噴水系統(tǒng)動力學研究有助于探索主要引緯機構參數(shù)對水射流的出流速度的影響。通過引緯機構參數(shù)的優(yōu)化組合來達到改善噴射水流的性能，提高水射流的速度和水射流對緯紗的牽引力，以實現(xiàn)提高噴水織機人緯率和適當擴大織造幅寬的目的。l噴水機構參數(shù)對織造的影響噴水機上制造幅寬一般在1.5~2.3m的范圍內，車速在600~1000r/min之間。現(xiàn)以沈陽紡機廠生產(chǎn)的GD761型噴水織機為例，根據(jù)文獻[1，2]分析噴水機構參數(shù)對噴水速度的影響。

　　1．1噴嘴中管內水壓與噴射水流初速之間的關系已知從水汞到噴嘴間水管內徑為8mm，噴嘴出水口等效直徑為1.65mm，若在開始噴水時管內水壓為2.0MPa,在噴水終了時為0.7MPa,流量系數(shù)C=0.96。則得出管內水壓P與噴嘴出水口水流初速V之間的關系曲線，見圖1，采用Matlab語言繪制。噴射水流的最大速度為61.6m/s，而在噴射終了時降為33.9m/s。噴水速度與管內水壓之間關系曲線近似為直線，因此可以進行兩者之間的近似數(shù)據(jù)估算，即當改變織物品種或門幅而需要改變噴水速度時，可以根據(jù)噴水速度參數(shù)求出相應的噴水壓力，以選擇更換相應的噴水彈簧規(guī)格。由于空氣阻力的作用使水滴飛越梭口時速度下降，而引緯紗速度則由水滴的作用而逐漸升高，在兩者達到相等速度以前紗是伸直的。這樣可以避免紗頭翹屈，滿足對引緯的工藝要求。

　　1．2柱塞位移與噴水初速之間的關系圖2為用數(shù)值法得出的噴水速度v與柱塞位移X之間的關系曲線，對應的彈簧倔強系數(shù)K分別為400N／cm、500N／cm、600N／cm，柱塞彈簧的初壓縮量X0=1．71cm。由圖可見，噴水速度是隨彈簧倔強系數(shù)增大而增大的。噴水速度先是急劇增大(約在位移lmm處達到峰值，其中不同K值對應的噴水速度最大值為58．0m／s、65．5m／s、72．2m／s)，然后再較緩慢的下降，這可以滿足噴水引緯對較高噴水速度的需要。柱塞位移在1．0cm內時噴水速度較大，高于或接近40m／s，這一段噴射對于噴水引緯是有效的。而位移繼續(xù)增大，噴水速度將下降，不利于噴水引緯；同時位移的增大(即柱塞動程增大)對水的消耗量也將增大。因此，柱塞最大位移應在1．0-1．2sm為宜，不宜超過1．5cm。

　　1．3噴水初速與時間之間的關系圖3所示為同一種彈簧不同最大壓縮量X0(分別取2．2cm、2．0sm、1．7sm)時的噴水速度V與時間T之間的關系，柱塞面積為3．8cm2，對應的柱塞位移X均為0.8cm。圖3表明噴水速度隨彈簧初壓縮量的增加而增大，對應于彈簧初壓縮量X0=1．7cm、2．0cm、2．2cm時最大噴水速度分別約為75．3m／s、71．5m／s、65．5m／s，這有利于提高噴水引緯速度。另外，彈簧初壓縮量愈大。水流出流速度上升愈快，達到速度最大值的時間也略有減少，因此增加彈簧初壓縮量能夠顯著提高緯紗的飛行速度，從而能夠提高車速和織造效率。但彈簧初壓縮量愈大，水流出流持續(xù)時間卻愈短，這就將影響緯紗飛行的穩(wěn)定性；同時彈簧初壓縮量愈大，水壓就愈大，對噴射系統(tǒng)的壽命不利；彈簧初壓縮量增加也會使水流的擴散程度略有增加，動力消耗也隨之增加。通常要求彈簧初壓縮量不宜太大。有時為了提高織機的車速，必須增加緯紗的飛行速度，即必須增加彈簧初壓縮量，以提高水流的出流速度。此時必須相應地調節(jié)好其它幾個參數(shù)(如水量、柱塞面積、出流面積等)，以增加出流持續(xù)時間，提高噴水引緯的穩(wěn)定性?？傊?，只要水射流速度足夠保證緯紗的飛行速度，彈簧初壓縮量還是以小為宜。圖3中顯示水流噴射時間約在0．025s之內，所對應的主軸轉角約為60-90，滿足了噴水織機各機構之間的時間配合要求。

