长丝机织土工布的制造主要有整经和织造两部分组成，整经机有扁丝和分条整经机，本节介绍扁丝整经机；织机主要用平织机、剑杆织机和片梭织机等。本节重点介绍片梭织机。

（一）片梭织机基本织造原理

片梭织机是将经丝和纬丝进行交织，而织造出长丝机织土工布。

片梭织机在织造时，通过织机机械的传动使棕框上下升降，带动经丝按工艺要求开口。此时片梭夹持纬丝，由左侧通过扭轴作用被击向右侧接梭箱。一方面，片梭进入右侧接梭箱后，梭中的夹丝钳被打开，释放纬丝后经接梭箱传到织物下方的传送带，回传到左侧再由提梭器提起到投梭板，为下次投梭作准备；另一方面，织机的机械运动又使打纬机构的钢筘将引入梭口的纬丝推向织口，使之与经丝交织而构成织物，而两侧的纬丝尾丝通过剪刀和钩针的作用被钩入并形成布边而完成织造过程。此后，卷取机构将织物引离织口，同时送经机构随之送出一定量的经丝。如此织机再重复开口、击梭、引纬、打纬等一系列动作，使织机连续运转，经纬丝不断交织而织出织物。

（二）片梭织机设备及工艺

片梭织机的种类较多，按投梭动力分为：扭轴式、扭簧式和气动式三种；按投梭方向分为：单侧投梭和双侧投梭两种^[11]。其中，扭轴式单侧投梭的片梭织机性能最好，应用最为普遍，本节作重点介绍。

1.片梭织机的织造设备

片梭织机的织造设备按结构分：由送经机构、卷取机构、开口机构、投梭机构、打纬机构五大运动机构，以及电子监控系统装置、自动润滑装置等辅助装置组成，如图2-2-3所示。

图2-2-3 片梭织机横断面示意图^[4]

1—纬丝筒子 2—递纬器夹头 3—片梭 4—提梭器 5—接梭箱 6—传送带 7—筘面 8—走梭板 9，10 —片梭 11—预备丝筒 12，13—片梭位置 a—织幅宽度

（1）送经机构

片梭织机的送经机构属于调节式送经方式，即根据经丝张力的大小，通过经丝张力调节机构控制经轴退绕出的经丝长度，当经丝张力大时，调节机构使经轴进出的经丝长度增大；当经丝张力小时，调节机构使经轴送出的经丝长度减小，使经丝张力始终保持不变。图2-2-4为片梭织机经丝送出传动装置。主动摩擦盘1使用键2装于送经侧轴3上，摩擦盘可以在送经侧轴上移动，且能随侧轴一起转动。送经侧轴的转动是由主轴通过链轮带动的，主动摩擦盘的左侧与调节凸轮4成为一个整体，其右侧固定装配着摩擦片5，被动摩擦盘6和蜗杆Z₁装在同一套筒10上。套筒活套在送经侧轴上。被动摩擦盘的左侧也固定装配着摩擦片，在其右侧的杯形槽中装有压缩弹簧7。由于压缩弹簧的作用，使被动摩擦盘上的制动盘8与固定装在机架上的制动托脚9紧压，而起制动作用。当被动摩擦盘脱离主动摩擦盘时，可立即停止转动。在经丝张力的作用下，当转子12压向调节凸轮4时（转子12可绕轴心11摆动），主动摩擦盘便压向被动摩擦盘，并使制动盘8与制动托脚9松开，解除制动，此时被动摩擦盘随主动摩擦盘一起转动，同时通过蜗杆Z₁传动蜗轮Z₂，齿轮Z₃传动经轴上的齿轮Z₄，使经轴送出经丝。

图2-2-4 片梭织机经丝送出传动装置^[4，10]

1—主动摩擦盘 2—键 3—送经侧轴 4—调节凸轮 5—摩擦片 6—被动摩擦盘 7—压缩弹簧 8—制动盘 9—制动托脚 10—套筒 11—轴心 12—转子Z₁—蜗杆 Z₂—蜗轮 Z₃—齿轮

