劍桿織機機外大卷裝卷布裝置的設計

游 敏

（廣東豐凱機械股份有限公司，廣東 佛山 528300）

織機在卷取運動時將織物有規律地引離織口，卷取到卷布輥上。隨著新型織機的使用，對卷取機構的要求越來愈高。傳統的卷取機構已不適應新型織機高速化和生產品種多樣化的要求，所以新型的卷布裝置應運而生。機外卷布裝置是一種獨立于織機的卷布裝置。該裝置首先通過導布輥把織物引出織機，再在織機外將織物收卷成型，其所能卷繞的最大卷布織物不受織機內部空間的制約，所卷繞織物的連續長度理論上僅取決于經軸所卷繞的經紗長度。所以，織造高檔面料或毛巾類、工業用布、帆布和牛仔布等厚重織物時常采用機外卷布裝置。近幾年來，我國在制造劍桿織機裝置方面加大了研發力度，整體技術水平迅速發展。但在機外卷布方面，目前國內研發生產的廠家寥寥無幾。而傳統的卷布裝置已不能適應織造厚重的織物品質，存在更換卷布輥時間短、影響織造效率和布匹卷取不緊密等問題。

本設計介紹了自主研發的機外大卷裝卷布裝置的設計原理及結構組成，同時對減少更換卷取輥次數，提高織布廠織造效率，提高布卷成型質量等因素進行了分析。

1 傳動方式的確定

機下大卷布裝置結構尺寸較大，轉速緩慢，因此我們選用摩擦輪傳動作為傳動方式。如圖1所示，大卷布裝置采用雙卷取輥結構，卷布輥放在兩個卷取輥之間，卷取輥1和卷取輥2依靠摩擦力帶動卷布輥旋轉，實現卷布功能[1]。

圖1 大卷裝卷取原理示意圖

設定卷取輥1上的鏈輪齒數比卷取輥2上的鏈輪齒數少2齒，會造成兩個卷取輥之間存在速度差，即卷取輥1的轉速比卷取輥2的卷速快一點，從而使得布面從握持點T1至T2有一個恒定而較小的張力，不但可以防止布面起皺，而且還可以使卷布更為緊密。

2 傳動比的計算

本裝置采用型號為92BL（3）D120-30H（ST）的伺服電動機作為動力，伺服電機前聯接一齒輪減速器，通過電控系統控制伺服電機的轉速，從而實現調節卷布速度。伺服電機的最佳工作轉速范圍為60～3 000 r／min。

伺服電機轉速、織物緯密、織機轉速的關系如式 （1）[2]：

其中：

n：伺服電機轉速，取n=60；

i1：擺線針輪減速器傳動比；

i2：卷布裝置的傳動比；

D：卷布輥直徑，cm，取卷布輥直徑D=27；

π：圓周率；

N：織機轉速，r／min，范圍為 200～350，為保證變頻電機轉速n能滿足要求，取最小值N=200 r／min。

ρ：織物緯密，根／cm，玻璃纖維布的緯密較稀，一般為1～18根／cm。由式 （1）可知，緯密越大，伺服電機轉速越低，為保證伺服電機最低轉速能滿足要求，取ρ=18。

代入式 （1）， 有

化簡后有

減速器的傳動比有29、35、43、59、121、187、289等幾種。為了避免大卷布裝置的傳動比過大，級數過多，這里選用傳動比為121的擺線針輪減速器，則：

如圖2所示，兩個卷取輥分別通過伺服電機上雙鏈輪傳動，選取卷取輥1上的卷布齒輪齒數Z4=40 T，節距P=12.7，卷取輥2上的卷布齒輪齒數Z5=42，節距P=12.7，通過i2=42／3.785，算出電機上的雙鏈輪齒數為11T，

