無(wú)錫宏星機(jī)電科技有限公司 蘇志勇/文

1 前言

眾所周知，凸輪開(kāi)口裝置在噴水織機(jī)上得到了非常廣泛的應(yīng)用。一般織物組織的花型循環(huán)數(shù)在十循環(huán)以內(nèi)，運(yùn)用凸輪開(kāi)口裝置在噴水織機(jī)上都能夠得到非常滿意的解決方案。

雙層織物的織造比較特殊，一般需要特殊織機(jī)來(lái)做。常用的有兩種類型織機(jī)：一種是采用雙劍桿織機(jī)，此類織機(jī)大都需要進(jìn)口，且價(jià)格昂貴，一般用戶難以承受；另一種是采用有梭織機(jī)，此類織機(jī)雖然價(jià)格便宜，但車速極慢，擋車工每人每班只能看守兩臺(tái)織機(jī)，工人勞動(dòng)強(qiáng)度大，勞動(dòng)效率低。

鑒于此，有企業(yè)提出采用噴水織機(jī)來(lái)織造雙層織物。噴水織機(jī)車速可達(dá)450轉(zhuǎn)/分鐘，擋車工每人每班可以看守四臺(tái)機(jī)。如果此法可行，即可解決采用進(jìn)口雙劍桿織機(jī)價(jià)格昂貴的問(wèn)題，又能解決采用有梭織機(jī)車速低、用工成本高的難題。

2 噴水織機(jī)的改造

采用噴水織機(jī)織造雙層織物，需要對(duì)噴水織機(jī)進(jìn)行以下重大改造：

1）電氣控制系統(tǒng)的改造；

2）送緯系統(tǒng)(噴射系統(tǒng))的改造，需采用雙噴系統(tǒng)；

3）送經(jīng)系統(tǒng)的改造，需采用二軸以上經(jīng)軸送經(jīng)；

4）棕框開(kāi)口系統(tǒng)的改造，需設(shè)計(jì)符合雙層織物組織的開(kāi)口凸輪；

5）對(duì)各個(gè)系統(tǒng)進(jìn)行有機(jī)的聯(lián)接。

在上述各個(gè)系統(tǒng)項(xiàng)目的改造中，第四項(xiàng)是最主要和最核心的問(wèn)題。

3 開(kāi)口凸輪的設(shè)計(jì)

下面主要介紹雙層織物組織開(kāi)口凸輪的設(shè)計(jì)步驟和方法。

3.1 分析雙層織物組織棕框開(kāi)口運(yùn)動(dòng)規(guī)律

根據(jù)圖1組織圖可以知道以下信息：

1）該組織由六片棕框來(lái)實(shí)現(xiàn)織物織造（從左向右看）；

2）該組織花型循環(huán)數(shù)為6，也就是織機(jī)旋轉(zhuǎn)6周方能完成一個(gè)完整的花型組織（從下往上看）；

3）該組織由2種開(kāi)口凸輪片來(lái)控制。第一片和第二片為同一種，為負(fù)責(zé)織造連接上地組織和下地組織的凸輪片，第三、四、五、六片為同一種，為負(fù)責(zé)織造地組織的凸輪片，第三、四片為負(fù)責(zé)織造上地組織的凸輪片，第五、六片為負(fù)責(zé)織造下地組織的凸輪片；

圖1 雙層織物組織圖

4）上地組織和下地組織為平紋，而該織圖花型組織循環(huán)數(shù)為6，所以必須配備循環(huán)數(shù)為6的平紋凸輪，其型號(hào)為111/111。

根據(jù)圖1組織圖上第一片綜框的運(yùn)動(dòng)規(guī)律，我們可以作出綜框的位移圖，如圖2。

圖2 雙層織物上下地組織連接線綜框位移圖

3.2 根據(jù)綜框位移圖設(shè)計(jì)開(kāi)口凸輪的主凸輪

在進(jìn)行主凸輪設(shè)計(jì)之前，首先需要確定所使用凸輪開(kāi)口裝置的型號(hào)。在確定了所使用凸輪開(kāi)口裝置的型號(hào)后，就能確定相對(duì)應(yīng)的主凸輪的最小半徑、最大半徑、升程值；凸輪旋轉(zhuǎn)中心與擺臂旋轉(zhuǎn)中心的距離；擺臂旋轉(zhuǎn)中心與兩個(gè)滾子中心的距離，兩個(gè)滾子中心的距離，滾子的直徑等各項(xiàng)設(shè)計(jì)參數(shù)。

