收卷机构的设计及关键零件的可靠性分析

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1、第一章 国内外织机的发展概况及卷取机构的应用第一节 全球织机发展的几个阶段织布生产技术有着悠久的历史，其发展过程经历了原始手工织布、手工急切 织布、普通机器织造、自动织机织造和无梭织机织造五个阶段！在原始手工织布 阶段，人们采用简单的工具，将经、纬纱交织成织物，所采用的工具都由人工直 接赋予动作。原始手工织布方法经历了漫长的历史演变后，出现了由原动机件、 传动机件和工作机件三个部分组成的手织机，这种手织机为近代的传动机器进行 大工业生产创造了条件。进入18世纪后，织布技术游乐较快的发展，1785年英国人E.卡特赖特制 造出能完成开口、透梭和卷布三个基本动作的动力织机，这是第一台用动力传动 的织

2、机，从那时候起织布技术进入了工业化织造时代。用动力传动的有梭织机可以分为两大类：一类是需要人工补纬的普通织机， 另一类是由机构自动完成补纬的自动织机。人们为使普通织机的补纬自动化，经 历了一个多世纪的努力，直到1892年，美国人J.诺斯勒普首先发明了自动换 纡，当纬管上的纬纱用完时，通过换纡机构将满纡子换入梭内，同时排出空纬管。 而自动换梭的补纬方法是在1926年由日本人韦田佐吉发明的，当自动换梭机纬 管上的纬纱用完时，通过换梭机构将装有满纡子的梭子换入梭箱，同时排出纡子 已空的梭子，至自动换梭织机问世，织造技术进入了自动织机织造的新时代。普通织机及其后来的自动织机所采用的引纬原理，在本质上与

3、手工机器织布 相同，即都是用传统的梭子作载纬器。但凡采用传统梭子引纬的织机被成为有梭 织机。有梭织机的引纬具有三个特征：一是引纬器为体积大、质量大的投射器， 二是该投射器内容有纬纱卷装，三是引纬器被反复投射。有梭织机引纬的特征是梭口尺寸特别大，以避免梭子进出梭口时与经纱产生 过分的挤压致使经纱受损。即使在较低的车速和入纬率下，投梭加速过程和制梭 减速过程仍然十分激烈，因此，织机的零部件耗损多，机器震动大，噪音高达 100-105DB，工人的劳动环境差，劳动强度大。有梭织机的这些缺点限制了车速 和入纬率的进一步提高。从20 世纪初开始，人们不再采用笨重梭子引纬的传动原理，提出了由引纬 器直接从固

4、定筒子上将纬纱引入梭口的新型引纬原理，并陆续获得成功。但凡采 用这种原理形成机织物的织机，统称为无梭织机或新型织机。目前，已经得到了 广泛应用的无梭织机有片梭织机、剑杆织机、喷气织机和喷水织机四大类型。此 外，还有一些新的织造技术问世，如多相织机，它可以取得更高的入纬率，但是 所生产的织物品种有较大的局限性，故尚未在生产中得到大量应用。无梭织机飞速发展的 20 世纪，可以说是个辉煌的一百年，在这期间，织造 技术 取得了飞速的发展。著名的 krause 教授把这方面的技术发展归纳为织机的 生产率的极大提高。如今，无梭织机已经在世界范围内得到普遍应用，今后 10 年，世界纺织工业的原料结构将从以棉

5、、毛、丝、麻等天然纤维为主，逐渐转化 为以化纤为主。因此，将特别适宜织造化纤织物的喷水织机将有更加广阔的应用 前景。第二节 我国国产无梭织机发展现状随着我国纺织工业的水平提高和产品出口的增长，无梭织机的需求量与日俱 增，仅今年上半年我国进口各类无梭织机就在 18000 台左右，这为我国纺织企业 的技术升级和改造奠定了基础。从国外无梭织机技术发展看，在机电一体化、速 度、选择等技术上，都发生了巨大变化，而国产设备与国外相比还有很大差距， 还亟待提高。为此，专家就国外无梭织机的先进技术和我国无梭织机现状进行了 阐述。近年来，我国国产无梭织机发展较快，初步形成了产业链，产品成本大幅下 降，技术性能有

