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1、纺织学报第二十三卷第三期 管状机织预型件的结构设计与织造技术 易洪雷叶伟王利红段湘华 ( 新疆大学纺织工程系，乌鲁术齐，8 3 0 0 0 8 ) 摘要：剖析了管状织物的几何结构讨论了臂状机织预型件的设计原理。利用“压扁织造还原”方法完成r 二种典型 管状机织预型件的结构与织适工艺设计。 关t 词：管状织物预型件结构设计织造技术 中圈法分粪号：T s l 0 66 b 纤维复合材料是一种由增强纤维和基体所组成 的高技术材料，它在国防工业和国民经济的各部门 中都有着广泛应用J 。织物预型件的结构对复合 材料的使用性能有很大的影响，故对其结构设计与 织造技术的研究，已成为材料科学与纺织界共同关 注
2、的课题L 。 织物预型件有多种结构类型，如二维织物预型 件，三维织物预型件等，而后者可以被进一步分为管 状织物、夹芯织物以及实芯织物等。先将具有三维 的管状预型件压扁，使之成为一种平面多层结构的 织物，再利用多层织物的织造原理制织出这一织物， 最后通过解压方法，将多层织物还原成所需的管状 机织预型件的立体形状。这种方法被称为“压扁一 织造一还原”法“J 。 1 管状织物的结构剖析殛设计原理 “压扁一织造一还原”法的关键之处是织物结构 的几何形状转换。从理论上讲，凡是能够采用合适 的方法将三维织物预型件转变为二维织物预型件， 都可利用多层织物织造原理在传统平面织机上制织 而成。作为例子，在图1
3、中给出了几种典型的管状 实物结构及其相应的几何形状转换。 田l 管状实物结椅及相应的几何形状转换 奉研究得到新一大学博士科研启动基金与青年教师科研启动基金资助 图1 ( a ) 所示为“管连管”织物，可用作板材或填 充材料的增强结构，其板壁上均匀设置的通孔能用 于输送流体j 。压扁后的平面状织物由A 区、B 区 交替构成，其中A 区由上下两层织物组成，织造完 成后，这两层织物可以分离，从而形成管状；B 区是 一单层织物，并通过纬纱与A 区相连，由此形成“管 连管”织物的连接肋。 图1 ( b ) 所示为“管套管”织物，配合管壁织造密 度的变化及涂层技术的使用，可用作特种过滤材料， 如血液过滤材
4、料等。形状转换后的织物由A 区、B 区、A 区三个区域构成。A 区由上中下j 层织物组 成，上下两层织物形成外管管壁的一部分，中层织物 形成连接内外管的肋；B 区由四层织物组成，其上下 两层织物形成外管管壁的剩余区段( 通过纬纱与A 区上下层织物相连) ，而中间的两层织物则形成内管 的完整管壁。 图l ( c ) 所示为“管生管”织物，可用作医用材料或 工程用管道等。其织造需要采用分段织造技术来完 成，即首先采用常规管状织物织造方法。4 织出A 区， 形成总管，然后更换纹板，利用多层织物织造原理制 织B 区。B 区由四层织物组成，从上而下，第一、第二 层织物形成上分支管道的管壁，第三、第四层织
5、物则 形成下分支管道的管壁。织造B 区段时，应使用两把梭子，分别用 来织造上下支管，以便利用有梭 织机的纬纱回绕功能，在两个支 管的布边侧形成完整的光边。 2 管状机织预型件的结构与织 造工艺设计 2 1 设计方法 依据“压扁一织造一还原”法 的设计原理，管状机织预型件的 设计可分为平面结构设计与织造 J = 艺设计两个阶段，如表I 和表2 所示 万方数据 PDF Watermark Remover DEMO : Purchase from www.PDFWatermarkR to remove the watermark 1 8 】1 7 2 2 0 0 2 年6 月 寰l 管状机织预型件的
