电子 提花机驱动机构，计算了凸轮轴的转矩，基于m a t l a b 平台丌发了相应的分析 软件。研究结果表明：共轭凸轮驱动的双提升摆臂机构使得电子提花机获得 完美力学平衡，可以很好地适用于高速开口。 设计过程的本质是一个各种认知信息的进化过程。本文探讨了设计过程 的实质并提出了进化设计的概念，指出了进化设计的内涵与外延以及进化 设计的关键技术是协同网络环境，重视用户参与，强调主动质量控制，在设 计阶段开展可维护性、可监测性设计：并通过测试与监测系统来认知新的设 计知识，改进提高产品设计。本文通过对积极式凸轮开口机构的动态测试和 信号分析，改进了该机构的设计，提高了产品性能，获得满意效果。 关键词：喷气织机凸轮开口机构电子提花机进化设计 a b s t r a c t t h es h e d d i n gm e c h a n i s mi st h ek e yp a r t so fa i r - j e tl o o m sa n dd e t e r m i n e st h e s t e a d ys t a t eo f m o t i o na n dt h eq u a l i t yo ft e x t i l e s t h el o o mp r o c e s sa n dt h ec h a r a c t e r o fs h e d d i n gm e c h a n i s ma r es t u d i e d t h ed e s i g nt h e o r ya n dp r o c e s sf l o wo fk e yp a r t s i nt h em e c h a n i s ma r ed i s c u s s e da n dt h ed e s i g nm e t h o d so fs h e d d i n gc a n la r e p r o p o s e dt h ek e yt e c h n o l o g i e so fc 锄h e a t t r e a t m e n ta n dg r i n d i n ga r es t u d i e d t h e a c t i v ec a ms h e d d i n gm e c h a n i s mi sm a n u f a c t u r e da n dt h es e r i e sd e s i g ni sc a r r i e do u t - e l e c t r o n i cj a c q u a r dm a c h i n e s ，w e a v i n gf a b r i c sr a n g i n gf r o mt h ef i n e s t s i l k st o t h em o s tc o m p l e xd e c o r a t i v et e x t i l e s ，a r eh i 曲p e r f o r m a n c es h e d d i n gm a c h i n e s t h e t r a n s m i s s i o np r i n c i p l ea n dd y n a m i cp r o p e r t i e sa r es t u d i e d t h en e wd r i v i n g m e c h a n i s mi sp r o p o s e da n dt h et o r q u eo fc a m s h a f ti sc a l c u l a t e d t h ec o r r e s p o n d i n g a n a l y s i n g s o f t w a r ei sd e v e l o p e dw i t hm a t l a b t h es t u d y i n gr e s u l t sd e n o t et h a t c o n j u g a t e dc a n l - d r i v e nd o u b l e - a c t i n gl i f t i n ga i m sg i v ee l e c t r o n i cj a c q u a r dm a c h i n e o p t i m a lb a l a n c ea n ds m o o t h e rs h e d d i n g a th i g h e rs p e e d s t h ee s s e n c eo fd e s i g ni sa ne v o l v i n gp r o c e s so fr e c o g n i s i n ga l lk i n d so f i n f o r m a t i o n t h ed e s i g n i n gp r o c e s si sd i s c u s s e da n dt h ec o n c e p to fe v o l v i n gd e s i g n i sp r o p o s e d w ei