基于Euler-Bernoulli梁理論的無(wú)縫內(nèi)衣機(jī)織針編織過(guò)程固有頻率特性研究

戴 寧，彭來(lái)湖，胡旭東，崔 英，鐘垚森，王越鋒

(浙江理工大學(xué) 浙江省現(xiàn)代紡織裝備技術(shù)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室, 浙江 杭州 310018)

無(wú)縫內(nèi)衣機(jī)織針內(nèi)嵌于針槽內(nèi)壁隨針筒轉(zhuǎn)動(dòng)，在撞擊三角后沿三角弧面做受迫升降運(yùn)動(dòng)進(jìn)而完成墊紗、成圈等工藝動(dòng)作[1-3]。織針作為無(wú)縫內(nèi)衣機(jī)重要的編織機(jī)構(gòu)，研究其編織過(guò)程中的固有頻率特性對(duì)提高無(wú)縫內(nèi)衣機(jī)編織性能的穩(wěn)定性具有一定意義。文獻(xiàn)[4-5]運(yùn)用牛頓經(jīng)典力學(xué)理論對(duì)編織過(guò)程中的織針進(jìn)行了數(shù)學(xué)建模，但二者的模型對(duì)織針橫向固有頻率特性均無(wú)法體現(xiàn)。文獻(xiàn)[6-8]對(duì)懸臂梁的固有頻率進(jìn)行歐拉伯努利梁理論的建模及ANSYS分析，獲得其振動(dòng)方程并進(jìn)行實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，但該實(shí)驗(yàn)測(cè)試方法無(wú)法適用于結(jié)構(gòu)尺寸細(xì)小、伸出長(zhǎng)度隨三角位置動(dòng)態(tài)變化的織針。采用高速相機(jī)、機(jī)器視覺(jué)等技術(shù)對(duì)織針展開(kāi)的研究也在逐年增多：李濤[9]采用機(jī)器視覺(jué)技術(shù)對(duì)織針進(jìn)行自動(dòng)化檢測(cè)；徐英蓮[10]采用高速相機(jī)對(duì)SM8-TOP2型無(wú)縫內(nèi)衣機(jī)織針的運(yùn)動(dòng)參數(shù)進(jìn)行分析，獲取了織針的位移、速度及加速度曲線，但其測(cè)試方法主要在剛體運(yùn)動(dòng)層面，對(duì)測(cè)試織針的振動(dòng)特性無(wú)法適用?？椺樤诰幙椷^(guò)程中的固有頻率特性研究作為織針在振動(dòng)層面上研究的基礎(chǔ)，具有一定意義。

本文針對(duì)織針在針槽內(nèi)實(shí)際的約束進(jìn)行分析，將織針沿三角弧面運(yùn)動(dòng)的過(guò)程轉(zhuǎn)換為懸臂梁長(zhǎng)度動(dòng)態(tài)變化過(guò)程，并采用Euler-Bernoulli梁理論對(duì)織針沿針筒切向方向的振動(dòng)方程進(jìn)行求解，獲取織針各階固有頻率及其振型。采用ANSYS仿真軟件對(duì)織針沿第2退圈三角上等間距的6個(gè)位置進(jìn)行模態(tài)分析，并采用德國(guó)PCO公司DIMAX系列高速相機(jī)捕獲織針沿三角弧面做受迫運(yùn)動(dòng)時(shí)的橫向振動(dòng)特性。

1 織針固有頻率及模態(tài)振型數(shù)值計(jì)算

本文針對(duì)意大利圣東尼SM8-TOP2型無(wú)縫內(nèi)衣機(jī)進(jìn)行研究，圖1示出無(wú)縫內(nèi)衣機(jī)針筒展開(kāi)示意圖。

圖1 無(wú)縫內(nèi)衣機(jī)針筒展開(kāi)示意圖Fig.1 Plane sketch of seamless underwear machine cylinder

