型溢流染色機(jī)織物循環(huán)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計

1、1 前言 1.1 課題研究背景全球工業(yè)化的快速發(fā)展促進(jìn)了人類社會文明進(jìn)步和生活水平的提高，但同時也在不斷地消耗有限的自然資源和污染著自然環(huán)境。高速的發(fā)展不可避免的造成了自然資源的日趨枯竭及自然環(huán)境日益惡化，因此，人們尋求各種方法最大限度地控制不可再生資源的消耗，減少生產(chǎn)過程排放的染污物。節(jié)能減排將成為今后企業(yè)生產(chǎn)和技術(shù)發(fā)展的主要目標(biāo)。近幾年來，全球印染機(jī)械行業(yè)顯示出蒸蒸日上發(fā)展的趨勢，國內(nèi)外染整新技術(shù)、新設(shè)備如雨后春筍般不斷涌現(xiàn)。從目前情況看,世界上染色機(jī)研制水平處于領(lǐng)先地位的當(dāng)屬意大利、德國、瑞典、日本、美國等國家和地區(qū)，它們是占據(jù)全球紡織機(jī)械五分之三市場份額的國家1。國外先進(jìn)的染色設(shè)備的浴

2、比有達(dá)到5：1以下的。在2009年意大利的巴佐尼公司研發(fā)了勻流染色機(jī)，它是超低浴比溢流染色機(jī)中的典型代表，其染棉織物的浴比達(dá)到了4.5:1，性能比較先進(jìn)，但是價格昂貴2。中國紡織機(jī)械工業(yè)已獲得較大的發(fā)展，產(chǎn)業(yè)升級的步伐也大大加快，紡織機(jī)械設(shè)備的采購量也迅速增加。據(jù)相關(guān)數(shù)據(jù)統(tǒng)計2002年我國進(jìn)口印染和后整理機(jī)械6.18億美元，占全部引進(jìn)設(shè)備金額的19.4%，位居第二；2003年我國進(jìn)口印染和后整理機(jī)械9.78億美元，占全部引進(jìn)設(shè)備金額的21.10%，位居第一3?？梢妵鴥?nèi)染色機(jī)技術(shù)及工藝設(shè)備的生產(chǎn)亟待提高。為搶占市場的領(lǐng)先地位，各國紛紛加大開發(fā)研究的速度，不斷地推出新的印染機(jī)械產(chǎn)品。在印染設(shè)備的市

3、場競爭中，印染加工技術(shù)正成為決定國內(nèi)外印染企業(yè)競爭力勝負(fù)的焦點(diǎn)，利用國際高精尖端技術(shù)大力研發(fā)新的印染機(jī)械加工設(shè)備，已經(jīng)引發(fā)一場印染加工機(jī)械領(lǐng)域中的新一輪激烈競爭。但能耗與環(huán)境污染問題仍是限制企業(yè)發(fā)展的主要因素。向“節(jié)能、環(huán)保、高效”的方向發(fā)展是新世紀(jì)對各企業(yè)的要求，也關(guān)系到企業(yè)在激烈的市場競爭中的存亡。1.2課題研究目的及意義紡織業(yè)一直是我國的傳統(tǒng)支柱產(chǎn)業(yè)，隨著多年來國內(nèi)外針織坯布市場的飛速發(fā)展，在國際市場競爭中也占據(jù)了一席之地。但因近期國家關(guān)于“以節(jié)能降耗、污染減排和資源節(jié)約為突破口，以解決關(guān)鍵技術(shù)問題為重點(diǎn)，以提升產(chǎn)業(yè)技術(shù)水平為目標(biāo)，著力促進(jìn)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整和增長方式的轉(zhuǎn)變”的產(chǎn)業(yè)政策的實(shí)行6

4、，各企業(yè)的弊端也愈顯突出，由于印染工業(yè)仍然是能耗高、污染重的行業(yè)，其耗水量居全國制造行業(yè)耗水量的第二位，污水排放量居全國廢水排放量的第六位4，而水的重復(fù)利用率極低只有7%，可見印染業(yè)對自然環(huán)境造成了極大的污染。染色浴比高，能源消耗大，排放污物多成為限制紡織企業(yè)發(fā)展的瓶頸。故能否最大限度降低能源消耗，減少環(huán)境污染，不僅是企業(yè)貫徹國家產(chǎn)業(yè)政策實(shí)現(xiàn)與環(huán)境協(xié)調(diào)發(fā)展的問題，更關(guān)系到企業(yè)在激烈的市場競爭中的生存問題。但是，我國染整設(shè)備與國外先進(jìn)的染整設(shè)備相比，仍有相當(dāng)大的差距。在染整技術(shù)創(chuàng)新上還落后于世界紡機(jī)強(qiáng)國。主要體現(xiàn)在：我國染整設(shè)備市場的惡性競爭，導(dǎo)致設(shè)備選材不嚴(yán)謹(jǐn)，制造精度不高，造成染整設(shè)備穩(wěn)定性

