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河 北 科 技 大 學(xué)
畢業(yè)設(shè)計(論文)開題報告
題 目: 安全帶軋染整形生產(chǎn)線的設(shè)計
----理帶與浸染紅外定形部分
學(xué)生姓名: 張衛(wèi)強(qiáng) 學(xué) 號： 020501203
專 業(yè): 機(jī)械設(shè)計制造及其自動化
指導(dǎo)教師: 鄭惠萍（教授）
2006年4月 13 日
畢業(yè)設(shè)計（論文）開題報告
1 文獻(xiàn)綜述
1.1 課題背景
近年來，我國人民生活水平穩(wěn)步提高，對汽車的需求量猛增。汽車行業(yè)的飛速發(fā)展，刺激了相關(guān)產(chǎn)業(yè)的繁榮。作為產(chǎn)品供應(yīng)鏈下游的汽車零部件供應(yīng)商開始借機(jī)進(jìn)行科技更新，汽車安全帶染整加工企業(yè)也高舉科技旗幟。因為一般每條安全帶需要3.2m長的織帶，每輛車至少需要3m~8m長的織帶，加上需要更換、維修的安全帶，所以安全帶的市場需求量很大。但是，安全帶加工需要很高的科技含量，因為安全帶使用過程中要承受較大的沖擊力，必須具有較強(qiáng)的斷裂強(qiáng)度，國際上通用的斷裂標(biāo)準(zhǔn)為5000磅（2270kg），我國GB11549-89中規(guī)定安全帶中連續(xù)安全帶的抗拉強(qiáng)度不得低于22260N，因此安全帶原料必須為高強(qiáng)度滌綸長絲。
然而，令人遺憾的是本輪科技更新多為進(jìn)口國外成熟的高科技安全帶染色生產(chǎn)線，鮮有自主開發(fā)設(shè)計，而國外的安全帶染色生產(chǎn)線科技附加值高，價格一直居高不下。
1.2 滌綸纖維的染色性能[5]
滌綸纖維的強(qiáng)度高、彈性好、耐磨、干濕抗皺性好，具有很好的服用性能。但是滌綸纖維也有缺點，如易摩擦起球，不易染色。滌綸纖維不易染色是因為結(jié)構(gòu)緊密且缺乏極性基因。
1.3 滌綸纖維的染色技術(shù)[5]
滌綸纖維的染色技術(shù)分為高溫染色和載體染色。
1.3.1滌綸纖維的高溫染色
在滌綸針織物染色中主要采用的方法是高溫染色法。高溫染色法是在130゜C左右溫度條件下進(jìn)行染色。為了獲得高溫必須將染色系統(tǒng)封閉，隨著溫度的升高，染色系統(tǒng)壓力增大（或同時附加壓力），因此這種染色方法也叫做“高溫高壓染色法”。提高溫度是加速分散染料上染滌綸的最好的方法，此外，高溫染色遮蓋效應(yīng)較好，能提高分散染料品種的適應(yīng)性。高溫染色需要高溫高壓染色設(shè)備。
1.3.2 滌綸纖維的載體染色
在沸騰狀態(tài)下（100゜C）分散染料是難以上染滌綸纖維的，但是加入某些有機(jī)化合物，則可使染色在常溫沸騰下進(jìn)行，具有這種性能的有機(jī)化合物叫做“載體”。利用載體促進(jìn)滌綸染色的方法叫做“載體染色”。載體染色的最大優(yōu)點是染色方法簡單，不需要特殊染色設(shè)備，所以在滌綸染色發(fā)展初期大都采用這種方法。
1.4 染色機(jī)器的分類[1]
染色機(jī)器按被染對象可分為纖維、紗線和織物三類染色機(jī)，若按染色方法又可分為浸染、卷染和軋染三類染色機(jī)。此外，還可以按染色過程是連續(xù)還是間歇方式分類， 亦可以按染色機(jī)是常壓還是高壓來分類。
