多綜眼多劍桿織機的改進設計

鐘 鵬，賀辛亥，董紅坤，刑圓圓，渠志剛

(西安工程大學 機電工程學院，西安 710048)

多綜眼多劍桿織機的改進設計

鐘 鵬，賀辛亥，董紅坤，刑圓圓，渠志剛

(西安工程大學 機電工程學院，西安 710048)

為了提高三維織機的織造質量和效率，介紹多綜眼多劍桿織機的織造原理，并對三維織機的開口機構、引緯機構、打緯機構、送經(jīng)機構和卷取機構進行優(yōu)化設計。指出：通過改進織機回綜彈簧之間結構、增加穿線架、采用伺服電機控制液壓缸伸縮進而控制劍桿帶進出綜框以及采用拉線小車等，能提高梭口清晰度，減少紗線磨損，穩(wěn)定經(jīng)紗張力，保證異形截面與引緯行程協(xié)調，實現(xiàn)異形截面織物連續(xù)“卷取”，使得三維織機織出的織物更加穩(wěn)固，毛刺數(shù)量減少。

三維劍桿織機；三維織物；綜眼；劍頭；劍桿帶；梭口；回綜彈簧；穿線架；連續(xù)卷取

1 多綜眼多劍桿織機織造原理

圖1為三維多劍桿織機的織造原理圖。紗線輥固定在經(jīng)軸架上，紗線從紗線輥上引出，分別穿過穿線架、綜框、鋼筘，最后到綁線軸上。其中，穿線架起穩(wěn)定紗線作用；綜框上下相對運動，使經(jīng)紗錯開，形成多個梭口，引緯劍攜帶緯紗進入梭口，進行引緯，引緯完成后引緯劍退出，鋼筘將緯紗打向綁線軸方向；拉線小車向左移動，使紗線張力保持不變，從而完成一次織造循環(huán)[1]。

2 三維織機發(fā)展現(xiàn)狀

三維織機不同于二維織機，由于發(fā)展時間短，存在許多技術性難題[2]：

a) 梭口清晰度。由于三維織機經(jīng)紗數(shù)目相對二維織機大量增加，當綜框相對移動時，經(jīng)紗之間難以形成清晰度高的梭口。

b) 紗線磨損。由于經(jīng)紗數(shù)目增加，所以需要增加穿線架來增強經(jīng)紗的穩(wěn)定性，并且經(jīng)紗需穿過多層綜框，使經(jīng)紗與綜框頻繁摩擦，致使紗線磨損，降低紗線質量。

c) 經(jīng)紗張力問題。由于經(jīng)紗數(shù)目多，在綜框的帶動下反復伸縮，致使整副經(jīng)紗容易松弛，進而導致織物松垮。

d) 異形截面變化與引緯動程之間的問題。三維織機可織造T型、U型和L型等多種截面織物。但不同截面織物對劍頭數(shù)目和劍桿帶行程要求不同，引緯劍行程不同會導致誤差增大，難以準確將緯紗引入梭口[3]。

e) 異形截面織物連續(xù)卷取問題。二維織物不易變形，可通過輥輪卷??；而三維織物如L型、U型、T型等，形狀多樣且不規(guī)則，無法像二維織物那樣通過輥輪卷取，這是目前三維織物難以規(guī)?？椩斓囊粋€重要瓶頸。

3 三維多劍桿織機改進方案

針對當前三維多劍桿織機存在的問題，筆者從以下五方面提出了改進方案，以便進一步提高三維織機的織造效率。

3.1 梭口清晰度

圖2為綜框運動示意圖，若要提高梭口清晰度，需改進回綜彈簧之間的結構。新結構采用綜框成對配合的方式，綜框之間通過固定滑輪用鋼絲繩連接，主動綜框通過鋼絲繩連接伺服電機，被動綜框通過回綜彈簧穩(wěn)固。當伺服電機接收到啟動指令信號后伺服電機啟動，拉動主動綜框向上運動，被動綜框向下運動，回綜彈簧伸長；當伺服電機接收到停止指令信號后斷電，伺服電機處于不受力狀態(tài)時，回綜彈簧縮短，被動彈簧向上運動，主動彈簧向下運動。伺服電機與回綜彈簧之間的配合運動，統(tǒng)一了兩片綜框之間的運動順序，提高了綜框之間的運動精度與穩(wěn)定性，進而提高了綜絲梭口的清晰度。

3.2 紗線防磨損技術

圖3為穿線架結構示意，改進設計在綜框與經(jīng)軸架之間加入了穿線架，穿線架中陣列有眾多穿線孔，穿線孔為圓弧形。穿線架穩(wěn)定了經(jīng)紗之間的穿線路線，使經(jīng)紗可以更加平穩(wěn)的進入綜框，減小經(jīng)紗與綜框上多眼綜絲之間的摩擦，進而降低紗線磨損。

