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类型卷布机工作原理及设计.pdf

  • 上传人:天天快乐
  • 文档编号:575502
  • 上传时间:2018-04-12
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    1、目录 中英文摘要、关键词 (1) 前言 (2) 第 1 章 综述 (3) 第 1.1 节 我国纺织业及纺织机械行业发展概 述 (3) 第 1.2 节 现有卷布装置调查与分析 (6) 第 2章 定张力卷布机构方案设计 (10) 第 2.1 节 大卷取装置 总体方案设计 (10) 第 2.2节 定张力机构方案设计 (11) 第 3章 定张力卷布机构 结构 设计 (14) 第 3.1节 链传动设计 (14) 第 3.2节 摩擦离合器设计 (17) 第 3.3节 花键 设计 (19) 第 3.4节 弹簧设计 (21) 第 3.5节 轴承的选用 (23) 第 3.6节 齿轮 设计 (24) 第 3.7节

    2、 轴的强度校核 (28) 第 3.8节 定张力机构的 三维 装配模型 (31) 第 4章 总结与体会 (33) 参考文献 (34) 致谢 (35) 附录 : 机构装配图与零件工作图 (36) 任务书、中期检查表 、 文献综述、 外文文献 及中文翻译稿 答辩记录表、成绩评定表 1 摘要 摘要 :论述了织机大卷取装置 的设计原理 ,设计 了可以 进行大布卷卷取 的 机外卷布装置;为在卷取过程中维持布中张力恒定,提高 布卷 质量,本设计提出 了 一种带力矩补偿机构的卷布装置,此装置具有结构简单、 性能优越、安装调整方便等优点。 对其进行了详细的结构设计, 并完成机构三维模型的建立 。 关键词 :织机

    3、;机外卷布装置;定 张力 机构;设计;三维建模 Abstract Abstract: Describe the theory of large package of loom; design the outside convolution mechanism to get large package; in order to keep the face tension permanent and improve quality of the cloth, this design develops a new convolution mechanism with compensative mec

    4、hanism of moment; this mechanism is simple, good and convenient of fixing and operating. Key words: loom; outside convolution mechanism; permanent tension mechanism; design; modeling 2 前言 卷布装置是 织机的一个重要组成部分, 其 作用 是在布织好后将其有序收集起来。 为了减 少 上轴数量 、布机停台时间, 减少 布的浪费和 用工 , 提高生产效率, 增加经济效益。希望每个布卷 能 卷绕 更长 的布 ,本文对此

    5、提出机外大卷布装置的设计方案。 为提高布卷 质量,在卷取过程中要 维持布中张力 基本 恒定 , 很多设计采用了诸如单独恒转矩电动机或无级调速电动机甚至采用电气控制箱等方法对张力进行控制,而这无疑会使结构复杂、成本过高、使用调整不便。而 本文提出一种 机械式 带力矩补偿机构的定张力卷布机构,其卷布力矩 能随 布卷直径的 增大 而增大从而维持布中张力基本恒定。 并完成其各个零部件的 具体 设计及三维建模。 3 第 1章 综述 第 1.1节 我国纺织业 及纺织机械行业发展概 述 (一)我国纺织业发展现状 纺织业在我国的国民经济发展中一直占据着重要地位 ,棉纱、棉布、呢绒、丝织品、化纤、服装等产 量均

    6、居世界第一位,服装出口也多年 始终保持着世界第一位。中国已成为全球纺织领域中最引人注目的地区之一 。 近几年来 我国 纺织品出口量稳步增 长 ,我国规模以上纺织企业经营状况日渐好转,亏损面 不断下降。 在 原材料、劳动力价格上涨、出口退税下调、人民币升值等诸多因素的影响下,我国纺织品服装出口的绝对数量仍然保持稳步上升态势。 1.我国纺 织业发展中存在的 问题: ( 1) 要素成本上升,整个行业的盈利空间缩小。近年来 ,我国纺织行业的生产原料、劳动力成本、商务经营成本逐渐上升,而 纺织品 及 服装的市场需求却受到竞争压力不能盲目调高价格,致使销售成本增速水平快于销售收入增速水平,销售成本占销售收