目前常用的染色機(jī)器分類見圖1。下面僅就高溫染色機(jī)和連續(xù)扎染機(jī)作簡要說明。
1.4.1 高溫染色機(jī)
高溫染色機(jī)一般可分為：高溫高壓溢流染色機(jī)、高溫高壓噴射染色機(jī)、高溫高壓繩狀染色機(jī)、高溫高壓卷染色機(jī)、高溫高壓經(jīng)軸染色機(jī)、高溫常壓汽蒸染色機(jī)等多種。
為了適應(yīng)一些合纖純紡，混紡，交織的機(jī)織物，針織物的高溫染色，印花后的高溫汽蒸和某些高溫處理，以及棉織物的高溫連續(xù)連漂的需要，近30年來，某些染整設(shè)備正向130-210゜C的高溫性能發(fā)展?？煞珠g歇式和連續(xù)式加工兩類。
目前，高溫染整工序傳遞熱能的介質(zhì)一般有四種：高溫的蒸汽、液體、空氣和煙道氣。此外，也有將紅外線輻射加熱技術(shù)應(yīng)用于某些常壓高溫染整設(shè)備以獲得高溫。因此，根據(jù)高溫染整工藝的要求和獲得高溫的方法不同，高溫染整設(shè)備可分為下列兩大類：
（1）高溫高壓染整設(shè)備 該類設(shè)備獲得高溫的方法：提高工作液沸點溫度；高溫飽和空氣汽蒸。
（2） 高溫常壓染整設(shè)備 該類設(shè)備獲得高溫的方法：高溫?zé)峥諝饧盁煹罋饧訜?；紅外線輻射加熱；高溫蒸汽氣蒸。
1.4.2 連續(xù)軋染機(jī)
此機(jī)是供多種染料不同工藝要求連續(xù)軋染的一類平幅染色聯(lián)合機(jī)，可對棉、粘膠纖維、維綸、滌綸及其混紡織物等進(jìn)行連續(xù)軋染，適用的染料有還原染料、活性染料、硫化染料、分散燃料等多種。各種連續(xù)軋染聯(lián)合機(jī)的組成雖有差異，但其主要組成單元不外乎以下幾種：平幅進(jìn)布裝置、平幅浸軋機(jī)、紅外線預(yù)烘機(jī)、熱風(fēng)烘燥機(jī)、汽蒸箱、焙烘機(jī)、平幅洗布機(jī)、J形堆布箱和平幅出布裝置等，按染料種類和軋染工藝要求組合使用。習(xí)慣上將用分散染料軋染滌綸織物的連續(xù)軋染機(jī)成為熱熔染色機(jī)，其余均稱為連續(xù)軋染機(jī)。
圖1 染色機(jī)的分類
1.5 染整設(shè)備設(shè)計需要注意的問題[3]
1.5.1 織帶染整加工過程中的張力控制
染整多單元聯(lián)合機(jī)在單元間設(shè)有“松緊架”，其作用為協(xié)調(diào)單元間速度微差；動態(tài)過程緩沖，防止積布和拉斷；設(shè)定單元進(jìn)布的初始張力；故障“越位”起到安全停車，防止事故擴(kuò)大。松緊架速度微差調(diào)節(jié)裝置，其實質(zhì)也是一種簡易的張力控制裝置。當(dāng)相鄰單元間發(fā)生線速度差時，產(chǎn)生張力，大于初始張力（由松緊架設(shè)定）時松緊架擺臂輥下擺，小于初始張力時擺臂輥上擺，調(diào)節(jié)單元間速度微差，維持織物進(jìn)給張力在初始張力周圍。
兩單元間當(dāng)松緊架設(shè)置在織物出軋車進(jìn)洗槽之間時，則該松緊架的張力設(shè)定，僅須設(shè)定保證織物平幅進(jìn)給過程不起皺的初始張力即可；當(dāng)松緊架設(shè)在洗槽出布處時，則松緊架對織物張力的設(shè)置，應(yīng)該在初始張力的基礎(chǔ)上，還要增加織物在進(jìn)給途中因摩擦阻力矩而增加的附加張力。多單元緊式織物進(jìn)給的初始張力不可減少，以防止導(dǎo)布皺條的產(chǎn)生。附加張力應(yīng)控制得越小越好，減輕后整理工藝的負(fù)擔(dān)。