片梭织机的送经方式是调节式送经，即在送经装置中，装有经丝张力调节装置，能自动调节经丝张力的大小，以保持经丝张力的恒定，如图2-2-5所示。活动后梁1装于摆臂2上，摆臂和摆杆3围绕固定后梁4作摇摆运动。摆杆的末端用螺钉5连接于连杆6的上端。连杆的下端与弧形槽杆7相连。弧形槽杆为一双臂杠杆，芯轴8为其支点。弧形槽套于轴9的滑块10上，而滑块10是固定的。由于弧形槽上端至支点8的距离大于弧形槽下端至支点8的距离，所以当滑块在弧形槽的位置改变时，能使支点8围绕着轴11摆动，从而使转子12与主动摩擦盘一侧的调节凸轮之间的距离发生变化。当经丝张力增大时，将活动所梁压低，通过摆臂和摆杆将连杆提高，于是弧形槽沿滑块下降，因弧形槽上端至支点8的距离大，故使支点8以轴11为转动中心作逆时针方向转动，减少了转子与调节凸轮之间的距离，也就是增大了主动摩擦盘与被动摩擦盘之间的摩擦力，结果使织轴进出的经丝长度增加。反之，当经丝张力减少时，支点8和转子12绕轴11作顺时针方向转动，转子与调节凸轮的距离增大，摩擦盘的摩擦力减小，其结果是送出的经丝长度减少，因此达到调节经丝张力的作用。

图2-2-5 片梭织机经丝张力调节装置^[4，10]

1—活动后梁 2，3—摆臂 4—固定后梁 5—螺钉 6—连杆 7—弧形槽杆 8—芯轴9，11—轴 10—滑块 12—转子

（2）卷取机构

片梭织机的卷取机构属于连续式卷取机构。其卷取辊只作织物的牵引机构，然后将织物绕过导布辊，最后卷绕在专设的摩擦式卷布机上。图2-2-6为片梭织机卷取装置。织机主轴通过同步齿轮带传动侧轴上的蜗杆Z₁，经蜗轮Z₂、变换齿轮Z₃、Z₄、Z₅、Z₆和传动齿轮Z₇、Z₈、Z₉、Z₁₀使卷取辊作连续的传动。在织造时，主轴转一转，织入一根纬丝，同时卷取一定长度的织物。如果适当搭配4个变换齿轮的齿数，就可以织造出一系列不同纬密的织物。

图2-2-6 片梭织机卷取装置^[4，10]

Z₁—蜗杆 Z₂—蜗轮 Z₃、Z₄、Z₅、Z₆—变换转Z₇、Z₈、Z₉、Z₁₀—齿轮

（3）开口机构

织机的开口机构作用是将经丝分为上下两层，即形成梭口。也就是开口机构直接控制着棕框的运动，使每片棕框中穿入的经丝能按照织物组织的要求，及时上升和下降从而形成梭口。

片梭织机的开口机构属于外侧式共轭凸轮开口机构，如图2-2-7所示。这种开口机构由若干页棕框组成，其中有两页棕框为布边成形专用。每页棕框由一对共轭凸轮控制，图中凸轮轴0由织机主轴通过链条传动，0轴上固定装配着共轭开口凸轮1，主副凸轮分别与对应摆杆2上的两只转子3与4接触。当织机运转时，由于共轭轮1的回转，通过转子3与4使杆5、摆杆6、三角杠杆7、棕框推杆8动作，使棕框9上下运动，形成开口。

图2-2-7 片梭织机外侧式共轭凸轮开口机构^[4，10]

0—凸轮轴 1—共轭凸轮 2，6—摆杆 3，4—转子 5—连杆 7—三角杠杆 8—棕框推杆 9—棕框 10—棕框导轨

开口机构除必须按要求的规律运动，形成清晰梭口外，还必须使棕框运动平稳，振动小，以保证断头减少、织造稳定进行。片梭织机采用的共轭凸轮开口机构利用主、副双凸轮，使中心距离恒定的两个转子和两个凸轮分别相切，即两个转子与两个凸轮共轭。主凸轮控制棕框上升、副凸轮控制棕框下降。每一页棕框配置一副共轭凸轮，无须吊棕装置，相邻的棕框镶在各自的导轨中，在运动过程中互相平行，从而消除了棕框的晃动，转子和凸轮始终接触并在油浴中运动，故开口运动准确平稳，机构磨损也大为改善，满足了片梭织机高速运转以及产品质量的要求。

