浮紋賈卡經(jīng)編機(jī)紗線選取機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)

曹清林， 趙紅霞， 曹娟娟， 張大偉， 樊騰飛

(1. 江蘇理工學(xué)院 機(jī)械工程學(xué)院， 江蘇 常州 213001； 2. 江蘇潤(rùn)源控股集團(tuán)有限公司， 江蘇 常州 213131)

浮紋賈卡經(jīng)編機(jī)紗線選取機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)

曹清林1， 趙紅霞2， 曹娟娟1， 張大偉2， 樊騰飛2

(1. 江蘇理工學(xué)院 機(jī)械工程學(xué)院， 江蘇 常州 213001； 2. 江蘇潤(rùn)源控股集團(tuán)有限公司， 江蘇 常州 213131)

為開發(fā)浮紋賈卡經(jīng)編機(jī)，研究了其關(guān)鍵構(gòu)件選紗鉤針運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)問題。經(jīng)過分析編織工藝、選紗鉤針的運(yùn)動(dòng)要求，得知為具有2次停歇的往復(fù)直線運(yùn)動(dòng)，根據(jù)運(yùn)動(dòng)要求中的變化規(guī)律、動(dòng)程、長(zhǎng)距離傳動(dòng)等特點(diǎn)，選擇相應(yīng)運(yùn)動(dòng)實(shí)現(xiàn)機(jī)構(gòu)為平面連桿-凸輪組合機(jī)構(gòu)，具體采用平面八連桿機(jī)構(gòu)和凸輪機(jī)構(gòu)串聯(lián)構(gòu)成。采用圖解反轉(zhuǎn)法綜合出其中2組平面四桿機(jī)構(gòu)的尺度，用解析法求出滑塊機(jī)構(gòu)的尺度和主動(dòng)凸輪的實(shí)際廓線。針對(duì)RJWB3/2型浮紋賈卡經(jīng)編機(jī)機(jī)型，選紗鉤針運(yùn)動(dòng)動(dòng)程為19 mm，在升程、遠(yuǎn)休止、回程和近休止段對(duì)應(yīng)主軸轉(zhuǎn)角分別為150°、30°、80°、100°，據(jù)此設(shè)計(jì)出平面連桿-凸輪組合機(jī)構(gòu)中各個(gè)連桿機(jī)構(gòu)的尺度和主動(dòng)凸輪的實(shí)際廓線。

經(jīng)編機(jī)； 賈卡； 浮紋； 連桿機(jī)構(gòu)； 凸輪機(jī)構(gòu)

浮紋賈卡提花經(jīng)編織物具有立體感強(qiáng)等特點(diǎn)，生產(chǎn)此類織物的經(jīng)編機(jī)除具有常用賈卡經(jīng)編機(jī)的機(jī)件外，還需要增加一套單紗選擇系統(tǒng)(也稱選針系統(tǒng))，使紗線有選擇地進(jìn)入和退出編織過程，在布面形成不連續(xù)的浮雕效果，因此，根據(jù)具體梳櫛配置設(shè)計(jì)選紗裝置的結(jié)構(gòu)是成功開發(fā)整機(jī)的關(guān)鍵。

該類機(jī)型由德國(guó)卡爾邁耶公司于20世紀(jì)90年代開發(fā)。國(guó)內(nèi)引進(jìn)該機(jī)型后，對(duì)編織工藝、提花原理和織物仿真等進(jìn)行了研究，開發(fā)出花型設(shè)計(jì)CAD系統(tǒng)[1-3]，從而提高浮紋經(jīng)編織物設(shè)計(jì)效率。通過研究浮紋織物的具體墊紗運(yùn)動(dòng)過程，研發(fā)人員分析出其槽針、針芯、沉降、梳櫛和選紗鉤針的具體運(yùn)動(dòng)曲線要求[4-6]，以及它們之間的相位關(guān)系[7-8]，但對(duì)于不同機(jī)型，如RJWB3/2、RJWB4/2、RJWB6/2等，要求選紗鉤針的動(dòng)程與其他機(jī)件的配合關(guān)系不一樣[6]，故須研究不同機(jī)型選紗機(jī)構(gòu)的一般設(shè)計(jì)方法。

本文在分析編織工藝基礎(chǔ)上，針對(duì)選紗鉤針的具體運(yùn)動(dòng)要求，選擇運(yùn)動(dòng)實(shí)現(xiàn)機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)，并研究實(shí)現(xiàn)機(jī)構(gòu)的尺度綜合方法，進(jìn)一步針對(duì)具體機(jī)型開發(fā)，設(shè)計(jì)出機(jī)構(gòu)的具體尺度和凸輪廓線。

