CN115369539B - 一种机织拉索及其制造方法 - Google Patents
一种机织拉索及其制造方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN115369539B CN115369539B CN202211039325.1A CN202211039325A CN115369539B CN 115369539 B CN115369539 B CN 115369539B CN 202211039325 A CN202211039325 A CN 202211039325A CN 115369539 B CN115369539 B CN 115369539B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- weft
- warp
- tows
- woven
- yarn
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title claims abstract description 30
- 239000000835 fiber Substances 0.000 claims abstract description 63
- 229920000049 Carbon (fiber) Polymers 0.000 claims abstract description 62
- 239000004917 carbon fiber Substances 0.000 claims abstract description 62
- VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N methane Chemical compound C VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 44
- 239000010410 layer Substances 0.000 claims description 138
- 239000002346 layers by function Substances 0.000 claims description 49
- 238000009941 weaving Methods 0.000 claims description 46
- 239000004744 fabric Substances 0.000 claims description 31
- 238000004804 winding Methods 0.000 claims description 15
- 239000004699 Ultra-high molecular weight polyethylene Substances 0.000 claims description 11
- 230000009471 action Effects 0.000 claims description 11
- 229920000785 ultra high molecular weight polyethylene Polymers 0.000 claims description 11
- 238000005192 partition Methods 0.000 claims description 10
- 229920002748 Basalt fiber Polymers 0.000 claims description 6
- KAATUXNTWXVJKI-UHFFFAOYSA-N cypermethrin Chemical compound CC1(C)C(C=C(Cl)Cl)C1C(=O)OC(C#N)C1=CC=CC(OC=2C=CC=CC=2)=C1 KAATUXNTWXVJKI-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims description 6
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 claims description 6
- 230000000903 blocking effect Effects 0.000 claims description 4
- 239000003365 glass fiber Substances 0.000 claims description 4
- 229920006231 aramid fiber Polymers 0.000 claims description 3
- 239000000919 ceramic Substances 0.000 claims description 3
- 239000010453 quartz Substances 0.000 claims description 3
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N silicon dioxide Inorganic materials O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 238000004513 sizing Methods 0.000 claims 1
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims 1
- 239000000463 material Substances 0.000 abstract description 16
- 229920005989 resin Polymers 0.000 abstract description 8
- 239000011347 resin Substances 0.000 abstract description 8
- 238000000034 method Methods 0.000 description 32
- 230000008569 process Effects 0.000 description 15
- 238000004873 anchoring Methods 0.000 description 12
- 239000004918 carbon fiber reinforced polymer Substances 0.000 description 8
- 230000033001 locomotion Effects 0.000 description 8
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 6
- 230000008859 change Effects 0.000 description 6
- 235000014676 Phragmites communis Nutrition 0.000 description 5
- 230000000149 penetrating effect Effects 0.000 description 5
- 239000011241 protective layer Substances 0.000 description 5
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 description 4
- 239000002131 composite material Substances 0.000 description 4
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 4
- 239000011229 interlayer Substances 0.000 description 4
- 238000009940 knitting Methods 0.000 description 4
- 239000013307 optical fiber Substances 0.000 description 4
- 239000010959 steel Substances 0.000 description 4
- 239000002759 woven fabric Substances 0.000 description 4
- 238000010276 construction Methods 0.000 description 3
- 230000007246 mechanism Effects 0.000 description 3
- 230000003014 reinforcing effect Effects 0.000 description 3
- 239000004760 aramid Substances 0.000 description 2
- 238000005452 bending Methods 0.000 description 2
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 2
- 238000013461 design Methods 0.000 description 2
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 2
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 2
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 2
- 239000002657 fibrous material Substances 0.000 description 2
- 230000008520 organization Effects 0.000 description 2
- 239000002243 precursor Substances 0.000 description 2
- 239000002002 slurry Substances 0.000 description 2
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000013459 approach Methods 0.000 description 1
- 230000004888 barrier function Effects 0.000 description 1
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 1
- 239000011230 binding agent Substances 0.000 description 1
- 238000009954 braiding Methods 0.000 description 1