5、、可靠性差，生產(chǎn)效率相對比較低。雖然近幾年國產(chǎn)染整設(shè)備也采用了一些數(shù)字化新技術(shù)，但是在設(shè)計水平、工藝參數(shù)在線檢測、控制系統(tǒng)技術(shù)及整體自動化水平等方面與國外染整設(shè)備相比仍有很大的差距。缺少與國外染整設(shè)備相抗衡的創(chuàng)新點(diǎn)。我國染整設(shè)備企業(yè)的技術(shù)創(chuàng)新能力不足，主要依靠引進(jìn)國外先進(jìn)的技術(shù)及設(shè)備，產(chǎn)品更新周期長，設(shè)備維修、操作復(fù)雜，配件供應(yīng)不及時、運(yùn)行成本高，另外在新材料、新工藝、新制造技術(shù)方面我們也落后很多5?，F(xiàn)階段針織行業(yè)的染色設(shè)備仍主要以溢流機(jī)為主，縮短工藝流程、降低浴比提高染色的質(zhì)量及生產(chǎn)效率關(guān)系到企業(yè)的發(fā)展前景，j型溢流染色機(jī)作為一種新型的織物染整設(shè)備，具有效率高，結(jié)構(gòu)緊湊，產(chǎn)量大等優(yōu)點(diǎn)，伴隨著

6、性能的提高和應(yīng)用的范圍逐步擴(kuò)大，發(fā)展的空間也越來越大。在各種織物的染整過程中都得到了廣泛應(yīng)用。其合理的功能結(jié)構(gòu)與運(yùn)行參數(shù)，將直接影響染整質(zhì)量和效率。通過合理的功能設(shè)計、計算分析和結(jié)構(gòu)設(shè)計，對提高裝備的整體性能具有重要意義。1.3 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀國外染色機(jī)研制水平處于領(lǐng)先地位的國家主要有德國、意大利、瑞典、丹麥等。國產(chǎn)染色機(jī)在工作原理上雖與進(jìn)口設(shè)備基本相同，但其技術(shù)創(chuàng)新能力缺乏，對設(shè)備的改進(jìn)技術(shù)欠缺，多數(shù)企業(yè)對產(chǎn)品研究和開發(fā)的投入不足，這就造成了國內(nèi)外染整設(shè)備出現(xiàn)了良莠不齊的現(xiàn)狀。1.3.1 國外研究現(xiàn)狀德國特恩(then)公司研制的airflow氣流染色機(jī)，能對超細(xì)纖維和lyocel纖維等高品

7、質(zhì)織物進(jìn)行染色。其噴嘴內(nèi)裝有hfn-system，它能夠使織物在進(jìn)行染色和水洗時提高其運(yùn)行速度，能很好的改善織物的品質(zhì)，同時噴嘴內(nèi)的高度拋光的雙氣環(huán)能減少氣流對織物的沖擊，減少織物由摩擦引起的起毛現(xiàn)象，進(jìn)而保證織物具有良好的表面質(zhì)量。兩組噴淋管能使織物和染液充分交換，保證織物著色均勻。導(dǎo)布槽的結(jié)構(gòu)設(shè)計成漏斗形，這樣能使織物處于展開的狀態(tài)而不容易產(chǎn)生褶皺，同時又利于織物與染液的交換6。意大利tonello srl 公司研制的成衣染色水洗設(shè)備，應(yīng)用公司自主研發(fā)的無擋板轉(zhuǎn)鼓和高速染色系統(tǒng)使設(shè)備具有很多優(yōu)勢。通過全自動電腦操作的染色系統(tǒng)，使生產(chǎn)過程重現(xiàn)性高，染色質(zhì)量好，采用無擋板機(jī)器使得裝載量比用擋板

8、隔開的機(jī)器多50%，通過配置新型專利jet system（噴射系統(tǒng)）可使浴比降低到1312，很大程度上節(jié)約了水，從而減少了進(jìn)水和排水的時間，縮短染色流程，同時減少了廢水處理費(fèi)用降低了成本的投入，從而整體提高了染色利潤7。希臘sclavos公司近期研制出了athena染色機(jī)，這種染色機(jī)中兩個軟流噴嘴的設(shè)計減少了織物運(yùn)行時的張力，將主循環(huán)泵設(shè)置在主缸體之下的結(jié)構(gòu)設(shè)計，使得循環(huán)管路縮短，從而縮短了染色工藝流程，浴比可達(dá)1：61：8 8。1.3.2國內(nèi)研究現(xiàn)狀 eco- 38 常溫染色機(jī)（u 型）、eco- 6 高溫染色機(jī)（o 型）和eco- 8 雙環(huán)松式染色機(jī)（l 型），由是香港fongs（立信）公

9、司開發(fā)的ecofech 系列染色機(jī)，它們采用特氟隆條做為儲布槽的隔板，使流入儲布槽的染液通過特氟隆條之間的縫隙快速回流至與機(jī)器外殼的夾層中，隨即進(jìn)入管路循環(huán)系統(tǒng)快速循環(huán)，縮短了織物染色周期，這種結(jié)構(gòu)的改進(jìn)可使浴比降低至1413.5，其成功的關(guān)鍵是既降低了浴比，又通過優(yōu)化設(shè)計及合理配置噴嘴、導(dǎo)布管和儲布槽，縮短了染色周期，同時使織物在染色過程中處于松弛及展開的狀態(tài)，達(dá)到染色均勻的效果9。 邵陽二紡機(jī)生產(chǎn)的m7201 型氣流染色機(jī)，其工作原理是：噴嘴的一端注入高速氣流，同時另一管路將染液注入到噴嘴，高速氣流和染液在噴嘴內(nèi)作用便形成霧狀液滴噴向織物，這樣由于沖力作用便可推動織物運(yùn)行，同時可達(dá)到染色均

