从ITMA ASIA+CITME 2022看织造机械的技术进步

总结2022中国国际纺织机械展览会暨ITMA亚洲展览会上织造机械及织造准备的最新技术进展。织造机械的结构与性能不断优化,发展更加贴近市场需求。国产剑杆、喷气、喷水织机的制造水平发展迅速,提高了国产设备的核心竞争力。随着人工智能的爆发式增长,织造机械的数字化转型步伐加快,先进的信息技术和自动化工具的运用使织造机械呈现出个性化、智能化、绿色化发展新趋势。认为:近几年织造机械在高速化、自动化、绿色化方面进步显著。

连杆曲线导引的织机开口机构设计

传统连杆开口机构难以使梭口保持停歇,无法适应高速、宽幅的现代新型织机的工艺要求。引入特殊连杆曲线导引的概念,利用带鲍尔点和带圆点连杆曲线能使从动件产生停歇的原理,设计了两种新型连杆开口机构。该机构由四连杆机构和综框导引组件组成,四连杆机构的曲柄、连杆、摇杆和机架杆杆长比分别为1∶2∶2∶2.76、1∶2∶2∶2.3,连杆点的位置角分别为62.49°、49.15°,其与摇杆相连的连接杆与连杆等长。综框运动规律显示:两种机构梭口满开时主轴的相对静止角分别为约150°,40°和200°;综框处于最高和最低位时速度和加速度均为0,表明综框运动平稳,无冲击。该机构突破了传统连杆开口机构的局限,为低成本新型织机的开发创造了条件。

间隔织物双剑杆织机平行打纬机构箱体的振动分析

针对双剑杆织机共轭凸轮与四连杆组合的平行打纬机构箱体随着织机转速的提高产生强烈振动,影响打纬精度和可靠性的问题,采用理论分析与虚拟仿真结合的方法对打纬机构及箱体进行动应力和振动特性研究。建立了平行打纬机构的动态静力分析方程,运用ADAMS软件对机构进行多体动力学仿真,求解箱体所受的支反力;构建箱体—弹簧阻尼—柔性基础的系统模型,分析箱体在竖直方向的受迫振动,并在仿真过程中探索减小箱体振动的方法。研究结果表明:摆臂轴孔处箱体所受支反力峰值最大,打纬推程阶段箱体的受力最为集中;当凸轮轴转速为260 r/min时齿轮啮合频率与箱体一阶固有频率相等,会产生共振,应避免使用这一转速工作;箱体在竖直方向上产生周期性振动,增加螺栓个数和附加动力减震器有助于改善箱体的振动特性,振幅分别减少38%和23%。

喷水引纬机构动态特性对自由射流的影响

为适应不同喷水引纬织机幅宽的需求,基于伯努利与液体连续性原理建立喷水引纬机构动力学模型,喷嘴自由射流初始段最大距离与纬纱所受射流牵引力的数值模型,分析其动态特性并通过弹簧刚度系数确定凸轮系统最低转速,探讨不同弹簧刚度系数与弹簧最大压缩量条件下机构动态特性对柱塞运动周期、射流最大速度、雷诺数、射流初始段最大距离、纬纱所受射流牵引力的影响;仿真结果表明:弹簧刚度系数增大时,柱塞运动周期变小,对应的凸轮系统最低转速变大,当弹簧最大压缩量取0.029 m,弹簧刚度系数取40 000、50 000、60 000 N/m时,水射流速度最大值为62.19、69.85、78.99 m/s,射流初始段最大距离为937、1 000、1 074 mm,纬纱所受水射流牵引力为5.37、6.44、7.28 N;而弹簧最大压缩量对上述变量的影响幅度很小,故在大幅宽织机需求下应首要考虑使用更大刚度系数的弹簧。