6、所提高，但与国外同业相比，国产无梭织机总体技术水平、可靠 性和品种适应性等方面还显不足。随着我国纺织机械的“机电一体化”目标的实 现，将极大促进织机无梭化进程。从无梭织机发展趋势看，在关键技术和环节上都取得了突破性的发展，如： 开口机构过去无梭织机配凸轮开口的多，配多臂机的数量不多（剑杆织机例外）， 而现在很少有配凸轮开口装置的。以喷气为例，过去机构式多臂机只能在织机 500rmin 以下运转，大大限制了喷气织机高速性能的发挥，而凸轮开口可以开 到8001000r / min,这就是过去喷气织机愿意配置凸轮开口而不愿意配置机械 式多臂机的重要原因之一。现今电子式多臂机如 STAUBLI2871

7、 型可以配置 1000r / min以下喷气织机运转,而它的28 61型顺以配合800r / min以下的织机运转， 它的2668型可以配合550r / min以下的剑杆织机运转。织机除配置凸轮开口、多臂开口外，还有配置提花机的。过去无梭织机配的 提花机全部是机械式的，而今都是电子提花机。它带来的好处与电子多臂一样， 它可在最高织机速度 1000rmin 时正常运转，而过去的机械式提花机一般在 250300r / min以下才正常运转。引纬机构近 10 年喷气引纬方面也有不少改进，如一个主喷嘴固定在机架上， 另一主喷嘴固定在筘座上与筘座一起摆动，也有在纬纱出口端加装吸嘴的拉抻喷 嘴等。近年用微

8、机控制电磁阀的开启、闭合，电磁阀由每个控制四只辅助喷嘴改 成控制二只辅助嘴，电磁阀数量几乎增加一倍，但是节约气耗是非常明显的，当 然仍有的喷气织机坚持使用一只电 磁阀控制四只辅助喷嘴。认为最理想的作法 是一只电磁阀控制一只辅助喷嘴，而把辅助喷嘴之间的距离适当加大，也许这样 做节能会更加明显。打纬机构打纬从一开始便采用曲柄连杆打纬机构与共轭凸轮打纬。剑杆织机 开始采用曲柄连杆打纬机构，由于这种机构不太适应高速度运转，以后都转向共 轭凸轮打纬了。共轭凸轮打纬在近10 年中没有特别的改进，只不过在设计、制 造上更精密，更适应高速运转。可以说至今共轭凸轮打纬已经非常成熟，它在高 速剑杆、片梭、喷气织机

9、上得到了广 泛使用，而且效果很不错。送经机构无梭织机在开始的时间仍然采用传统的有梭织机机械式送经，近 10 年来有许多织机制造厂商把电子送经由选购改为标准供应。在特宽织机上还 配置左右两侧独立的两套电子送经，取消了机械式差微运动调节两个织轴张力的 装置。现在几乎没有高档无梭织机不配置电子送经的了。卷取机构无梭织机最初都是采用机械卷取，随着电子送经的普遍推广应用， 人们把卷取由机械式改为电子式。近 10 年电子卷取由于微机监测、监控，不但 做到了与送经配合默契，同步运行，而且可以做到在线变换纬密，使不同纬密在 一块布上出现，大大扩展了制织的范围。选色（选纬）机构为了同时织多种颜色中不同纤维种类、

10、不同支数的纬纱，无 梭织机必须安装选色（选纬）机构，这个机构的功能相当于有梭织机的多梭箱的功 能。一般多梭箱最多容纳 7 种纬纱，但在无梭织机中可有多达 12 种以上颜色的 纬纱，使织出来的织物更加丰富多彩，最常用的是 4 种、6 种或8 个颜色的纬纱。 剑杆织机很早就配置了多色的纬 纱选择机构，现最多为12 色；而片梭最多只能 有 4 种颜色的纬纱选色机构；喷水织机至今仍只有 2 种颜色的选择机构；喷气织 机现最多已达 8 色，且功能增加很多，品种适应性扩大了，又能做到高速、高产， 操作也非常方便，这是用户买这种高性能喷气织机的主要原因之一。经停机构无梭织机投入生产时是使用有梭织机的机械式经

11、停机构，随着织机 速度的提高，这种机械式经停机构已经不能适应要求，现在开始使用电气的经停 机构。纬停机构片梭及剑杆织机上个世纪 50 年代用的机械式纬停机构约在 1980 年改为电气式纬停机构。199 0 年以后剑杆才采用压电陶瓷的电子式的纬停；片 梭至今仍保留着电气的纬停；至于喷气织机从一开始就采用光电式纬停，近 10 年来没有重大改进。剪刀机构无梭织机由于每根纬纱都要剪断，所以多了这个剪刀机构。过去所 有剪刀机构都是机械式的，现在是微机控制运动的电子式剪刀机械，目前这一技 术又移植到某些喷气织机上。这一改进不仅节约了大量机械零件，而且动作更精 确，更及时，无疑是技术进步的表现，是发展方向。