1 選紗鉤針運(yùn)動(dòng)要求及實(shí)現(xiàn)機(jī)構(gòu)選型

根據(jù)浮紋賈卡提花經(jīng)編編織工藝[8]，選紗鉤針在前賈卡梳櫛針背橫移前由最低位置開始上升，到達(dá)最高位置后停歇。接著，被選擇的賈卡紗線開始針背橫移，使其墊入選紗鉤針針鉤上，然后，選紗鉤針拉住墊入的紗線下降，并在前賈卡梳櫛對(duì)槽針針背墊紗之前，到達(dá)最低位置，開始停歇。

現(xiàn)以主軸轉(zhuǎn)角φ為橫坐標(biāo)，并以槽針位于最低點(diǎn)時(shí)為0°位置，縱坐標(biāo)S為選紗鉤針的直線運(yùn)動(dòng)位移，運(yùn)動(dòng)最低點(diǎn)為0點(diǎn)位置，向上為位移S的正方向，H為選紗鉤針運(yùn)動(dòng)動(dòng)程，擬定出的運(yùn)動(dòng)要求如圖1所示。圖中，φ1、φ2、φ3、φ4和φ5是與梳櫛數(shù)及其排布情況等有關(guān)的主軸轉(zhuǎn)角。

由圖1所示運(yùn)動(dòng)要求看出需要具有2次停歇的形式，連桿機(jī)構(gòu)較難實(shí)現(xiàn)。現(xiàn)選用平面凸輪-連桿組合機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)這一運(yùn)動(dòng)要求。考慮整機(jī)其他機(jī)件運(yùn)動(dòng)實(shí)現(xiàn)機(jī)構(gòu)的主動(dòng)件為內(nèi)、外緣共軛凸輪，從動(dòng)件的運(yùn)動(dòng)形式為擺動(dòng)，所以，選針機(jī)構(gòu)的主動(dòng)件部分也采用相同結(jié)構(gòu)。圖2示出擬定的選紗鉤針運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)圖。圖中，主動(dòng)凸輪1和擺動(dòng)從動(dòng)件2組成共軛凸輪機(jī)構(gòu)A0B0B′。選紗鉤針作直線往復(fù)運(yùn)動(dòng)，須將從動(dòng)件2的擺動(dòng)轉(zhuǎn)變?yōu)橹本€往復(fù)運(yùn)動(dòng)形式，采用滑塊機(jī)構(gòu)進(jìn)行運(yùn)動(dòng)形式變換，如圖2中構(gòu)件6、7、8(鉤針)和機(jī)架9構(gòu)成的平面滑塊機(jī)構(gòu)D0DE。由于鉤針8位于編織區(qū)域，距離油箱主軸A0距離較遠(yuǎn)，凸輪機(jī)構(gòu)A0B0B′置于整機(jī)油箱內(nèi)，通過平面四桿機(jī)構(gòu)B0BC1C0將凸輪機(jī)構(gòu)A0B0B′運(yùn)動(dòng)傳動(dòng)到接近編織區(qū)域，并在其后串聯(lián)另一組平面四連桿機(jī)構(gòu)C0C2DD0，以調(diào)整鉤針8的運(yùn)動(dòng)動(dòng)程來滿足工藝要求。稱由構(gòu)件1和2構(gòu)成的凸輪機(jī)構(gòu)A0B0B′為第1組機(jī)構(gòu)。由構(gòu)件2、3和4構(gòu)成的平面四連桿機(jī)構(gòu)B0BC1C0為第2組機(jī)構(gòu)，構(gòu)件4′、5和6構(gòu)成的平面四連桿機(jī)構(gòu)C0C2DD0為第3組機(jī)構(gòu)，構(gòu)件6、7、8構(gòu)成的平面滑塊機(jī)構(gòu)D0DE為第4組機(jī)構(gòu)。顯然，4組機(jī)構(gòu)各自實(shí)現(xiàn)特定的功能要求，串聯(lián)組合在一起構(gòu)成了整個(gè)選針機(jī)構(gòu)。

2 機(jī)構(gòu)尺度綜合

2.1 平面滑塊機(jī)構(gòu)的尺度綜合

x=2e-l6

(1)

由直角△D0FD2，有

(2)

將式(1)帶入式(2)，得

(3)

另外，由直角△D0FD2，有

(4)