10、勻的效果，可使染色浴比減小至1413。與傳統(tǒng)染色機(jī)相比，這種染色機(jī)可節(jié)約染料10%40%，化學(xué)助劑40%50%。其成功的關(guān)鍵是采用了氣動原理使染液和氣流相遇后霧化，這樣可使織物著色均勻和不產(chǎn)生折皺和起毛，儲布槽裝置中采用聚四氟乙烯作為儲布槽襯底，可減小織物在儲布槽內(nèi)的運(yùn)行阻力，并將織物與循環(huán)染液分離，避免不均勻的接觸，開發(fā)了星形的新型提布輥，采用變頻電機(jī)驅(qū)動，便于控制布速，保證其速度與氣流壓力相匹配，避免了織物擦傷、過度拉伸或堵布現(xiàn)象10。 江蘇無錫江源廠生產(chǎn)的高溫高壓染色機(jī)，配有變頻調(diào)速的提布電機(jī)，使布速可達(dá)600m/min,改進(jìn)儲布槽結(jié)構(gòu)使織物在儲布槽中有序的堆積及避免坯布產(chǎn)生褶皺，噴嘴處

11、設(shè)計了防渦流的擋板使織物在運(yùn)行中不會打轉(zhuǎn)，減少了織物扭結(jié)現(xiàn)象的發(fā)生，從而使織物染色均勻，同時噴嘴間隙可調(diào)，根據(jù)坯布的不同選擇半噴射或全噴射染色11。2 j型溢流染色機(jī)織物循環(huán)系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)設(shè)計2.1 引言如圖2.1所示為一常溫常壓溢流染色機(jī)，由圖可知其管數(shù)為六，本次設(shè)計要求織物染色質(zhì)量為200kg,所以采用單管結(jié)構(gòu)便能實(shí)現(xiàn)設(shè)計要求。圖2.1 j型溢流染色機(jī)2.2 j型溢流染色機(jī)工作原理單管j型溢流染色機(jī)結(jié)構(gòu)如圖2.2所示，其工作原理可以概述為：投入染色機(jī)的織物首先經(jīng)轉(zhuǎn)動的提布羅拉帶動，織物便在自身重力作用從噴嘴的織物入口進(jìn)入，通過噴嘴中噴射的染液（在配液缸中的染液經(jīng)泵的抽吸作用進(jìn)入循環(huán)過濾裝置，

12、通過熱交換器從噴嘴處的染液入口進(jìn)入）的作用使織物進(jìn)入噴嘴彎管，在染液沖力作用下織物進(jìn)入橫擺布機(jī)構(gòu)，在與縱擺布機(jī)構(gòu)的共同作用下，實(shí)現(xiàn)織物在j型儲布槽中的有序堆積，經(jīng)提布羅拉提升回噴嘴，實(shí)現(xiàn)織物染色的一次循環(huán)，由于一次染色并不能達(dá)到預(yù)期的效果，織物需要在染色機(jī)內(nèi)循環(huán)多次才能保證染色質(zhì)量，染好的織物經(jīng)過圖2.2所示的出布羅拉提出，這便是織物循環(huán)的完整過程。1-出布羅拉 2-配液缸 3-循環(huán)過濾裝置 4-熱交換器 5-j型槽 6-縱擺布機(jī)構(gòu) 7-橫擺布機(jī)構(gòu) 8-掉布自停機(jī)構(gòu) 9-噴嘴 10-提布羅拉圖2.2 溢流染色機(jī)總體結(jié)構(gòu)示意圖 由織物染色的工作原理可得出其循環(huán)的總體結(jié)構(gòu)方案，首先要添加導(dǎo)布裝置-

13、提布羅拉，其次要提供織物與染液的交換場所噴嘴，再次通過擺布裝置實(shí)現(xiàn)織物的有序堆積，從而可以防止織物產(chǎn)生褶皺，受工作場地限制，織物長度要遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于循環(huán)系統(tǒng)，所以未進(jìn)入循環(huán)的織物要暫存在儲布槽中，最后完成染色的織物需經(jīng)設(shè)置在車體外的另一導(dǎo)布裝置導(dǎo)出，這樣由提布羅拉-噴嘴-橫擺布機(jī)構(gòu)-縱擺布機(jī)構(gòu)-儲布槽-出布羅拉便構(gòu)成了一個完整的織物循環(huán)系統(tǒng)。2.3 本章小結(jié)本章通過分析溢流染色機(jī)織物循環(huán)的原理，確定循環(huán)系統(tǒng)的總體結(jié)構(gòu)，擬定設(shè)計方案。3織物循環(huán)系統(tǒng)中各部分結(jié)構(gòu)的設(shè)計3.1 引言根據(jù)溢流染色機(jī)的工作原理可知，其循環(huán)系統(tǒng)主要有兩個：織物循環(huán)系統(tǒng)和染液循環(huán)系統(tǒng)。兩者相輔相成，在織物的循環(huán)過程中伴隨著染液的循

