（机械设计及理论专业论文）重型宽幅织机运动学分析与设计.pdf

ab s t r a c t t h i s p a p e r m a i n l y d o t h e d e s i g n o f t h e p r i m a r y m e c h a n i s m o f w i d e l o o m a n d t h e k i n e m a t i c a n a l y s i s o f t h e m o t i o n s o f w e a v in g f i r s t ly , t h e p a p e r c a r ry s o u t t h e d e s i g n o f t h e w i d e l o o m i n w h o l e , s o t h a t i t c a n b e a r e f e r e n c e i n d e s i g n i n g a n d a n a l y z i n g t h e p r i m a ry m e c h a n n i s m t h e n t h e p a p e r t a k e s o n t h e d e s i g n o f t h e b e a t i n g - u p m e c h a n i s m w h i c h u s e s t h e p l a n a r f o u r - b a r l i n k a g e . f r o m t h e v i e w o f l o w e r i n g t h e p r e s s u r e a n g l e , th e p a p e r d o t h e p r e l i m i n a r y d e s i g n o f t h e b e a t in g - u p m e c h a n i s m . i t i s t h e n d e s i g n e d i n o p t i m u m t h e o ry o n a c o m p u t e r a n d a t e r m o f o p t i m i z e r p a r a m e t e r s i s c h o s e n t o s u i t f o r t h e r e e d m o t i o n . a n d th e p a r a m e t e r s w as a p p l i e d i n t y p e t j g k - 2 0 2 w i d e l o o m s w h i c h a r e b e i n g d e s i g n e d i n t i a n j i n n o . l t e x t i l e ma c h i n e ma n u f a c t u r e f a c t o ry . s u b s e q u e n t l y , t h e p r e c i s e k i n e m a t i c a n a l y s i s o f t h e b e a t i n g - u p m e c h a n i s m , t h e b a c k r e s t a n d p i c k i n g m e c h a n i s m i s p r o c e e d e d fr o m p r o g r a m m i n g t h e g e n e r a l s u b p r o g r a m , a n d t h e m o t i o n s o f w e a v i n g g e t s v e r i f i e d . f i n a l ly , t h e p a p e r d o t h e s im p l e k i n e m a t i c a n a ly s i s o f t h e s h e d d i n g m e c h a n i s m in t h e s i m i l a r l o o m ( i n t y p e t j g n - 2 0 6 ) . t h e e m p h a s i s i s p u t o n t h e k i n e m a t i c p e r f o r m a n c e a n d a l l k i n d s o f in fl u e n c e f a c t o r s i s d e t e r mi n e d . . t h e a i m o f t h e p a p e r i s t o f i n i s h g o o d d e s i g n m e t h o d , t o s t u d y t h e a n a l y s i s 一 m e th o d f o r r e s e a r c h