（纺织工程专业论文）试样整经机的若干关键技术的研究[纺织工程专业优秀论文].pdf

摘要 摘要 随着国内纺织市场的竞争日益激烈，产品品种开发及变化的节奏也逐渐加 快，以及小批量的定单不断出现，原有的分批、分条整经机已经无法满足需要， 试样整经机应运而生。试样整经机具有品种适应面广、反应速度快、耗纱少及筒 子数量少等独特的优点，逐渐受到纺织企业的青睐。然而，这是一种处于不断完 善中的机型，国内外相关的研究资料极少。目前，只有德国卡尔一玛雅 ( k a r l - m a y e r ) 或日本铃木( s u z u k i ) 公司的产品。国内有厂家批量试生产，但 技术落后、规模很小。对于这种新颖的整经设备，还存在一些关键技术有待解决。 本课题详细叙述试样整经机的分类，各种试样整经机的工作原理，以及关 键部件的结构和作用，通过比较它们的优劣，提出了试样整经机的发展趋势：纱 线张力均匀、波动小；增加整经长度；高产、智能化、自动化。然后，针对几个 设备技术进步中的关键技术问题进行理论分析，并提出相应的改进措施，主要包 括以下内容： 1 斜板的各个工艺参数的选择。首先列举了试样整经机对斜板的要求，即 a 纱线可以在斜板上滑移；b 纱线的速度不能太小，否则斜板上易发生纱线堆积， 甚至缠绕；c 斜板的斜角0 不大于6 0 。( 受机器空间的限制) 。然后，对前两个要 求展开讨论，将所求的0 的极限值综合，可获得0 的取值范围是( 2 8 。，6 0 。) 。 最后，用实验加以验证0 的下限，结果表明，该取值范围是可行的。 2 分析以往两种试样整经机，即定幅卷绕试样整经机、规整卷绕试样整经 机。指出这两种整经机的利弊，及其成因。同时，提出一种新型的卷绕方法一 定幅规整卷绕法( 该方法已申请专利，专利申请号为0 3 1 4 1 7 8 25 ) ，并推荐了相 应的机械结构； 3 从筒子架到支撑盘之间，绕纱路线的长度变化会影响张力的均匀性。对 此本文作了理论和实验分析。为消除这种张力不匀，必须在绕纱机构上实现理想 的绕纱路线。然而，在现有的机型上是无法实现的。为此，本文提出一种新的试 样整经机的绕纱路线转盘式复合绕纱路线( i e 在申请专利) ，可完全实现理 想的绕纱路线，完全消除了因绕纱路线长度的变化引起的张力不匀。 4 在d h - - 3 型试样整经机的运行中，会经常发现分绞时纱线张力过大的 现象。本文详细叙述了这种现象，通过理论研究及实验分析解释其起因，并提出 相应的改进措施，即加装分绞张力补偿器。设计的分绞张力补偿器有两种：普通 型和改进型。 综上，通过对四个关键的技术问题研究，本文为新一代试样整经机的设计 和使用开辟了具有一定参考价值的研究路线，同时为后人进一步研究提供了理论 基础和研究方法。 关键词：试样整经机，张力，卷绕，分绞，斜板，绕纱路线 a b s t r a c t s t u d y o bs o m e k e yq u e s t i o n s o ft h es a m p l e w a r p e r a b s t r a c t a st h ec o m p e t i t i o ni nc h i n e s et e x t i l em a r k e tb e c o m e sf i e r c e ra n df i e r c e r , t h e l i f e - s p a no fp r o d u c t sb e c o m e ss h o r t e r a n ds h o r t e r s m a l l b a t c ho r d e r so c c u rm o r e f r e q u e n t l yt h a nb e f o r e b e a mw a r p e r sa n ds e c t i o nw a r p e r sc a n n ol o n g e rs a t i s f yn e w n e e d ss os a m p l ew i p e r sa r en e e d e db e c a u s eo fi t sf i t n e s st om a n yk i n d so fy a r n ， q u i c kr e s p o n s e , l e s sy a r nc o n s u m p t i o na n d l e s sb o b b i n s ，t h e s a m p l ew a r p e r i s w e l c o m e db ym a n yt e x t i l em i l l sb u ta sar e l a t i v e l yn e wm a c h i n e ，l i t t l ei n f o r m a t i o n a b o u ti ti sa v a i l a b l e n o wo n l yt w oc o m p a n i e s ，k a r l - m a y e ri ng e r m a na n ds u z u k ii n j a p a n ，c a nm a k ei t t