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河 北 科 技 大 學(xué)
畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)開題報(bào)告
題 目: 安全帶軋染整形生產(chǎn)線的設(shè)計(jì)
----理帶與浸染紅外定形部分
學(xué)生姓名: 張衛(wèi)強(qiáng) 學(xué) 號(hào)： 020501203
專 業(yè): 機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化
指導(dǎo)教師: 鄭惠萍（教授）
2006年4月 13 日
畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）開題報(bào)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?yàn)橐话忝織l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?yàn)榘踩珟褂眠^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(jì)，而國外的安全帶染色生產(chǎn)線科技附加值高，價(jià)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(diǎn)，如易摩擦起球，不易染色。滌綸纖維不易染色是因?yàn)榻Y(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(shí)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(diǎn)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(diǎn)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)峥諝饧盁煹罋饧訜幔患t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(jì)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(dòng)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(shí)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(shí)，產(chǎn)生張力，大于初始張力（由松緊架設(shè)定）時(shí)松緊架擺臂輥下擺，小于初始張力時(shí)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(shí)，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(shí)，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(hào)反饋入系統(tǒng)的控制器。染機(jī)中擺動(dòng)松緊架用得最多，按不同工況要求，還采用升降式、儲(chǔ)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(shí)張力變化，擺臂轉(zhuǎn)軸角位移轉(zhuǎn)換成電信號(hào)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(shí)，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(shí)，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(gè)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(xiàng)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(xiàng)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(diǎn)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(shí)， 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(shí)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(dòng)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(dòng)化機(jī)器人裝卸成為設(shè)備的主要特點(diǎn)， 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(dòng)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(dòng)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?yàn)樗鼈兡軐r(shí)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(shí)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(jià)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(jì)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(jì)完成該生產(chǎn)線理帶與浸染紅外定形部分的設(shè)計(jì)，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(jì)，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(shí)現(xiàn)生產(chǎn)線的連續(xù)工作
解決方法：本生產(chǎn)線為了實(shí)現(xiàn)連續(xù)工作，在上料后經(jīng)過理帶增加了儲(chǔ)帶部分，儲(chǔ)帶部分由兩個(gè)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(shí)，滑塊走到極限位置，傳感器測到后系統(tǒng)就會(huì)報(bào)警，提醒工人及時(shí)排除故障。
2.1.2 如何實(shí)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(shí)由兩個(gè)電機(jī)驅(qū)動(dòng)的導(dǎo)布輪同時(shí)工作,再經(jīng)撥叉理帶輪使兩條坯布同時(shí)進(jìn)給。
2.1.3 如何實(shí)現(xiàn)浸染
染缸的上方布置了三個(gè)軋輥，電機(jī)驅(qū)動(dòng)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(shí)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(shí)，通過改變織物與輻射源之間的距離和照射時(shí)間以及輻射源的輻射能量來實(shí)現(xiàn)安全帶的濕度值。實(shí)際生產(chǎn)時(shí)可以通過試生產(chǎn)調(diào)整這三個(gè)因素,以其達(dá)到符合生產(chǎn)要求的目的。
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畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）開題報(bào)告
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(jì)（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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