磁粉离合卷布装置

孙 亮

（广东丰凯机械股份有限公司，广东佛山528300）

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。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，为了保持对卷取织物的均匀张力，卷布辊的转速应随布卷直径的增大而降低，以保持布卷圆周线速度的恒定。常用的摩擦驱动和中心驱动两种驱动型的卷布装置，当布卷直径逐渐增大时为了使织物张力恒定，摩擦面之间会发生打滑现象。然而，织物的张力和布卷的松紧则是通过人手转动调节螺母来改变的，所以，这两种卷布装置很难确保张力的恒定性，只适合使用在对张力要求不高的织物上。为了提高布卷表面线速度的稳定性，采用磁粉离合器来驱动卷布辊，这种装置是一种能通过控制输入电流改变输出转矩的自动化器件，它是通过控制电箱调节磁粉离合器电流大小来达到卷布辊织物的张力恒定这个目的。本文在此介绍了磁粉离合器卷布装置的结构及工作原理，同时，与常用驱动型卷布装置进行了比较。

1 常用的卷布装置

目前驱动型卷布装置在纺织企业中的应用正日益增加，卷布装置按卷布辊的传动方式，可分为摩擦驱动和中心驱动两类[1]。

1.1 摩擦驱动型卷布装置

摩擦驱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。它分机内和机外卷两种。

1.1.1 机内摩擦驱动卷布机构

摩擦驱动型卷布机构（如图1 所示）是在加压弹簧的作用下使布卷压在刺毛辊的表面，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。

图1 机内摩擦驱动卷布机构

1.1.2 机外摩擦驱动卷布机构

图2 机外摩擦驱动卷布机构

卷取辊将织物引出织造区，经过导布辊，在一对同向转动的糙面卷布辊上形成布卷。如图2 所示，其装置采用双糙面卷布辊。卷布筒直接放在两个卷布辊上面，卷布筒与布匹自重与卷布辊产生摩擦力。两个卷布辊缓慢转动，带动卷布筒缓慢转动，实现卷布功能。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。糙面辊通常有力矩电机驱动，通过设定力矩电动机参数，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，织物卷装重量的改变由其他装置（如液压装置）来平衡，卷布辊仅作驱动卷装回转之用，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，达到定扭矩卷绕的目的。

1.2 中心驱动型卷布机构

中心驱动型卷布机构（如图3 所示）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，摩擦离合器的摩擦面之间会产生打滑现象，以维持织物卷绕线速度的恒定，这种形式中的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[2]。

图3 中心驱动卷绕方式

2 驱动型卷布装置存在的问题

不论是摩擦驱动方式的卷布机构还是中心驱动方式的卷布机构，这两种装置均存在不足。这里以中心驱动型卷布机构为例，如图4 所示，离合片支座8 与传动轴13 用平键11 联接，链轮14 与支座9 用6 个螺钉联接，链轮14 与传动轴13 之间装有两个含油轴承12，可相对转动。离合片6 嵌在离合片支座8 中，离合片7嵌在离合片支座8 中，离合片间隔装入4 个来令片5。离合片支座8 与凸离合盘4 间装有两个圆柱销3 定位，当离合片支座转动时，凸离合盘随之转动。装入凹离合盘2 和压簧10，旋入轴杆1。当凸离合盘4 的凸台与凹离合器的凹台错位时，由于压簧10 的作用，离合片和来令片被压紧。当链轮转动时，带动离合片座，由于离合片与来令片被紧压，产生磨擦传动。离合片6 被离合片7 带动，使轴杆1 也随之转动，从而带动传动轴运动，而传动轴与卷布辊联接来完成卷布动作[3]。此机构（图3）当布卷直径逐渐增大时，其表面的线速度会随之增加，然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改变的，引起织物张力增大，这时因传动轴转速过快，离合片与来令片之间打滑，传动轴空转使布面速度降低，布面张力剑杆织机摩擦驱动卷布机构设计减小，从而保证布面的线速度恒定，此过程中是通过调节螺母来改变织物的张力及布卷的松紧。

