李鵬飛，王益軒，劉婷婷，劉 靜，王永強(qiáng)，陳 雨，周 能

(西安工程大學(xué) 機(jī)電工程學(xué)院，西安 710048)

一種雙層經(jīng)向多梭口織機(jī)織造滾筒的結(jié)構(gòu)設(shè)計

李鵬飛，王益軒，劉婷婷，劉 靜，王永強(qiáng)，陳 雨，周 能

(西安工程大學(xué) 機(jī)電工程學(xué)院，西安 710048)

為提高現(xiàn)用經(jīng)向多梭口織機(jī)的織造效率，降低因摩擦嚴(yán)重導(dǎo)致的紗線斷頭率，以M8300型多梭口織機(jī)為例，分析探討現(xiàn)有多梭口織機(jī)織造滾筒工作原理及問題；詳細(xì)分析了創(chuàng)新改進(jìn)設(shè)計的雙層織造滾筒的結(jié)構(gòu)、開口結(jié)構(gòu)及織造原理；介紹了三經(jīng)兩緯三維織物的特點(diǎn)。指出：雙層織造滾筒織機(jī)采用帶輔噴嘴的筘片及可旋轉(zhuǎn)的開口裝置，并在開口筘片與打緯筘片間增加滾動軸，可實(shí)現(xiàn)10根緯紗同時引入，完成三經(jīng)兩緯織物的織造，降低紗線斷頭率，提高織造效率和布面質(zhì)量；經(jīng)向多梭口織機(jī)今后研究的重點(diǎn)是減小筘片厚度或采用新開口機(jī)構(gòu)，以提高經(jīng)紗密度，減小經(jīng)紗摩擦。

多梭口織機(jī)；織造滾筒；開口；引緯；筘片；斷頭率；輔噴嘴

0 引言

單梭口織機(jī)通過提高織機(jī)轉(zhuǎn)速、增大幅寬以提高入緯率，因受機(jī)械加工精度、紗線強(qiáng)度和織機(jī)引緯不連續(xù)等因素的限制，使單梭口織機(jī)入緯率的提高趨于極限[1]。針對單梭口織機(jī)以上缺點(diǎn)，國外多家公司致力于研制多梭口織機(jī)。多梭口織機(jī)可同時形成多個梭口，同時引入多根緯紗，從而提高織造效率。目前，采用噴氣引緯的多梭口織機(jī)最多可同時開4個梭口，且開口筘片固定，但因開口筘片與紗線間摩擦嚴(yán)重，導(dǎo)致紗線斷頭率非常高。筆者以瑞士蘇爾壽M8300型多梭口織機(jī)為例，簡要介紹經(jīng)向多梭口噴氣織機(jī)工作原理和存在問題。

1 多梭口織機(jī)織造滾筒工作原理和問題

1.1工作原理

M8300型多梭口織機(jī)織造滾筒結(jié)構(gòu)如圖1所示，主要由開口筘片、打緯筘片和滾筒組成。在織造滾筒回轉(zhuǎn)過程中，開口筘片頂起經(jīng)紗形成4個梭口，開口筘片中的凹槽構(gòu)成緯紗飛行通道，打緯筘片隨著滾筒的回轉(zhuǎn)打緊緯紗，從而使經(jīng)紗與緯紗交織形成織物[2-3]。

1—織物；2—經(jīng)紗；3—緯紗；4—開口筘片；5—打緯筘片；6—滾筒。圖1 M8300型多梭口織機(jī)織造滾筒結(jié)構(gòu)

1.2存在問題

M8300型多梭口織機(jī)開口筘片是固定的，需將上升的經(jīng)紗移至開口筘片的作用位置，經(jīng)紗方可在開口筘片的回轉(zhuǎn)過程中被頂起形成開口。在整個織造過程中，卷取裝置拉著經(jīng)紗向前，可減少經(jīng)紗與滾筒的摩擦，但由于緯紗過細(xì)、織造速度過低，使卷取裝置速度很低，經(jīng)紗與滾筒的相對速度很大，紗線與開口筘片的摩擦力也很大；且經(jīng)紗同一位置與開口筘片接觸的時間很長，易造成紗線斷頭停車，影響織造效率及布面質(zhì)量。

2 改進(jìn)后的織造滾筒結(jié)構(gòu)和織造原理

2.1創(chuàng)新改進(jìn)的思路

考慮到現(xiàn)用多梭口織機(jī)的缺陷，筆者創(chuàng)新設(shè)計了一種新型織造滾筒，可同時轉(zhuǎn)動5個引緯筘座，每個引緯筘座可形成2個梭口，實(shí)現(xiàn)10根緯紗同時引入；在開口裝置間安裝滾動軸，運(yùn)動時使紗線很少接觸甚或不接觸開口筘片，可降低對紗線的質(zhì)量要求和紗線斷頭率。與現(xiàn)用多梭口織機(jī)相比，其織造效率極大提高。