    7、入的比重逐渐上升,行业利润被逐渐削弱。 目前我国纺织行业的平均利润率仅为 3%。 ( 2) 人民币汇率升值,使得我国纺织品服装产品出口价格优 势减弱。长期以来,我国纺织品服装的出口价格优势是保障其具备国际竞争力 的重要因素。而随着人民币 的升值,纺织产品的出口价格优势正在 减弱,虽然企业可通过提高产品价格的方式来传递一部分升值的影响,但企业的议价能力将随着人民币升值幅度的提高而递减。 ( 3) 贸易摩擦和制裁,给纺织品服装出口带来一定的负面影响。这两 年我国与欧美市场一度僵持的纺织品贸易争端,使得 一些欧美买家将其订单转移到了印度、东南亚等市场。 这在 一定程度上影响了我国对欧美市场纺织品服装

    8、出口的增长。而 一些 国家对我国 频繁使用 反倾销等贸易保护手段 ,也影响了我国的 纺织品出口环境。 比如一些外向型纺织企业拿不到足够的订单。于是,部分纺织企业将目光转向了国内市场,一些出口转内销的产品价格大幅跳水,结果将导致企业的利润空间被压缩,一些企业 甚至 将面临倒闭的厄运。 ( 4) 由于投资增长 过快 造成的产能过剩 提升 了 行业的经营风险,这些问题的解决需要政府和企业人士的共同努力。 2.我国纺织业发展前景 ( 1) 国 内经济持续快速增长,必将进一步拉动我国纺织品市场需求。近 几 年我国 GDP实际增长 都 稳定 在 8%以上 ;而完善社保、提高最低工资、保护农民工利益等措施力

    9、度的不断加大,加上居民收入的持续提高, 预计 以后几 年社会消费品零售总额增长将继续加快。 ( 2) 世界经济继续走强,必将促进国际贸易的进一步增长,我国纺织出口,仍将面4 临国际经济贸易持续增长的有利环境的支持。 ( 3) 但 我国纺织业 的 发展 也面临 一些不利因素,首先,人民币继续升值,将给纺织品服装出口带来压力。 从而给纺织出口企业带来压力。 其次欧美设限和贸易摩擦带来的不稳定的贸易环境,客观上给我国纺织主要竞争对手提供了难得的发展机遇,使得我国纺织出口增长面临着严峻考验。 3.我国纺织业发展出路 企业必须向 高附加值的方向 对出口产品结构进行优化,通过增强创新等渠道 来寻求新的竞争

    10、优势。 要实现从纺织大国到强国的转变,应在稳定市场份额的前提下,通过加快行业结构调整、促进产业升级、鼓励企业提高自主创新能力、加大新产品开发投入、积极培育自主品牌建设、规范环保、劳动用工及社会保障等方面来提升行业的整体竞争 力。 (二)我国纺织机械行业发展形势 由于我国是一个纺织大国,这就决定我国纺织机械需求量很大。据统计,全球纺 织机械一半在中国,中国为全球纺织机械最大买家。但 我国自己品牌纺织机械的竞争力很有限。 比如, 德国的纺织机械年产 40亿欧元,出口 的占 90 多 ;意大利纺织机械年产 35亿欧元 ,出口 的占 70。韩国出口到亚洲的就占其产值的 75。而我国纺织机械出口 的仅占

