圓筒針織物預縮機的機械及電氣性能分析

[摘 要>文中系統介紹了圓筒針織物預縮機的機械、電氣性能，詳細說明了預縮機的工作原理和整臺設備的生產工藝全流程，并對進布、超喂、汽蒸、預縮、溫控、操作等不同階段的作用和特點作了分析和介紹。

　　前言
　　圓筒針織物是由線圈相互鉤織而成的，紗線經過前處理、染色、水洗等工藝過程后，線圈徑向被拉伸，尺寸變長，緯向線圈收縮尺寸縮短。如果維持這種狀態，用松式烘干機處理后，恢復了部分形變，導致“干燥定型”形變，織物內部仍然殘存部分內應力。當針織物再度潤濕時，由于內應松馳，使纖維和紗（線）的長度縮短，而構成織物縮水。若用老式呢毯定型處理，由于呢毯薄（10mm左右），難以達到預縮的有效目的，只能作為一種定型處理。若用阻尼式預縮機處理，其柔軟豐滿性又難以達到高擋內衣的要求。上世紀九十年代起，國外針對圓筒針織物的預縮有了專用的雙面筒狀針織物呢毯預縮設備。我廠在上世紀九十年代中期就引進了意大利FERRARO公司的圓筒針織物預縮機，經考察對比，現在看來，其工藝流程、機械、電氣原理還是比較先進合理的，其徑向預縮率最大可達18％，縮水率可控制在2％以內。隨著新技術的應用和發展，預縮機也有了創新和提高。目前，國內不少廠家也能生產，其工藝流程和機械原理基本相同，一些自控裝置和設計手段則緊跟著國際最新發展潮流。
　　1 圓筒針織物預縮工藝流程
　　圓筒針織物預縮機是一種雙面呢毯機械預縮定型設備，經其處理后的針織物，可實現織物豐滿、柔軟、爽滑的特點，廣泛用于天然纖維及其合纖針織物預縮定型整理。
　　筒狀針織物的預縮工藝流程：
　　折疊狀圓筒針織物（松式烘干后）→自動松式喂布→超喂擴幅→汽蒸復原→雙面預縮定型→冷風消光定型→自動疊布和打卷。
　　2 自動松式進布
　　自動松式進布裝置的作用是將已折疊圓筒針織物變為松馳式平幅并以定量方式不間斷給預縮機喂布，保持進布張力均勻一致。它由機架、表面粗糙的橡膠導布輥、J型存布箱、滑板及光電控制系統組成。
　　粗糙面導布輥帶動織物落人J型存布箱并以小S型堆布形式存于滑板上，同時釋放折疊層間擠壓形成的應力，光電開關自動控制存布量，要求自動喂布處理后，進布張力始終保持均勻一致，針織物的各點克重相同。
　　3 自動超喂與汽蒸
　　超喂是預縮的關鍵工序之一，必須根據針織物的結構、紗線纖維類型、針織物顏色、布面干濕程度等諸多因素加以考慮。如預縮量過大，容易造成“樹皮皺”，預縮量過小，手感不夠豐滿，難以達到預縮效果。因此，要根據各廠實際情況不斷積累經驗數據，儲存到微機中。最好烘干的針織物不要過24小時，即開始預縮處理，否則織物太干預縮效果不夠理想。
　　老式圓筒針織物定型機的超喂擴幅裝置主要是由撐布架完成，中間有支撐桿連接桿，幅寬調節靠改變支撐桿長度來完成。一般每臺機器至少配置三套撐板才可完成各種幅寬操作需要，操作工序繁雜，并且超喂輪與撐板滾輪擠壓力非常大，易使織物形成無法恢復的壓力痕跡。
　　自動超喂裝置采用具有專利技術兩對擴幅器，無需手動，無需停機，即可自動調節織物的寬度。擴幅器兩邊裝有磁浮裝置，兩邊互不連接。兩邊的擴幅器上的滑輪被擴幅裝置抱合。抱合輪可無級調節進布速度，遇針織物破洞自動探測停機。擴幅器上還裝有一條貫穿前后的傳送帶，由超喂輪帶動實現積極送布，消除了傳統撐板難以克服的緯斜，超喂處理后織物紋路平整清晰無軋痕。通過汽蒸后，稍有變形的纖維很容易恢復原狀，基本上消除了徑向作用力的影響。