根據(jù)圖2，我們可以計(jì)算主凸輪輪廓滾子中心的運(yùn)動(dòng)軌跡曲線。分別對(duì)AB,BC,CD,DE,EF,FG各段曲線進(jìn)行計(jì)算。其計(jì)算方法有多種，標(biāo)準(zhǔn)的運(yùn)動(dòng)曲線一般有正弦加速度曲線、余弦加速度曲線、梯形加速度曲線、五次多項(xiàng)式曲線、改進(jìn)正弦加速度曲線、改進(jìn)余弦加速度曲線、改進(jìn)梯形加速度曲線等，可以根據(jù)自己的經(jīng)驗(yàn)選用其中一種運(yùn)動(dòng)曲線來(lái)進(jìn)行計(jì)算。比較簡(jiǎn)單的方法是在電子表格中進(jìn)行計(jì)算，將所計(jì)算曲線的各個(gè)計(jì)算參數(shù)如起始角、終止角、最小半徑、最大半徑、升程值等代入所選運(yùn)動(dòng)曲線公式，即可得到所需要的主凸輪輪廓滾子中心的運(yùn)動(dòng)軌跡曲線數(shù)據(jù)。

以下是其中AB段曲線的電子表格計(jì)算結(jié)果：

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60

分別對(duì)主凸輪滾子中心各段曲線進(jìn)行上述計(jì)算，可以得到全部的完整曲線。

根據(jù)上述電子表格計(jì)算得到的主凸輪輪廓滾子中心的XY坐標(biāo)值，可以在計(jì)算機(jī)繪圖軟件中繪出主凸輪輪廓滾子中心軌跡曲線，如圖3。

圖3 雙層織物上下地組織連接線主凸輪輪廓滾子中心軌跡曲線

3.3 根據(jù)主凸輪輪廓滾子中心的運(yùn)動(dòng)軌跡曲線計(jì)算副凸輪輪廓滾子中心的運(yùn)動(dòng)軌跡曲線

在得到圖3即主凸輪輪廓滾子中心的運(yùn)動(dòng)軌跡曲線后，即可根據(jù)凸輪開(kāi)口裝置型號(hào)中給出的各種設(shè)計(jì)參數(shù)，包括凸輪旋轉(zhuǎn)中心與擺臂旋轉(zhuǎn)中心的距離、擺臂旋轉(zhuǎn)中心與兩個(gè)滾子中心的距離、兩個(gè)滾子中心的距離、滾子的直徑等各項(xiàng)設(shè)計(jì)參數(shù)，由此來(lái)計(jì)算副凸輪的滾子中心輪廓軌跡曲線。

其計(jì)算方法有兩種：一種是運(yùn)用解析幾何算法，根據(jù)主副凸輪的運(yùn)動(dòng)關(guān)系，列出解析幾何算式，在電子表格中可以計(jì)算出與主凸輪輪廓滾子中心的運(yùn)動(dòng)軌跡曲線所對(duì)應(yīng)的副凸輪滾子中心的運(yùn)動(dòng)軌跡曲線。該算法比較復(fù)雜，需要較強(qiáng)的解析幾何運(yùn)算能力。

另一種比較簡(jiǎn)單的計(jì)算副凸輪滾子中心輪廓軌跡曲線的方法，那就是采用作圖法。該方法在很早以前由于手工作圖法精度較低，不能滿足設(shè)計(jì)使用要求，因而不被重視。但隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的大力發(fā)展，各種計(jì)算機(jī)輔助繪圖軟件的廣泛運(yùn)用，采用作圖法解決在共軛凸輪設(shè)計(jì)中副凸輪輪廓滾子中心運(yùn)動(dòng)軌跡曲線的計(jì)算問(wèn)題，能起到很好的效果。該方法簡(jiǎn)單、快捷、方便。其精度與解析幾何算法相當(dāng)，現(xiàn)已被廣泛使用。