- 238000005253 cladding Methods 0.000 description 1
- 230000006835 compression Effects 0.000 description 1
- 238000007906 compression Methods 0.000 description 1
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010949 copper Substances 0.000 description 1
- 230000007797 corrosion Effects 0.000 description 1
- 238000005260 corrosion Methods 0.000 description 1
- 238000006073 displacement reaction Methods 0.000 description 1
- 210000000887 face Anatomy 0.000 description 1
- 239000003292 glue Substances 0.000 description 1
- 230000008595 infiltration Effects 0.000 description 1
- 238000001764 infiltration Methods 0.000 description 1
- 238000003780 insertion Methods 0.000 description 1
- 230000037431 insertion Effects 0.000 description 1
- 238000009434 installation Methods 0.000 description 1
- 230000010354 integration Effects 0.000 description 1
- 239000007769 metal material Substances 0.000 description 1
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 1
- 238000000465 moulding Methods 0.000 description 1
- 230000000704 physical effect Effects 0.000 description 1
- 239000002861 polymer material Substances 0.000 description 1
- 239000002952 polymeric resin Substances 0.000 description 1
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 1
- 230000002035 prolonged effect Effects 0.000 description 1
- 239000012783 reinforcing fiber Substances 0.000 description 1
- 239000012779 reinforcing material Substances 0.000 description 1
- 238000007665 sagging Methods 0.000 description 1
- 150000003839 salts Chemical class 0.000 description 1
- 238000010008 shearing Methods 0.000 description 1
- 238000007711 solidification Methods 0.000 description 1
- 230000008023 solidification Effects 0.000 description 1
- 239000007921 spray Substances 0.000 description 1
- 239000002344 surface layer Substances 0.000 description 1
- 229920003002 synthetic resin Polymers 0.000 description 1
Classifications
-
- D—TEXTILES; PAPER
- D03—WEAVING
- D03D—WOVEN FABRICS; METHODS OF WEAVING; LOOMS
- D03D1/00—Woven fabrics designed to make specified articles
-
- D—TEXTILES; PAPER
- D03—WEAVING
- D03D—WOVEN FABRICS; METHODS OF WEAVING; LOOMS
- D03D13/00—Woven fabrics characterised by the special disposition of the warp or weft threads, e.g. with curved weft threads, with discontinuous warp threads, with diagonal warp or weft
-
- D—TEXTILES; PAPER
- D03—WEAVING
- D03D—WOVEN FABRICS; METHODS OF WEAVING; LOOMS
- D03D15/00—Woven fabrics characterised by the material, structure or properties of the fibres, filaments, yarns, threads or other warp or weft elements used
- D03D15/20—Woven fabrics characterised by the material, structure or properties of the fibres, filaments, yarns, threads or other warp or weft elements used characterised by the material of the fibres or filaments constituting the yarns or threads
- D03D15/242—Woven fabrics characterised by the material, structure or properties of the fibres, filaments, yarns, threads or other warp or weft elements used characterised by the material of the fibres or filaments constituting the yarns or threads inorganic, e.g. basalt
- D03D15/247—Mineral
-
- D—TEXTILES; PAPER
- D03—WEAVING
- D03D—WOVEN FABRICS; METHODS OF WEAVING; LOOMS
- D03D15/00—Woven fabrics characterised by the material, structure or properties of the fibres, filaments, yarns, threads or other warp or weft elements used
- D03D15/20—Woven fabrics characterised by the material, structure or properties of the fibres, filaments, yarns, threads or other warp or weft elements used characterised by the material of the fibres or filaments constituting the yarns or threads
- D03D15/242—Woven fabrics characterised by the material, structure or properties of the fibres, filaments, yarns, threads or other warp or weft elements used characterised by the material of the fibres or filaments constituting the yarns or threads inorganic, e.g. basalt
- D03D15/25—Metal
-
- D—TEXTILES; PAPER
- D03—WEAVING
- D03D—WOVEN FABRICS; METHODS OF WEAVING; LOOMS
- D03D15/00—Woven fabrics characterised by the material, structure or properties of the fibres, filaments, yarns, threads or other warp or weft elements used
- D03D15/20—Woven fabrics characterised by the material, structure or properties of the fibres, filaments, yarns, threads or other warp or weft elements used characterised by the material of the fibres or filaments constituting the yarns or threads
- D03D15/242—Woven fabrics characterised by the material, structure or properties of the fibres, filaments, yarns, threads or other warp or weft elements used characterised by the material of the fibres or filaments constituting the yarns or threads inorganic, e.g. basalt
- D03D15/267—Glass
-
- D—TEXTILES; PAPER
- D03—WEAVING
- D03D—WOVEN FABRICS; METHODS OF WEAVING; LOOMS