    11、全部的 15, 而 同年进口的纺织机械则为当年出口额的 8 5 倍。这就说明了两个问题,一是我国的纺织机械仍然处于 “ 内向型 ” ,二是纺织机械依然有比较广阔的市场。但是,如何进入市场、占领市场则值得我们认真思考。 不过近年来我国 纺织机械产品 的竞争力逐步上升, 一些设备不但 基本满足国内生产需求,而且对外出口逐年增长。这些国产设备由于具有较高的性价比,不 但为我国节约了大量的外汇,而且为纺织企业降低设备成本、赢得效益 做 出了重要贡献。 从去年我国纺织机械 进口金额来看, 其 趋势依然下滑。 各 企业的进口额也呈负增长。 这说明国产纺机在技术上取得的进步已为纺织企业所认可。 国产纺机今后

    12、有较大的施展空间,只是不能再延续以往的低水平。 国内、国际市场对我国纺织机械产品的需求稳增,且政策面扶持力度加大,因此国内纺织机械业整体向好的趋势将保持不变。我国纺织机械业开拓国际市场将是重点。 但是 我们 与国外的差距不容回避。技术装备整体上比国际水平低,精梳机、无梭织机、自动络筒机、气流纺、喷气织机主要依靠进口,紧密纺设备国内生产的质和量上不能满足需求。去年的一份统计资料也显示了国内纺织 企业对这些国外先进设备的强劲需求 ,所以,我们必须提高自己的技术水平,进行有效的创新,增强国际竞争力。 (三) 我国纺织机械行业发展 的 出路 和方向 1.我国纺织机械发展的根本出路是进行科技创新,以市场

    13、需求为导向,生产出高档次5 设备。提高产品附加值,增强竞争力。 技术升级迫在眉睫 , 走新型工业化道路是我国纺织工业 “ 十一五 ” 规划的核心思想 。要 提高生产效率,改进产品质量,实现产业的整体升级 。 ( 1) 把 质量 做 好 , 将其 贯穿于纺织机械产品技术、过程技术和组织技术的全 过程,贯穿于纺织机械的零件、部件加工的各个工序, 及 产品总装、 调试直 到用户现场的安装调试和售后服务工作的全过程 。要真正把纺织机械产品做 “ 好 ” 。 ( 2) 要 培养人才,留住人才,使他们 创业有机会,工作有平台,发展有空间。 可 以组织实施产学研相结合,使科研开发、院校教育与生产实践紧密结合

    14、,使科研教学有的放矢,使科研教学项目通过生产变成生产力。 ( 3) 在开拓市场方面, 要 先 立足内需,再发展外销。因为我国本身就是全球 纺织机械的最大市场,必须先保证国内市场份额的占有率。然后走出去, 参与国际竞争。 2.纺织机械发展的最大方向是高速高效,高自动化。 利用自动化提高生产效率,提高灵活度,改善纺织质量 。而实现这些方向就要不断进行 创新 。另外 绿色纺织 更是以后纺织机械 创新 的方向 。 现在“ 绿色纺织 ” 成为纺织工业发展的突出主题。提高资源利用效率,减少消耗,降低成本,有效防治污染的技术设备受到企业的欢迎; 舒适、健康、可生物降解的环保型纤维受到 全世界的关注。在这样的

    15、大背景下,高效、节能、环保型纺织机械成了新一代纺织机械的发展方向。 ( 1) “ 高效 ” 是新一代纺织机械发展的目标。为适应产业国际化竞争,现在 纺织企业都希望在保证生产质量的前提下,尽可能提高效率 , 使得高效率,高速度的纺织机械成为发展趋势。如新型剑杆织机的引纬率、精 梳机的钳次、转杯纺的转速等近年来得到迅速发展和提高;继清梳联之后,粗细联、细络联等设备将成为新的投资热点;与此同时高效成套设备的生产线也成为发展的重点。 ( 2) 节能型纺织机械与技术的发展潜力很大,如无水或少用水的印染、印花机械,在线监测自动控制温度的烘干设备,节能型空气滤尘设备、节能型 的 空调及节电机、变频器等都深受

