國產(chǎn)劍桿織機選型中幾個技術問題探析

1、國產(chǎn)劍桿織機選型中幾個技術問題探析信息來源:   發(fā)布時間: 2011-4-29   瀏覽次數(shù):245 本文章由充棉機整理發(fā)布，如果你感覺本文章好請轉(zhuǎn)載一下，順便告訴你的朋友！感謝你對本公司的支持，開棉機專業(yè)的生產(chǎn)廠家。鑒于國內(nèi)對劍桿織機近20多年來成熟的使用經(jīng)驗，企業(yè)對織機的性能要求提高：需要生產(chǎn)效率高、品種適應性廣泛、織機運轉(zhuǎn)可靠、織造品質(zhì)優(yōu)良、性價比高的劍桿織機來提升織物的附加值，因而對中檔以上國產(chǎn)劍桿織機的需求會增加。以下就國產(chǎn)劍桿織機選型中幾個技術問題略談幾點看法，供參考。3.1引緯系統(tǒng)3.1.1主驅(qū)動件共軛凸輪和偏心的特點對于國內(nèi)外不同型號的

2、劍桿織機，作為引緯主驅(qū)動件不外乎是采用共軛凸輪和偏心兩種，其各有特點。(1)共軛凸輪式劍桿織機引緯主驅(qū)動件采用共軛凸輪機構(gòu)，可以達到理想的劍頭運動規(guī)律，做到緯紗交接時，劍頭的加速度為零，從而可大大提高交接緯的精確性和穩(wěn)定性。純連桿機構(gòu)組合是做不到這一點的，特殊的連桿機構(gòu)和其它機構(gòu)組合可以做到，但不如共軛凸輪機構(gòu)緊湊。在高速織機中，為了改善動態(tài)特性，可盡量采用提高平均加速度值的方法來達到降低加速度峰值的目的；在運動關鍵位置如緯紗交接點等處要盡可能將加速度降低甚至降到零值。由于引緯運動都源于：進-停-退-外側(cè)靜止的運動曲線，運動曲線綜合的思維方式可以把這種運動描述成s-v-a-j之間的微分關系，根

3、據(jù)這種微分關系可以找到多種運動方程來實現(xiàn)它。對國外劍桿織機消化吸收時，共軛凸輪廓線若采用實測數(shù)據(jù)加工會存在3種誤差的疊加：實測凸輪的制造誤差；測繪誤差，一般實測數(shù)據(jù)(每0.5度測一個數(shù)據(jù))；新凸輪的制造誤差。理性的方法可根據(jù)實測數(shù)據(jù)解析出從動件的運動規(guī)律，根據(jù)運動規(guī)律再現(xiàn)凸輪廓線設計值。國內(nèi)于20世紀80年代初已進行凸輪動態(tài)?；O計的專題研究工作；可以講在理論上，研究工作跑在了本課題的前列。對于劍桿織機引緯系統(tǒng)的前衛(wèi)研究，即用獨立電機直接驅(qū)動引緯的織機來說，凸輪的運動規(guī)律對它們的設計仍然有著積極的意義，因為電機通過電腦控制輸出的運動規(guī)律正是凸輪采用的運動曲線。但獨立電機的驅(qū)動方式在近期相當一段

4、時間內(nèi)不會推廣應用，針對國內(nèi)市場，它必須在能耗和性價比方面，經(jīng)過商品化的嚴格測驗才能真正走向市場。國外提高劍桿織機入緯率和可靠性，要進行織機結(jié)構(gòu)動力學優(yōu)化設計適應高速運動的研究，以解決高速劍桿引緯技術。(2)偏心輪式劍桿織機引緯主驅(qū)動采用偏心輪機構(gòu)，其s-v-a-j曲線均連續(xù)，可以滿足引緯運動：進停退外側(cè)相對靜止的運動規(guī)律要求，緯紗交接時，劍頭的加速度有一峰值，但由于機構(gòu)屬低付傳動，構(gòu)件受力狀況較佳，機構(gòu)的剛度可保證交接緯的穩(wěn)定性。進口和國產(chǎn)中檔以上劍桿織機引緯采用偏心主驅(qū)動，引緯機構(gòu)多采用先進的四相絞軸技術(空間四連桿機構(gòu))，能夠省略一組換向機構(gòu)，傳動鏈短，傳動點少，機構(gòu)剛度好，易保證系統(tǒng)制

