共轭凸轮在织机上的应用

共轭凸轮在织机上的应用2007年第6期（总第103期）沈细周，陈广（广东纺织职业技术学院，广东佛山528041）【摘要】本文阐述共轭凸轮在织机开口机构、打纬机构、传剑机构上的应用所达到的良好工艺效果。【关键词】共轭凸轮；织机；应用前言自瑞士苏尔泽（Ｓulzer）公司把共轭凸轮专利技术应用于织机开始，共轭凸轮机构已在织机的几大机构上得到了应用。共轭凸轮也称复式凸轮，由主、副凸轮合为一体构成一对共轭凸轮。只要是往复式的运动均可以采用共轭凸轮来传动，如综框的上下运动、筘座的前后摆动，剑杆的往复运动等。它具有传动稳定可靠，运动准确，运动规律属于积极性质，运动方程可按工艺要求设计，满足各类工艺要求，达到最理想的工艺效果。1共轭凸轮在开口机构上的应用瑞士苏尔泽（Ｓulzer）片梭织机的开口机构就是采用共轭凸轮开口机构，其机构示意图如下：其作用原理为：当凸轮轴按矢示方向回转，副凸轮２ˊ´推动转子3ˊ，使转子支座绕支座中心逆时针方向转过一定角度，通过连杆5、双臂杆6、推拉杆7、三角杆8及8ˊ、传递杆9及9ˊ和竖杆10、10ˊ，使综框11下降。当凸轮轴继续回转，主凸轮2推动转子3，使转子支座绕支座中心顺时针方向转过一定角度，通过连杆作用，使综框上升。综框的上升和下降由主、副凸轮分别控制，但主、副凸轮应满足共轭要求：当主凸轮主动推动转子时，副凸轮应与另一转子保持接触；反之，也是。确保凸轮与转子间不发生撞击。共轭凸轮的传动，使综框的上升运动和下降运动均属积极运动，且由于取消了吊综带或吊综弹簧等挠性连接部件，综框的运动更加平稳可靠，综框的上升轨迹和下降轨迹可以根据凸轮的外廓弧线设计得更加合理，满足高速开口的要求。在普通消极式凸轮开口机构上，综框的下降是由凸轮积极控制的，但开口机构要增加承受吊综弹簧的弹性变形，织机的能耗增大。而综框的回升要依靠吊综弹簧的弹性势能，综框的回升效果受弹簧的初始变形量和弹性模量影响，因此综框的回升不稳定且弹簧要承受反复的拉伸变形，寿命较短，经常要调整、更换。特别是对于织阔幅厚重类织物，如牛仔布，采用吊综弹簧回综不甚适宜，必须采用共轭凸轮积极式开口机构。为适应高速运转的要求，共轭凸轮弧线应具有精确的共轭精度，对材料和加工要求也很高，而且高速运转时，共轭凸轮应置于油浴中，以减轻磨损和发热。2共轭凸轮在打纬机构上的应用瑞士Sulzer片梭织机、意大利Somet公司的SM92、SM93剑杆机均采用共轭凸轮打纬机构。其机构示意图如下：当主轴1顺时针方向回转，主凸轮2推动转子3，带动筘座脚4以摇摆轴5为中心按逆时针方向向机前摆动，使钢筘完成打纬动作，此时，转子8在双臂摆杆作用下紧贴副凸轮9。主轴继续回转，副凸轮9变为主动，推动转子8，使筘座脚4按顺时针方向向机后摆动。钢筘的前后摆动由主、副凸轮分别控制。主、副凸轮同样应满足共轭要求。设定共轭凸轮打纬机构的工艺参数为：⑴筘座在最后方静止时间220°；⑵向前摆动(打纬)的时间70°；⑶回退时间为70°。则打纬机构的运动曲线可表示如下：而传统有梭织机四连杆打纬机构的运动曲线如下：注：运动曲线以筘座在最前方为起点，位移ｓ、速度ｖ、加速度ａ均以向后为“＋”表示。