于是有：

當N=350，ρ=1時，伺服電機達到最大轉速，這時n=5.4×350／1=1 890

故伺服電機轉速n始終在工作轉速范圍內，滿足要求。

圖2 傳動示意圖

3 張力輥感應裝置的設計

機外卷布裝置在把織物卷繞成型過程中必須對被卷取織物的張力進行嚴格的控制，其原因有：一方面，不同的織物工藝上需要不同的拉伸比，而不同的拉伸比需通過不同的織物張力來實現；另一方面，為了保證織物的卷繞質量，織物張力在整個卷繞過程中必須保持恒定或按某種規律 （如織物張力隨卷布直徑的增大而逐漸減?。┳兓?，若織物張力過大，會造成織物內部網格增大或因經紗應力導致織物損傷[3]；若織物張力過小，可能會因為織物過于松弛引起布皺褶或跑偏，影響織物卷繞質量， 所以應增加張力感應裝置，隨時檢測張力，原理如圖3所示。

圖3 張力輥感應原理圖

張力輥4固定于擺動支座1上，擺動支座1與擺動臂2通過螺釘緊固形成一個完整的張力感應臂，擺動臂2上用2根拉簧連接，通過調節彈簧固定座5的位置而改變拉簧力度而調節感應后梁的擺動幅度，從而調節布匹張力，而位移傳感器6通過檢測與擺動臂2的距離，將信號傳給電控系統來控制張力。

4 加壓結構的設計

卷布筒在卷布起始的時候只是一根光的空心軸，為了避免摩擦力不夠導致卷布輥打滑，也為了使布卷得更加緊密，可以在卷布輥上增加一加壓輥5，如圖4所示。

圖4 加壓輥傳動示意圖

通過三相異步電機傳動鏈輪，再通過聯軸器與傳動軸6相連接，傳動另一側的鏈輪，左右兩側都有鏈輪1與鏈條2，通過固定環使加壓輥5放在托座4上，在立柱3的槽內通過鏈條上下移動 （左右側相同原理），在傳動軸6上有一掛鉤，當下布時可將加壓輥掛入在鉤上，這樣方便操作。

圖5 大卷裝裝配示意圖

另外，立柱3除了是該加壓機構支撐外，還是卷布筒在橫向方向上的約束及導向作用，布匹在兩個立柱之間卷動，保證卷取的布匹整齊美觀。此外獨立大卷布裝置上一般都配置腳踏板 （如圖5），織物在腳踏板下機通過，所以并不影響擋車工操作織機。

5 結果分析

機外卷布裝置性能的優劣主要取決于織物卷繞過程中織物張力的控制精度。目前國內大卷布裝置大部分采用機械驅動方式或采用減速電機與變頻器相結合的控制方式，織物張力的控制精度較低，布卷的成型質量較差，而本文介紹的大卷布裝置采用電氣控制，且張力檢測采用位移式張力傳感器，檢測系統中傳感器與機械緊密地結合在一起，從而檢測出實際張力值，織物張力控制精度高。另外，機外卷布裝置主要靠調節電機轉速達到張力控制的目的，因此電機調速性能的好壞是一個非常關鍵的因素，以前的織機外卷布裝置多采用磁粉離合器與制動器的組合直接對張力大小進行控制，但由于磁粉離合器本身磨損嚴重，精確度低，影響收卷效果；而采用直流電機，又因為其電機刷換器易磨損，易老化、易產生電火花，控制精度不高等因素，影響著織物的收卷質量，而該裝置采用伺服控制技術，這樣不但可以使機外卷布裝置結構相對簡化，而且收卷更容易，動態響應更快，同時可使機外卷取裝置的張力控制具有良好的跟隨特性，更精確地對織物張力進行控制，使布卷成型質量好。目前該卷布裝置已進行生產試驗，正式投入生產使用，并得到用戶的肯定。

6 結論

織造工業用布等厚重織物大卷裝裝置的開發和應用，為我國紡織機械增加了一種新的品種，填補了國內同類產品的空白。上述自主研發的劍桿織機機外大卷裝卷布裝置的各項性能指標均達到了設計使用要求，可滿足織造高檔面料或毛巾類、工業用布、帆布和牛仔布等厚重織物工藝特點和使用特性的需要。該機構的開發和應用，具有廣闊的市場前景。

[1] 張志凱.大卷裝機構的類型及設計要點 [J].紡織機械，2009(1)：29-31.

[2] 張洪.織機大卷裝機構改進設計探討 [J].中原工學院學報，2004（4）：31-33.

[3] 朱庭強.織機布卷大卷裝的研制及探討 [J].棉紡織技術，1993(4)：44-45.