作圖法的原理與凸輪工作原理相同。只是工作時(shí)凸輪旋轉(zhuǎn)，而作圖法是主凸輪固定不動(dòng)，讓擺臂繞主凸輪旋轉(zhuǎn)一周，這樣就可以反向求出副凸輪的輪廓滾子中心運(yùn)動(dòng)軌跡曲線。

作圖法的方法是：

1）將主凸輪固定不動(dòng)，以主凸輪中心與擺臂旋轉(zhuǎn)中心的距離為半徑畫(huà)一個(gè)圓C1；

2）以主凸輪滾子中心輪廓軌跡曲線上的某一個(gè)點(diǎn)為中心，以擺臂長(zhǎng)為半徑畫(huà)一個(gè)圓C2，與中心距圓C1相交；

3） 根據(jù)運(yùn)動(dòng)方向選取其中一個(gè)交點(diǎn)，以此為中心，以擺臂長(zhǎng)為半徑畫(huà)一個(gè)圓C3；

4）再以C2的圓心即主凸輪滾子中心輪廓軌跡曲線上的某一個(gè)點(diǎn)為中心，擺臂的兩個(gè)滾輪中心距為半徑畫(huà)一個(gè)圓C4；

5）圓C3與圓C4的兩個(gè)交點(diǎn)，其中之一即為副凸輪的滾子中心；

6）分別對(duì)主凸輪滾子中心輪廓軌跡曲線上的每一個(gè)點(diǎn)進(jìn)行以上操作就可以得到副凸輪的全部滾子中心點(diǎn)。

當(dāng)然，要熟練地運(yùn)用作圖法還得多練習(xí)，快捷、準(zhǔn)確的使用該方法還是需要一定的技巧。

通過(guò)計(jì)算，我們可以得到副凸輪滾子中心輪廓軌跡曲線。通過(guò)曲線偏移，也可以很方便的得到主副凸輪的實(shí)際輪廓曲線。如下圖4所示。

圖4 雙層織物上下地組織連接線主副凸輪滾子中心輪廓軌跡曲線及實(shí)際輪廓軌跡曲線

3.4 設(shè)計(jì)循環(huán)數(shù)為六的平紋組織主副凸輪

根據(jù)圖1第3片棕框的運(yùn)動(dòng)規(guī)律，我們可以做出平紋組織的棕框位移圖，如圖5。

圖5 地組織(平紋)的棕框位移圖

重復(fù)上面3.2、3.3兩個(gè)步驟，我們可以很方便的設(shè)計(jì)出雙層織物的上地組織和下地組織的平紋開(kāi)口凸輪片的主副凸輪輪廓軌跡曲線。如圖6、圖7。

圖6 地組織主凸輪滾子中心輪廓軌跡曲線

圖7 地組織主副凸輪滾子中心輪廓軌跡曲線及實(shí)際輪廓軌跡曲線

4 結(jié)論

通過(guò)以上步驟，我們完成了噴水織機(jī)雙層織物組織的開(kāi)口凸輪設(shè)計(jì)。經(jīng)過(guò)后續(xù)對(duì)凸輪片的生產(chǎn)加工，生產(chǎn)出了合格的零件。

在對(duì)噴水織機(jī)進(jìn)行了大量的改進(jìn)和調(diào)試后，配上我們?cè)O(shè)計(jì)生產(chǎn)的開(kāi)口凸輪片，客戶成功的織出了所需要的雙層織物，其組織及織物風(fēng)格完全符合設(shè)計(jì)要求。

噴水織機(jī)在織機(jī)領(lǐng)域占有相當(dāng)大的市場(chǎng)份額。凸輪開(kāi)口裝置在噴水織機(jī)上的推廣使用使其在織造各種織物組織上得到了極大的提高。除了普通織物組織之外，嘗試開(kāi)發(fā)一些新產(chǎn)品，將會(huì)更加拓寬噴水織機(jī)的使用范圍。

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