基于运动合成的旋转变速运动建模及其驱动机构演变

为满足织机开口运动停—升—停的工艺特性及其动力学性能,提出一种基于运动合成的旋转变速运动规律构造方法。从组合机构角度提出旋转变速运动驱动机构及其演变,建立不同驱动机构的相对运动传递函数模型。采用目标优化法对旋转变速机构尺寸参数进行设计,在相同的中心距半径和转子臂初始位置的情况下建立优化函数并进行求解。仿真结果表明:偏移系数是影响旋转变速运动的关键参数,且变速运动静止时间、相对位移和速度峰值随偏移系数增加而减小;传递函数是影响旋转变速机构运动特性的重要参数,当偏移系数为0.4147时,随传动比的减小,转子臂相对位移减小,同时影响旋转变速机构凸轮特性,传动比大于0.9后不能满足旋转变速机构约束条件;用导杆滑块机构和铰接四杆机构对齿轮机构进行代换,可近似实现变速规律相对运动的传递,其传动误差分别为0.010、0.003 rad;通过减小中心距对铰接四杆机构重新优化可以提高旋转变速机构传动性能,满足高速运动需求。

小花楼织机织造技艺数字化教育设计研究

目的为了缓解小花楼织机织造技艺面临失传的问题,根据ARCS动机理论展开织造技艺数字化教育的设计研究,提升学习者在体验过程中的注意力和理解力,增强其掌握织造技艺的自信和满足感。方法结合ARCS动机理论和小花楼织机的织造技艺知识点,将数字化教育划分为三个教育单元,即小花楼织机的交互及展示设计、小花楼织机结构的模块化设计、实物模型控制及模拟设计,并在Unity平台中展开Arduino开发板以集成设计,由浅入深地构建数字化教育场景。结论对照实验结果表明,基于ARCS动机理论的数字化教育方式具有可行性和实践性,小花楼织机织造技艺的知识可达性和教育互动性有了显著提高,为蜀锦织造技艺的传承和发展提供了一定的参考价值和实践意义。

三维圆筒织物的织造工艺研究

为解决织造大直径三维圆筒织物时存在的边缝、缺经等问题,提出了一种三维圆筒机织法。根据三维圆筒织物结构,设计添经工艺,绘制纹板图,并在三维圆筒织机上进行织造。结果表明:采用三维圆筒机织法,应用弧形分布开口机构中的综眼和打纬优化后的纬密,并合理设计不同层的经纱数量,能够较好地织造出大直径的三维圆筒织物。认为:织物的尺寸以及规格由工艺结构、每次的卷曲长度、经纱纬纱数量及规格等决定,可以应用于大型筒状结构预制体的规格化、连续化生产。

铁木织机再研究

铁木织机是在中国晚清时期振兴实业背景下发展而来的特殊产物,无论从时间跨度还是技术转变角度来说都是中国近代纺织发展史中重要的一环。对铁木织机进行研究,一方面可以直观地再现中国近代手工纺织向动力纺织的转变过程,另一方面通过对其传播过程的考证,对学界现有的部分观点进行考辨与问疑,从而对中国农村手工业的发展具有更准确的认知。本文通过文献研究与实地考察发现:(1)铁木织机通过精巧的机械结构将开口、投梭、打纬、卷布、放经五个工序互联,提高了工作效率与布匹质量,缓解了当时洋纱、洋布对市场的垄断,更为中国纺织的机械化发展迈出坚实的一步;(2)铁木织机的发展脉络为19世纪英国将铁木织机传入日本,1887年日本掌握其制作技术,后于1903年由中国考察团将其从日本带回中国天津。铁木织机在政府、企业家等多方面的共同努力下仅用数十年的时间便在高阳、潍县等地得到快速发展,为中国近代纺织行业重心的散点式分布埋下伏笔。

