CN114672911A - 机织三维间隔织物的梭口张力模型构建与张力分析方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种机织三维间隔织物的梭口张力模型构建与张力分析方法，具体包括下列步骤：(1)穿综设计；(2)纵向经线固结方式设计；(3)梭口张力模型构建；(4)张力分析。本发明涉及剑杆织机张力控制技术领域，具体提供了机织三维间隔织物的梭口张力模型构建与张力分析方法，该方法通过构建织机开口的简要模型，对织机开口张力进行了有效的分析，通过模型代入数据可以得出经纱伸长量同梭口后部呈复合函数关系，因此在实际生产中可以通过函数关系有效测算纵向经线停经架导棒的合理位置，确保织造顺利进行。

Description

机织三维间隔织物的梭口张力模型构建与张力分析方法

技术领域

本发明涉及剑杆织机张力控制技术领域，具体为机织三维间隔织物的梭口张力模型构建与张力分析方法。

背景技术

剑杆织机是较早发明的一种无梭织机，经过100多年的发展，其运用技术已相当成熟，在人们常用纺织品的织造起着重要的作用。剑杆织机多用于二维织物的设计与开发，通过特殊原料与工艺手法也能开发一些半立体织物。三维织物设计开发是近些年复材料技术研究的热点，三维织物相对二维织物来说，具有整体性能稳定、抗冲击性能优越和力学性能好等优点，因此其应用领域在近些年逐渐增大。三维间隔织物是近些年研究热点，三维间隔连体织物具有较为完整的立体结构和中空结构特性，在使用其制备复合材料能够满足很多情况下一次成型的需求，同时满足不同性能的需求。通过对三维间隔织物与树脂复合等工艺，制成的夹心复合材料结构，具有整体性好，质量轻等优势，可以用于保温、装甲等领域。现有技术中通过对传统剑杆织机设备改造，在原有经纱基础上增加一组地经和一组纵向经线，纵向经线分别在上下开口交织，通过钢扣推动纬纱与上下地经结接，纵向经线在两地经间垂直交错。

三维间隔织机的基本结构与传统剑杆织机相一致，包含了卷取机构、开口机构、引纬机构、织边机构、打纬机构、送经机构六大部。其相对传统织机的区别在于在开口结构上调整为双开口模式。设备装配时选用2组地经分别开口，纵向进行在两个梭口之间来回穿插。因此在装机设计上纵向经线应排在两组地间之间，以减少经线之间的相互纠结，三维间隔织机的开口结构图如图1所示，图1中的1表示纵向经线Longitudinal warp；2表示上地经Upper warp；3表示下地经Lower warp；4表示综框；5表示钢扣；6表示布轴。图1中1表示纵向经线，2和3表示2组地经。三组经线分别对应1-4、5-8、9-12综框。1号纵向经线对应1-4页综框由于在梭口最前端开口较大，2号上地经线对于4-8页综框，3号下地对应8-12页综框。其中纵向经线综框1、3和2、4是同向运动。地经综框5和7、6和8、9和11、10和12也是同向运动，因此结构图中为了便于读者清晰了解运行结构简化为6页综框。织机在开口情况下，1号纵向经线上半部分纱线与上地经2开口上半部分纱线齐平，开口下半部分下地经3开口下半部分纱线齐平。在织造过程中，1号纵向经线分别同上、下梭口纬线相交。在综框交替运行中，1号纵向经线垂直于两个织造平面之间。

为了使三维织物具有较好的立体呈现，设计合理的工艺及多组经线开口结构尤为重要。因多组经线织造极易造成织造过程中经纱之间和综丝之间的摩擦。因此对织机经纱张力有效的控制直接影响着织造的顺利进行。因此，需要提供一种机织三维间隔织物的梭口张力模型构建与张力分析方法，以便于实际生产中对上机工艺合理设计。