h r o u g hs o m ec i v i l f a c t o r i e st r yh a r dt om a k ei ts o m ek e y q u e s t i o n sa r ew a i t i n g t ob er e s o l v e d a tf i r s tt h ec l a s s i f i c a t i o n ，p r i n c i p l e sa n ds o m ek e yp a r t so fs a m p l ew a r p e ra r e i n t r o d u c e di nt h i sp a p e r t h e nt h r o u g hc o m p a r i n gd i f f e r e n ts a m p l ew a r p e r s ，t h et r e n d o fs a m p l ew a r p e ri s p o i n t e do u t t h et r e n di st h a tas a m p l ew a r p e rm u s th a v e h o m o g e n e o u st e n s i o n , l o n gw a r p e rl e n g t h , a n dh i g hp r o d u c t i v i t y , a n d s h o u l db e i n t e l l i g e n t i z e d a n da u t o m a t i z e dt h e na i m i n ga ts o m ek e yq u e s t i o n si nm a c h i n e d e s i g n , t h i sp a p e r w i l lb r i n gf o r w a r ds o m es u g g e s t i o n s ： 1d e t e r m i n a t i o no fs o m e p a r a m e t e r s o f b e v e lb o a r d t h e p a r a m e t e r s o f b e v e lb o a r da r ed e t e r m i n e da c c o r d i n gt ot h er e q u i r e m e n t s o f s a m p l ew a r p e r s at h ey a mc a n r u no nt h eb e v e lb o a r d ； bt h es p e e do fy a mm u s t n tb et o ol o w o t h e r w i s e ，ai r r e g u l a ro r d e ro f y a r n w i l lh a p p e n ； ct h eo b l i q u i t y 0 o fb e v e lb o a r dm u s t n te x c e e d6 0 。，b e c a u s eo ft h e l i m i to f m a c h i f i e sr o o m t h e nt h ep a p e rw i l la n a l y s et h er e q u i r e m e n t saa n dbr e s p e c t i v e l y a n di t c o n c l u d e st h a t0 ( 2 8 。，6 0 。) a tl a s tt h el i m i to f 0 w i l lb ep r o v e db ys o m ee x p e r i m e n t s ； 2 c o m p a r i n gt w ok i n d so fs a m p l ew a r p e r ：s t e n t e r i n gw i n d i n gs a m p l ew a r p e r a b s t r a c t a n dr e g u l a rw i n d i n gs a m p l ew a r p e r , t h i sp a p e r p o i n to u tt h e i rs h o r t c o m i n g s t h e nt h i sp a p e rp r o p o s e san e ww i n d i n gw a y ：s t e n t e r i n gr e g u l a rw i n d i n g s a m p l ew a r p e r , t h i sw a y i s p a t e n t e d ，w h o s ec o d ei s0 3 1 4 1 7 8 25 a n dt h i s p a p e r r e c o m m e n d sam e c h a n i s mt or e a l i z ei t 3 t h eh o m o g e n e o u so ft e