劉 楓，朱年華

（南通科技職業(yè)學院機電工程系，江蘇南通226007）

超薄面料用軋光機的結(jié)構(gòu)設計與開發(fā)

劉 楓，朱年華

（南通科技職業(yè)學院機電工程系，江蘇南通226007）

針對現(xiàn)代面料“輕薄、滑爽、超輕質(zhì)”的發(fā)展趨勢，設計了超薄面料用軋光機。該軋光機中設計了糾偏對中裝置和張力控制裝置等，改進了鋼輥的結(jié)構(gòu)，采用兩軋輥系統(tǒng)，油加熱、液壓加壓的方式。試驗表明軋光后的面料色澤亮麗均勻、無起皺、云狀斑現(xiàn)象。該設計對軋光整理設備的升級改進、產(chǎn)品試制等方面具有一定的指導和借鑒作用。

超薄面料；軋光機；軋光輥；接縫檢測

軋光機是對織布進行高溫高壓定型的專用后整理設備，用于優(yōu)化面料質(zhì)地，使其更加柔軟，提高其光澤度，從而增加其附加值。由于產(chǎn)品的特性要求不同，軋光機類型多樣，如熨平消光用軋光機、軋強光用軋光機、摩擦軋光機、軋花用軋光機等[1]。

隨著人們物質(zhì)生活水平和精神文明素質(zhì)的提高，要求服裝面料不僅“保暖、舒適”，而且要“輕薄、時尚、環(huán)?！盵2]。面料在軋光時對布面張力、金屬輥的溫度、軟輥壓力等影響因子敏感，隨著面料的薄度降低，易出現(xiàn)卷邊、起皺、云狀斑等現(xiàn)象。本文針對目前面料的發(fā)展趨勢以及軋光時影響產(chǎn)品質(zhì)量的因素，通過改進軋光輥結(jié)構(gòu)，采用兩軋輥系統(tǒng)、油加熱系統(tǒng)以及液壓加壓裝置設計了超薄面料用的軋光機。

1 超薄面料用軋光機的方案設計

1.1 主要技術(shù)參數(shù)

根據(jù)對國內(nèi)數(shù)十家織造布企業(yè)、染整行業(yè)用軋光機的調(diào)研，以及加工面料的特殊性確定超薄面料用軋光機相關(guān)設計參數(shù)，如表1所示。

表1 超薄面料用軋光機產(chǎn)品技術(shù)參數(shù)

1.2 功能要求

為了準確、自動、安全的完成超薄面料的進、卷和軋光操作，其應該滿足：（1）軋光后的面料色澤均勻、無卷邊；（2）面料從布卷輥進入軋光輥之前，能自動糾偏、軋光時感知布匹的接縫、自動分開兩軋輥；（3）軋光時的壓力和溫度可根據(jù)現(xiàn)場條件進行調(diào)節(jié)，并且鋼輥能快速冷卻；（4）減少能耗，操作方便簡單。

2 主要結(jié)構(gòu)設計

軋光機是面料加工中主要的后整理設備，主要由進布機構(gòu)、軋光機構(gòu)和卷取機構(gòu)組成，結(jié)構(gòu)布局如圖1所示。

圖1 軋光機的結(jié)構(gòu)布局圖

2.1 進布機構(gòu)

超薄面料用軋光機的進步機構(gòu)是整體結(jié)構(gòu)的基本組成部分，面料的放卷沒有單獨的電機驅(qū)動，而是在卷取輥對布的拉動下，以一定的速度進行放卷；在放卷輥和軋光輥之間安裝多個牽引輥、導布輥控制面料的走向，使之平穩(wěn)的運行。為了確保面料平穩(wěn)送入軋光機構(gòu)的確定位置，設置了糾偏對中裝置和張力調(diào)整裝置；為了提高尼龍輥的使用壽命需要接縫檢測裝置。圖2為進布機構(gòu)示意圖。

圖2 進布機構(gòu)示意圖

2.1.1 糾偏對中裝置

為了使面料進入軋光區(qū)后處于鋼輥的正中間，從而受熱均勻，提高產(chǎn)品的生產(chǎn)率需設計糾偏對中裝置。超薄面料用軋光機的糾偏裝置主要由光電感應器和對中驅(qū)動裝置組成。光電感應器利用面料對光速的遮擋感應面料的位置。如果進來的面料不在正中間，左右偏移了，光電感應器則控制馬達左右移動，從而將布帶入中間位置，結(jié)構(gòu)圖如圖3所示。