由分析過程得知，構(gòu)件7的長(zhǎng)度l7可以任取。

2.2 第2組平面四桿機(jī)構(gòu)的尺度綜合

2.3 第3組平面四桿機(jī)構(gòu)的尺度配合

實(shí)際作圖求得的機(jī)構(gòu)桿長(zhǎng)有時(shí)不一定合理，可通過改變不同桿件的擺動(dòng)初始位置等方法，以取得合理的解。第1級(jí)內(nèi)、外緣共軛凸輪機(jī)構(gòu)A0B0B′，構(gòu)件2采用與整機(jī)其他成圈機(jī)件運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)中凸輪機(jī)構(gòu)一樣的結(jié)構(gòu)[11]，由選定的基圓半徑、△ψ2結(jié)合圖1凸輪轉(zhuǎn)角設(shè)計(jì)凸輪1的輪廓線。

3 設(shè)計(jì)實(shí)例

現(xiàn)開發(fā)RJWB3/2型浮紋賈卡經(jīng)編機(jī)選紗鉤針運(yùn)動(dòng)裝置，根據(jù)梳櫛結(jié)構(gòu)及排布并結(jié)合編織工藝分析，要求選紗鉤針動(dòng)程H為19 mm。

對(duì)RJWB3/2機(jī)型，選紗鉤針在前賈卡梳櫛針背橫移前、主軸轉(zhuǎn)角225°左右開始上升，為避免壓紗板與選紗鉤針碰撞，后者開始上升時(shí)的速度可慢些，以便壓紗板回升到一定高度，由此可確定，圖1中φ5=360°-225°=135°。選紗鉤針到達(dá)最高位置(主軸轉(zhuǎn)角15°左右)并開始停歇，由此可確定，圖1中φ1=15°。被選擇的賈卡紗線對(duì)選紗鉤針墊紗結(jié)束，也即選紗鉤針在最高位置停歇結(jié)束，開始下降，對(duì)應(yīng)主軸位置在45°左右，由此可確定，圖1中φ2=45°-15°=30°。當(dāng)前賈卡梳櫛開始對(duì)槽針進(jìn)行針背墊紗時(shí)，選紗鉤針應(yīng)下降到最低位置并開始停歇，該位置對(duì)應(yīng)主軸轉(zhuǎn)角125°左右，由此可確定，圖1中φ3=125°-45°=80°。

進(jìn)一步，φ4=360°-φ1-φ2-φ3-φ5=100°。

設(shè)主軸點(diǎn)A0(0,0)為基準(zhǔn)，取B0(98.5,98.5)，C0(0.7,532.7)，D0(86.8,559.8)，其中，坐標(biāo)位置單位均為mm。

取偏心距e=58.2 mm，由式(3)求得l6=59mm，代入式(4)求得△ψ6=18.79°，取l7=30.2mm。

按照φ1+φ5=150°(升程段)、φ2=30°(遠(yuǎn)休止段)、φ3=80°(回程段)、φ4=100°(近休止段)設(shè)計(jì)出的凸輪廓線與設(shè)計(jì)出的選紗鉤針實(shí)際運(yùn)動(dòng)位移曲線三維模擬結(jié)果如圖6所示。選紗鉤針實(shí)際動(dòng)程為18.57mm，與要求動(dòng)程相差0.43mm，相對(duì)誤差2.2%，可滿足機(jī)器使用要求。

4 結(jié) 語(yǔ)

浮紋賈卡經(jīng)編機(jī)編織系統(tǒng)中選紗鉤針的運(yùn)動(dòng)要求為具有2次停歇的往復(fù)直線運(yùn)動(dòng)，選用凸輪連桿組合機(jī)構(gòu)可滿足選紗鉤針的運(yùn)動(dòng)。針對(duì)RJWB3/2型浮紋賈卡經(jīng)編機(jī)的研發(fā)，在綜合出選紗鉤針運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)尺度和凸輪廓線的基礎(chǔ)上，設(shè)計(jì)出了選紗裝置的具體機(jī)械結(jié)構(gòu)。機(jī)器實(shí)際運(yùn)轉(zhuǎn)結(jié)果表明，設(shè)計(jì)的選紗鉤針運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)能夠滿足要求。

FZXB

[1] 張巧麗,蔣高明,叢洪蓮.浮紋型賈卡經(jīng)編針織物的工藝設(shè)計(jì)與仿真[J].國(guó)際紡織導(dǎo)報(bào),2009(3):38-42. ZHANG Qiaoli, JIANG Gaoming, CONG Honglian. Study on the technical design and simulation of knitted broche fabric warp[J].Melliand China,2009(3):38-42.

[2] 張巧麗,蔣高明,叢洪蓮.經(jīng)編浮紋織物的工藝分析與設(shè)計(jì)[J].針織工業(yè),2009(8):20-22. ZHANG Qiaoli, JIANG Gaoming, CONG Honglian.The technical analysisand design of the warp knitted lappetfabric [J].Knitting Industries, 2009(8):20-22.

