织造技术的回顾与喷水织机的开发思路_李克让

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最高车速/(r.min-1 ) 4 2 0 8 1 0 1 7 0 0 2 0 0 0 最大筘幅 /cm 540 460 420 230 最高引纬率 /(m.min-1) 1 200 1 540 3 000 3 200 每纬能量消耗 /J 9~69 10~49 10~39 2 噪音 /dB 90 90~100 90~95 90
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收 稿 日 期 :2 0 0 2 - 10 - 1 0 作 者 简 介 :李克让,男,1 9 7 1 年生,博士,讲师,主要从事纺织服装与新型织造方面的教学和科研工作。
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2003 年 第 3 期
2 喷水织机的引纬特点
喷水织机是由捷克人 Svaty 发明,并取得了专利 权。1955 年的第二届 ITMA 上第一次展出了喷水织机。喷 水织机和喷气织机同属于喷射织机,区别仅在于喷水织机 利用水作为引纬介质,以喷射水流对纬纱产生摩擦牵引 力,使固定筒子上的纬纱引入梭口。由于水射流的集束性 较空气好得多,喷水织机上没有任何防水流扩散装置,即 使这样筘幅也达到2m多,且其机器速度和入纬率一直处 于领先水平。 喷水织机通过喷水产生的射流来达到引纬的目的,与 喷气织机相比 ,其射 流具有更高的集束性、更大的驱动 力和良好的引纬作用,噪音也较低。喷水引纬具有适应 高速运转和能量消耗少的优点。喷水织机的引纬介质 (水)体积小、质量轻,所需的梭口高度小、筘座打纬 动程短,这就为织机的高速度、宽筘幅、低噪音(在90dB 以下)提供了可能。目前,喷水织机的最高车速、最大织 幅以及最高入纬率分别约为 2 0 0 0 r / m i n 、2 3 0 c m 和 3 200m/min。
方面适应了高速织造的要求,另一方面也提高了产品质
量和劳动生产率。
21 世纪,片梭织机、剑杆织机和喷射织机将形成三足
[6]
鼎立的局面 。表

表明了现在无梭织机的水平[3,4,18]。
表 1 无梭织机的现有水平
参数 片梭 剑杆 喷气 喷水
3 喷水织机在新型织机中的地位[5]
喷水织机不仅引纬原理及其装置先进,它的其他机
构和装置也都有了很大的发展,自动化程度很高,如自 动找纬(自动对梭口)装置[7~8]、自动处理断纬装置[9]
等。喷水织机上的电子技术、微机技术应用很普遍,如
电子多臂、电子送经、电子卷取和电子选色等,在很多 机型上实现了“机、电、仪”一体化[ 1 0 ~1 5 ] ,它们一
1 织造技术的发展过程
织布生产技术有着悠久的历史,其发展过程经历了 原始手工织布、手工机器织布、普通机器织造、自动织 机织造和无梭织机织造五个阶段[1~3]。 在原始手工织布阶段,人们采用简单的工具,将经、 纬纱交织成织物,所采用的工具都由人工直接赋予动作。原 始手工织布方法经历了漫长的历史演变后,出现了由原动 机件、传动机件和工作机件三个部分组成的手织机,这种 手织机为近代的动力机器进行大工业生产创造了条件。 进入18 世纪后,织布技术有了比较快的发展,1785 年英国人E·卡特赖特制造出能完成开口、投梭和卷布三 个基本动作的动力织机,这是第一台用动力传动的织机, 从那时候起织布技术进入了工业化织造时代。 用动力传动的有梭织机可以分为两大类 :一类是 需要人工补纬的普通织机,另一类是由机构自动完成补 纬的自动织机。人们为使普通织机的补纬自动化,经历了 一个多世纪的努力,直到1892 年,美国人J·诺斯勒普 首先发明了自动换纡,当纬管上的纬纱用完时,通过换纡 机构将满纡子换入梭内,同时排出空纬管。而自动换梭的 补纬方法是在1926年由日本人丰田佐吉发明的,当自动 换梭机纬管上的纬纱用完时,通过换梭机构将装有满纡 子的梭子换入梭箱,同时排出纡子已空的梭子。至自动换 梭织机问世,织造技术进入了自动织机织造的新时代。 普通织机及其后来的自动织机所采用的引纬原理,在 本质上与手工机器织布相同,即都是用传统的梭子作载纬 器。凡采用传统梭子引纬的织机被称为有梭织机。有梭
片梭织机[4~12]具有引纬稳定、 织物质量优、纬纱回
丝少等特点,但机器价格贵(约 1 0 万美元);剑杆织
机的最大特点是换色方便,适宜多色纬织造,但纬纱受 力较大,单位产量占地面积也略大,价格较贵(约 5 万美 元);喷气织机劳动生产率高,但能耗较大[18~21];喷水 织机具有高速高产、能耗及占地面积少等优势,并且价 格低(约 7 万元人民币),但其主要用于表面光滑的疏 水性长丝类织物的生产。 表2为日本纤维机械学会对各种织物技术水平性能的 评价[20]。由表 2 评分可见,喷水织机的综合性能在各类 织机中是比较好的。 表 2 无梭织机技术性能评价 分