　　4 針織物的預縮
　　預縮機構由呢毯、阻尼板、電加熱烘筒、進出布軸輥和張力糾偏輥組成。呢毯是由合成纖維針刺編織并粘合而成，表面無連接痕跡的圓筒狀織物，厚在20～25mm不等，寬根據所購機器而定，其中有1500mm、1800mm和2500mm（可雙幅進布）等幅寬可供選擇。手感毛絨富有彈性，耐溫耐磨。理論上呢毯越厚預縮效果越明顯，但實際上往往由于呢毯的制造和機械的條件限制，目前，實用呢毯厚度僅在20～25mm之間。
　　電熱烘筒（直徑400mm）其內部充人了占2／3空間的惰性導熱油介質，中間放置一套絕緣電熱管。工作時，電熱管發出的熱量通過導熱油介質傳至烘筒表面，烘筒外表面溫度分布極其均勻，烘筒外表面經鏡面拋光處理，光滑耐磨不脫層，織物的熨燙定型過程在此表面完成。
　　阻尼板由聚四氟乙烯材料制成，表面光滑，質地硬而富有彈性，厚3mm左右。它是把針織布導入預縮過程的關鍵元件，它與呢毯的夾角可視預縮率要求的大小而進行調節。進、出布輥與張力輥組合（共三根輥）可調節呢毯的拉伸和彈性恢復變形，進、出布軸輥直徑的確定，是由機械原理以及呢毯折彎角與使用壽命等因素綜合計算得出的。其中進、出布輥兩端位置固定不變，張力糾偏輥兩端與電熱烘筒兩端的離距視呢毯的偏向大小自動調節。張力糾編軸輥是主要保證呢毯始終沿輥筒中央位置運行的調節保障。
　　針織物的預縮定型原理：呢毯運行到進布輥表面時，呢毯外表面被拉伸，當織物經超喂、擴幅及汽蒸過程后運行至呢毯與阻尼板之間時，由于織物與呢毯之間磨擦力遠遠大于與阻尼板之間的磨擦力。此時，阻尼板可起到堆集織物，使織物緊貼呢毯的作用。因而織物緊貼在呢毯表面上運行，當呢毯脫離進布輥沿烘筒表面運行時，呢毯表面開始徑向收縮，布面也跟隨呢毯表面開始收縮，脫離阻尼板后布面被夾持在烘筒與呢毯之間，由于烘筒的高溫，織物被熨燙定型，尺寸縮短并被固定下來，預縮過程完成。同理，第二預縮單元完成織物另一面的預縮定型整理。經此預縮處理后，針織物的單位克重增加，殘余內應力基本消除。
　　調整呢毯與阻尼板之間的夾角可改變織物預縮量的大小。當夾角變小預縮率增大。反之夾角增大預縮率減小。實際生產操作中可通過檢驗織物克重來控制縮水率的大小。克重增加意味著縮水率的減小。反之，克重減小，縮水率增大。克重增加太多甚至可能會出現負縮水率。
　　生產實踐中，織物縮水率的大小還與前道處理工序密切相關，特別是烘干處理工序。
　　多層松式烘干機由于烘干路徑長，所需風量均勻柔和，烘干過程中織物所受張力小，可以充分地自然回縮，殘余應力最小，需要的預縮量最也小。圓網烘干機是一種比較落后的設備，它采用吸風式烘干，烘干過程中針織物受風力作用緊貼不銹鋼制圓網，難以自然回縮，內應力被保存下來，所需要的預縮量也大。
　　5 智能溫控系統
　　溫度是預縮定型的關鍵因素之一，不同的纖維，預縮溫度也不同。可根據纖維的定型溫度來確定預縮溫度。同時還必須考慮車速對預縮的影響，預縮機的設計車速為，0~40m／min，一般預縮機的實際車速控制在20m／min以內為宜，如要二次預縮車速可以快些。溫度準確均勻、穩定是保證產品質量的重要環節。近年來，智能溫控系統在圓筒針織物預縮機上的應用，大大提高了烘筒的溫控精度。