i n g s im i l a r m e c h a n is m o f a w e a v in g m a c h i n e a n d to p r e s e n t u s e f u l f a c t s f o r t h e s a m e w o r k . k e y wo r d s : w id e lo o m m e c h a n i s m , b e a t i n g - u p , b a c k r e s t , p i c k i n g , s h e d d i n g , o p t i m u m - d e s i g n , k i n e m a t i c s a n a l v s i s 第一章概述 第一节课题意义 一、国内外情况简介 产业用织物包括机织土工布、工业用昵、 地毯底布和造纸、 环保、化 工、 医药、 食品、 炼钢等工业用网。 这类织机具有特阔幅、 超重型的特点， 一般幅宽在 4 -1 8 米，最宽可达到 3 0多米。国外这类厂家有专门厂家生 产，如瑞典泰克苏，德国j a g e r宽幅织机，国内引进三十余台幅宽 8 - 1 2米造纸网、工业用网织机，入纬率在 3 0 0 -3 6 0米/ 分，每台需 6 0 - -1 0 0 万美金， 配套的 整经机约4 0 万美元。目 前这类织机国内尚无定点 厂家生产，织机需耗费大量外汇进口。 同时， 随着产业用织物需求量的增大， 还需要大量进口这些产品。为 了适应这些需求，国内急需开发研制高水平、 高技术含量的的产业用织物 宽幅重型织机替代进口。 二、课题来源: 该项目 属于天津市科学技术委员会资助项目， 它的研究、 开发采用产、 学、 研相结合的形式，由天津纺织工学院机械系和自 动化系负责设计， 天 津第一纺织机械厂负责加工制造。 第二节宽幅织机的开发研制过程 该项目 采用产、 学、 研相结合的方式， 为充分利用各方关于宽幅织机 的已 有的研究成果， 节约研究成本， 整个项目贯穿、体现了现代化的设计 技术和设计方法。 宽幅织机的开发、研制过程如图1 - 1 所示。 图1 - 1特宽幅织机的开发、研制流程图 第三节 织机综合性能指标 、织机主要机构工作的配合 织机主要机构工作的配合， 就是开口、 个运动时间的配合， 引纬、打纬、卷取、送经等各 而其中开口 和引纬的时间是织造工艺的重要参数。 织机上开口 和投梭的时间，在实践中是以箱至胸梁的距离来表示的。 为了分析织机主要机构的工作配合情况 法来描述。图1 - 2 是t j g k - 2 0 2 ， 常用工作圆图或时间配合图的方 系列织机主要机构工作的时间配合图。 织机各机构工作的配合原理， 对所有织机都适用的， 机构造上的参数特点而异。 在装有摆动后梁的织机上， 但具体参数视织 的运动及开口 运动相协调的， 在梭口开放时期， 后梁运动是和箱座 的长度， 以此来减少经纱的张力。 后梁适当的放出补偿经纱 同时在打纬期间， 后梁必须把经纱张紧， 一 r川 麒 瑟 刁 厂日 渊风 粼 飞 门 朔屁 渊 日 一 渊1叶 嵌 1 浏一爪 溯 厂 日 毯 签e s靡 溯 一日 照日 一 风 黝 飞 厂 蒸日门几 溯- 厅 淋日 风蹂 -刁 掇日 门 一限 潞 淋日 产 日 掇- 掇日厅门盯 限 鬓 匕 65匕 日日 厂 撼 一风 羚刁 一一同 戮- 日 一 一 一日 一一日 一 一艾 洛污 歹 r 浴老月 i 一 门蒸 _一 i尸尸 日 淤 刁 厂 口 掇 一日 门 日口 淤es 一厂日 门 口 匡 掇 一门 日一一日 口 匕撇 成杖 嗽 口厂 日 ! l 然刁 口目蒸门 厂 日一厂 激习 门一一日 日 撇 日 日 口 淤 厂一一厂 日 a 压蒸 日日 日一一 ) 邪 日 ?r 口 豁 日 匡双 黔泉瀚 i 日 口翻门掇刁 厂一 一 蒸 环漱 口 众 颧 姚 戴 榭 招 娜 称 ) 四 缝 软 华 尸 哈 娜 世 众 契 哪 举 彭 娜 粼 蜜 求 哪 戴 举 督 契 娜 蜜 t i 纷 异 攀 氯 酬 困如阎霉宾麒州丫钾产葬宾辐盔叫。团 r z 以此来保证打紧纬纱， 并防止经纱在箱的影响下朝机前方移动， 从而 减少打纬时经纱在综眼中的移动。 评定织机主要机构工作的配合是否协调， 一般以减少疵点， 提高织物 质量和降低经纱断头率为依据。 二、织机的性能指标 一台织机，以达到优质高 产低耗为目 标。 具体来说， 一般以 织机的劳 动生产率、 产品质量和品种适用性， 震动和噪声， 织机主轴回转不均匀性 等指标来评定。 为了 提高织机的劳动生产率， 出 现了两种类型的织机: 阔幅低速织机 和高速自 动化的高产织机，本次设计属于前者。 为了延长织机使用寿命， 保护劳动者的生产健康， 必须降低织机的震 动和噪声，其中很重要的一个途径就是改进织机的投梭运动。 织机的回转不匀性， 就是指织机在每一回转的过程中转速产生周期性 的变化， 某一个瞬时快， 而某一个瞬时又慢。 织机的回转不匀性， 主要是 由于箱座机构作不等速运动， 以 及投梭机构在投梭时的载荷所造成。 