曹清林， 趙紅霞， 曹娟娟， 張大偉， 樊騰飛

(1. 江蘇理工學院 機械工程學院， 江蘇 常州 213001； 2. 江蘇潤源控股集團有限公司， 江蘇 常州 213131)

浮紋賈卡經(jīng)編機紗線選取機構(gòu)的設(shè)計

曹清林1， 趙紅霞2， 曹娟娟1， 張大偉2， 樊騰飛2

(1. 江蘇理工學院 機械工程學院， 江蘇 常州 213001； 2. 江蘇潤源控股集團有限公司， 江蘇 常州 213131)

為開發(fā)浮紋賈卡經(jīng)編機，研究了其關(guān)鍵構(gòu)件選紗鉤針運動機構(gòu)的設(shè)計問題。經(jīng)過分析編織工藝、選紗鉤針的運動要求，得知為具有2次停歇的往復直線運動，根據(jù)運動要求中的變化規(guī)律、動程、長距離傳動等特點，選擇相應運動實現(xiàn)機構(gòu)為平面連桿-凸輪組合機構(gòu)，具體采用平面八連桿機構(gòu)和凸輪機構(gòu)串聯(lián)構(gòu)成。采用圖解反轉(zhuǎn)法綜合出其中2組平面四桿機構(gòu)的尺度，用解析法求出滑塊機構(gòu)的尺度和主動凸輪的實際廓線。針對RJWB3/2型浮紋賈卡經(jīng)編機機型，選紗鉤針運動動程為19 mm，在升程、遠休止、回程和近休止段對應主軸轉(zhuǎn)角分別為150°、30°、80°、100°，據(jù)此設(shè)計出平面連桿-凸輪組合機構(gòu)中各個連桿機構(gòu)的尺度和主動凸輪的實際廓線。

經(jīng)編機； 賈卡； 浮紋； 連桿機構(gòu)； 凸輪機構(gòu)

浮紋賈卡提花經(jīng)編織物具有立體感強等特點，生產(chǎn)此類織物的經(jīng)編機除具有常用賈卡經(jīng)編機的機件外，還需要增加一套單紗選擇系統(tǒng)(也稱選針系統(tǒng))，使紗線有選擇地進入和退出編織過程，在布面形成不連續(xù)的浮雕效果，因此，根據(jù)具體梳櫛配置設(shè)計選紗裝置的結(jié)構(gòu)是成功開發(fā)整機的關(guān)鍵。

該類機型由德國卡爾邁耶公司于20世紀90年代開發(fā)。國內(nèi)引進該機型后，對編織工藝、提花原理和織物仿真等進行了研究，開發(fā)出花型設(shè)計CAD系統(tǒng)[1-3]，從而提高浮紋經(jīng)編織物設(shè)計效率。通過研究浮紋織物的具體墊紗運動過程，研發(fā)人員分析出其槽針、針芯、沉降、梳櫛和選紗鉤針的具體運動曲線要求[4-6]，以及它們之間的相位關(guān)系[7-8]，但對于不同機型，如RJWB3/2、RJWB4/2、RJWB6/2等，要求選紗鉤針的動程與其他機件的配合關(guān)系不一樣[6]，故須研究不同機型選紗機構(gòu)的一般設(shè)計方法。

本文在分析編織工藝基礎(chǔ)上，針對選紗鉤針的具體運動要求，選擇運動實現(xiàn)機構(gòu)的結(jié)構(gòu)，并研究實現(xiàn)機構(gòu)的尺度綜合方法，進一步針對具體機型開發(fā)，設(shè)計出機構(gòu)的具體尺度和凸輪廓線。

1 選紗鉤針運動要求及實現(xiàn)機構(gòu)選型

根據(jù)浮紋賈卡提花經(jīng)編編織工藝[8]，選紗鉤針在前賈卡梳櫛針背橫移前由最低位置開始上升，到達最高位置后停歇。接著，被選擇的賈卡紗線開始針背橫移，使其墊入選紗鉤針針鉤上，然后，選紗鉤針拉住墊入的紗線下降，并在前賈卡梳櫛對槽針針背墊紗之前，到達最低位置，開始停歇。

