平割平圈地毯织机的工艺时序分析与设计

针对我国地毯织造技术基础研究相对薄弱的现状,为给平割平圈地毯织机设计提供更多的理论指导,首先参考时间圆图设计方法和一般割绒地毯织机的工艺要求,提出平割平圈地毯织机簇绒针和成圈钩组件的运动时序关系。然后通过对连续圈绒、割绒和圈割绒交替簇绒时的成圈工艺分析,指出成圈绒时簧片的动作稍超前于成圈钩的远止点时刻,成割绒时簧片动作最晚时刻在成圈钩的远止点时刻,得出平割平圈地毯织机的运动时序关系图。由于平割平圈地毯织机的簧片运动由电气控制实现,独立于由主轴驱动的针、钩、刀的运动体系,因此,运动时序的分析和设计可为成圈机构的机械设计、电气控制系统的设计提供理论参考。     

地毯簇绒机簇绒针传动机构运动分析

 地毯簇绒过程中簇绒针的力学和运动性能制约了主轴转速的提高,影响着整个机械系统的振动特性,而簇绒针的运动性能直接取决于传动机构的设计。根据地毯簇绒运动的工作原理,设计了由曲柄摇杆机构和曲柄滑块机构组合而成的簇绒针传动机构,并对传动连杆机构的运动进行了数学分析;应用ADAMS仿真软件对不同曲柄参数条件下的传动机构进行运动分析和比较,着重对簇绒针刺入底基布时的运动和受力状况进行讨论,确定了曲柄的最优设计值。分析结果已应用到DHT-200地毯簇绒机的设计实践中。     

用于簇绒地毯织机的新型钩刀割绒机构

为解决多色提花钩刀割绒系统在移针时整个系统的横移问题,根据簇绒地毯割绒的形成原理,设计了一种新型的用于簇绒地毯织机上的钩刀割绒机构,能准确完成勾纱－ 脱纱工艺。根据这套钩刀割绒机构的机构简图,分成３个封闭多边形,对每个封闭多边形依据其矢量关系,建立矢量方程式,并利用欧拉公式简化方程,进行实部与虚部分离得到构件的位移;接着对相关方程式讨论其一阶导数、二阶导数分别得到构件的速度、加速度的数学求解式。通过这些求解式运用MatLab进行编程,计算所求量,得到各构件的运动规律,以及成圈钩的角位移、角速度和角加速度的变化曲线。     

经编机成圈机构的运动学分析

采用UG软件建立高速经编机传动及成圈机构的CAD模型,通过UG/Motion模块对其进行运动学仿真,并分别分析了槽针、针芯、梳栉这3个主要成圈部件的相对运动关系,得出了能够正确实现成圈运动的配合关系曲线。在此基础上,指出了梳栉最佳横移时间以及成圈机构的运动特性对经编机运行的影响。     

簇绒地毯织造工艺的探讨

本文从簇绒地毯的生产原理开始,详细分析了簇绒地毯组织结构和工艺设计,并进一步探讨了簇绒地毯的生产织造的方法以及主要的后整理等工艺。     

基于统计能量分析的簇绒地毯织机高频噪声抑制

为有效抑制簇绒地毯织机高频噪声,提出了基于统计能量分析(SEA)的簇绒地毯织机高频噪声降噪方法,并运用三聚氰胺多孔吸声材料实现了高频噪声的抑制。首先建立了包含13个结构子系统和10个声腔的簇绒地毯织机高频噪声SEA模型,随后采用理论计算方法确定了各子系统的模态密度、内损耗因子以及耦合损耗因子。实验测量了簇绒地毯织机工作时振动加速度信号从而获取SEA模型高频噪声声压级,并通过与簇绒地毯织机工作时实际声压级情况对比验证了SEA模型的有效性。最后在簇绒地毯织机表面粘附了不同厚度的三聚氰胺多孔吸声泡沫板实现降噪。结果表明:该方法能够满足工程上对簇绒地毯织机高频噪声抑制的要求,且噪声频率和三聚氰胺多孔吸声材料的厚度均对结果有影响。     