回转 不匀性一般用回转不匀率来表示，计算公式 6 = n x - n * 1 0 0 % n 8 式中n ,9 x ， n m ,。 ， 一织 机 一回 转中 的 最大 速 度， 最 小 速 度， 平均 速 度。 织机的回转不匀率应控制在2 0 %以内。 织机的传动 图1 - 3 织机传动系统图 第四节 课题的主要内容 一、特宽幅织机的总体设计方案 产业用特宽幅织机一般具有特阔幅、 超重型的特点。 这次我们承接研 制的t j g k -2 0 2 系列特宽幅织机具有以下儿个特点: 1 . 幅宽1 0 米。 采用组合单元式的幅宽系列， 以2 米为一个基本单元， 形成幅宽系列为:2 米、4米、6 米、8 米、1 0 米，目的是为织物生产厂 家提供适应不同品种需要的织机，以推动我国产业用织物的迅速发展; 2 .引纬方式:梭子引纬，入纬率为2 4 03 0 0 米/ 分，机械投梭; 3 .打纬方式:固定钢箱，四连杆式打纬; 4 .开口方式:双侧机械式单动中央闭合多臂开口，机械式进行织物 控制;1 7 片综; 5 .卷取方式:连续机械式积极卷取，机外成型; 6 .送经方式:分段经盘简式;机械消极式送经; 7 .先进的计算机控制系统 二、宽幅织机运动学与动力学分析与设计的主要内容 t j g k -2 0 2系列织机为产业用单动多臂重型特宽幅织机。织机的设 计， 会涉及到主传动、打纬、 投梭、后梁、开口等运动学、动力学的设计 与分析。国外生产的各机型已经成批应用于工业生产中， 其理论方面的研 究尚未有太多的报道。 国内该类机型的研究刚刚起步， 该类设备的生产尚 处于模仿从国外进口的设备阶段， 批量小， 且没有定型产品， 理论方面的 研究尚属于空白。 本研究主要为试制产业用宽幅织机提供设计依据。 为确定合理的各机 构运动参数、 机构参数， 必须进行各部件的运动学、 动力学分析， 提供适 宜于试制机型的设计参数，为部件结构设计提供参考。 由于时间的限制， 本课题重点进行了打纬机构、 投梭机构的设计与分 析， 并且采用机械最优化理论进行了机器各部分的最优化设计。 这些设计 方法也可以应用于国内同类机型的设计、制造。 第二章 织机的总体设计 在t j g k 2 0 2 系列织机的设计中， 是以德国t e x o织机为参考， 在对 其进行测绘的基础上， 对织机的七大部分，即总体设计、传动部分、 送经 部分、 开口部分、引纬部分、 打纬部分、 卷取部分进行了具体的研究和设 计。 本织机的一些主要技术特征摘录如下: 织机幅宽:l o m 弯轴转数 ( 平均值) :4 0 转/ 分 传动:双电机在织机两侧传动，启动制动借电磁空气阀控制摩擦盘 离合器发生动作。 开口装置: 装有中央闭合梭口的单动式多臂机构，1 7 - 2 5 片刀片，由 纹链转子控制。 投梭装置:凸轮式中投梭，3 x 3梭箱，任意投梭，梭箱升降由纹链 转子控制。 梭子 尺寸: 7 5 0 x 6 7 x 8 2 m m o 送经机构: 积极送经， 管体直径2 3 0 m m ， 边盘直径7 0 0 m m o 卷取装置:积极卷曲，借变换齿轮调节纬密。纬密调节范围 2 0 - 8 0 0 根/ 1 0 c m。卷取采用三辊式，外均覆以 糙面橡胶，借快速连接轴作双侧传 动。另配有伺服电动机作快速送布，速度每分钟1 . 3 米。 机架:分段装配，共分7 段，每段内均配以铸铁底盘。 电 机功率: h p 1 0 o 作为对课题的进一步了解及准备，我还查阅了纺织机械总体设计的 特点和要求，如下: 织机设计的特点: 1 .织机除开口、引纬、打纬、送经和卷曲五大机构外，还有其他各 种辅助机构， 如断纬自 停、 断经自 停、 压梭自 停、 压梭箱自 停等机构， 是 一种自 动化程度较高和多机构的机器。 而且纺织厂的织造车间 所配备的机 器台数往往以 千百计， 为节省厂房建筑面积， 织机的占 地面积在设计时往 往要加以控制，有限的空间要安排许多零件。 2 .由于织物品种不是单一的，同一台织机的制造品种改变时，工艺 参数需作相应的调整。 所以为了适应织造品种的改变， 各机构必须具有调 节的可能性， 并且要调节方便， 一经调节好后， 要不易走动， 保证运动准 确。 3 . 由于织机台数多， 节约用电 和降低机物料消耗的经济意义较单台织 机和少台织机更为重要。 为此， 设计织机要进行必要的力学分析。 织机的 主要负荷有两种:一是工艺阻力， 例如经纱张力， 纬纱张力。另一种负荷 是零件的惯性力。 织机的各大机构都作不等速的间歇运动， 运动的时间短 促， 加速度大， 机构的构件因速度变化所产生的负荷常常很大。 所以设计 计算时， 除了 要考虑工艺阻力外， 还必须重视动力负荷的影响， 尤其是织 机高速化后更应加以重视。 以上两种负荷都随时间而变化， 尤其是工艺阻 力， 因为影响的因素很多， 较难用简单的解析法来进行理论计算。 要掌握 这些动力负荷的数值， 往往需要用电阻应变仪、 示波仪等电子仪器来测定。 但是机器未造出前， 是无法测定这些数据的。 因此织机设计人员进行设计 时，应该参考己有的一些织机的数据，以及使用者和设计者的经验。 