由圖1可知，織針依次經(jīng)過(guò)集圈三角、第1退圈三角、第1收針三角、第2退圈三角、第2收針三角、第3退圈三角、第3收針三角、成圈三角所在的位置后，完成當(dāng)前路織針的編織工藝?？椺槄⑴c編織的過(guò)程是織針與三角相互撞擊的過(guò)程。無(wú)縫內(nèi)衣機(jī)織針內(nèi)嵌于針槽內(nèi)左右兩側(cè)壁，織針在針槽內(nèi)部主要受到針槽兩側(cè)夾緊作用力、彈簧圈壓力、摩擦力、針織油粘性阻力的作用，當(dāng)針筒靜止時(shí)織針仍可靜止于針筒內(nèi)左右兩側(cè)壁，不產(chǎn)生向下滑動(dòng)的趨勢(shì)。以直徑為33 cm、總針數(shù)為1 152的機(jī)型號(hào)為例，織針裝入針槽前后，織針的結(jié)構(gòu)示意圖如圖2所示。

注：?jiǎn)挝粸閙m。圖2 織針在針筒內(nèi)的約束示意圖及其懸臂梁模型Fig.2 Constraint of needle in cylinder (a) and its cantilever (b) model

由圖2(a)可知，織針針筒內(nèi)部與針槽內(nèi)側(cè)左右二壁接觸，實(shí)際接觸面積幾乎覆蓋織針左右二面，彈簧圈區(qū)域長(zhǎng)度為19.5 mm,針槽左右兩壁區(qū)域較其他區(qū)域低了0.5 mm，故彈簧圈在此區(qū)域?qū)︶樛矁?nèi)織針增加了沿針筒徑向方向的壓力，織針出針口與彈簧圈中間區(qū)域、織針與針槽兩側(cè)有5～7 mm的間隙，針槽兩壁對(duì)織針幾乎無(wú)約束。圖中為織針伸出沉降片罩的長(zhǎng)度，實(shí)際針筒出針口上8 mm針織部分被沉降片罩包圍，實(shí)際視野內(nèi)可見(jiàn)伸出長(zhǎng)度為L(zhǎng)c。結(jié)合織針針筒內(nèi)的實(shí)際約束情況，將織針等效為單端固定的懸臂梁結(jié)構(gòu)進(jìn)行理論分析。為方便對(duì)織針振動(dòng)特性的檢測(cè)以及針織的實(shí)際編織工藝，在織針可見(jiàn)伸出長(zhǎng)度范圍10～15 mm內(nèi)進(jìn)行數(shù)值計(jì)算，該伸出長(zhǎng)度范圍正好處于第2退圈三角的高低位間，故此時(shí)等效懸臂梁的長(zhǎng)度范圍為27～32 mm。

由圖2(b)可知，Lz為織針的長(zhǎng)度,mm；m(x,t)為單位長(zhǎng)度上的外力矩，N·mm；f(x,t)為單位長(zhǎng)度上的外力，N；O代表坐標(biāo)原點(diǎn)；x為微元距坐標(biāo)原點(diǎn)的距離，mm。取織針YOZ截面，建立力學(xué)平衡方程：

(1)

式中：x為織針截面距原點(diǎn)O的橫向距離，mm；t為力的作用時(shí)間，s；y(x,t)為織針截面距原點(diǎn)O的縱向距離，mm；A為織針截面面積，mm2；ρ為織針密度，kg/mm3；I為織針截面慣性矩，mm4；E為織針的彈性模量,Pa；M(x,t)為織針截面彎矩,N·mm。

假設(shè)織針內(nèi)部勻質(zhì)分布，施加在織針處的外力及外力矩大小為0，并令y(x,t)=y(x)q(t)，實(shí)現(xiàn)織針上振動(dòng)點(diǎn)時(shí)間與空間的解耦，可得：

ρAy(x)q″(t)+[EIy″(x)]″q(t)=0

(2)

對(duì)式(2)分別進(jìn)行空間以及時(shí)間域上的求解，可得：

(3)

式中:λ為輔助變量；q(t)為時(shí)域振動(dòng)函數(shù)；y(x)為織針相對(duì)點(diǎn)O距離為x處點(diǎn)的振幅值，mm。

(4)

