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Karl Mayer:碳纖維增強(qiáng)塑料在經(jīng)編機(jī)上的應(yīng)用

能源在經(jīng)編機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)中的作用舉足輕重，主要用于編織機(jī)件的運(yùn)行和部件的冷卻。編織機(jī)件材料的特性要求冷卻的溫度范圍必須完全符合材料特定的要求。如今，能源的消耗是一個(gè)很重要的生態(tài)問(wèn)題和費(fèi)用因素。

Karl Mayer(卡爾·邁耶)公司的經(jīng)編機(jī)使用溫度穩(wěn)定的碳纖維制作機(jī)件，減少了經(jīng)編加工過(guò)程中所需的能量。

經(jīng)編機(jī)的機(jī)器零件必須牢固結(jié)實(shí)，因?yàn)樗鼈儽仨毘惺懿煌挠行ё饔昧?，這也是以往設(shè)計(jì)組件時(shí)原料主要集中采用金屬類的原因。但是金屬材料的有些特性大大限制了機(jī)械工程的需求，尤其是金屬梳櫛的質(zhì)量、熱膨脹和有限的剛度，限制了機(jī)械制造商試圖提高機(jī)器的旋轉(zhuǎn)速度以獲得更高的編織生產(chǎn)率的可能性。

碳纖維增強(qiáng)塑料(CFRP)是一種可用的替代材料。在面向未來(lái)的成長(zhǎng)型市場(chǎng)中，這種創(chuàng)新的復(fù)合材料正越來(lái)越多地被用作輕質(zhì)結(jié)構(gòu)材料。

CFRP具有良好的力學(xué)性能，它明顯優(yōu)于其他塑料和金屬。這種高效的復(fù)合材料密度僅1.55 kg/dm3，但卻有著很高的拉伸強(qiáng)度、剛度和極低的熱膨脹系數(shù)。這些良好性能使CFRP成為許多應(yīng)用領(lǐng)域的理想材料，如梳櫛的制造。同樣質(zhì)量下，CFRP制成的組件相比鋁合金材料，剛度高6倍，強(qiáng)度高8倍。使用CFRP能降低元件質(zhì)量，并同時(shí)獲得較高的材料剛度和強(qiáng)度。

就卡爾·邁耶公司的機(jī)器而言，CFRP的熱膨脹系數(shù)最小，且采用CFRP能減小梳櫛質(zhì)量，而材料的剛度和強(qiáng)度卻很高。這些特性可確保生產(chǎn)率的顯著提升，旋轉(zhuǎn)機(jī)械的速度可提高30%(圖1和圖2)。

CFRP還具有先前材料無(wú)法比擬的溫度穩(wěn)定性，可將溫度容差范圍擴(kuò)大至14 ℃，并能同時(shí)確保無(wú)故障運(yùn)行。以往，溫度的波動(dòng)會(huì)導(dǎo)致機(jī)器停止，或需調(diào)整旋轉(zhuǎn)速度，因而增加了能源的消耗。如今，有了CFRP技術(shù)就可避免這類問(wèn)題。

圖1　梳櫛采用CFRP的HKS 3 M經(jīng)編機(jī)

圖2　梳櫛采用CFRP的編織部位的截面圖

此外，CFRP的減振功能還可確保產(chǎn)品一貫的高品質(zhì)，這一點(diǎn)對(duì)客戶而言尤其重要。

使用CFRP這種創(chuàng)新復(fù)合材料的其他重要優(yōu)點(diǎn)是可減少16%的投資成本，降低26%的空調(diào)系統(tǒng)的能源消耗。

鄒倩 譯趙俐 校