（4）投梭机构

织机的投梭机构作用是将纬丝引入梭口，使之与经丝交织成织物。

在投梭过程中，片梭的梭夹夹住递纬器上的纬丝头后，通过投梭扭轴的作用力将片梭沿着导梭片（导梭轨道）击向右侧，即将其牵引到右侧的接梭箱，然后左侧纬丝被剪断，剪断后产生两个新丝头，一个被递纬器夹住，另一个被钩边机构的钳纱器夹住。梭子在右侧的接梭箱将纬丝传递给右侧钩边机构的钳纱器，在打纬后同左侧的纬头一齐被钩入梭口，并在下一次打纬时打紧，形成折入式布边。片梭在打纬后被传入运梭链条，于织物下方运回左侧投梭箱，以备循环投梭。

投梭机构要将纬丝按时并安全引过梭口，要满足以下工艺要求：a.必须获得必要的引纬速度，以便在上下两层经丝开启的时间内完成引纬；b.保证梭子的投射方向准确，并安全地飞过梭口进入右侧接梭箱；c.通过制梭缓冲装置的作用，使片梭在接梭箱中能平稳停止在一定位置上。

1）片梭

片梭织机是采用片梭引纬，片梭由梭壳和梭夹铆合而成，如同2-2-8所示梭壳1由特制的金属或塑料（碳素材料）制成，梭夹2向外张开，梭夹钳口5打开，纬纱头端可进入梭夹钳口内，抽出开夹器，钳口闭合夹紧纬纱。

片梭的外形尺寸和质量与生产织物纬纱的类型有关。如D₁型片梭，其外形尺寸为长89mm、宽14.3mm、高6.35mm，质量为40g，适用于细支纱薄轻织物。D₂型片梭，外形尺寸为长90mm、宽16mm、高8.5mm，质量为60g，适用于线密度较高的塑料扁丝或粗支纱厚重织物。片梭的数目由织机的宽度决定。如2200mm宽的织机需要9把片梭，3900mm宽的织机需要20把片梭。

图2-2-8 片梭织机的片梭^[4，10]

1—梭壳 2—梭夹 3—铆钉 4—圆孔 5—钳口

2）引纬

片梭织机的片梭引纬过程，如图2-2-9所示。

图中：

（a）片梭1从传送带上升并被置于投梭位置前。

（b）片梭夹住从筒管上引出的纬丝并穿过制动器4、张力调节杆3和递纬器2的丝头后，递纬器的钳口张开，制动器解除制动。

（c）击梭后片梭携带纬丝飞过梭口，此时张力调节杆下降，片梭被右侧制梭器8制动，同时纬丝制动器也将纬丝夹住，片梭由回退器推退出到接近布边处，以保证布边处丝头长15～20mm。

（d）张力杆上抬，将梭口中的纬丝稍稍张紧，此时递纬器转向布边。

（e）递纬器移向布边后夹住纬丝，同时布边两侧的丝尾夹持器5也夹住纬丝。

图2-2-9 片梭织机的片梭引纬过程示意图^[4，10]

1—片梭 2—递纬器 3—张力调节杆 4—制动器 5—纱尾夹持器 6—边剪 7—褶边钩针 8—制梭器

（f）边剪6将纬丝剪断，同时褶边钩针7准备工作。

（g）褶边钩针将两侧布边处的丝尾折入布边，同时递纬器后退，为下次投梭做好准备，如此循环，完成引纬过程。

3）扭轴投梭

片梭织机采用强度高、耐冲击、耐疲劳的50CrVA优质铬钒钢或55SiMn高级合金钢制作的扭轴来击梭。扭轴投梭机构如图2-2-10所示。该机构的工作过程可分为三个时期：

图2-2-10 片梭织机的扭轴式投梭机构示意^[4，10]

1—投梭凸轮 2—转子 3—摆杆 4—芯轴 5—连杆 6—摇臂 7—投梭棒 8—扭轴 9—调节螺丝 10—投梭凸轮上的转子 11—击梭滑块 12—片梭 13—导梭片 14—油压缓冲装置 15—投梭轴 16—摆杆的凸嘴