n d i c a t e dt h ek e yt e c h n o l o g yo fe v o l v i n gd e s i g ni sc o o p e r a t i n gw i t h n e t w o r ke n v i r o n m e n t ，e m p h a s i z i n gt h en e g o t i a t i o nw i t hc u s t o m s ，s t r e s s i n ga c t i v e q u a l i t yc o n t r o l l i n g ，c o n s i d e r i n gt h em a i n t e n a b l ea n dm o n i t o r a b l ed e s i g ni nt h ee a r l y s t a g e ，a n de n h a n c i n gt h ed e s i g no fp r o d u c t sa c c o r d i n gt o t h er e c o g n i s e dn e w t e c h n o l o g yf r o mt h et e s t i n ga n dm o n i t o r i n g t h ec a ms h e d d i n gm e c h a n i s mi s t h e k e yp a r t so fa i r q e tl o o m sa n dd e t e r m i n e st h es t e a d ys t a t eo f m o t i o na n dt h eq u a l i t y o ft e x t i l e s t h ed e s i g no fe a r ns h e d d i n gm e c h a n i s mw a si m p r o v e db a s e do nt h e d y n a m i ct e s ta n ds i g n a lp r o c e s s i n g o fn e wp r o d u c t s ，a n dt h e nt h ee n h a n c e d p e r f e n n a n c ea n ds a t i s f i e de f f e c tw e r eo b t a i n e d k e y w o r d s ：a i r - j e tl o o m ，c a m ，s h e d d i n gm e c h a n i s m ，e l e c t r o n i cja c q u a r d ，e v o l v i n g d e s i g n 第一章绪论 1 1 纺织行业及织造机械的发展 纺织工业一直是我国国民经济的支柱产业，为国民经济的发展作出了重大贡献。据 国家经济研究发展中心统计，仅我国纺织工业中的服装业出口每下降一个百分点，全国 服装生产就要下降o 5 个百分点，全国就会有3 6 万人失业。我国是纺织品生产和出口 大国，纺织工业以其经久不衰的出口创汇能力一直令国内瞩目、世界关注。加入w t o 明显改善了我国纺织品出口的国际环境，尤其是乌拉圭协定( a t c ) 的达成，让我国迈 上了纺织品向自由贸易的回归之路。随着逐年取消，直至2 0 0 5 年全球完全取消纺织品 贸易配额，阻碍我国纺织品出口的最大障碍即将清除，我国的纺织品可以大举进军国际 市场。 2 0 0 3 年，纺织行业生产快速增长、投资稳步增加、出口增势强劲、效益大幅提高， 全国规模以上纺织企业现价产值达1 2 8 7 8 亿元，比2 0 0 2 年增长2 2 7 6 ，是过去5 年来 增长最快的一年。而根据世界银行和国际货币基金组织预测，未来五年世界经济年增长 率为3 ，世界纺织品和服装的年增长率将达到6 ，即增加2 5 0 亿美元。按目前我国 纺织品出口额比例计算，我国出口额将增加3 2 5 亿美元。2 0 0 5 年配额放开后，中国纺 织品在世界的市场份额将扩展到4 5 ，我国的纺织服装潜在市场增量将在1 2 0 多亿美 元。这将是2 0 0 3 年出口额的1 倍多。在经历了多年严重亏损和压锭重组的阵痛之后， 我国纺织工业再次焕发青春【“。 由于中国国民经济持续、快速的发展和正在进行的结构调整，在此机遇下纺织工业 实现了扭亏为盈，产业升级，产品更新换代，从而大量需求与纺织行业相关的技术装备， 尤其是纺织机械。然而与此不相适应的是我国的纺织机械的研究与生产却一直滞后。 2 0 0 2 是我国国产纺织机械生产和销售最好的一年，全行业实现产品销售收入2 9 0 亿元， 同期也进口纺织机械3 5 亿多美元，5 0 的市场份额被进口设备挤占。与拥有先进设备 的发达国家相比，目前我国的现状难以适应激烈的国际竞争，设备落后制约了纺织行业 出口创汇的能力，阻碍了我国制织工业的发展。因此，织机更新换代和技术改造成为我 国纺织行业现期发展中亟待解决的首要i n - j 剧。 纺织机械从纺纱到漂白、染色、印花、整理和包装的整个纺织链中可靠地执行着每 项细致的任务。