n s i o nc h a n g ew i t ht h el e n g t ho f y a r nf r o mw a r pc r e e l t of a c eb o a r dt h i sp a p e ra n a l y s e st h e p h e n o m o n a n dc a r r i e so u ts o m e e x p e r i m e n t sf o ri t a n dc o n c l u d e st h a tf o re l i m i n a t i n gt h i si r r e g u l a r i t y , w e m u s tr e a l i z ea ni d e a lr o u t eo f y a mi nt h es a m p l e w a r p e t la s i si m p o s s i b l ef o r c u r r e n tm a c h i n e st h i s p a p e rs u g g e s t s an e ww a y t u r n p l a t ec r e e lt o r e a l i z et h ei d e a lr o u t e , a n de l i m i n a t et h i si r r e g u l a r i t y ； 4 t o oh i g hy a r nt e n s i o nw h i c ho f t e no c c u r si ni t su s e , i sam a j o r d i s a d v a n t a g e o fad h 一3 s a m p l ew a r p e r t h ep a p e rg i v e sad e t a i l e dd e s c r i p t i o no ft h e p h e n o m e n o n t h ec a u s e sa r ef o u n db ya n a l y s e sa n de x p e r i m e n t s t h e na s o l u t i o ni sb r o u g h tf o r w a r di ti sl e a s i n gt e n s i o n c o m p e n s a t o r a n d i th a st w o m o d e l s ：n o r m a la n db e t t e r m e n t i naw o r d ，t h r o u g ha n a l y s e so ft h ef o u rk e yp r o b l e m sm e n t i o n e da b o v e ，t h i s p a p e rp o i n t s aw a yf o rd e s i g n i n ga n du s i n gn e ws a m p l ew a r p e r s a n di t o f f e r sat h e o r yb a s et os t u d i e si nt h ef u t u r e x i af e i ( t e x t i l ee n g i n e e r i n g ) s u p e r v i s e db yz h us u k a n g k e yw o r d s ：s a m p l ew a r p e r t e n s i o n ，w i n d i n g , l e a s i n g ，t h el e n g t ho fy a r n f r o mw a r pc r e e lt of a c eb o a r d 攻读学位期间发表的学术论文： i 夏飞，朱苏康，试样整经机的工作原理及技术进步，国外纺织技术，2 0 0 3 ，1 0 ， 2 8 2 夏飞，朱苏康，试样整经机纱层定幅规整卷饶机构，国家专利局，0 3 1 4 1 7 8 2 5 附件二： 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八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。 保密口，在年解密后适用本版权书。 本学位论文属于 不保密d o 学位论文作者签名良 日期：3 年，2 月2 0 日 冬球 指导教师签名：，夕卜1 k 日期必年工目励日 致谢 任何一篇硕士论文都是一项系统工程，以我的论文为例，仅靠我个人努力 是不可能完成的，这里面凝结着许多老师、同学、朋友的心血，它是许多师长关 爱、同学友谊的结晶。 首先要感谢我的导师朱苏康教授，导师严谨的学术作风以及平易近人的态 度给我留下了深刻的印象，是我终身学习的楷模。另夕卜，论文的完成还得到了陈 人哲教授理论指导。在论文修改阶段，郎军、杨红英、宋均燕等同学也给与了大 力支持，在此向他们致以诚挚的谢蒽。 另外，感谢本论文调研阶段得到的江苏阳光集团的季有伟、曹秀敏同志给 予的帮助和配合。 