①加扭时期。投梭凸轮1固定装配在投梭轴15上，投梭轴由一对伞齿轮传动。当投梭凸轮转向大半径时，通过转子2使摆杆3绕芯轴4逆时针摆动，并经连杆5与摇臂6使扭轴套筒连同扭轴8顺时针扭转，使扭轴储存投梭所需要的扭转势能。此时投梭棒7及击梭滑块11外移到准备投梭位置，摆杆3摆到芯轴4与两铰链点位于同一直线位置，发生自锁。

②投梭时期。当投梭凸轮继续回转时，转子10压住摆杆的尖端凸嘴16处时，因施加一外力促使摆杆稍作顺时针转动，于是自锁被解除，扭轴8便在其弹性恢复力矩作用下，使投梭棒7迅速摆回，由击梭滑块11将片梭12击出，带着纬丝在导梭片13的通道内飞过梭口。

③缓冲时期。为了吸收投梭机构的剩余能量，防止扭轴产生扭振，在摆杆下设有油压缓冲装置14。在击梭末尾，油压缓冲器起缓冲作用。

（5）打纬机构

织机的打纬机构的作用是将已经引入梭口的纬丝打向织口，使其与经丝交织并形成具有规定纬密的织物。

片梭织机的打纬是由筘座机构来完成的，筘座机构的作用在于打紧纬丝。从整个织机的动作来看，筘座的运动起枢纽作用，筘座机构的作用可归纳为以下几点：

①打纬，要有足够的打纬力将纬丝打入织口。

②导梭，以导梭片组成的导梭轨道作为梭子飞行的轨道，确保梭子飞行安全。

③均匀分布经丝，控制织物的上机经密与幅宽。

④作为整个织机统一的传动枢纽，确保各机构的动作互相协调。

片梭织机的筘座机构应符合下列要求：

①由于片梭织机为高速织机，机速达265～450r/min。为利于片梭飞行，在引纬期间要求筘座静止不动。

②片梭织机的梭子从左侧引梭箱打出后，即沿着由导梭片组成的导轨上飞行。导轨固定装配于筘座前方，因此钢筘在织口位置时，导轨必须处于织口以下位置，避免妨碍打纬运动。因而片梭织机采用短筘座脚共轭凸轮打纬。

片梭织机的打纬机构如图2-2-11所示。当主轴1回转时，主凸轮2推动转子3带动筘座脚4以摇轴5为中心按逆时针方向摆向机前，使筘帽上的钢筘7进行打纬。此时转子8在双臂摆杆作用下紧贴副凸轮9。打纬完毕后，副凸轮变为主动，推动转子8，使筘座脚按顺时针方向向机后摆动，此时转子3又紧贴主凸轮。两凸轮如此相互共轭使筘座作积极的往复运动。由于筘座脚的运动受凸轮控制，因此可以根据工艺要求安排静止时期，以适应片梭飞行运动的要求。

图2-2-11 片梭织机的共轭凸轮打纬机构^[4，10]

1—主轴 2—主凸轮 3，8—转子 4—筘座脚 5—摇轴 6—筘座 7—钢筘 9—副凸轮 10—导梭片

（6）辅助机构

①自动润滑机构。片梭织机投梭机构和片梭的润滑以电子控制的自动润滑方式进行。该机构的作用是保证片梭及投梭机构在高速运动中降低发热量，减少机件磨损，并可根据织物品种选择最佳润滑量和输入最佳润滑的间隔时间。有时还可以将数据从一部织机传到另一部织机上。

②电子监控系统。片梭织机配有现代化的电子监控系统。织机正常运转时，各主要部位的工作状态均受电子监视，并用指示灯反映出来。若织机出现机械故障，监控系统即发生作用，使织机零部件不受损失，并通过发光二极管指示故障所在，以便指导维修。

我国片梭织机引进最多的是瑞士苏尔泽（Sulzer）纺织有限公司，其外观图如2-2-12所示。表2-2-3为瑞士苏尔泽（Sulzer）片梭织机P7150/P7250的性能参数。

图2-2-12 片梭织机外观图（瑞士Sulzer纺织有限公司，2000年^[14]）

表2-2-3 瑞士苏尔泽（Sulzer）片梭织机P7150/P7250的性能参数^[14]

注：P7150为普通型；P7250为微机控制型。

2.片梭织机的织造工艺(www.daowen.com)

