雒小龍，王曉瑞，宋　英，袁　偉

(陜西長嶺紡織機電科技有限公司，陜西 寶雞　721000)

0　引言

隨著噴氣織機織物折入邊裝置的應用推廣，配有折入邊機構(gòu)的噴氣織機剪刀機構(gòu)也相應發(fā)生了較大變化。目前，國內(nèi)外主流噴氣織機都配有電子剪刀，其多采用旋轉(zhuǎn)磁鋼或步進電機驅(qū)動，結(jié)構(gòu)簡單且剪切時間可通過屏幕設定；但由于旋轉(zhuǎn)磁鋼價格昂貴，步進電機又存在失步情況，而且要設計相應的控制電路板，制造及維護成本較高，可靠性較低。通過采用機械結(jié)構(gòu)和通用剪刀片，利用凸輪機構(gòu)和雙搖桿機構(gòu)原理設計出新型機械式折入邊右剪刀機構(gòu)，降低了制造和維護成本，且調(diào)試相對簡單、結(jié)構(gòu)可靠性高。

1　織物折入邊電子右剪刀結(jié)構(gòu)及工作原理

1.1　電子剪刀研發(fā)背景

在噴氣織機織造生產(chǎn)的過程中普遍要采用左、右剪刀將織物兩端的緯紗剪斷，這些被剪斷的緯紗暴露在織物外而無法折進開口的經(jīng)紗中以至成為毛邊而影響產(chǎn)品質(zhì)量、降低織物檔次。若噴氣織機附帶折邊器，緯紗剪斷后長出的一段將折入下一緯經(jīng)紗開口中則可不僅使布邊緊密牢固、布面平整光潔，而且可節(jié)約原料，降低制品的加工成本。

折邊裝置須在特定角度吹氣，才能將已織入織物的緯紗兩端折入下一緯中，這就要求緯紗到達后應在特定角度干脆利落地剪斷，而電子剪刀由步進電機或旋轉(zhuǎn)磁鋼直接驅(qū)動，電路控制，結(jié)構(gòu)簡單，角度控制靈活且易于調(diào)整緯紗剪切時間。

1.2　電子右剪刀結(jié)構(gòu)

電子右剪刀結(jié)構(gòu)如圖1所示，其電機座用于固定和調(diào)節(jié)剪刀相對于織口的前后、高低位置；步進電機用于驅(qū)動剪刀動片運動實現(xiàn)剪切；剪刀連接器用于傳遞步進電機動力到剪刀動片，同時用于調(diào)整剪刀片間隙。

1—步進電機；2—電機座；3—剪刀靜片；4—剪刀動片；5—剪刀連接器。圖1　電子右剪刀結(jié)構(gòu)

1.3　電子右剪刀工作原理

電子右剪刀主要由控制電路控制，控制電路根據(jù)織機角度信號向步進電機驅(qū)動器發(fā)送控制信號，步進電機驅(qū)動器向步進電機發(fā)送脈沖信號，在驅(qū)動步進電機運轉(zhuǎn)同時帶動剪刀運動，實現(xiàn)剪切緯紗。

2　新型織物折入邊機械式右剪刀結(jié)構(gòu)及工作原理

2.1　機械式右剪刀結(jié)構(gòu)

機械式右剪刀結(jié)構(gòu)如圖2所示，其總體結(jié)構(gòu)與噴氣織機廢邊紗剪刀結(jié)構(gòu)相似，結(jié)構(gòu)改動較少，零件通用性強。

2.2　機械式右剪刀工作原理

機械式右剪刀由兩套反向雙搖桿機構(gòu)和凸輪擺桿機構(gòu)串聯(lián)組成[1-5]，剪刀凸輪固定于開口軸上做旋轉(zhuǎn)運動并驅(qū)動搖臂，搖臂另一端由復位彈簧壓持以保證滾子與凸輪時刻接觸；搖臂、長連桿和擺臂組成反向雙搖桿機構(gòu)一，下擺桿、短連桿和上擺臂組成反向雙搖桿機構(gòu)二，凸輪跟隨開口軸以1/2織機轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn)，驅(qū)動兩套搖桿機構(gòu)擺動；凸輪旋轉(zhuǎn)一周中具有兩段推程角、回程角和休止角，恰好在織機一周運動中凸輪能夠轉(zhuǎn)過一段推程角、回程角和休止角，從而可以保證剪刀機構(gòu)在一次開口運動中實現(xiàn)打開、閉合和靜止。