圖3 糾偏對中裝置結(jié)構(gòu)圖

2.1.2 張力控制裝置

圖4為張力控制裝置的結(jié)構(gòu)圖。張力控制裝置由進布輥、浮動輥和電位器組成，主要有兩個功能：（1）調(diào)整不同材質(zhì)厚度的面料進入軋輥時所需的張力；（2）使面料軋光前所需的張力恒定?？椢锼璧膹埩楦虞伒呐渲?，通過調(diào)整浮動輥上氣缸的氣壓來調(diào)整浮動輥的配重?？椢飶埩m當時浮動輥位于中間位置，浮動輥向上運動時表明織物張力增大，反向則減小?？椢镞\行過程中的張力調(diào)節(jié)是通過PLC檢測浮動輥電位器的電壓，電壓增大說明張力增大，電壓減小則張力減小，根據(jù)檢測的電壓調(diào)整進布輥速度，從而保證軋光前織物所需的張力一定。

圖4 張力控制裝置

2.2 軋光機構(gòu)

軋光機構(gòu)主要完成軋光工序，通過軋光輥的加壓加熱使面料達到需要的緊度，并對面料起到一定的修飾作用，提高面料的光澤度、平滑度、厚度和布幅的均勻性。超薄面料用軋光機軋光的面料“薄”，主要以滌綸和尼龍為主，根據(jù)材料特性，要求軋光時高溫高壓快速，因此此設備選用兩軋輥系統(tǒng)，即一個鋼輥和一個尼龍輥，一次軋光即可滿足軋光要求，這樣縫合通道縮短、效率提高[3]。選用油加熱方式使鋼輥結(jié)構(gòu)簡單，受熱均勻，保溫性好，且成本低，溫度控制精度高，并適用于寬幅加熱[4]。選用液壓加壓裝置，可實現(xiàn)無極調(diào)壓，運動平穩(wěn)，壽命長，且功率體積比大，易實現(xiàn)自動化。

軋光機構(gòu)的結(jié)構(gòu)示意圖如圖5所示，主要由主機架、鋼輥、尼龍輥、液壓系統(tǒng)、加熱系統(tǒng)和電機組成。液壓泵、液壓閥、油箱等組成液壓系統(tǒng)。主支架用于支撐鋼輥和尼龍輥，加熱系統(tǒng)把鋼輥表面加熱到所需的溫度，然后作用到超薄面料上，液壓缸提供軋光時所需的壓力給尼龍輥，然后傳遞給超薄面料。液壓缸不僅提供壓力，而且可帶動尼龍輥沿著軌道快速上下運動，提供縫合通道。鋼輥位于尼龍輥的上方，由電機帶動鋼輥轉(zhuǎn)動。

圖5 軋光機構(gòu)的結(jié)構(gòu)示意圖

2.2.1 鋼輥的結(jié)構(gòu)設計

鋼輥是設備的核心部件，固定在機架上。鋼輥的內(nèi)部中空，以便通入高溫油，使鋼輥具有高的表面溫度。軋光輥由軸頭、鋼管狀輥體、導油芯軸、導熱油管等主要零部件組成，如圖6所示。高溫熱煤油經(jīng)過油溫機加熱后，從鋼輥的左側(cè)的旋轉(zhuǎn)接頭進入鋼輥中心的導油管，導油管將熱油送入鋼輥右側(cè)的導油孔，經(jīng)過導油孔回到鋼輥左側(cè)，經(jīng)旋轉(zhuǎn)接頭又流回油溫機。通過熱泵循環(huán)，從而保證鋼輥中心始終通入的是具有一定高溫的熱煤油。

圖6 軋輥結(jié)構(gòu)示意圖

2.2.2 動力傳動裝置的設計及其電機的選取

超薄面料通過上下軋光輥時經(jīng)過熱軋后輸出。軋光機動力傳動裝置主要提供軋光輥的轉(zhuǎn)動扭矩，由電機、減速器和鏈傳動構(gòu)成，如圖7所示。

圖7 傳動裝置結(jié)構(gòu)示意圖

若兩軋光輥速度不一致，軋壓區(qū)內(nèi)面料兩面會產(chǎn)生摩擦，造成成品表面粗糙，影響面料的表面質(zhì)量，應要求兩軋光輥輥面線速度相同。為使兩軋光輥速度相同，尼龍輥采用單向軸承，當兩軋光輥夾持喂布時尼龍輥的驅(qū)動脫開，由鋼輥帶動尼龍輥轉(zhuǎn)動，確保兩只軋光輥運動的同步性。

軋光輥驅(qū)動電機的選擇：超薄面料的牽引力Fr=300 N，鋼輥最大工作軋力Fn=800 000 N，摩擦系數(shù)=0.02，軋光輥速率n=47 r/min，軋光輥半徑r=0.2 m.

