基于機(jī)械自鎖原理設(shè)計(jì)的新型毛巾織機(jī)起圈機(jī)構(gòu)

宋智燕

(北京北方微電子基地設(shè)備工藝研究中心有限責(zé)任公司，北京　100016)

?

基于機(jī)械自鎖原理設(shè)計(jì)的新型毛巾織機(jī)起圈機(jī)構(gòu)

宋智燕

(北京北方微電子基地設(shè)備工藝研究中心有限責(zé)任公司，北京100016)

為了通過(guò)機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，解決毛巾噴氣織機(jī)在打緯過(guò)程中因機(jī)構(gòu)位置發(fā)生偏移而影響毛圈起圈高度的問(wèn)題，在對(duì)布動(dòng)式起圈機(jī)構(gòu)的起毛圈原理進(jìn)行介紹的基礎(chǔ)上，對(duì)打緯過(guò)程中影響機(jī)構(gòu)穩(wěn)定性的原因進(jìn)行了分析，利用機(jī)械機(jī)構(gòu)自鎖原理對(duì)毛巾噴氣織機(jī)的起圈機(jī)構(gòu)進(jìn)行了重新設(shè)計(jì)。指出：新型起圈機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，易加工、裝配，成本低廉，能被毛巾噴氣織機(jī)普遍采用，毛巾織物質(zhì)量穩(wěn)定，市場(chǎng)前景廣闊。

毛巾噴氣織機(jī)；毛圈；布動(dòng)式；筘動(dòng)式；起圈機(jī)構(gòu)；自鎖原理；逆向力

0　引言

毛巾織物是毛巾組織形成毛圈的紡織品。毛巾組織是利用織物組織和織機(jī)特殊的起圈機(jī)構(gòu)共同作用，地組織與毛組織的正確配置以及毛、地經(jīng)紗與送經(jīng)運(yùn)動(dòng)的協(xié)調(diào)配合而形成的[1]。因此，在毛巾噴氣織機(jī)的設(shè)計(jì)中，起圈機(jī)構(gòu)至關(guān)重要。

1　毛巾噴氣織機(jī)起圈機(jī)構(gòu)介紹

毛巾織機(jī)的打緯機(jī)構(gòu)主要有布動(dòng)式和筘動(dòng)式兩種。布動(dòng)式打緯機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，筘穩(wěn)定，常被用于寬幅高速織機(jī)。噴氣織機(jī)因采用獨(dú)特的異形筘打緯，只能采用布動(dòng)式毛巾打緯機(jī)構(gòu)。

布動(dòng)式起圈機(jī)構(gòu)的原理是通過(guò)一個(gè)特殊的機(jī)構(gòu)來(lái)周期性地改變織口的位置，而筘和筘座的打緯位置始終保持不變，打緯完成時(shí)筘和織口形成一定的距離，從而達(dá)到起毛圈的目的。如圖1所示，引入緯紗W0后，布面在起圈機(jī)構(gòu)的帶動(dòng)下移動(dòng)L距離，之后相繼引緯W1、W2和W3，在引入緯紗W3的同時(shí)，布面反向移動(dòng)L距離，隨著緯紗W3的打緯動(dòng)作，毛經(jīng)紗在緯紗W1、W2和W3的夾持下，便在W0和W1之間形成毛圈。與引緯W1、W2時(shí)相比當(dāng)緯紗W3打緯時(shí)，打緯阻力將增加兩倍以上[2]，因此施加到機(jī)構(gòu)上的逆向力也隨之增加，會(huì)造成機(jī)構(gòu)位置發(fā)生不確定的變化，影響毛圈起圈高度，從而造成布面質(zhì)量下降。目前，市場(chǎng)上現(xiàn)有的毛巾噴氣織機(jī)，都是通過(guò)電氣控制對(duì)布面移動(dòng)過(guò)程中出現(xiàn)的偏差進(jìn)行補(bǔ)償處理[3-5]，均未采用通過(guò)對(duì)起圈機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)控制打緯位置點(diǎn)，以增加布面的穩(wěn)定性，從而提高毛圈質(zhì)量。