由于织机的上述特点，进行织机总体设计时要做到: 1 .定出 合理的经纬向 通路，并在有限的面积和空间中妥善布置各零 部件的位置，使其空间关系相互协调。画出织机的纵横剖面图。 2 .一方面由于织造的各种织物的工艺需求，另一方面为了最有效的 利用和缩短织机的一个运动周期的时间， 以 期提高织机的速度， 必须注意 织机各机构彼此间的运动时间要紧密配合， 使时间关系相互协调， 画出织 机的运动周期图。 3 .在织机的一个运动周期中，某些机构的能量变化很大，引起能量 不平衡， 回转不均， 振动和动力消耗的增大。 要把能量变化大的因素找到， 采取减轻摆动件的惯量等措施， 减少能量变化的幅度， 并设置合理的飞轮， 使织机运转平稳、振动减少。 以上思想设计往往是现有构思，再在整个设计中不断完善和具体化 的过程。 在课题的设计及准备阶段，我明显发现一个问题，即织机的总体设 计离不开实际 经验， 这一方面让我感到力不从心， 一方面提醒我必须参照 己 有的设计经验以避免 “ 闭门造车”的现象发生。 第一节织机纵剖面图的设计 织机纵剖面图中一些主要尺寸和结构点位置的确定， 都是围绕着经向 通路的设计而进行的。 所谓经向通路， 是指经纱从织轴上退绕下来， 穿过 综框， 与纬纱在织口处交织成织物， 并被引至卷曲辊形成布卷所行经的路 线( 见图2 - 1 ) 。 经向 通路设计中， 首先要考虑的， 而且也是最主要的问题， 是梭口 的几何形状和它的高低位置的 确定。 梭口的设计应以 胸梁的高低为 出 发点， 有了 梭口 形状后，与 之有关的 边撑杆、织口 、绞棒 ( 停经架) 、 后梁及箱座动程、 摇轴、 主轴位置等参数也就能随之定出。 然后考虑经纱 与织物的导出 方式和安排卷曲辊、 布卷、 织轴的位置。 卷曲 辊、布卷、 织 轴位置的安排与梭口形状的设计程序是不能截然分开的，而是相互影响 的。 设计梭口形状时要兼顾留有足够空间容纳这些部件和卷装， 往往需要 反复交叉设计。 11土。51!:冲 州 图2 - 1 织机纵剖面简图 一、胸梁高度 1 .机理与探讨: 1 ) 较低的 胸梁高度能降低织机的重心，提高稳定性。但过低的胸梁 会使操作工检查布面不方便。所以胸梁的高度主要根据操作工的平均身 长，以操作方便来决定。通常从地面到胸梁上表面的高度 a 为 8 3 5 - 8 7 0 m m。国外织机的胸梁高度有的高达9 2 0 m m o 2 )由于胸梁高低是经位置线的基础，胸梁高低如有差异，不但影响 到经位置线的变化， 且使固定于胸梁上之部件的高低位置变化， 而影响到 这些部件的安装规格和相对尺寸。 只有当胸梁高低位置固定下来， 织口和 箱座位置才能相对固定。当胸梁高低安装适宜符合标准时， 合理的经位置 线应该是布面与边撑杆表面相接触， 织口 较稳定， 布面较丰满。反之，如 果胸梁安装位置偏高， 边撑杆和箱座位置如仍按原位置安装则由织口到胸 梁一段经位置线发生变化， 布面将与边撑杆脱开， 不起浮托作用， 打纬时 织扣在经纱张力作用下， 布面下沉， 相当于降低了边撑杆的位置， 而致布 面条影恶化。 2 . 实践与探讨: 本设计中胸梁高度距地面1 1 6 1 m m， 距地脚板8 1 1 m m。 因为是重型织 机，1 1 6 1 m m的高度己 是尽可能降低的值。 地脚板为分离的， 所以距地脚 板8 1 1 mm的高度为可调值， 不同的地脚板可满足不同 操作工的身长要求。 织口位置 .机理与探讨: i )织口 位置与梭口的布置状态有关，如图2 - 2所示为对称梭口的三 种不同状态:( a) 前倾梭口， 后梁高于胸梁;( b) 平置梭口，后梁与胸 梁等高;( 。)后倾梭口，后梁低于胸梁。 图2 - 2 对称梭口的三种状态 2 )前倾梭口 适用于大卷装织轴。但梭口 下方与水平线的夹角较小， 即梭子飞行时箱座走梭板的位置较平坦， 对梭子飞行不利。 因为走梭板翘 起越高， 梭字因自 重而产生的 压向箱座的分力也就越大， 有利于使梭子紧 贴箱座平稳飞行。 因而有梭织机大部分采用后倾梭口。 在无梭织机上不存 在梭子则采用平置梭口 或前倾梭口。 采用前倾梭口 除了能适应大卷装织轴 外， 还有一个好处， 即综框和钢箱的最后位置接近平行， 综框可前移， 使 织口高度能减小，经纱断头也可减少。 3 ) 织口的前后位置b即指胸梁前边缘到织口的长度。 主要依据箱座 与卷曲辊 ( 刺毛辊) 、导布辊、卷装尺寸之间的相对位置来决定，使这些 部件不相碰。 织口高低在胸梁与后梁两者表面的公切线上( 设计时一般从对称梭口 出发) ， 所以 采用前倾梭口时，织口 高于胸梁，采用平置梭口时织口 与胸 梁等高，采用后倾梭口时，织口 低于胸梁。 2 .实践与探讨: 1 )本设计中，织轴卷装尺寸较大，为有梭织机。从前一点看似乎应 该采用前倾梭口，根据后一点又似乎应该采用后倾梭口，两者看似矛盾， 而实际设计中， 我们采用平置梭口、 摆动后梁。 因为变动后梁可以造成上、 下层经纱张力差， 使织物形成过程中具有良 好交织条件， 这一点将在后梁 位置处详细论述。 