    16、 欢迎。现在企业在进行技术 改造设备选型时,节能是一个是非常重要的标准 。 ( 3) 环保型纺织机械与技术主要涉及清洁生产和废弃物两大方面。前者为 “ 源头预防 ” ,后者为 “ 末端治理 ” 。所谓清洁生产,是指改进设计 ,使用清洁能源和原料,采用先进的工艺技术和设备,通过改善管理,综合利用等措施从源头削减污染,减少或避免 生产、销售及产品使用过程中污染物的产生和排放 ;而废弃物的处理主要是对纺织生产过程中行形成的 “ 废物 ” 进行回收再利用、可分解处理获焚化销毁,而不污染空气。 高效、节能、环保型纺织机械的开发是一个长期的任务,必然带来设计理念的变革,需要机械制造企业及时跟踪行业发展趋势

    17、,熟悉纺织工艺的变化 , 根据纺织企业的需求进行产品研发。 6 第 1.2节 现有织机卷布装置的调查与分析 卷布装置的作用就是在布织好后将其有序收集起 来。织物由卷取辊引离织口后,经导布辊卷绕到卷布辊上,形成 织物卷装 。随着织造的进 行,布卷直径会逐渐增大,为 保持布卷圆周线速度的恒定 ,卷布辊的转速应随布卷直径的增大而降低 。 (一)卷布装置的分类 目前常用的卷布装置按卷布辊传动的方式, 可分为外周传动型和轴心传动型。 1.外周传动型 外周传动型卷布机构是依靠与布卷外周的摩 擦,由卷取辊(糙面辊)直接传动布卷,其结构较简单。它又可分为机内和机外 两种类型。 图 1-1 1 刺毛辊 2 导布

    18、辊 3 布卷 图 1-2 4 加压弹簧 5 布辊托架 1 卷取辊 2 卷布辊 3 布卷 ( 1) 机内 外周传动卷布机构 如图 1-1 所示,由于加压弹簧 4 的作用,使布卷压在刺毛辊 1 的表面,这样就保证了布卷表面与刺毛辊表面线速度始终保持一致,布卷表面的线速度不会因直径的变化而变化,从而使织物张力前后一致。此种形式结构简单,多用在一般的棉织机上,配置在机内,故布卷 不能做得很大。 ( 2) 机外分离卷布机构 这是安装在机外的外周传动卷布机构,适用于大卷装, 如图 1-2 所示 。卷绕辊 1 通常 由单独的力矩电动机传动,将织物引出织造区,经过 导布辊 ,在一对同 向转动的糙面卷布辊 2

    19、上形成布卷 3。由于布卷是受表面传动,从而保证了从小卷装到大卷装的过程中具有恒定的卷绕线速度。力矩电动机设定输出一恒定转矩,以牵引织物和驱动织物卷装回转。当外力矩发生变化时,电动机将改变转速,以便在新的条件下达到平衡。为了使织物卷装与卷布辊之间 的作用力不至于因卷装重量的增加而发生变化,在一些场合,织物卷装的重量由 其他装置(如液压装置)承受 ,卷布辊仅作驱动卷装回转7 之用,力矩电动机的转速可 根据织物的 张力在设定值的附近变化, 达到定 张力卷绕的目的。 2.轴心传动型 这种形式的卷布机构 以摩擦力传动卷布辊的轴心进行卷布,布卷不必压紧在卷取辊上,当布卷直径增大时,摩擦面之间会产 生打滑现

    20、象,以维持织物卷绕线速度的恒定,这种形式中布卷与卷取辊 分离配置,可形成大卷装;其结构简单,因而得到广泛应用。 图 1-3 图 1-4 1-刺毛辊 2-内侧摩擦盘 3、 8-链轮 4-外侧摩擦盘 1-卷布辊 2-轴肩 3-轴头 4-链轮 5-调节螺母 6-弹簧 7-链条 9-卷布辊 5-挡环 6-螺母 7-弹簧 8-链条 ( 1) 轴心传动型锥面摩擦卷布机构 如 图 1-3 所示 。内侧摩擦盘 2 固定在刺毛辊 1 的轴上,链轮 3 活套在该轴上,外侧摩擦盘 4 由花键与该轴连接,链轮两侧 有摩擦面,转动调节螺母 5,可以改变弹簧 6 对外侧摩擦盘 4 的压力,从而改变链轮与摩擦盘之间的摩擦力