　　老式溫控系統采用溫度探頭在烘筒表面磨擦，得出表面實際溫度后傳送給溫控儀，由溫控儀根據設定來作出送電加熱和停電降溫的指令。由于電熱管加熱惰性導熱油有一定的傳導時間，使得烘筒表面溫度和電熱管實際溫度有一定的時間差距。當烘筒表面到達設定溫度把信號傳給溫控儀時，電熱管實際溫度早已超越設定溫度。當電熱管停止加熱時，烘筒表面溫度已超過設定溫度。當表面溫度回落到低于設定溫度時，烘筒電熱管又會自動控制通電加熱升溫，電熱管實際溫度與烘筒表面實際溫度始終存在溫差，隨著時間的延長溫差變小。如此循環往復，溫度始終在設定點附近上下波動，有時波動范圍達±6℃。為了達到150℃以上的溫度，還需分階段升溫，時間、電能被毫無意義的消耗浪費，預縮質量得不到保障。
　　智能溫控系統由可控硅功率模塊，熱電偶、電熱管、移相觸發器、智能溫控儀組成，溫控儀采用PID（光離子檢測）模糊控制技術，參數自整定，并具有儲存記憶功能，溫控儀自動測算系統平衡時所需功率大小，并發出指令信號給移相觸發器，移相觸發器發出脈沖信號控制可控硅導通角實現功率調節以維持系統平衡，這樣電熱管始終持續工作在低電壓、低功率狀態，溫度自動維系在設定點上，無波動現象，織物預縮定型質量均勻一致，電熱管始終持續工作在功率狀態，保證了系統的節能和電熱管壽命的延長。
　　6 精密疊布與自動打卷
　　正常情況下圓筒針織物的門幅通過自動擴幅器作用，以及預縮定型過程，門幅大小基本穩定。但為使圓筒針織物在降溫過程和搬運過程中的門幅穩定和產品的美觀，精密疊布和自動打卷裝置可輕松滿足人們的需要。
　　精密疊布裝置由機架、自動壓布桿、導布輥、自動升降臺以及感應探頭、油壓機械系統和電氣控制系統組成。
　　自動打卷可保證筒狀針織物以卷繞方式成卷筒狀方便搬運，但打卷過程也有一定的徑向拉力。所以多數情況下都采用精密疊布方式。兩個羊角導布輥以一定的速度把預縮定型并冷卻好的圓筒針織物自上而下送到疊布臺。與此同時，由變頻器控制的馬達以一定速度使兩個羊角導布輥左右往復擺動。兩邊的壓布桿有規律地把卷曲的布邊壓平并固定好。壓布桿上裝有微動感應器，每壓一次則疊布臺下降一級。當筒狀針織物需斷開時，疊布臺下的微電動機帶動臺面上的橡膠帶把已折疊好的一匹布轉移到疊布臺的另一側供操作人員處置。除靜電裝置還可保證人身安全，避免靜電干擾，整個疊布過程自動完成。
　　7 觸摸屏式操作系統
　　圓筒針織物預縮機的自動化程度較高一般只需兩人操作。不同的幅寬、不同的預縮率要求、不同克重的織物，不同的纖維處理溫度、速度參數均可在觸摸屏式操作系統中設定。圓筒針織物預縮機控制系統較為復雜。老式的控制系統，電器的機械裝置、連接點過多，系統工作安全性能差。
　　當前紡織染整設備采用彩色液晶觸摸屏式操作控制已成為時尚，大大提升了染整設備的自動化水平和安全性能。最新產品的圓筒針織物預縮機觸摸屏式控制操作系統由觸摸屏、可編程控制器（PLC），傳感器、專用程序軟件組成。集成化程度高，大大降低了因電氣元件質量問題而引發安全事故的可能。機上的所需工藝參數和指令均通過觸摸屏輸入一目了然。工藝參數和指令信號輸入PLC后，專用可編程序控制器把信號處理并交給氣動開關、變頻器等執行元件，使機器按給定命令運轉。每組最佳工藝參數均可作為樣式保存，所有工藝參數均有中英文對照顯示，前屏可顯示預縮率、緊急鬧鐘等，后屏可顯示計碼和時間。基本實現了數字化操作管理。
　　8 結束語
　　圓筒針織物預縮機作為高擋內衣不可缺少的加工設備之一，其產品質量如軸承、輥筒、氣動、電氣等零件還有待于提高。另外，呢毯的國產化、使用壽命和價格等問題，也應引起國內制造商和用戶的高度重視。