- D03D15/00—Woven fabrics characterised by the material, structure or properties of the fibres, filaments, yarns, threads or other warp or weft elements used
- D03D15/20—Woven fabrics characterised by the material, structure or properties of the fibres, filaments, yarns, threads or other warp or weft elements used characterised by the material of the fibres or filaments constituting the yarns or threads
- D03D15/242—Woven fabrics characterised by the material, structure or properties of the fibres, filaments, yarns, threads or other warp or weft elements used characterised by the material of the fibres or filaments constituting the yarns or threads inorganic, e.g. basalt
- D03D15/275—Carbon fibres
-
- D—TEXTILES; PAPER
- D03—WEAVING
- D03D—WOVEN FABRICS; METHODS OF WEAVING; LOOMS
- D03D15/00—Woven fabrics characterised by the material, structure or properties of the fibres, filaments, yarns, threads or other warp or weft elements used
- D03D15/20—Woven fabrics characterised by the material, structure or properties of the fibres, filaments, yarns, threads or other warp or weft elements used characterised by the material of the fibres or filaments constituting the yarns or threads
- D03D15/283—Woven fabrics characterised by the material, structure or properties of the fibres, filaments, yarns, threads or other warp or weft elements used characterised by the material of the fibres or filaments constituting the yarns or threads synthetic polymer-based, e.g. polyamide or polyester fibres
-
- D—TEXTILES; PAPER
- D03—WEAVING
- D03D—WOVEN FABRICS; METHODS OF WEAVING; LOOMS
- D03D15/00—Woven fabrics characterised by the material, structure or properties of the fibres, filaments, yarns, threads or other warp or weft elements used
- D03D15/50—Woven fabrics characterised by the material, structure or properties of the fibres, filaments, yarns, threads or other warp or weft elements used characterised by the properties of the yarns or threads
-
- D—TEXTILES; PAPER
- D03—WEAVING
- D03D—WOVEN FABRICS; METHODS OF WEAVING; LOOMS
- D03D3/00—Woven fabrics characterised by their shape
- D03D3/005—Tapes or ribbons not otherwise provided for
-
- D—TEXTILES; PAPER
- D10—INDEXING SCHEME ASSOCIATED WITH SUBLASSES OF SECTION D, RELATING TO TEXTILES
- D10B—INDEXING SCHEME ASSOCIATED WITH SUBLASSES OF SECTION D, RELATING TO TEXTILES
- D10B2101/00—Inorganic fibres
- D10B2101/02—Inorganic fibres based on oxides or oxide ceramics, e.g. silicates
-
- D—TEXTILES; PAPER
- D10—INDEXING SCHEME ASSOCIATED WITH SUBLASSES OF SECTION D, RELATING TO TEXTILES
- D10B—INDEXING SCHEME ASSOCIATED WITH SUBLASSES OF SECTION D, RELATING TO TEXTILES
- D10B2101/00—Inorganic fibres
- D10B2101/02—Inorganic fibres based on oxides or oxide ceramics, e.g. silicates
- D10B2101/06—Glass
-
- D—TEXTILES; PAPER
- D10—INDEXING SCHEME ASSOCIATED WITH SUBLASSES OF SECTION D, RELATING TO TEXTILES
- D10B—INDEXING SCHEME ASSOCIATED WITH SUBLASSES OF SECTION D, RELATING TO TEXTILES
- D10B2101/00—Inorganic fibres
- D10B2101/02—Inorganic fibres based on oxides or oxide ceramics, e.g. silicates
- D10B2101/08—Ceramic
-
- D—TEXTILES; PAPER
- D10—INDEXING SCHEME ASSOCIATED WITH SUBLASSES OF SECTION D, RELATING TO TEXTILES
- D10B—INDEXING SCHEME ASSOCIATED WITH SUBLASSES OF SECTION D, RELATING TO TEXTILES
- D10B2101/00—Inorganic fibres
- D10B2101/10—Inorganic fibres based on non-oxides other than metals
- D10B2101/12—Carbon; Pitch
-
- D—TEXTILES; PAPER
- D10—INDEXING SCHEME ASSOCIATED WITH SUBLASSES OF SECTION D, RELATING TO TEXTILES
- D10B—INDEXING SCHEME ASSOCIATED WITH SUBLASSES OF SECTION D, RELATING TO TEXTILES
- D10B2101/00—Inorganic fibres
- D10B2101/20—Metallic fibres
-
- D—TEXTILES; PAPER
- D10—INDEXING SCHEME ASSOCIATED WITH SUBLASSES OF SECTION D, RELATING TO TEXTILES
- D10B—INDEXING SCHEME ASSOCIATED WITH SUBLASSES OF SECTION D, RELATING TO TEXTILES
- D10B2321/00—Fibres made from polymers obtained by reactions only involving carbon-to-carbon unsaturated bonds
- D10B2321/02—Fibres made from polymers obtained by reactions only involving carbon-to-carbon unsaturated bonds polyolefins
- D10B2321/021—Fibres made from polymers obtained by reactions only involving carbon-to-carbon unsaturated bonds polyolefins polyethylene
- D10B2321/0211—Fibres made from polymers obtained by reactions only involving carbon-to-carbon unsaturated bonds polyolefins polyethylene high-strength or high-molecular-weight polyethylene, e.g. ultra-high molecular weight polyethylene [UHMWPE]
-
- D—TEXTILES; PAPER
- D10—INDEXING SCHEME ASSOCIATED WITH SUBLASSES OF SECTION D, RELATING TO TEXTILES
- D10B—INDEXING SCHEME ASSOCIATED WITH SUBLASSES OF SECTION D, RELATING TO TEXTILES
- D10B2331/00—Fibres made from polymers obtained otherwise than by reactions only involving carbon-to-carbon unsaturated bonds, e.g. polycondensation products