現(xiàn)以主軸轉(zhuǎn)角φ為橫坐標，并以槽針位于最低點時為0°位置，縱坐標S為選紗鉤針的直線運動位移，運動最低點為0點位置，向上為位移S的正方向，H為選紗鉤針運動動程，擬定出的運動要求如圖1所示。圖中，φ1、φ2、φ3、φ4和φ5是與梳櫛數(shù)及其排布情況等有關(guān)的主軸轉(zhuǎn)角。

由圖1所示運動要求看出需要具有2次停歇的形式，連桿機構(gòu)較難實現(xiàn)。現(xiàn)選用平面凸輪-連桿組合機構(gòu)實現(xiàn)這一運動要求?？紤]整機其他機件運動實現(xiàn)機構(gòu)的主動件為內(nèi)、外緣共軛凸輪，從動件的運動形式為擺動，所以，選針機構(gòu)的主動件部分也采用相同結(jié)構(gòu)。圖2示出擬定的選紗鉤針運動機構(gòu)簡圖。圖中，主動凸輪1和擺動從動件2組成共軛凸輪機構(gòu)A0B0B′。選紗鉤針作直線往復運動，須將從動件2的擺動轉(zhuǎn)變?yōu)橹本€往復運動形式，采用滑塊機構(gòu)進行運動形式變換，如圖2中構(gòu)件6、7、8(鉤針)和機架9構(gòu)成的平面滑塊機構(gòu)D0DE。由于鉤針8位于編織區(qū)域，距離油箱主軸A0距離較遠，凸輪機構(gòu)A0B0B′置于整機油箱內(nèi)，通過平面四桿機構(gòu)B0BC1C0將凸輪機構(gòu)A0B0B′運動傳動到接近編織區(qū)域，并在其后串聯(lián)另一組平面四連桿機構(gòu)C0C2DD0，以調(diào)整鉤針8的運動動程來滿足工藝要求。稱由構(gòu)件1和2構(gòu)成的凸輪機構(gòu)A0B0B′為第1組機構(gòu)。由構(gòu)件2、3和4構(gòu)成的平面四連桿機構(gòu)B0BC1C0為第2組機構(gòu)，構(gòu)件4′、5和6構(gòu)成的平面四連桿機構(gòu)C0C2DD0為第3組機構(gòu)，構(gòu)件6、7、8構(gòu)成的平面滑塊機構(gòu)D0DE為第4組機構(gòu)。顯然，4組機構(gòu)各自實現(xiàn)特定的功能要求，串聯(lián)組合在一起構(gòu)成了整個選針機構(gòu)。

2 機構(gòu)尺度綜合

2.1 平面滑塊機構(gòu)的尺度綜合

x=2e-l6

(1)

由直角△D0FD2，有

(2)

將式(1)帶入式(2)，得

(3)

另外，由直角△D0FD2，有

(4)

由分析過程得知，構(gòu)件7的長度l7可以任取。

2.2 第2組平面四桿機構(gòu)的尺度綜合

2.3 第3組平面四桿機構(gòu)的尺度配合

實際作圖求得的機構(gòu)桿長有時不一定合理，可通過改變不同桿件的擺動初始位置等方法，以取得合理的解。第1級內(nèi)、外緣共軛凸輪機構(gòu)A0B0B′，構(gòu)件2采用與整機其他成圈機件運動機構(gòu)中凸輪機構(gòu)一樣的結(jié)構(gòu)[11]，由選定的基圓半徑、△ψ2結(jié)合圖1凸輪轉(zhuǎn)角設(shè)計凸輪1的輪廓線。

3 設(shè)計實例

現(xiàn)開發(fā)RJWB3/2型浮紋賈卡經(jīng)編機選紗鉤針運動裝置，根據(jù)梳櫛結(jié)構(gòu)及排布并結(jié)合編織工藝分析，要求選紗鉤針動程H為19 mm。