1—剪刀軸座左；2—剪刀軸；3—下擺臂；4—剪刀軸座中；5—剪刀軸座右；6—擺臂；7—長連桿；8—滾子；9—凸輪；10—搖臂；11—搖臂軸；12—復位彈簧；13—彈簧座；14—短連桿；15—上擺臂；16—剪刀靜片；17—剪刀動片；18—剪刀座。圖2　機械式右剪刀結(jié)構(gòu)

3　新型織物折入邊機械式右剪刀凸輪設計

由于剪刀機構(gòu)第一套四連桿機構(gòu)為反向平行四邊形機構(gòu)，根據(jù)平行四邊形機構(gòu)只傳遞運動不改變運動規(guī)律的特性[6]，對右剪刀機構(gòu)進行簡化的結(jié)果如圖3所示。

圖3　右剪刀機構(gòu)簡圖

在直角坐標系xoy中，o1、o2和o3分別為四連桿機構(gòu)支座和凸輪回轉(zhuǎn)中心。根據(jù)空間位置和剪刀工作需要，擺臂的初始角度為α1，終止角度為α2；連桿的初始角度為θ1，終止角度為θ2；搖臂的初始角度為β1，終止角度為β2，搖臂凸輪端的初始角度為φ1，終止角度為φ2；擺臂長度為a，支座和支座中心距離為b；連桿的長度為c，搖臂的長度為d，搖臂的凸輪端長度為e，支座和支座的中心距離為f，擺臂滾子中心與凸輪理論輪廓曲線接觸點與支座的距離為g。

3.1　位置分析

(1)

應用歐拉公式eiθ=cosθ+isinθ，將式(1)實部和虛部分離，得：

asinα1+csinθ1=dsinβ1

經(jīng)整理化簡為：

Asinβ1+Bcosβ1+C=0

其中，A=2adsinα1；B=2d(acosα1-b)；C=c2-a2-d2-b2+2abcosα1，所以：

(2)

已知a=60 mm,b=384 mm,c=364 mm,d=65 mm,α1=278.5°,α2=289°,代入式(2)計算得：β1=112.8°,β2=103.3°。

3.2　擺桿行程計算

在直角坐標系x2o2y2中，φ1=135°-β1+γ1-γ2，當β1=112.8°，β2=103.3°,γ1=13.9°,γ2=12.6°時，可得φ1=33°,φ2=23.5°。

當搖臂凸輪端的極限角度為φ1時，擺臂滾子中心與凸輪理論輪廓曲線接觸點到支座o3的距離為g1；當搖臂凸輪端的極限角度為φ2時，擺臂滾子中心與凸輪理論輪廓曲線接觸點到支座o3的距離為g2。由余弦定理：g2=e2+f2-2efcosφ，可知當e=55 mm,f=68.7 mm,φ1=33°，φ2=23.5°時，g1=37.42 mm，g2=28.46 mm。則凸輪升程H為：H=g1-g2=8.96 mm。

當凸輪滾子直徑D=32 mm時，暫選凸輪基圓rd=g1-D/2=21.42 mm，經(jīng)校核凸輪最大壓力角為18°，小于許用壓力角45°。

3.3　凸輪曲線確定

根據(jù)凸輪軸o3和主軸轉(zhuǎn)速關系，剪刀運動規(guī)律和擺桿工作屬于中低速輕載，選取余弦加速度曲線運動規(guī)律完全可以滿足運動需要，擺桿行程曲線如圖4所示。

4　仿真運動檢查剪刀動片運動規(guī)律

根據(jù)擺桿行程曲線，通過proe可變截面掃描建模[7]，生成凸輪三維模型如圖5，并按照機構(gòu)裝配關系對剪刀機構(gòu)進行裝配，對機構(gòu)進行運動仿真、測量剪刀動片的運動規(guī)律曲線如圖6所示，運動規(guī)律符合預期設計。

圖4　擺桿行程曲線

圖5　凸輪三維模型

圖6　剪刀動片角位移曲線

5　結(jié)語

通過研究織物折入邊右剪刀工作要求和原理，結(jié)合織機廢邊紗剪刀結(jié)構(gòu)，改進剪刀凸輪曲線、剪刀座和剪刀片形式，設計出滿足使用要求的機械式織物折入邊右剪刀結(jié)構(gòu)，并用proe仿真運動檢驗剪刀動片運動規(guī)律達到預期的設計目標，經(jīng)試制后應用效果良好。新型織物折入邊右剪刀既解決了電子剪刀制造和維修成本高的問題，又大幅提高了剪刀可靠性，且方便噴氣織機老機改造。

參考文獻: