振动和噪声问题是影响织机高速化发展的重要因素，随着织机车速的不断提高，新型织机对综框的动力学特性提出了更高的要求。综框的振动会造成纱线断裂，影响织造效率，对于织机的稳定运行是极为不利的]。以往在织机开口机构中使用过三代综框，即木质综框、铁质综框和铝合金综框，这几种综框可以在普通织机上正常工作，但是难以适应高速织机的生产要求，例如织机车速在800r/min时铝合金综框就会产生很大的疲劳应力，从而导致综框结构发生疲劳变形甚至框架断裂。

　　目前，许多纺织机械生产厂商都在积极研发重量轻、强度高、振动及噪声小的第四代综框——碳纤维复合材料综框。随着新型织机的高速、高精化发展，由复合材料制成的新型综框取代传统综框已成为必然趋势，所以有必要对复合材料在综框生产方面的应用进行探索与研究。

　　碳纤维复合材料可将引起综框弯曲或变形的应力集中均匀地分布和转移，从而大大提高综框的抗疲劳性，同时有效降低综框的振动和噪声。综框为平面框架结构，主要包括横梁、导板、侧档及穿综杆等零部件。与以往综框结构不同，复合材料制成的综框是由一层层纤维铺叠而成，每一层的纤维厚度和铺设方向可根据设计要求进行设定。

　　针对厚度为12mm、幅宽为2300mm的综框，本文设计了三种铺层方案。采用非对称层合板结构对综框进行铺层设计，为了对分析结果进行比较，将三种方案的铺层数均设置为72，则每层厚度约为0.17mm。三种层合板的层数为4、6、8，厚度为0.68mm、1.02mm、1.36mm；铺层顺序及纤维方向为[0°/45°/90°/-45]、[0°/30°/60°/90°/-60°/-30°]、[0°/30°/90°/60°/0°/-30°/90°/-60]。

　　根据振动理论，低阶固有频率对结构的动力学特性最为敏感，故本文只给出综框前1、2阶固有频率，并将其与铝合金综框进行比较。由两种不同材质综框的计算结果可知，对于三种碳纤维复合材料铺层方案，第1阶、第2阶固有频率相对于铝合金综框均有显著提高，其中方案二的提高幅度最大，使综框的基频提高至42.13Hz，相对于铝合金综框增大了19.48Hz，等效于将织机每分钟的车速提高了近1200r，大大提高了织造效率，说明方案二的铺层设计最佳。方案三的基频为41.44Hz，与方案二仅相差0.69Hz，说明8层结构和6层结构的层合板动态特性相似；相比之下，方案一的前两阶固有频率最小，但相对于铝合金综框却增大了70.15%和111.05%。由以上分析可知，碳纤维复合材料可以有效增强综框的抗振性，对于改进综框的动力学特性具有重要的应用价值。

　　对于2300mm幅宽综框，采用质量密度为2705kg/m3的铝合金材质时其自重为89kg，而采用碳纤维复合材料时其自重为65.13kg，这使单页综框的开口载荷重量相对于前者减轻了26.82%，实现了综框的轻量化设计，有效减小了织机开口运动过程中的惯性载荷。使其在高速状态下的惯性载荷大大减小。由此可知，碳纤维复合材料可在很大程度上改进综框的动力学特性，这种性能优异的新型材料在综框设计方面的应用，不仅为新一代综框在我国织机领域的推广奠定了基础，同时也为现代化高速织机的发展提供了技术支持。

　　阅读延伸：《碳纤维层压板铺层设计的一般原则》