　　1．4柱塞面積與噴水速度及有效噴水時間的關系在柱塞位移xo=2．0cm、水泵壓縮彈簧K分別為550N／cm、500N／cm，另外柱塞面積s分別取3．8cm、4．5cm時，通過計算得到柱塞面積5與有效噴水時間，及噴水速度。的關系曲線見圖4。柱塞面積一定時，噴水速度的最大值隨彈簧剛度的增加而增大，在彈簧剛度較大的條件下，對應的噴水速度值也較大，但其對應的水流的噴射時間短，這說明在柱塞面積不變及其它噴水參數(shù)相同的情況下，隨彈簧剛度的增加噴水有效時間減少。在彈簧剛度相同的情況下，改變柱塞面積對噴水速度有所影響，在噴嘴出水口等效面積不變的情況下，減小柱塞面積實際是減小了柱塞面積與噴水出水口等效面積之間的比值。在其它情況不變的情況下，該比值變大則對應噴射時間相對較長，這有利于實現(xiàn)噴水引緯。在生產(chǎn)上要考慮噴水引緯對水量的要求，當緯紗纖度較大以及織幅較寬的情況下，要求有較大的水束以保證水流包裹緯紗并牽引其飛行到較遠距離，這時，柱塞的面積和動程都要適當調整以滿足要求。同時，在柱塞面積凋整的情況下，要保持較高噴水速度，則彈簧初壓縮量也必須相應地加以選擇。這說明我們在噴水織造時合理選擇噴水系統(tǒng)參數(shù)以達到優(yōu)化織造工藝的重要性。另外，圖4表明，在同樣柱塞位移的情況下，噴水速度愈大，水流所對應的噴水時間愈短。由于噴水速度的提高，在柱塞位移量不變化的情況下，噴水時間將相應地減少，這將影響噴水引緯有效噴射時間的長短。彈簧剛度是影響噴射水流速度大小的主要因素。改變柱塞面積對噴水速度也相應地有所影響，但影響相對較小。

　　1.5噴水出口等效面積對出流速度的影響在柱塞面積、彈簧剛度、彈簧出壓縮量等不變的情況下，改變噴水口出流等效面積，分析噴水口出流等效面積S2對出流速度V的影響。取噴水口出流等效面積分別為2.14mm、3mm和4mm(出流面積一般在2.1-4.5mm),假設不考慮噴嘴性能差異方面的因素，得到的圖形曲線見圖5。噴嘴出流等效面積較大變化可以通過更換不同型號噴嘴來實現(xiàn)，也可以通過通過調節(jié)噴針在噴嘴座中的位置來實現(xiàn)同一個噴嘴出流面積的微量改變。噴嘴出流面積愈小，出流速度上升愈快，達到最大值所需要的時間也愈短；出流速度峰值也愈大。噴嘴出流面積愈小的水流速度在達到速度峰值后其下降要較噴嘴出流面積較大者的略微慢一點，相應的其對應的噴射時間略長：但相應每噴的水束流量也小，可能會造成噴水引緯效果下降。從曲線的對比分析可知，在其它噴水參數(shù)不變的情況下，單一改變噴嘴出流面積，對噴水口出流速度的影響是比較小的，在生產(chǎn)織造中，只能通過它來對工藝進行適當?shù)奈⒌??？椩旃に嚨娜鎯?yōu)化必須依靠噴水參數(shù)的優(yōu)化組合，特別是對噴水速度影響比較大的柱塞面積，彈簧剛度、彈簧初壓縮量以及噴嘴類型等噴水參數(shù)進行綜合調節(jié)，以滿足織造工藝的要求。

　　1．6水量(柱塞動程)對噴嘴口出流速度的影響水量的調節(jié)是通過調節(jié)限位螺釘來實現(xiàn)的，因此可方便調節(jié)以使柱塞位移的極限位置發(fā)生變化，水量調節(jié)螺釘突出長度愈短，柱塞位移愈大，水量也愈大。因此水量調節(jié)亦即改變柱塞的位移大小?，F(xiàn)在以柱塞位移分別為0．6cm、0.7cm、0．8cm為例進行分析，其它噴水參數(shù)不變，其結果如圖6所示。圖中虛線1、虛線2和虛線3分別對應柱塞位移為0．6cm、0．7cm、0．8cm時的水流出流曲線終止位置。對應的速度和時間分別是(61．0m／s，17．1ms)、(58.6m／s，20．2ms)和(56．1m／s，23．4ms)。從圖6中可以看出，無論柱塞動程的大小，即無論水量的大小，水流出流速度曲線變化規(guī)律是一致的，所不同的只是速度曲線的終止位置不同，即對應的噴射時間不同。水量調節(jié)螺釘突出長度短，則水流出流持續(xù)時間長，對引緯穩(wěn)定性和引緯速度的提高有利。但水量調節(jié)螺釘突出長度也不宜過小，調節(jié)到一定程度后，在水泵活塞向前運動時，雙臂杠桿上的凸輪轉子將先撞擊到凸輪。這時，一方面水量調節(jié)螺釘就失去了作用；另一方面轉子與凸輪沖擊太大，影響凸輪的壽命。此外，水量加大后，耗水量增加，能耗也將增加，從而影響到經(jīng)濟效益的提高。因此水量大小應該調節(jié)到水泵柱塞向前運動時，雙臂杠桿上的凸輪轉子剛好不會撞擊凸輪時為最佳。

　　結論在出流速度理論公式的基礎上，本文具體分析了噴水機構各項參數(shù)對出流速度的影響，得出彈簧剛度和彈簧初壓縮量是影響噴嘴口水流速度的主要因素。