[發明專利]一種梯度結構編織物的織造裝置及其織造方法

有效

• 申請號: 201811545771.3
• 申請日: 2018-12-18
• 公開（公告）號: CN109402865B
• 公開（公告）日: 2023-06-16
• 發明（設計）人: 吳震宇;石琳;伍誠堅;胡旭東
• 申請（專利權）人: 浙江理工大學
• 主分類號: D04C3/40
• 分類號: D04C3/40
• 代理公司: 紹興市知衡專利代理事務所(普通合伙) 33277
• 代理人: 施春宜

本發明涉及一種梯度結構編織物的織造裝置及其織造方法，包括機架、攜紗器固定底座、攜紗器運動軌道、攜紗器、錠子、芯軸、內導向環、外導向環、導向環固定支架、多自由機械手以及攝像頭；所述攜紗器固定底座固定在機架上，其上安裝有攜紗器運動軌道；所述錠子安裝在攜紗器上；所述攜紗器固定在攜紗器運動軌道上；所述導向環固定支架安裝在攜紗器固定底座上，其上安裝有內導向環、外導向環和攝像頭；所述多自由度機械手末端夾持著芯軸，芯軸插入內導向環、外導向環的中央。本發明的梯度結構編織物的織造裝置及其織造方法結構合理，工作效率高，準確而有效的實現軸向、周向以及徑向方向結構梯度圓管類編織增強織物的編織具有重大的意義。

【技術領域】

本發明涉及一種織物的織造裝置及其織造方法，具體涉及一種梯度結構編織物的織造裝置及其織造方法，其能使在層內軸向、層內周向以及層間徑向方向上具有結構差異，屬于紡織機械技術領域。

【背景技術】

管狀復合材料因其優良的綜合性能，如質量輕、耐疲勞性能優異、比強度和比剛度高、耐腐蝕性能好等，被廣泛應用于消防、管道修復、醫療、航天航空等領域。編織是一種用于產生無縫中空編織織物的方法，由兩組紗線相互交織并積落在芯軸表面形成編織織物，將高分子聚合物注入該編織物可以制備獲得管狀復合材料。增強織物結構對于復合材料使用性能有直接的影響，通常使用編織角度作為其結構的描述指標。目前編織復合材料中的編織物均采用均勻結構，即構件內的編織角度為定值。

對于纖維增強復合材料(比如碳纖維增強)而言，雖然它具有高比強度/模量、抗腐蝕性能優異等特點，但是較高的價格是影響其推廣應用的主要障礙，在纖維價格無法在短時期內出現明顯下降的情況下，通過合理設計材料分布來提高材料利用將會是一種重要的手段。近年來，功能梯度材料引起了人們的廣泛關注，這類材料的物化特性在某一特定方向呈連續梯度變化，這就決定了其宏觀性能在該方向上也呈現出梯度變化，從而滿足結構元件不同部位對材料使用性能的不同要求，達到優化結構整體使用性能的目的。

根據載荷的不同，合理的設計具有層內軸向結構、層內周向結構以及層間徑向結構梯度差異對于提高材料的利用率有非常重要的意義。例如，編織角單調遞增的軸向梯度結構編織復合材料管在承受軸向載荷時，編織物的破壞模式是從小角度開始撕裂逐步過渡到大角度，而織物的撕裂過程可吸收大部分能量從而提高材料的利用率。而內層編織角度大、外層編織角度小的雙層徑向梯度結構復合材料管在承受三點壓彎載荷時，由于其外層編織角度小并且纖維方向趨于軸向，載荷可以沿著軸向方向快速均勻分散到整個編織管；而復合材料管內層編織角度大且纖維含量高，可以承受主要載荷，所以這種梯度結構編織復合材料管件相對于均勻結構而言性能較好。

在復合材料纖維增強體的成型工藝中，編織增強體是通過環形編織機中攜紗器的轉動以及芯軸的移動來產生的。目前存在的環形編織機多用來生產編織角度恒定的均勻結構增強體。通過改變編織過程中攜紗器的轉動速度和芯軸的抽取速度可以實現軸向編織角度的變化。然而在實際編織過程中，由于兩組攜紗器繞著順時針和逆時針方向轉動從而形成相互交織的編織紗，其轉動速度比較快、動能比較大，速度的突然改變會加劇對攜紗器的磨損和引起紗線間摩擦力的增大從而導致紗線的斷裂。然而對于特定的角度變化規律的軸向梯度結構而言，芯軸抽取速度難以準確快速的變化到其角度變化規律所對應的抽取速度。其次，雖然芯軸往復運動可以編織多層織物，但是現有的環形編織機較難實現芯軸往復抽取的自動化和可控的多層織物層間梯度變化，且不能實現編織物層內周向梯度變化。因此可控的準確而有效的能夠編織結構梯度增強織物的環形編織裝置對實現軸向、周向以及徑向方向結構梯度圓管類編織增強織物的編織具有重大的意義。

因此，為解決上述問題，確有必要提供一種創新的梯度結構編織物的織造裝置及其織造方法，以克服現有技術中的所述缺陷。

【發明內容】

為解決上述問題，本發明的目的在于提供一種結構合理，工作效率高，準確而且有效的梯度結構編織物的織造裝置，其能夠在軸向、周向以及徑向方向上實現結構梯度圓管類編織增強織物。

本發明的第二目的在于提供一種梯度結構編織物的織造方法。