设计此机构时，应使卷布辊的线速度略大于卷取辊圆周表面的线速度。当摩擦力大于布匹被拉紧产生的张力时，卷布运动正常运行。当摩擦力小于布匹被拉紧产生的张力，传动轴空转，这时离合片与来令片之间有一定的打滑来维持布卷张力恒定。然而，通过在织布过程靠手动转动螺母调节打滑力度的方法是很难让布卷表面的线速度保持稳定。针对此，可采用磁粉离合卷布装置来取代驱动型的卷布装置，就可克服上述卷布装置存在的不足。

图4 卷取离合器

3 磁粉离合器卷布装置

3.1 磁粉离合器卷布装置的结构

磁粉离合器卷布装置的结构如图5 所示，包括卷布辊、磁粉离合器和控制电路。卷布辊是用于收卷织物的，卷布辊通过磁粉离合器与织机传动连接，磁粉离合器固定在机架上。

图5 磁粉离合器卷布装置结构图

3.2 磁粉离合器卷布装置的工作原理

磁粉离合器卷布装置（如图6 所示）其卷取辊通过传动链条，经与卷布辊同轴的磁粉离合器传动卷布辊。磁粉离合器的动力输入端与织机传动连接，磁粉离合器的动力输出端通过联接装置与卷布辊传动连接，磁粉离合器与织机控制电箱电线连接，控制电箱通过分段控制电流大小来调节磁粉离合器输出转速。磁粉离合器是通过控制输入电流，达到改变输出转矩的自动化器件。当线圈通电时，若通过电磁铁线圈中的电流愈大，那么磁链的数目就愈多，而且磁链也愈强。当磁链多且强时则磁粉离合器传递扭矩的能力就愈大[4]。因此，当布卷增大时，磁粉离合器通过控制电箱调节输入电流，使电流减小，那磁链的数目相应减少，磁粉离合器的传递扭矩也跟着减小，从而降低卷布表面的线速度来达到张力恒定。

图6 磁粉离合器卷布装置卷绕方式

4 驱动型卷布装置与磁粉离合卷布装置的分析对比

摩擦驱动型和中心驱动型卷布装置都是通过调节螺母来改变摩擦片之间摩擦力矩的大小，以此来影响因布卷直径增大时，布面张力增大而使摩擦离合器内的摩擦面发生打滑来降低布面速度，从而使张力恒定。这种在织布过程中通过手动调节压簧压力来控制打滑力度的方式，很难确保张力的恒定性，这样卷布辊卷出来的布面就会出现不平整的现象，所以这种卷布装置对玻纤或者其他对布面平整度要求高的织物来说很难达到要求。然磁粉离合器卷布装置的卷布辊则是通过磁粉离合器与驱动电机传动，由于磁粉离合器的力矩是可以改变的，所以可以使得卷布辊上织物的张力维持恒定。而且磁粉离合器织机卷布装置的控制电箱会根据用户设定的数据，在卷布辊卷布过程中，分时间段对磁粉离合器的电流大小进行调节，从而在不改变织机驱动电机转速的情况下改变磁粉离合器输出端的转速，以此来达到控制卷布张力平衡的目的，实现自动化控制。所以对卷布平整要求高的织物来说，磁粉离合器卷布装置可以很好地控制布卷表面的线速度，使张力恒定。

5 结语

随着社会的发展，织物品种的不断增加，为了满足不同的市场需求，对于织机的织造水平要求也越来越高。磁粉离合器卷布装置能有效地控制卷布表面的线速度来达到张力恒定，特别对于卷布平整度要求比较严格的织物能够起到很好的效果，未来具有很大的市场空间。

[1]夏金国，李金海.织造机械[M].北京： 中国纺织出版社，2003: 182-185.

[2]陈元甫，洪海沧.剑杆织机原理与使用[M].北京： 中国纺织出版社，2005: 146-153.

[3]王友钊，周香琴，黄静，陈汉伟.织机卷布机构的力学分析及其张力控制系统[C].纺织学报，2013: 82-85.

[4]王玉艮.磁性材料及器件[J].中文科技期刊，2004（1）: 67-71.