（纺织工程专业论文）喷气织机纬纱运动状态的研究.pdf

浙江理工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。本人授权浙江理工 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。 本学位论文属于 保密口，在 不保密影。 繇卅气 日期：渤年7 月弼日 年解密后使用本版权书。 指导刻币躲彳洲l f ) 日期：山，。年1 月冶日 喷气织机纬纱运动状态的研究 摘要 经过近几十年的发展，国产喷气织机引纬系统有了明显提高，但与国外喷气织机相比， 国内喷气织机在织机速度、织造效率等方面均存在较大差距，缩小这种差距的基础之一就 是要进一步弄清楚喷气引纬过程中纬纱的运动规律、各引纬工艺参数与纬纱运动速度及其 头端波动变化之间的关系。因此开展这些方面的研究对于改进和优化国产喷气织机引纬系 统、提高喷气织造效率等具有重要的理论意义和实用价值。 本文以进口d o r n i e ra w v 8 s 及国产泰坦t t - 8 0 0 喷气织机为主要研究对象，采用高速 相机系统及分段拼接的方法，测试分析了喷气织机纬纱运动速度的分布规律，结合局部跟 踪法与整体评估法对纬纱头端的波动进行了描述及表征；研究分析引纬工艺参数对喷气织 机纬纱运动状态的影响，并采用五因素五水平正交试验，探索喷气织机最优引纬组合。通 过本文的研究，得到了以下几个主要结论： ( 1 ) 泰坦t t - 8 0 0 喷气织机纬纱在整个引纬过程中基本处于加速态势，当速度到达最 大值后，开始出现急剧下滑，直至引纬结束；d o m i e ra w v 8 s 喷气织机纬纱速度分布基本 可分为四个阶段，即初始急加速阶段、中前期缓加速阶段、中后期缓减速阶段和后期急减 速阶段。 ： 。 ( 2 ) 局部跟踪法有利于认识纬纱头端飘动的具体情况，而整体评估法则可用来表征 纬纱头端波动程度的大小；在d o m i e r 喷气织机上对全棉不同细度的纬纱头端的波动状况 进行测试分析得出：随着纬纱支数的增加，纬纱头端在异型筘槽内的波动程度有所减小， 纬纱运动更加平稳。 ( 3 ) 纯棉纬纱细度在4 1 s 和8 0 s 条件下，纬纱飞行速度高且波动幅度小；当织机对纬 纱波动的允许范围较小时，选择主喷供气压力为0 3 5 m p a 可达到喷气织机对织造效率和整 体耗气量的综合要求；主一间距选择2 5 r a m 时纬纱波动较小，织机织造成本较低；辅助喷 嘴安装高度的选择原则应为：在纬纱波动满足实际织造开口条件的条件下，应选择距离筘 槽越近越好；当辅助喷嘴安装角度低于4 0 时，增加安装角度可改善辅喷气流与筘槽内引纬 气流的汇交合成效果，既能提高纬纱飞行速度又能降低纬纱在筘槽内的波动程度，当辅助 喷嘴安装角度大于4 0 时，增加安装角度反而会恶化辅喷气流与引纬气流的汇交合成效果， 不利于喷气织机的高速高效。 ( 4 ) 正交试验所选取的五种因素的主次顺序为主喷供气压力e 纬纱细度a 辅喷高 l 浙江理工大学硕士学位论文 度b 辅喷角度c 主一间距d ，最佳引纬组合为：主喷嘴供气压力为0 4 5 m p a 、纬纱细 度为8 0 s 、辅助喷嘴安装高度为4 格、辅助喷嘴安装角度为5 0 、主喷嘴与第一辅助喷嘴间 距为2 5 m m 。 本文所作的研究及得出的结论，对于认识喷气引纬过程中纬纱的运动规律、优化引纬 工艺参数、提高喷气织机效率具有一定的参考价值。 关键词：喷气织机；气流引纬；纬纱运动；状态分布；正交试验 i l ，1 1 浙江理工大学硕士学位论文 o nt h es t a t eo ff i l l i n gm o v e m e n td u r i n gw e f t i n s e r t i o no n a i r j e tl o o m s a b s t r a c t a f t e rr a p i dd e v e l o p m e n to ft h el a s ts e v e r a ld e c a d e s ，w e f t - i n s e r t i o ns y s t e mo fd o m e s t i c a i r - j e tl o o m sh a sb e e no b v i o u s l yi m p r o v e d ，h o w e v e r , t h e r ei sab i gg a pb e t w e e nd o m e s t i ca n d f o r e i g na i r - je tl o o