2 ) 本设计中织口据胸梁位置距离4 0 0 m m， 此位置足以容纳各部件， 也协调了箱座、导布辊之间的关系。需要说明的是，由于卷装尺寸较大， 织物经导布辊在机外进行卷装。 三、梭口形状: 1 .机理与探讨: 在形成梭口的过程中， 经纱受到拉伸、弯曲和摩擦的机械作用。 梭口 一次又一次形成， 这些作用也就一次又一次的重复， 这样将引起纱线的疲 劳，机器结构的破坏，最后导致纱线断头。 开口时经纱因拉伸而张力增加， 闭口时经纱因放松而张力减小。 这样， 在开口 过程中便形成了经纱张力的周期变化。 因此在设计梭口之前， 先要 对经纱张力和梭口几何形状之间的关系要有充分的了解， 才能根据工艺要 求设计出合理的梭口。 经纱开口时的伸长变形是一个复杂的过程， 为简化起见， 假定织口和 绞棒的 位置是固定的， 同时形成的梭口 在高度方向是对称的， 在此状况下 来分析一下梭口大小对经纱伸长变形的影响 。 f冲比11:111111山illlljllllll 图2 - 3 梭口 形状图 如图2 - 3 ，其中。 ，d 为梭口的织口 和绞棒，其间长度为l=cd= h + 1 2 。开口 时 综眼带动经纱上升h 高到f 点，此时经纱长度变为l二 。f -+f d , 梭口前部的经纱长度为: _。 _， ，_厄 下 厂 ， 万、 ，r _ h . ， _ 喜 “ 一 ，一 ) t i, + ” 一 ) = ， + 气万 ) 一 一 1, + 1 h 22 (l, ) 一 8 令一 h 2、 = 1 , t上十 下 二 二 夕 z l , ( 因 为h 远远小于1 , ， 故可将第三项及其后各 项略去， 一 般误差小于 0. 2%) 梭口前部的经纱伸长为: 离= 1 , - 1 , =1 , ( 1 + 一二 ) 一 1 , 2 1 , 同理梭口后部的经纱长度为: h 2、 j a=1 2 = 1 2 1 1 +-1 2 1 2 - 梭口后部的经纱伸长为: h 2 人= - 2 1 2 梭口在满开时的经纱全部伸长为 兄 二a + a , = h 2 . 1 1 、 = t 一 十一 ， 2 1 , 1 2 - 其相对伸长用百分率表示: 万 = 兰 h ， 1 叹 一 十 2 1 , 如 用 梭口 高 度h 。 表 示 1 , + 1 2 则由h o= 2 h ，梭口部分的经纱伸长将为: h2 _ 1 1 沁=一( 一 +一 ) 8 一 1 , 1 , 由此可见经纱在开口时的伸长兄 和相对伸长8 决定于梭口的高度 h a ， 梭口 前 部 长 度1 ， 和 梭口 后 部长 度1 2 e 在梭口前后部长度不变的条件下 伸长，将与梭口高度的平方成正比， a = k , n ， 或 ， 梭口部分的经纱由于开口而引起的 即: 6 = k . 万 。 2n 其 中 : k ， 二 2 1 , 1 , k , = 8 1 , 1 , 为常数。 因 此经 纱的 相对伸长与 梭口 高 度h 。 成 抛物线关系。 所以 在能 保证引纬 器 或纬纱安全通过以及不因梭口不良而造成织疵的条件下， 应力求减小梭口 高度。一般设计前梭口的原则时 ( 画图法，见图2 - 4 ) ，已知织口位置、 综 框位置、 箱座摆到最后的位置以及梭子的横截面，此时梭口应满开。画出 下层经纱，应与走梭板平行，并保留一间隙a , a 值大约 1 以 毫米左右; 在画上层经纱，使它与梭子前壁间保留一间隙b , b 值的大小随织物的品 种、机构特征等因素而变。 图2 - 4 梭口的设计 2 .实践与探讨: 本 设 计 中 ， 1 , = 4 4 0 m m , 1 2 = 1 2 6 1 m m , h o = 1 6 6 m m。 此 为 第 一片综 形 成 梭口的有关参数值。由于本织机采用的是清晰梭口， 因此， 经纱最大伸长 应该考虑第十七片综开口最大处。这在后文摆动后梁的运动分析及设计 时，将详细陈述。 由于设计的各个参数是相互制约的， 鉴于经验的缺乏， 以上各参数是 经测绘而得到的。在此可以求出经纱的伸长、相对伸长以予验证。 h , 1 1 、 1 6 6 , 1 1、 共 甲 ， ，甲 -.c “ 一 寸 l, + l2 一 ， 8 - 1 4 4 0 十 1 2 6 1 ， 一 ” .:)o lm m l 相对伸长8二丝 _ 一1 6 6 _ 0 . 6 8 % 8 1 , 1 2 8 x 4 4 0 x l 2 6 1 因为经纱要求最大伸长率s 不大于0 .5 5 %， 故经纱的最小伸长都大于 该值， 因而设计中采用了摆动后梁的设计， 以补偿经纱的伸长， 来满足工 艺要求。后梁的设计详见第三章。 四、综框位置 1 .机理与探讨: 前 梭口 形状已 定， 则综 框位置 越前， 经纱开口 高 度h 。 就越小， 而且 操作工在前方进行经纱接头也方便。 箱座在最后位置时， 综框与箱帽之间 或与钢箱之间应保持适当距离，可取2 0 -3 0 m m，以保证操作工用手抓住 箱帽开慢车时不会碰伤手指。 2 .实践: 第一片综框距织口4 4 0 m m，综框间距为2 0 m m o 五、箱座动程: 1 .