6、结构 项型件结构管连管管套管管生管 设计依据 觳烹鲁拿# 筑耋璺豪嚣：鼎竣要，餐警蔗甚I 曙 帮 鬻带兰黧 * 。墟宽挈怒。三臀“湎k 嘏也 设计基本关系式 L 纂：勘 。“Z ! X ：老”。L 。! 彰 表2 织造工艺设计 特艄悸数 管壁鬈艇善篇刚嚣鬻耋巍姜燃瓷 W = 卅( L + h ) + L 矸r = 2 L A + hw = L h 2 2 P 自，N Ix = t 2 P 研+ P 0 N |x = 2 P z 。，Nk h 2 民K b 2 2 P + ) M B = “ 基丰关系式N ：q 。喘+ 也川M i ：；导e ) M 一 P 日= P z i 甩 。= N 。山=
7、 2 ( 平纹) N 。= N 芝= 2 ( 平纹)N = L 矗4 q k m M 。= M 。= 2 ( 平纹) M 广N h = 2 ( 平纹)N G = = 2 ( 平纹) N d26心= 1 0- N d = 8 ( 1 ) 。f 连蕾。织物彻。f 套蕾。织 困 圈2 管状织物断面圆 圈 正田田舅 圈羁蜀离 簟t 上 豳 黼醢 绀t 生，概自支t 上桃田 圈3 臂状织物上机图 筘幅w ( a n ) ，公制筘号M ( 齿1 岫，) ，A 区每筘穿人数h ， B 区每筘穿人数h ，总经根数 N 管壁完全组织经纱数N j ，管 壁完全组织纬纱数N 。，连接肋 完全组织经纱数。，连接肋完
8、全组织纬纱数N 。，综框数n b ， 纬密R ，( 根l o a n 、) 2 2 织物断面图的绘制 织物断面图如图2 所示。 2 3 织物上机图的绘制 使用“唯象法”来绘制织物 上机图，详见文献。 3 结语 使用上述织物设计原理和 方法，完成了三种管状机织预型件的结构与工艺设 计。在小样织机上进行试织，结果证实了该设计方 法的合理性。 1 由于是利用多层织物织造原理制织管状织 物，设计中为减少所使用的综框数，降低织造难度， 织物的管壁、连接肋等区段均采用平纹做为基础组 织，这就为这些区段采用多层实芯织物进行织造，以 增加管壁、连接肋织物厚度及提高预型件结构刚度 提供了可能性。 2 为使管壁组
9、织点连续，应对管状织物的管壁 经纱数进行合理配置。对于“管连管”织物，要求管 壁上、下层经纱数均为偶数；对于“管套管”织物，内 外管壁上、下层经纱数均为奇数；对于“管生管”织 物，要求管壁经纱总数以奇数配置。 3 由于幅缩原因，通常布边较布身密度大。为 使管壁经纱排列基本均匀，可采用局部减少每筘穿 人数的方法来调整织物经密。除此之外，对于“管生 管”织物，还可采用“特线”或内边撑控制幅缩。 4 管状机织预型件结构种类繁多，应加大其产 品开发力度，同时还应加强相关设计方法的研究，以 满足更多应用领域的使用要求。 参考文赫 l 道德韫等立体织物与复台材料上毒：中国纺织大学出版社， 1 9 9 8 ：7 8 2 祝成炎非平面状3 D 结构织物及其织造拄术综述浙江工程学 院学报，2 0 0 0 ( 2 ) ：7 5 7 9 3 黄故现代纺织复合材料北京：中国纺织出皈社，2 0 0 0 ：8 7 4 蔡陛霞织物结构与设计北京：纺织工业出版社1 9 7 9 ：1 2 4 1 2 7 5 易洪雷博士学位论文东华大学2 【) 0 0 ：5 l 5 4 器 黑 万方数据 PDF Watermark Remover DEMO : Purchase from www.PDFWatermarkR to remove the watermark