m si ns o m ef i e l d ss u c ha sw e a v i n gs p e e da n dw e a v i n ge f f i c i e n c y , o n eo ft h e f o u n d a t i o n st on a r r o wt h eg a pi st om a k et h ef i l l i n gm o v e m e n tr u l eo ft h ew e f ty a mm o r ec l e a r l y d u r i n gw e f ti n s e r t i n g ，a n dt h er e l a t i o n s h i pa m o n gw e f ty a r n ss p e e d , h e a d e n dw a v es t a t ea n d w e f ti n s e r t i n gp a r a m e t e r s i th a sa ni m p o r t a n tt h e o r e t i c a ls i g n i f i c a n c ea n d p r a c t i c a lv a l u e t oc a r r y o u tt h es t u d y i n go ft h i sa r e aa sf o ri m p r o v i n gw e a v i n ge f f i c i e n c ya n do p t i m i z i n gt h ew e f t - i n s e r t i o ns y s t e mo fd o m e s t i ca = i r - j e tl o o m s ： r e g u l a r i t i e so ff i l l i n gm o v e m e n ts t a t ed i s t r i b u t i o no nd o m i e ra w v g sa n dt a i t a nr r - 8 0 0 a i r - j e tl o o m sw e r et e s t e da n da n a l y s e dt h r o u g hs e g m e n t a t i o n s p l i c i n gm e t h o dw i 廿11 1 i g hs p e e d c a m e r as y s t e m m e a n w h i l e ，c o m b i n i n g 埘mt h ep a r t i a lt r a c k i n ga n do v e r a l le v a l u a t i o nm e t h o d ， t h ew e f ty a r n sh e a d e n dw a v es t a t ew e r ed e s c r i b e da n ds y m b o l i z e d l a t e r , t h ei n f l u e n c eo fw e f t i n s e r t i o np r o c e s sp a r a m e t e r so nf i l l i n gm o v e m e n ts t a t eo fa i r - j e tl o o m sw a sr e s e a r c h e da n d a n a l y s e d f i n a l l y , t h eo p t i m a lc o m b i n a t i o no f w e f ti n s e r t i n gw a se x p l o r e db yu s i n gf i v ef a c t o r s f i v el e v e l so r t h o g o n a le x p e r i m e n t t h em a i nc o n c l u s i o n sa r ea sf o l l o w s ： ( 1 ) w e f ty a m ss p e e do ft a i t a nt t - 8 0 0a i r - j e tl o o mw a sk e e p i n gi n c r e a s i n gd u r i n gt h e w h o l ep r o c e s so fw e f t i n s e r t i o na n dw h e nu pt ot h em a x i m u