3.3 經(jīng)紗張力技術

送經(jīng)機構的主要作用是送出經(jīng)紗和控制經(jīng)紗張力。圖4為新設計的送經(jīng)機構示意，其中蝸卷彈簧一端固定在固定軸上，另一端穿過纏紗軸，經(jīng)紗一端捆綁于蝸卷彈簧上后，纏繞在纏紗軸上，最后通過導紗桿進入綜框。這種設計采用被動張力調節(jié)方式，當經(jīng)紗拉出時，蝸卷彈簧伸長，蝸卷彈簧張力增大，進而加大了經(jīng)紗的張力，使織出的織物更加緊固。

3.4 異形截面變化與引緯動程間的技術

織造二維織物，只需一個引緯劍；而三維織物為多層結構，織造時綜框中存在多層梭口，所以需要引入多劍桿帶，加之三維織物存在T型、U型等多種形狀，所以對劍桿帶的引緯動程又有不同要求[4]。

新型引緯機構如圖5所示，將引緯劍與液壓缸相連接，通過伺服電機控制液壓缸運動，液壓缸的伸縮控制引緯劍進出綜框，從而完成引入緯紗的動作。

采用伺服電機控制液壓缸伸縮進而控制劍桿帶進出綜框，其設計可以更加精確地控制引緯劍位置和引緯劍速度，液壓缸推力十分均勻，從而可以使引緯劍的推力保持穩(wěn)定狀態(tài)。所以，引緯劍能準確、穩(wěn)定地進出梭口，完成引緯動作，提高織造效率。

3.5 卷曲機構

三維織機織物需進行不斷卷取，否則無法持續(xù)運轉。傳統(tǒng)的卷取機構分為連續(xù)卷取機構和間歇性卷曲機構。兩種卷取機構的核心原理都是讓織物通過夾送輥，并借助夾送輥間的摩擦，使織物獲得前進的動力。這種設計由于夾送輥間摩擦力極大，致使所得織物容易發(fā)生變形，且織物表面毛刺多。

新設計采用拉線小車直接拉取所得織物的設計原理。拉線小車在固定軌道上前行，小車上裝有捆紗桿，紗線直接捆綁在捆紗桿上。拉線小車通過PLC與打緯機構連接，打緯機構每完成一次打緯，小車將向前移動一定距離，完成織物“卷取”。

該設計既解決了連續(xù)卷取機構無法控制織物啟停的問題，也解決了間歇性卷取機構結構復雜，卷曲質量低下的問題。通過小車拉取更好地控制“卷曲”速度，所得織物不易變形，且毛刺少，提高了“卷取”效率與質量。

4 結語

通過對打緯機構、引緯機構、開口機構、卷曲機構和送經(jīng)機構的設計改進，解決了當前三維織機面臨的梭口清晰度問題、紗線磨損問題、經(jīng)紗張力問題、異形截面與引緯行程問題以及異形截面織物連續(xù)卷取問題等五大技術難題，使得三維織機織出的織物更加穩(wěn)固，毛刺數(shù)量減少，提高了三維多劍桿織機的織造效率，優(yōu)化了三維織機性能。

[1] 劉健，黃故.多劍桿織機三維織造研究[J].上海紡織科技，2002，33(2)：8-10.

[2] 孫紅霞，黃故.三維織物的織造新技術[J].河北紡織，2005(4)：29-33.

[3] 馬崇啟.三維機織物的織造方法探討[J].天津紡織工學院學報，1999(4)：62-66.

[4] 梅葉峰，李毓陵，陳旭煒.剛性劍桿引入連續(xù)緯紗機構的研制[J].國際紡織導報，2007(2)：39-40，44.

Design Modification of the Multi-heald-eyed Loom with Multi Rapier Head

ZHONG Peng,HE Xinhai,DONG Hongkun,XING Yuanyuan,QU Zhigang

(College of Mechtronical and Electrical Engineering，Xi’an Polytechnic University,Xi’an 710048,China)

To improve the weaving quality and efficiency of the 3D loom,introduction is made to the weaving principle.Optimization is done to the shedding motion,wefting motion,beating motion,let-off motion and winding motion.It concludes that improvement of the back-spring structure,increase of the heald thread stands,controlling the hydraulic cylinder with servo-motor for the motion of the rapier tape and the use of the cable cart can improve shed clearance,resist yarn wearing,stablize warp tension,get coordination of profiled section with weft insertion motion,consequently gainning continuous winding of profiled sectioned fabric with solid perfroance and less burring.

3D loom;3D fabric;heald eye;rapier head;rapier tape;shed;back spring;reeling stand;continuous winding

2016-05-05

鐘 鵬(1990—)，男，陜西渭南人，在讀碩士研究生，主要從事CAD/CAE/CAM材料成型研究。

TS103.133

A

1001-9634(2016)06-0013-03