值此论文完成之际，谨向他们表示由衷的敬意和诚挚的感谢 第一章综述 第一章综述 众所周知，传统整经作为织造的一个重要步骤，其方法可分为：分批整经、 分条整经、分段整经和球经整经1 1 1o 他们有一个共同点：将筒子架上的几百根纱 线同时卷绕到整经滚筒或整经轴上。这对于大批量生产非常有效，但对于打小样 或新产品小量试织来说，并不是很经济的。首先，为了仅仅几十米的织物需要生 产一定批量的筒子。其次，几百个筒子整经和后续的浆纱中造成的回丝也是很大 的浪费。再次，整经、浆纱工艺流程长，需花费大量的时间和精力，加工周期也 长，不符合快速反应的要求。 试样整经机( s a m p l e w a r p e r ) 又称单纱整经机，可以用一只或几只原纱筒子 ( 免浆的经纱) 或浆纱筒子( 经单纱浆纱机加工) 的纱线加工织轴，从而避免了 上述的弊病。其加工的织轴用于阔幅无梭或有梭织机上试织小样，所以织造加工 及后整理得到的小样织物在风格、性能上接近批量生产时的产品。织轴的绕纱长 度为7 米的倍数，通常在1 0 0 米以内。由于简化了原有的耗纱量大、工艺流程长、 响应速度慢的加工环节，因此该机器是新品开发和织物小样试织的强有力工具。 随着市场竞争的日益激烈，纺织品的花样繁多且更新极快，试样整经机逐渐受到 纺织企业的青睐。 一目前，国内使用的试样整经机大多是德国卡尔一玛雅( k a r l m a y e r ) 或日本 铃木( s u z u k i ) 公司的产品。国内有厂家批量试生产，但规模不大。 一试样撼经机的绕纱原理 试样整经机的筒子架分 为固定式和旋转式两种，图 1 1 为固定式筒子架试样整 经机。纱线l 从筒子架上的 筒子2 抽出，穿过储纬器3 ( 以减少张力波动) 、压电陶 瓷式断头及双纱自停装置4 和上、下横档之间的张力补图11 固定式筒子架试样整经机 偿盘5 ，绕过支撑盘6 ，被绕纱指7 卷绕到滚筒8 上的梯形斜板9 ( 简称斜板) l 第一章综述 直至滑落在沿滚筒8 圆周分布的1 6 根传送带1 0 上。然后，传送带载着纱线向另 一端( 图示右端) 运动，形成纱层。同时，分绞棒1 1 对落下的纱线进于亍分绞。 每当绕纱指7 旋转了预先设置的圈数n ( 织轴整经长度为n 与滚筒周长之积) 后，传送带1 0 会移动一定距离( 织轴上两根纱线的间距) 。同时，换纱机构( 图 中未标) 会根据织物组织的需要，及时升降卷绕车速，换纱。待整个绕纱工作完 毕后，从一根分绞棒处剪断纱线，然后把滚筒上纱线卷绕到织轴上，完成整经工 作。 二试样整经机的主要工作部件 2 1 筒子架 筒子架分为固定式筒子 架和旋转式筒子架。 2 1 1 固定式筒子架 其结构和工作原理前面 已经叙述。 1 2 1 2 旋转式筒子架 旋转式筒子架的结构简 图如图1 2 示。8 根纱线l 从转盘2 上相应的筒子3 抽 出，经过各自的储纬器4 后 绕过支撑盘5 ，分别被8 根图1 2 旋转筒子架的结构简图 绕纱指6 相继地卷绕在梯形斜板7 ，直至滑落到滚筒8 上的传送带9 上。同时分 绞棒l o 对各根纱线进行分绞。在工作过程中，整经机不换纱。待整个绕纱完毕 后，从一根分绞棒处下剪，进行织轴卷绕。完成整经丁作。 整经质量控制的关键是经纱张力的均匀性也1 。旋转式筒子架加工的经纱张力 比较均匀t 而固定式筒子架存在着经纱张力不匀的弊病，这与固定式筒子架经常 换纱有关。旋转式筒子架可同时卷绕八根纱线，与固定式筒子架的一根纱线卷绕 相比，其生产效率大大提高 3 1o 但是，旋转式筒子架主要适用于经纱为素色( 白 织) 的织物加工。而固定式筒子架既可用于色织物又可用于素色织物加工。 第一章综述 图13 新型筒子架 为了能同时发挥固定式筒子架和旋转式筒子架的优点，并弥* b - 者的不足， 出现了一种新型的旋转式筒子架，如图1 3 示。这种新型的旋转式筒子架能同时 卷绕四根纱线，并可以在绕纱过程中暂停卷绕、换纱。为了方便换纱，筒子2 放在专门的夹筒器3 中，如3 a ，3 b ，便于机械手( 未标) 抓取。换纱时，筒子 架1 暂停卷绕。机械手将夹筒器3 a 从筒子架1 上的凹口4 中取下，放在传送带 5 上的凹处( 每个夹筒器都有相应的凹处，便于固定位置) 。传送带5 来回移动， 按照整经工艺( 本例中，换上夹筒器3 b ) ，将夹简器3 b 送至筒子架1 下。机械 手再将夹筒器3 b 塞进凹口4 中。同咪，换纱机构6 会进行相应的配合( 详见3 换纱机构) 。于是，整经机继续卷绕纱线。该整经机结合了两种筒子朱的优点， 其适用性大大增加h 1 1 5 10 但中途不断停车，也影响了整机速度。 2 , 2 梯形斜板 2 2 1 固定式梯形斜板 固定式梯形斜板使用比较普遍，它固定在滚筒上，只配用固定式筒子架。纱 线绕到梯形斜板的斜面上后，顺势下落到传送带，堆积成一列，如图1 4 a 。当传 送带向右移动时，接着第二根纱线下落，形成图1 4 b 的情况。在以后下落的几 列纱线都会堆垒成一列列的形式，图1 4 c 描述的就是这种卷绕成形后的纱层情 况。 第一章综述 v 固定斜板 陋鱼盟 qbc 图14 固定式梯形斜板 然而，图1 4 b 和图l4 c 只是理想状态。