5、造精度，加速度峰值較低，能夠減少緯紗斷頭率，雖然機型速度略遜于凸輪式，但以其工作性能的優(yōu)勢，已獲得業(yè)內(nèi)專業(yè)人員較為一致的認可，典型的機型如：SmitTextile公司的GS920型、Picanol公司的GammaxSilverF型。國產(chǎn)中檔以下織機大多采用平面四連桿或六連桿機構(gòu)，傳動點多，制造精度也要求不高，且尚需一對精度要求較高的錐齒輪換向機構(gòu)，一定程度上也影響了引緯系統(tǒng)的傳動精度，但成本較低。Vamatex公司采用獨特的螺旋漿方式引緯機構(gòu)，但其主驅(qū)動件還是采用偏心輪，螺旋漿機構(gòu)僅起到引緯系統(tǒng)中換向傳動作用，傳動鏈很短，結(jié)構(gòu)緊湊，因此運動規(guī)律總體不會差異偏心連桿機構(gòu)很大，在此不作討論。采用偏

6、心連桿機構(gòu)，可通過機構(gòu)優(yōu)化設計，使梭口外的劍桿無效空程達到最小值，但和凸輪式相比，理論上講，在劍桿運動的任意位置和空程大小上還是有一定的隨意性。綜述：從設計的角度分析，偏心式引緯機構(gòu)偏重滿足劍桿的運動學要求，共軛凸輪式引緯機構(gòu)則偏重滿足劍桿的動力學要求。3.1.2引緯劍道有無導鉤問題(1)課題背景引緯劍道有無導鉤的問題提出，是由于近幾年某些型號劍桿織機劍道中取消了導鉤，可有效地減少梭口內(nèi)部件和經(jīng)紗與之接觸和摩擦，最大程度減少經(jīng)紗起毛和斷經(jīng)，減少劍帶的不必要磨損，從而提高了織物質(zhì)量和織機效率，這是織機研究工作者的共識。(2)發(fā)展進程20世紀80年代初起，國內(nèi)引進了意大利幾種機型，顯現(xiàn)高速撓性劍桿

7、織機劍道中設置導鉤或?qū)ζ?；日后，絕大部分高速撓性劍桿織機均在劍道中設置劍帶導鉤，從單側(cè)到雙側(cè)，從平面到懸??；目的：提高車速，但形狀不一，設計思路各異，盡可能減少經(jīng)紗摩擦、減少斷經(jīng)。1990年SmitTextile公司生產(chǎn)的FAST型劍桿織機采用了闊型碳纖維劍帶，并取消了劍帶導鉤，最大幅寬達3.6m，并可用于真絲織物的織造，引起同行的探討關注。此后，F(xiàn)AST型的發(fā)展型號G6300、GS900型均保持此特點，諸如Picanol公司最新機型GAMMAXSilver型對劍道導鉤的設置與否也可有兩種選擇，劍道導鉤的有否也已成為廠商產(chǎn)品炫耀的一個亮點。(3)形成機理進口織機采用無導鉤的引緯機構(gòu)，有如下特

8、點：a.劍帶較寬，采用碳纖材料，橫向抗彎強度高，剛度好。b.劍頭略偏重。c.劍帶輪較大，有較長的后部劍帶握持量，劍帶曲撓度小。d.要求引緯系統(tǒng)傳動鏈短，剛度好，多屬低付傳動結(jié)構(gòu)。Sultex公司的G6200型、SmitTextile公司的GS900型、Picanol公司的GAMMAXSilverF型都具備上述特點，這確能體現(xiàn)該類織機引緯機構(gòu)設計的先進水準，特別是寬幅、高速織機，更為不易，但劍帶、劍頭成本較高。國內(nèi)也已有此類產(chǎn)品面世。相比，有些機型偏向高速，從減輕劍頭、減小劍帶寬度思路發(fā)展，這是兩種不同的設計理念，當然，該類織機是不可能采用無導鉤結(jié)構(gòu)。(4)個人看法劍道有無導鉤的問題，并非一定是

9、經(jīng)紗起毛和斷經(jīng)的決定因素，其還和導鉤形狀與安裝位置、導鉤的光潔度、打緯機構(gòu)的擺動位置、經(jīng)位置線的設定、車速等眾多因素有關。眾所周知的品種適用范圍廣、織物質(zhì)量好、織機效率高的片梭織機的導梭片原理類同，但可適用任何織物。不過取消導鉤對減少織疵肯定有利。3.2送經(jīng)、卷取系統(tǒng)稀密路橫檔(開車痕)，是所有織疵中為較難以解決的一種疵點，也是影響織物質(zhì)量檔次的重要指標之一，消除橫檔織疵一直是織機制造商想解決的問題，而送經(jīng)裝置則是決定橫檔織疵產(chǎn)生的最主要機構(gòu)。3.2.1對消除橫檔的認識(1)橫檔產(chǎn)生機理橫檔的產(chǎn)生原因應是停車時，由于經(jīng)紗的張力變化，引起經(jīng)紗蠕變或松馳，使織口位置滑移而形成橫檔；操作上的人為因素