m ，t h es p e e db e g a nt oa p p e a rs h a r p l y d e c l i n i n gt i l lt h ew e f ti n s e r t i n ge n d b e s i d e s t h ew e f ty a m sv e l o c i t yd i s t r i b u t i o no fd o m i e r a w v 8 sa i r - j e tl o o mc a nb ed i v i d e di n t of o u rs t a g e s ：t h ei n i t i a ls t a g eo fr a p i da c c e l e r a t i o n , t h e f r o mm i d d l es t a g eo fs m o o t ha c c e l e r a t i o n , t h el a t e rm i d d l es t a g eo fs m o o t hd e c e l e r a t i o na n dt h e l a t es t a g eo fr a p i dd e c e l e r a t i o n ( 2 ) t h el o c a lt r a c k i n gm e t h o di sh e l p f u lt ou n d e r s t a n dt h ew e f ty a m sh e a d e n df l o a t i n g c o n d i t i o n , a n dt h ew h o l ee v a l u a t i o nm e t h o dc a nb eu s e dt oc h a r a c t e r i z et h ew e f ty a r n sh e a d e n d v o l a t i l i t y m o r e o v e r , t h ef l u c t u a t i o ni nd i f f e r e n tf i n e n e s so fc o t t o ny a mo nd o r n i c ra i r - j e tl o o m w a st e s t e da n da n a l y s e ds ot h a tt h ew e f ty a m sh e a d e n dv o l a t i l i t yi nt h er e e dd e c r e a s e s 、析也t h e l i l i n c r e a s eo fw e f ty a mc o u n ta n dt h ef i l l i n gm o v e m e n to fw e f ty a mi sm o r es t a b l e ( 3 ) w e f ty a mg a i n sah i g hs p e e da n dag o o dh e a d e n df l o a t i n gc o n d i t i o nw h e ni t sc o u n ti s41s a n d8 03 ；t h ea i rp r e s s u r eo fm a i nn o z z l es h o u l db ec h o o s e da to 35m p aw h e nt h ef l u c t u a t i o n r e q u i r e m e n to fa i r - j e tl o o mi sn o td e m a n d i n g t h e r e f o r e ，i tc a nm e e tt h ed e m a n do fw e a v i n g e f f i c i e n c ya n da i rc o n s u m p t i o n ；t h ew e f ty a r nh e a d e n dm o t i o ni sm o r es t a b l ea n dt h ew e a v i n g c o s ti sl o w e rw h e nt h ed i s t a n c eb e t w e e nm a i nn o z z l ea n dt h ef i r s ta s s i s t a n tn o z z l ei ss e ta t2 5 m m ： p r i n c i p l eo fa s s i s t a n tn