织造机械是将准备工程组合的经纬两组丝线在织机上相互交织，制成 符合定规格要求的织物。旱期的织造机械采用的是有梭织机，随着纺织工业的发展， 有梭织机已难以满足面料质量不断提高和品种繁多的需求。无梭织机的发展使纺织工业 取得了显著的进步。近十年无梭织机的技术进步可以说是一次纺织业技术革命。国外先 进的无梭织机已达到了很高的水平，极高的生产率，使得无梭织机逐渐取代有梭织机。 在1 9 9 8 年，据统计世界上主要的纺织品生产国家中，无梭织机占织机总数己达3 0 ， 其中西欧纺织生产大国如意大利、法国均达到了8 0 以上。我国现拥有各类织机1 0 0 万 台左右，其中8 0 多万台是有梭织机，无梭织机低于2 0 ，其生产的织物不足1 0 r 5 l 。 凼内无梭织机的使用现状不容乐观，普遍存在产品趋于类同，档次低，严重影响企业效 益。因此需要逐步更新成新型设备。过去我国依赖引进设备进行技术改造，投资非常巨 大，更为严峻的是设备贬值较快。例如两年前引进的织造设备基本己贬值三分之一。因 此，急需发展国产新型织机。 我国现有纺织品，如果不是宽幅，不是无梭织机产品，出口外销的困难较大，价格 也低。而国内市场则是：随着人民生活水平的提高，一些合资服装厂大量进口服装面料， 再生产外销产品。我国每年涤纶长丝织物的产量约有4 0 亿米，其中仅仅约有5 亿米为 中高档仿真产品，大部分产品风格较差。而市场每年需要的中高档涤纶仿真产品为1 0 亿米，其中5 0 要依赖进口【6 】。因此，在当今的市场上，已从量的取胜转换到已质取胜。 相应的作为织造织物的母机织机在设计时，必须考虑织造的织物既有优良的品质， 又要能适应市场和流行的趋势具有多品种的特点。这就迫使纺织企业进行技术革新，使 织机的产品丌发要跟上需求。 新型的无梭织机是织造机械的发展方向。在近年的研究和发展中我国新型的无梭 织机主要有喷气织机、片梭织机和剑杆织机。片梭织机具有机械精良、可织性较高、宽 幅化、使用寿命长、织造成本低等优点。但与喷气织机相比其产品适应范围小，用户调 整产品结构要承受额外的改造费用。部分企业引进片梭织机后开发新产品滞后，品种单 调【”。剑杆织机是适应性最强的一种织机，可织造特殊的流行织物，但织造成本较高， 并且综合性能低于喷气织机，难以承担高档织物的加工【8 , 9 j 。与片梭织机和剑杆织机相 比，喷气织机的一个显著优点是利润率较高，根据已引进的织机应用情况统计，一般进 口一台喷气织机为3 0 万人民币左右，平均每天每台获得的利润为1 0 0 0 元人民币左右， 也就是说通常一台喷气织机不到一年时间就可收回投资。因此，喷气织机是无梭织机的 首选产品。喷气织机由于其综合性能超群而被普遍认为是最具发展前景的一种无梭织 机。近几年，我从国外进口的高档无梭织机中喷气织机约占5 0 6 0 i | “。 根据纺织工业“十五规划”的要求，2 0 0 5 年无梭布的比例将提高到4 0 ，每年需新 增加无梭织机2 力- 台左右，如按5 0 的比例计算，则每年需喷气织机l 万台左右，而国 内现有喷气织机的制造能力仅为2 0 0 0 台左右，因此市场对喷气织机的需求量非常大。 虽然喷气织机生产效率高，但通用性较弱。因此喷气织机的开发课题仍然是高速性 的追求和通用性的扩大，使之生产效率提高的同时，品种适应性进一步扩大【l “”j 。提高 织机品种适应性是织机发展的重要方向。也就是说，要使织机既能织造化纤、毛料、又 2 能织造纯棉、丝绸，既能织造普通织物，又能织造特殊织物，即对各种纤维、纱支、织 物结构、厚薄织物都能适应。在当今发展的社会中，人们对于着装强调的是个性化，因 此不断要求变化的花型、织物组织和纱线结构，这就更促使织机要有广泛的适应性【1 4 1s l 。 扩大品种适应性的一个途径可以通过织机的开口机构来改变织物的品种。喷气织机通常 由丌口、引纬、打纬、送经、卷取这五大运动机构组成，其中开口机构是控制喷气织机 运动的关键部件。开口机构的是影响织物质量和织机产量的重要因素。可以看出开口装 置的研究始终是织机发展中的一项关键技术，它是提高纺织企业效益的关键所在。 1 2 开口机构的发展 1 2 1 开口机构的作用 经典的机织物是由经、纬两个系统纱线呈直角方向交织成的。纵向经线必先按织物 组织规律分成上、下两层称为开口【1 6 】，如图1 1 所示，以便形成横向纬纱的通道梭 口，让引出的纬纱通过，接着打紧纬纱，于是纬纱在一定张力条件下彼此弯曲变形抱合 交错形成一定的织物组织。经纱之所以能按织物组织规律分成上、下两层，是由穿入经 纱的综眼被综框带动作上、下运动的结果。 图1 1 开口示意图 f i g 1 一lt h ec h a r to f s h e d d i n g 开口机构的作用是根据织物组织图上经纬交织的变化规律，按序及时带动经纱，形 成梭口，待纬纱进入梭口后，两层经纱再上下交替，互易位置。形成新的梭口，如此反 复循环。 1 2 2 开口机构的类型 喷气织机的开口机构最先沿用有梭织机的原理，主要采用连杆开口和凸轮开口。图 1 2 是六连杆开口，用于织造平纹织物。曲柄l 作回转运动，通过连杆2 使摆杆3 绕支 点d 摆动。