世界簇绒地毯的发展与现状

簇绒地毯及其制造工艺、设备的发展过程,世界簇绒地毯的生产现状。     

机制簇绒地毯质量特性的综合优化

为研究机制簇绒腈纶地毯的质量特性,采用加权主成分分析(WPCA)与稳健设计理念相结合的方法,优化利用M-tuft高科技设备生产的簇绒腈纶地毯的质量和生产率。结果表明,压缩标准越低,压缩回弹率和毛束联结牢度的标准越高,生产的地毯质量也越好。为提高质量和生产力,评估了机制簇绒腈纶地毯生产的最佳工艺环境,并进行了参数设置优化。     

地毯用羊毛的选择与配毛

通过对不同种类羊毛纤维细度、长度、腔死毛率、色泽、蓬松性等性能的分析,结合不同类型地毯对羊毛纤维性能的要求,以及生产过程工艺要求和降低产品成本等方面,讨论了簇绒地毯、机织贝尔明斯特地毯对羊毛纤维的性能和配毛的要求。研究表明对于簇绒地毯,绒头结构为圈绒的要求毯面光洁,毛羽少,需选用较大比例的新西兰羊毛,腔死毛含量少,达到干净清洁的毯面效果;而对于绒头结构为割绒的簇绒地毯和机织贝尔明斯特地毯,要求较好的绒头清晰度,需要挺括且抱合力好的纱线,加入一定比例的英国羊毛,达到丰满厚实的毯面效果。     

地毯簇绒机械轴系动力学问题研究的现状与展望

针对我国在地毯装备的研究、设计与制造方面差距,对地毯簇绒机械的轴系动力学问题进行调研,对该问题的国内外研究状况作了综述,并进行了相关机械系统轴系动力学问题的对比分析,提出地毯机械轴系动力学方面的研究内容。地毯簇绒机械的轴系动力学问题的提出和相关研究,对缩小国内外技术差距,进行地毯装备的创新设计有重要的指导作用,对纺织工程中机械振动问题的研究也有很好的参考价值。     

三圈高地毯簇绒机提花控制系统

为了在毯面上形成花型图案,设计和开发了三圈高地毯簇绒机提花控制系统。该系统采用计算机控制的伺服电磁离合器相结合的提花装置,利用工控机把工艺人员设计提花织物的花型信息转化为数字化控制信息,根据工艺参数设定,控制伺服电机按一定关系实时跟踪主轴转速,通过工控机板卡输出信号到离合器功率驱动板来控制电磁离合器的状态切换,实现送纱量的控制,进而控制每次簇绒过程中的纱线张力,并最终在毯面上形成三圈高地毯图案。     

牵引罗拉稳定纱线张力的作用机制

由于地毯簇绒机簇绒过程中纱线张力的波动将影响簇绒地毯毯面质量,所以纱线张力的稳定十分重要。本文推导出纱线进出牵引罗拉的张力公式,得出牵引罗拉调节张力的作用机制为：牵引罗拉运动可以看成是由多个圆柱形罗拉的转动与平动的复合,其在转动过程中与纱线接触的齿数会发生变化,进而会引起纱线包角的变化,从而导致纱线张力的变化。应用三角几何方法,推导出纱线总包角与牵引罗拉中心距的关系式,应用MathCAD软件计算各个参量变化时的包角。通过计算分析,找出牵引罗拉调节张力的理论依据,为工程实践提供了参考。     