通过两种打纬机构的运动曲线比较，可以发现共轭凸轮打纬具有诸多方面的优点：⑴共轭凸轮打纬机构其筘座摆动到最后方有220°的静止时间，而四连杆打纬机构则没有静止时间。因此，共轭凸轮打纬机构具备有最理想的引纬（或走梭）条件；载纬体（剑杆、片梭或梭子）可在静止的水平面上作直线运动。运动准确可靠，减轻载纬体与走梭板及钢筘的磨擦，也可避免轧梭、飞梭现象。而四连杆打纬机构在引纬（或走梭）时，筘座仍在作前后摆动，即载纬体的运动轨迹是左右运动和随同筘座前后摆动的复合的空间运动轨迹。在这种条件下，载纬体的运动不稳定，磨损加大，纬纱交接不稳定，也容易发生轧梭、飞梭现象。⑵在同种引纬条件下，共轭凸轮打纬机构钢筘的摆动动程可减少10~20%，减少了经纱与钢筘的摩擦，也可缩短织机的深度，缩短梭口的前段长度和梭口高度，使综框的动程也可以减少。⑶可设计成分离筘座结构，两侧梭箱或两侧引纬部件固装在织机墙板上，不与筘座直接联接，不需随同筘座一起摆动。引纬时，筘座已摆动到最后方并静止，与两侧引纬机构对齐，完成引纬动作。这样的分离式筘座结构同样可以满足引纬的工艺要求，且减轻了筘座的重量，减少了打纬机构的惯性和机械振动，为提高织机车速创造条件。⑷引纬时间应处于筘座在后方静止时间70°～290°(共轭凸轮打纬)或处于筘座负加速度时期70°～290°(四连杆打纬)。两者虽然时间相同，但实际可利用时间却不同。共轭凸轮打纬机构一般设计有效引纬时间为90°～270°，而四连杆打纬机构在筘座负加速度时期内，筘座并没有摆动到较后方，即有效梭口不够大，部分时间仍未达到引纬条件，(若引纬的话，经纱对梭子的挤压度太大。)一般设计有效引纬时间为105°～245°。这样，共轭凸轮打纬机构的引纬时间可延长约20%，这为加大织机幅宽或提高织机车速创造了条件。3共轭凸轮在传剑机构上的应用意大利Ｓomet公司生产的SM92、SM93剑杆织机的引纬机构采用的就是共轭凸轮传剑机构，其机构传动示意图如下：共轭凸轮1通过转子2使从动杆3摆动，连杆4与扇形齿轮5相连，带动扇形齿轮摆动，传动小齿轮6，再经锥形齿轮、传剑轮使剑带往复运动（锥形齿轮、传剑轮未画出）。由于剑杆要完成进剑、夹纱、纬纱交接、退剑、脱纱、静止等复杂工艺任务，因此，采用共轭凸轮传动可以根据共轭凸轮外廓弧线的设计，得到合理的剑杆运动规律，达到最理想的引纬工艺要求。SM92、SM93剑杆织机送、接纬剑的运动规律相同，采用的是改进梯形加速度曲线，如下图所示：采用共轭凸轮传剑机构，可以使剑杆的进剑、退剑运动平稳，纬纱交接准确可靠，也使剑杆的无效动程减到最小。从运动曲线可以看到，剑杆的运动加速度峰值较小，即剑杆的运动惯性力较小，进剑、退剑过程所受附加伸长较小，使剑带的使用寿命得以延长。4结束语共轭凸轮在织机上的应用，使织机在高速、宽幅、高效诸方面得到了发展。只要是往复式的运动均可以由共轭凸轮来传动。共轭凸轮技术的使用还有更广的前景，还有待于我们再进一步去研究和开发利用。参考文献[1]刘曾贤编《片梭织机》纺织工业出版社[2]SM92、SM93剑杆织机使用说明书[3]陈元甫主编《机织工艺与设备》纺织工业出版社[4]陈元甫洪海沧主编《剑杆织机原理与使用》[5]戴继光编《棉织实用新技术》