（1）片梭织机的织造工艺路线

经丝走向如下：

经轴的经丝→后梁导轴→停经片→棕框棕眼→钢筘→会同纬丝交织（开口、引纬、打纬）→撑幅辊（切幅）→展平辊→卷取轴→卷布机。

纬丝走向如下：

纬丝→导丝孔→纬丝制动器前导孔→纬丝制动器→制动器后导孔→张力杆→张力杆后导孔→夹纬器→片梭引纬打纬（会同经丝交织）→撑幅辊（切幅）→展平辊→卷取轴→卷布机。

（2）总经根数的确定及钢筘的选择

片梭织机总经根数的确定及钢筘的选择与经密、幅宽、织缩率等有关。总经根数与经密、幅宽、织缩率的关系为式（2-15）；

式中 N——总经根数，根

S——经向密度，根/100mm

b_L——织物幅宽，mm

c——织缩率

a——边缘组织增强数，根

总经根数确定后，选择钢筘长的关系为式（2-16）：

式中 L——钢筘长度，mm

N——总经根数，根

S——经向密度，根/100mm

a——边缘组织增强根数，根

（3）织缩率的确定

织缩率是织物收缩的长度与织物原来长度的比率，其关系为式（2-17）：

式中 c——织缩率；

L——钢筘长度（即机上织物宽度），mm

b_L——下机后织物幅宽（即原设计织物幅宽），mm

织缩率与采用的原料及织物的密度有关。通常采用高密度聚乙烯扁丝（乙纶）的织缩率为0.03～0.045；聚丙烯扁丝（丙纶长丝）的织缩率为0.15～0.035。一般纬丝的线密度越高，织缩率越小，随着纬向密度的增加，织缩率也接一定比例增加，织物组织为斜纹或提花的，织缩率较平纹组织的织缩率大，原材料为涤纶的较丙纶的织缩率小。

（4）门幅的调整

片梭织机通过移动接梭箱的位置，就可以在规定的范围内改变（缩减）织机工作门幅。通常，缩减范围根据织机机型不同，机型的大小（即工作门幅）的不同而有所差别。如瑞士Sulzer公司的P 7150型片梭织机，其缩减范围约为总门幅的50%。标称门幅为1900、2200、2800、3300、3600、3900、4300、4600和5400mm的九档系列织机，相应的门幅变化缩减范围为950、1100、1420、1670、1840、1960、2150、2350和2730mm，其适应范围较广。

通常，要求生产的织物幅宽与织机的标称门幅并不完全一样，因此可以通过移动接梭箱，缩减织机的工作门幅，使与要求的织物幅宽相适应，以减少不必要的材料浪费。由于合成材料织物具有可热切分割的性能，因此还可以用热切分割的方法，将整幅织物分割成所需的若干块织物。但在分割时，应注意缩率的变化，通常分割越多，其收缩越严重。分割成4块织物的织缩率比仅分割成2块的织缩率大0.01。

（5）纬向密度的变换

片梭织机的卷取装置是具有4个纬向密度变换齿轮的连续运动的积极式卷取装置，其优点是：能使织造织物的纬向密度变化范围大；可以减少变换齿轮的储备数量；卷取机构运动平稳，适应高速生产。在变化织物品种时，通常要改变织物纬向密度。此时，只要适当配对这4个变换齿轮，就能获得所需纬向密度的品种。织物纬向密度与4个变换齿轮的关系为式（2-18）：

式中 K——纬向密度，根/100mm

Z₃——传动一级输入变换齿轮齿数

Z₄——传动一级输出变换齿轮齿数

Z₅——传动二级输入变换齿轮齿数

Z₆——传动二级输出变换齿轮齿数

a——常数

3.片梭织机常见工艺缺陷及原因

片梭织机常见的工艺缺陷及原因综述如表2-2-4所示。

表2-2-4 织机常见工艺缺陷及原因^[4]

4.整经机

与片梭织机相配套的大多是设备较精密、电气自动化程度较高的扁丝整经机或分条整经机。扁丝整经机的特点是：a.筒子丝退绕平稳，经轴上扁丝平整度较好；b.整机筒子架占地面积大且价格高；c.不适应高密度多头纹布的生产。分条整经机的特点是：a.整经头纹不受限制，可适应高密度多头纹的各种纤维长丝，及PE、PP等各类圆形，弧形等异形丝的生产；b.整机占地面积小；c.生产速度较快。下面介绍德国哈科巴（HACOBA）公司的扁丝整经机。