目前,喷水织机的生产厂家主要在日本、捷克和意 大利,最近韩国和中国合作机型也开始进入国内市场。但 从技术的先进性和市场上的实绩来看,竞争力领先的依 然是日本的日产TEXSYS 株式会社和津田驹工业株式会 社,其机型分别为日产系列和津田驹系列,同时也分别与 我国的沈阳纺织机械厂及咸阳纺织机械厂进行合作生产 喷水织机。 随着化纤织物需求量的不断增加,喷水织机将在我国 以及世界上供不应求。
4 喷水织机的开发课题[4,16]
4.1 织造范围扩大 现在除塔夫绸、柞蚕丝和斜纹绸等单一品种外,以 派力司绉和乔其纱为代表的各种差别化产品喷水织机也能 生产。充分发挥喷水织机的高生产性能,扩大其可能的 织造范围是研究的首要课题。 4.2 生产速度的提高 喷水织机的实际回转速度根据布幅和产品虽有所 不同,但都已达到了相当高的速度。由于片梭织机和剑 杆织机的不断改进,喷水织机要保持其在速度上的优 势 ,必 须 进 一 步 提 高 生 产 速 度 。同 时 ,产 品 的 通 用 性 也 必须提高。
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4.3 扩 大 织 幅 目前,喷水织机的最大织幅为 230cm,为满足宽幅 织物的要求,应进一步扩大织幅,而提高喷水速度和应 用喷水接力引纬将可能实现这一目的。 4.4 降 低 能 耗 和其他织机相比,喷水织机引纬所需的能耗是最小 的,但包括测长储纬、电热剪刀、干燥等消耗电力,能 耗还是很大的。现在电热剪刀已基本改为机械式,但降 低电力能耗、减少成本还是必须继续研究的课题。
性能 有梭 剑杆 片梭 喷气 喷水 品种适应性 5 4 3 3 2 生产效率 2 3 4 5 5 省力化 2 3 3 4 5 节能 3 3 3 3 5 高质量 3 3 3 4 4 得分 15 16 16 19 21
5 喷水织机发展的几点思考
由于片梭织机、剑杆织机、喷气织机的性能不断改 进和提高,欲保持喷水织机在织造中的领先优势,应进一 步提高入纬率和适当扩大织幅,可从以下几个方面考虑。 5.1 进一步提高织机的喷水速度 随着喷水速度的提高,喷水引纬的速度也会相应提 高,并且会延长喷水引纬的有效时间。这样就可以提高喷 水入纬率并达到扩大织幅的目的。但由于目前的喷水织机 转速已经高达 1 000r/min 以上,要进一步提高喷水速度 比较困难,需要解决如下几个问题:改善喷射系统性能, 要提高柱塞泵内的水压,改进水泵和喷嘴的性能,改善喷 嘴的集束性,并且相应提高每纬的用水量;改善织机的机 械性能,满足机件的动平衡要求及轴承高速运转的要求; 纺织原料对喷水织机的高速适应性等。 5 . 2 在 保 持 喷 水 织 机 速 度 不 变 的 情 况 下 ,延 长 有 效 喷水引纬时间 在喷水引纬过程中纬纱受喷射水流的作用飞越梭口, 纬纱速度开始逐步升高然后再缓慢下降 ;而喷射水滴的 速度由于受空气阻力的作用在飞出喷嘴后很快就下降, 在两者达到相等以前纱是伸直的,这样可以避免纱头翘 曲,满足对引纬的工艺要求。这一段时间内喷水对引纬 是有利的,这一段时间称为有效喷水引纬时间。在保持 喷水织机速度不变的情况下,延长有效喷水引纬时间可 以使纬纱在满足工艺要求下飞行更远的距离,达到提高 入纬率和扩大织幅的目的。在实际生产中,当喷水速度 提高时一般应主要通过减少柱塞面积来延长有效喷水引纬 时间而不应增加弹簧初压缩量以加大柱塞位移来延长有效 喷水引纬时间,同时也可以减少对水的消耗量。
织机引纬具有三个特征[3~4]:一是引纬器为体积大、质 量大的投射体,二是该投射体内容有纬纱卷装(纡 子 ), 三 是 引 纬 器 被 反 复 投 射 。 有梭织机引纬的特征是梭口尺寸特别大,以避免梭 子进出梭口时与经纱产生过分的挤压致使经纱受损。即 使在较低的车速和入纬率下,投梭加速过程和制梭减速过 程仍十分剧烈,因此,织机的零部件耗损多,机器振动大, 噪音高达 100~105dB,工人劳动环境差,劳动强度大。 有梭织机的这些缺点限制了车速和入纬率的进一步提高。 从20世纪初开始,人们不再采用笨重梭子引纬的传 统原理,提出了一系列由引纬器直接从固定筒子上将纬 纱引入梭口的新型引纬原理,并陆续获得成功。凡采用 这种原理形成机织物的织机,统称为无梭织机(或新型 织机)。目前,已经得到广泛应用的无梭织机有片梭织 机、剑杆织机、喷气织机和喷水织机四大类型[5~6]。此 外,还有一些新的织造技术问世,如多相织机,它可以 取得更高的入纬率,但所能生产的织物品种有较大的局 限性,故尚未在生产中得到大量应用[5]。 无梭织机飞速发展的20 世纪,可以说是个辉煌的 一 百 年 。在 这 期 间 ,织 造 技 术 取 得 了 飞 速 的 发 展 。著 名 的Krause 教授把这方面的技术发展归纳为织机的生产 率的极大提高。如今,无梭织机已在世界范围内得到普 遍应用。今后10 年,世界纺织工业的原料结构将从以 棉、毛、丝、麻等天然纤维为主,逐渐转为以化纤为主。 因此,特别适宜织造化纤织物的喷水织机将有更加广 阔的应用前景。
