多综眼多剑杆织机的改进设计

钟 鹏，贺辛亥，董红坤，刑圆圆，渠志刚

(西安工程大学 机电工程学院，西安 710048)

多综眼多剑杆织机的改进设计

钟 鹏，贺辛亥，董红坤，刑圆圆，渠志刚

(西安工程大学 机电工程学院，西安 710048)

为了提高三维织机的织造质量和效率，介绍多综眼多剑杆织机的织造原理，并对三维织机的开口机构、引纬机构、打纬机构、送经机构和卷取机构进行优化设计。指出：通过改进织机回综弹簧之间结构、增加穿线架、采用伺服电机控制液压缸伸缩进而控制剑杆带进出综框以及采用拉线小车等，能提高梭口清晰度，减少纱线磨损，稳定经纱张力，保证异形截面与引纬行程协调，实现异形截面织物连续“卷取”，使得三维织机织出的织物更加稳固，毛刺数量减少。

三维剑杆织机；三维织物；综眼；剑头；剑杆带；梭口；回综弹簧；穿线架；连续卷取

1 多综眼多剑杆织机织造原理

图1为三维多剑杆织机的织造原理图。纱线辊固定在经轴架上，纱线从纱线辊上引出，分别穿过穿线架、综框、钢筘，最后到绑线轴上。其中，穿线架起稳定纱线作用；综框上下相对运动，使经纱错开，形成多个梭口，引纬剑携带纬纱进入梭口，进行引纬，引纬完成后引纬剑退出，钢筘将纬纱打向绑线轴方向；拉线小车向左移动，使纱线张力保持不变，从而完成一次织造循环[1]。

2 三维织机发展现状

三维织机不同于二维织机，由于发展时间短，存在许多技术性难题[2]：

a) 梭口清晰度。由于三维织机经纱数目相对二维织机大量增加，当综框相对移动时，经纱之间难以形成清晰度高的梭口。

b) 纱线磨损。由于经纱数目增加，所以需要增加穿线架来增强经纱的稳定性，并且经纱需穿过多层综框，使经纱与综框频繁摩擦，致使纱线磨损，降低纱线质量。

c) 经纱张力问题。由于经纱数目多，在综框的带动下反复伸缩，致使整副经纱容易松弛，进而导致织物松垮。

d) 异形截面变化与引纬动程之间的问题。三维织机可织造T型、U型和L型等多种截面织物。但不同截面织物对剑头数目和剑杆带行程要求不同，引纬剑行程不同会导致误差增大，难以准确将纬纱引入梭口[3]。

e) 异形截面织物连续卷取问题。二维织物不易变形，可通过辊轮卷取；而三维织物如L型、U型、T型等，形状多样且不规则，无法像二维织物那样通过辊轮卷取，这是目前三维织物难以规模织造的一个重要瓶颈。

3 三维多剑杆织机改进方案

针对当前三维多剑杆织机存在的问题，笔者从以下五方面提出了改进方案，以便进一步提高三维织机的织造效率。

3.1 梭口清晰度

图2为综框运动示意图，若要提高梭口清晰度，需改进回综弹簧之间的结构。新结构采用综框成对配合的方式，综框之间通过固定滑轮用钢丝绳连接，主动综框通过钢丝绳连接伺服电机，被动综框通过回综弹簧稳固。当伺服电机接收到启动指令信号后伺服电机启动，拉动主动综框向上运动，被动综框向下运动，回综弹簧伸长；当伺服电机接收到停止指令信号后断电，伺服电机处于不受力状态时，回综弹簧缩短，被动弹簧向上运动，主动弹簧向下运动。伺服电机与回综弹簧之间的配合运动，统一了两片综框之间的运动顺序，提高了综框之间的运动精度与稳定性，进而提高了综丝梭口的清晰度。

3.2 纱线防磨损技术

图3为穿线架结构示意，改进设计在综框与经轴架之间加入了穿线架，穿线架中阵列有众多穿线孔，穿线孔为圆弧形。穿线架稳定了经纱之间的穿线路线，使经纱可以更加平稳的进入综框，减小经纱与综框上多眼综丝之间的摩擦，进而降低纱线磨损。

3.3 经纱张力技术

送经机构的主要作用是送出经纱和控制经纱张力。图4为新设计的送经机构示意，其中蜗卷弹簧一端固定在固定轴上，另一端穿过缠纱轴，经纱一端捆绑于蜗卷弹簧上后，缠绕在缠纱轴上，最后通过导纱杆进入综框。这种设计采用被动张力调节方式，当经纱拉出时，蜗卷弹簧伸长，蜗卷弹簧张力增大，进而加大了经纱的张力，使织出的织物更加紧固。

3.4 异形截面变化与引纬动程间的技术

织造二维织物，只需一个引纬剑；而三维织物为多层结构，织造时综框中存在多层梭口，所以需要引入多剑杆带，加之三维织物存在T型、U型等多种形状，所以对剑杆带的引纬动程又有不同要求[4]。

新型引纬机构如图5所示，将引纬剑与液压缸相连接，通过伺服电机控制液压缸运动，液压缸的伸缩控制引纬剑进出综框，从而完成引入纬纱的动作。

采用伺服电机控制液压缸伸缩进而控制剑杆带进出综框，其设计可以更加精确地控制引纬剑位置和引纬剑速度，液压缸推力十分均匀，从而可以使引纬剑的推力保持稳定状态。所以，引纬剑能准确、稳定地进出梭口，完成引纬动作，提高织造效率。

3.5 卷曲机构

三维织机织物需进行不断卷取，否则无法持续运转。传统的卷取机构分为连续卷取机构和间歇性卷曲机构。两种卷取机构的核心原理都是让织物通过夹送辊，并借助夹送辊间的摩擦，使织物获得前进的动力。这种设计由于夹送辊间摩擦力极大，致使所得织物容易发生变形，且织物表面毛刺多。

新设计采用拉线小车直接拉取所得织物的设计原理。拉线小车在固定轨道上前行，小车上装有捆纱杆，纱线直接捆绑在捆纱杆上。拉线小车通过PLC与打纬机构连接，打纬机构每完成一次打纬，小车将向前移动一定距离，完成织物“卷取”。

该设计既解决了连续卷取机构无法控制织物启停的问题，也解决了间歇性卷取机构结构复杂，卷曲质量低下的问题。通过小车拉取更好地控制“卷曲”速度，所得织物不易变形，且毛刺少，提高了“卷取”效率与质量。

4 结语

通过对打纬机构、引纬机构、开口机构、卷曲机构和送经机构的设计改进，解决了当前三维织机面临的梭口清晰度问题、纱线磨损问题、经纱张力问题、异形截面与引纬行程问题以及异形截面织物连续卷取问题等五大技术难题，使得三维织机织出的织物更加稳固，毛刺数量减少，提高了三维多剑杆织机的织造效率，优化了三维织机性能。

[1] 刘健，黄故.多剑杆织机三维织造研究[J].上海纺织科技，2002，33(2)：8-10.

[2] 孙红霞，黄故.三维织物的织造新技术[J].河北纺织，2005(4)：29-33.

[3] 马崇启.三维机织物的织造方法探讨[J].天津纺织工学院学报，1999(4)：62-66.

[4] 梅叶峰，李毓陵，陈旭炜.刚性剑杆引入连续纬纱机构的研制[J].国际纺织导报，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

钟 鹏(1990—)，男，陕西渭南人，在读硕士研究生，主要从事CAD/CAE/CAM材料成型研究。

TS103.133

A

1001-9634(2016)06-0013-03