10、和織機本身的結(jié)構(gòu)等因素除外，開車第一緯織機轉(zhuǎn)速不足和經(jīng)紗蠕變而引起織口位置游動是主要原因。本節(jié)主要探討如何用送經(jīng)裝置解決織口位置游動問題。(2)防橫檔功能就是織口復位功能積極的防橫檔功能是通過自動對織口實現(xiàn)的，自動對織口包含了自動對梭口和織口定量自動移動兩個運動；只有具備能定量補償織口位移量，才能具備防止橫檔產(chǎn)生的條件。消極的防橫檔功能是通過自動尋緯與慢車機構(gòu)配合等辦法來防止橫檔的產(chǎn)生。(3)送經(jīng)機構(gòu)配合原理近十幾年來從間隙送經(jīng)到連續(xù)送經(jīng)的研制，從機械送經(jīng)到電子送經(jīng)的研制，消除橫檔織疵的理論分析和實踐都取得了重大進展。對橫檔的認識也從以往用定性分析的方法，采用消極辦法減少橫檔織疵，發(fā)展到用定量

11、分析的方法，用積極的定量辦法或者將定性和定量結(jié)合的辦法，用自動控制和調(diào)節(jié)的原理，來解釋和認識送經(jīng)原理，可最大程度地防止橫檔的產(chǎn)生，這是織機工作者對橫檔認識的一次飛躍。(4)自動尋緯和自動對織口定義自動尋緯和自動對織口是兩個容易混淆的概念，有必要予以強調(diào)。自動尋緯自動尋緯又稱自動找梭口，其功能是當緯紗斷頭后，選緯指不送出緯紗，在無緯的條件下，織機仍打一緯，然后停車在預定位置，隨后開口機構(gòu)即反轉(zhuǎn)數(shù)轉(zhuǎn)，回到斷緯發(fā)生時的梭口，便于從梭口中拉出斷緯；同時，卷取、送經(jīng)及選色機構(gòu)亦同步反轉(zhuǎn)，以確保再次開車時的引緯順序和梭口狀態(tài)，這是早、中期采用消極的定性分析方法設計的送經(jīng)裝置原理，對一般織物的橫檔織疵改善有

12、明顯作用。自動對織口織機在尋緯期間，由于經(jīng)紗受到反復拉伸，依據(jù)纖維流變特性，織口勢必偏離正常位置，加上停車時張力對經(jīng)紗蠕變的影響，織口必然產(chǎn)生一定位移，所以織機重新啟動時就易造成橫檔；因此，企圖單純利用自動尋緯來達到消除橫檔的目的，是不可能完全實現(xiàn)的。國外著名的幾種劍桿枳機均采用積極的定量辦法并且將定性和定量結(jié)合的辦法，用自動控制和調(diào)節(jié)的原理配置送經(jīng)裝置；其利用可選擇設置的數(shù)種斷經(jīng)、斷緯處理程序來修正織口的位置，以解決織機斷經(jīng)、斷緯后的防橫檔問題。新型數(shù)字式電子送經(jīng)裝置可通過織機控制軟件，選擇相應的斷經(jīng)、斷緯處理程序來修正織口的位置，針對不同的停機時間進行張力補償達到防橫檔的目的，最大程度減小

13、了稀密路橫檔的形成機率?，F(xiàn)一般中高檔織機控制軟件中均包含豐富的停車及開車程序供用戶選擇，每種機型因其配置不同及其織造特點，細節(jié)方面各有不同的考慮。依靠控制軟件，國產(chǎn)織機織口復原誤差已可以控制在1/10根緯密值之內(nèi)。綜上：積極的防橫檔功能是通過自動對織口實現(xiàn)的，自動對織口包含了自動對梭口和織口定量自動移動兩個運動。消極的防橫檔功能則是通過自動尋緯與慢車機構(gòu)配合等辦法來防止橫檔的產(chǎn)生。至于一些低檔織機，雖稱具有自動尋緯功能，但僅只有開口運動反轉(zhuǎn)功能，送經(jīng)、卷取不能同步運動，甚至還是采用間歇送經(jīng)、間歇卷取的織機，就更談不上可以有效消除橫檔織疵了。3.2.2經(jīng)紗系統(tǒng)的張力檢測和調(diào)節(jié)也是消除橫檔(開車痕