o z z l e s i n s t a l l a t i o nh e i g h ti ss e l e c t e du n d e rt h ec o n d i t i o no fw h i c ht h ew e f t y a r nf l u c t u a t i o nc a nm e e tt h ea c t u a lo p e n i n gr e q u i r e m e n t , a n da s s i s t a n tn o z z l e s i n s t a l l a t i o n h e i 咖s h o u l db ec h o o s e da sh i g ha sp o s s i b l e w h e ni n s t a l l a t i o na n g l eo fa s s i s t a n tn o z z l ei s b e l o w4 。，i tc a nb ei m p r o v e di nt h er e e dg r o o v eb e t w e e na s s i s t a n tn o z z l e s a i r f l o wa n d t h ew e f t i n s e r t i o na i r f l o wb yi n c r e a s i n gi n s t a l l a t i o na n g l e o nt h ec o n t r a r y , w h e nt h ea n g l ei sa b o v e 4 。， i n c r e a s i n gt h ea n g l ew i l lw o r s e nt h ee f f e c to fa i r f l o ws y n t h e t i c ，w h i c hi su n h e l p f u lt oh i g hs p e e d a n de f f i c i e n c yo fa i r - je tl o o m ( 4 ) t h ep r i m a r ya n ds e c o n d a r ys e q u e n c eo ft h e5f a c t o r so f ：w e f t i n s e r t i o ni s ：t h em a m n o z z l e sa i rp r e s s u r ee w e f ty a r nc o u n ta a s s i s t a n tn o z z l e s i n s t a l l a t i o n h e i g h tb a s s i s t a n t n o z z l e s i n s t a l l m i o na n g l ec t h ed i s t a n c eb e t w e e nm a i nn o z z l ea n dt h ef i r s ta s s i s t a n tn o z z l ed t h eb e s tc o m b i n a t i o no fw e f ti n s e r t i o nf a c t o r si s a s f o l l o w s ：m a i nn o z z l ea i rp r e s s u r ei s0 4 5 m p a , w e f ty a mc o u n t si s8 0s ，a s s i s t a n tn o z z l e s i n s t a l l a t i o nh e i g h ti st h e4 t hl i n e ，a s s i s t a n t n o z z l e s i n s t a l l a t i o na n g l ei s5 0 ，t h ed i s t a n c eb e t w e e nm a i nn o z z l ea n dt h ef i r s ta s s i s t a n tn o z z l ei s 2 5 m m t h er e s e a r c ha n dc o n c l u s i o n si nt h i sp a p e rh a v ea ni m p o r t a n tr e f e r e n t i a lv a l u et oa i r - j e t l o o mi nm a k i n gt h ef i l l i n gm o v e m e