    21、,以调节卷布张力。固装在卷布辊 9 轴头上的链轮 8 由链轮 3 通过链条 7 带动。卷取辊1 回转时,内侧摩擦盘 2 与链轮 3 之间产生的摩擦力矩驱动卷布辊 9 回转。当布卷直径逐渐增大时,其表面的线速度会随之增加, 而织物是由卷取辊恒线速度输给的, 即布卷表面的线速度是不能变的,这就引起织物张力增大,从而拖住布卷,使其速度相应下降,链轮8 和 3 的转速亦随之下降,在链轮与摩擦盘之间 发生打滑,在这种情况下,内外摩擦盘是靠动摩擦力矩带动链轮 3 产生卷布力矩的。设计此机构时,应使卷布辊与卷取辊两者圆周表面的线速度相等,以保证从布卷最小直径起就能将布卷紧,这时内外摩擦盘 2、 4 与被动链

    22、轮之间尚没有打滑 ,它们是依靠静摩擦力矩传动的;而后,布卷增大,链轮 8 和 3 的转速就变慢,恒低于内外摩擦盘 2、 4 的转速,直到卷装完成。调节螺母 5,可以改变织物的张力及 布卷的松紧。此种机构亦可将摩擦盘结构安排在布辊的轴心线上,其作用相同。锥形摩擦面不易加工精确,也可改用平面型或圆周型摩擦面。 ( 2) 平面摩擦卷布机构如 图 1-4,其动力源自卷取辊或卷取轮系带动的链条 8,该链条传动链轮 4。卷取辊 1 的轴头上有轴肩 2,链轮 4 亦活套在轴头 3 上,通过螺母 6 与弹簧 7,将挡环 5 和链轮 4 压靠在轴肩 2 上,卷布辊是靠链轮与轴肩之间的摩擦力矩带动的。拧动 螺母

    23、6,可以改变织物的张力及布卷的松紧程度。为增加摩擦力矩,可在链轮两侧面8 加上毡片等摩擦材料。 (二)大卷取 装置 目前织机的卷取机构一般均与主机连体,由于受织机本身结构尺寸的限制 一般 织机最大布卷直径 也就 为 300-550毫米。特别是当织造厚重织物如:牛仔布、轮胎帘子布时,因布卷直径偏小影响了布匹的长度,对于出口产品,外商对布匹长度有一定要求,对 1000米以下的布会限制收购。而且小卷装落布频繁,既影响织机生产率,用工也多,这直接关系到企业的经济效益,因此实现布卷的大卷装具有现实意义。 织机大卷装机构即织物 引出织 造区后 ,经过导布辊在 卷布辊上形成较大卷装 。可增加布长 。 大卷装

    24、机构已成为近年来高档、高速织机的常用配套设施 。大卷装的采用是布机发展的方向,如何合 理安排织轴的位置是关键问题,关系到整个经轴的张力调节,牵涉到 机器 的 排列和机型,一般来说可分两大类:向机内发展和向机外发展。 ( 1) 向机内发展。优点是车弄缩小少, 问题是改动件比较多,以后的配件来源要自己解决,破坏了布机原布局,有副作用,机件抖动性大,易磨损,上轴时织轴进入机身较困难;而且在机内布卷太大时使挡车工不易操作,其布卷增大空间有限 。 ( 2) 向机外发展。将卷布装置 与织机主体脱离,简单,对织机原有机构基本上可不变或变化很少,便于满足用户的不同需要或设备改造,存在问题是车弄缩小较多,张力调