云边端协同下的织机设备信息采集与监测系统

针对现阶段采用传统单一化上层云端对织造信息进行集中管理,易产生信息传输困难、可靠性低等情况,设计了一套基于云边端协同的织机设备信息采集与监测系统。首先,从中心云端、边缘端和设备终端对系统的总体架构进行设计;再从信息通信协同、数据存储协同和计算服务协同这3个方面对织机设备信息的通信、存储和应用服务展开研究;最后,以石家庄某织布车间的必佳乐OMNIPLUS-340型喷气织机作为测试对象验证系统的可靠性。结果表明,与纯云端通信模式对比,所设计系统平均通信延迟时间下降了20.8 s,平均通信吞吐率下降了446.58 Mb/h,为织造智能化生产提供了高可靠、高质量的数据支撑。

从榺花到华勝:首饰“胜”的工具起源考

华胜作为汉晋时期流行的首饰,是古代服饰文化的重要组成部分。本文以榺花与华胜的名物对应关系为据,结合两汉礼俗文化,论证了华胜起源于织机构件榺花,并基于西王母神话东传的文化背景,将华胜的成型时间推至两汉之际。在华胜的象征意义上,本文认为起源于榺花的华胜影响了西王母早期形象的塑造,两汉纺织技术的革新促进了西王母戴胜、持纴形象的变迁。

纤维束与异形筘内合成气流的相互耦合作用

为提高喷气织机辅助喷嘴的引纬效率,设计了3类多孔阵列式辅助喷嘴,揭示了多孔形状与阵列方式对合成气流速度分布和弹性纤维束运动位移的影响规律。建立了纤维束-气流耦合的动力学模型,基于任意拉格朗日-欧拉法数值模拟了三维瞬态流场分布及纤维束运动位移,并采用高速摄像机拍摄纤维束运动位移,验证了数值模拟结果的正确性。通过数值模拟得到了异形筘道内合成气流速度分布、速度梯度及纤维束头端运动位移。结果表明:异形筘道内合成气流速度梯度变化与纤维束头端位移具有相关性,合成气流速度梯度越小,纤维束运动位移也越小;三圆孔中心阵列辅助喷嘴形成的合成气流速度梯度最小,纤维束运动位移最小,适合用于弹力较大织物的引纬。

双层引纬机构振动系统建模研究

为解决双层剑杆织机质量的双层引纬机构振动问题,建立双层引纬机构的剑轮-剑杆-气垫导轨冲击振动刚柔耦合动力学模型,进行剑杆的瞬态振动特性仿真分析,设计振动测试实验平台对仿真模型参数进行修正,为后续双层剑杆织机设计和改进提供了精准的仿真模型。

小提花织物双织轴织造工艺的优化

探讨在双织轴喷气织机上生产平纹小提花织物的技术措施。以一款细号高密平纹小提花织物生产为例,统计织造工序停台次数并进行原因分析。通过优化浆料配方,改进浆纱工艺,提高了经纱质量。在织造工序,重点优化了经位置线、开口时间、上机张力、织机速度等工艺参数,提高了织机效率。结果表明:工艺优化后,织机效率从69.8%提升到88.9%,百米布疵点评分从17分降低到14分。认为:优化后的工艺参数符合生产要求,并提高了双织轴喷气织机生产平纹小提花织物的织机效率。

织机车间直捻机筒纱抓取机械臂逆运动学求解方法研究

纺织车间中通过协作机械臂代替工人实现对直捻机筒纱的自动更换,可降低工人劳动强度,提高筒纱卷绕的生产效率。在对机器人进行运动学建模与分析时,逆运动学求解是机器人运动学中关键部分。传统法求机器人逆解存在求解速度慢、求解过程复杂、结果稳定性差等问题,采用传统BP(BackPropa-gationgNeuralNetwork)神经网络求解又容易陷入局部极小值,针对上述问题,提出一种基于PSO优化算法(ParticleSwarmOptimizationAlgorithm)的BP神经网络机械臂逆运动学求解方法,通过PSO算法对BP神经网络的权值和阈值进行多次迭代优化,避免了局部最小值的问题,提高了神经网络的全局搜索能力。采用D-H法建立机器人运动学模型,根据机器人正运动学方程由关节角度解得末端位姿,将解得结果作为数据集,通过学习算法经多次迭代确定神经网络的模型参数,并对神经网络进行性能检验。实验结果表明:PSO-BP神经网络相比于传统的BP神经网络收敛速度快,该模型在搬运机器人逆运动学求解中精度高,满足纺织车间直捻机筒纱抓取作业的需要。