同时，利用连杆2 上的e 点带动杆4 使杆件5 摆动，从而通过杆7 和7 ， 传动综框8 和8 沿导槽作上下开口运动。连杆开口的优点在于结构简单，不易磨损， 制造容易。缺点是由于其开口的轨迹难以精确描述，开口运动规律难以满足织物需要， 只能做到基本符合开口运动的要求，且惯性冲击力较大，故这类开口机构在早期的织机 上使用，现常用于大批量生产的变换。 图卜2 连抒开口机构 f i g 1 2t h es i x b a r l i n k a g e ss h e d d i n gm a c h a n i s m 凸轮开口机构是喷气织机最常用的开口机构。一般是消极凸轮开口机构和积极凸轮 丌口机构。蹦】3 是经纬纺织机械股份有限公司g 17 2 4 d 型剑杆织机采用消极式凸轮开 口机构。 图1 - 3 消极式凸轮开口机构 f i g 1 - 3 p a s s i v ec a n ls h e d d i n gm e c h a n i s m 4 所谓消极式凸轮开1 2 即采用弹簧回综方式，这种方式比较适用于高速( 指1 9 0 c m 筘 幅约1 0 0 0 r m i n 左右) 、窄幅( 指1 9 0 2 8 0 c m ) 轻薄织物。它的各综片间相互关联。其结 构简图如图1 - 4 所示。开1 2 凸轮通过转子推动提综杆向右通过尼龙钢丝绳3 使综框2 在 导轨内下降。提综杆向向左时依靠弹簧恢复力使综框2 在导轨内下降。这种开1 2 的缺点 使弹簧长期使用后会产生疲劳现象，恢复力减弱，以致丌口不清。 图卜4 消极式凸轮开口机构运动简图 f i g 1 4 m o v e m e n ts k e t c ho f p a s s i v ec a ms h e d d i n gm e c h a n i s m 在以上消极式凸轮开口机构中，由于回综不是开口凸轮驱动控制，因此容易造成综 框运动的不稳定，因此有必要设计积极式凸轮开口机构。图1 5 是法国s t a u b l i 公司生产 的1 7 5 l 型积极式凸轮开口机构。 图1 5s t a u b l i17 5 1 型积极式凸轮开口机构 f i g 1 5 s t a u b l i1 7 5 1a c t i v ec a m s h e d d i n gm e c h a n i s m 所谓积极开口是指综框上下运动是依靠凸轮驱动，它比较适用于中、低速( 指2 8 0 c m 筘幅以上6 0 0 f f m i n 左右) 宽幅重磅织物。它的各综片间运动互不相关，各自作不相干扰 的运动。积极式开口凸轮可带动8 1 6 片综框作运动。积极开口速度比消极式凸轮开口 速度低、能耗多、制造难度大、成本高，但是它没有消极开口回综弹簧、尼龙钢丝绳等 一些易损件消耗。由于积极凸轮开口具有品种适应性广及易损件消耗少的优点，所以用 户购买积极凸轮开口机构的逐渐增加。而且随着金属技术和制造技术的发展，凸轮的耐 磨性将提高，制造成本将会降低，积极式凸轮机构将有非常好的市场前景。 织机除配置凸轮开口外，还配置多臂歼口和提花丌口。图1 6 是韩国s e o b u 一9 0 0 多臂 机，多臂开口装置可带动1 6 3 2 片综框作单独运动，适合用于织造斜纹、锻纹和小花纹 织物。多臂机动力消耗少，组织变化不必进行改机，品种变换方便。但多臂开口和凸轮 开口一样都是综框的升降形成梭口，因为综框的数目有限，因此织制复杂的大花纹组织 织物时必须采用提花开口。 图1 6 韩国s e o b u 一9 0 0 多臂机 f i g 1 - 6 k o r e as e o b u 一9 0 0d o b b y 图1 7 是常熟g t 5 1 l 高速电子提花机。在提花开口机构上，每一根经纱都由一根可 以单独运动的综丝控制，因此经纱和纬纱的交织规律具有相当大的变换灵活性，提花机 能够织循环数比较大的花纹织物。提花机是将来织机发展的一个主要方向1 4 】。 图1 g t 5 1 l 高速电子提花机 f i g 1 7g t 5 11h i 曲一s p e e de l e c t r o n i cj a c q u a r d 1 3 课题的提出和主要内容 综合考虑产品更新速度、投资回报、技术消化难易等等因素。积极凸轮开口机构确 实具有一定的市场优势。优势之一，积极凸轮开口机构具有结构简单、工作可靠、适应 高速和维修方便等特点，可以快速地更换齿轮副及凸轮片，从而迅速获得不同传动比及 织物组织的要求。优势二，在喷气织机上配置较先进的机械式多臂机，织机只能在 5 0 0 r m i n 以下运转，这大大限制了喷气织机高速性能的发挥，而凸轮开口可以开到 8 0 0 1 0 0 0 r m i n 。虽然现今多臂机的电子化可发挥出喷气织机的速度潜力，也是今后发展 的方向，但是从投资的风险、技术消化难影响产品的上市时间等等因素考虑，凸轮开口 是一种较好的选择。 现有的国外开口机构中，法国的史啕比( s t a u b l i ) 与比利时的毕加诺( p i c a n 0 1 ) 在该机构 的研制方面处于世界领先水平，由于国内的同类产品在技术上不能满足市场需求，因此 s t a u b l i 与p i c a n o l 给我国很多织机生产厂家直接配套，但是其价格较高。