5.3 对喷水织机进行接力喷水引纬改造 接力喷水对喷射系统性能及织机的机械性能的要求相 应要低,对纺织原料的要求也不高。如果接力喷水引纬能够 在实际生产上应用,不仅可以极大地提高喷水织机的入纬率 和扩大织幅,而且可以有效地改善喷水织机对纺织原料的适 应性。这应该是今后喷水织机发展的一个主要方向。 参考文献: [1] A.Ormerod. Modern Preparation and Weaving Machinery [M].Czechoslovakia,Butterworh & Co.Ltd,1983.145~271. [2] Aylesbury. Looms and Weaving[M]. U . K,Anna Ben- son and Neil Worhurton Shire Pub. 1986. 75~84. [3] 高卫东.新型织造[M].北京:中国纺织出版社,1998, 1~5. [4] Chen Ming. New Looms for China[J].Textile Asia, 1987(10): 35~39. [5] Chen Ming, Chen Ge. Review and Prospect of the Shuttleless Loom Development[J]. Journal of China Textile,1999(1):56~58. [6] J .J. Vincent. Shuttleless Looms[M]. Redwoodburn Lim ited Trowbridge & Esher,1980.37~61. [7] Schmalfuss, H.automatic. Fabic Inspection on the Loom. Melliand .Textilbrerichte / International Tex tile Reports[J].1999(6):E129. [8] Y·Heap.Some Aspect of Shuttleless[J].J.T.N,1985 (3):18~21. [9] Chikaoka, Kazuhide; Shintani, Ryuti Development of Check up System for Picking Mechanism on Water Jet Looms[J].Journal of the Textile Machinery Society of Japan,1991(2):49~57. [10] 孙同鑫.机织设备机电一体化[M].北京:中国纺织出版 社,1998. 102~136. [11] 曹瑞,任焕金,周启澄.国内外纺织工业技术的现状与前 景[M].北京:纺织工业出版社,1990.1~127. [12] 张敢.无梭织机简明手册[M]. 北京:纺织工业出版 社 , 1992. [13] Mcmahon·S·ITMA 99: Weaving Hihglights[J]. Asian Textile Journal,1999(9): 35~40. [14] S e i d l - R . I T M A R e v i e w - W e a v i n g [ J ] . M i l l i a n d Textileberichte,1999(7): E153~155. [15] Hu Jinlian. ITMA 99 survey 3:Jet Weaving[J]. Tex tile Asia, Aug., 1999(8): 32~41.
& 综述 译介
2003 年 第 3 期
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织造技术的回顾与喷水织机的开发思路
李 克 让 1 , 陈 明 1 , 朱 婕 2
(1 . 东华大学机械学院,上海 200051;2 . 安徽华源化纤有限公司,安徽 合肥 2 3 0 0 0 1 )
摘 要 :回顾了织造技术的历史发展过程,主要介绍并分析了喷水织机的特点及其在新型织机中的地位。指出喷水织机所面临的开发课题, 提出提高喷水速度、延长有效喷水时间及应用接力喷水引纬是进一步提高入纬率和适当扩大织幅的主要途径。 关 键 词 :织造技术;无梭织机;喷水织机;回顾;展望 中 图 分 类 号 :TS103.337.12 文 献 标 识 码 :B 文 摘 编 号 :1001 - 7003(2003)03 - 0039 - 03
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