14、環(huán)，雖然各企業(yè)對溢流染色機(jī)的工作原理都很明確，但做出的溢流染色機(jī)的性能卻相差很大，浴比也是高低不同，從而影響了其整體性能。分析其原因主要是由于各企業(yè)在對染色機(jī)中各部分結(jié)構(gòu)進(jìn)行改進(jìn)及研發(fā)力度上存在著差異?？梢姼鞑糠纸Y(jié)構(gòu)的合理設(shè)計及優(yōu)化對提高設(shè)備的整體性能具有重要意義。3.2 噴嘴溢流染色機(jī)圓噴嘴結(jié)構(gòu)如圖3.1所示。噴嘴常被人們形象的稱之為染色機(jī)的“心臟”12，可見噴嘴結(jié)構(gòu)設(shè)計的合理性對整個循環(huán)系統(tǒng)起著至關(guān)重要的作用。在織物的循環(huán)系統(tǒng)中的染液經(jīng)染液入口（如圖中的虛線所示）進(jìn)入噴嘴，圓筒形織物經(jīng)織物入口也進(jìn)入噴嘴，染液由噴孔處噴出，在此過程中便實(shí)現(xiàn)了織物與染液的交換，同時在噴出的染液的沖力作用下使織

15、物迅速進(jìn)入噴嘴彎管，設(shè)置彎管可使織物和染液接觸充分，再經(jīng)過圖中所示的織物和染液出口進(jìn)入橫擺布斗，考慮到縮短染液循環(huán)過程，需要在橫擺布機(jī)構(gòu)內(nèi)實(shí)現(xiàn)織物和染液的分離，讓染液能夠盡快進(jìn)入循環(huán)系統(tǒng)?？梢哉f由噴孔噴射出的染液是推動織物前進(jìn)的主要動力之一，但在實(shí)際生產(chǎn)中織物在進(jìn)入噴嘴后會發(fā)生“氣鼓”現(xiàn)象，其中氣體的主要來源是染液中的水蒸氣和氣泡及織物進(jìn)入噴嘴時攜帶的外部氣體13，同時由于液流速度的變化在噴嘴處會產(chǎn)生螺旋流現(xiàn)象，這樣使得織物進(jìn)入噴嘴彎管后會發(fā)生扭結(jié)現(xiàn)象，由于噴嘴蓋口徑的限制甚至?xí)斐煽椢镌趪娮焯幍膿矶?，使織物與噴嘴容易由摩擦而引起起毛現(xiàn)象，這樣很難達(dá)到提高染色質(zhì)量的目的，從而影響了整體性能。所

16、以對噴嘴的設(shè)計要求主要是盡可能提高染液推進(jìn)織物的運(yùn)行速度及減少織物扭曲、氣鼓現(xiàn)象的發(fā)生。 由噴嘴所要完成的功能其結(jié)構(gòu)設(shè)計為：噴嘴蓋通過螺釘固定在噴嘴外殼上，兩者之間的空隙用于盛放染液，噴嘴彎管伸入噴嘴部分通過改變其直徑來使染液獲得足夠的沖力，從而達(dá)到推動織物運(yùn)行的目的。同時為減少氣鼓現(xiàn)象的發(fā)生可在噴嘴蓋內(nèi)側(cè)添加吸氣裝置。各部分的連接可通過焊接來實(shí)現(xiàn)。圖3.1圓噴嘴結(jié)構(gòu)3.3擺布機(jī)構(gòu)擺布機(jī)構(gòu)主要用來實(shí)現(xiàn)織物在儲布槽中的有序堆積，從而使織物不容易產(chǎn)生褶皺及減少織物在儲布槽中的擁堵。擺布機(jī)構(gòu)由橫擺布機(jī)構(gòu)和縱擺布機(jī)構(gòu)兩部分組成，從噴嘴出來的織物首先經(jīng)過橫擺布機(jī)構(gòu)，在橫擺布機(jī)構(gòu)內(nèi)需要實(shí)現(xiàn)織物和染液的分離

17、，再進(jìn)入縱擺布機(jī)構(gòu)。橫擺布機(jī)構(gòu)做左右方向的擺動使織物展開，縱擺布機(jī)構(gòu)做前后方向的擺動使織物在儲布槽中上下堆積。兩者的擺動均采用氣壓驅(qū)動連桿運(yùn)動的方式來實(shí)現(xiàn)14。3.3.1 橫擺布機(jī)構(gòu)橫擺布機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)如圖3.2所示，要實(shí)現(xiàn)擺布斗在織物循環(huán)系統(tǒng)中做左右方向的擺動，所以其結(jié)構(gòu)設(shè)計要考慮采用氣壓驅(qū)動連桿運(yùn)動的方式。其中一個搖臂桿連同氣缸10安裝在車體的外壁上，由氣缸帶動搖臂桿作左右擺動，搖臂桿再將運(yùn)動傳遞到擺軸6使其沿軸線轉(zhuǎn)動，然后帶動擺桿3的轉(zhuǎn)動，最后經(jīng)擺布斗連桿帶動擺布斗的擺動，同時還要在擺布斗底部設(shè)有滾輪機(jī)構(gòu)4，橫擺布機(jī)構(gòu)做左右擺動的幅度可由縱擺布機(jī)構(gòu)入布口的大小決定。同時為實(shí)現(xiàn)織物與染液的快速