发明内容

针对上述情况，为弥补上述现有缺陷，本发明提供了一种的机织三维间隔织物的梭口张力模型构建与张力分析方法，该综框梭口张力模型构建与张力分析方法可有效解决纵向经线非闭合梭口张力控制问题，在织造过程中前梭口距离和地经高度已知情况下，可以通过地经开口伸长与地经长度比例有效测算纵向经线停经架导棒位置，以确保织多组经纱织造张力均匀。

本发明提供如下的技术方案：本发明提出的一种机织三维间隔织物的梭口张力模型构建与张力分析方法，具体包括下列步骤：

(1)穿综设计

三维织机在织造设计过程中，需要采用三组经线，三组所述经线分别为纵向经线、上地经和下地经，三组经线都需要分别开口，采用普通穿综，极易导致开口不清，以及穿综混乱的情况，为了使各个开口独立清晰，采用分区穿综方式来实现各自开口，例如，根据现有剑杆织机多以12页综框为主，由于纵向经线开口时经线要与上下经线分别相交，开口角度相对要大，因此前4片作为纵向经线综框，后面8片为上地经、下地经，在装机时由于使用综框较多，综框前后角度造成开口角度略有差别，为了满足梭口开口的需求，在设备调试时，可以设定三组综框高度；穿综要根据织物的组织和密度选择最合适的穿综方法，采用分区穿综方式，各个分区可以依次穿综，有利于各个综框均匀分配相等的经纱，可以减少综框间受力不匀等问题；

(2)纵向经线固结方式设计

纵向地经在与上、下地经交织过程中可以有多种固结方式，根据需求选择设计即可，为保证织物表面平整，采用纵向经线均分为两部分分别与上、下开口同时相交的固接方式，此时三维间隔织物布面由于纵向纱线均摊于织物两面，织物较为平整；

(3)梭口张力模型构建

由于三维织机含有多组经线交织，且纵向经线和上地经、下地经存在不同张力控制系统，为了开口清晰便于引纬，需要对纵向经线和上地经、下地经张力合理配置，采用纵向经线均分为两部分分别与上、下开口同时相交的固接方式时，当纵向经线打开口时，其闭合系统与上地经、下地经存在较大差异，因此需要对其纵向经线的张力进行合理配置；

(a)纵向经线上升时，纵向经线的长度为：

L＝AB+BC

其中，

即

式中，H是上升的纵向经线和下降的纵向经线夹扣间距，l₁指前开口长度，l₂指后开口长度；

(b)纵向经线之所以获得长度L，是因其受综框提升带来的经纱伸长，其伸长量Δl等于：

Δl＝L-L₀

即

采用简化关系

(当x绝对值很小时)，则从上式即可得到：

式中，

分别表示前、后部纵向经线的伸长；

同理，可得地经的伸长公式

由上式可知，纵向经线在开口过程中，纵向经线开口张力同缩口高度的平方呈正比关系；

在双梭口织机织造时，一般综框开口高度H和前开口长度l₁是不变的，而后开口长度l₂是可以通过停经架导棒调整的，即随停经架位置而改变，因此，在实践生产中可以得出经纱因开口伸长同织机梭口后开口长度l₂的复合函数关系式，简化公式可以得到上机纵向经线伸长公式为：

式中y为经纱伸长量，a、b为常数，x为梭口后部长度；

(4)张力分析

为了使三维间隔织物开口张力一致，引入纵向经线伸长的复合函数关系式分析纵向经线合理停经架导棒位置。

采用上述结构本发明取得的有益效果如下：本发明提出的机织三维间隔织物的梭口张力模型构建与张力分析方法，通过构建织机开口的简要模型，对织机开口张力进行了有效的分析，在织造三维间隔织物过程中，地经开口与剑杆织机开口一致，纵向经线开口则分别与上、下梭口纬纱相交；由于纵向经线要与地经之间相互交织，因此纵向经线的张力设计要与地经张力尽量一致，通过模型代入数据可以得出经纱伸长量同梭口后部呈复合函数关系，因此在实际生产中可以通过函数关系有效测算纵向经线停经架导棒的合理位置，确保织造顺利进行。