由單端固定懸臂梁的邊界條件可知，其固定端的撓度和截面轉(zhuǎn)角為0，其自由端的彎矩和截面剪力為0，則邊界條件為

(5)

將式(5)代入式(3)，求得頻率方程為

cosλlcoshλl+1=0

(6)

故織針在針槽內(nèi)的各階頻率的表達(dá)式為

(7)

式中，i為正整數(shù)變量。

織針的材料為碳素工具鋼(T8),其橫截面高度h為0.43 mm，長(zhǎng)度l取27～32 mm中等間隔的6個(gè)點(diǎn)，密度ρ為7 840 kg/m3,彈性模量E為2.23×1011Pa，將4個(gè)變量代入式(7)中，得到織針出針長(zhǎng)度為27～32 mm 時(shí)，各位置處的第1階固有頻率理論值如表1所示。

表1 織針6個(gè)出針位置第1階固有頻率理論值Tab.1 Theoretical value of first order natural frequency of 6 needle positions

由式(4)、(6)可知，其振型函數(shù)為

yi(x)=cosλix-coshλix+ki(sinλix-sinhλix)

(8)

其中：

(9)

采用MatLab繪制織針伸出長(zhǎng)度為30 mm，織針前3階振型曲線如圖3所示?？芍?，織針固定端y向彎曲為0,第1階到第3階的節(jié)點(diǎn)個(gè)數(shù)分別為0～2個(gè)。其余5組織針前3階振型撓度曲線與圖3趨勢(shì)一致。

圖3 織針前三階振型曲線Fig.3 First third-order mode curves of needle

2 織針固有頻率及模態(tài)振型仿真計(jì)算

編織過(guò)程中，織針出針長(zhǎng)度隨其與三角表面相對(duì)位置的變化而實(shí)時(shí)改變，不同出針長(zhǎng)度下對(duì)應(yīng)著不同的邊界條件，故當(dāng)織針三維模型導(dǎo)入ANSYS仿真軟件后，通過(guò)在印記面施加載荷和約束來(lái)對(duì)織針在針槽內(nèi)左右兩側(cè)壁的模態(tài)進(jìn)行分析。織針處于針筒之中，因針槽內(nèi)壁的距離遠(yuǎn)小于針踵與織針沿Y軸的高度差，當(dāng)織針內(nèi)嵌于針筒內(nèi)左右兩側(cè)壁時(shí)，織針針踵擠壓變形，其接觸面受針筒內(nèi)左右兩側(cè)壁緊密夾持，故針踵沿垂直Y軸的兩側(cè)面部分等效為完全約束，且針桿兩側(cè)部分范圍也為完全約束?？椺樤趶椈扇^(qū)域，其背面一側(cè)因彈性力緊貼著針筒，將受彈性力的部分面添加彈性約束，彈性約束力為2 N/mm3，彈簧圈的長(zhǎng)度為19.5 mm。將彈簧圈上端設(shè)置為自由端，結(jié)合織針在第2退圈三角的實(shí)際伸出高度，將自由端的長(zhǎng)度范圍設(shè)置為27～32 mm，并在此區(qū)域范圍內(nèi)每間隔0.5 mm進(jìn)行仿真計(jì)算，具體約束情況如圖4所示。

圖4 織針?lè)抡婕s束示意圖Fig.4 Diagram of knitting needle simulation constraint. (a) Constraint from needle groove inner wall left side; (b) Constraint from needle groove inner wall right side; (c) Spring coil constraint; (d) Constraint from needle groove inner wall back side