因此开发出高 性能、高质量的凸轮开口机构将为我国节省大量外汇，并为推动我国纺织行业发展产生 较大影响。 我国凸轮开口机构不能满足市场需求的关键原因在于：首先，我国现有的开口机构 凸轮都是测绘国外的，国内从事凸轮研究的机构很多，但是从事纺织开口凸轮研究的却 很少，甚至没有，且开口凸轮的设计与常见的凸轮有着本质的不同。测绘国外的凸轮曲 线一是会产生测量误差，二是不能满足新产品丌发的需要，因此，首先应该研究纺织凸 轮的设计原理与方法：其次，大部分的企业没有利用凸轮开口机构来织制小花纹织物， 没有开发出凸轮开1 3 机构的潜能。如过用凸轮开1 3 机构织制小花纹织物，相比擅长于织 * r j d 、花纹的多臂开1 3 机构技术容易掌握，可以在现有织机上进行改造，从而为企业节约 大量资会：三是由于织机转速不断提高，织物组织复杂多变，经常遇n d , 开口、快开口 的情况，因此保证开口机构运动平稳是织机的关键，国外的产品可以运转到1 5 0 0 r m i n 仍然很平稳，而国内的产品当运转到6 0 0 r m i n 就产生很大的冲击与噪音，因此有必要开 展丌口凸轮机构的设计制造和运行诊断维护的研究，从而提高并改进机构的特性。 c l e f ，电子提花机是一种典型的机电一体化的产品。它的性能优越，可以用微型计 算机控制织物的花纹，快速提供不同复杂花型的织制。因此它能够符合人们对服装面料 和家居装饰的个性化需求，从而加快纺织企业对市场的快速反应，提升企业的综合竞争 能力。 基于此，本课题的主要任务是研究喷气织机上的开口机构，主要完成了以下几部分 内容： ( 1 ) 凸轮开口机构的设计和制造； ( 2 ) 针对“大批量客户化定制”的要求，对凸轮开口机构做了系列化设计； ( 3 ) 电子提花机开口机构的动力特性分析： ( 4 ) 凸轮丌口机构的进化设计。 第二章喷气织机的工作原理与织机的工艺 2 1 喷气织机的工作原理 2 1 1 概述 喷气织机如图2 1 所示，最初是以能高速大量的生产棉型织物作为其特长而推广 的。近几年来。喷气织机的技术也深入到长丝织物领域，以适应各种织物的织造生产， 由于各个厂家在技术上的竞争，喷气织机能够适应各种种类的织物。在图2 2 中对比了 各种无梭织机织造范围，可以看出现代喷气织机已经发展到可以织制所有范围的织物， 明显优越于剑杆织机和片梭机。 图2 - 1g a 70 8 喷气织机 f i g 2 - 1g a 7 0 8a i r - j e tl o o m 图2 - 2 喷气、剑杆、片梭织机的织造范围 f i g2 - 2w e a v i n gs c o p e so f a i 州e t ，r a p i e ra n dg r i p p e rl o o m s 喷气织机的这个特点可以使纺织企业有对变化的市场有快速的反应，能够快速转产 给企业带来经济效益。另外，先进的电子技术的大量采用，对喷气织机的进步起了积极 作用。织造范围的扩大和高度的自动化使得喷气织机占据了重要地位。 2 1 2 喷气织机的主要机构 喷气织机的主要机构是：开口机构、打纬机构、引纬机构、送经和卷取机构。开口 机构根据织物组织图控制综框升降次序，把经纱分为上下两层，形成纬纱穿入的通道。 引纬机构将纬纱引入梭口，使纬纱能与经纱交织成织物。传统的织机使用梭子的往复运 动将纬纱引入梭口，喷气织机利用空气流带动纬纱运动。打纬机构将引入梭口的纬纱紧 密地打入织口形成织物。送经机构根据织物纬密的大小，在织造的过程中及时送出定量 的具有定张力的经纱，以维持织造生产连续进行。卷取机构把已织好的织物引离织口， 逐步卷绕到卷布辊上，同时使织物的纬密和纬密的差异保持在规定的范围之内。 2 1 3 各主要机构的时间配合 织机主要机构工作的配合，就是开口、引纬、打纬、卷取、和送经等各个运动时间 的配合。正确配置织机各机构的运动，对织机的机速、生产率、织物质量有着及其重要 的意义。通常用运动周期图来综合来表达织机各机构的运动时问配合关系。织机主轴每 转一转，完成一次交织，即丌口、引纬、打纬、送经、卷取五个机构各完成一次运动循 环。各机构的运动时间是交错重叠的，时间取决于织机的工艺参数，不同的织机工艺参 数不同，而其中开口和引纬的时间是织造工艺的重要参数。 2 2 开口机构的相关工艺参数 2 2 1 梭口 机上的经纱是沿织机的纵向( 前后) 配置的，如图2 - 3 经纱从织轴上引出后，绕过 后梁和经停架中导棒，穿过综眼，在织口处同纬纱交织成布，再绕过胸梁，而后卷绕导 卷布辊上形成柿卷。 丌口时，经纱随着综框的运动被分为上、下两层，形成一个棱形的通道b c l d c 2 这就是梭口，如图2 3 所示。构成梭口上方的一层经纱b c i d 为上层经纱，而下方b c 2 d 为下层经纱。梭口完全闭合时，两层经纱又随综框回到位置b c d ，此位置称为经纱的综 平位置。综平时经纱从织口到后梁同有关相接触的各点连接线的侧向投影( 折线) 称为 经纱位置线如果d 点在b c 直线的延长线上，则经纱位嚣线是一直线，称为经直线。 