[3] 張巧麗.浮紋型賈卡經(jīng)編針織物的結(jié)構(gòu)與仿真[D].無錫: 江南大學(xué),2009: 24-30. ZHANG Qiaoli. Study on the technique and simulation of wrap knitted broche fabric[D]. Wuxi: Jiangnan University, 2009: 24-30.

[4] 張姿葉, 蔣高明, 叢洪蓮.經(jīng)編浮紋窗簾花型設(shè)計(jì)[J].上海紡織科技,2010(5):50-52. ZHANG Ziye, JIANG Gaoming, CONG Honglian.Design of wrap knitted relief curtain[J].Shanghai Textile Science & Technology,2010(5):50-52.

[5] 張姿葉,蔣高明,叢洪蓮,等.浮紋型賈卡經(jīng)編針織物的計(jì)算機(jī)仿真[J].紡織學(xué)報(bào), 2011, 32(2):53-67.ZHANG Ziye, JIANG Gaoming, CONG Honglian, et al.Computer simulation of wrap knitted broche fabric[J].Journal of Textile Research, 2011, 32(2):53-67.

[6] 張姿葉. 浮紋型賈卡經(jīng)編織物的結(jié)構(gòu)與設(shè)計(jì)[D].無錫:江南大學(xué), 2010: 5-12. ZHANG Ziye. Study on the technique and design of wrap knitted broche fabric[D]. Wuxi: Jiangnan University, 2010: 5-12.

[7] 程龍,蔣高明. 經(jīng)編浮紋賈卡提花原理[J].紡織學(xué)報(bào),2014,35(1):40-45. CHENG Long, JIANG Gaoming.Principle of wrap knittedbroche jacquard[J].Journal of Textile Research,2014,35(1):40-45.

[8] 程龍. 經(jīng)編浮紋提花技術(shù)研究與應(yīng)用[D]. 無錫: 江南大學(xué),2013: 11-29. CHENG Long. Study and application of warp knitted jacquard[D]. Wuxi: Jiangnan University, 2013: 11-29.

[9] 黃駿,徐敏平, 趙紅霞, 等.多梳經(jīng)編機(jī)壓紗機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)[J].針織工業(yè),2012(10):22-24. HUANG Jun, XU Minping, ZHAO Hongxia, et al. Design of the fall plate device of the multi-bar warpknitting machine[J].Knitting Industries,2012(10):22-24.

[10] 伏爾默·J.連桿結(jié)構(gòu)[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社, 1989:173-176. VOLMER J. Linkage[M]. Beijing: China Machine Press, 1989:173-176.

[11] 曹清林,王小霞,黃俊.多梳經(jīng)編機(jī)復(fù)合針運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)[J].江蘇技術(shù)師范學(xué)院學(xué)報(bào),2011,17(4):1-9. CAO Qinglin, WANG Xiaoxia, HUANG Jun. Design on the compound needle mechanism of the wrap knitting machines[J].Journal of Jiangsu Normal University of Technology,2011,17(4):1-9.

Design on yarn selection mechanism of brochejacquard wrap knitted machine

CAO Qinglin1， ZHAO Hongxia2， CAO Juanjuan1， ZHANG Dawei2， FAN Tengfei2

(1.SchoolofMechanicalEngineering,JiangsuUniversityofTechnology,Changzhou,Jiangsu213001,China;2.JiangsuRunyuanHoldingsGroupCo.,Ltd.,Changzhou,Jiangsu213131,China)

In order to develop the products of warp knitted broche jacquard, the paper studies the design problem of the corresponding selection hook-needle motion mechanism. The mechanism is the key structure in the machine. The motion of the selection hook-needle requires reciprocating movements with dwells. According to the requirements of variation, stroke, long distance transmission in the expecting motion, the corresponding selection hook-needle mechanism is type synthesized a planar linkage-cam combined mechanism which is connected in series by an eight-bar linkage and a cam mechanism. Then the graphical inversion method is adopted to figure out the dimensions of the two groups of planar four-bar mechanisms. And the dimensions of slide mechanism and curve of cam are built by using analytical method. For the selection hook-needle in RJWB3/2, the stroke is 19 mm. And the cam angles for rise, outer dwell, return, inner dwell are 150°, 30°, 80° and 100°, respectively. Based on these parameters the corresponding dimensions of linkages and curve of the cam are designed.

warp knitted machine; jacquard; broche; linkage mechanism; cam mechanism

2015-06-26

2016-06-13

曹清林(1963—)，男，教授。主要研究方向?yàn)榧徔棛C(jī)械研發(fā)。E-mail：cql@jstu.edu.cn。

10.13475/j.fzxb.20150605005

TS 183

A