完成織針針槽內(nèi)左右兩側(cè)壁以及彈簧圈等各部位的約束后，在ANSYS仿真軟件內(nèi)的Analysis Settings模塊中設(shè)置模態(tài)階數(shù)為3，對(duì)織針伸出針筒長(zhǎng)度分別為27、28、29、30、31、32 mm的6組數(shù)據(jù)進(jìn)行模態(tài)分析，仿真結(jié)果顯示6組數(shù)據(jù)前3階振型一致，其中1組數(shù)據(jù)織針沿Y軸方向前3階的振型仿真結(jié)果如圖5所示。由于其余5組數(shù)據(jù)前3階振型與圖5完全一致，故本文不再單獨(dú)示出。由圖5可知，6組實(shí)驗(yàn)各階模態(tài)的結(jié)果顯示織針針舌部位振動(dòng)幅值最大，故在編織過(guò)程中，作用于織針的激勵(lì)頻率達(dá)到織針固有頻率時(shí)，織針針舌產(chǎn)生較大的撓度，將會(huì)引起織物疵點(diǎn)。由圖5仿真振型結(jié)果可知，其3階振型趨勢(shì)符合單端固定細(xì)支懸臂梁的模態(tài)響應(yīng)，仿真結(jié)果顯示的3階振型與上節(jié)織針的理論建模結(jié)果相近。將織針在6個(gè)位置的第1階固有頻率進(jìn)行統(tǒng)計(jì)整理，結(jié)果如表2所示。

圖5 織針?lè)抡嬲裥徒Y(jié)果圖Fig.5 Diagram of knitting needle simulation mode result. (a) First-order mode; (b) Second-order mode; (c) Third-order mode

表2 仿真與數(shù)值分析計(jì)算結(jié)果比較Tab.2 Comparison of calculation results between simulation and numerical analysis

由表2可知，織針伸出針筒部分越長(zhǎng)，其1階共振頻率越低，其頻率與伸出長(zhǎng)度的變化規(guī)律符合懸臂梁固有頻率與其長(zhǎng)度的頻率特性。仿真結(jié)果顯示，不同出針長(zhǎng)度下的模態(tài)頻率與數(shù)值分析結(jié)果接近,最大誤差為2.3%。

3 高速相機(jī)檢測(cè)織針振動(dòng)特性

無(wú)縫內(nèi)衣機(jī)織針在編織過(guò)程中除沿三角曲面的升降運(yùn)動(dòng)外，還伴隨著隨針筒運(yùn)轉(zhuǎn)的圓周運(yùn)動(dòng)?？椺樥w處于剛體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，并非如常見(jiàn)懸臂梁?jiǎn)渭兊臄[幅振動(dòng)，且織針尺寸較小，織針伸出針筒高度不定，故針對(duì)織針振動(dòng)特性的測(cè)量難度較一般物體要大。本文取針織針桿豎直表面2點(diǎn)，通過(guò)研究2點(diǎn)的相對(duì)運(yùn)動(dòng)對(duì)織針針舌處的振動(dòng)特性進(jìn)行研究。織針全身呈現(xiàn)暗淡金屬色，且織針表面伴有油污，故無(wú)法直接在針桿處標(biāo)記。本文首先對(duì)針桿表面所要標(biāo)記區(qū)域采用丙酮進(jìn)行清洗，并采用白色油漆筆均勻打底，待白底油漆自然風(fēng)干后采用直徑為0.1 mm的細(xì)直徑黑色記號(hào)筆進(jìn)行點(diǎn)綴，要求黑色標(biāo)記點(diǎn)位于針桿中間，且與兩邊緣均有間隙，如圖6所示。

為盡量不改變織針原有固有屬性，只在圖6(a)所示的2個(gè)不與針槽內(nèi)左右兩側(cè)壁摩擦區(qū)域進(jìn)行標(biāo)記，標(biāo)記區(qū)域不影響織針的正常編織。標(biāo)記區(qū)域上黑點(diǎn)直徑盡量小，不與針桿兩邊沿接觸，且黑點(diǎn)與四周白色對(duì)比明顯。完成示蹤織針的標(biāo)記后，將織針裝入針槽，完成高速相機(jī)平臺(tái)搭建，高速相機(jī)測(cè)量編織過(guò)程織針振動(dòng)特性的測(cè)試平臺(tái)(見(jiàn)圖6(b))。

