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片梭织机的技术进步 兼谈纺织工业的织造无梭化徐明慧（西安工程科技学院 西安 710043）摘要：筒述了片梭织机的发展过程，较全面介绍了片梭织机在微型信息处理机技术、自动控制技术、传感技术，以及优化机械设计方面的技术进步，分析了片梭织机阔幅、低速、高入纬率，品种适应性广等特性，提出了企业在使用这种高技术、高投入的先进织机时应注意的问题。关键词片校织机；速度；品种；机械设计；自动控制系统0 前言早在150年前，有梭织机逐步代替手工织布，那时有梭织机比手工织布的产量高一倍。1785年，英国人爱德蒙卡特赖特(Edmund Cartwr5ght)发明了第一台用动力传动的力织机，从此开始了工业化织造的时代。但是，力织机所采用的引纬原理在本质上与早已为人类所使用的手织机并无不同，即两者都是用梭子载运纬纱，通过由经纱形成的梭口，使经纬纱交织而成为织物。因此，我们统称采用这种传统引纬原理的织机为传统织机或有梭织机。后来，有梭织机尽管经历了百余年不断的改进，但传统的引纬原理没变。因此，虽今后还可以在局部结构上，机械制造精度上及采用新材料方面作若干改进，但可以认为在技术上已达顶点，不可能期望新的重大的突破。从20世纪开始，领先的设计都开始背离了用梭子载纬的传统引纬原理，试制从固定安装的大卷装筒子上抽取纬纱，直接把纬纱引入梭口的织机。这种采用新的引纬原理的织机，统称为新型无梭织机，其中包括已在工业生产中应用的喷气织机、喷水织机、剑杆织机以及片梭织机，也包括尚不成熟的多相织机。所有这些不同类型的无梭织机虽具体的引纬方法有不同，但其共同点是从大卷装的筒子上直接引纬。 片梭织机是世界上无梭织机中最早研制成功并且技术比较成熟的一种新型织机。目前，在世界上投人工业生产的片梭织机共有3类。(1)瑞士苏尔寿鲁蒂公司(Sulzer Ruti)最先研究成功片梭织机，并在1953年将第一批制造的96台片梭织机交给法国瓦尔巴市(Walbach)的一家棉织厂使用；(2)原苏联切勃萨雷公司制造的CTB型片梭织机，该机属于多梭片梭织机，基本上是仿照瑞士苏尔寿的结构原理制造的，这类织机主要用于原苏联及东欧国家的毛织与丝织业中。(3)美国克劳普顿与淄尔斯(CromptonKnowles)公司的300型与400型片梭织机，这种片梭织机是单梭片梭织机，该机利用装在两侧的气泵产生气压，通过活塞及活塞杆推动片梭，并进行引纬。当片梭从一侧到达另一侧进行第一次引纬后，片梭就旋转180。，然后再从对侧被投射回到原来一侧，进行第二次引纬，如此循环不息。在这种织机上工作的片梭仅有1只，故称为单梭型片梭织机。在以上3种类型的片梭织机中，以苏尔寿公司的最为成熟，本文重点讨论苏尔寿片梭织机。瑞士苏尔寿公司已有150余年制造织机的历史，作为传统有梭和现代无梭织机及织造工艺技术的先驱者，目前是世界上最大的纺织机械和织机制造公司之一。自1953年第一批片梭织机问世以来，主要有以下系列机型：TW型、PU型、PS型、P7100型、P7150型、P7200型、P7250型、P7300型。片梭织机与其他各种织机相比有其独特的优越性，体现了良好的织机品质，现就有关要点讨论如下：1 片梭织机的速度 根据单相织机人纬率表达式LNA(L人纬率mmin，N一织机转速rmin，A织物上机筘幅m)可知，片梭织机的车速N值并不高，但幅宽A值却很大，是一种典型的宽幅、低速、高引纬的织机，片梭织机的幅宽有多种规格，一般为1.95.4m，最宽可达8.5m，专为特种产品设计的可达12m。