18、分離，在擺布斗的底板上打許多的小孔如圖3.3，在橫擺布斗底部并設(shè)有擋水槽1，使染液沿?fù)跛哿飨峦ㄟ^j型槽進(jìn)入集水槽，從而可實(shí)現(xiàn)染液的快速循環(huán)。1- 擋水槽 2-擺桿 3-連桿軸 4-滾輪機(jī)構(gòu) 5-橫擺布斗 6-擺軸 7-擺軸軸套 8-帶立式座軸承 9-橫擺支架 10-氣缸固定座 11-橫擺布斗蓋圖3.2橫擺布機(jī)構(gòu)圖3.3 橫擺布斗底板3.3.2縱擺布機(jī)構(gòu) 與橫擺布機(jī)構(gòu)相比縱擺布機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)相對簡單，也是由氣缸驅(qū)動，縱擺布組件如圖3.5所示，所不同的是縱擺布軸末端設(shè)有平衡錘，氣缸組件安裝在固定平衡錘的軸上，由于平衡錘起調(diào)節(jié)的作用，所以當(dāng)壓力消失時縱擺布斗依靠杠桿平衡原理，恢復(fù)到原來的位置。縱擺布機(jī)

19、構(gòu)帶動織物做前后方向的擺動，其擺動幅度由儲布槽的入布口大小決定，實(shí)現(xiàn)坯布的上下堆積15。圖3.5 縱擺布組件3.4 儲布槽顧名思義儲布槽在溢流染色機(jī)織物循環(huán)系統(tǒng)中的作用是儲存織物，并使織物在自身重力及水流沖力的作用下前移，儲布槽的大小將決定容布量的多少。儲布槽結(jié)構(gòu)設(shè)計是否合理將影響浴比大小、織物染色質(zhì)量以及整機(jī)尺寸。目前，常見的溢流染色機(jī)儲布槽結(jié)構(gòu)主要有長管l型、圓筒u型或o型及本次設(shè)計所采用的j型16。3.4.1 l型儲布槽香港立信的eco -8雙環(huán)松式染色機(jī)是l型溢流染色機(jī)的典型代表，其儲布槽的結(jié)構(gòu)為長型且平臥16，如圖3.6所示，這樣的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)可避免織物在儲布槽中堆積時產(chǎn)生的永久性褶皺，

20、但其染色浴比略大于u型或o型。為降低浴比該公司采用特氟隆條制成儲面橫的底板，使流入儲布槽的染液通過特氟隆條之間的縫隙快速回流至與機(jī)器外殼的夾層中，實(shí)現(xiàn)織物和染液的循環(huán)分開。圖3.6 l型儲布槽3.4.2 u型或o型儲布槽u型或o型結(jié)構(gòu)的儲布槽降低了溢流染色機(jī)的浴比，但由于其結(jié)構(gòu)的局限性使織物在槽中上下堆疊容易產(chǎn)生褶皺。相比較而言u型槽雖然儲布量大，但其占用空間大，從而增加了染色機(jī)的總體積。為此香港立信研發(fā)的eco-38常溫染色機(jī)(u型)和eco-6高溫染色機(jī)(0型)17如圖3.7所示，通過合理優(yōu)化設(shè)計配置噴嘴、導(dǎo)布管和儲布槽的結(jié)構(gòu)，盡量使織物在染色過程中處于松弛狀態(tài)，減少擠壓褶皺，達(dá)到均勻染色

21、的效果。圖3.7 u型和o型結(jié)構(gòu)的儲布槽3.4.3 j型儲布槽儲布槽的設(shè)計不僅要考慮到儲布槽容布量，而且還要考慮到織物在儲布槽中堆疊方式及運(yùn)行的順暢程度。鑒于以上兩種結(jié)構(gòu)的優(yōu)缺點(diǎn)，對u型儲布槽進(jìn)行了結(jié)構(gòu)上的改進(jìn)，使其出布口的高度低于進(jìn)布口的高度，從而得到了j型結(jié)構(gòu)的儲布槽，其結(jié)構(gòu)如圖3.8所示，這樣j型溢流染色機(jī)不僅繼承了u型溢流染色機(jī)浴比低的特點(diǎn)18，而且使溢流染色機(jī)的結(jié)構(gòu)緊湊，節(jié)省材料，使織物以松弛及展開的狀態(tài)堆疊在儲布槽中，不至于由于過度擠壓而產(chǎn)生永久性褶皺，從而達(dá)到使織物染色均勻的目的。另外與長型平臥的l型儲布槽相比，j型結(jié)構(gòu)的儲布槽的儲布量增加?？紤]到織物與染液的分離，在儲布槽底部增

22、加一層襯板，這樣使織物和染液的循環(huán)管路分開，織物在儲布槽中運(yùn)行，染液通過襯板快速流回到集水槽中，通常襯板的材料為聚四氟乙烯，它的摩擦系數(shù)極小、具有不粘性、而且耐高溫、本身具有生理惰性不受任何化學(xué)試劑的腐蝕。所以是做儲布槽襯板的理想材料。圖3.8 j型儲布槽3.5 提布羅拉 堆疊在儲布槽中的織物由其出布口通過提布羅拉的提升作用將其提升回到噴嘴，至此完成了織物的一個循環(huán)過程，提布羅拉的結(jié)構(gòu)如圖3.9所示，提布輥主要由輪輻、摩擦條、輪轂組成，羅拉的轉(zhuǎn)動可通過安裝在羅拉軸端得大帶輪的帶動來實(shí)現(xiàn)，小帶輪和電機(jī)安裝在車體外壁上。最終完成染色的坯布最后還要經(jīng)出布輥提出。出布輥的結(jié)構(gòu)與提布羅拉相同這里不做介紹