机理与探讨: 箱座动程 d与梭口高度之间的关系是比较复杂的。因为不同的箱座 动程将引起梭口角、 钢箱后倾程度和钢箱高度都发生变化， 从而影响到综 框位置和梭口高度也不一样。 一般情况下， 增大箱座动程， 梭口角虽小些， 梭口高度反而增加。这是由于箱座在最后位置时，钢箱后倾的程度增加， 综框要后移， 致使梭口高度增大。 另外， 箱座动程的选择还要考虑其他条 件， 例如打纬机构的结构类型、 机速的高低等， 最主要的因素是考虑织物 的品种。 四连杆机构的有梭织机采用长动程， 那是由于四连杆机构的箱座 运动没有停顿时间， 为了减少经纱受到梭子的挤压， 给予梭子必要的飞行 时间，箱座动程不宜太小。但当机速提高后，织机都倾向于选用短动程。 短的拓座动程的优点是打纬有近似停顿时间。 但过短的箱座动程会使 操作工拆布或从梭口内拉出断纬等操作不方便。 而且梭口角。 增大后， 若 采用全清晰梭口， 则开口 过程中前、 后两片综的经纱张力差异很大， 造成 相邻两次打纬时织口 位置不一样， 织造稀纬密织物时就出现明显的纬密不 均。 因此， 采用短箱座动程时， 不宜采用全清晰梭口， 以半清晰梭口 较好。 采用箱座短动程除了上述缺点外， 若保持梭口高度h 和梭口总长 l不 变， 则前后梭口的长度比例对经纱张力也是不利的。 分析时一般以前综为 出 发 点 如 果 令 一 会 口 l 一 1 + 12 _， _ * ， 。i l j11i p 1 w 44 1, 一 不了 ， 二 i +l 分 别 将1 ， 和2 ， 带 入前 面的 经纱 变 形方 程 式中， 可 得 如下 形 式: h 2 h 2 ( i + 1 ) 2 h 2 . ( i 一 1 ) 2 d=， 吧 二1 +41 2 1 1 1 2 2 l i 2 l i 因 为 (i - 1 )二 的 最 小 值 为 。 ， 故 知 当 ， 一 : 一， 。一_ h 2 二 1 d 7 p i f4 f () ,“ 2 万 开口时经纱的相对伸长歹与梭口前后对称度i 的关系，如图 2 - 5中的 实线所示，为使该曲线不受h , l 的具体数值的影响而具有普遍意义，图 中横坐标表示梭口前后对称度:纵 坐 标 则 用 兰来 表 示 k 2 h 2 l北 ，=， ， 下 ) : 2l 二_ 2 十 i + 王 k 2 i 2 6? 6 队阶队 a韶即1816“沦ide 0 0 1 0己0 . 3 0 . 4 0 . 5 0 60 . 7 0 日0 91 . 0 图 2 - 5 从图中可以看出 经纱的相对伸长8与梭口前后对称度t 当i = 1 ， 亦即梭口 前部长度等于后部长度时经纱的 i 日 相对伸长最小。但当梭口 对称度变化在 1 -0 .5范围以内时，经纱相对伸 长的变化并不明显，如果对称度继续减少，使i 在0 . 1 -0 . 5 范围内时，可 以明显的看出， 纱线的伸长急剧增加。 当i = 0 时， 纱线的伸长趋于无穷大。 实际上当i = 0 时，梭口的形状为直角三角形，纱线的伸长为一有限值， 不会达到无穷大，其相对伸长为 h一l 、 = 鲤+ l 2 + h - l _ 、 所以会产生上述差异， 是由于推演纱线伸长计算公式的二项式定理展 开式中 近似的结果。如 h = 4 c m ,l = 5 1 .2 c m , _ 、 。 一， 口6 二 则 止俐 ti twp y t m - 勺 t 七 z 之间的 关系曲 线， 应如图中的虚线曲 线所示。由图可见， 虽然当i 0 ，引纬器可以提早进梭口。 本设计中， t= 0 .3 4 9 。 其中， 前部 梭口 长 度1 , 由 箱座动程、 综框位置决定， 不宜改 变。 若靠缩短后部长度1 2 达到i = 1 ， 结果经纱相对 伸长就反而增大。 这是因为梭口总长l 缩短， 而相对伸长经纱的相对 一伸长 歹 与梭口前后对称度i 与尸成反比， 因缩短梭口总长l而使相对伸长增加 的程度甚于对称度i 使相对伸长减小的程度。因此织机上的梭口前后对程 度总小于1 ， 最好不小于0 . 5 。 但由于本设计箱座采用短箱座动程，可使i 值小于 0 . 5 ，但不要少于 0 .3 ，比 。 3再小，则经纱伸长增加较快。因此 i = 0 .3 4 9 在本设计中 理论上符合要求。 六、后梁位置 机理与探讨: 1 )前后位置的确定和绞棒 ( 或停经架)的位置一起考虑。绞棒的前 后位置决定梭口总长l ， 如果梭口高度和梭口 前部长度不变，则梭口部分 的经纱在开口时所引起的相对伸长与梭口长度的关系按前述经纱相对伸 长的表达式可得 h 2 k , 2 1 , ( l 一 1 , ) l 一 1 , ，内-潇口隆 1-2 一一 兄一l 一一 占 式中k , = 共 一 为常数 2 1 , 由上式可见， 梭口总长越长， 则经纱相对伸长越小。 为了减少经纱在 梭口 形成时的变形， 应当力求在织机上延长梭口，即将绞棒向后移。 2 )后梁的高低位置有名义位置和实际位置之分。所谓名义位置，即 总体设计在纵剖面图中所确定的后梁高低位置。 