织造幅宽250cm织物时，PU型最高转速为330rmin，最高人纬率830mmin；P7100型最高转速为365rmin，人纬率930mmin，织造390cm幅宽织物时，PU型最高转速为270rmin，人纬率940mmin，P7100型最高转速为320rmin，入纬率门Oommin，P7200型人纬率可达1200mmin。在ITMA99上苏尔寿展出的7300型片梭织机织造粗棉斜纹布，两幅并列，人纬率达1400mmin。片梭织机人纬率范围一般为8001200mmin，介于喷气和剑杆之间。但是，片梭织机速度与工厂实际生产速度是一致的，不像其他无梭织机展览会上的表演转速与工厂实际生产速度不相符。提高人纬率在机械上主要是通过优化打纬运动的时间分配，在保证有足够打纬力的前提下，进一步减轻箱座转动惯量，如P7100型织机，其显著特点是刚性好，重量轻，并采用错开排列的导梭片和塑料导梭片夹子，导梭片密度变得稀疏并减少固定螺钉，使箱座重量减轻40左右，同时对经纱摩擦力减小有利于片梭通过。PU型织机投梭机构能量利用率为173，而P7100型机选用优质材料，优化了零件形状和尺寸，在投梭水平线上的总的简化质量由196g下降到173g，即下降12，使P7100型机的能量利用率提高到183，所以片梭织机的人纬率才有可能达到1200mmin。 片梭织机因为宽幅低转速，机器整体磨损相对减小，使用寿命延长，可利用系数大。我国购进的二手片梭织机大多已使用15年左右，仍能发挥较好的效能。片梭织机虽然车速低，但关键的引纬部件承受的载荷仍较大，如片梭的飞行速度很高，PU型为38.5s，P7100型为40.5ms，P7200型为42.2ms，所以对片梭及引纬机构的维护保养至关重要。2 片校织机的织物品种适应性片梭织机可制织的品种范围广泛，产品开发潜力很大。如何充分利用片梭织机的工艺特性来开发市场需求的产品，以形成棉纺织行业自己独特的产品优势，是企业当前关注的热点。从简单的常用织物和工业用宽幅织物到最复杂的提花织物，它都能生产，即可织造服饰产品、工业用布、土工布及国防、体育、医药上的特殊产品。可使用的纱线原料种类众多，片梭织机实际上可使用所有类型的纱线：棉、毛、丝、麻等天然纤维和人造纤维、混纺纱、玻璃纤维纱及金属线等都能适应。对经纱的支数粗细和经纱密度大小，织机基本上对此没有限制，纬纱的范围是：短纤维纱从200064tex(即O5160Nm)，长丝类纬纱从555012dtex(目p 500010.8D)，纬纱密度在0.83181.5纬/cm之间(即从2.1461纬/英寸)。 片梭既能牵引弱捻低张力的纬纱，又能牵引单根粗硬的尼龙丝；既能牵引厚重帆布的粗号多股线，又能牵引轻薄丝绸的细特真丝。既能织造环锭纱，自捻纱等条染、匹染、筒子染色纱线，又能织造空气变形纱、花式合股纱、节子纱等有梭织机织造较困难的纱线。 从织物组织来看，片梭适用于各种织物组织结构，如平纹、斜纹、缎纹织物，还能织造各种变化组织，如蒸呢布的纬二重织物，高级单面花呢的经双层组织，女士呢的绉组织等。开口机构可配踏盘(最多14页综)，多臂机(最多18页综)及提花机(869针1792针，宽幅织机可配2组提花开口)。另外，片梭织机的纬密适应范围较广，为O.38181.5根/cm，并可适应46色任意换纬。它的织物重量适应范围较广，为401000gm2，即从最薄型的麦斯林织物、筛网织物到最厚型的牛仔布、家庭装饰布、篷帆布、土工布等均能织造。 片梭织机的织物幅宽可变性最好，一台织机可同时织造不等幅宽的多幅织物。如P7100型片梭织机的标称如下：190、220、280、330、360、390、430、460和540cm。