n tr u l eo fw e f ty a m c l e a r l yd u r i n gw e f t i n s e r t i o n , o p t i m i z i n g w e f t - i n s e r t i o np a r a m e t e r sa n di m p r o v i n gw e a v i n ge f f i c i e n c yo f a i r - j e tl o o m s k e y w o r d s ：a i r - j e tl o o m ；a i rf l o wi n s e r t i o n ；f i l l i n gm o v e m e n t ； e x p e r i m e n t i v 浙江理工大学硕士学位论文 摘要 目录 i a b s t r a c t m 第一章绪论1 1 1 前言1 1 2 喷气织机综述1 1 2 1 喷气织机的发展1 1 2 2 喷气织机引纬系统组成2 1 2 3 喷气织机的技术进步3 1 3 纬纱运动状态国内外研究现状4 1 3 1 主喷嘴及其喷射气流流场分布的研究4 1 3 2 辅助喷嘴及其喷射气流流场分布的研究5 1 3 3 主辅喷嘴合成气流的研究6 1 3 4 纬纱动力学分析的研究6 1 4 课题研究的目的与意义7 1 4 - 1 测试分析纬纱运动过程，改善引纬质量7 1 4 2 优化引纬组合，确保高速低耗：。8 15 课题研究的主要内容：一8 第二章喷气引纬气流及纬纱动力学理论基础1 0 2 1 喷气引纬气流及其性质l o 2 2 喷气引纬流场分布1 1 2 2 1 主喷气流场分布规律_ ：1l 2 2 2 辅喷气流场分布规律_ ：“一1 2 2 3 纬纱动力学理论基础：1 3 2 3 1 气流对纬纱的牵引力1 3 2 3 2 纬纱所受到的阻力1 6 2 4 纬纱运动方程18 2 5 刀、l 砉19 第三章喷气引纬纬纱运动全程分析2 0 3 1 纬纱运动速度分布的研究一2 0 3 1 1 纬纱飞行速度测试方法2 0 3 1 2 实验设备及其参数设置2 0 3 1 3 纬纱运动状态测试装置2 2 3 1 4 纬纱速度实验分析处理方法一2 4 3 1 5t f - 8 0 0 喷气织机纬纱运动学参数的测试与分析2 6 3 1 6d o m i e r 喷气织机纬纱运动学参数的测试与分析一2 8 3 2 引纬过程中纬纱头端飘动分布的研究。3 0 3 2 1 纬纱在筘槽内的实际运动状态：3 0 3 2 2 纬纱波动状态测试与表征方法3 1 3 2 3 纱线细度对纬纱头端波动的影响3 3 3 3d 、 右3 8 浙江理工大学硕士学位论文 第四章d o m i e ra w v s s 喷气织机纬纱飞行速度的研究 4 1 引纬系统组成对纬纱飞行速度的影响4 0 4 1 1 实验方案4 0 4 1 2 实验结果分析4 0 4 2 主辅喷嘴供气压力对纬纱飞行速度的影响4 2 4 2 1 实验方案：4 2 4 2 2 引纬全程纬纱速度分布的结果与分析4 2 4 2 3 不同引纬阶段纬纱速度分布的分析4 4 4 3 卅、结4 8 第五章引纬参数对喷气织机纬纱运动状态的影响5 0 5 1 纬纱细度对纬纱运动状态的影响5 0 5 1 1 纬纱细度对纬纱飞行速度的影响5 l 5 1 2 纬纱细度对纬纱波动状态的影响5 3 5 2 供气压力对纬纱运动状态的影响：5 3 5 2 1 供气压力对纬纱飞行速度的影响5 3 5 2 2 供气压力对纬纱波动状态的影响5 5 5 3 主一间距对纬纱运动状态的影响5 7 5 3 1 主一间距对纬纱飞行速度的影响：5 7 5 3 2 主一间距对纬纱波动状态的影响5 8 5 4 辅助喷嘴安装高度对纬纱运动状态的影响- 6 0 5 4 1 辅助喷嘴安装高度对纬纱飞行速度的影响6 1 5 4 2 辅助喷嘴安装高度对纬纱波动的影响6 2 5 5 辅助喷嘴安装角度对纬纱运动状态的影响一“ 5 5 1 辅助喷嘴安装角度对纬纱飞行速度的影响o 6 5 5 5 2 辅助喷嘴安装角度对纬纱波动的影响：o 6 6 5 6d 、i i 占：6 8 第六章最优喷气引纬参数的探索 6 1 正交试验设计法简介一6 9 6 2 试验方案6 9 6 3 试验结果与分析7 0 6 3 1 直观分析法7 0 6 3 2 方差分析法7 3 6 4d 、结7 6 第七章结论与展望 7 1 结论7 7 7 2 课题展望一7 9 参考文献 硕士研究生期间发表的论文 致谢 8 0 8 7 8 8 浙江理工大学硕士学位论文 1 1 前言 第一章绪论 气流引纬是利用引纬气流与纬纱在异型筘槽内的速度差所产生的摩擦力来牵引纬纱 通过梭口的，与其他几种无梭织机相比，喷气织机具有高速、高效、低噪音、品种适应性 广等优点【1 引。