23、。4 1 3 3 1-摩擦條 3-輪輻 3-輪轂 4-大帶輪圖3.9 提布羅拉 3.6 出布羅拉 織物完成染色后，還需要將其從儲布槽中提出，這才是織物循環(huán)的一個完整的過程，不同于提布羅拉，出布輥的轉(zhuǎn)動不是通過皮帶輪帶動而是通過安裝在軸端的減速器-電機(jī)的帶動來實(shí)現(xiàn)。3.7 本章小結(jié) 本章主要對j型溢流染色機(jī)織物循環(huán)系統(tǒng)中各部分的結(jié)構(gòu)做簡要介紹，總體上分主要有五部分組成：噴嘴、擺布機(jī)構(gòu)（橫擺布機(jī)構(gòu)和縱擺布機(jī)構(gòu)）、j型儲布槽和提布及出布羅拉。各部分結(jié)構(gòu)在整個織物的循環(huán)系統(tǒng)中都起著至關(guān)重要的作用，各結(jié)構(gòu)相輔相成、缺一不可。根據(jù)各結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，初步擬定各部分的結(jié)構(gòu)草圖，確定總體裝配圖。 4 關(guān)鍵組件的選型及

24、計算4.1 引言 根據(jù)前章所述的織物循環(huán)系統(tǒng)的各部分結(jié)構(gòu)組成，并初步擬定了各部分結(jié)構(gòu)草圖，還需要對各部分結(jié)構(gòu)的組件進(jìn)行相關(guān)的設(shè)計計算及校核，已達(dá)到提高設(shè)備的整體性能。4.2 噴嘴中部分結(jié)構(gòu)的選型及設(shè)計噴嘴主要有噴嘴蓋、噴嘴心、噴嘴彎管等幾部分組成，其中噴嘴蓋和噴嘴固定架要用螺釘連接，根據(jù)噴嘴蓋結(jié)構(gòu)尺寸選用4個m8的螺釘固定，同時兩者之間需要加密封圈.其余部分結(jié)構(gòu)的連接可通過焊接的方法實(shí)現(xiàn)。4.3 橫擺布機(jī)構(gòu)各部分選型及其計算4.3.1 氣缸的選型由于橫擺布機(jī)構(gòu)的運(yùn)動需要?dú)飧讕樱砸鶕?jù)工作條件選擇合適的氣缸型號。查閱液壓氣動產(chǎn)品與自動化系統(tǒng)創(chuàng)新設(shè)計及產(chǎn)品選型1000例實(shí)用手冊（2009版）

25、，此處選用型號為sc40*175-s的氣缸，主要技術(shù)參數(shù)：內(nèi)徑為40mm、標(biāo)準(zhǔn)行程為175 mm、使用壓力范圍為19(kg/)、耐壓力為13.9(kg/).4.3.2 軸承的選型 查滾動軸承與現(xiàn)代帶座軸承的選用機(jī)械工業(yè)出版社(1997 年1月 )，選用代號為gb/t 7810-1995的滾動軸承帶立式座外球面球軸承，其型號為：ucp206。如圖4.1所示，這種帶座外球面軸承的特點(diǎn)主要有：（1）能夠自動進(jìn)行調(diào)心。由于外球面軸承的外徑與軸承座的內(nèi)徑為球面配合，兩者之間具有自動調(diào)心的功能，可補(bǔ)償因安裝誤差引起的軸線不重合及安裝底面的變形；（2）具有良好的密封性 。這樣即使在惡劣的工作環(huán)境下軸承也能保

26、持其良好的工作性能，同時良好的密封可防止軸承內(nèi)部潤滑脂的外漏。（3）堅固的軸承座。因?yàn)檎w座結(jié)構(gòu)材料為鑄鐵，所以軸承座剛性很好，軸承在裝配時也不容易產(chǎn)生變形，在任何工況下軸承座均持久耐用。（4）承受負(fù)載能力大，由于其內(nèi)部結(jié)構(gòu)與深溝球軸承相同，所以能夠承受較大徑向及軸向載荷。此外通過鎖緊內(nèi)圈上的緊定螺釘可以使軸承輕易的鎖緊在軸上19。圖4.1帶立式座軸承4.3.3 螺紋零件的選型（1） 軸承座的固定采用型號為gb/t 77-2000的緊定螺釘m8；（2）橫擺布斗蓋的固定也需要螺栓連接，其結(jié)構(gòu)如圖4.2所示，所用螺栓（m6*18）的代號為gb/t5781-2000，螺母（m6）的代號為gb/t61

27、70-2000；（3）在擺軸末端的軸端壓蓋處采用代號為gb/t5781-2000的螺栓（m8*25）。圖4.2 橫擺布斗蓋4.4 縱擺布機(jī)構(gòu)各部分選型及其計算4.4.1 氣缸的選型 同橫擺布機(jī)構(gòu)中的氣缸型號一樣，選用型號為sc40*175-s的氣缸。4.4.2 軸承的選型 根據(jù)縱擺布軸徑30選用型號為gb/t 7810-1995的帶方形座軸承，其型號為ucfu206.4.4.3螺紋零件的選型（1）軸承座的固定采用型號為gb/t 77-2000的緊定螺釘(m8*16)；（2）氣缸支座處所用螺栓連接如圖4.3所示，采用的螺栓（m10*110）代號為gb/t5780-2000,螺母（m10）gb/t