通常它是根据对称梭口 来 设计的，即画出前梭口的平分角线，此平分角线正与后梁的上表面相切。 但实际使用时的后梁位置， 往往不落在名义位置上， 而是变动后梁的高低， 形成不等张力梭口， 使上、 下层经纱具有适当的张力差， 从而使织物形成 过程中具有良 好的交织条件。 但是变动后梁位置所造成的上、 下层经纱张 力差是有一定限度的， 如果张力差过大， 经纱断头必然急剧增加，同时还 将使织物的经向强度降低。其次，由于张力差过大，上层经纱过于松弛， 开口 过程中易产生粘连不清， 结果不仅织疵增多， 且这些开口不清的部分 经纱受到额外变形， 在织口处织物形成过程中， 织物单元的织造条件被破 坏， 经纱对纬纱的作用压力增大， 从而经纱的侧向移动能力反而减弱。 布 面反映出这部分的经纱交织较紧， 左右相邻的箱齿空隙暴露明显， 以至产 生时隐时现的无一定规则的分散条影。 2 . 实践与 探讨: 1 )由上述理论可知，梭口总长越长，则经纱相对伸长越小。为减少 经纱在梭口形成时的变形和张力， 应该力求在织机上延长梭口，即将绞棒 后移。 但绞棒与后梁之间无法缩的太近， 否则绞棒或停经架的机件会碰织 轴。 而后梁的前后位置受织机占地面积的限制不能设置的太后。 而且梭口 后部的长度过大， 也将增大经纱的摩擦区域。因此本设计中， 满足织物要 求的情况下， 取消了 绞棒。 即由 后梁的前后位置决定梭口的后部长度。 在 容 纳 各 机 构 的 条 件 下 ， 本 设 计 中 1 , 二 1 2 6 1 m m ， 即 后 梁 距 织口1 7 0 1 m m o 此值己经实际检验，且由此而得i 值经前面检验也符合经纱张力要求。 2 )本次设计织机按平置梭口设计。本设计中后梁采用摆动后梁，以 2 0 满足经纱的张力要求。 一因 为 织 机 的 后 梁 与 停 经 架 的 高 低 位 置 是 决 定 织 物 质 量 和 生 产 率 的 重 要因素之一， 它们的实际位置应该在新织机试制成功投入运转后， 根据不 同织物、 机械特性， 在长期生产实践中逐步试验得出。 因此在具体设计时 要注意给后梁足够的高低调节范围。 七、卷曲辊 ( 刺毛辊)和布卷 1 .机理与探讨: 卷曲辊 ( 刺毛辊)的位置易向后靠拢，以减少占 地面积。而且它们不 能凸出在胸梁前太多， 否则操作工在操作接头时， 膝顶着布卷， 工作不便。 2 . 实践与探讨: 本设计中由于织物卷装尺寸太大， 布卷的位置移至机外。 这样才不影 响操作工操作，对机器也无影响。卷曲辊采取三辊卷取。 八、织轴位置: 1 . 机理与探讨: 织轴位置m和n ， 应使织轴与踏盘轴或综框接近，以减少占 地面积。 对织造轻质织物的织机， 其织轴的位置随梭口的放长而后移。 织轴的高低 应尽量放低，以降低织机重心。 2 .实践: 本设计中织轴距地面5 0 0 m m，距主轴1 3 0 0 m m 九、摇轴位置和打纬角 1 . 机理与探讨: 1 ) 打纬角y 是指箱 座在最前 位置时， 钢箱与 织物表面间的夹角。 打 纬角与织物形成条件的好坏有密切关系钢箱的打纬力作用在织物上的方 向不同， 打纬效果也就不同。 为了充分发挥打纬效果， 必须选择一个适宜 的打纬角。 合适的打纬角， 配以恰当的不等张力梭口， 可以有效改善布面 外观，使纬纱在织物中的配置更为理想。 2 ) 当拓座动程d和打纬角y 确定后， 设 钢箱的延长线通过摇轴中 心， 则可用下法求得摇轴的位置。箱座动程 d越长时，摇轴位置越向下，形 成长箱座角。箱座动程越短时，摇轴位置越向上，形成短箱座角。 2 . 实践与探讨: 理论上打纬角为锐角好， 但打纬角要与上、 下层经纱张力大小差异相 配合。本设计中仍采用9 0 0 的打纬角，摇轴的位置根据箱座动程，钢箱过 摇轴中心，且距地脚板2 1 5 m mo 十、主轴位置 1 .机理与探讨: 在用四连杆打纬的织机上， 主轴就是曲轴， 它的前后位置，要在能保 证容纳得下足够的综框数的条件下， 尽量向前安排，以节省地位。 它的上 下位置，由打纬机构的结构特征而定。 2 . 实践与探讨: 本设计中，主轴距胸梁己经初步确定为 1 4 9 8 m m，主轴距地脚板 3 3 0 m m。打纬机构为四连杆非轴向打纬，e 0 ，引纬器可以提前进梭口。 第二节织机各机构运动时间的配合 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 极其重要的意义。 通常用运动周期图来综合表达织机各机构的运动时间配 合关系。 运动周期图可用圆形图或方块图来表示。 织机主轴每转一转， 完 成一次交织，即开口、引纬、打纬、 送经、 卷取五个机构各完成一次运动 循环。画出主轴一回转中各机构的起迄时间，就得到织机的运动周期图。 各机构的运动时间是交错重叠的， 不同的织机， 织造参数也不一样。 而其 中平综时刻的选定， 既和打纬机构、 投梭机构的运动特征有关，又直接影 响织物的外观质量与断头率等。 平综的迟早将影响开口时间的迟早， 因此就与打纬时梭口角的大小成 一定关系。 