- D10B2331/02—Fibres made from polymers obtained otherwise than by reactions only involving carbon-to-carbon unsaturated bonds, e.g. polycondensation products polyamides
- D10B2331/021—Fibres made from polymers obtained otherwise than by reactions only involving carbon-to-carbon unsaturated bonds, e.g. polycondensation products polyamides aromatic polyamides, e.g. aramides
-
- D—TEXTILES; PAPER
- D10—INDEXING SCHEME ASSOCIATED WITH SUBLASSES OF SECTION D, RELATING TO TEXTILES
- D10B—INDEXING SCHEME ASSOCIATED WITH SUBLASSES OF SECTION D, RELATING TO TEXTILES
- D10B2401/00—Physical properties
- D10B2401/06—Load-responsive characteristics
- D10B2401/063—Load-responsive characteristics high strength
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Textile Engineering (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Inorganic Chemistry (AREA)
- Woven Fabrics (AREA)
Abstract
本发明公开了一种机织拉索及其制造方法,涉及纤维机织拉索技术领域,该机织拉索包括主承力部,所述主承力部包括:经纱部分,所述经纱部分包括多层经纱层,多层所述经纱层依次层套设置,每层所述经纱层均包括绕所述主承力部的中心轴线圆周分布的多根经纱丝束,所述经纱丝束的走向与所述主承力部的轴向一致;纬纱部分,所述纬纱部分包括至少一根纬纱丝束,所述纬纱丝束沿所述主承力部的圆周向螺旋缠绕分布,以使所述纬纱丝束与所述经纱丝束形成机织交织组织。利用纬纱丝束和经纱丝束交织得到的机织拉索,避免了使用树脂材料的粘合,也不用绞捻加工,就能够把碳纤维丝束制作成满足要求的机织拉索。
Description
技术领域
本发明涉及纤维机织拉索技术领域,特别是涉及一种机织拉索及其制造方法。
背景技术
目前,各种高性能增强纤维正越来越多地应用于各个领域。碳纤维以质轻、拉伸强度高、无金属疲劳、耐候性好等优异性能,在工程领域有替代传统钢索的趋势。但是碳纤维的出厂原丝,是12K/24K/48K这样的松散丝束形式,不经过适当加工,无法形成拉索,更无法用于工程。
目前的机织拉索都是用多根碳纤维筋CFRP合股绞线制成,业内称作碳纤维绞线CFCC。制作时,先通过拉挤将碳纤维制成直径5-11mm的单根纤维筋,拉挤的过程实际就是碳纤维与树脂材料复合成型的过程,再将7/19/37根单筋通过绞捻形成绞线CFCC。中国发明专利授权号CN101525864B玄武岩纤维复合筋及玄武岩纤维复合拉索,公开了这类拉索的构成与制作方法。
针对该类CFCC绞线,由于其中的碳纤维仅单向分布,除了纵向拉伸特性好之外,横向特性很差,不抗压不抗剪,带来了另一个难题:拉索端头的锚固问题。所有锚固夹具施加的都是对CFRP的横向力,即使填充胶粘物并加以外部压力,本质上对碳纤维施加的还是侧面横向力。碳纤维的强项是拉力,是纤维丝束的轴向力,横向力是碳纤维的弱项,这就是问题所在:锚固的横向压力小了抓不住,锚固的横向压力大了容易造成碳纤维侧面损伤,由此破坏了CFRP的整体强度。这种方式还带来另外一个工程限制,CFCC拉索的截面积不能做得太大,虽然CFCC的拉伸强度与截面积成正比,但是CFCC的锚固难度也与截面积成正比,最终限制了拉索的工程应用。
制作CFCC时,先用树脂材料与碳纤维混合拉挤,制成CFRP筋,再用多根CFRP筋加捻绞合成为有一定粗度的拉索。树脂材料本身的机械性能很差,在CFRP筋中,树脂材料主要是作为一种粘结剂,以将松散的碳纤维丝束通过高分子树脂材料的浸润、包覆、固化,结合为一个整体。碳纤维本身是不耐捻的,制成CFRP筋后,可以耐一定的捻,因此可以将很多根CFRP筋通过绞捻的方式,加工成为CFCC拉索。纤维/细绳组合成为较粗的拉索,一定要有向中心轴线汇聚的力,这样在拉索两端受力拉伸的时候,这些纤维/细绳会越拉越紧。绞捻就有这样的把多股纤维/细绳向中心轴线汇聚的效果。钢丝绳也是这样用多股细钢丝通过绞捻形成一股粗钢丝绳。然而,碳纤维不耐绞捻的特性使得这种最常使用的制作绳索的方法不能用于碳纤维绳索。
发明内容
本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此,本发明提出一种机织拉索,能够不用树脂材料,把碳纤维丝束制作成符合要求的拉索。
本发明还提出一种机织拉索的制造方法。
根据本发明的一方面实施例的机织拉索,包括主承力部,所述主承力部包括:经纱部分,所述经纱部分包括多层经纱层,多层所述经纱层依次层套设置,每层所述经纱层均包括绕所述主承力部的中心轴线圆周分布的多根经纱丝束,所述经纱丝束的走向与所述主承力部的轴向一致;纬纱部分,所述纬纱部分包括至少一根纬纱丝束,所述纬纱丝束沿所述主承力部的圆周向螺旋缠绕分布,以使所述纬纱丝束与所述经纱丝束形成机织交织组织;在螺旋缠绕过程中,所述纬纱丝束与最内一层所述经纱层的经纱丝束缠绕完成后再向外一层的所述经纱层缠绕,所述纬纱丝束与每一层所述经纱层均形成有经纬交织层,所述主承力部同一径向平面的多层所述经纬交织层构成交织纬面;完成一个所述交织纬面后,所述纬纱丝束沿所述主承力部轴向移动至另一交织纬面的位置,以织出另一交织纬面。
根据本发明一方面的实施例,所述主承力部还包括垂纱部分,所述垂纱部分包括垂纱丝束,所述垂纱丝束的走向与所述主承力部的轴向一致,所述垂纱丝束包括多个垂部和多个飞部,所述垂部穿设于不同层的所述纬纱丝束,所述飞部穿设于不同的所述交织纬面。
根据本发明一方面的实施例,所述垂部沿所述主承力部的径向设置,所述飞部沿所述主承力部的轴向设置。
根据本发明一方面的实施例,所述经纱丝束和/或所述纬纱丝束包括碳纤维、玄武岩纤维、芳纶纤维、超高分子量聚乙烯纤维、玻璃纤维、石英纤维、陶瓷纤维、金属纤维的其中一种或多种混合。
根据本发明一方面的实施例,所述经纱丝束和/或所述纬纱丝束为碳纤维出厂原丝或加工丝束。
根据本发明一方面的实施例,所述经纱丝束和/或所述纬纱丝束为加工丝束,所述加工丝束包括机织加工丝束、编织加工丝束、并丝丝束、展丝丝束、混丝丝束、挂浆丝束、预浸丝束的其中一种或多种混合。
根据本发明一方面的实施例,所述机织拉索还包括功能层,所述功能层设置于所述主承力部内部、所述主承力部的外层或所述主承力部内层,所述功能层由功能纤维经纱和/或功能纤维纬纱机织而成。
根据本发明一方面的实施例,所述功能层包括导电层、绝缘层、导热层、隔热层、隔音层、抗冲击层、透波层、阻波层、阻水层的其中一种或多种。
根据本发明一方面的实施例,所述主承力部和/或所述功能层设置有光纤或传感器。
根据本发明一方面的实施例,所述机织拉索具有连接端,所述连接端的横截面从圆形截面渐变为扁圆形截面。
根据本发明另一方面实施例的机织拉索制造方法,采用圆织机制作,包括如下步骤:
S110,上机:经纱丝束采用带张力控制的纱架供纱,纱架沿圆周均匀分布,经纱丝束分区通过电子提花开口装置的综丝综眼引入织物牵引装置固定;偶数台可独立驱动的电子提花开口装置沿圆周均匀分布,可实现偶数个分区开口;纬纱缠绕在纡管置入梭车内,梭车置入环形梭道,放置在1分区边缘;采用推杆式可编程打纬装置实现打纬动作;
S120,开机:织机按顺序实现分区的“开口--引纬--打纬”动作;分区编号为顺时针时,梭车在环形梭道上顺时针运动;纬纱平顺无绞捻;
S130,梭车运行一周,圈计数器B=B+1,并与纬面总圈数BMAX比较,若B<BMAX,执行S120;若B=BMAX,执行S140;
S140,织物牵引装置动作,织物沿轴向位移纬面距d,纬面计数器C加1;
S150,循环执行S120。
本发明实施例的机织拉索,至少具有如下有益效果:利用纬纱丝束和经纱丝束交织得到机织拉索,避免了使用树脂材料的粘合,也不用绞捻加工,就能够把碳纤维丝束制作成满足要求的机织拉索。由于该机织拉索的主承力部为纬纱丝束和经纱丝束交织得到,使得该机织拉索能够覆盖极宽的半径范围,从几毫米到数百毫米,甚至上千毫米直径,这使得单根拉索的承载能力可以扩展到数十万吨,同时拥有很轻的自重;同时,以机织工艺制作的拉索,可设计性强。此外,机织增强拉索多数是柔软可弯曲的,即使是截面很大的拉索,也可以通过调整组织参数的方法以及截面变形方法,使得锚固段柔软可弯曲,方便拉索在圆形锚固物上以多圈缠绕方式锚固,这种锚固方法仍然是碳纤维轴向受力,因而容易取得与承载力相应的锚固力,并且容易调整拉索张力。
本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出,部分将从下面的描述中变得明显,或通过本发明的实践了解到。
附图说明
下面结合附图和实施例对本发明做进一步的说明,其中:
图1为本发明一方面实施例其中一种机织拉索的结构示意图;
图2为本发明一方面实施例其中一种机织拉索的纵切面结构示意图;
图3为本发明一方面实施例其中一种机织拉索的纬纱丝束轨迹示意图;
图4为本发明一方面实施例其中一种机织拉索的双梭纬纱轨迹示意图;
图5为本发明一方面实施例其中一种具有功能层的机织拉索的结构示意图;
图6为图5的机织拉索中纬纱丝束的轨迹示意图;
图7为本发明另一方面实施例的机织拉索制造方法中圆织机织制示意图;
图8为本发明另一方面实施例的机织拉索制造方法中圆织机运行流程图;
图9为本发明另一方面实施例的机织拉索制造方法中制造具有功能层的拉索时圆织机的运行流程图;
图10为本发明另一方面实施例的机织拉索制造方法中打纬装置的推杆部件的结构透视图;
图11为本发明另一方面实施例的机织拉索制造方法中打纬装置中推杆在圆织机中的位置示意图,其中出示了三个位置状态;
图12为本发明另一方面实施例的机织拉索制造方法中圆织机的俯视图,其中圆织机具有8个分区、布置24根推杆;
图13为本发明另一方面实施例的机织拉索制造方法中换梭装置的梭车的透视图;
图14为本发明另一方面实施例的机织拉索制造方法中换梭装置的梭架的透视图;
图15为本发明另一方面实施例的机织拉索制造方法中换梭装置的换梭前的结构示意图,其中,第一梭车进入环形梭道;