近几十年来，特别是伴随着电子技术和计算机技术的广泛应用，喷气织机自 动化和智能化程度得到了很大幅度地提高，使其已成为发展最快的一种无梭织机。早期喷 气织机仅限于生产简单的棉织物，而现在可用于织制提花毛巾织物等复杂结构织物。由于 喷气引纬加速比较缓和，无捻纱、网络丝和变形纱等都可用作纬纱。在多色纬织制方面， 目前较为成熟的最大色纬数为8 1 2 种，也可进行混纬织造。鉴于喷气引纬方式合理，运转 操作简便安全且入纬率高等诸多优点，喷气织机已被公认为目前最具发展前景的无梭织机 专一【3 】 ，l o ： ： 经过近几十年的发展，国产喷气织机的织造水平有了明显提高，但与世界先进水平还 有一定的差距。与国外喷气织机相比，国内喷气织机在平均无故障工作时间、织机速度、 纬纱运动平均速度、耗气量等方面均存在较大差距】，缩小这种差距的基础之一就是进一 步弄清楚喷气引纬过程中纬纱的运动规律、喷气织机各引纬参数与纬纱运动速度及其变化 规律之间的关系，以达到改善引纬气流场分布和纬纱运动状态的目的。 1 2 喷气织机综述 1 2 1 喷气织机的发展 在织机的发展过程中，无论是人力织机、机械动力织机，还是自动换梭或换纡的自动 织机，都未能消除有梭引纬方式所固有的缺陷，引纬速度的提高受到了限制。因而，人们 不断探索新的引纬方式，力求能够在织造技术上取得新的突破，喷气引纬就是在这种探索 中应运而生的一种新的引纬方式1 6 。用压缩空气通过喷嘴喷射引纬的设想最早是由美国的 b r o o k s 于1 9 1 4 年提出的，但是喷气引纬技术的重大突破，如：荷兰的t e s t r a k e 辅助喷嘴， 美国的b a l l o w 异形筘和捷克的组合管道片等，却是在这设想逐步进入实用阶段以后才出 现的。喷气引纬的研究工作始于上世纪3 0 年代，但直到1 9 4 9 年，捷克斯洛伐克才生产出了 第一台p 4 5 型喷气织机。随着空气动力学理论的发展、防气流扩散及提高纬纱飞行稳定性 浙江理工大学硕士学位论文 的研究的深入，喷气织机取得了较大进展，使得喷气织机的发展进入了一个新的阶段【丌。 进入2 0 世纪8 0 年代以后，喷气技术的突破性进步以及电子计算机、传感器及变频调速 技术的应用，大大提高了喷气织机的速度和自动监控水平。经过近3 0 年的不断改进，现代 喷气织机已具有速度高、自动监控水平高、产品质量高、品种适应性强等许多优点，成为 无梭织机中发展最快的机型。新型喷气织机采用了许多先进技术，如：电子控制喷气引纬、 寻纬、电子送经、电子卷取、经纬向断头的检测及原因分析、纬向断头自动修复、机器停 车自动控制等【8 】。 喷气引纬方式已形成了单喷嘴引纬和主辅喷嘴接力引纬两大类型。在防止气流扩散方 面也有两种方式，即管道片方式和异型筘方式。由引纬方式和防止气流扩散方式的不同组 合形成了喷气织机的三种引纬形式【9 】。单喷嘴加管道片的引纬形式，管道片的应用极大地 减少了引纬气流的横向扩散，但该引纬形式由于完全依靠一只喷嘴喷射气流来牵引纬，使 得织物幅宽较窄；主、辅喷嘴加管道片的引纬形式采用主、辅喷嘴接力来完成引纬，极大 地增加了织物幅宽，但在接力引纬过程中，纬纱伸直度较差；主、辅喷嘴加异型筘的引纬 ： 形式创造性地将防气流扩散装置与钢筘合二为一，发明了异型筘，这种引纬形式在宽幅、 高速和品种适应性等方面优势明显，为现代喷气织机所广泛采用。 1 2 2 喷气织机引纬系统组成 。 。 弓i 纬机构是喷气织机五大机构中的关键机构，引纬装置的正确安装与协调工作保证了 喷气织机的正常引纬【1 0 l 。典型的异型筘多喷嘴喷气引纬系统主要由储纬器、主喷嘴、剪刀、 辅助喷嘴、异型筘、探纬器等组成【1 1 1 3 1 ，如图1 1 所示。 图1 1 喷气织机引纬系统组成 从筒子1 上退绕下来的纬纱2 缠绕在定长储纬器3 的鼓轮上，然后依次穿过固定主喷 嘴5 、活动主喷嘴6 。在引纬时，压缩空气经主喷嘴喷出，牵引纬纱在异型筘9 的筘槽中 飞行；为了防止气流因扩散造成的引纬气流速度的降低，由辅助喷嘴1 3 向筘槽补充气流， 2 浙江理工大学硕士学位论文 使纬纱头从织机供纬侧飞行到出纬侧，完成引纬。随后钢筘将引入的纬纱打入织口，使经 纬纱交织形成织物。在主喷嘴出口处的剪刀7 剪断纬纱，为下次引纬做好准备。其中辅助 喷嘴的数量与织机幅宽有关，储纬器除能定长供纬外，还能起到均匀纬纱张力的作用，以 避免筒子退绕半径不同造成纬纱张力的波动，第一探纬器探测是否短纬，第二探纬器探测 是否断纬【1 4 1 。 