在没用任何依托的情况下，每根纱线 的纱圈离开固定斜块后，会立即倒塌。因此，在实际卷绕过程中经纱层倒塌的情 况很严重。如果整经长度加长的话( 圈数增加) ，滚筒上纱线堆垒次序紊乱，织 轴卷绕时纱线退绕受阻，整经效果会很差。因此，整经长度通常只有3 0 4 0 米。 整经长度的受限，直接影响试样整经机的品种适应性，是当前研究的热点之。 2 2 2 移动式梯形斜板 图1 5 为移动式梯形斜板的 示意图。移动式梯形斜板不仅适 用于固定式筒子架，还适用于旋 转式筒子架。使用固定式筒子架 时，梯形斜板1 是不动的。图中， 滑轨2 固定在滚筒上，弹簧3 套在钢柱4 上，钢柱4 、齿条5 和梯形斜板1 是结为一体的。 k 1 7 齿式离合器6 驱动齿条5 带动梯形斜板1 向右 移动到极限位露，此时弹簧3 处于压缩状态。 当离合器6 脱开时，钢柱4 、齿条5 和梯形斜板 1 在弹簧3 压缩力的驱动下向左回复，迅速移动 到另一极限位置。同时，传送带7 向右移动一 段距离( 织轴上八根经纱所占的宽度) 。梯形斜 板1 的左右移动在纱线的卷绕中起至关重要的 图1 5 移动式梯形斜板 纱层 一盏 ：-!-一 弋i 图1 6 纱层滑移图 第一章综述 作用。纱线卷绕中，纱层的滑移是个很严重的问题。处理不当将导致纱层崩溃， 退绕困难。如图1 6 所示，由于斜板的脱离，整个纱层会失去依托，发生滑移变 形，形成图中梯形( 虚线所示) 的“纱堆”状。 由于八根同时卷绕，形成的 “纱堆”体积十分庞大。被传送 带拉离斜板的纱层，发生滑移后 纱线 形成纱堆，如图l7 中的“纱堆a ? ，图l7纱堆挤压图 滑移面太大。如果继续按照固定斜板的方式，则会造成由另外八根纱线j ：j 成的“纱 堆b ”与“纱堆a ”的重叠，层次混乱，退绕无法进行。因此，旋转筒子架必 须改变卷绕方式 图18 为旋 转筒子架的工 作时序图。首 先，弹簧( 图1 5 所示的3 ) 处于 压缩状态，迫使 斜板从位置1 ( 虚线所示) 出 发，向左迅速移 动，同时传送带 来加以弥补。 f ii i ii ! l i 1 72l 图1 8斜板运动时序图 向右移动一段距离( 距离大小由整经密度决定) 。在梯形斜板运行至位置2 前， 传送带停止移动。从位置2 起，八个纱圈会相继落在梯形滑车上，并滑至底端。 同时分绞棒对此八圈纱线分绞。斜板从位置1 到位置3 的时间为绕纱指转一周的 时间。 梯形斜板运行至位置3 时，弹簧完全恢复。齿式离合器( 图15 所示的6 ) 开始工作，利用齿条( 图1 5 所示的5 ) 带动梯形斜板，逐渐向右移动，其余纱 圈不断下落。同时，弹簧不断被压缩。移动中，不断增大的纱层将与刚形成的“纱 堆”挤压。当梯形斜板1 运行至位置1 时，齿式离合器6 停止工作。此刻，八根 雠厶j，i燃幺飞 纱线的所有纱圈全部落下，形成“纱堆”。 随后，梯形斜板又会在压缩弹簧的作用下， 迅速脱离纱层，向左移动，进行新的布纱。 纵观整个布纱过程，如果将这八根纱线看成 是一个整体，则情况就很类似于使用固定筒子架 的卷绕方法。退卷时，由于是此八根纱线组成的 整体一起牵引，其内部不会发生缠绕。然而此八 根纱线形成的纱堆体积相当庞大，如卷绕不当， 炒线 第一章综述 图19 挤压效果图 正如图l7 所示，会引起纱层混乱二而且受整经工艺的限制，不能增加纱堆的间 距来减少混乱程度。旋转筒子架采用移动式斜板，利用来回挤压的力泫；减少纱 堆的倒塌面，如图l9 所示。在“纱堆b ”的形成过程中，不断挤压，使其倒塌 面变小。“纱堆b ”与“纱堆a ”重叠程度发生了明显变化。从而减少了纱堆的 混乱程度。 但是随着整经圈数的增加，“纱堆”之间重叠程度不断加大，必将造成整个纱 层发生层次紊乱，导致退绕困难。现分析其具体的紊乱过程。本例中，同时绕八 根纱线，整经长度为3 圈。 图1 1 0 a 中，纱圈依赖斜 板在传送带上形成初始纱 层。 斜 传 一 图1 1 0 b 中，随着斜板的离去，部分纱 圈会沿着虚线位置滑移。其中，2 b 位移小， 会先落下，与滚筒紧贴，张力变化不大。依次 类推，3 d 位移大，张力减小，在滚筒上比较 松弛( 仍保持纱圈状态) ，被推在最外面。 6 1 1 0 a 初始纱层 1 1 0 b 纱层滑移 图1 1 0 c 中，另一纱层( 粗 线所示) 挤来。由于此纱层尚未 发生滑移，其纱圈1 f 、1 g 和1 h 没有松弛，张力比较大，与传送 带紧贴，会将原纱堆( 细线所 示) 的3 d 、2 f 、2 b 等挤出。 弟一章综述 瀛w 蘸胚瓜虹j 图1 1 0 c 纱层与纱堆挤压 在试样整经中，整经质量优良的一个重要指标就是退卷时不会缠绕，即先 退卷的纱圈应当压在后退卷的纱圈上面。反之，则退卷困难。随着整经长度的逐 渐增加时，且纱堆的间距不变( 受整经工艺的限制) ，则图1 1 0 c 中的纱圈3 h 、 3 g ( 粗线所示) 等会被某些纱雷：一能较3 h 、3 g 等后退卷) 覆盖。因此，随着 整经长度的增加，发生退卷困 难的可能性急剧增加。 整经长度增加到5 圈，如 图1 1 1 所示，纱圈3 d ( 细线 所示) 将其纱堆的5 h 、5 g 压 住，退卷时会缠绕。 