1.5.2 織帶染整加工過程中的速度控制
染整機(jī)大多數(shù)采用多單元速度協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)，松緊架是速度變量的調(diào)節(jié)器，它對兩單元間速度偏差進(jìn)行變換和運(yùn)算，把輸出速差的電信號反饋入系統(tǒng)的控制器。染機(jī)中擺動松緊架用得最多，按不同工況要求，還采用升降式、儲布斗式、光電垂環(huán)式等裝置。
靜態(tài)是兩單元間出現(xiàn)速度微差，致使織物進(jìn)出松緊架張力輥時張力變化，擺臂轉(zhuǎn)軸角位移轉(zhuǎn)換成電信號輸出，被控單元速差微調(diào)，直至協(xié)調(diào)單元間無速差運(yùn)行。松緊架擺臂在有速差角位移時，擺臂松緊架可上擺35゜，下擺35゜，上下限位置張力4：1，這是織物在張力輥上包角變化所致，因此，如果因兩單元間速度設(shè)置不當(dāng)，形成擺臂偏離水平位置時，應(yīng)予與調(diào)整，重新設(shè)置。
1.6 染整設(shè)備的現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢
1.6.1 染整設(shè)備的現(xiàn)狀[12]
我國染整機(jī)械與世界先進(jìn)水平相比，還存在一定的差距，比較突出的兩個方面：其一，產(chǎn)品開發(fā)缺乏創(chuàng)新性；其二，傳感技術(shù)和在線檢測差距很大，除了一些常規(guī)的控制項目如速度、溫度、液位等參數(shù)的測控外，專用的在線監(jiān)控項目如色差檢測等，國內(nèi)目前尚在起步階段，在很大程度上限制了染整機(jī)械機(jī)電一體化水平的提高，也影響了織物的最終加工質(zhì)量。為此，除了加大各行業(yè)間的緊密合作，通過一定的科研投入進(jìn)行重點攻關(guān)開發(fā)研制外，直接將國際上成熟的傳感和測控技術(shù)為我所用也不失為一捷徑所在。
1.6.2 染整設(shè)備的發(fā)展趨勢[13]
（1）新型或改進(jìn)型機(jī)器配備了特殊的裝卸和運(yùn)輸裝置，以適合加工宜輕柔處理或較難處理的織物， 如含有l(wèi)yocell 纖維或彈性纖維的織物。同時， 許多設(shè)備制造商通過在現(xiàn)有機(jī)織物處理系統(tǒng)上加裝針織物處理裝置來擴(kuò)大其設(shè)備的加工能力。
（2）提高設(shè)備效率、優(yōu)化工藝及降低水、蒸汽、化學(xué)品和能源的消耗量，以實現(xiàn)經(jīng)濟(jì)效益和環(huán)境效益雙豐收。
（3）采用新的和更先進(jìn)的控制和自動化技術(shù)， 包括更廣泛地使用像西門子公司這樣的全球化工業(yè)供應(yīng)商所提供的PLC (可編程邏輯控制) 技術(shù)。在筒子紗染色方面，自動化機(jī)器人裝卸成為設(shè)備的主要特點， 尤其體現(xiàn)在2家意大利公司—Obem 公司和Bellini 公司的設(shè)備上， 這2家公司都強(qiáng)調(diào)自動化技術(shù)帶來的好處主要是提高產(chǎn)品的質(zhì)量，這比節(jié)約勞動成本更為重要。
（4） 經(jīng)濟(jì)型、小批量加工設(shè)備越來越受到人們的認(rèn)可，因為它們能對時裝領(lǐng)域的需求作出快速反應(yīng)。