對RJWB3/2機型，選紗鉤針在前賈卡梳櫛針背橫移前、主軸轉(zhuǎn)角225°左右開始上升，為避免壓紗板與選紗鉤針碰撞，后者開始上升時的速度可慢些，以便壓紗板回升到一定高度，由此可確定，圖1中φ5=360°-225°=135°。選紗鉤針到達最高位置(主軸轉(zhuǎn)角15°左右)并開始停歇，由此可確定，圖1中φ1=15°。被選擇的賈卡紗線對選紗鉤針墊紗結(jié)束，也即選紗鉤針在最高位置停歇結(jié)束，開始下降，對應主軸位置在45°左右，由此可確定，圖1中φ2=45°-15°=30°。當前賈卡梳櫛開始對槽針進行針背墊紗時，選紗鉤針應下降到最低位置并開始停歇，該位置對應主軸轉(zhuǎn)角125°左右，由此可確定，圖1中φ3=125°-45°=80°。

進一步，φ4=360°-φ1-φ2-φ3-φ5=100°。

設(shè)主軸點A0(0,0)為基準，取B0(98.5,98.5)，C0(0.7,532.7)，D0(86.8,559.8)，其中，坐標位置單位均為mm。

取偏心距e=58.2 mm，由式(3)求得l6=59mm，代入式(4)求得△ψ6=18.79°，取l7=30.2mm。

按照φ1+φ5=150°(升程段)、φ2=30°(遠休止段)、φ3=80°(回程段)、φ4=100°(近休止段)設(shè)計出的凸輪廓線與設(shè)計出的選紗鉤針實際運動位移曲線三維模擬結(jié)果如圖6所示。選紗鉤針實際動程為18.57mm，與要求動程相差0.43mm，相對誤差2.2%，可滿足機器使用要求。

4 結(jié) 語

浮紋賈卡經(jīng)編機編織系統(tǒng)中選紗鉤針的運動要求為具有2次停歇的往復直線運動，選用凸輪連桿組合機構(gòu)可滿足選紗鉤針的運動。針對RJWB3/2型浮紋賈卡經(jīng)編機的研發(fā)，在綜合出選紗鉤針運動機構(gòu)尺度和凸輪廓線的基礎(chǔ)上，設(shè)計出了選紗裝置的具體機械結(jié)構(gòu)。機器實際運轉(zhuǎn)結(jié)果表明，設(shè)計的選紗鉤針運動機構(gòu)能夠滿足要求。

FZXB

[1] 張巧麗,蔣高明,叢洪蓮.浮紋型賈卡經(jīng)編針織物的工藝設(shè)計與仿真[J].國際紡織導報,2009(3):38-42. ZHANG Qiaoli, JIANG Gaoming, CONG Honglian. Study on the technical design and simulation of knitted broche fabric warp[J].Melliand China,2009(3):38-42.

[2] 張巧麗,蔣高明,叢洪蓮.經(jīng)編浮紋織物的工藝分析與設(shè)計[J].針織工業(yè),2009(8):20-22. ZHANG Qiaoli, JIANG Gaoming, CONG Honglian.The technical analysisand design of the warp knitted lappetfabric [J].Knitting Industries, 2009(8):20-22.

[3] 張巧麗.浮紋型賈卡經(jīng)編針織物的結(jié)構(gòu)與仿真[D].無錫: 江南大學,2009: 24-30. ZHANG Qiaoli. Study on the technique and simulation of wrap knitted broche fabric[D]. Wuxi: Jiangnan University, 2009: 24-30.

[4] 張姿葉, 蔣高明, 叢洪蓮.經(jīng)編浮紋窗簾花型設(shè)計[J].上海紡織科技,2010(5):50-52. ZHANG Ziye, JIANG Gaoming, CONG Honglian.Design of wrap knitted relief curtain[J].Shanghai Textile Science & Technology,2010(5):50-52.