2.2織造滾筒的結(jié)構(gòu)

創(chuàng)新改進(jìn)設(shè)計的新型雙層織造滾筒如圖2所示，主要由滾筒、打緯筘片、引緯筘片及滾動軸4部分組成。

1—織物；2—打緯筘片；3—緯紗；4—滾動軸；5—經(jīng)紗；6—滾筒；7—引緯筘片。圖2 改進(jìn)后織造滾筒結(jié)構(gòu)

沿滾筒圓周方向均勻安裝15組打緯筘片、引緯筘片和滾動軸。引緯筘片在前，打緯筘片在后，二者排列成梳齒狀。打緯筘片安裝在筘座上，筘座通過螺釘與滾筒連接，隨著滾筒一起轉(zhuǎn)動，轉(zhuǎn)到織口的位置時打緊緯紗。滾動軸(上套膠輥)裝在滾筒上，位于打緯筘片和引緯筘片之間，主要用于支撐紗線，使紗線與打緯筘片或引緯筘片少接觸或不接觸[4-5]。

如圖3所示[6-7]，與現(xiàn)用多梭口織機(jī)開口方式相比，創(chuàng)新改進(jìn)的結(jié)構(gòu)巧妙運(yùn)用兩個引緯筘之間、不同半徑上的連接軸支撐經(jīng)紗形成3層2口，其中，引緯筘片安裝在一個可繞滾筒端面轉(zhuǎn)動的筘座上，引緯時開口機(jī)構(gòu)帶動筘座旋轉(zhuǎn)，形成開口。與傳統(tǒng)的二維噴氣織機(jī)相似，在引緯筘片上設(shè)計的筘槽有效地防止氣流擴(kuò)散，保證了引緯順利進(jìn)行。

a) 實(shí)物圖 b) 模型圖1—經(jīng)紗；2—支撐軸。圖3 開口結(jié)構(gòu)

為了在改進(jìn)后的結(jié)構(gòu)中采用噴氣引緯的方式，筆者設(shè)計了兩種結(jié)構(gòu)的引緯筘片如圖4。為了保證引緯筘片的剛度，其厚度比傳統(tǒng)筘片大0.1 mm～0.3 mm；將輔噴嘴與引緯筘片進(jìn)行組合，是改進(jìn)的創(chuàng)新點(diǎn)之一，帶輔噴嘴的筘片均勻地安裝于引緯方向，以保證引緯順利完成。

圖4 兩種引緯筘片結(jié)構(gòu)

2.3織造原理

改進(jìn)型的雙層多梭口織機(jī)織造滾筒進(jìn)行織造時，經(jīng)紗整齊地排放在引緯筘片和打緯筘片的中間，織造時，引緯筘片隨滾筒轉(zhuǎn)動引緯；當(dāng)引緯筘片轉(zhuǎn)到圖5所示的A點(diǎn)時，開口機(jī)構(gòu)同時帶動5個引緯筘片動作(開口機(jī)構(gòu)是5個引緯筘作為1組，共有3組)使經(jīng)紗分離；同時形成10個梭口，如圖6所示[8]；此時引緯準(zhǔn)備，主噴嘴開始供氣，如圖7所示；當(dāng)引緯筘片轉(zhuǎn)到B點(diǎn)時，緯紗引至滾筒的中間位置，此時主噴嘴已停止供氣，牽引力僅僅來自紗線端部的輔噴嘴，如圖8、圖9所示；引緯筘片轉(zhuǎn)到C點(diǎn)時，引緯完成，如圖10、圖11所示；開口機(jī)構(gòu)反轉(zhuǎn)、閉口、滾筒繼續(xù)轉(zhuǎn)動，打緯片完成打緯則織物成型，如圖12所示。

圖5 第1組引緯筘片轉(zhuǎn)到A點(diǎn)

圖6 兩層10個引緯梭口示意

1—打緯筘片；2—引緯筘片；3—主噴嘴。圖7 主噴嘴開始供氣

圖8 第1組引緯筘片轉(zhuǎn)到B點(diǎn)

1—輔噴嘴；2—緯紗。圖9 主噴嘴停止供氣

圖10 第1組引緯筘片轉(zhuǎn)到C點(diǎn)

圖11 引緯完成

圖12 打緯完成

在整個織造過程中，除引緯過程紗線與引緯筘片接觸外，其余時間均繞滾動軸運(yùn)動，減少了紗線與引緯筘片的摩擦，降低了紗線的斷頭率?？椩鞚L筒每轉(zhuǎn)1周，每層各形成15個梭口，引入15根緯紗；雙層共引入30根緯紗，與現(xiàn)用的織機(jī)相比，其織造效率明顯提高。