2　新型毛巾織機(jī)起圈機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)方案

筆者提出的新型毛巾織機(jī)起圈機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)方案，是受到曲柄連桿機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)過(guò)程中出現(xiàn)的自鎖位置點(diǎn)啟發(fā)，利用機(jī)械機(jī)構(gòu)自鎖原理[6]而專(zhuān)門(mén)為噴氣織機(jī)設(shè)計(jì)的，曲柄連桿機(jī)構(gòu)原理如圖2所示。當(dāng)搖桿CD受到逆向力F′時(shí)，會(huì)對(duì)曲柄軸A產(chǎn)生力矩，而若在B1AC1或者是AB2C2的位置受到逆向力F1′、F2′的作用時(shí)，則曲柄軸A所受力矩為零，進(jìn)而形成機(jī)構(gòu)自鎖功能，使織機(jī)起圈打緯時(shí)機(jī)構(gòu)位置不會(huì)發(fā)生變動(dòng)，從而保證毛圈的起圈高度，獲得質(zhì)量穩(wěn)定的毛巾織物。如果在設(shè)計(jì)曲柄連桿機(jī)構(gòu)時(shí)，合理選擇桿件尺寸，還具有減速增力的作用，可以直接由電機(jī)驅(qū)動(dòng)曲柄軸驅(qū)動(dòng)曲柄連桿機(jī)構(gòu)帶動(dòng)起圈機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)。

將機(jī)械自鎖機(jī)構(gòu)運(yùn)用到毛巾噴氣織機(jī)中，起圈機(jī)構(gòu)如圖3所示。整個(gè)機(jī)構(gòu)由伺服電機(jī)M帶動(dòng)曲柄連桿機(jī)構(gòu)，曲柄連桿機(jī)構(gòu)固定在機(jī)架的O、A兩個(gè)位置點(diǎn)，由曲軸、連桿、搖桿及運(yùn)動(dòng)副組成。在A位置點(diǎn)曲柄連桿機(jī)構(gòu)中的搖軸連接了一個(gè)雙驅(qū)搖桿，一端與機(jī)前側(cè)帶動(dòng)織口水平移動(dòng)的雙搖桿機(jī)構(gòu)連接，完成起毛圈；一端與機(jī)后側(cè)的雙搖桿機(jī)構(gòu)連接，機(jī)后側(cè)的雙搖桿機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)主要是帶動(dòng)地經(jīng)張力輥擺臂和運(yùn)動(dòng)，目的在于讓地經(jīng)紗在起毛圈過(guò)程中配合織口協(xié)調(diào)運(yùn)動(dòng)。

通過(guò)對(duì)曲柄連桿機(jī)構(gòu)分析可知，應(yīng)選擇對(duì)逆向力具有自鎖特性的曲軸偏心半徑和連桿重疊共線位置，作為整個(gè)機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)的基準(zhǔn)位置。電控系統(tǒng)根據(jù)設(shè)定的起毛圈高度要求向伺服電機(jī)發(fā)出工作指令，伺服電機(jī)按指令驅(qū)動(dòng)曲軸從基準(zhǔn)位置開(kāi)始在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)轉(zhuǎn)過(guò)預(yù)定的角度，在曲柄連桿機(jī)構(gòu)的作用下?lián)u桿帶動(dòng)搖軸順時(shí)針轉(zhuǎn)過(guò)一定角度，而與搖軸固定在一起的雙驅(qū)搖桿也順時(shí)針轉(zhuǎn)過(guò)相同角度。此時(shí)，雙驅(qū)搖桿帶動(dòng)雙搖桿機(jī)構(gòu)使機(jī)前側(cè)的織口位置從a處向機(jī)前方移動(dòng)L距離到達(dá)a′處，如圖4所示。同時(shí)，如圖5所示，機(jī)后側(cè)的地經(jīng)張力輥也由起始位置向機(jī)前移動(dòng)，使經(jīng)位置線上任意一點(diǎn)從b處移動(dòng)L′距離到b′處，其中 L≈L′，地經(jīng)紗配合布面的移動(dòng)是為了防止交織點(diǎn)被拉向機(jī)前方的過(guò)程中布面和經(jīng)紗張力出現(xiàn)較大變化。根據(jù)圖1所述的起圈過(guò)程，此時(shí)織機(jī)的狀態(tài)是引入W1、W2緯紗，當(dāng)引緯紗W3時(shí)，起圈機(jī)構(gòu)在伺服電機(jī)帶動(dòng)下歸位，W3、W2和W1三緯紗在打緯力的作用下共同夾持著毛經(jīng)紗沿著地經(jīng)紗被打向W0，此時(shí)起圈機(jī)構(gòu)完成一次起圈動(dòng)作。