图2 3 梭口的几何形状 f i g 2 3 t h eg e o m e t r ys h a p eo fs h e d 梭口的尺寸通常以梭口高度、深度衡量。如图2 3 所示，开口时经纱随综框作上、 下运动时的最大位移c l c 2 称为梭口的高度h ，也称为开口高度。此时上、下层经纱的夹 角称为梭口角，从织口b 到经停架中导棒d 之间的水平距离为梭口的深度( 也称长度) ， 如图2 - 4 所示，它由前半部深度f l 和后半部深度1 2 组成。梭口的前半部b c i c 2 时梭口的 工作部分，纬纱从这里穿入完成经纬交织。 梭口的前部深度和后部深度的比值，称为梭口前后对称度i ，用来表示前后对称的 程度。即 i ：1( 2 1 ) f 2 梭口的前后部长度相等，即i = 1 时，梭口是前后部对称的梭口。 2 2 2 经纱在开口过程中所受的张力【1 8 , 1 9 】 如图2 - 4 所示，经纱的拉伸变形为： = + a ：，经计算经纱拉伸变形的公式为： a ：堡。坠竖( 2 - 2 ) 8 工f h 一开口高度，h = 2 h ； 三一开口深度： i 一前后对称的程度。 a 1 1 l2 _ l 图2 - 4 开口时经纱长度的变化 f i g 2 - 4 t h ec h a n g eo fw a r pl e n g t hw h i l es h e d d i n g 因为大多数纺织材料在单次、缓慢的变形条件下，他们的变形包括很大的残余变形 部分，因此，其拉伸应力并非直接于变形成正比，不符合虎克定律。但是，由于经纱在 织造的过程中在很短的时间内反复拉伸，在这种变形条件下，可认为是经纱张力与其变 形成正比关系，服从虎克定律。即开口高度与经纱张力成工e 比。经纱的相对伸长5 可用 下式表示： 占：兰。l o o ：丝：f ! 塑：( 2 - 3 ) a8 f 口 式中，a 为织口到后梁间的经纱长度。 2 2 3 梭口高度 在生产实际中，开口时经纱的相对伸长为o 5 0 7 。由此可计算出梭口的高度 日：巫( 2 4 ) 1 + f 2 2 4 梭口的分类 梭口按位置布置方式有三种，如图2 5 所示( a ) 前倾梭口，后梁高于胸梁；( b ) 平 2 置梭1 3 ，后梁与胸粱等高；( c ) 后倾梭口，后梁低于胸梁。前两种梭1 2 1 用于无梭织机， 后倾梭口因利于梭子飞行，因此用于有梭织机。前倾梭口适用于大卷装织轴，另外综框 和钢筘的最后位置接近平行，综框可前移，使织口高度减小，从而减小经纱张力。 图：2 - 5 三种不同的梭口状态 f i g 2 - 5 t h r e et y p eo f s h e ds t a t e s 梭口按综框或通丝的运动方式分为四种：( a ) 中开1 3 式梭口，梭口开启时经线分别 朝上、下两个方向运动，离开经位置线，形成梭口，综平时经线回经位置线，梭口闭合。 经位置线可配经直线或经折线；( b ) 上开1 3 式梭1 3 ，梭口开启时只有一部分经线离开经 位置线向上运动，形成上梭口，位于经位置的经线构成下部梭1 3 ，综平时运动的经线回 到经位置线，梭口闭合。经位置线可配置经折线：( c ) 半开口式梭口，不提升的经线构 成下部分梭1 2 1 ，综平时只有上升和下降的经线回至经位置线，处于交替的状态：( d ) 全 开口梭口，综平时只有需要改变交织规律而上升或下降的经线回至经位置线上处于交替 的状态，其余连续提升和下降的经线继续分别停留在上部和下部梭口满开位置上。凸轮 丌口机构常采用第一种和第四种开口形式。 梭口满丌时，梭口的长度虽相同，但梭口前部分的长度和后部分的长度随综框离织 口距离的不同有所不同，丌口动程因开口机构的不同有相同和不相同两种情况，从而使 梭口的清晰度分为清晰、不清晰和清晰三种。梭口的清晰度指梭口的前部分，梭1 3 的后 部分总是不清晰的。( a ) 清晰梭口，如图2 6 ( 甲) 所示，梭口前部的所有上层经纱和 所有下层经纱各自位于通一平面内，其梭口角是一致的。构成清晰梭i s 的条件是，各片 综框的高度与综框到织口的距离成f 比，即 h i ：h 2 ：h 3 人= ，】：，2 ：屯a ( 2 5 ) 清晰梭口有利于织造，但清晰梭口中各经线的张力有较大的差异。因此在综框数不多时 采用清晰梭口较适宜。凸轮开口机构因各片综框的动程可调整，能形成清晰梭口；( b ) 半清晰梭口，如图2 - 6 ( 乙) ，这种梭口的上层经纱不在同一平面上，而下层经纱在同一 平面上，下层经纱的清晰度对织造有利，这种梭口的经纱张力比清晰梭口的小：( c ) 不 清晰梭口，如图2 - 6 ( 丙) ，这种梭口的上层和下层经纱都分别位于不同的平面上，梭口 角不一致，虽然随综框的动程相同，经纱的张力相同，但不利于织造，因此这种梭口在 织造工艺中不用。 ( 甲)( 乙)( 丙) 图2 - 6 三种不同的梭口状态 f i g 2 - 6 t h r e et y p eo f s h e ds t a t e s 为满足打纬和织物形成的需要，梭口又可分为等张力梭口和不等张力梭口。等张力 梭口是指梭口上下层张力相同的梭口。不等张力梭口是指梭口上下层经纱的张力不相同 的梭口。