非织造布轧光机的设计与开发

翟 建

(青岛滨海学院机电工程学院，山东青岛 266555)

非织造布以其强力高、各向同性、耐久性好、弹性佳、高吸湿、拒水性、易于熨烫裁剪缝合、可连续生产等特点，被广泛应用于合成革、服装、鞋帽、家具等行业领域［1］。

轧光机是对非织造布进行压轧定型的专用后整理设备，织物经过高温高压的轧光整理加工，其质地得到优化，呈现各种表面效果。由于产品的特性要求不同，轧光机类型多样，如熨平消光用轧光机、轧强光用轧光机、摩擦轧光机、轧花用轧光机等［2］。

目前，国际上轧光机主要以德国寇司德双辊轧光机为代表，2007年其在瑞士荣获创新奖，该设备主要针对非织造行业的要求设计，对提高生产的灵活性具有创新意义［3］。国内轧光机生产厂家主要集中在江苏省昆山、江阴等地，设备普遍存在着温度控制不稳定，对非织造布压轧定型时，在其幅宽方向上温差大且线压力不均匀，两辊转动存在速度差等缺点，导致非织造布经过压轧后出现手感光泽不佳、厚度密度不均匀等缺陷，严重制约了产品质量升级与产量的提升。

本文针对目前国内非织造布企业及染整行业的实际需求，通过改进轧光辊结构，并采用气动控制压下装置和热油系统设计了非织造布轧光机。

1 非织造布轧光机方案设计

1.1 技术参数

根据对国内数十家非织造布企业、染整行业用轧光机的调研，确定相关设计参数。

非织造布幅宽:1 800mm

轧光辊半径R:0.25m

轧光辊速率n:0～25r/min

工作湿度:10% ～90%

工作温度:10℃ ～250℃

工作电压:220±10%V

非织造布牵引力Fr:0～1 000N

轧制力Fn:0～10 000N

工作环境:高温，潮湿，开放，连续工作

外形尺寸:2 500mm×800mm×1 600mm(长×宽×高)

1.2 结构及工作原理

轧光机主要由4部分组成，包括机架、轧光辊(主动辊和从动辊)、下压装置、间隙调整装置、涨紧装置和传动装置等。如图1所示。

非织造布经过涨紧装置的导布辊进入轧光机对辊中，具有可塑性的非织造布纤维在混热条件下，其内部纤维状态得到很大的改善，表面被压轧烫平显现平整光泽，再经过其他后整理处理，可以得到各种不同用途的合成皮革、家庭装饰用布、服装用布、沙发用布等［3］。

2 主要机构设计

轧光机实现对非织造布轧光功能的主要机构装置有动力传动装置、轧光辊下压装置和轧光辊间隙调整装置。

图1 轧光机

2.1 动力传动装置设计

2.1.1 动力传动装置

非织造布通过上下轧光辊时经过热轧后输出。轧光机动力传动装置主要提供轧光辊的转动扭矩，由电机、减速器、带传动、轧光辊、伸缩式联轴器构成，如图2所示。

图2 动力传动装置

若两轧光辊速度不一致，轧压区内非织造布材料两面会产生摩擦，造成成品表面粗糙，影响非织造布的表面质量，两轧光辊辊面线速度差应≤0.5%。为使两轧光辊速度相同，两辊中间采用45°圆锥齿轮1∶1传速比传动，最大限度地保证两辊转速的一致性，辊轮中间轴采用伸缩式联轴器，确保两只轧光辊运动的同步性。

2.1.2 驱动电机的选择

非织造布牵引力Fr:1 000N

轧制力Fn:10 000N

摩擦系数 μ:0.5

轧光辊速率n:0～25r/min

轧光辊半径R:0.25m

对以上参数取上限，则:

轧光力矩M=(Fr+Fn×μ)R=(1 000+10 000 ×0.5)×0.25=1 500(N·m)