（5）“一次即成”的染色原則越來越為人們所接受， 它在改進(jìn)質(zhì)量控制程序的基礎(chǔ)上， 通過內(nèi)在的可再現(xiàn)性來實現(xiàn)。
（6）數(shù)字化噴墨印花的出現(xiàn)， 在現(xiàn)有的網(wǎng)印技術(shù)基礎(chǔ)上，又為人們提供了一種新的選擇， 尤其是在小批量生產(chǎn)中。
２．本課題要研究或解決的問題和采用的研究手段及途徑
2.1 本課題研究的問題
國內(nèi)織帶的生產(chǎn)線多為進(jìn)口，價格昂貴。本課題受企業(yè)委托旨在消化引進(jìn)設(shè)備的基礎(chǔ)上，開發(fā)設(shè)計一條電腦程控的安全帶軋染整形生產(chǎn)線，以滿足生產(chǎn)需要。本次畢業(yè)設(shè)計完成該生產(chǎn)線理帶與浸染紅外定形部分的設(shè)計，應(yīng)完成主要工作如下：完成安全帶軋染整形生產(chǎn)線（熱熔與二次出帶部分）的總體設(shè)計，要求走帶速度在5～15m/min可調(diào)。
2.2本課題解決的問題
為了提高生產(chǎn)效率此染機(jī)采用雙走帶方式。首先安全帶進(jìn)入理帶模式，之后對安全帶進(jìn)行浸染和紅外定型。初染的安全帶再進(jìn)行熱熔，使得染料和材料分子充分反應(yīng)。二次出帶后對安全帶進(jìn)行洗滌、紅外烘干，最后理出成品帶。
2.1.1如何實現(xiàn)生產(chǎn)線的連續(xù)工作
解決方法：本生產(chǎn)線為了實現(xiàn)連續(xù)工作，在上料后經(jīng)過理帶增加了儲帶部分，儲帶部分由兩個大滑塊組成，大滑塊由傳感器控制位置。當(dāng)生產(chǎn)線出現(xiàn)斷料時，滑塊走到極限位置，傳感器測到后系統(tǒng)就會報警，提醒工人及時排除故障。
2.1.2 如何實現(xiàn)雙走帶
解決方法：本生產(chǎn)線采用了雙走帶以提高生產(chǎn)效率,上料時由兩個電機(jī)驅(qū)動的導(dǎo)布輪同時工作,再經(jīng)撥叉理帶輪使兩條坯布同時進(jìn)給。
2.1.3 如何實現(xiàn)浸染
染缸的上方布置了三個軋輥，電機(jī)驅(qū)動中間的軋輥，通過調(diào)整中間的軋輥和左邊的軋輥的配合間距以及電機(jī)速度，來調(diào)整坯布進(jìn)入染缸的速度。
通過調(diào)整中間軋輥和右邊軋輥的間距可以調(diào)節(jié)初染后坯布的扎制濕度。
2.1.4如何使安全帶的濕度在烘染時達(dá)到給定值
解決方法：經(jīng)過染缸初染的安全帶進(jìn)入紅外烘箱進(jìn)行定型。用紅外輻射進(jìn)行熱定型時，通過改變織物與輻射源之間的距離和照射時間以及輻射源的輻射能量來實現(xiàn)安全帶的濕度值。實際生產(chǎn)時可以通過試生產(chǎn)調(diào)整這三個因素,以其達(dá)到符合生產(chǎn)要求的目的。
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指導(dǎo)教師意見：
1．對“文獻(xiàn)綜述”的評語：
2．對本課題的深度、廣度及工作量的意見和對設(shè)計（論文）結(jié)果的預(yù)測：
指導(dǎo)教師：
年 月 日
所在專業(yè)審查意見：
負(fù) 責(zé) 人：
年 月 日
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