通过移动接梭箱的位置，就可在规定的缩减范围内，改变织机的工作门幅。另外，可以同时制织几幅相同或不同门幅的织物，并具有坚牢的布边。在多幅织造时，最小的箱幅为33cm。由此，片梭织机能生产商业市场上所要求的全部门幅系列的织物。 但值得提出的是，片梭织机是分型(按棉、毛、丝、麻及化纤等织物种类)制造的，某一机型通常只适宜织制一定范围内的织物，用户在调整产品结构时要付出额外的改造费用，在一定程度上局限了其品种适应性。3 片梭织机具有先进的机械设计构思为获得优良的织机机械特性，将机构设计得非常紧凑，用计算机辅助改进机构的运动规律和踏盘与凸轮的轮廓曲线设计，减少了织机振动和零件的磨损，降低能源消耗和噪声水平。新的分离错开排列形式的导梭齿，减轻了对经纱和纬纱的钩挂擦损，织造如无捻或蓬松膨体纱原料的经纱也比较容易，并可进一步提高织物质量。为了降低噪声诸如隔音盖板，采用特殊材料制造织机的某些零部件，或在零部件表面作涂层处理。 片梭织机采用46色选色机构取代了复杂的梭箱运动，使车速和幅宽有了大幅度提高，在不降低车速的情况下，织造出多种纬纱的织物，并且质量明显优于有梭织机，也消除了有梭织机经常发生的错花型、轧梭、飞梭等隐患。另外，片梭织机在结构上采取了一些特殊措施为高速创造了条件，如采用回转式积极开口多臂机、用片梭代替木梭、用共扼凸轮代替曲拐牵手，合成塑料冲孔纹板代替纹链，还备有比较完善的护经和信号系统等。 织机的驱动：主马达通过V型皮带和两只离合器飞轮传动主轴。离合器飞轮是活套在驱动轴上的，两飞轮之间，有固装在轴上的离合盘。织机的刹车制动则直接作用在主轴上，以获得最理想的效果。由主轴再驱动下属的各运动机构。 不同的后梁系统能适应不同的经纱原料和所织的织物品种。制织重型厚密织物时，可采用经纱张力控制器式的后梁系统，即使在高车速时，它也能按照开口运动和打纬运动的相位时间作摆动，张力控制辊的质量很轻，能保证最佳的调节效果，此外，经纱张力控制器部分调整和保养十分简单。 筘座的显著特点是刚性好，重量轻，凸轮控制的打纬运动规律由计算机作出最优化的选择。在引纬运动的相位时间内，箱座有一个相对的停顿时问，这对制织门幅宽阔，纬纱原料高档细纤的织物无疑是一个很理想的条件。 卷取辊由轮系和变换齿轮传动来卷取织物。根据要求，机器上可装备浮式卷取辊，它能自动调整卷取时的压紧力，以改善卷取稳定性，在大的经纱张力时能握住织物，防止向后滑移，并保护织物不被擦伤。织物最终可以卷在一根由摩擦离合器驱动的卷布辊上，最大卷取直经可达500毫米(20英寸)，或者可以卷在大批量织物卷绕装置上，也可以穿过地板上的窄缝平的折迭在下一层地板上的布盘中或运输车里。通过简捷地更换纬密变换齿轮即可获得不同的纬密数。 片梭织机是按照标准组合装配式原理来设计的，它可按照需要来改变机型。利用各种辅助装置和附属机构，完全可以达到各种机型的特征相互兼容，和谐一致的目的。 在宽幅织机上织造特别粗的纬纱，例如花式线，可采用较重的D2型片梭(52克重)，梭内纬纱夹子的夹持面也增宽。在织造高档精细的棉织物和长丝织物时，宜用K2型片梭织机，它的主要特点是片梭的梭体用合成材料加碳素纤维加强制成。纬纱张力可控性，片梭织机采用纬纱制动器(压纱器)，可对引纬时期的纬纱张力进行调控，保证引纬的可靠性。其精确调节纬纱张力的过程为：当纬纱引入梭口之后，综平之前这段时间内，在制梭侧的片梭向布边处发生少量回退，使梭口中纬纱张力松弛，同时依靠引纬侧的张力进行精确地调节一次，确保织物布面质量，避免紧纬和松纬造成疵点。所以，片梭织机对纬纱张力的可控性最佳，实现了精确控制。 片梭织机还备有先进的折入边装置，可根据织物材料和用途采用光边和毛边。