    25、节易超出限度,因而对质量有影响。 但其布卷直径可做得很大。 大卷装一般选用向机外发展。 在机外大卷取装置中, 根据卷布辊的运动是否与织机主运动有关,大卷取装置可分为联动式和独立式两种。 1.联动式大卷取装置 如 图 1-5 所示, 在 刺毛辊 1 的轴端上装有链轮 2,当刺毛辊 1 卷布时,链轮 2 随之转动,通过链条 3 带动主动摩擦辊 4 上的链轮 5 转动 , 主动摩擦辊 4 使布卷在摩擦力的作用下完成卷取功能。这种形式结构 简单,制造方便。但因采取摩擦传动,当布卷 表面的线速度与刺毛辊表面线速度有差异时,布卷张力前后发生变化, 使布卷两端不平齐。 2.独立式大卷取装置 图 1-5 (

    26、1) 无级调速大卷取装置 如图 1-6 所示,为 德国多尼尔 (DORNIER)公司 HTN/E4 型剑杆织机 ,其分离式卷布装置采用一个 0.4 千瓦的无级调速电动机 4,通过链条传动到两个卷取辊 6 上的链轮,布卷 1通过与卷取辊 6 的摩擦作用进行卷取。探测杆 2 随布卷 1 直径的增大,改变电气控制箱 39 内的电 流,从而调节电动机 4 的转速,保持布卷从小直径到大直径的过程中,卷取线速度始终恒定,使大卷装的成形良好。其最大卷布直径可达 1500 毫米 。卷 布所需张力的大小可通过电气控制箱来调整。为保证布面张力均匀,在卷取时应使卷布装置的张力略大于织机经轴及胸梁下卷取辊 5 的张力

    27、。这种形式虽然能调节布面张力,保证成形良好,但由于采用无级调速电机,电器元件复杂,成本较高。 ( 2) 间隙式传动大卷取装置 图 1-6 如图 1-7 所 示 ,为 意大利舒美特 (SOMET)天马 (THEMA)11E 型剑杆织机 ,其 大卷取装置是由单独交流异步电动机通过减速装置传动齿形带轮 1,再通过齿形带 4 传动位于两个主动摩擦辊 2 轴端的带轮 3,随着织机刺毛辊的转动,布不断被送出,摆杆 7 在压簧 6 的作用下,带动杆端辊子 8 绕其支轴 B 逆时针摆动,使布保持一定张力。当杆 7 碰到行程开关 1 时,电机启动,布卷 5 在两个主动摩擦辊 2 的作用下开始卷布。当作用于辊子

    28、8上的卷布张力对支轴 B的力矩大于压簧 6对支轴的力矩时,杆 7 又作顺时针摆动。当杆 7 碰到另一个行程开关 2 时,电机立即停转。布卷就是 如此往复进行间歇卷取的。这种卷取形 式机构简单,大卷取的传动与 图 1-7 控制完全与主机脱离。在整个卷取过程中不需考虑前后张力的匹配,卷装的松紧程度可通过调节压簧 6 的初始弹力来控制。 操作使用方便,并可通过布的不同走向来满足布卷转向的要求。 (三) 采用 机外卷布装置 的好处 : 1.提高生产效率, 减 少布机停台时间, 上轴数量减少,增加织布量 ; 2.节约原材料,织轴每 次起机和了机要浪费一定的布,改大卷装后减少上轴数,从而节约经纱, 在印染加工时联匹间缝头的坯布损失减少; 3.提高劳动生产率, 减少 用工 ; 4.布匹长度增加,其 价 格相应提高。 总之,大卷装的采用对提高生产率和企业的经济效益都是卓有成效的。采用大卷装时应注意的问题有:具有分离式大卷取装置的织机占地面积增加,应合理安排,尽可能减少厂房面积,或者降低减少的织机台数。须考虑增添大卷装布辊的落布、运输以及布匹整理工作的辅助设备,如机械式落布小车等。

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