“田”字型織物織出圓整外形的巧妙設(shè)計(jì)*

劉海文魏賽男

(河北科技大學(xué)紡織服裝學(xué)院，石家莊，050018)

摘要：為了用“田”字型立體織物做增強(qiáng)體復(fù)合成內(nèi)有四孔、外呈圓形的四孔管道，按弧長和半徑的比例嚴(yán)格掌握長度比例，通過不同織區(qū)穿經(jīng)循環(huán)不同的巧妙設(shè)計(jì)，使“田”字型織物形成圓整外形。

關(guān)鍵詞：“田”字型，立體織物，圓整外形，四孔管道

中圖分類號(hào)：TS105.3文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A

基金項(xiàng)目*河北省自然科學(xué)(E2013208122)

收稿日期：2014-05-29

作者簡介：劉海文，女，1966年生，副教授。主要從事紡織工程專業(yè)的教學(xué)和研究工作。

參考文獻(xiàn)“田”字型立體織物可以按照壓扁圖進(jìn)行織造，在[1]中已經(jīng)有詳細(xì)描述，該織物的織造也是一項(xiàng)實(shí)用新型專利，中國專利號(hào)為ZL200420091932.3。申報(bào)專利后，我們對(duì)該織物的后續(xù)使用進(jìn)行了研究，初步設(shè)想是利用該織物的四孔作為四種不同光纖的輸送管道，但織出來的織物撐開后呈方形，不符合管道圓形外觀的力學(xué)性能要求。為了獲得圓形外觀，我們進(jìn)行了巧妙設(shè)計(jì)。

1“田”字型織物的原始形狀和織造方法

“田”字型織物的原始形狀是上下左右對(duì)稱的四個(gè)口，利用這個(gè)獨(dú)特結(jié)構(gòu)做四孔光纖輸送管道，內(nèi)部結(jié)構(gòu)完全沒問題，但方形的外形不能滿足圓形管道的力學(xué)性能要求，而且織造時(shí)的縱向片段用二維平面織機(jī)難以得到。為此我們想到通過壓扁-還原方法來織造“田”字型立體織物，其壓扁圖如圖1所示。織物撐開后，其內(nèi)部為方形的四個(gè)口，外形為方正的四邊形。

圖1　“田”字形織物壓扁圖 [1]

2“田”字型織物的外觀圓整方法和織造方法

上述過程只是“田”字形織物的織法，其外觀為有棱角的方形，要想得到圓形的織物還需要作如下的圓整處理。將“田”字型織物外觀圓整的設(shè)想是把中間的“十”字線段作為圓的四段半徑[2]，外邊的八段線段分別作為圓的某一段圓弧?！疤铩弊中涂椢锏耐庥^圓整方案如圖2所示。

圖2　“田”字形圓整后的示意圖

圖中的角度計(jì)算過程如下[3]：S3、S7、S6、S10對(duì)應(yīng)的圓心角相同，假設(shè)其圓心角為α；S1、S2、S11、S12對(duì)應(yīng)的圓心角相同，假設(shè)其圓心為β。如圖2所示，令各線段對(duì)應(yīng)的長度分別為L1、L2、…、L12， 實(shí)際織造中，L1=L2=L11=L12=L，L3=L7=L6=L10=L4=L5=L8=L9=R。由扇形半徑與弧長的關(guān)系可知：

則α=360°/(2π)=57.3°

由角度幾何關(guān)系可知：

則β=90°-57.3°=32.7°

要達(dá)到圓形外觀的效果，各區(qū)循環(huán)次數(shù)應(yīng)按上述計(jì)算角度成比例配置[4]，即必須滿足：(L3+L7)/(L1+L2)=α/β=57.3°/32.7°≈14/8。此比值即為a2、a4區(qū)穿綜循環(huán)與a1、a3區(qū)域穿綜循環(huán)的比值。實(shí)物中的具體情況為a1、a2、a3、a4各區(qū)的循環(huán)數(shù)分別為8、14、14、8，計(jì)算此比值的前提是穿筘比為1∶2∶2∶1。

3具體織造過程

“田”字形織物圓整的關(guān)鍵就在于a1、a2、a3、a4四區(qū)循環(huán)數(shù)的比例關(guān)系配置，其投梭路徑和上機(jī)圖與壓扁-還原織造時(shí)一樣，分別如圖3和圖4所示。圓整織造的經(jīng)紗排列和穿綜順序、循環(huán)次數(shù)[5]如圖5所示，織造出的實(shí)物如圖6所示。

圖3　“田”字型織物的投梭路徑圖

圖4　“田”字形織物的上機(jī)圖

圖5　“田”字形織物圓整織造的經(jīng)紗排列和穿綜順序、循環(huán)次數(shù)

圖6　“田”字形織物圓整后的實(shí)物圖

4結(jié)語

通過上面的圓整織造可以看出，如果能想出辦法，同一字型立體織物的不同外形可以通過幾何關(guān)系任意設(shè)計(jì)，織造出的立體織物的種類也大大增加，使紡織復(fù)合材料增強(qiáng)體的形狀得以豐富。

參考文獻(xiàn)

[1]劉海文，郭錦坤，劉丹鳳.田字型立體機(jī)織物研究及織造[J].棉紡織技術(shù),2005，33(5):15-17.

[2]顧平.普通織機(jī)織三維機(jī)織物的試驗(yàn)研究[J].紡織學(xué)報(bào),2002，23(5):24-26.

[3]汪蔚，祝成炎.三維機(jī)織物的組織結(jié)構(gòu)與設(shè)計(jì)[J].浙江工程學(xué)院學(xué)報(bào)，2001，18(4):197-200.

[4]蔡陛霞.織物結(jié)構(gòu)與設(shè)計(jì)[M].北京：中國紡織出版社，2000.

[5]黃曉梅.幾種三維管狀預(yù)成型件的設(shè)計(jì)與織造[J].棉紡織技術(shù),2002，30(12):44-46.

Ingenious design of using “田” shape to

weave round shape

LiuHaiwen,WeiSainan

(College of Textile and Garment, Hebei University of Science and Technology)

Abstract:In order to use “田” shape three-dimensional fabric as reinforcement to produce four holes pipeline with four holes inside and round shape outside, according to the ratio of arc length and radius, the pipeline with round shape outside was made by the ingenious design of different weave area with different drawing-in cycle.

Keywords:“田” shape, three-dimensional fabric, round shape, four holes pipeline