Finite element analysis of penetration force for needle during tufting process

Tufted carpet is one of the most used carpets. The penetration force of needle is an important factor in tufting process. Few know how to calculate the penetration force during the tufting, although the principle is one of the least understood processes. This paper presents our research on using finite element method (FEM) to study the penetration force of needle during tufting. In this study, the model is developed using ABAQUS software, and the material properties of nonwoven fabric are approximately modeled by linear elastic orthogonal anisotropic continuum. The required engineering constants were obtained from experimental test. A user-defined subroutine VUMAT for characterizing the constitutive relationship of the orthogonal anisotropy nonwoven fabric and the damage evolution was compiled and connected with a commercial software package ABAQUS/Explicit to calculate the penetration force. At the same time, needle penetration force was tested by sensor mounted on needle bar of tufting machine. It was found that there is an approximate agreement of the penetration force between FEM calculations and experimental results. The reasonable agreement proves the validity of finite element analysis model, which could be used to calculate the impact response of the needle penetration stress precisely. The finite element model has been verified experimentally and can be used to study the influence of the key tufting parameters such as the backing material properties and the needle geometry on penetration force, which is vital for designing needle and driving mechanism.     

地毯簇绒过程针梁受力测试与工艺分析

为分析地毯簇绒机主轴执行机构的受载情况,提出一种间接测试主轴系统末端执行机构受力的方法,完成主轴1转内针梁推杆的受力和不同主轴转速下针梁的受力测试。测试结果表明,随着主轴转速的提高,针梁推杆受到的冲击越加明显,针梁推杆受到的拉力随之变大,并且拉力的变化也趋于激烈,而针梁受到的最大压力随主轴转速变化不大。为此,提出在工艺上采用将喂纱时刻逐次提前、适当减小底布张紧程度的方法来改善主轴系统的受载情况。测试结果也为进一步计算分析主轴等效力矩提供实验依据。     

电动地毯织枪机构分析

为掌握电动地毯织枪的使用方法和调试方式,提高织枪的织造质量,以常规电动地毯织枪为研究对象,研究了织枪机械结构特点和工作原理,根据建立的数学模型用MatLab-SIMULINK对织枪的主要运动机构双曲柄滑块机构进行运动学仿真和时序分析,明确了解针刀的配合要求,获得了机构的运动规律。结果表明,压布板在钢针尖和剪刀尖运动曲线交叉点位置之下,可以满足织枪的工作要求。依据运动学方程得出不同绒高对应的可调节杆长最优值,并得出可调节杆长的调节趋势,所得的理论数据可用于对织枪进行辅助调试,减少了调试时间。     

轴向运动纱线束的非线性横向振动特性

为控制纱线张力波动,提高毯面质量,研究了建立地毯织造过程中粘弹性纱线束振动模型及其影响因素。为此,应用三参数本构关系表征纱线束粘弹性,结合轴向几何非线性变形和材料非线性因素,应用牛顿第二定律建立纱线束横向振动方程。经无量纲化和一阶Galerkin截断,应用四阶Runge-Kutta法求解常微分方程,可得纱线束喂入速度、张力波动幅度以及阻尼系数对振动特性的影响。结果显示,在纱线束材料确定下,降低纱线束振动振幅从而减少张力波动的方法主要是增加阻尼系数,如增加提花罗拉表面摩擦系数。     

基于Rhino-Python的多圈高簇绒地毯三维仿真

为解决空间结构复杂的多圈高簇绒地毯在实现其外观三维仿真时缺乏真实感的问题,利用Rhino环境下的PythonScript实现了簇绒地毯外观的三维仿真。将绒圈中心线及截面曲线分段后局部求解相关控制点坐标,再由B样条曲线对二者进行拟合。同时考虑到地毯绒圈之间的相互挤压导致绒圈发生了随机偏转变形,通过设计算法模拟了绒圈产生形变后的状态。在此基础上添加绒圈表面纹理及光照模型,进一步渲染输出仿真结果。测试结果表明:利用B样条曲线拟合原理并借助于Rhino-Python平台的簇绒地毯三维仿真方法是可行的,且易于实现;与实际地毯样品相比,能够较为真实地模拟不同排纱规律下多种花型图案、绒圈高度变化的簇绒地毯。