叶燕平,王建设,陈海峰
(江苏鹰游纺机有限公司,江苏 连云港 222000)
起毛机只有包上相应的起毛针布才能使用,除起毛机及针布的自身参数以外,针布张力也是影响起毛效果的重要因素。张力过大则起毛钢针易断,毛面稀而长,绒感差;张力过小则针布易松,还容易断布。特别是针布松紧度偏差过大,会造成更多麻烦,如横条、稀漏、勾丝、破洞甚至频繁断布。由包针布引起的设备软故障几乎无法通过操作技巧来规避。
早期起毛机大多配有专用的包针磨针一体机,价格可观,现在偶尔也能见到。2000年以来,起毛机全面进入变频器时代,在主机上包针布成为可能,包针器也应运而生,经历数十年的迭代改进,目前市面上主流的包针器多为方管压板结构,如图1、图2所示[1]。
图1 目前主流包针器
图2 剖视图
该款包针器具有结构简单、携带方便等优点[2]。其缺点也很明显,一是张力大小靠人工手感,包针要求较高;二是更换针布后梅花螺栓几乎不会拧到原先位置,继续靠工人手感控制针布张力;三是没有补偿针布自身高度差异之结构,针布自身高度差在±0.100 mm,如果没有弹簧补偿梅花压紧力,针布张力就会不太稳定。鉴于以上情况,亟待研发新一代包针器。
借鉴快速夹钳结构,采用加长梅花螺栓压紧针布并调节至合适的张力,蝴蝶螺母锁紧,更换针布时推倒把手,换好针布拉起把手,实现张力一秒快速复位功能,如图3所示。
图3 快速夹钳机构
传统包针器利用针布变形获得夹持力,当针布自身高度误差较大时,夹持力就会不太稳定。为此,在包针器底部开出两条窄缝,利用弹簧钢板补偿针布变形量,当针布自身高度误差较大时,仍然可以获得相当稳定的夹持力,如图4所示。
图4 弹性补偿机构
以传统包针器钢针全长变形量0.400 mm、针高差±0.100 mm计算,则±0.100/0.400=0.25=±25.00%,从极限情况来看,设定200.0 N张力,可能会输出150.0~250.0 N张力,有100.0 N的极限张力变动。
新型包针器有弹簧补偿功能,弹簧钢板仅两端与针布接触,接触面减小,钢针变形量可达到0.600 mm,预计钢板变形量为1.000 mm,则±0.100/(0.600+1.000)=±0.062 5=±6.25%,从极限情况来看,设定200.0 N的张力,可能会输出187.5~212.5 N张力,有25.0 N的极限张力变动。由此可见,弹簧补偿大大提高了包针张力的稳定性。
作为压板用的弹簧钢板,其耐磨性远高于普通碳钢。包针器头部铁瓦采用了淬火工艺,也加强了耐磨性。采用可折叠胶木手柄,既美观又方便携带。
根据包起毛针布作业指导书要求:针布张力通常设为100.0~250.0 N。据此确定设计目标:250.0 N张力下钢板变形量为1.000 mm左右。针布底布的摩擦系数约为0.4,针尖的摩擦系数约为0.1,则梅花螺栓的压力=250.0 N/(0.4+0.1)=500.0 N。
通过有限元静力分析软件,给定钢板支撑跨距140.000 mm,钢板宽度25.000 mm,材料65Mn,梅花螺栓压力500.0 N。经过若干次试算,确定弹簧钢板厚度为2.500 mm时,变形量为1.019 mm。考虑采购的钢板大多取下差及后续磨损等综合因素,选取钢板厚度为3.000 mm。
将针布插入包针器内,拉起梅花螺栓,如图5所示。将针布一端固定,用弹簧秤从包针器尾部拉动包针器本体,使之缓慢匀速运动,同时读取弹簧秤数值,该数值便是包针张力。
图5 张力设定
拧动梅花螺栓,调整至合适张力,拧死蝴蝶螺母即可上机包针布,如图6所示。
图6 上机包针布
针布适用张力要根据具体面料确定,往往要根据老师傅的手感调节张力。现场可以先包50 cm,让客户按压测试松紧度,微调张力,继续包50 cm,直到客户认可,拧死蝴蝶螺母,锁定张力,再用弹簧秤记录当前张力,以备下次换针布之用。
其实,包针张力就是针布与包针器之间的摩擦力,针布的底布潮湿度对摩擦系数影响颇大。因此,包针布之前要求将针布从真空包装袋中取出并放开,在空气中晾12 h以上,让针布的湿度与环境湿度一致,提高针布张力一致性。
本研究针对传统包针器的缺陷提出了一种全新改进型结构,在原设计基础上,增加了快速复位及弹簧补偿,配以弹簧秤,可以指定张力数值,规范了张力控制,性能远超同类产品。