电机功率 Pw=Mn/9 550=1 500×25/9 550=3.9(kW)

由于电机额定功率P0≥Pw，所以取P0=5.5(kW)。

根据驱动电机的功率、转速，选用三相异步电动机。电机型号为Y132S－8，电机功率为5.5kW，电机同步转速为1 500r/min。

2.2 轧光辊下压装置设计

轧光辊下压装置的作用是保持轧光辊对非织造布产生恒定压力，保证定型时非织造布内部织物受压均匀。

轧光辊下压装置采用气压式，协同轧光辊间隙调整装置配合，控制轧光辊(主动辊和从动辊)的间隙。该装置与机械螺杆下压装置相比有以下优点:响应速度快，调整精度高，采用标准件，过载保护简单、可靠，传动效率高［4］。

气动式下压装置主要由两个同步气压缸、气压泵、溢流阀、减压阀和换向阀组成，工作时两活塞杆同时下压，并保持对上轧光辊的压力相同，如图3所示。

图3 下压装置气动控制系统

2.3 轧光辊间隙调整装置设计

为满足非织造布产品不同厚度的要求，两只轧光辊的间隙需要根据产品厚度要求进行调整，为此在两只轧光辊间设置了间隙调整装置［5］。

间隙调整装置由压板、调节块、调节螺杆和手轮组成，在手轮上设置了间隙调整刻度盘。如图4所示。

图4 间隙调整装置

3 热油系统设计

轧光辊加热方式主要有3种方式:电加热、油加热、电感应加热。其中，油加热因其结构简单、加热均匀、保温性能好、温度控制精度高、适于宽幅加热等特点成为最常用的加热方式。本轧光辊采用油加热方式。

轧光机热油系统由储油箱、循环泵、加热器、过滤器、溢流阀、轧光辊及温度传感器等部件组成。如图5所示。

图5 热油系统

在热油循环回路中，热油作为向轧光辊传递热能的媒介，系统中的热油通过加热器加热后，在循环泵作用下进入轧光辊对其进行加热，回油返回储油箱进行循环。在整个循环过程中，均有控制和监测单元完成对热油温度、压力及流量进行自动控制。

4 轧光辊的结构设计

轧光辊是轧光机的主要部件，分为上下两只。轧光辊由轴头、钢管状辊体、导油芯轴、导热油管等主要零部件组成。如图6所示。导油芯轴右端与导热油管相连，其左端设有热油导孔。热油经过电加热后，从导热油管进入导油芯轴内腔并充满，然后热油从导油芯轴左端的热油导孔进入轧光辊与导油芯轴之间的空腔，对轧光辊辊体进行加热升温。回油经轧光辊空腔右端进入油路返回储油箱。

图6 轧光辊结构

5 结束语

轧光机是热轧黏合非织造工艺中的关键设备，其利用热轧黏合原理对非织造织物进行加热加压，使织物的部分纤维熔融黏结形成热轧黏合非织造布。本文对非织造布轧光整理设备进行升级改进，对轧光辊下压装置、轧光辊间隙调整装置、热油系统、轧光辊的结构等方面进行了改进。经实际使用和检测，热轧后非织造布的厚度、表面质观、手感、强度等指标得到了改善，效果理想，对非织造布生产工艺改进及生产效率的提高具有一定的应用价值。

［1］ 李冶.国外家用非织造布的发展［J］.非织造布，2001(1):11－15.

［2］ Doring I H，卜佳仙.热粘合新型轧光机［J］.国际纺织导报，2001(4):50－51.

［3］ Johannes Walterfang.寇司德热均匀辊热轧机［J］.产业用纺织品，2006(1):30－33.

［4］ 韩阳，翟丽艳.高温轧光机的免熨烫工艺性能及效果［J］.染整技术，2013(10):14－15.

［5］ 刘枫，杨超君，孙君.超薄面料用轧光机卷取机构的减张力控制系统设计［J］.制造业自动化，2013(10):146－148.