從整個(gè)起圈機(jī)構(gòu)的動(dòng)作過(guò)程來(lái)看，在打起圈緯時(shí)，地經(jīng)紗會(huì)產(chǎn)生較大的張力施加到地經(jīng)張力輥上，整個(gè)起圈機(jī)構(gòu)由于相連固定，所以會(huì)受到較大的逆向力，使機(jī)構(gòu)位置有偏移的趨勢(shì)。此時(shí)，筆者提出的新型起圈機(jī)構(gòu)已由伺服電機(jī)帶動(dòng)退回到基準(zhǔn)位置，即曲軸的偏心半徑和連桿重疊共線處，合理地躲避了逆向力距，從而保證了機(jī)構(gòu)的穩(wěn)定性。另外，采用合理的曲軸偏心距和連桿長(zhǎng)度比，能使伺服電機(jī)不經(jīng)過(guò)減速即直接驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)進(jìn)行運(yùn)轉(zhuǎn)。

3　新型起圈機(jī)構(gòu)的主要優(yōu)勢(shì)

新型起圈機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、可靠性高，采用簡(jiǎn)化的傳動(dòng)鏈設(shè)計(jì)有利于提高織機(jī)的運(yùn)行速度，進(jìn)而提升工作效率。將自鎖特性融入到打緯機(jī)構(gòu)中，可防止打起圈緯時(shí)地經(jīng)紗產(chǎn)生的較大張力驅(qū)使機(jī)構(gòu)發(fā)生偏移，確保了毛巾織物的質(zhì)量。

曲柄連桿機(jī)構(gòu)以機(jī)架為固定端，合理利用織機(jī)本來(lái)的墻板設(shè)計(jì)，使織機(jī)在外觀上看去簡(jiǎn)潔美觀，由于沒(méi)有增加過(guò)多的部件設(shè)計(jì)，可以被廣泛地應(yīng)用于舊機(jī)改造中。從整機(jī)設(shè)計(jì)成本的角度來(lái)看，該設(shè)計(jì)機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，易加工、裝配，成本低廉，能被毛巾噴氣織機(jī)普遍采用，市場(chǎng)前景廣闊。

[1] 劉付仁，張康虎.毛巾類(lèi)家用紡織品的設(shè)計(jì)與生產(chǎn)[M].北京：中國(guó)紡織出版社，2008：8-9.

[2] 王鴻博，高衛(wèi)東.打緯阻力的理論與實(shí)踐[J].毛紡科技，2002(6)：45-48.

[3] 李子軍，吉學(xué)齊.一種毛巾織機(jī)起圈控制裝置：中國(guó)，201310382752.4[P].2013-12-11.

[4] 伴場(chǎng)秀樹(shù)，山本昭彥，角田博.布移動(dòng)式毛圈織機(jī)中的起毛圈部件的驅(qū)動(dòng)控制方法：中國(guó)，200510125343.1[P].2006-06-07.

[5] 伴場(chǎng)秀樹(shù)，山本昭彥，角田博.布移動(dòng)式毛圈織機(jī)的起毛圈構(gòu)件的驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)：中國(guó)，200610084803.5[P].2007-11-21.

[6] 申永勝.機(jī)械原理教程[M].北京：清華大學(xué)出版社，1999：31-78.

The Design of the New Towel Loop Forming Mechanismwith Mechanical Self-lock

SONG Zhiyan

(Beijing North Microelectronics Co.,Ltd.,Beijing 100016,China)

In order to solve the problems with the loop height due to the displacement in the process of the beating motion of the towel air-jet loom,introduction is made to the work-how of the loop forming by cloth motion.Analysis is made to the factors impacting the stability of the mechanism in the beating process.A new towel loop forming mechanism with mechanical self-lock is introduced.It is pointed out that the new structure loop forming machine is of simple structure,easy fabrication and installation,low cost,consequently having wide application in towel air-jet loom.The towel fabric is of stable quality with bright market.

towel air-jet loom;loop;cloth motion;reed motion;loop forming mechanism;self-lock mechanism;reverse force

2015-12-25

宋智燕(1985—)，女，內(nèi)蒙古翁牛特旗人，工程師，主要從事噴氣織機(jī)設(shè)計(jì)方面的研究。

TS103.12

B

1001-9634(2016)04-0022-03