整经长度增加到 1 1 圈时，如图1 1 2 ，纱 圈5 f ( 细线所示) 将另 一纱层的9 f 、9 e 、9 d 、 9 c 等压在下面，退卷 会非常困难。 图 图11 l 纱层结构( 5 圈) 图11 2 纱层结构( 1 0 圈) 因此，江苏阳光集团在实际生产中，使用旋转筒子架进行试样整经时，整 经长度最多只有五圈。 2 2 3 改进型梯形斜板 改进型梯形斜板“1 解决了以下两个 重要问题。 ( 1 ) 传送带移动受阻问题 为了使纱层在卷绕成形过程中纱圈 稳定，必须保持比较大的绕纱张力，如 果整经长度比较大的话( 纱圈数较多) ， 。 较大的绕纱张力将使传送带移动受阻。 为了缓解这一现象，有专利提出图1 1 3 所示的改进型梯形斜板。纱线首先被导纱 第一章综述 图1 1 3 改进型梯形斜板 板l 引导，在短传送带2 上卷绕形成纱层。然后短传送2 带将纱层移交到齿形传 送带3 上。由于移送过程中，纱线从直径较大的位置( 短传送带2 ) 转移到直径 较小的位置( 齿形传送带3 ) ，从而使纱圈周长变小，达到缓解纱线张力，乃至 传送带移动阻力的效果。 ( 2 ) 纱层中纱线堆垒问题 。 见图l1 4 ，绕纱指每绕完一根经纱( 本例为每根6 圈) ，短传送带沿齿形传 送带运行方向移动一段距离( 织轴上两根经纱的间距) 。 在此期间， 导纱板1 绕销轴 2 作一次旋转摆 动，在梯形纱层 的一侧绕上6 圈 纱线( 如 l a 6 a 1 b 6 b ，) 。这个方 案用于固定式简周1 1 4 改进型梯形斜板的排纱方塞 子架时，与图1 4 中的排纱方案相比，其纱层中纱线堆垒规则有序，退绕方便； 用于旋转式筒子架时，图中每一个单元( 1 a ，1 b ，1 c ) 即为一根无捻的“合 股纱”，其中包含着相继绕入的8 根纱线。与图1 6 相比，他们堆垒的序列整齐， 结构紧凑，易于退绕，所以整经长度可大为增加。 基于这种改进型斜 板，出现了一种新型卷绕 方法一一直接卷绕 ( d i r e c tw i n d i n 亩【7 】，如 图1 1 5 所示。图中，斜 面l 是固定的，作为纱层 稳定的初始依托。随着卷 第一章综述 图1 1 5 直接卷绕机构 绕的进行，绕纱指2 和导纱板3 、销轴4 不断向右移动，同时导纱板绕销轴作旋 转摆动进行布纱。先期布下的彩孟0 | j 即将成形的纱层依托。整个纱层的堆垒结 构类似分条整经，其退绕效果良好，有利于增大整经长度。 2 2 4 移纱方法的改进 综上，目前出现的排纱方法可分为定幅排纱法和规整排纱法。上文里2 2 1 和22 ，2 中的传统排纱方法属于定幅排纱法，可以按照所要求的整经密度和幅宽 进行排纱，适应品种广泛。但是整经长度受限，试样长度太小，应用不便。23 所代表的改进型排纱方法则属于规整排纱法，极大地提高了整经长度，且纱线排 列整齐规 整，易于退 绕。然而正 是依靠纱层 之间的相互 依托，决定 了其整经幅 度和整经密 度由纱线直 径决定，属 于被动的排 4 确建黼黼 纱法，无法满足整经需求。 图11 6 新型排纱法 第一章综述 基于以上两种排纱方法的优缺点，本文提出了一个全新的排纱方法( 即规整 定幅卷绕法) ，并申请了相应的发明专利，其申请号为：0 3 1 4 1 7 8 2 5 。如图1 1 6 所示。1 a 6 a 代表第一根纱线的各圈纱，1 b 6 b 代表第二根纱线的各圈纱， 1 c 6 c 代表第三根纱线的各圈纱，依此类推。斜板3 ( 固定在传送带4 上) 是 初始的纱层的堆垒基础，防止初始纱层的无序排列，影响以后纱层的排列。导纱 棒2 来回移动排纱，移动距离为d 或d c o sa ，保证每圈纱线排列规整。传送带4 配合其运动，移动距离由整经密度决定，达到定幅要求。因此这种新型排纱方法 可以同时实现定幅和规整效果，并避免了定幅排纱法和规整排纱法的缺点。在绕 纱运行中，纱层排列平行、整齐，纱圈排列稳定，不易缠绕，使整经长度大大增 加，同时它又可控制纱层幅宽，满足工艺设计的要求，该机构结构简单，安装方 便，易于在现有机型上改造。具体实现方法见第三章规整定幅卷绕法。 2 3 换纱机构 2 3 1 典型的换纱机构 换纱机构对试样整经机的工作 效率和品种适应性，有着重要影响。 图1 1 7 为典型的换纱机构简图。绕 纱中，纱线1 被绕纱指2 钩住， 进行卷绕。换纱时，在电磁铁作用图1 1 7 典型的换纱机构 下脱纱钩3 弹起，把纱线从绕纱指2 上打落。下落的纱线l 顺着引纱环4 和引纱 板5 ，滑至相应的换纱钩6 ，在电磁铁7 驱动下，该换纱钩旋转，将纱线引离工 作区域。稍后，待选纱线被相应的换纱钩送至工作区域，以便绕纱指钩取，并进 行绕纱。至此，换纱结束8 1 1 1 0 1 。 第一章综述 现在从换纱机构的另 一侧叙述其具体的工作 过程。本例中，换纱钩 6 a 接住纱l a ，换上换纱 钩6 b 的纱l b 。 i 图11 8 a 中挡纱钩 3 弹起挡下绕纱指2 的纱 线1 a 。于是纱线1 a 顺着 引纱环4 下滑到阻碍板 5 ； i i 1 图1 8 b 中纱线 l a 继续滑落至阻碍板5 和机架y 之问，电磁铁 7 a 驱动相应的换纱钩 6 a 弹起，接纱接住纱线 l f t ： i i i 图11 8 c 中换 纱钩6 a 接住纱线1 a 后返回初始位置。 