平综提早， 打纬时梭口角就增大， 这将使经纱对织口 第一根纬 纱的包围角、 在经纱作用下纬纱的弯曲、 纬纱对经纱的包围角及打纬时纱 线间的相互压力与摩擦力等都随之增加， 因而打纬时织口处的经纱张力增 大。 打纬区宽度减小， 纬纱的反退能力减弱。 如果设想打纬结束的瞬时也 就是平综的瞬时， 平综时间为零， 则所形成的织物结构必然松散，布面无 法凭证， 且因经纱张力不均， 纱线与经纱相互纠缠在一起， 会引起经纱断 头。 同时从织物形成的打纬区宽度 ( 即打纬后织口处一根或几根经纱退出 的距离) 来看，当平综较迟时， 经纱总张力小而且极不均匀， 打纬区的宽 度很大， 纱线无法打紧。 但是， 平综提早与纱线张力增加只能到一定程度， 如果过多将使打纬时纱线断头率增高。 本设计中， 经实践验证的平综时间为2 5 3 0 ，即为 t e x o织机的平综 时间，在此取做参考值。此平综时间属于较早的平综时间，在此时间下， 打纬时由于开口 关系， 上下层经纱张力增加， 纬纱反退能力减弱，所得织 物将紧密丰满。 t e x o织机的机械、电 器工作图解在概述中已有说明， 见 图i - 2 。 这儿不再详细说明。 如前所述， 总体设计部分需经验与实践。因此， 本设计中我只能参考 相关机器。 所参考的数值都是测绘的结果， 如胸梁位置、织口 位置、主轴 位置、 摇轴位置、 后梁位置等， 这些参数在后面的计算中略有改进。 而箱 座动程、 梭口 角、 开口高度等则由以上测绘结果计算得出。 这些计算与设 计在后续章节中将陆续涉及到。 第三章四连杆打纬机构的设计及分析 引入梭口的纬纱，依靠打纬机构推向 织口，与经纱交织， 构成织物， 织物的幅宽和经纱密度， 由打纬机构中的钢箱所确定。 织物中经纱的排列 状态和经纬纱的屈曲情况，则随打纬时所具有的不同张力和变形能而定。 同时也受活动后梁高低、位置的影响。 织造工业用呢， 地毯底布， 造纸聚脂网及重型传送带等织机， 应具有 特阔幅， 超重型的特点， 一般幅宽达到4 - 1 2 m。一般认为要提高该种有梭 织机入纬率的措施之一是延长梭子通过梭道的时间。 同时在主轴转速不变 的情况下，延长引纬时间可以拓宽织机箱幅。 由 此， 制造重型阔幅织机可以用凸轮打纬机构或曲柄连杆机构来实现 以上要求。 但共辘凸轮在材质和制造等方面要求较高， 这就势必增加制造 成本。 在这方面，四连杆机构还是有一定的优点，同时， 考虑到厂家的实 际生产能力， 及充分利用己有的技术成果， 这次设计仍采用四连杆打纬方 式。 下面的内容主要从其运动分析， 设计过程展开讨论， 分析了钢箱的运 动规律。 第一节短牵手打纬机构的设计 因为短牵手打纬机构能使箱座在后方运动缓慢， 梭子的飞行时间比 较 充裕，故一般适宜于织造宽幅织物。天津一纺机正在设计的t j g k 2 0 2系 列织机，最大幅宽达到了l o m ， 故采用短牵手打纬机构比 较适合。此外， 使用短牵手打纬机构有利于降低梭速或是提高机速。 同时， 随着各种新型 无梭织机的发展，中长牵手打纬机构己经不能适用各种引纬方式的要求。 例如， 剑杆织机为了缓和剑杆的运动， 减小引纬机构的惯性负荷， 希望箱 座的运动，能放长引纬时间的条件; 又如在某些喷气织机上， 喷射纬纱的 喷嘴是固定在机架上的， 引纬时要求箱座最好静止不动， 或运动极为缓慢， 让喷嘴能对准箱座上的管道孔， 以保证纬纱的顺利飞行。 因而剑杆织机和 喷气织机相继采用了短牵手打纬机构。 在其它的新型织机上应用也逐渐增 多， 而且牵手的长度愈来愈短。 所以， 进行短牵手打纬机构的设计， 对于 其它新型无梭织机打纬机构的设计也有一定的参考意义。 图3 - 1 ( a ) 所示是此种打纬机构的 简图。 图中a为曲 轴中 心， c为牵手 栓中心，d为摇轴中心， a b为曲柄半径， b c为牵手， c d为箱座脚。牵 bc 手的长短是以牵手长度b c与曲柄半径a b的比值兰 兰的大小来表示的， ab 当 二 全 二 9 0 0 , b = (0 一 9 0 0 当r0 9 0 0 , 0 = 9 0 0 一 p 由图3 - 2 得出 传动角(0 与曲 柄转角a 的 关系如下: 设a b = a , b c = b , c d = c , a d = d 由4 b c d 得( b d ) 一 b 2 + c ， 一 2 b c c o s p ; 由4 a b d得( b d ) ， 一 a 2 + d 一 2 a d c o s a 联立解上两式，得 c o s 夕=( b + c 2 ) 一 ( a 2 + d ) + 2 a d c o s a 2 b c ( 1 ) 取曲 柄与机架共线时的两个位置为0 0 和1 8 0 0 ( 见图3 - 3 ) , 当a = 0 0 时， c o s a = l , i0 为 最小的 锐角; 当a = 1 8 0 0 时c o s a = - 1 , p 为最大的钝角。因 此在a = 0 0 和。 = 1 8 0 0 时都可能出 现最大的压力角。 在两个曲 轴位置之中， 究竟哪一个压力角最大， 将取决于四 杆的尺寸。 如果a , b