（1）设备结构及工作原理

哈科巴（HACOBA）整经机由4部分组成，即：机头、分丝装置、导丝目板、筒子架。其中机头是整经机的主要部分，动力及牵引装置都包含在机头里。分丝装置和导丝目板是整经机的辅助部分。筒子架上每个锭子都有制动装置和电气自停装置，以便在经丝有疵点或因其他原因导致断经时将筒子制停和整经机制停，以免产生整经张力不均和缺经观象，经轴转动装置与张力辊、加压辊都是相互独立控制的，可根据经丝纤度的要求变换或调整整经张力和卷绕张力。图2-2-13为HACOBA整经机示意图。

图2-2-13 HACOBA扁丝整经机示意图

1—主机架 2—湿润辊 3—伸缩筘 4—压力辊筒 5—换向辊 6—张力展开辊 7—操作台 8—经轴 9—压力辊 10—上落轴机构 11—主机驱动电机 12—踏脚板 13—分丝装置 14—导丝目板 15—筒子架

（2）主要装置作用

①牵引传动装置以较低的张力起步，从筒子架牵引出所有经丝，平衡张力差，然后将张力大致均匀的经丝绕过气动张力进入经轴。

②加压辊可防止经轴松散、凸凹不平。

③上液装置在筒子架张力不均一的情况下，给经丝上湿润液，可改善织轴的表面状况。此外，还可降低经丝的静电积附，减少整经时因经丝黏连导致的凸条现象，以及织造时使经轴保持一定的湿度，使扁丝不脆化。

④电气自停装置在断头时，整经机能迅速自停，防止丝头绕过经轴。

⑤筒子制动装置在因断头或其他原因而停机时，能马上制动筒子以避免筒子旋转过度及丝圈松脱，避免由于经丝松脱后到处乱缠，重新开机产生阻碍，造成新的断头现象。

（3）经丝工艺路线

经架筒管丝→制动装置→电气自停装置→经架导丝瓷眼→导丝目板→分丝装置（棕框）→上液装置→伸缩筘→引入双联辊→气动张力辊→电离棒→压力辊→经轴。

（4）整经工艺要求

为了保证织机的正常工作，整经的工序必须达到如下工艺要求：

①整经时要求达到张力、排列、加压三均匀，以形成全幅软硬一致的圆柱形经轴，否则会对后道工序产生不良影响，导致增加织造断头和降低织物的质量。

②整经时不宜过多地磨损经丝或损伤经丝的性能，要有适当的张力、充分保持经丝的湿度、弹性、强度等物理力学性能。

③整经根数和长度、经丝的配列都应准确，下轴时应按工艺规范分绞清晰，不影响上织机结头。

④整经结头应符合标准，减少脱头和缠丝。

江阴市四方机机械科技有限公司的扁丝整经机（GA278型）的外观图如图2-2-14所示。

图2-2-14 GA278型扁丝整经机外观图

（江阴市四方机机械科技有限公司，2018年^[16]）

GA278型扁丝整经机的主要技术特征：

①采用并列式筒子架，筒子架容量大。

②筒子采用径向退绕方式，单个筒子均设有气动制动装置，并可集中精密控制制动气压。

③筒锭转动灵活，纱筒定位牢固可靠，进筒出筒轻松方便。

④采用变频调速技术，卷绕速度恒定并可调。

⑤主机设有张力胶辊，变频电机矢量变频器保证片纱张力均匀一致。

⑥采用液压上下轴，气动拍开拍合，使得操作简单方便。

⑦精密伸缩筘装置并可横动（动程可调），可以满足多品种工艺的要求。

⑧主机可以移动并能锁定可移动式屏风筘保证纱线顺畅通行，并设有静电绳装置以消除静电。

⑨采用可调张力对织轴平行式加压，使织轴卷绕更加平整。

⑩变频上油装置、双层油槽、油箱具有自动补油功能。

⑪红外线与安全杆相结合的保险装置，操作更安全。

⑫电脑触摸屏人机界面，操作方便，显示清晰、直观。

GA278型扁丝整经机的主要技术参数如表2-2-5所示。

表2-2-5 江阴市四方机公司GA278型扁丝整经机的主要技术参数^[16]