i v 图1 1 8 d 中 换纱钩6 b 在电磁铁 7 b 的驱动下带着纱 线1 b 弹起。随后，旋 转的绕纱指2 与纱线 1 b 相交。 图11 8 a 打纱图1 ，1 8 b 接纱 图1 1 8 c 收纱图1 1 8 d 备纱 v 图1 1 b e 中，绕纱指2 接住纱线 1 b ，换纱钩6 b 后返回初始位置。 整个换纱过程中存在问题，即纱线在 换纱中所受到的冲击。这个冲击力非常 大，导致每次换纱时，筒子架上的张力 补偿盘会猛然跳起。因此，试样整经机 无法使用弱捻纱。此问题急待解决，以 便扩大其纱线品种的适应面。 2 3 2 改进型换纱机构 典型的换纱机构只有一个脱纱钩。纱 图11 8 e 放纱 第一章综述 线在换纱时被脱纱钩挡下后，滑至相应的换纱钩。此滑行过程较长，占用时间多， 换纱易失误。如果将筒子架上的张力补偿盘加重，虽可缩短滑行时间，但纱线张 力变大，不仅于传送带移动不利，纱线断头也会增加。因此有专利1 提出在每 个换纱钩旁边增设一个脱纱钩，以减小滑行距离，缩短换纱时间。 由于纱线在换纱时受到脱纱钩冲击，张力骤增，在高速的情况下尤为严重。 一种改进的换纱机构“2 。n 3 1 提出：在换纱时将绕纱指主动转向，放脱纱线，不 但避免了脱纱的冲击张力，还节省了脱纱钩装置。 2 4 分绞棒 分绞棒上的分绞针受可编程序控制器的控制， 在气缸的作用下作有规则的左右移动，对落在滚简上 的纱线进行分绞。目前分绞方法有以下两种，实施如 图11 9 、1 2 0 所示的分绞方案。 2 4 。1 三根分绞法 分绞棒1 和2 将相邻两根纱线的里层纱圈( 图中 实线和虚线) 分绞，这两根纱线的其余纱圈( 图中点 划线) 均绕在分绞棒3 的左边，及分绞棒1 、2 的右 边。倒轴时，穿入竹片5 并向下移动到虚框位置，换图1 1 9 三根分绞法 入压板，与滚筒4 上的夹板6 咀螺栓固紧，将每根纱线的前端( 即里层纱线) 夹 图1 2 0 四根分绞法 住。从分绞棒l 、2 处穿入分绞绳。然后在分绞棒3 右边( 图 中虚线和实线) 剪断纱层，引出纱线进行滚筒退卷及织轴卷 绕。此方法分绞棒数量少，但是竹片5 的向下移动，不仅费 工，而且有损纱线质量。 2 4 2 四根分绞法 分绞棒1 和2 将相邻两根纱线的前端纱圈分绞 ( 图中实线和虚线) ，这两根纱线的后续纱圈( 如图中点划 线) 均绕在分绞棒4 的左边，及分绞棒1 、2 、3 的右边。它 们的末端纱圈( 图中双点划线) 绕在分绞棒4 的右边。倒轴 时，自分绞棒3 处引入压板与滚筒5 上的夹板6 以螺栓固紧，、心；， 第一罩综述 将每根纱线的前端夹住。从分绞棒1 、2 处穿入分绞绳。然后在分绞棒4 右方( 图 中双点划线处) 剪断纱层，引出纱线进行滚筒退卷及织轴卷绕。该方法避免了前 述竹片移动带来的弊病，对保护浆膜完整，提高试织效率十分有利，是分绞技术 的发展方向。 然而分绞时，纱圈必然会分布在分绞 棒的左右两边。分绞棒的结构会引起纱线二二二二二二二二二二二二三歹 张力变化。如图12 1 所示，分绞棒图1 2 1 分绞棒的头端 的头端，截面积逐渐变大。这种变化的结构将造成纱圈的屈曲状态会发生改变， 如图12 2 a 所示，纱线2 刚落在分绞棒( 1 a 至l c ) 上时，由于分绞棒的头端呈窄小的薄片 状，则纱线几乎呈直线状。随着传送带的逐渐 运动，纱线也逐渐向分绞棒的另一端运动，导 致纱线发生弯曲。然而，纱线在卷绕后形成的 纱圈初始长度已经固定。发生的弯曲迫使纱线 伸长并张力变大，增加纱圈对传送带的压力。 因此分绞过程中，纱圈的张力增长较大，很容易ab 导致纱线绷紧，甚至使齿形传送带移动受阻。因此图12 2 纱线分绞 张力补偿问题急待解决。本文建议采用普通型分绞张力补偿器或改进型分绞张力 补偿器，减缓张力。它利用改变纱线卷绕路线，使得纱圈在传送带运砌盯，由大 直径变到小直径，从而取得张力补偿的效果。详情见第五章分绞张力补偿器。 第一章综述 2 5 传送带机构 传送带驱动机构有两种( 见图1 1 3 ) 。图1 3 a 中，丝杠1 由伺服电动机驱动旋 转，通过螺母2 带动辐板3 向左或向右移动，进而驱动传送带4 移动。图1 1 3 b 中，伺服电动机通过轮系经链轮1 驱动齿形轮2 转动，然后带动齿形传送带3 作 定向移动。当纱线卷绕到传送带上时，移动的传送带完成布纱动作，并控制纱线 a b 图1 2 3 两种传送带机构 的分布密度。布纱的精确度至关重要，国内外有大量的相关研究1 4 1 5 1 j 1 6 1 。 对比两种传动机构，左图采用平皮带作为传送带，可降低加工成本，但传动 机构效率较低，需配用功率较大的伺服电动机。右图采用齿形带作传送带，传动 链设计合理，机构效率高，对伺服电动机功率的要求低，移动精度高。另外，每 完成一个织轴的整经工作，左图机构需进行复位。因此它操作复杂，耗时，目前 被逐渐淘汰。 三试样整经机的技术进步趋势 3 1 纱线张力均匀、波动小 后续工序的生产效率、产品质量在很大程度上取决于纱线的整经张力状况 17 j 。由于固定筒子架上的纱线引出位置不在滚筒的轴线上，导致纱线引出速度 周期变化，造成张力波动。