附图说明

附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。在附图中：

图1为本发明提出的机织三维间隔织物的梭口张力模型构建与张力分析方法的三维织机开口结构简要示意图；

图2为本发明提出的机织三维间隔织物的梭口张力模型构建与张力分析方法的三维织机穿综规律示意图；

图3为本发明提出的机织三维间隔织物的梭口张力模型构建与张力分析方法的纵向经线固结方式实施例1的示意图；

图4为本发明提出的机织三维间隔织物的梭口张力模型构建与张力分析方法的纵向经线固结方式实施例2的示意图；

图5为本发明提出的机织三维间隔织物的梭口张力模型构建与张力分析方法的纵向经线的开口示意图；

图6为本发明提出的机织三维间隔织物的梭口张力模型构建与张力分析方法的多综框纵向经线开口示意图。

其中，1、纵向经线，2、上地经，3、下地经，4、综框，5、钢扣，6、布轴。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例；基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

需要说明的是，下面描述中使用的词语“前”、“后”、“左”、“右”、“上”和“下”指的是附图中的方向，词语“内”和“外”分别指的是朝向或远离特定部件几何中心的方向。

如图1～6所示，本发明采取的技术方案如下：

(1)穿综设计

三维织机在织造设计过程中，需要采用三组经线，三组所述经线分别为纵向经线、上地经和下地经，三组经线都需要分别开口，采用普通穿综，极易导致开口不清，以及穿综混乱的情况，为了使各个开口独立清晰，采用分区穿综方式来实现各自开口，例如，根据现有剑杆织机多以12页综框为主，由于纵向经线开口时经线要与上下经线分别相交，开口角度相对要大，因此前4片作为纵向经线综框，后面8片为上地经、下地经，在装机时由于使用综框较多，综框前后角度造成开口角度略有差别，为了满足梭口开口的需求，在设备调试时，可以设定三组综框高度；穿综要根据织物的组织和密度选择最合适的穿综方法，采用分区穿综方式，各个分区可以依次穿综，有利于各个综框均匀分配相等的经纱，可以减少综框间受力不匀等问题；

如图2所示，是三维间隔织物的分区穿综结构图，图中经纱循环穿综数量为12根，即横坐标表示为经纱数量。纵坐标12表示为12页综，1-4位为纵向经线综框，5-8位上地经线综框，9-12位下地经线综框。图中上地经、下地经、纵向经线各为4根。假定每组经线数量一样的话，那么分布各个综框经线数量是一致的。如果纵向经线较多的话，那么所属分区综框穿经数量可以相应增加。

(2)纵向经线固结方式设计

纵向地经在与上、下地经交织过程中可以有多种固结方式，根据需求选择设计即可，为保证织物表面平整，采用纵向经线均分为两部分分别与上、下开口同时相交的固接方式，此时三维间隔织物布面由于纵向纱线均摊于织物两面，织物较为平整；

图3中纵向经线均分为两部分分别与上、下开口同时相交，此时三维间隔织物布面由于纵向纱线均摊于织物两面，织物较为平整。

图4中纵向经线同时同上地相或者同时同下地相交。此市织造过程单侧开口经纱会远多于另一个开口，织物表面平整度较差。

(3)梭口张力模型构建

由于三维织机含有多组经线交织，且纵向经线和上地经、下地经存在不同张力控制系统，为了开口清晰便于引纬，需要对纵向经线和上地经、下地经张力合理配置，采用纵向经线均分为两部分分别与上、下开口同时相交的固接方式时，当纵向经线打开口时，其闭合系统与上地经、下地经存在较大差异，因此需要对其纵向经线的张力进行合理配置；其开口简要示意如图5所示，纵向经线的开口高度对经丝张力产生直接影响，如图4所示A、D为上地和中地织口，C为纵向经线停经架位置。AD为上梭口和中梭口距离a,假设经丝在B、E两综框开口引纬时。经丝上升，纵向经线的长度为：

