双幅折边高速提花无梭织机关键技术研究

时间：2024-08-31

章志明周家泉王才成马玮吴继华

(1.浙江方圆机电有限公司，浙江绍兴312000；2.绍兴家尔雅丽纺织有限公司,浙江绍兴312000;3.绍兴文理学院工学院，浙江绍兴312000)

0 引言

纺织业是我国国民经济传统支柱产业和重要的民生产业.2012年，中国纺织工业总产值接近6万亿元，行业平均利润率达到7%，创历史新高，其中机织提花织物占有重要出口份额.家纺类纺织品中，如窗帘、帷幔、床罩、高档墙布等，特点是幅宽较宽、花型较大、纱线品种规格千变万化[1].因而开发织造幅宽大、提花针数高、纱线适应面广的提花织机具有广阔的市场需求.

在对目前纺机市场进行广泛细致的调查后，得出以下结论：(1)宽幅提花剑杆织机普遍存在性价比不高的问题.国内宽幅提花织物由于受工艺的限制，3米幅宽以上的织机，转速一般在120～130r/min，不能满足高效生产的需求.国外高端剑杆织机虽然转速较高，但价格高昂，难以推广应用.(2)宽幅剑杆织机普遍存在不能适应双幅织造的问题.双幅织造即在原有宽幅织造机型的前提下能在同一台设备上同时实现2幅面料的织造和加工，在不改变原有织机织造性能的前提下实现多种织造幅度的自由调整和组合.此方法能够最大程度地发挥织机效能，显著提升加工户产量，近几年受到纺织加工户广泛关注.(3)提花织机的集成度很低，可靠性差.提花织机的生产一直以来均为织机和提花机分离的模式进行，织机和提花机的生产厂家各行其道，普遍存在产品的集成度不高、配合不协调、运行可靠性差的问题.

针对以上技术瓶颈，我们自主研发了双幅折边高速提花无梭织机.该机应用新型折边装置、共轭凸轮打纬和提花机与主机相集成等新技术，在原适合宽幅织造的高性能无梭织机上增加双幅织造和精密折边功能，能使广大纺织加工户最大程度发挥单台设备的效能，提升综合经济效率，为纺织加工产业的整体节能降耗发挥一定作用.该机单幅织造宽度范围大，可实现双幅织造，车速高，适合各种纱线面料提花织物，满足我国家纺行业对现代化装备的需求，推动行业的技术进步.

1 研发关键技术

1.1 中间剪边及双折边一体式机构设计

织物边是织物的重要组成部分，也是织物织造时的重要环节.织物光边能增加边部强度和保持布幅，方便挂浆、洗涤、减少裁剪撬边缺陷[2].无梭织机上织出的通常为毛边织物，加装折入边装置后即可织造光边织物.随着特种织物的发展，针对特种织物设计折入边装置市场需求迫切.为了在宽幅织机上实现双幅织造的功能，在织物原有左右光边的前提下，还需对宽幅布坯分离后的布边进行同步的折边处理，以提高双幅织造后服装类提花布料的整体特性.

为了达到设计目标，我们自主研发了中间剪边及双折边一体式机构.该中间剪边及双折边一体式机构主要由摆臂轴、凸轮轴、转动摆臂、钩针转动共轭凸轮以及钩针伸缩共轭凸轮、调整连杆、钩针轴转动套、钩针轴和钩针轴伸缩摆臂组成.钩针伸缩共轭凸轮、调整连杆、钩针轴转动套、钩针轴各有1对.1对钩针伸缩共轭凸轮于凸轮轴上；1对调整连杆的一端枢置于连杆轴的两端，另一端与1对钩针轴转动套的一端枢联接.连杆轴固定在转动摆臂上；1对带滑孔的钩针轴转动套枢置于箱体上；1对钩针轴的一端分别与滑孔配合，另一端伸于箱体外；钩针轴伸缩摆臂活套在1对钩针轴上，具有1对滚轮，对相邻两门幅之间的毛边能同时向内折入.结构紧凑，动作和谐，控制精确.

设计产品的中间剪边及双折边一体式机构本身没有动力源，其动力来源于织机.利用织机上的纬纱剪刀轴，再通过摆臂连杆和共轭凸轮机构，控制勾针和上下剪刀完成剪纱和折边动作，在织造过程中其运动规律与钢筘的运动规律紧密配合，能有效防止与钢筘的碰撞.而且折入边装置与织机保持转速比是1∶1的同步运动，即织造主轴转动1圈，折入边装置也能将上一纬的纬纱头钩入织口中，完成1次折入动作.

折边装置均自带有剪刀，运用活动式的织机托布板来调节长度，使每次织造时折边后的布坯都能与要求的门幅宽度一致.纬纱剪刀向引纬侧折入边方向弯曲，缩短了纬纱剪刀与引纬侧折入边所带剪刀之间的距离，可以最大程度减少废边的宽度，提高了纬纱利用率.

1.2 提花电子选针技术及装置设计

图1 电子选针机构结构示图

现在国内的大部分中低档无梭织机使用的机械提花龙头选针机构都采用普通的机械式选针机构.该种选针装置由纹板盘和纹板预先冲制信号孔，应用横针探针来拾取纹板冲孔有无的信号，对相应的横针和探针进行选针.根据信号决定动刀箱提刀板带动竖针等的上下联动，实现完整的提综开口动作过程[3].