换纱时，脱纱钩撞击高速运动纱线，使其脱离绕纱指， 会造成强烈的冲击，纱线张力波动极大，甚至可能会断纱，所以不适合弱纱整经。 因此，鉴于纱线张力均匀，以机电一体化技术对筒子架、脱纱钩和分绞棒的改进 是目前的研究热点。 3 2 增加整经长度 第一章综述 目前，试样整经机受梯形斜板结构及纱层堆垒形式的限制，整经长度只有 4 0 一5 0 米，小样试织的适应性受到局限。改进梯形斜板结构，控制纱线在纱层中 合理的堆垒形式和纱层稳定性，将有效地解决滚筒上纱线退绕问题，使整经长度 得以增加。 3 3 高产、智能化、自动化 目前，绕纱指的转速为7 8 0 m m i n , 但进一步提高绕纱指转速，并不是提高机 器生产效率的首选办法。采取多根绕纱指同时卷绕纱线，可成倍地提高机器生产 率，达到低速高产的目的。 利用连接触摸屏的可编程控制器( p l c ) 等机电一体化技术，使试样整经机 具有人机对话、故障诊断和生产信息管理功能8 1 ( 比如工艺参数设定，生产过 程显示，故障显示等) ，方便了设备维护和生产管理，可以大大提高整经机的档 次和智能化、自动化程度。同时，在机器运转效率和可靠性及减轻劳动强度等方 面也会有所突破。 第二章斜板分析 第二章斜板分析 在试样整经机的运行中，绕纱指上的纱线从斜板滑落，卷绕成形，组成纱层。 由于纱线的摩擦系数不同，在斜板的角度不变的情况下，可能造成纱线无法下滑 或者下滑的速度过慢，无法配合绕纱指的运动，造成整经失误。因此，斜板的技 术参数对整个纱线卷绕、纱层排列及整经效果有着重大的影响。本章将就斜板的 各种参数，进行理论分析。从而为d h 一3 型及d h 一4 型试样整经机的斜板设计提 供理论依据。 一、讨论目的 整经机对斜板的要求是： a 纱线可以在斜板上滑移； b 纱线的速度不能太小，否则 斜板上易发生纱线堆积，造成纱线 定位错误； c 斜板的斜角。不可大于e o 。图2 1绕纱指抖动 高速回转的绕纱指易抖动( 特别是换纱之后) ，若斜板的长度过小，小于绕纱指 的振动幅度，则从绕纱指下落的纱线会直接落在传送带上( 由于振动而向右超越 斜板) 或落在斜板外侧( 由于振动而向左超越斜板) ，这样就会导致纱线的下落 位置偏移，造成排纱失误，如图2 1 所示。考虑到斜板在水平方向的长度必须大 于绕纱指的振动幅度，故斜板的水平方向长度一般选为2 至3 厘米。由于受机器 结构的限制，斜板的高度通常不超过3 c m 。 小于6 0 。 下面将对前两个要求展开讨论。 因此机器设计中，斜板的斜角e 选择 二、滑移的必要条件 2 1 假设前提 t 2 1 1 连接圈纱圈与斜板的接触点，可作一空间螺旋 线，如图2 2 所示。同时，斜板上只能有圈螺旋线， 否则纱线在斜板上会发生堆积。此螺旋线的直径即滚 筒直径，为2 2 米。其螺距约等于斜板长度，为2 c m 。图2 2 空间螺旋线 第二章斜板分析 相对于螺旋线直径来说，螺距极小，故可近似认为整个螺旋线在同一平面内，该 平面平行于支撑盘。 2 1 2 由于斜板上一圈纱线处于紧张状态，认为纱线张力大小为t ，且处处相等。 2 1 3 纱线沿斜板的斜边下滑时，如果在斜边上同时发生横移，会使本研究复杂 化。故需讨论发生横移的可能性。 霉i 图2 。3 纱线的运动分析图 如图2 3 所示，取两组斜板间的一段纱线为研究对象。当纱线的左端被绕纱 指牵引，落在左斜板的顶部时，右端己在右斜板下滑了一段距离。随后波段纱 线会作类似摆动的运动。摆动的角度大小直接反映了横移的距离变化。取其最大 摆动角度( 图中y ) ，进行估算。以上述试样整经机为例，两斜板之间的距离达 7 1 c m ，而斜板长度仅为l c m 。故可认为纱线的最大摆动角度 1 y = a r c t a n ( 二) o 由此可见：纱线在斜板上，沿 斜边下滑，其可能的最大摆动角几 乎为零，所以左右横移可以忽略。 2 2 几何和受力分析 2 2 1 几何分析 由于所有斜扳安装在滚筒的端， 且沿圆周均匀分布，则所有接触点 上的纱线受力情况相同。图2 4 中 1 7 斜板 图2 4 斜板上的纱线 芒 第二章斜板分析 以沿斜板的斜边运动的纱线为例，该纱线除了受两边的张力t 作用外，还有与斜 板接触产生的摩擦力f 和支持力n 。 根据摩擦力公式f = un ，影响摩擦力f 主要有斜板的摩擦系数u 和支持力n 。 而该纱线的支持力n 受两边张力t l 和他和两者夹角的影响。取图2 4 中a 、b 两点进行受力分析，如图2 5 所示。 图2 5 对a 、b 点的受力分析 其中，a 点的两张力t l 、t 2 的夹角u 如下求解。 图2 6 中，在一斜板 端点h 、j 、i 。组成的垂直圆 u 上，作半径o h 、o j 、o l 。因 i ， 为o h = o j = o l ，作o i l h j ，o k 上j l ，则o i 、o k 分别为z h o j 和么5 0 l 的角平分线。 近似地认为滚筒上n 条传送； 、 带为均匀分布，则 图2 6 传送带与滚筒的截面图 么h o l = 2n n ， 么i o k = n 。 故在图2 6 中，斜板端点组成的四边形o k j i 中， 么i j k = 2 一2 一2 一z i o k