L＝AB+BC

其中，

即

式中，H是上升的纵向经线和下降的纵向经线夹扣间距，l₁指前开口长度，l₂指后开口长度；

(b)纵向经线之所以获得长度L，是因其受综框提升带来的经纱伸长，其伸长量Δl等于：

Δl＝L-L₀

即

采用简化关系

(当x绝对值很小时)，则从上式即可得到：

式中，

分别表示前、后部纵向经线的伸长；

同理，可得地经的伸长公式

由上式可知，纵向经线在开口过程中，纵向经线开口张力同缩口高度的平方呈正比关系；

在双梭口织机织造时，一般综框开口高度H和前开口长度l₁是不变的，而后开口长度l₂是可以通过停经架导棒调整的，即随停经架位置而改变，因此，在实践生产中可以得出经纱因开口伸长同织机梭口后开口长度l₂的复合函数关系式，简化公式可以得到上机纵向经线伸长公式为：

式中y为经纱伸长量，a、b为常数，x为梭口后部长度。

(4)张力分析

为了使三维间隔织物开口张力一致，引入纵向经线伸长的复合函数关系式分析纵向经线合理停经架导棒位置。如图6所示，剑杆织机常用的综丝为380mm综丝，上经纱高度h＝H/2约为160mm。综框后部长度L1为730mm，第一页综与布口距离为最低70mm[16]，两梭口间距为a＝50mm。通过梭口经纱伸长公式(4)可以得到地经开口伸长Δl为

当地经张开，由于1-12综框相邻的间距不大，则可以近似看做在完全开口情况下纵径和地经各自综框高度是一致的。可以近似看做同一高度，即Lx＝L1,根据已知综框提升高度160mm。

依据式(4)经纱伸长公式可得

假设纵经和地经选用同种纱线则认为等比例伸长张力一致，那么

当地经伸长为201mm，那么纵经可得L_Y≈539mm。

当织造过程设定好经纱张力时，需要合适测算纵经的张力，通过上面推导公式有效测算纵经梭口后部停经架位置。

要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物料或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物料或者设备所固有的要素。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (1)

1.一种机织三维间隔织物的梭口张力模型构建与张力分析方法，其特征在于，具体包括下列步骤：

(1)穿综设计

三维织机在织造设计过程中，需要采用三组经线，三组所述经线分别为纵向经线、上地经和下地经，三组经线都需要分别开口，采用普通穿综，极易导致开口不清，以及穿综混乱的情况，为了使各个开口独立清晰，采用分区穿综方式来实现各自开口；

(2)纵向经线固结方式设计

为保证织物表面平整，采用纵向经线均分为两部分分别与上、下开口同时相交的固接方式；

(3)梭口张力模型构建

(a)纵向经线上升时，纵向经线的长度为：

L＝AB+BC

其中，

即

式中，H是上升的纵向经线和下降的纵向经线夹扣间距，l₁指前开口长度，l₂指后开口长度；

(b)纵向经线之所以获得长度L，是因其受综框提升带来的经纱伸长，其伸长量Δl等于：

Δl＝L-L₀

即

采用简化关系

(当x绝对值很小时)，则从上式即可得到：

式中，

分别表示前、后部纵向经线的伸长；

同理，可得地经的伸长公式

由上式可知，纵向经线在开口过程中，纵向经线开口张力同缩口高度的平方呈正比关系；

在双梭口织机织造时，一般综框开口高度H和前开口长度l₁是不变的，而后开口长度l₂是可以通过停经架导棒调整的，即随停经架位置而改变，因此，在实践生产中可以得出经纱因开口伸长同织机梭口后开口长度l₂的复合函数关系式，简化公式可以得到上机纵向经线伸长公式为：

式中y为经纱伸长量，a、b为常数，x为梭口后部长度；

(4)张力分析

为了使三维间隔织物开口张力一致，引入纵向经线伸长的复合函数关系式分析纵向经线合理停经架导棒位置。

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