图2 电子选针机构工作原理图

机械选针式提花装置虽然制造成本较低，但存在需预先冲制纹板纸信号孔，而且图案花样翻新需更换纹板等不利因素.特别是在高速无梭织机的应用过程中，由于受纹板纸的材质限制，在信号孔冲制过程中造成纹板自然强度降低而影响使用周期.更换频繁时不但增大纺织用户的使用成本，还受到最大纬数的制约，造成可织造的织物材料数量局限.

所以对机械复动式提花机的选针机构进行了创新设计，用电子式选针机构替代原来的纹板来控制提花机的选针动作，结构示意图如图1所示.选针过程中运用双稳态选针电磁阀的极性变换来驱动横针和刀杆推板，并可使横竖针装置在动作过程中不承受提综载荷，有利于延长选针装置的使用寿命.同时，不用频繁更换纹板来实现花样和品种的变换，不但能提高织机的工作效率，而且可大幅降低使用成本.

运用双稳态选针电磁阀的极性变换来进行“有孔”和“无孔”两种状态的识别.当电磁阀线圈通正向电流时，线圈带动推板向上动作，使推板在推针横向进给方向形成一个“有孔”状态，此时推针可带动竖针动作，相应的经纱被提起.当电磁阀线圈通负向电流时，线圈带动推板向下动作，使推板在推针横向进给方向形成一个“无孔”状态，此时推针不带动竖针动作，则对应的经纱下落.经纱被分成上下两层，形成开口.电子选针机构工作原理图如图2所示.

设计了电磁选针提花装置专用的推针杠杆座，能将下推针杠杆和上推针杠杆进行一体式固定，以保证提花装置工作时电磁选针机构在同一个行程范围内动作的一致性.同时采用了一种自润滑的双头提经线轮.线轮外壳体由铝质薄板材剪制而成，两端内部分别设有塑性耐磨材料制的两个转轮.转轮用转轮轴承固定在外壳体上.转轮轴承由具有自润滑功能的铜基粉末冶金材质制成.该种双头提经线轮，结构简单，制造方便，具有自润滑功能，平时不需要对线轮进行润滑维护，省却了织机用户过去需花大量时间进行线轮维护的麻烦，使用性能可靠.

1.3 自调心同轴安装装置

图3 自调心同轴安装装置

为了提高电机转轴旋转精度，采用自调心同轴安装装置.电机转轴装配关系如图3所示.当在传动电机轴上装配皮带轮时，先将装置中的固定套与皮带轮进行定位，再将固定套与锥形涨紧轴套用6颗内六角螺丝进行初步固定.调整好电机轴的位置后，将电机轴伸入至锥形涨紧轴套内，然后均衡地对称拧紧6颗连接螺丝，在连接螺丝不断拧紧时，锥形涨紧轴套受力不断向固定套内前行，受锥形涨紧轴套退拔式设计的影响，固定套在锥形涨紧轴套前行顶紧的压力下，渐渐产生膨胀，与皮带轮内孔的接触越来越紧密；锥形涨紧轴套也受到固定套的反向作用力，在不断向固定套内顶紧时产生收缩，与电机轴的接触变得越来越紧密.当锥形涨紧轴套与固定套在连接螺丝的作用下完全连接后，皮带轮与固定套、固定套与锥形涨紧轴套、锥形涨紧轴套与电机轴的连接就达到了最紧密的状态.

当拆卸该皮带轮装置时，先可拧松6颗连接螺丝，再用3颗连接螺丝从锥形涨紧轴套连接环上的退拔螺丝孔内拧紧，当螺丝头部顶紧固定套端部后，锥形涨紧轴套受力向螺母端退出，直至皮带轮与固定套、固定套与锥形涨紧轴套、锥形涨紧轴套与电机轴的接触完全恢复到常态为止，即可轻松分离各部件.

2 讨论与分析

双幅折边高速提花无梭织机经行业权威部门检测，各项指标均符合企业标准《XB758/760型高速宽幅剑杆织机》和《挠性剑杆织机》行业标准的要求.在样品试制成功后，进一步完善生产工艺，对新产品进行了小批量生产.投放市场，经多家用户使用，反应良好.开发的双幅折边高速提花无梭织机产品综合性能较高，价格合理，因而市场竞争优势明显，与市场知名品牌产品性能参数对比如表1所示.

表1 同类产品主要技术性能指标对比

从表1各项数据的对比可以看出，该新产品在织造公称筘幅为3 600 mm及双幅织造提花面料时，与国外先进机型相比，织造速度、引纬率和整机功率参数单项指标不具备明显优势，但是在整体功能上，已经具备与先进机型进行竞争的能力.特别是在大筘幅织造和双幅多功能织造时，在整机功率消耗上具有一定优势，较必加乐公司品牌外其他机型产品在节能降耗方面优势明显.

另一方面，由于必加乐、斯密特、意达等品牌织机均在配备先进的电子提花机状态下，在筘幅、引纬率和车速上才能达到上述指标[4]，而本公司产品是在运用传统的机械复动式提花龙头的基础上就能达到上述性能指标，因此从使设备发挥最佳性能的角度分析，本项目产品具有十分明显的技术优势.此外，从价格对比上可以看出，无论是国外品牌机，还是国内高档品牌机，价格都明显高于本项目产品的定价.如果从性价比方面考虑，该产品是用户的较佳选择.