图16为本发明另一方面实施例的机织拉索制造方法中换梭装置的换梭后的结构示意图,其中,第二梭车进入环形梭道。
具体实施方式
下面详细描述本发明的实施例,所述实施例的示例在附图中示出,其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的,仅用于解释本发明,而不能理解为对本发明的限制。
本发明的描述中,除非另有明确的限定,设置、安装、连接等词语应做广义理解,所属技术领域技术人员可以结合技术方案的具体内容合理确定上述词语在本发明中的具体含义。
本发明的描述中,参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示意性实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中,对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且,描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
参见图1至图3所示,本发明一方面实施例公开了一种机织拉索(或称拉索),该机织拉索包括主承力部200,该主承力部200包括经纱部分和纬纱部分。
其中,经纱部分包括多层经纱层,多层经纱层依次层套设置,每层经纱层包括绕主承力部200中心轴线240圆周分布的多根经纱丝束211,多根经纱丝束211的走向与主承力部200的轴向一致。具体的,多层经纱层以半径扩大的圆周分布形式绕主承力部200的中心轴线240分多层设置,也就是说,不同层的经纱层的半径不同,同一经纱层的经纱丝束211位于同一圆周上。应当理解,主承力部200的中心轴线240为虚拟轴线。本实施例中,经纱丝束211为碳纤维丝束。
本实施例中,机织拉索还包括内芯部分100和保护层300。内芯部分100作为机织拉索的芯部,主承力部200套设于内芯部分100的外周;换言之,经纱部分的多层经纱层均绕内芯部分100的外周圆周分布。保护层300套设与主承力部200的外周。
纬纱部分包括至少一根纬纱丝束221,纬纱丝束221沿主承力部200的圆周向螺旋缠绕分布,以使纬纱丝束221与经纱丝束211形成机织交织组织。在螺旋缠绕过程中,纬纱丝束221与最内一层经纱层的经纱丝束211缠绕完成后再向外一层经纱层的经纱丝束211缠绕,纬纱丝束221与每一层经纱层均形成有经纬交织层,主承力部200的同一径向平面内的多层经纬交织层构成交织纬面;完成一个交织纬面后,纬纱丝束221沿主承力部200轴向移动至另一待织交织纬面的位置,以织出另一交织纬面。
其中,机织交织组织包括:纬纱丝束221与同层经纱丝束211之间的交织,纬纱丝束221与同一交织纬面中不同的经纬交织层的跨层交织,同一经纱层的经纱丝束211与不同交织纬面的纬纱丝束221的同层交织与跨层交织。前述的机织交织组织最终形成的长条状机织物即为机织拉索。
应当指出,机织交织组织规律可为平纹组织、斜纹组织、缎纹组织的其中一种或多种混合,还可以采用其它需要的组织。
本发明实施例中,纬纱丝束221由内而外分别与绕主承力部200中轴线圆周分布的多层经纱丝束211缠绕,纬纱丝束221在缠绕完一个交织纬面后再沿主承力部200的轴向移动一定距离后继续织出第二个交织纬面、第三个交织纬面,……第n个交织纬面。由于交织纬面是由纬纱丝束221与经纱丝束211连续缠绕而成,因此得到的交织纬面也与经纱丝束211形成机织交织组织,以纬纱丝束221与经纱丝束211交织最终形成的长条状机织物作为机织拉索,避免了使用树脂材料的粘合,也不用绞捻加工,就能够把碳纤维丝束制作出满足要求的机织拉索。
上述机织拉索的主承力部200为纬纱丝束221和经纱丝束211交织得到,使得该机织拉索能够覆盖极宽的半径范围,从几毫米到数百毫米,甚至上千毫米直径,这使得单根拉索的承载能力可以扩展到数十万吨,同时拥有很轻的自重。
同时,以机织工艺制作的拉索,可设计性强,不仅可以设计制作很强的主承力部200,还能在主承力部200中加入功能层,使功能层并与主承力部200一起整体织造完成,以适应各种复杂工程应用环境,这种多个功能层与主承力部200整体成型技术,避免了功能层分层剥离问题。
此外,机织拉索多数是柔软可弯曲的,即使是截面很大的机织拉索,也可以通过调整组织参数的方法以及截面变形方法,使得锚固段柔软可弯曲,方便拉索在圆形锚固物上以多圈缠绕方式锚固,这种锚固方法仍然是碳纤维轴向受力,因而容易取得与承载力相应的锚固力,并且容易调整拉索张力。
在拉索的设计及织造过程中,可以通过调整机织交织组织参数改变机织拉索的物理特性。其中,机织交织组织参数包括:经纱丝束211、纬纱丝束221、垂纱丝束231的粗细及截面形状,相邻两个交织纬面的距离d,经纬同层交织密度、跨层交织的层数与密度,机织交织组织规律,纬纱丝束221层数与间距,垂纱丝束231的垂长,垂纱丝束231的飞长,纬纱丝束221张力,经纱丝束211张力,垂纱丝束231张力。前述的机织拉索的物理特性包括:截面形状,截面面积,表面纤维致密度,柔软度/弯曲刚度,破断拉力(breaking force),拉伸强度(Tensile strength),伸长率(Elongation)。
一种实施例中,参见图2,图2示出了一种实施例的机织拉索的纵切面结构示意图(中轴线上半部分)。由图示可知,经纱丝束211沿拉索的轴向分布,经纱丝束211分层设置;纬纱丝束221沿拉索的圆周向螺旋缠绕分布,纬纱丝束221的横截面的轮廓为椭圆形,表示纬纱丝束221可采用扁平纱以增加对经纱丝束211的缠绕约束;图中竖直排列的4根纬纱构成一个交织纬面,交织纬面沿中心轴线240轴向位移距离d后是另一个交织纬面,图中示出有10个交织纬面;再者,图示中清楚表示出经纱丝束211与交织纬面的交织规律,即层间角联锁组织,该组织比2D的分层交织增加了层间连接。应当理解,图中为了表示经纱丝束211与纬纱丝束221的跨层交织,将经纱丝束211画出了曲线的样子,但实际制作中,经纱丝束211是张紧的,并且十分密集排列。
一些实施例中,请继续参见图2所示,主承力部200还包括垂纱部分,垂纱部分包括垂纱丝束231,垂纱丝束231的走向与主承力部200的轴向一致,垂纱丝束231包括多个垂部2311和多个飞部2312,垂部2311穿设于不同层的纬纱丝束221,飞部2312穿设于不同交织纬面。其中,相邻两个垂部2311之间通过飞部2312连接,相邻两个飞部2312之间通过垂部2311连接。应当理解,垂纱丝束231的原始状态为一连续丝束,垂部2311和飞部2312主要是根据垂纱丝束231各部分在主承力部200的走向进行划分的。也就是说,当垂纱丝束231的两端受力时,穿设于不同经纱层的垂部2311和穿设于不同交织纬面的飞部2312相互牵拉,从而形成由内而外贯穿多层织物并对多层织物捆绑的约束。
上述实施例中,通过螺旋状分布的纬纱丝束221以及在经纱层间穿越交联的垂纱丝束231,将经纱丝束211、纬纱丝束221及垂纱丝束231结合为一个绳索状的整体。当拉索两端拉伸受力时,拉索能够形成向中心轴线240汇聚的抱紧力,这样不用树脂材料的粘合,也不用绞捻加工,就制成了满足工程应用的纤维拉索。
作为其中的一种实施例,请继续参见图2所示,垂部2311沿主承力部200的径向设置,飞部2312沿主承力部200的轴向设置。本实施例中,垂纱丝束231的总长度为:外层飞长+垂长+内层飞长+垂长+外层飞长+……,外层飞长为垂纱丝束231在外层跨越交织纬面的长度,内层飞长为垂纱丝束231在内层跨越交织纬面的长度,垂长为垂纱丝束231在主承力部200的径向穿越多层经纱丝束211/纬纱丝束221的长度。
其中,垂长指的是垂部2311的长度;飞长指的是飞部2312的长度。“外层”或“内层”均为相较于主承力部200的中心轴线240而言的,相对更靠近中心轴线240的为内层,反之为外层。
对于拉索这样的织物,越靠近中心轴线240的空间越是有限,只能容纳有限根完全贯穿层厚(即垂长等于主承力部200半径r)的垂纱丝束231,例如24K的碳纤维丝束8-16根,这对于直径较大的拉索,显然是不够的。基于此,在一些实施例中,垂纱丝束231的数量大于或等于8根时,记垂部2311的长度为L,主承力部200的半径为r,满足:L≤0.5r。也就是说,通过引入半垂长(即垂长≤0.5r)垂纱丝束231,以解决拉索中心轴线240处空间有限而无法容纳较多的垂纱丝束231的问题,同时很好地保证拉索能很好地形成层间捆绑结合力。
参见图3所示,图3为一种实施例中机织拉索的纬纱丝束221轨迹示意图。图中,纬纱丝束221由内而外沿中轴线的圆周向螺旋缠绕分布,织出第一个交织纬面,然后沿主承力部200轴向位移一个距离d后继续连续地织出第二个交织纬面,第三个交织纬面,......第n个交织纬面。纬纱丝束221在圆周缠绕过程中,平顺无绞捻,不会损伤碳纤维。
制作大截面的机织拉索时,可以采用多梭织造技术,根据工程量可以设计为双梭、四梭甚至更多梭织造。采用多梭织造技术,可以成倍提高效率。
作为其中的一种实施例,参见图4所示,图4示出了一种双梭纬纱轨迹示意图。本实施例中,拉索采用圆织机织造。圆织机采用8分区的电子提花开口装置,在机织过程中,可以同时容纳双梭运行,提高效率。图中,纬纱丝束221包括第一纬纱2211和第二纬纱2212,第一纬纱2211和第二纬纱2212相位相差180度,共同织出交织纬面1,然后沿中轴线位移d后,再共同织出交织纬面2,交织纬面3,……。纬纱在圆周缠绕过程中,平顺无绞捻,不会损伤碳纤维。
同时,采用双梭或多梭织造技术,还可以延长机织拉索的无疵长度。例如,在机织过程中,纬纱丝束221是缠绕在纡管上,纡管放入梭车中。纡管容纳的纬纱丝束221长度有限,当纬纱丝束221用完时,就需要换梭,置入新的纡管,并将纬纱丝束221接续起来,这样就形成一个纬纱丝束221接头疵点。显然,在纡管容量一定的情况下,4梭织造可比单梭织造获得4倍的无疵长度。应当指出,纬纱丝束221不直接承受拉索拉伸力,纬纱接头不会影响拉索的拉伸强度。
一些实施例中,经纱丝束211和/或纬纱丝束221包括碳纤维、玄武岩纤维、芳纶纤维、超高分子量聚乙烯纤维、玻璃纤维、石英纤维、陶瓷纤维、金属纤维的其中一种或多种混合。
经纱丝束211为同一种碳纤维时,所述碳纤维机织拉索的破断拉力(breakingforce)为F=k*f*S,式中F为机织拉索的破断拉力,单位为kgf;f为所用经纱碳纤维的拉伸强度(Tensile strength),单位为kgf/mm2;S为所用经纱碳纤维的总截面积,单位为mm2;k为机织系数,是大于等于1的数;所述机织系数k是与所用纬纱材料、纬纱截面、机织交织组织、纬面距离d、垂纱相关数据、拉索截面形状、拉索截面积等因素相关的系数,目前只能靠实验获得数据;在k值不确定的情况下,可按下限值k=1计算,此时有F=f*S。当经纱采用不同种类或不同性能参数的纤维混合时,F=k*(f1*S1+k2*f2*S2+k3*f3*S3+……),式中,f1,f2,f3,......为经过伸长率(Elongation)/拉伸强度(Tensile strength)排序的不同纤维的拉伸强度,排序规律为伸长率最小的为f1,若伸长率相同则按拉伸强度最小的为f1,余类推;S1,S2,S3,……为对应纤维各自的截面积;k为机织系数,k2、k3为混合系数,通常是小于1的数,也是与机织系数k类似的多因数复杂系数,目前只能靠实验获得数据。