当上、下层经纱开口高度h 相同时，可形成等张力梭口；当上、下层经纱开口 高度h 不同时，可形成不等张力梭口。在生产实际中，通过经位置线配置，来调整梭口 上下层经纱开口高度，形成等张力梭口和不等张力梭口。如图2 7 所示，当后梁配置在 d ，经位置线为经直线a b c 7 d 时，开口时开口的高度都为h ，即开口动程相同，形 成等张力梭口。当后梁上升至d 时，经位置线为折线a b c d 时，开口时开口的高度不相 同，即开口动程不相同，形成不等张力梭口。 、li a 一1 、叶 番1 一 l j 。 c 屯厶l b 图2 - 7 等张力梭口与不等张力梭口的经位置配置 f i g 2 7t h ec o n f i g u r a t i o no f w a r pp o s i t i o nf o re q u a lt e n s i o na n du n e q u a ls h e d s 用凸轮开口机构织制纺织物时，将经位置线配置成经直线，使梭口等张力，织物的 表面平挺；在织制纬密较大的纺类织物使，配置经位置线纬折线，形成不等张力梭口。 打纬时纬线沿张力较大的经线滑动，使张力较小的上层经纱松弛并稍有侧向移动。这样 即可减小打纬阻力，又使织物表面丰满、均匀和挺实。 2 2 5 综平 综平时间是前后两纬梭口的交替时刻，表示前一纬梭口结束，后一纬梭口开始，也就 是开口时间。此时，上升和下降的经纱位于经位置线的交替位置。综平时间表示开口的 迟早，可用织轴回转的角度来表示。综平时间的迟早牵涉到梭口各个时期的起止如果 综平早，打纬结束时织轴位于0 。时的梭口高度和梭口角均大，打纬时经纱张力就大， 相应梭口闭合也早；如果综平晚，打纬结束时织轴位于0 。时的梭口高度和梭口角均小， 打纬时经纱张力就小，相应梭口闭合也晚。 综平时间( 即丌口时间) 对织造工艺能否顺利进行，有着独特的影响。由于打纬 时梭口高度不同，织口处上下层经纱的倾斜程度也不同。开口越早，摩擦长度越大，加 上张力越大，纱线越易破坏。开口时间早，打纬的阻力大，纱线的反方向移动小，易织 成紧密厚实的织物。在实际生产中当织平纹织物时，从内在质量考虑易用中等偏早综平 时间，从外观质量考虑，采用早开口时间。在织制斜纹和缎织物时，遇到经纱密度大的， 则必须采用迟的开口时间，以减少经纱张力和摩擦力。从纹路清晰和花纹匀整考虑，通 常在织制斜纹和缎纹采用迟的开口时间。在织纬密较大的织物时，在不影响坚实打纬的 条件下，采用较迟的开口时间。 对于喷气织机开口时间，即平综时间一般定为：平纹织物的开l z i 时侧在2 8 0 。3 1 0 。 之间，斜纹和缎纹开口时间在2 8 0 。- 3 0 。如三广斜纹开口时间取2 9 。：三一2 斜纹开 口时间取3 。：31 斜纹开口时间取2 8 。或2 9 。；l 4 斜纹开口时间取2 9 0 0 。 2 2 6 梭口形成的各个时期和综框运动角的表示 织造过程中，织轴每转一周形成一次梭口，在梭口内导入一根纬纱，经纬交织一次。 梭口有三个时期： ( 1 ) 梭口开启时期，经纱离开经位置线到梭口满开为至，称为梭口开启时期。在这 个时期，经纱的张力随梭口开启的高度的增加而增大； ( 2 ) 梭口静止时期，经纱自梭口满开时起至梭口开始闭合时为止，处于静止状态， 称为梭口静止时期。此时经纱有较大的张力。静止时间与开口机构类型、织机幅宽以及 车速等因素有关： ( 3 ) 梭口的闭合时期，静止时期结束，综框开始反向运动直至经纱返回经位置线时 为止，称为梭口闭合时期。在梭口闭合时期，经纱的张力随梭口的闭合而减小到综平时 的经纱张力。 开口工作图如图2 8 ，因为织轴每转一周，完成一次开口，所以从织机右侧观到的 织轴回转的圆周图，即织机的工作圆图也就是丌口的工作圆图。通常它标注织机的主要 机构运动时间参数，来表示织机运动时间的配合关系。主轴按逆时针回转。圆轴图的前 方、下方、后方和上方( 记为a 、b 、c 、d ) 四个位置表示前心、下心、后心和上心。摆 动筘座到达最前和最后位置e 、f 时，主轴的位嚣称为前止点( 前死心) 和后止点( 后死 心) 。前止点的主轴位置角为0 。，作为基准，相应的后止点为1 8 0 。开口时间用开口 角口。表示，静止时间用静止角口，表示，闭口时间用闭口角表示a 在闭合和开e l 时期， 综框处于运动状态之中，所以t 2 。+ 吒即为综框运动角。 上心 绦平 d 镢 、 莉心卜子、。j、潺、后心 乒、j 。 o 、夕瓢吨 b 下心 图2 - 8 开口工作图 f i g 2 - 8w o r k i n gc h a r to f s h e d 开口角、静止角和闭口角的分配，随织机筘幅、织物的种类、引纬的方式和开口机 构等因素而异。在织造斜纹、缎纹织物时，开口角增加，闭口角增加，静止角减少；当 筘幅增加，纬纱在梭口中的飞行时间也将增加，综框静止角增加，开口角和闭口角相应 减小；当织机的速度高时，开口角应该增加，闭口角可以减少；当引纬方式是剑杆弓i 纬 时，静止角应该增加；在采用三页以上综框织造斜纹、缎纹织物时，为了减小凸轮开口 机构的压力角，改善受力状况，常将开口角和闭口角相应增加，静止角减小。 