1 2 3 喷气织机的技术进步 早期的喷气织机有许多缺陷，1 9 6 0 年世界上第一台喷气织机由于射流技术不成熟，喷 射的气流速度及压力损失大，只能生产普通的单色窄幅平纹织物，织机速度低、织物质量 差。2 0 世纪8 0 年代，喷气织机在技术上进入了成熟阶段，以其独特的技术特征、明显的经 济效益和日益扩大的生产品种，在无梭织机领域中占有越来越重要的地位。进入2 1 世纪后， 随着喷气织机品种适应性的扩展，喷气织机更是成为了许多纺织企业在选择新型织机时的 首选。 ： 入纬率不断增加。喷气织机的引纬是靠气流束，属于自由引纬，特别是异形筘和接力 喷嘴技术的成熟，减少了气流束的散失，使它成为新型织机中引纬率最高的一种。由于喷 嘴喷射气流的动作是经过电子计算机控制电磁阀的启闭运动来完成的，相对于一定织机转 速下，多喷嘴织机上的电磁阀启闭运动的频率可以相应降低，因此喷气织机主喷嘴喷射气 流的喷气引纬频率可大大提高。一般喷气织机的入纬率已高达2 0 0 0 2 5 0 0 m r a i n ，如日本 t o y o t a ( 丰田) 公司和德国d o m i e r ( 道尼尔) 公司生产的喷气织机入纬率已达n 2 5 0 0 m m i n 以上，而日本津田驹公司生产的喷气织机入纬率可达3 2 0 0 m m i n 以上。 自动控制水平不断提高。先进喷气织机对开口( 采用电子多臂) 、引纬、送经等机构都 采用微机进行调整和控制，使织机具有自动到位，自动控制经纱张力，自动对织口，自动 寻断纬等功能，对织机的控制更为精确可靠，大大减少了织疵和工人劳动强度，产品质量 得到保障，下机一等品率达到9 8 以上。喷气织机自动控制及通讯网络系统，可实现对全 车间织机的集中控制管理，还可完成各种自动统计功能，分析各机台状况，找出失常机台， 生产效率大大提高，喷气织机已成为自动化程度最高的无梭织机。 品种适应性不断扩大。经过近几十年的发展，喷气织机的适应性在幅宽、多色纬织造、 织物厚度等方面都已赶上或超过了剑杆和片梭织机。由于喷气织机辅助喷嘴的接力引纬， 使织机幅宽从1 9 9 1 年以前的1 9 0 c m 2 8 0 c m 发展至l j 4 0 0 c m 再至i j 5 4 0 c m 左右等，并且随着时间的 推移，喷气织机织造幅宽还会有所增加。喷气织机已配备了由电子计算机软件程序控制的 3 浙江理工大学硕士学位论文 多色引纬系统，引纬颜色从4 色至1 2 色可任意根据织物要求变换纬纱颜色，同时也可根据产 品品种的不同选用不同性质和原料的纬纱。喷气织机应用了电子提花、电子多臂等开口技 术后，织物品种的适应性大大提高。d o m i e r ( 道尼尔) 电子提花钩针已在1 0 0 0 0 个以上， t s u d a k o m a ( 津田驹) 公司采用正反向电子多臂及电子提花开口装置，p i c a n o l ( 毕加诺) 公司也增加了各式电子开口系统，电子提花可以做到无综框提花。 总之，经过近几十年的发展，喷气织机的织造技术有了很大的提高，速度高、效率高、 质量好、产品适应性广。过去只能在剑杆织机和片梭织机上生产的品种，现在大都可以在 喷气织机上生产。在2 1 世纪喷气织机已经在许多纺织领域里广为应用，并取得比任何无梭 织机都快的发展速彪”】。 1 3 纬纱运动状态国内外研究现状 自2 0 世纪7 0 年代喷气织机开始应用于生产实践以来，喷气织机利用喷射气流来牵引纬 纱的引纬方式，克服了投梭机构难以克服的惯性，并采用了大量先进的控制技术，使喷气 织机性能大大提高。目前，国内外对喷气织机的综合性研究主要集中在扩大织造范围、提 高织物品质、降低能耗、提高速度等领域【1 泓】。而国内在对喷气引纬技术的研究上，由于 对技术的引进在很大程度上仍停留在引进、仿造、再引进的循环当中，缺乏创新和拥有自 主知识产权的新的技术的出现，与国外一些著名厂家如：日本t s u d a k o m a 公司、t o y o t a 公 。 司、意大禾l j p r o m a t e c h 公司、比利时p i c a n o l 公司的技术差距很大【2 舛6 1 。 与国外新型喷气织机相比，国产机型在引纬工艺上存在诸多缺点，如纬纱张力不均匀， 毛羽、断头较多，织造效率较低，对国产喷气织机性能的改进刻不容缓。目前国内外对喷 气织机引纬系统及纬纱运动状态的研究主要集中在主、辅喷嘴结构及其喷射气流场的分 布、引纬过程中纬纱所受到的作用力及其运动方程的理论推导等方面，而对于纬纱在异型 筘槽内的运动状态分布，引纬工艺的组合优化等方面尚需进一步的探索与研究。 