一些实施例中,经纱丝束211和/或纬纱丝束221为碳纤维出厂原丝或加工丝束。
一些实施例中,经纱丝束和/或纬纱丝束为加工丝束,加工丝束包括但不限于机织加工丝束、编织加工丝束、并丝丝束、展丝丝束、混丝丝束、挂浆丝束、预浸丝束的其中一种或多种混合。
一些实施例中,机织拉索还包括功能层,功能层可以设置于主承力部200外层、主承力部200中间或主承力部200内层的一处或多处,同一拉索可以设置多个不同功能的功能层,该功能层由功能纤维经纱和/或功能纤维纬纱机织而成。
作为其中的一种实施例,参见图5所示,图5示出了一种具有功能层的机织拉索的结构示意图。应当理解,图5为拉索的纵切面局部示意图。由图示可以看出,功能层设置于主承力部200的外层。具体的,主承力部200的经纱丝束211包括主承力经纱2111和功能纤维经纱2112,主承力经纱2111具有多层,多层主承力经纱2111绕主承力部200的中轴线以半径扩大的形式圆周部分;功能纤维经纱2112具有一层或多层,一层或多层功能纤维经纱2112设置于最外层的主承力经纱2111的外侧,且功能纤维经纱2112的布置方式与主承力经纱2111一致,其区别主要在于经纱材质。其中,功能层还包括第二纬纱2212,第二纬纱2212采用功能纤维纬纱,第二纬纱2212与功能纤维经纱2112交织,以形成功能层。
其中,功能层包括导电层、绝缘层、导热层、隔热层、隔音层、抗冲击层、透波层、阻波层、阻水层的其中一种或多种。通过对功能层的经纱及纬纱进行选择,以制造出具有相应功能的功能层。例如,当功能层为导电层时,可以采用金属丝织或者采用增强材料丝束中混合铜丝或金属加工丝束作为导电层的经纱和纬纱来编织进而得到导电层。又如,当功能层为绝缘层时,可以采用玻璃纤维、玄武岩纤维等绝缘性能好的纤维作为功能层的经纱和纬纱,以得到绝缘层。应当理解,功能层所具有的物理特性由机织该功能层的经纱和纬纱的材质决定,当需要不同的功能层时,对应选择具有特定功能的功能纤维机织。
本实施例中,请继续参见图5所示,J1至J6主承力部200具有6层经纱层,使用的是碳纤维丝束;J7至J10是增加的功能层的4层功能纤维经纱2112,功能纤维经纱2112使用的是其它纤维材料,例如超高分子量聚乙烯纤维;W1-W4是主承力部200的4层第一纬纱2211,第一纬纱2211使用的是碳纤维丝束;W5-W6是功能层的2层第二纬纱2212,第二纬纱2212使用的是其它纤维材料,例如超高分子量聚乙烯纤维;功能层的经纱纬纱与主承力部200的经纱纬纱跨层角联,一体机织成型,成为不可分离的整体。例如J7是功能纤维经纱2112,但是在交织纬面1、3、5、……,受到主承力部200的纬纱W4的缠绕约束;J8也是功能纤维经纱2112,但是在交织纬面2、4、6、……,受到主承力部200纬纱W4的缠绕约束;J6是主承力层经纱,在交织纬面1、3、5、……,受到功能层纬纱W5的缠绕约束;J5也是主承力层经纱,但是在交织纬面2、4、6、……,受到功能层纬纱W5的缠绕约束。这种由不同功能特点的纤维织成不同的功能层,但功能层与主承力部200的层间纤维互相跨层角联,成为不可分解的整体结构,从而形成三维机织成型织物。图5中,附图标记1、2、3、4……分别表示交织纬面1、交织纬面2、交织纬面3、交织纬面4……。应当理解,交织纬面1、交织纬面2、交织纬面3、交织纬面4……是沿中心轴线240单向划分的不同交织纬面,仅为了表述方便,不应理解为对本发明的限制。
参见图6所示,图6示出了一种具有功能层的拉索的纬纱丝束221轨迹图。图中示出了纬纱切换位置,或称换梭点223,在此位置,主承力部200的第一纬纱2211完成了交织纬面1的由内而外的4圈螺旋轨迹,换功能层的第二纬纱2212继续运行2圈完成功能层的纬纱螺旋轨迹;交织纬面1完成后,第一纬纱2211和第二纬纱2212沿中心轴线240的轴向位移纬面距d后,继续完成交织纬面2,交织纬面3,……直至完成整根机织拉索。
一些实施例中,主承力部200的内芯部分100设置有光纤传感器。将光纤传感器预埋织入拉索的芯部,可以用于反映拉索的应力情况。
一些实施例中,机织拉索具有连接端(或称锚固端),连接端通常设置于拉索的两端,该连接端的横截面从圆形截面渐变为扁圆形截面。具体的,由于拉索主要由纬纱丝束221和经纱丝束211交织而成,使得拉索可以变形织造。在拉索的端部,使拉索的横截面从圆形截面渐变为扁圆形截面,而拉索具有扁圆形截面部分能够便于拉索锚固。
下面以一个具体的实施例详细描述本发明一方面实施例的机织拉索,应当理解,下述实施例仅作为示例性描述,不应理解为对本发明实施例的机织拉索的限制。
一种碳纤维机织拉索,如图1至图6所示,该碳纤维机织拉索的主承力部选择T700碳纤维,即经纱丝束为:T700碳纤维24K×400根,分为8层;纬纱丝束为:T700碳纤维24K×1根,纬面分5层螺旋轨迹,经纱丝束与纬纱丝束2.5D跨层交织(角联锁组织);纬面距d=8mm。
前述碳纤维机织拉索中,估算每米机织拉索消耗纬纱长度28.7米,则每米机织拉索的纬纱重量占比约为6.1-6.7%;T700碳纤维的拉伸强度为500kgf/mm2,按机织系数k=1计算,此机织增强拉索的破断拉力约为185吨。织成后的拉索的截面为圆形截面,该圆形截面直径约24mm。该碳纤维机织拉索的数据大大好于钢制阻拦索。
由于碳纤维比较脆,可以在此碳纤维机织拉索的主承力部外面,用韧性较好的超高分子量聚乙烯纤维织一保护层300,如图1所示。保护层的经纱纬纱与主承力部的经纱纬纱跨层角联,一体机织成型,成为不可分离的整体。如图1所示,还可在芯部预埋光纤传感器100,可以检测拉索的应力情况。
其中,在碳纤维主承力部之外,增加超高分子量聚乙烯纤维保护层,拉索整体直径约28mm。超高分子量聚乙烯纤维比碳纤维更耐冲击,在阻拦索与尾钩接触的时候,表现更好,这样有力保护了主承力部的碳纤维不受冲击损伤。功能层与主承力部是跨层角联组织,是紧密结合不可分离的整体,在多次使用后,即使表层超高分子量聚乙烯纤维有局部损伤,也不会影响阻拦索的破断拉力。这样制成的拉索,质量很轻,而且柔软,柔韧性很好,可以弯折,不会出现金属疲劳现象,耐候性、耐盐雾腐蚀都优于钢缆。即使发生断裂事故,碳纤维拉索断裂后造成的损伤肯定大大小于钢缆的断裂损伤。
参见图7至图9所示,本发明另一方面实施例公开了一种机织拉索制造方法,采用提花机开口的圆织机制作,该制造方法包括如下步骤:
S110,上机:经纱丝束211采用带张力控制的纱架供纱,纱架沿圆周均匀分布,经纱丝束211分区通过分层装造穿过电子提花开口装置的综丝综眼引入织物牵引装置430固定;偶数台可独立驱动的提花机龙头装置沿圆周均匀分布,可实现偶数个分区开口;纬纱缠绕在纡管置入梭车10内,梭车10置入环形梭道31,放置在1分区边缘;采用推杆式可编程打纬装置实现打纬动作;
S120,开机:织机按顺序实现分区的“开口--引纬--打纬”动作;分区编号为顺时针时(织机顶视),梭车10在环形梭道31上顺时针运动;纬纱平顺无绞捻;
S130,梭车10运行一周,圈计数器B=B+1,并与纬面总圈数BMAX比较,若B<BMAX,执行S120;若B=BMAX,执行S140;
S140,织物牵引装置430动作,织物沿轴向位移纬面距d,纬面计数器C加1;
S150,循环执行S120。
在机织的织制过程中,纬纱丝束221是从电子提花开口装置提拉/落下经纱丝束211形成的梭口中穿过的,因而纬纱丝束221与这些提拉/落下的经纱丝束211形成了交织,称为机织交织组织。常见的组织有三原组织,三原组织包括平纹组织、斜纹组织和缎纹组织。其中,需要的交织规律是事先设计好的,存贮在纹版中,电子提花开口装置只需读取纹版,并按纹版执行。
参见图7所示,图7示出了一种圆织机织制示意图,为织机顶视视角视图。图示中,八台电子提花开口装置圆周分布,编号顺序为顺时针,八台电子提花开口装置依次为第一电子提花开口装置411、第二电子提花开口装置412、第三电子提花开口装置413、第四电子提花开口装置414、第五电子提花开口装置415、第六电子提花开口装置416、第七电子提花开口装置417及第八电子提花开口装置418;图7中点划线为分区示意线,整个圆环形分为了8个开口分区,其分区编号与电子提花开口装置对应,即第一电子提花开口装置411对应1分区,余类推。这些电子提花开口装置都是具有独立电驱动的开口装置,可以实现独立的分区开口;采用带张力控制的纱架装置提供织物的经纱丝束211,纱架装置圆周分布在织机外围(图中未绘出),经纱丝束211分区分层穿过提花综丝的综眼引入织物牵引装置430固定。
请继续参见图7所示,梭道为环形梭道31,可采用筘片式环形梭道,第一梭车101与第二梭车102在此环形梭道31上运动,图7中,用S1表示第一梭车101,用S2表示第二梭车102,第一梭车101和第二梭车102通常为带动力的梭车。图7中,第一梭车101在1分区,第二梭车102在5分区,第一梭车101与第二梭车102在对侧分区,相位相差180度;圆周分布的经纱丝束211全部汇聚于织物牵引装置430并由织物牵引装置430固定并牵引位移,由于负责供应纱线的纱架装置是带有张力控制的,纱架与织物牵引装置430之间构成了经纱的张力。为了织制高密度的拉索,应采用较大经纱张力。第一梭车101与第二梭车102是沿环形梭道31圆周运动的,因此纬纱丝束221对于经纱丝束211形成了缠绕捆绑,也需要保持较大的纬纱张力,以提高机织拉索的纤维紧密度。
梭车在电子提花开口装置提拉经纱丝束211形成的梭口中运行,凡是提拉在上的经纱丝束211,被纬纱丝束221向中心轴线240收紧捆绑,随着梭车穿过更多的分区,有更多的经纱丝束211被纬纱丝束221向中心轴线240收紧捆绑,于是形成由内而外的圆周向螺旋形纬纱轨迹,当经纱丝束211数量很大层数很多时,形成多个纬纱圈,称作交织纬面。
双梭织造时,可以由根纬纱丝束221同时圆周向螺旋缠绕,工效加倍。纬纱丝束221与经纱丝束211的交织规律,也即电子提花开口装置的开口规律,是事先设计好的,保存在纹版中,电子提花开口装置及织机按照纹版数据运行。一个交织纬面完成后,织物牵引装置430动作,牵引织物位移d,然后进行下一个交织纬面的织造过程,d就定义为纬面距。经纱丝束211与不同交织纬面的不同层的纬纱丝束221,仍然设计有交织,例如跨层角联,使得纤维丝束互相交错勾联,纤维丝束之间具有抱合力和向中力的紧密的整体,以形成机织增强拉索。
通过电子提花开口装置开口规律的变化,还可以形成垂纱丝束231,可以是全垂长的垂纱丝束231,也可以是半垂长的垂纱丝束231,一切根据设计需要决定。
一些实施例中,拉索具有功能层,功能层选用不同功能特性的纤维,并且功能层的纤维丝束与主承力层的纤维丝束也是互相交错勾联的,整体成型,不可分割。如果功能层的纬纱要用功能纤维丝束,则在织造过程中要增加“换梭”动作。
参见图8所示,图8示出了一种圆织机运行流程图。圈计数器B是控制梭车10圆周运动的参数,梭车10运行一周B计数器加1,BMAX是交织纬面的圈数,B=BMAX时,一个交织纬面织制完成了,织物牵引装置430动作,织物沿轴向位移纬面距d,纬面计数器C加1,进行下一个交织纬面的织制。如此循环反复,最终织成的拉索长度L=d*C。