軋光力矩：

電機功率：

由于電機額定功率P0≥Pw，所以取P0=18.5 kW.根據(jù)驅(qū)動電機的功率、轉(zhuǎn)速，選用三相異步電動機。電機型號為YEJ180M-4-18.5 kW，電機功率為18.5 kW，電機同步轉(zhuǎn)速為1 450 r/min.

2.3 卷取機構(gòu)的設計

圖8是軋光機的卷取機構(gòu)示意圖，主要由機架、牽引輥、錯邊輥、張力檢測器、卷取箱組成。卷取箱里的伺服電機驅(qū)動收布輥旋轉(zhuǎn)進行收布。張力檢測器檢測布面張力，收布過程中控制好薄布的張力控制是十分關(guān)鍵的，張力過大導致薄布拉長，速度過小導致薄布處于松弛狀態(tài)，容易產(chǎn)生疊壓。由于布邊存在毛邊，毛邊較厚，錯邊輥將布料稍微錯開，防止卷取輥直徑在逐漸變大的過程中，產(chǎn)生厚邊，從而出現(xiàn)起皺現(xiàn)象。導布輥順著布料的方向轉(zhuǎn)動，減小摩擦。

圖8 卷取機構(gòu)的結(jié)構(gòu)圖

根據(jù)以上設計制作的薄面料用軋光機樣機如圖9所示。

圖9 薄面料用軋光機樣機

3 結(jié)束語

本文為了滿足服裝面料“輕薄、時尚、透氣”的要求，針對軋光面料“超薄”的特點，超薄面料用軋光機進步機構(gòu)中設計了糾偏對中裝置和張力控制裝置；軋光機構(gòu)中改進了軋光輥鋼輥的結(jié)構(gòu)，利用熱油加熱，尼龍輥上壓裝置采用液壓式；卷取機構(gòu)中設計了張力檢測裝置和錯邊裝置。運行結(jié)果表明，此設備操作簡單，運行可靠，軋光后的面料光滑、柔軟、透氣，無卷皺和云狀斑現(xiàn)象，生產(chǎn)效率高。

[1]李冶．國外家用非織造布的發(fā)展[J]．非織造布，2001，9（1）：35－38．

[2]隋全俠.細旦錦綸超薄面料的開發(fā)實踐[J].現(xiàn)代絲綢科學與技術(shù)，2015，30（3）：3-5.

[3]S．Schwenkner，P．van Rüth Andritz Küsters公司（德國）用于產(chǎn)業(yè)用紡織品的新型軋光工藝[J].國際紡織導報，2013，41（7）：69-71.

[4]翟建.非織造布軋光機的設計與開發(fā)[J].機械設計與制造工程，2015，44（7）：51-53.

The Structure Design and Development of Calender for Ultra Thin Fabric

LIU Feng，ZHU Nian-hua
（Mechanical&Electrical Department，Nantong College of Science and Technology，Nantong Jiangsu 226007，China）

According to the development trend of modern fabrics“thin，smooth，ultra light”，the ultra-thin fabric calendering machine was designed in this paper.The calendering machine have a rectifying deviation device and a tension control device，etc，and improve structure of the steel roller，and use the two roller system，and use the method of oil heating and hydraulic pressuring.Experiments show that the fabric color is bright and symmetrical and the cloth coiling without wrinkling and cloudless spots phenomenon after calendaring.This design can draw some guidance and reference to design development of calendering machine and pro-duction trial.

ultra-thin fabric；calendering machine；calendering roller；seam detection

TH122

A

1672-545X（2016）11-0109-03

2016-08-18

劉楓（1969-），女，江蘇南通人，講師，在讀研究生，主要從事機械設計制造、自動化、CAD/CAM技術(shù)的研究。