1 3 1 主喷嘴及其喷射气流流场分布的研究 国内外有关主喷嘴的研究主要集中在主喷嘴设计优化、喷射气流流场分布及其测试与 模拟等方面。对目前主喷嘴的设计而言，应尽量使得喷嘴内部的气流稳定( 即层流化) ，气 流速度能够稳定地增加到音速。由于国产喷嘴技术性能和使用性能大多落后于国外产品， 无法取代进口，故喷嘴的研制一直是制约国内喷气织机技术水平提高的难题之一。 对于主喷嘴喷射气流模拟与测试方面，早期的研究工作集中在喷气织机引纬系统的数 4 浙江理工大学硕士学位论文 据自动采集以及气流、纱线速度的测试方面。a d a n u r 和m o h a m e d 利用一个喷气织机射流引 纬过程中的自动化数据采集模型，初步实现了喷气织机引纬工艺的模拟【2 7 1 ，其他的研究者 【2 8 】基于流体力学、管流摩擦理论、湍流理论等理论模型，通过将引纬工艺过程看作等熵绝 热过程、等压等容过程进行分析。实验数据与流场分布理论模型都能较好地吻合。在国内， 整套成型测试实验台的搭建起步较晚，由于待测的喷嘴口径比较小，直接用探头测试很容 易干扰喷嘴内部流场的分布，大多数实验通过遵循比例模型与原型的马赫数或雷诺数相似 的原则，来对比例模型的主喷嘴内部作相关的仿真测试，结果发现，这种结合激光多普勒 测试仪进行的模型测试基本能够模拟真实的流场分布情况。 而对于主喷嘴气流特性的研究，从气流对纱线作用的本质出发，描述了纱线在引纬过 程中的理论运动公式，得出纱线速度和气流速度在引纬时间范围内的关系曲线，国内研究 者曾利用激光多普勒测试系统通过改变喷孔处的供气压力、流量以及由此产生的轴向、径 向速度分布，进行了详细的测试工作，所得到的结论与s a l a m a 等人是一致的。即：供气压 力决定气流速度，进而决定纱线速度，气流速度达到音速后进入饱和状态，气流对不同纱 线的牵引力随着气流达到临界速度的增加而增加。射流在轴线上最大速度衰减规律，是喷 气织机研究者们最感兴趣的问题之一，速度衰减的快慢直接影响到引纬质量。早期研究者 们曾对射流轴线上的速度衰减做过测试，实际的测试曲线与圆形轴对称紊流射流的模型吻 合，同时验证了流体力学中经典的圆射流理论模型适用于流场射流的分析。实际测试发现 主喷嘴的气流压力衰减率存在一个峰值，应尽量延长主喷嘴气流衰减峰值的距离，使主喷 气流尽量多地射入筘槽内，以减小主喷气流在引纬过程中的能量损失。 1 3 2 辅助喷嘴及其喷射气流流场分布的研究 图1 2 辅助喷嘴的孔数与孔形 辅助喷嘴是气流控制系统的关键零部件，其工作性能的好坏将直接影响到整机的正常 运转和织物的产品质量【2 9 1 。辅助喷嘴为上扁下圆的薄壁不锈钢冲压件，其喷孔的数目和形 5 浙江理工大学硕士学位论文 状因生产厂家不同而不同，目前常用的有单孔、双孔、多孔、圆孔和方孔等，如图1 2 所示。 国内外对辅助喷嘴的研究主要集中在气流特性与流场分布上面，已推导出辅助喷嘴出 口处气流速度与气压及其他因素之间的理论公式，但对于辅助喷嘴的安装高度、间距和喷 射角度等参数对纬纱实际运动状态的影响关系仍需进一步的研究。 1 3 3 主辅喷嘴合成气流的研究 在气流合成领域，由于射流间的碰撞规律很复杂，目前还没有完整的理论体系，研究 者们在以涡偶代替射流的基础上，通过在平面上补充复位势和适当强度的点源，建立起适 用于射流引纬的三维结构，提出两射流合成规律【3 0 1 。该规律提供了两射流合成的理论依据， 从而形成了相对简单的数学模型。 实验研究结果表明：当辅助喷嘴的喷射角o r , 越大，辅助喷嘴的出口速度就越大，两喷 射气流的合成速度越大，当辅助喷嘴口径越大时，应适当增加喷射角。随后有关的实验表 明增加辅助喷嘴射流与主喷嘴的交角可以获得较大的平均速度，使纱线获得较大的牵引 力，但离散系数较大，减小交角有利于纱线稳定飞行，减小喷嘴间距有利于流场分布均匀。 1 3 4 纬纱动力学分析的研究 气流对纬纱牵引力的大小由气流的动压，气流对纱线的绕流面积和气流对纱线的摩擦 系数三者所决定1 3 1 1 。在微元纱段d l 上气流对纬纱的牵引力d f 为： 卵= 圭c ，秒州( 矿一u ) 2 d 式中：c f 气流对纬纱的摩擦阻力系数；p 一气流密度，与气流速度存在函数关系；v 气流速度；d 一纱线的直径；u 一纬纱飞行速度。 在计算时，参数p 、l 、d 、v 、u 均由纱线与气流的作用条件所确定，而摩擦系数c 坝0 是一个由众多因素所决定的复杂参数，气流对纱线的作用主要跟以下几个方面有关【3 ”4 1 ： ( 1 ) 供气压力。压力的大小直接影响气流的速度，当气流速度接近音速的时候，气 流速度随供气压力