参见图9所示,图9示出了一种制造具有功能层的拉索时圆织机的运行流程图。在增加了功能层的情况下,例如主承力部200为碳纤维,功能层为超高分子量聚乙烯纤维,包覆在主承力部200之外,则织制的时候交织纬面是由两种纤维交织而成,需要在织制的时候“换梭”。其中,用梭A表示第一梭,梭B表示第二梭。
设梭A装载的是碳纤维纬纱,梭B装载的是超高分子量聚乙烯纤维,BMAX是交织纬面总圈数,即纬纱丝束221在同一交织纬面缠绕的圈数,B1是梭A纬纱的圈数,B1<BMAX,织机运行流程如下:
梭车运行一周B计数器加1,B=B1时,换梭B;继续运行,当B=BMAX时,一个交织纬面织制完成了,织物牵引装置430动作,织物沿轴向位移纬面距d,纬面计数器C加1,换梭A,进行下一个交织纬面的织制。如此循环反复,最终织成的拉索长度L=d*C。
一些实施例中,经纱丝束211采用碳纤维材料,碳纤维有很强的拉伸强度,但是出厂的碳纤维原丝,是12K/24K/48K这样的松散丝束形式,不能直接用于工程。碳纤维单丝直径7微米,比较脆,不耐弯折,不耐捻。传统的制作绳索的工艺,都离不开编/捻,许多是依靠强捻形成绳索纤维之间的抱合力和向中力,这些工艺都不能用于制作碳纤维拉索。
因此,制造本发明实施例的机织拉索时,采用电子提花开口装置的圆织机,可以实现分区开口和多梭织造,可以得到如图2所示的经纱纬纱机织交织组织,圆周向螺旋缠绕分布的纬纱丝束221,用大张力将经纱丝束211分层地、紧密地汇聚向拉索的中轴线;由于经纱丝束211与纬纱丝束221的复杂跨层交织,使得经纱丝束211在轴向拉伸受力时,会通过机织交织组织的交织点将力传递到纬纱丝束221并进一步收紧经纱丝束211;每一经纱层的经纱丝束211与纬纱丝束221之间也有机织交织,使得每一束经纱丝束211都受到组织约束,整个复杂的、多层的、受到机织组织约束的巨大纤维集合体,成为紧密结合的整体机织物,从而形成机织增强拉索。
在拉索拉伸受力的时候,主要由经纱丝束211承受载荷,因此设计机织增强拉索时,必须安排足够多的经纱丝束211,以满足拉索在工程应用中对拉伸强度的要求;同时安排一定数量的纬纱丝束221,纬纱丝束221按重量比只占很少部分,例如10%,甚至更少。纬纱丝束221也不必选用与经纱丝束211相同牌号的碳纤维,可以用低牌号的碳纤维,或者用其它种类的纤维。纬纱丝束221的安排必须能够遍历所有经纱丝束211,并用机织组织将经纱丝束211组织起来。在制作的时候,纬纱丝束221以较大的张力圆周向螺旋缠绕,平顺无绞捻,将经纱丝束211紧紧地向中轴线汇聚。这样,用较少的纬纱丝束221,通过复杂的三维机织组织,在无绞捻情况下,实现了碳纤维之间的抱合力和向中力,组成碳纤维机织增强拉索。
在前述机织拉索制造方法中,可以使用打纬装置来实现打纬动作。打纬动作是织机五大动作之一,它的工作过程是这样的:开口装置把经纱上下分开形成梭口,梭携带纬纱从梭口中通过,但是梭口距离织口(即纬纱应在织物中的位置)有一段距离,打纬装置就是在这时发挥作用,用密集的筘片组把纬纱从梭口位置平推到织口位置。由于梭通过梭口以后开口装置就进入闭口周期,所以打纬装置工作的时候是经纱闭口状态,此时纬纱与经纱因为有交织,有较大的运动阻力,所以打纬装置需要一定的力度才能完成将纬纱平行推进到织口位置的任务。打纬装置有二个重要指标,一个是打纬动程,一个是打纬力。机织物可以有很高的紧密度,完全依赖打纬装置,打纬装置一纬一纬地将纬纱送入织口,完成经纱与纬纱的紧密交织。
本发明中,提供一种圆织机的变动程打纬装置,参照图10和图11,该打纬装置包括沿圆织机的环形梭道31圆周分布的多根推杆部件。其中,推杆部件包括推杆51和驱动组件。
推杆51至少设置一根,推杆51可径向往复运动。驱动组件是用于驱动推杆51径向往复运动的,以实现推杆51在向织物的轴心方向推出时,将纬纱压紧固定在织物当前纬纱的织口位置。推杆51径向朝内的一端为织口端52,推杆51的另一端为驱动端。
图10出示了一种推杆部件的结构,其中,具体而言,驱动组件包括电机和传动机构,每根推杆51由一个独立电机驱动,电机与推杆51之间通过传动机构进行传动,以将电机的旋转运动转换为推杆51的直线往复运动。推杆51在径向往复运动时不会影响经纱的开口运动,不会影响梭的引纬运动。
推杆51径向往复运动的动程大于织物的径向厚度,并可覆盖织物织口的最小半径至最大半径。如图11所示,推杆51的直线往复运动,可以实现推杆51的织口端52位置变化,通过分别控制每个推杆部件的驱动组件,可对每根推杆51的织口端52的位置进行控制控制的。图11中的位置一是推杆51的织口端52到达轴心位置;位置二是推杆51的织口端52出于中间位置;位置三是推杆51的织口端52在织物最大半径位置。
如图10所示,传动机构为齿轮齿带传动机构630。具体的,齿轮齿带传动机构630包括安装在电机的驱动轴62上的第一齿轮631以及设置在推杆51上的驱动端的齿条632。可以理解的是,第一齿轮631与齿条632啮合,电机驱动第一齿轮631带动推杆51径向往复运动。在这种齿轮齿带传动机构630下,控制精度可以达到0.1mm,推杆51的动程也是完全可设计的,可以覆盖从轴心到织物最大外围的很宽范围。直达轴心位置是传统打纬装置很难做到的,因为传统打纬装置是多个筘片同时行动,而轴心位置是无法同时容纳多个筘片的,所以无法直达轴心位置。推杆部件中的每个推杆51是独立运动的,可以控制每个推杆51分别直达轴心位置。
参照图10和图11,环形梭道31的外围是开口综丝区,这种推杆51是径向的,电机的驱动轴62是轴向的,因此驱动轴62做得比较细长,以免影响综丝。到环形梭道31下方的空间就大了,可以放置电机。
参照图11,圆织机越是外围的地方,空间越大,推杆51可以用较粗的材料制作,前端做薄就可以。由于环形梭道31的外围是密集的开口综丝区,推杆51的长度必须加长,穿过综丝区之后就可设置体积比较大的电机了。对于织物半径比较大的情况,可以采用较粗较长的推杆51,刚性较好,足以传递较大压力。其中,推杆51的材料选用金属材料或高分子材料或碳纤维复合材料。
参照图12,本实施例还出示了一种圆织机,包括上述的圆织机的变动程打纬装置。其中,圆织机包括环形梭道31以及在环形梭道31运动的梭车10,梭安装在梭车10上,其中环形梭道31中部下方出示了织物71。
前述机织拉索制造方法中,需要在织制的时候“换梭”。因此,本申请还提出一种自动换梭装置及换梭方法。
参照图13,出示了梭车10,梭车10底部安装有前轮12和后轮13,前轮12和后轮13分别由电机驱动,可前进、可后退,即可双向运动。梭车10具有出纱口14。
参照图14至图16,一种圆织机的自动换梭装置,包括筘片式的环形梭道31、梭架21以及梭车10,其中,环形梭道31设置有缺口,梭架21位于缺口。梭车10至少两台,且可双向运动。
梭架21安装有上下层设置的至少两层连接板,梭架21可上下位移,以使得上下设置的各连接板可分别对齐环形梭道31。梭架21由电机驱动(图中未绘出),可上下位移。
梭车10设置在连接板上,环形梭道31设置有引导梭车10运动的环形凹槽32,梭车10设置有与环形凹槽32配合的凸部,以在环形梭道31上运动。
可以理解的是,在环形梭道31设置缺口,缺口位置的梭架21可上下位移,位移后的连接板对齐环形梭道31,更换掉的梭车10可进入连接板,然后通过移动梭架21,使另一层的连接板对齐环形梭道31,该层的连接板上的梭车10进入环形梭道31,实现换梭。
本实施例中,具体的,各连接板均为梭道板22,梭道板22具有滑槽23,滑槽23与环形梭道31上的缺口的形状一致,以使梭道板22与缺口嵌合。该实施例中,各梭道板22均设置有一台梭车10。
本实施例中,第一层的梭道板22放置的梭车10为第一梭车101,第二层的梭道板22放置的梭车为第二梭车102。
前述的圆织机的自动换梭装置,其换梭方法,包括以下步骤:
各梭道板22上放置梭车10,即第一层的梭道板22放置第一梭车101,第二层的梭道板22放置第二梭车102,当第一层的梭道板22与环形梭道31对齐嵌合时,第一梭车101为织造状态。
需要更换第二梭车102时,将第一梭车101停放在第一层的梭道板22上,向上移动梭架21使得第二层的梭道板22对齐嵌合环形梭道31,此时第二梭车102为织造状态。
当需要换回第一梭车101进行织造时,先将第二梭车102停放在第二层的梭道板22上,再向下移动梭架21,使得第一层的梭道板22对齐嵌合环形梭道,此时第一梭111车即为织造状态。
上述的换梭方法,若需要进行N梭自动换梭操作,N≥2,梭架21安装N层梭道板22,如此,具有N层梭道板22的梭架21实现N梭自动换梭操作。第N层的梭道板22上的梭车10的更换可参照上述换梭方法进行。
前述的圆织机的自动换梭装置,优点是简单,换梭动作迅速,适合需要高速换梭的场合;缺点是环形梭道的缺口位置不能设置经纱,造成整个环形梭道的经纱分布不均匀。当环形梭道的直径比较大,例如2米以上,梭车10相比尺度较小,例如200-400mm,由换梭缺口位置造成的经纱分布不均匀的影响可以忽略。
上面结合附图对本发明实施例作了详细说明,但是本发明不限于上述实施例,在所属技术领域普通技术人员所具备的知识范围内,还可以在不脱离本发明宗旨的前提下作出各种变化。此外,在不冲突的情况下,本发明的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
Claims (10)
1.一种机织拉索,其特征在于,包括主承力部,所述主承力部包括:
经纱部分,所述经纱部分包括多层经纱层,多层所述经纱层依次层套设置,每层所述经纱层均包括绕所述主承力部的中心轴线圆周分布的多根经纱丝束,所述经纱丝束的走向与所述主承力部的轴向一致;
纬纱部分,所述纬纱部分包括至少一根纬纱丝束,所述纬纱丝束沿所述主承力部的圆周向螺旋缠绕分布,以使所述纬纱丝束与所述经纱丝束形成机织交织组织;
所述纬纱丝束与最内一层所述经纱层的经纱丝束缠绕完成后再向外一层的所述经纱层缠绕,所述纬纱丝束与每一层所述经纱层均形成有经纬交织层,所述主承力部同一径向平面的多层所述经纬交织层构成交织纬面;完成一个所述交织纬面后,所述纬纱丝束沿所述主承力部轴向移动至另一待织交织纬面的位置,以织出另一交织纬面;
其中,所述机织拉索采用圆织机织造,所述圆织机通过打纬装置实现打纬动作,所述打纬装置包括沿所述圆织机的环形梭道圆周分布的多根推杆部件,所述推杆部件包括推杆,所述推杆的织口端能够到达所述主承力部的轴心位置。
2.根据权利要求1所述的机织拉索,其特征在于,所述主承力部还包括垂纱部分,所述垂纱部分包括垂纱丝束,所述垂纱丝束的走向与所述主承力部的轴向一致,所述垂纱丝束包括多个垂部和多个飞部,所述垂部穿设于不同层的所述纬纱丝束,所述飞部穿设于不同的所述交织纬面。
3.根据权利要求2所述的机织拉索,其特征在于,所述垂部沿所述主承力部的径向设置,所述飞部沿所述主承力部的轴向设置。
4.根据权利要求1所述的机织拉索,其特征在于,所述经纱丝束和/或所述纬纱丝束包括碳纤维、玄武岩纤维、芳纶纤维、超高分子量聚乙烯纤维、玻璃纤维、石英纤维、陶瓷纤维、金属纤维的其中一种或多种混合。