28、41-2000;圖4.3 氣缸支座4.4.4 鍵的選擇根據(jù)縱擺布軸的右端軸徑如圖4.4，由機(jī)械設(shè)計課程設(shè)計手冊（第3版）查得采用gb/t1096-2003的普通平鍵，鍵寬*鍵高*鍵長=8*7*25.圖4.4 縱擺布軸4.5 提布羅拉各部分選型及其計算4.5.1 鍵的選擇 羅拉軸的左端軸徑如圖4.5所示，由機(jī)械設(shè)計課程設(shè)計手冊（第3版）查得采用gb/t1096-2003的普通平鍵，鍵寬*鍵高*鍵長=8*7*36.圖4.5 羅拉軸4.5.2 軸承的選型同樣根據(jù)軸徑30選用型號為gb/t 7810-1995的滾動軸承帶方形座外球面球軸承，其型號為ucfu206.4.5.3 帶輪的設(shè)計已知電機(jī)功率p=

29、4kw,轉(zhuǎn)速n1=1440r/min,傳動比i=3.0,每天工作10小時。(1) 確定計算功率pca由機(jī)械設(shè)計（第八版）表8-7查得工作情況系數(shù)=1.3，故pca=p=1.30.75=0.975(kw) (4.1)(2) 選擇v帶的帶型根據(jù)pca和n1由機(jī)械設(shè)計（第八版）圖8-11選用a型。（3）確定帶輪的基準(zhǔn)直徑dd并驗(yàn)算帶速v根據(jù)機(jī)械設(shè)計表8-6和表8-8初定小帶輪的基準(zhǔn)直徑dd1=100（mm），則帶速：v=dd1n160000=3.141001440600007.536(ms) (4.2)因?yàn)? msv30 ms，所以帶速合適。大帶輪的基準(zhǔn)直徑dd2:dd2=idd1=3.0100=3

30、00(mm) (4.3)圓整為dd2=315（mm）（4）確定v帶的中心距a及基準(zhǔn)長度ld由0.7（dd1+dd2）a02(dd1+dd2) (4.4)初定中心距a0=500mm,帶的基準(zhǔn)長度為：ld02a0+ (dd1+dd2)2+(dd2-dd1)*24a0 (4.5) =2500+（100+315）/2+(315-100)(315-100)/4500 1230(mm)由表8-2 v帶的基準(zhǔn)長度系列可查得帶長ld=1250(mm)，則實(shí)際中心距a為：aa0+(ld-ld0)/2=500+（1250-1230）/2=600(mm) (4.6)(5) 設(shè)計帶的根數(shù)z單根v帶的額定功率pr的計算

31、:由dd1=100(mm),n1=1440(r/min)，根據(jù)表8-4a查得普通v帶的基本額定功率為p0=1.21kw，由表8-4b查得單根普通v帶額定功率的增量p0=0.11(kw)，由表8-5查得包角修正系數(shù)ka=0.93,由表8-2查得v帶長度系數(shù)kl=0.93,于是：pr=(p0+p0) kakl=（1.21+0.11）0.930.93=1.12kw） (4.7)v帶根數(shù)z為：z= pca/ pr=0.975/1.12 0.87 (4.8)所以選用單根v帶即可。4.5.4 螺栓緊固軸端擋圈圖4.6 軸端擋圈在羅拉軸末端需要安裝如圖4.6所示的緊固件，擋圈代號為：gb/t891 b35(

32、公稱直徑d=35、材料為q235的b型螺栓緊固軸端擋圈)；螺栓(m6*20)：gb/t5783-2000；墊圈(6)：gb/t93-19874.6 出布羅拉結(jié)構(gòu)中各組件選型及計算4.6.1 軸承的選型 從gb/t 7810-1995中查得帶立式座軸承的型號為ucp207，其相關(guān)參數(shù)為：軸承座寬度amax=48mm、軸承座球面直徑中心線到安裝平面的距離h=47.6mm、螺栓孔中心距j=126mm、長度lmax=172mm.4.6.2 電機(jī)-聯(lián)軸器-減速器的選擇及計算出布羅拉軸端結(jié)構(gòu)如圖4.7所示，為獲得較低的轉(zhuǎn)速可選用二級圓錐-圓柱齒輪減速器，初選y90s-2型三相異步電動機(jī)，其功率為p=1.5

33、kw，轉(zhuǎn)速n=2840r/min,電動機(jī)軸伸的直徑d=28mm.圖4.7出布羅拉電機(jī)根據(jù)電動機(jī)的相關(guān)參數(shù)需要選擇合適的聯(lián)軸器，由于電動機(jī)軸要與減速器的高速軸連接，為減小動載荷、緩和沖擊，選用彈性套柱銷聯(lián)軸器。則需要對其載荷進(jìn)行計算：公稱轉(zhuǎn)矩： （4.9）由機(jī)械設(shè)計（第八版）表14-1查得工作情況系數(shù)ka=1.5，故計算轉(zhuǎn)矩為 （4.10）從gb/t 4323-2002中查得lt5型彈性套柱銷聯(lián)軸器的許用轉(zhuǎn)矩為125nm，許用轉(zhuǎn)速為4600 r/min，軸徑為2535mm之間，故合適。4.7潤滑劑的選擇 在軸承處選用具有良好耐水性及耐熱性的gb 7324-1994的鋰基潤滑脂， 減速器內(nèi)齒輪采用