14、)的關鍵新型的經(jīng)紗張力檢測傳感器和送經(jīng)系統(tǒng)的自動調(diào)節(jié)是體現(xiàn)送經(jīng)裝置性能優(yōu)劣的關鍵。(1)建立經(jīng)紗長度和卷繞半徑之間的數(shù)學模型，織造時輸入織物的模型參數(shù)和工藝參數(shù)，通過系統(tǒng)數(shù)字化比較來提高實測片經(jīng)紗張力的精度。(2)改進后梁系統(tǒng)的張力感應檢測結(jié)構(gòu)，可提高片經(jīng)紗張力調(diào)節(jié)的靈敏性。3.2.3機械送經(jīng)和電子送經(jīng)機構(gòu)的選擇送經(jīng)機構(gòu)是一套自動檢測、控制和調(diào)節(jié)的系統(tǒng)裝置，完成送經(jīng)運動的裝置可以是機械、電子或液壓系統(tǒng)，常用的是機械和電子二大類。(1)分類現(xiàn)用的機械送經(jīng)機構(gòu)主要可分采用棘輪棘爪式、摩擦離合器式、亨特(Hunt)式、多相超越離合器式等4種；電子送經(jīng)機構(gòu)主要可采用力矩電機，步進電機，交、直流伺服電機

15、，開關磁阻電機等幾種。上述二類送經(jīng)裝置中：采用機械棘輪棘爪式和力矩電機的送經(jīng)機構(gòu)均為間隙式送經(jīng)，常用于中低檔類織機；而其他幾種機械或電子送經(jīng)機構(gòu)均為連續(xù)式送經(jīng)，可用于中檔、中高檔和高檔類織機。(2)選用車速450r/min以下，厚重型織物建議可選用機械式送經(jīng)機構(gòu)；車速450r/min以上，建議可選用電子式送經(jīng)機構(gòu)。3.2.4卷取機構(gòu)自動對織口和送經(jīng)機構(gòu)運動尚需和卷取機構(gòu)運動同步配合。卷取機構(gòu)在國內(nèi)劍桿織機目前運轉(zhuǎn)速度的條件下，應用機械式連續(xù)卷取機構(gòu)即可滿足。應用電子式卷取機構(gòu)，成本會有所提高；但對于機上變緯密織物，選用電子卷取則十分方便。3.3開口和打緯系統(tǒng)兼談上機工藝參變數(shù)配置特點從劍桿織機

16、各機構(gòu)運動規(guī)律與配合的要求來看，劍桿織機有其自身工藝參數(shù)合理配置的要求，盡管有些機構(gòu)在安裝時，運動規(guī)律已作固定處理，但從機構(gòu)運動原理分析，開口和打緯機構(gòu)參數(shù)有一定要求。3.3.1開口與有梭織機相比，由于采用劍桿引緯(載緯器小)的特點，梭口高度可較小，約為2440mm，僅是有梭織機梭口高度的一半左右。又由于劍桿在梭口中運行時間較長，約占主軸轉(zhuǎn)角200°以上，為使經(jīng)紗開口運動和劍桿引緯運動合理配合，劍桿織機的開口運動必須具有良好的下部梭口，并且下層經(jīng)紗閉口不能太早；由于這樣的工藝要求，劍桿織機的開口運動工藝參數(shù)配置應有較長的梭口靜止時間(一般約為110°130°)，還

17、可配置下部梭口靜止時間大于上部梭口靜止時間，甚至選用經(jīng)紗升降動程不對稱梭口。3.3.2打緯劍桿織機打緯可分為分離式和牽連式兩種，織機特點：筘座動程小，以至前部梭口短，開口高度較?。还曹椡馆喪酱蚓晞映桃话銥?2100mm，連桿式打緯動程一般為100130mm?，F(xiàn)有中檔以上劍桿織機基本均采用分離式共軛凸輪打緯機構(gòu)(SmitTextile公司TP系列織機除外)，中低檔劍桿織機多采用牽連式連桿打緯機構(gòu)(原鋼帶類織機除外)。3.3.3大開口與小開口及上機張力的配置問題雖則劍桿織機開口高度較小，為2440mm左右，但鑒于劍桿織機特點：筘座動程小，前部梭口短，后部梭口較長，為了開清梭口及保證打緯力，劍桿織機