2 3 开口运动与织物组织 不同的开口运动，将会形成不同的织物组织。因此需要根据织物组织，选配和设计 合适的开口凸轮。 2 3 ，1 原组织2 原组织在一个循环中，每一根经线或纬线只具有一个经组织点，其余都是纬组织点； 或者只具有一个纬组织点，其余都是经组织点。原组织是各种组织的基础，一切变化组 织和复杂组织都可由原组织的变化衍生。原组织包括平纹、斜纹和缎纹，通常称为三原 组纵。 平纹组织是最为简单的组织，它是由经、纬线一上一下相间交织而成。如图2 - 9 ( a ) 所示r ，= r 。= 2 ，s ，= s 。= 1 ，其中r ，r 。分别表示经组织循环数和纬组织循 环数。s 为飞数，即在织物组织中，同一系统内相邻的两根线上，相应的经( 或纬) 组 织点之间相隔的纬( 或经) 线数。平纹组织用分式1 - - - 7 表示。其中分子表示经组织数， 分母表示纬组织点数。 斜纹组织的特点式经( 或纬) 组织点连续而在织物表面构成斜向的纹路。如图2 - 9 ( b ) 所示为1 了的缎纹，斜纹组织的完全经纬数r ，2r 。3 ，其飞数s ，= s 。= 1 。 缎纹组织的特点在于其经线或纬线在织物组织中形成一些单独的、互不连续的经组 织点和纬组织点。缎纹组织的一个循环的完全线数r 5 ( 6 除外) ，其飞数为1 s x 、( 丰匀 酉 己 昌昌 区- _- - _ 一一一 组 嘏 一 震 选 3 止 l43址ll ll5韭j ll址址- l l 上lu 式 11 13l2t 1j124 1 2 l ll l31 22 】i l d 1 ：2 5 霉 1 2 3哇5 6 78 91 01 1i 21 3i 41 5l 51 71 81 92 0 2 l2 2 以如图3 1 1 的织物为例，为开口机构配置开口凸轮。根据织物组织图，共配8 片凸 轮，其中第l 、2 片为两片3 号凸轮，第3 、4 为两片2 号凸轮，第5 、6 、7 、8 为四片l 号凸轮。 4 ) 性能参数为： a 、开口精度( m m ) b 、输入转速( 转分) c 、工作扭矩( 牛米) 3 5 本章小结 图3 - 1 1 织物组织图 f i g 3 - 11 f a b r i cp a t t e m s 士o ，0 2 6 0 1 0 0 0 5 0 1 0 0 0 织机的控制核心是开口机构的运动，而凸轮是开口机构中的关键零件。本章结合开 口运动的特点，提出了开口凸轮的设计方法，给出了凸轮的设计及工艺关键技术，对生 产实践具有一定的指导意义。在此基础上，研制了开口凸轮机构，并进行了系列化、模 块化设计，由此可以快速响应纺织行业的多品种、小花纹织造。 4 。1 电子提花机 4 1 1 电子提花机的发展 第四章电子提花机c a e 电子提花机是一类性能优越的开口机构，配套使用于剑杆、片梭、喷气、喷水织机 上，控制综框的升降运动及升降次序，操作简单，更换织物组织快捷，可以很好地满足 人们同益对商标、领带、毛巾、被单、沙发布、装饰布及丝绸和面纤等各类提花织物花 型与品质的需求增加，也同时加快纺织企业对市场快速敏捷响应，提升企业综合竞争能 力f 3 1 - 3 3 1 。 生产提花织物的技术已有悠久的历史，其在历史上所起的重要作用至今仍在世界上 保留和发挥。最早的提花装置，出现在1 6 世纪，当时称之为“拉花机”。图4 一l 为单动 式传统提花装置，曲柄9 带动连杆8 ，从而带动提刀3 摆动，提刀3 驱动综框1 运动。 竖针2 与横针交互运动，6 和7 分别是织造用的花筒和纹板，5 和1 0 都是复位弹簧【3 4 】。 图4 - 1 单动式传统提花装置 f i g 4 - 1t r a d i t i o n a ls i n g l e d r i v e nj a c q u a r de q u i p m e n t 纺织工业中，以生产提花织物的提花机织造工程最为复杂。从织物的图案设计、意 匠、纹板轧制，到上织机制织，辅助工序多，又多为手工操作，由于生产周期长，所需 劳动力很多且技术要求甚高，已经越来越不适应当前市场对时兴服装的需要。对现有提 花机织造系统进行技术改革，发展现代电子提花技术尤为必要。图4 2 是现代提花装置 的示意图a 是带有单钩式竖针和电磁横针的储组件，每一组件包含多枚竖钩，b 是积极 式运动( 即不需要弹簧回复) 的提刀，c 是用以联结计算机的数据线，d 是提花机的通丝， e 是隔丌通丝的玻璃棒栅架。通过计算机辅助设计、控制器控制、电脑纹板冲孔、计算 机与提花装置相联以及安装先进的联网式诊断系统和节能系统，从而使提花装置更趋于 现代化。 图4 2 现代提花装置 f i g 4 2m o d e m j a c q u a r de q u i p m e n t 电子提花机的多品种适应性和能织造复杂织物的性能，成为生产高品质织物厂家获 得良好经济效益的决定因素。世界各地许多厂家纷纷将战略重点转向电子提花机。世界 各国对提花机制造工程的现代化都作了研究，已经完成了“电子式自动纹板打孔系统”， 例如法国s t a u b l i 公司、英国博纳斯( b o n a s ) 公司在电子提花机的研究和制造方面处于 领先水平。图4 3 是b o n a