如圖6(b)所示，測(cè)試平臺(tái)主要由安裝有圖像采集軟件及圖像處理軟件的計(jì)算機(jī)、高速相機(jī)、可調(diào)光源、標(biāo)簽紙等組成。通過(guò)光源的亮度調(diào)節(jié)以及高速相機(jī)的焦距調(diào)整，使得織針被測(cè)范圍內(nèi)清晰成像。圖像采集軟件Visart觸發(fā)高速相機(jī)，對(duì)織針運(yùn)動(dòng)過(guò)程進(jìn)行采集，并轉(zhuǎn)換為圖像采集軟件TEMA可處理的視頻文件，TEMA將示蹤織針上標(biāo)記點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成位移及時(shí)間數(shù)據(jù)，并由MatLab進(jìn)行運(yùn)動(dòng)特性分析。

織物編織過(guò)程中，織針與三角相互作用，織針相對(duì)針槽做豎直升降運(yùn)動(dòng)，由于織針針筒上端安裝有生克罩以及其他輔助成圈裝置，視野范圍內(nèi)織針伸出高度不高。綜合考慮高速相機(jī)的測(cè)量原理以及織針與三角相互作用，取視野內(nèi)織針伸出11～15 mm的高度為測(cè)量范圍。為更好地對(duì)拍攝視頻中的織針進(jìn)行定位查找，人工拆除了示蹤織針前1枚織針。無(wú)縫內(nèi)衣機(jī)與織針直接作用的三角主要有集圈三角、退圈三角、收針三角、成圈三角4類，本質(zhì)上各類三角只是在三角的坡度以及坡長(zhǎng)方面存在差異。選取織針在第2退圈三角高低位間的運(yùn)動(dòng)軌跡進(jìn)行分析，如圖7(a)所示。

圖7 高速相機(jī)拍攝畫面Fig.7 Shooting screen of high-speed camera. (a) Movement track of knitting needle; (b) Free attenuation oscillation process of knitting needle

由圖7(a)可看出，織針從右往左隨針筒運(yùn)轉(zhuǎn)，于第2退圈三角低位撞擊后，沿其三角軌道面運(yùn)轉(zhuǎn)到第2退圈三角高位。由織針的理論及仿真結(jié)果可知，織針固有頻率與其出針高度有關(guān)。分別在織針高位及低位采用彈性繩使其產(chǎn)生初始撓度，當(dāng)織針彎曲靜止時(shí)釋放彈性繩，此時(shí)織針將做衰減振動(dòng)，此過(guò)程與撞擊三角瞬間后的衰減振動(dòng)頻率一致，只與織針固有頻率有關(guān)。采用圖像采集軟件Visart 5.6，設(shè)置PC0.dimax HS高速相機(jī)的幀率為8 000 幀/s，焦距為100 mm,分辨率為1 280像素×720像素，進(jìn)行織針自由衰減振蕩過(guò)程的拍攝，如圖7(b)所示。TEMA運(yùn)動(dòng)分析軟件對(duì)點(diǎn)a、b所在織針自由振蕩過(guò)程進(jìn)行追跡，并存儲(chǔ)2點(diǎn)的位置信息。本文采用MatLab對(duì)2點(diǎn)隨時(shí)間的位置數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，以針桿處標(biāo)記點(diǎn)b為基準(zhǔn)點(diǎn)，對(duì)點(diǎn)a沿針筒切向方向的振動(dòng)進(jìn)行時(shí)域分析，并采用快速傅里葉變換(FFT變換)對(duì)此過(guò)程進(jìn)行頻譜分析。為驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)的可重復(fù)性，分別對(duì)織針高位、低位處進(jìn)行3組測(cè)試，織針在高位處的時(shí)域及頻域圖如圖8所示。

圖8 織針在高低位處振動(dòng)特性Fig.8 Vibration characteristics of knitting needles at high and low positions. (a) Time domain plot at high position; (b) Frequency domain plot at high position; (c) Frequency domain plot at low position