18、均采用配置較大的上機張力工藝。(1)小開口(2432mm)，配置大張力上機工藝如Somet公司、Vamatex公司、Panter公司的機型，國內(nèi)西航、山西經(jīng)緯、杭州紡機、聊城昌潤、聊城由甲、浙江泰坦、無錫龍力等廠商的GA731系列機型，獨資企業(yè)意達(上海)公司的K88、犇特(無錫)公司的E5X機型都屬于這種大張力上機工藝的配置類型。(2)大開口(3240mm)，配置較小張力上機工藝如Picanol公司、SmitTextile公司的中期機型，國內(nèi)上海太平洋PG600型，蘇州紡機、江蘇高淳、廣東豐凱、鄭州紡機、浙江萬利、江蘇宏華等廠商的主型號機型，獨資企業(yè)必佳樂(蘇州)公司的GTM-AS、GTX-

19、Plus，合資和技術合作企業(yè)上海中紡機新龍、濟南魯思達LSD400等機型，都可歸屬這類較小張力上機工藝配置類型。此外，國產(chǎn)中低檔機型，都屬于大開口、小張力上機工藝配置類型。相對分離凸輪式打緯機構(gòu)，牽連式打緯機構(gòu)的前部梭口較長，雖開口略大，但紗線相對伸長小于凸輪式，在織制粗支厚織物時，同樣滿足織造工藝前提下，前者張力甚至是后者的數(shù)倍。3.3.4開口時間的配置鑒于劍桿在梭口中運行時間較長，一般占有主軸轉(zhuǎn)角200°250°左右(視機型和幅寬不一)，以至于平綜時間較晚，都約在290°320°范圍內(nèi)(并視機型不同有異)。平綜時間的設定，在滿足打緊緯紗前提下，尚需考

20、慮劍桿進出梭口時的擠壓度，特別是細支嬌嫩的紗線。3.4電控系統(tǒng)除了機械部分外，劍桿織機的電氣控制水平是衡量織機性能的一個重要標志。國外織機運動機構(gòu)電氣化(引緯和打緯機構(gòu)除外)，包括近年來對主驅(qū)動也已納入控制范疇的發(fā)展趨向，這是國產(chǎn)中高檔以上劍桿織機的發(fā)展方向。3.4.1啟制動系統(tǒng)(1)問題背景和送經(jīng)、卷取系統(tǒng)的配合，消除開車橫檔另一關鍵之處就是解決織機停車后第一緯的打緯力問題，以達到正常運轉(zhuǎn)時的打緯力，這是防橫檔的先決條件。除通過控制系統(tǒng)設置合理的停車方式以外，配置高啟動轉(zhuǎn)矩電機，可解決停車后第一緯織機轉(zhuǎn)速不足問題。(2)各類織機啟制動系統(tǒng)配置的特點眾所周知，電動機的啟動轉(zhuǎn)矩是表征電動機啟動性

21、能的重要技術指標，啟動轉(zhuǎn)矩倍數(shù)越大則電動機帶載啟動能力越強，啟動升速也越快，這樣才可保證開車時第一緯的打緯力；高啟動轉(zhuǎn)矩電機的啟動轉(zhuǎn)矩與額定轉(zhuǎn)矩之比值可達到4.5倍(THEMA-11-E為3.1倍，并且加大了儲能作用的飛輪質(zhì)量數(shù)倍)。高檔織機近年來，國外大部分高檔織機主傳動已納入控制系統(tǒng)的數(shù)字化控制范疇。采用主電機直接驅(qū)動時，要求主電機啟動轉(zhuǎn)矩大、啟動電流小、調(diào)速性能好、低速時轉(zhuǎn)矩大、能頻繁啟制動、效率高。目前各廠商采用的技術主要有：開關磁阻電機(如PicanolGAMMAX型)、同步可變磁阻電機(如SmitGS900型、PanterE5X型均可選用)、變頻調(diào)速電機(如SultexG6500型)、直流無刷電機(如SometALPHAPGA型、VamatexSilverHS型)等；國產(chǎn)高檔織機亦已進行開關磁阻電機(可選用)、同步可變磁阻電機(如PanterE58型、上海太平洋PG600型、上海中紡機萬事達-型)的試用。采用變頻調(diào)速電機直接驅(qū)動的劍桿織機，在制動時仍需要制動器。中高檔織機主要采用高啟動轉(zhuǎn)矩電機加電磁離合器，20世紀90年代早、中期的VamatexC401/S、P401/S型織機還采用過自制動式電機，可不用電磁離合器。中檔織機主要采用高啟動轉(zhuǎn)矩電機加電磁離合器。低檔織機