34、sh0357-92中的50號工業(yè)齒輪油。 4.8本章小結(jié)確定了織物循環(huán)系統(tǒng)的總體結(jié)構(gòu)后，需要根據(jù)具體要求對部分零件進(jìn)行選型及其計算，以達(dá)到所需的配合精度要求，從而確保各部分結(jié)構(gòu)的合理性。本章主要介紹了對一些常用零件螺栓、軸承、擋圈等的選型，及對帶輪的設(shè)計及計算。5 結(jié) 論 “節(jié)能、減排”問題一直是印染企業(yè)比較關(guān)心的問題，尤其是近幾年來，國家出臺了“以節(jié)能降耗、污染減排和資源節(jié)約為突破口，以解決關(guān)鍵技術(shù)問題為重點(diǎn)，以提升產(chǎn)業(yè)技術(shù)水平為目標(biāo)，著力促進(jìn)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整和增長方式的轉(zhuǎn)變”的產(chǎn)業(yè)政策，但由于印染行業(yè)一直是能耗高、污染重的典型代表，這就使得企業(yè)面臨更大的挑戰(zhàn)，同時也是一種發(fā)展機(jī)遇，各企業(yè)只有不

35、斷改進(jìn)染整設(shè)備、加大研發(fā)力度，才能在激烈的市場競爭中處于主動，而不會被市場淘汰。在對織物進(jìn)行染色的過程中根據(jù)工作原理可分為兩個主循環(huán)回路：織物的循環(huán)和染液的循環(huán)。行機(jī)浴比（織物重量與染液總體積之比）是決定染色機(jī)性能好壞的關(guān)鍵，所以設(shè)計織物染色的整個循環(huán)系統(tǒng)要考慮到實(shí)現(xiàn)布液的快速分離，如在橫擺布斗底板上打若干孔，這樣減少了布在運(yùn)行中所攜帶的水量，使染液能及時進(jìn)入染液的循環(huán)系統(tǒng)中，同時要從改進(jìn)優(yōu)化結(jié)構(gòu)入手減少織物在循環(huán)過程中的堵布、扭結(jié)現(xiàn)象的發(fā)生。 雖然現(xiàn)在各企業(yè)的染整設(shè)備在結(jié)構(gòu)上有很大改進(jìn)，但就其向節(jié)能、減排方向的發(fā)展來說仍有很大的空間，許多結(jié)構(gòu)還需要進(jìn)一步優(yōu)化： （1） 受噴嘴結(jié)構(gòu)的限制織物，

36、織物在整個循環(huán)過程中并不能處于完全展開的理想狀態(tài)，達(dá)到染色均勻的效果只能是通過多次循環(huán)，因此作為染色機(jī)心臟的噴嘴，在結(jié)構(gòu)上還需進(jìn)一步優(yōu)化，進(jìn)而減少氣鼓現(xiàn)象的發(fā)生。 （2）印染前處理耗水量約占整個染色過程耗水量的60%，是耗水量最大的一個流程，盡管國家出臺了節(jié)能、減排的政策，但縮短流程仍是當(dāng)今所面臨的技術(shù)難題，所以有待于從染色機(jī)整機(jī)設(shè)備上考慮改進(jìn)結(jié)構(gòu)以求盡可能縮短流程。 參 考 文 獻(xiàn)1成大先.機(jī)械設(shè)計手冊m. 第四版,北京:化學(xué)工業(yè)出版社,2002.2濮良貴,紀(jì)名剛.機(jī)械設(shè)計m.第七版,北京:高等教育出版社,2001.3閻超.計算流體力學(xué)方法及應(yīng)用m. 北京:北京航空航天大學(xué)出版社,2006.

37、4柯葵.朱立明.流體力學(xué)與流體機(jī)械m. 上海:同濟(jì)大學(xué)出版社,2009.09：35-80.5李士豪.流體力學(xué)m. 北京:高等教育出版社,1990.04：41-636華南工學(xué)院等編.流體力學(xué) 風(fēng)機(jī)及泵m. 北京:中國建筑工業(yè)出版社,1983.12：26-317 張利平.液壓與氣動技術(shù)m. 北京:化學(xué)工業(yè)出版社,2007.8韓中庚.數(shù)學(xué)建摸方法及其應(yīng)用m. 北京:高等教育出版社,2005. 9杜德銘.紡織機(jī)械基礎(chǔ)知識m. 北京:紡織工業(yè)出版社,1988.08. 10魏俊民.紡織機(jī)械液壓與氣動技術(shù)m. 北京:紡織工業(yè)出版社,1986.10.11劉裕.紡織機(jī)械設(shè)計原理m. 北京:紡織工業(yè)出版社,1981.07.12梁基照.化工機(jī)械優(yōu)化設(shè)計m. 北京:化學(xué)工業(yè)出版社,2010.13王仁東.化工機(jī)械力學(xué)基礎(chǔ)m. 北京:化學(xué)工業(yè)出版社,1988.9.14盛敬超.工程流體力學(xué)m.北京:機(jī)械工業(yè)出版社,1988:74-78.15尚頌民，卓漢堅.溢流染色機(jī)的創(chuàng)新促進(jìn)綠色環(huán)保染色技術(shù)的發(fā)展j.紡織導(dǎo)報，2003（4）：28-33.16陳立秋.溢流氣流染色清潔生產(chǎn)工藝 j 印染,2004（21）：38-42.17流體機(jī)械編