3 多梭口織機(jī)織造的織物類型

3.1三維織物的應(yīng)用

近年來，以三維織物立體組織為增強(qiáng)體、樹脂陶瓷等為基體復(fù)合而成的三維紡織復(fù)合材料，由于其具有極佳的層間剪切強(qiáng)度、良好的抗沖擊性，以及質(zhì)量輕、耐高溫的特性，已成為航空、航天、醫(yī)療衛(wèi)生等領(lǐng)域的應(yīng)用研究熱點(diǎn)[9]。

3.2三經(jīng)兩緯三維織物

筆者設(shè)計的雙層多梭口織機(jī)可織造傳統(tǒng)平紋織物，而且生產(chǎn)效率高；也可織造由三層經(jīng)紗和兩層緯紗交織而成的三維織物，如圖13所示。與傳統(tǒng)的二維平紋織物相比，增加了緯紗數(shù)量和織物厚度，且沿厚度方向紗線相互交織在一起，提高了層間的抗剪切能力和抗沖擊能力。

4 結(jié)語

4.1多梭口織機(jī)優(yōu)勢

雙層織造滾筒織機(jī)比傳統(tǒng)織機(jī)的織造效率高，且主軸轉(zhuǎn)速慢、機(jī)器振動小，機(jī)械零件的加工精度比二維織機(jī)要求低，成本降低；與蘇爾壽M8300型織機(jī)相比，減少了紗線與引緯筘片的摩擦，降低了紗線的斷頭率，提高了織機(jī)的織造效率與布面質(zhì)量，適應(yīng)織造的紗線種類也相應(yīng)增多。

1—經(jīng)紗；2—緯紗。圖13 三經(jīng)兩緯織物示意

4.2多梭口織機(jī)今后研究重點(diǎn)

由于經(jīng)向多梭口織機(jī)引緯筘片和打緯筘片厚度影響，經(jīng)紗的密度較小，影響織物的力學(xué)性能。因此，研究新材料以減小筘片厚度，或采用新的開口機(jī)構(gòu)提高經(jīng)紗密度、減小經(jīng)紗摩擦，仍是經(jīng)向多梭口織機(jī)今后需要解決的主要問題。

[1] 祝成炎.多相織機(jī)的發(fā)展[J].絲綢技術(shù)，1993,1(3):34-37.

[2] 郭興峰,王瑞，黃故，等.M8300型多梭口織機(jī)織造分析[J].棉紡織技術(shù),2003，31(7):24-26.

[3] Neil Cahill.M8300織機(jī)對織造大路品種織物帶來的沖擊[J].劉洪恩,譯.國外紡織技術(shù)，1997(8)：10-14.

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[8] Steiner A.Series Shed Weaving Rotor With Staggered Beat-up Lamella:US，5947163 [P].1999-09-07.

[9] 姜麗麗,侯仰青.三維正交機(jī)織物的沖擊拉伸響應(yīng)[J].纖維復(fù)合材料,2013,30(2):29-33.

StructureDesignofWeavingDrumontheMultishedLoomwithDoubleWarpOrientation

LI Pengfei,WANG Yixuan,LIU Tingting,LIU Jing,WANG Yongqiang,CHEN Yu,ZHOU Neng

(School of Mechanical and Electrical Engineering, Xi’an Polytechnic University, Xi’an 710048，China)

In order to improve the weaving efficiency of the warp oriented multished loom,reduce yarn breakage,with loom M8300 as an example,analysis is done to the existing multi rollered loom regarding the weaving principle and problems.Detailed analysis is done to the loom with innovated double drum weaving structure,opening structure and weaving principle.Introduction is made to the 3-D textiles with 3 warps and 2 wefts.It is pointed out that the double drummed weaving loom with reed of auxiliary nozzles and rotating shedding device and a rotating shaft between the shedding and reeding can produce textiles with 3 warps and 2 wefts with low breakage of yarn,and efficient production with good fabric quality through 10 wefts insertion in one go.The future develoment of the warp oriented multished loom is to reduce the thickness of the reed or use new shedding motion to increase warp density and to reduce warp friction.

multished loom;weaving drum;shedding;weft insertion;reed;breakage rate;auxiliary nozzle

TS103.12

B

1001-9634(2017)05-0010-04

2016-11-16

陜西省科技攻關(guān)項目(2015GY137)；陜西省教育廳產(chǎn)業(yè)化培育項目(2013JC17)

李鵬飛(1990—)，男，陜西大荔人，碩士研究生，主要從事機(jī)械CAD/CAE/CAM及虛擬樣機(jī)方面的研究。