由圖8可知，織針的高位處織針做自由衰減振蕩運(yùn)動(dòng)，在第5～6個(gè)振蕩周期內(nèi)實(shí)現(xiàn)快速衰減；3組實(shí)驗(yàn)所得的織針高位處的振動(dòng)頻率差別不大，其頻率值在376～385 Hz之間小幅波動(dòng)，實(shí)驗(yàn)結(jié)果重復(fù)性高?？椺樀牡臀惶幙椺樕斐鲠樛查L(zhǎng)度不同，織針的振動(dòng)頻率與其伸出針筒的長(zhǎng)度相關(guān)，同理，采用MatLab軟件對(duì)織針低位處的3組位置數(shù)據(jù)進(jìn)行FFT變換，織針低位處的頻域圖如圖8(c)所示?？椺樀臀惶庮l率在540～547 Hz范圍內(nèi)小幅度波動(dòng)，低位處織針伸出針筒長(zhǎng)度較高位處短了5 cm。實(shí)驗(yàn)結(jié)果與織針在針筒內(nèi)固有頻率的理論建模及仿真結(jié)果一致，2個(gè)位置所測(cè)固有頻率與仿真結(jié)果相比，其誤差低于10%。

織針的工作過(guò)程可簡(jiǎn)化為在低位撞擊三角并沿三角弧面往高位上升的過(guò)程?？椺樚幱卺樛册槻蹆?nèi)左右兩側(cè)壁，并與三角軌道面接觸，三角的振動(dòng)以及無(wú)縫內(nèi)衣機(jī)機(jī)械本體自身的振動(dòng)導(dǎo)致織針在多種頻率激勵(lì)下的混頻振動(dòng)。為防止被測(cè)織針前后其余織針撞擊三角，進(jìn)而間接影響織針撞擊三角的振動(dòng)特性，本文實(shí)驗(yàn)使被測(cè)織針之外的織針處于埋針狀態(tài)(織針針鍾被壓入針槽，避免了織針與三角的撞擊)，確保只有被測(cè)織針與三角弧面接觸，排除了其他織針撞擊三角對(duì)被測(cè)織針的干擾?？椺樠厝腔∶娴倪\(yùn)動(dòng)為剛體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，采用與織針高低位時(shí)一樣的數(shù)據(jù)處理方式，可有效分離織針針舌處的剛體運(yùn)動(dòng)數(shù)據(jù)，獲取織針撞擊三角時(shí)引起的織針?biāo)p振蕩。

對(duì)織針在第2退圈三角高低位間運(yùn)動(dòng)數(shù)據(jù)進(jìn)行MatLab處理?？椺樧矒舻?退圈三角低位后，沿三角軌道面爬升，圖9(a)示出三角的曲面形狀，圖9(b) 示出織針撞擊三角低位后沿三角曲面做受迫運(yùn)動(dòng)時(shí)織針的振動(dòng)時(shí)域圖。為檢測(cè)織針振動(dòng)的可重復(fù)性，每間隔2 h對(duì)織針運(yùn)動(dòng)數(shù)據(jù)進(jìn)行拍攝，取6組如圖9(b)所示的振動(dòng)時(shí)域數(shù)據(jù)，并采用MatLab進(jìn)行FFT變換，結(jié)果如圖9(c)所示。

圖9 織針沿三角軌道面運(yùn)動(dòng)時(shí)的振動(dòng)特性Fig.9 Vibration characteristics of knitting needles moving along cam track surface. (a) Displacement curve; (b) Vibration time domain curve; (c) Vibration frequency domain curve

由圖9(c)可知，織針的6組振動(dòng)頻率在465～499 Hz范圍內(nèi)波動(dòng)，織針沿三角軌道面做受迫運(yùn)動(dòng)時(shí)，其伸出針筒的高度處于低位與高位之間，故其振動(dòng)頻率也位于織針在高低位間所測(cè)得范圍之內(nèi)。無(wú)縫內(nèi)衣機(jī)織針激勵(lì)主要來(lái)自于編織過(guò)程中與織針直接作用三角的撞擊，當(dāng)作用于織針的激勵(lì)頻率達(dá)到織針固有頻率時(shí)，將會(huì)導(dǎo)致共振，引起織針無(wú)法正常編織，進(jìn)而引起織物疵點(diǎn)，織針的激勵(lì)頻率等效于編織過(guò)程中其與三角的撞擊頻率，其激勵(lì)頻率如下表示。