经纱断头原因浅析

分析织造过程中影响断经的主要原因和解决措施。介绍了原纱质量方面出现竹节、弱捻、细节、异纤、棉结等疵点的特点及成因,针对浆纱过程易产生的轻浆、黏并、浆斑、脆断等问题给出相对应的解决措施。指出:从原料选配、设备状态以及纺专器材使用周期等着手是降低经纱断头的前提条件;浆纱工艺、机械、操作等也对断经有重要影响。认真分析断经产生具体原因,有的放矢地解决和减少织机断经停车,对提高织机效率意义重大。

泡泡布面料喷气织造技术的研究

文章以ZAX9100喷气织机为例,介绍织机地经纱和泡经纱张力、织机开口时间、积极送经定时、积极送经量、停经架高度等参数的调整对泡泡布起泡效果的影响,分析了地经张力、泡经张力、经纬密、上浆率、起泡条形宽度等对泡比的影响。结果表明,调整织机参数可在调整张力的基础上协同改善泡泡布的起泡效果;调整泡经张力对起泡效果影响较大;增加经纬密、提高上浆率能有效增强起泡效果。

泡泡牛仔布的开发实践

文章阐述了泡泡牛仔布的组织规格设计及生产过程。采用双轴织机织造,通过特殊的上机工艺控制两个织轴的上机张力,调节泡比大小,使织物泡形饱满清晰、立体感强。经后整理工艺,成布的一等品率达99%。

基于流-固耦合辅助喷嘴特性分析

文章主要研究喷气织机中不同孔型的辅助喷嘴应力形变问题,利用Fluent软件建立了辅助喷嘴结构的三维模型,采用k-ε湍流模型对其结构进行流-固耦合数值模拟,对单圆孔、椭圆阵列以及圆阵列三种孔型的辅助喷嘴在同一流体激励下进行分析,得到各个辅助喷嘴在同一流体激励下的变形情况,结果表明,椭圆阵列在流体激励下的形变最大,圆形阵列辅助喷嘴结构的形变最小,为喷气织机的辅助喷嘴结构设计生产提供参考建议。

喷气织机织造中的火灾预防

为避免喷气织机在织造过程中发生火灾,降低火灾隐患,介绍织造车间火灾预防的重要性,从人的不安全行为和物的不安全状态2方面分析织造过程中可能出现的火灾危险源;详细分析喷气织机制动装置、绞边装置、主动力电机、松经装置、电气控制箱内部等火灾隐患部位和排查重点,结合生产实际制定喷气织机预防火灾检查表,说明织造时预防火灾的要求及扑灭注意事项。指出:及时清理棉花飞絮、花毛和飞花等,制定检查表,并据此对喷气织机易发热部位进行检查维护,做好散热,合理设置皮带张紧力,定期给轴承、齿轮加油,可有效预防织造中的起火问题。

再议汉代单综双踏板斜织机织造原理

汉代流行的单综双踏板斜织机是世界上首先用脚踏提综开口的素织机,它的机械原理已有学者进行复原尝试,但在控制经线开口机构、效率性等方面尚需再研究。文章试图通过汉画像石斜织机经面描绘细节和汉代斜织机釉陶模型,结合元代《农书》记载织机,参照目前留存于浙江畲族农村相似类型织机,复原了上下开口单综双踏板斜织机,复原织机分两层经面,其中上层经面张力固定,下层经面通过张力补偿,实现自然和提综开口的高效切换,使用打纬刀引纬和打纬,这种织机可能和采用两层经面张力补偿的斜织机成为汉代单综双踏板斜织机的两类机型。