5.根据权利要求1所述的机织拉索,其特征在于,所述经纱丝束和/或所述纬纱丝束为碳纤维出厂原丝或加工丝束。
6.根据权利要求5所述的机织拉索,其特征在于,所述经纱丝束和/或所述纬纱丝束为加工丝束,所述加工丝束包括机织加工丝束、编织加工丝束、并丝丝束、展丝丝束、混丝丝束、挂浆丝束、预浸丝束的其中一种或多种混合。
7.根据权利要求1所述的机织拉索,其特征在于,所述机织拉索还包括功能层,所述功能层设置于所述主承力部内部、所述主承力部的外层或所述主承力部内层,所述功能层由功能纤维纬纱与功能纤维经纱机织而成。
8.根据权利要求7所述的机织拉索,其特征在于,所述功能层包括导电层、绝缘层、导热层、隔热层、隔音层、抗冲击层、透波层、阻波层、阻水层的其中一种或多种。
9.根据权利要求1所述的机织拉索,其特征在于,所述机织拉索具有连接端,所述连接端的横截面从圆形截面渐变为扁圆形截面。
10.一种机织拉索制造方法,采用圆织机制作,其特征在于,用于制造如权利要求1至9任一项所述的机织拉索,包括如下步骤:
S110,上机:经纱丝束采用带张力控制的纱架供纱,纱架沿圆周均匀分布,经纱丝束穿过电子提花开口装置的综丝综眼引入织物牵引装置固定;偶数台可独立驱动的电子提花开口装置沿圆周均匀分布,以实现偶数个分区开口;纬纱丝束缠绕在纡管并置入梭车内,梭车置入环形梭道,放置在1分区边缘;所述圆织机通过打纬装置实现打纬动作,所述打纬装置包括沿所述环形梭道圆周分布的多根推杆部件,所述推杆部件包括推杆,所述推杆的织口端能够到达所述主承力部的轴心位置;
S120,开机:织机按顺序实现分区的“开口--引纬--打纬”动作;分区编号为顺时针时,梭车在环形梭道上顺时针运动;纬纱平顺无绞捻;
S130,梭车运行一周,圈计数器B=B+1,并与纬面总圈数BMAX比较,若B<BMAX,执行S120;若B=BMAX,执行S140;
S140,织物牵引装置动作,织物沿轴向位移纬面距d,纬面计数器C加1;
S150,循环执行S120。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN202211039325.1A CN115369539B (zh) | 2022-08-29 | 2022-08-29 | 一种机织拉索及其制造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN202211039325.1A CN115369539B (zh) | 2022-08-29 | 2022-08-29 | 一种机织拉索及其制造方法 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
CN115369539A CN115369539A (zh) | 2022-11-22 |
CN115369539B true CN115369539B (zh) | 2024-01-23 |
Family
ID=84069200
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
CN202211039325.1A Active CN115369539B (zh) | 2022-08-29 | 2022-08-29 | 一种机织拉索及其制造方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
CN (1) | CN115369539B (zh) |
Citations (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US3563279A (en) * | 1967-06-20 | 1971-02-16 | Peltzer & Fils Sa | Drive means for a weft carrying device in circular looms |
CN2526336Y (zh) * | 2002-02-01 | 2002-12-18 | 赵敏 | 机织三维索织物 |
CN1821466A (zh) * | 2006-03-20 | 2006-08-23 | 天津工业大学 | 带端框的三维桶形织物及其织造方法 |
CN102002790A (zh) * | 2010-12-21 | 2011-04-06 | 东华大学 | 一种三维立体织物织造成型方法 |
CN103361817A (zh) * | 2013-06-26 | 2013-10-23 | 山东鲁普科技有限公司 | 三维圆柱体绳索和制作方法 |
CN204982242U (zh) * | 2015-08-27 | 2016-01-20 | 浙江理工大学 | 重平垂纱组合式三维机织物的结构设计织造装置 |
CN106544776A (zh) * | 2015-09-22 | 2017-03-29 | 中国科学院长春应用化学研究所 | 一种三维织物 |
CN113502589A (zh) * | 2021-07-12 | 2021-10-15 | 吴江万工机电设备有限公司 | 三维多层仿形机织物实现纬向垂纱的方法及装置 |
-
2022
- 2022-08-29 CN CN202211039325.1A patent/CN115369539B/zh active Active
Patent Citations (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US3563279A (en) * | 1967-06-20 | 1971-02-16 | Peltzer & Fils Sa | Drive means for a weft carrying device in circular looms |
CN2526336Y (zh) * | 2002-02-01 | 2002-12-18 | 赵敏 | 机织三维索织物 |
CN1821466A (zh) * | 2006-03-20 | 2006-08-23 | 天津工业大学 | 带端框的三维桶形织物及其织造方法 |
CN102002790A (zh) * | 2010-12-21 | 2011-04-06 | 东华大学 | 一种三维立体织物织造成型方法 |
CN103361817A (zh) * | 2013-06-26 | 2013-10-23 | 山东鲁普科技有限公司 | 三维圆柱体绳索和制作方法 |
CN204982242U (zh) * | 2015-08-27 | 2016-01-20 | 浙江理工大学 | 重平垂纱组合式三维机织物的结构设计织造装置 |
CN106544776A (zh) * | 2015-09-22 | 2017-03-29 | 中国科学院长春应用化学研究所 | 一种三维织物 |
CN113502589A (zh) * | 2021-07-12 | 2021-10-15 | 吴江万工机电设备有限公司 | 三维多层仿形机织物实现纬向垂纱的方法及装置 |
Non-Patent Citations (2)
Title |
---|
新型三维筒状织物设计与织机开发;王瑶;王益轩;刘育;姚超;刘婷婷;;纺织器材(第06期);第5-9页 * |
王瑶 ; 王益轩 ; 刘育 ; 姚超 ; 刘婷婷 ; .新型三维筒状织物设计与织机开发.纺织器材.2016,(第06期),第5-9页. * |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
CN115369539A (zh) | 2022-11-22 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US7341076B2 (en) | Woven fabric comprising leno weave bound metal | |
US10100462B2 (en) | Synthetic-fiber rope | |
US20140178615A1 (en) | Ribbed woven material | |
EP0632152B1 (en) | Thick belt | |
WO2013060582A1 (en) | A textile structure for the reinforcement of a polymer material | |
CN114606623A (zh) | 一种三维编织接结经纱螺旋交织结构预制件的制备方法 | |
CN115369539B (zh) | 一种机织拉索及其制造方法 | |
JP2022022241A (ja) | 複数の経糸カラム及びヘドルカラムを用いた多層製品の製織 | |
CN115369541B (zh) | 一种带机织螺纹锚固段的三维机织增强拉索及织造方法 | |
WO2023045993A1 (en) | Joint-free continuous ropes and belts | |
JP7106918B2 (ja) | 一方向性補強繊維シートおよび組紐 | |
CN115369540B (zh) | 一种机织拉索、增强拉索、设备及制造方法 | |
JP2019510894A5 (zh) | ||
RU2019139875A (ru) | Армированное волокном 3D ткацкое переплетение и способ его изготовления | |
CN115369542B (zh) | 一种带螺纹的机织纤维增强筋及织造方法 | |
CN104233547A (zh) | 单纱、单纱制品及其制备方法 | |
CN213232636U (zh) | 一种高强度玻璃纤维机织单向布 | |
CN216942149U (zh) | 一种强度高的六角网眼布 | |
JP7335704B2 (ja) | セラミック繊維多層織物及びこれを用いた複合材 | |
US20140170364A1 (en) | Homogeneous and stretchable high modulus material structure | |
RU2025546C1 (ru) | Канат | |
RU2317892C1 (ru) | Композитный соединительный элемент с интегральной внутренней резьбой | |
JP2023065986A (ja) | ヤーン、織紐、ロープ、およびヤーンの製造方法 | |
CN112761006A (zh) | 一种具有增强强度和减轻重量的混合绳索 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
PB01 | Publication | ||
PB01 | Publication | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
GR01 | Patent grant | ||
GR01 | Patent grant |