(10)

式中：f0為織針激勵(lì)頻率，Hz；n為針筒轉(zhuǎn)速，r/min；Ls為編織路數(shù)；Lup為織針撞擊三角上升沿次數(shù)；Ldn為織針撞擊三角下降沿次數(shù)。

本文研究的RFSM20型內(nèi)衣機(jī)，其編織路數(shù)共有8路，其針筒正常編織的最高轉(zhuǎn)速為80 r/min,Lup+Ldn最大值為8。由式(10)可知，織針最高激勵(lì)頻率為85.33 Hz,小于圖8、9中所得織針編織過(guò)程中的第1階固有頻率，故織針在編織過(guò)程中不會(huì)發(fā)生共振現(xiàn)象，織針可正常參與編織。同時(shí)隨著內(nèi)衣機(jī)的高速化，以及編織路數(shù)的逐漸增加，織針激勵(lì)頻率將逐漸增大，此時(shí)應(yīng)保證織針編織過(guò)程的最大激勵(lì)頻率小于其固有頻率。

織針在編織過(guò)程中的振動(dòng)特性直接影響織物的品質(zhì)，本文實(shí)驗(yàn)采用高速相機(jī)捕獲了織針沿三角軌道面運(yùn)行時(shí)織針的振動(dòng)頻率特性，其值大小與仿真及理論建模結(jié)果一致。6組數(shù)據(jù)所測(cè)得的織針頻率波動(dòng)范圍不大,反映了起振時(shí)織針與三角相對(duì)位置基本一致，織針沿三角軌道面的振動(dòng)，主要來(lái)源于織針與三角軌道的撞擊，故通過(guò)研究三角對(duì)織針的激勵(lì)，對(duì)提高織針正常編織具有重要意義。

4 結(jié)束語(yǔ)

織針作為無(wú)縫內(nèi)衣機(jī)編織過(guò)程中重要的執(zhí)行器，其沿三角表面做受迫運(yùn)動(dòng)時(shí)的振動(dòng)特性，將直接影響織物的質(zhì)量。通過(guò)研究無(wú)縫內(nèi)衣機(jī)的編織工藝，確定了織針在針筒內(nèi)各部位的主要約束，建立了織針變長(zhǎng)度的等效懸臂梁模型，并采用Euler-Bernoulli梁理論對(duì)其等效懸臂梁的振動(dòng)方程進(jìn)行求解，同時(shí)采用ANSYS仿真軟件對(duì)織針進(jìn)行模態(tài)分析，以及運(yùn)用高速相機(jī)測(cè)振實(shí)驗(yàn)來(lái)驗(yàn)證理論計(jì)算結(jié)果。

對(duì)比理論計(jì)算以及仿真分析結(jié)果可知，仿真計(jì)算所得固有頻率與數(shù)值分析結(jié)果接近,最大誤差為2.3%，且織針沿Y軸方向前三階的振型仿真結(jié)果與數(shù)值分析結(jié)果一致。本文設(shè)計(jì)的高速相機(jī)測(cè)振實(shí)驗(yàn)成功捕獲了織針沿三角做受迫運(yùn)動(dòng)時(shí)沿Y軸的振動(dòng)特性，實(shí)驗(yàn)結(jié)果與織針在針筒內(nèi)固有頻率的理論建模及仿真結(jié)果一致?？椺樤诘?退圈三角高、低位固有頻率的測(cè)試值與仿真結(jié)果相比，其誤差低于10%，證明本文理論建模以及仿真分析結(jié)果的正確性。本文提出的理論建模以及實(shí)驗(yàn)測(cè)試方法對(duì)無(wú)縫內(nèi)衣機(jī)以及其他緯編針織機(jī)織針振動(dòng)特性的研究具有一定借鑒意義。