12、但至今我国多数剑杆、片梭、 喷气织机仍沿用旧的机械式剪刀，预计不久企业会将机械式的剪刀改为电子式。绞边机构绞边机构是无梭织机所独有，有梭织机不需要这个机构。与剪刀机 构一样开始也是机械式，从主轴等到动力，传链比较长，操作不方便。近12 年某些剑杆织机上出现了电子式绞边机构比机械式的有很多好处，特别是电子信 息时代，用电子式绞边机构替代机械式是大势所趋。储纬器刚开始时无梭织机都不用储纬器，后来发现纬纱张力太大，纬纱断头 很历害，于是都用上储纬器。如今的储纬器均为电子式，由微机监测、监控，并 能自动调节纬纱张力，以适应织机高速化需要。传动机构一般无梭织机主传动采用高转矩的电动机驱动，通过三角皮带及

13、离 合器传动主轴，再传动其它机构。变速时更换皮带轮，停车时有刹车装置等零部 件，大大简化了传动机构，提高了传动效率。有些厂在离合器、皮带轮、皮带传 动的基础上增加变频调速装置，由微机进行调速操作，不必更换皮带轮。自动调 整应是新型无梭织机最起码的要求， 深信不久定能实现这个目标（主要是指至今 仍使用皮带轮调带方案的厂家）。此外，各种机构由部分的独立电动机驱动，电 动机的数量由过去的 12 台增加至 710 台，也是织机驱动的发展方向。第三节 卷取机构的应用按工作原理，织机应用的卷取机构可分为两类：1、积极式卷取机构 在这种卷取机构中，卷取织物的动力，来自织机某一运动着的部件。每织入一根 纬纱时

14、，卷取的织物长度恒定不变，它用于纬纱粗细比较均匀的织物生产中。织 物的纬密取决于每织一纬的卷取量。2、消极式卷取机构在这种卷取机构中，卷取织物的动力，一般是由重锤和杠杆系统获得的。每 织入一根纬纱时，所卷取的织物长度是不恒定的，是随着纬纱的粗细而变化的。 纬纱较粗时，卷取织物长度较大；纬纱较细时，卷取长度较小；如没有纬纱引入 梭口时，则不进行卷取动作。织物的纬密是随着纬纱粗细而变化的。 另外，某些新型织机上已使用电子式卷取机构。新型织机通常采用积极式连续卷取机构，在织造过程中，织物的卷取工作连 续进行。部分积极式连续卷取机构以改变齿轮齿数来调节加工织物的纬密，存在 纬密控制不够精确的弊病。随着

15、织机技术的发展，产生了以无级变速器来调节加 工织物纬密的机构，使纬密的控制精确程度得以提高。电子式卷取机构的出现， 不仅简化了机械结构，实现纬密精确控制，而且在织造过程中可以随时改变卷取 量，调整织物的纬密电子式卷取装置一般应用在新型无梭织机上。下图为喷气织机上的电子卷取 装置的原理框图。控制卷取的计算机与织机主控制计算机双向通讯，获得织机状 态信息，其中包括主轴信号。它根据织物的纬密（织机主轴每转的织物卷取量） 输出一定的电压，经伺服电动机驱动器驱动交流伺服电动机转动，再通过变速机 构传动卷取辊，按预定纬密卷取织物。测速发电机实现伺服电动机转速的负反馈 控制，其输出电压代表伺服电动机的转速，

16、根据同计算机输出的转速给定值的偏 差，调节伺服电动机的实际转速。卷取辊轴上的旋转轴编码器用来实现卷取量的 反馈控制。旋转轴编码器的输出信号经卷取量换算后可得到实际的卷取长度，与 由织物纬密换算出的卷取量设定值进行比较，根据其偏差，控制伺服电动机的启 动和停止。由于采用了双闭环控制系统，该卷取机构可实现卷取量精密的无级调 节，适应各种纬密变化的要求。电子卷取装置可以通过织机键盘和显示屏十分方便地进行纬密设置。在屏幕 提示下，同时输入纬密值及相应的纬纱根数，在其一个循环中可设置 100 种不同 的纬密。电子式卷取机构的优点在于：（1）不需要变换齿轮，省略了大量变换齿轮的储备和管理，同时翻改品种改变 纬密变得十分方便；（2）纬密的变化是无级的，能准确地满足织物的纬密设计要求；（3）织造过程中不仅能实现定量卷取和停卷，还可根据要求随时改变卷取量， 调整织物的纬密，形成织物的各种外观特色。如在织纹、产品颜色、织物手感及 紧度等方面产生独特的