片梭织机的引纬长度控制精确，进行折入边有其独特的优点，只要选择适宜的织边形成方法，就可扩大折入边的使用范围，且多幅织物均可做折入边。为防止布边过厚，可以适当降低布边经密或改变布边组织，降低布边经纱特数来解决。4 片梭织机的自动控制系统 由于片梭织机采用了微型计算机技术以及其他电子检测技术，具有检测、控制、调整和最优化处理所有重要的功能，这样缩短了停车时间，提高了效率。安装了许多监控传感器，使织机本身具有自动运行及程序控制的功能，形成微电子自动控制体系，其主要功能如下： 4.1微处理机监控片梭的运行片梭飞行后到达对侧梭箱的时间有一只传感器进行监测(用织机转角表示)，由此对片梭的飞行作最佳的调节。当片梭运行发生故障时，织机自动停车，同时有关信号灯发亮，指示故障。微处理机控制片梭的制梭。接梭箱内由一组传感器对片梭减速后，到达的位置进行估计预定，并通过分级磁铁相应地调整制梭松紧程度，因而减少了维护调节工作，避免了人工调整制梭往往过紧的情况，制梭衬套的使用寿命大大地延长，制梭衬套的磨损可以获得显示，保护片梭不受损坏。4.2电子控制片梭和投梭锁定装置的润滑片梭和投梭机构内的锁定装置的润滑是由微处理机控制的电子或润滑装置，根据织机所制织的织物品种和工艺状况，润滑的间隔时间可以由微处理机程控，单独的润滑点由电磁阀控制供5由和供油量，油杯中的油位、压力和电磁阀的工作状况受电子监控，发生故障时将自动发出信号和织机停车。 4.3自动寻找断纬和平综装置当一根经纱断头时，织机自动地从停车位置转动到梭口闭合的位置。如发生断纬时，梭口半交替地开启和闭合，寻找断纬所在的梭口，直到此纬纱在梭口中通顺，不被交织住的位置为止，在断纬被处理后，织机又从正常开车启动的位置重新投入运转。 4.4电子控制式送经装置一只无接触式传感器持续地测定经纱张力，一只送经调节器和一个电子控制的机械传动装置连续送出经纱，经纱的张力由送经马达来实现。电子控制式送经装置仅需极少的保养，简化操作，对织物质量产生良好的影响。 4.5电子控制式多臂机一个带微处理机的控制部件和存储器操作多臂机的全部运行程序。织物组织和花型资料可通过程序编制器输入记忆模块，不太复杂的织物组织，控制程序的变更和修改可用一只袖珍携带式程序编制装置直接输入记忆模块中去。 4.6经纱和纬纱电子监测装置 电子式经纱断头检测器，在发生经纱断头时能使织机停车，并由醒目的指示灯表明故障。数字式显示能分段分区地清楚指明断头经纱所在部位，以方便操作。电子式断纬检测器功能精确可靠，甚至在引纬过程中，纬纱张力很小的情况下，其工作亦稳定正确。 4.7电子选纬电子选纬是按照计算机软件要求选择不同的品种或颜色的纬纱。 4.8电子式纬纱计数器装置 电子式纬纱计数器与微处理机相配接，操作方便容易，既可阅读引入纬纱数，也可调节织物的织造匹长。这种引纬计数系统在生产大批量定长产品如手巾和浴巾时能起到良好的节约效果。 4.9性能优、高灵敏传感器全机采用高灵敏的电子传感器，工作时无接触，无磨损，灰尘和湿度不受影响。其工作原理是，传感器采集织机和各运动机构的运行状态参数，并把参数资料输送到电子控制部分。在这里采集来的数据和已编人的标准数据相比较，并发出调整指令，然后执行机构按指令自动调整机器的运行状态，例如经纱张力最佳值的自动校正，传感器和探测器的工作被自动地监视，如有某根线路断裂或某元件失效，织机即自动停车。5 结束语 片梭织机设计合理，制造精密，用材精良，具有使用寿命和经济寿命长，低速高产的优点。其性能公认为无梭织机中佼佼者，与其他织机相比，具有“三省、二好、一强”的优点。即废边损耗省、能耗省、机物料消耗省；织物质量好、织机质量好和产品适应能力强