[5] 張姿葉,蔣高明,叢洪蓮,等.浮紋型賈卡經(jīng)編針織物的計算機仿真[J].紡織學報, 2011, 32(2):53-67.ZHANG Ziye, JIANG Gaoming, CONG Honglian, et al.Computer simulation of wrap knitted broche fabric[J].Journal of Textile Research, 2011, 32(2):53-67.

[6] 張姿葉. 浮紋型賈卡經(jīng)編織物的結(jié)構(gòu)與設(shè)計[D].無錫:江南大學, 2010: 5-12. ZHANG Ziye. Study on the technique and design of wrap knitted broche fabric[D]. Wuxi: Jiangnan University, 2010: 5-12.

[7] 程龍,蔣高明. 經(jīng)編浮紋賈卡提花原理[J].紡織學報,2014,35(1):40-45. CHENG Long, JIANG Gaoming.Principle of wrap knittedbroche jacquard[J].Journal of Textile Research,2014,35(1):40-45.

[8] 程龍. 經(jīng)編浮紋提花技術(shù)研究與應用[D]. 無錫: 江南大學,2013: 11-29. CHENG Long. Study and application of warp knitted jacquard[D]. Wuxi: Jiangnan University, 2013: 11-29.

[9] 黃駿,徐敏平, 趙紅霞, 等.多梳經(jīng)編機壓紗機構(gòu)的設(shè)計[J].針織工業(yè),2012(10):22-24. HUANG Jun, XU Minping, ZHAO Hongxia, et al. Design of the fall plate device of the multi-bar warpknitting machine[J].Knitting Industries,2012(10):22-24.

[10] 伏爾默·J.連桿結(jié)構(gòu)[M].北京：機械工業(yè)出版社, 1989:173-176. VOLMER J. Linkage[M]. Beijing: China Machine Press, 1989:173-176.

[11] 曹清林,王小霞,黃俊.多梳經(jīng)編機復合針運動機構(gòu)的設(shè)計[J].江蘇技術(shù)師范學院學報,2011,17(4):1-9. CAO Qinglin, WANG Xiaoxia, HUANG Jun. Design on the compound needle mechanism of the wrap knitting machines[J].Journal of Jiangsu Normal University of Technology,2011,17(4):1-9.

Design on yarn selection mechanism of brochejacquard wrap knitted machine

CAO Qinglin1， ZHAO Hongxia2， CAO Juanjuan1， ZHANG Dawei2， FAN Tengfei2

(1.SchoolofMechanicalEngineering,JiangsuUniversityofTechnology,Changzhou,Jiangsu213001,China;2.JiangsuRunyuanHoldingsGroupCo.,Ltd.,Changzhou,Jiangsu213131,China)

In order to develop the products of warp knitted broche jacquard, the paper studies the design problem of the corresponding selection hook-needle motion mechanism. The mechanism is the key structure in the machine. The motion of the selection hook-needle requires reciprocating movements with dwells. According to the requirements of variation, stroke, long distance transmission in the expecting motion, the corresponding selection hook-needle mechanism is type synthesized a planar linkage-cam combined mechanism which is connected in series by an eight-bar linkage and a cam mechanism. Then the graphical inversion method is adopted to figure out the dimensions of the two groups of planar four-bar mechanisms. And the dimensions of slide mechanism and curve of cam are built by using analytical method. For the selection hook-needle in RJWB3/2, the stroke is 19 mm. And the cam angles for rise, outer dwell, return, inner dwell are 150°, 30°, 80° and 100°, respectively. Based on these parameters the corresponding dimensions of linkages and curve of the cam are designed.

warp knitted machine; jacquard; broche; linkage mechanism; cam mechanism

2015-06-26

2016-06-13

曹清林(1963—)，男，教授。主要研究方向為紡織機械研發(fā)。E-mail：cql@jstu.edu.cn。

10.13475/j.fzxb.20150605005

TS 183

A