恒壓包針器的應用研究

葉燕平，王建設，陳海峰

（江蘇鷹游紡機有限公司，江蘇 連云港 222000）

起毛機只有包上相應的起毛針布才能使用，除起毛機及針布的自身參數以外，針布張力也是影響起毛效果的重要因素。張力過大則起毛鋼針易斷，毛面稀而長，絨感差；張力過小則針布易松，還容易斷布。特別是針布松緊度偏差過大，會造成更多麻煩，如橫條、稀漏、勾絲、破洞甚至頻繁斷布。由包針布引起的設備軟故障幾乎無法通過操作技巧來規避。

早期起毛機大多配有專用的包針磨針一體機，價格可觀，現在偶爾也能見到。2000年以來，起毛機全面進入變頻器時代，在主機上包針布成為可能，包針器也應運而生，經歷數十年的迭代改進，目前市面上主流的包針器多為方管壓板結構，如圖1、圖2所示[1]。

圖1 目前主流包針器

圖2 剖視圖

該款包針器具有結構簡單、攜帶方便等優點[2]。其缺點也很明顯，一是張力大小靠人工手感，包針要求較高；二是更換針布后梅花螺栓幾乎不會擰到原先位置，繼續靠工人手感控制針布張力；三是沒有補償針布自身高度差異之結構，針布自身高度差在±0.100 mm，如果沒有彈簧補償梅花壓緊力，針布張力就會不太穩定。鑒于以上情況，亟待研發新一代包針器。

1 恒壓包針器的結構設計

1.1 壓緊力快速復位機構設計

借鑒快速夾鉗結構，采用加長梅花螺栓壓緊針布并調節至合適的張力，蝴蝶螺母鎖緊，更換針布時推倒把手，換好針布拉起把手，實現張力一秒快速復位功能，如圖3所示。

圖3 快速夾鉗機構

1.2 針布彈性補償機構設計

傳統包針器利用針布變形獲得夾持力，當針布自身高度誤差較大時，夾持力就會不太穩定。為此，在包針器底部開出兩條窄縫，利用彈簧鋼板補償針布變形量，當針布自身高度誤差較大時，仍然可以獲得相當穩定的夾持力，如圖4所示。

圖4 彈性補償機構

1.3 張力穩定性計算

以傳統包針器鋼針全長變形量0.400 mm、針高差±0.100 mm計算，則±0.100/0.400=0.25=±25.00%，從極限情況來看，設定200.0 N張力，可能會輸出150.0～250.0 N張力，有100.0 N的極限張力變動。

新型包針器有彈簧補償功能，彈簧鋼板僅兩端與針布接觸，接觸面減小，鋼針變形量可達到0.600 mm，預計鋼板變形量為1.000 mm，則±0.100/（0.600+1.000）=±0.062 5=±6.25%，從極限情況來看，設定200.0 N的張力，可能會輸出187.5～212.5 N張力，有25.0 N的極限張力變動。由此可見，彈簧補償大大提高了包針張力的穩定性。

作為壓板用的彈簧鋼板，其耐磨性遠高于普通碳鋼。包針器頭部鐵瓦采用了淬火工藝，也加強了耐磨性。采用可折疊膠木手柄，既美觀又方便攜帶。

1.4 彈簧鋼板厚度確定

根據包起毛針布作業指導書要求：針布張力通常設為100.0～250.0 N。據此確定設計目標：250.0 N張力下鋼板變形量為1.000 mm左右。針布底布的摩擦系數約為0.4，針尖的摩擦系數約為0.1，則梅花螺栓的壓力=250.0 N/（0.4+0.1）=500.0 N。

通過有限元靜力分析軟件，給定鋼板支撐跨距140.000 mm，鋼板寬度25.000 mm，材料65Mn，梅花螺栓壓力500.0 N。經過若干次試算，確定彈簧鋼板厚度為2.500 mm時，變形量為1.019 mm。考慮采購的鋼板大多取下差及后續磨損等綜合因素，選取鋼板厚度為3.000 mm。

2 恒壓包針器的使用

2.1 調節針布張力

將針布插入包針器內，拉起梅花螺栓，如圖5所示。將針布一端固定，用彈簧秤從包針器尾部拉動包針器本體，使之緩慢勻速運動，同時讀取彈簧秤數值，該數值便是包針張力。

圖5 張力設定

擰動梅花螺栓，調整至合適張力，擰死蝴蝶螺母即可上機包針布，如圖6所示。

圖6 上機包針布

2.2 包針注意事項

針布適用張力要根據具體面料確定，往往要根據老師傅的手感調節張力。現場可以先包50 cm，讓客戶按壓測試松緊度，微調張力，繼續包50 cm，直到客戶認可，擰死蝴蝶螺母，鎖定張力，再用彈簧秤記錄當前張力，以備下次換針布之用。

其實，包針張力就是針布與包針器之間的摩擦力，針布的底布潮濕度對摩擦系數影響頗大。因此，包針布之前要求將針布從真空包裝袋中取出并放開，在空氣中晾12 h以上，讓針布的濕度與環境濕度一致，提高針布張力一致性。

3 結語

本研究針對傳統包針器的缺陷提出了一種全新改進型結構，在原設計基礎上，增加了快速復位及彈簧補償，配以彈簧秤，可以指定張力數值，規范了張力控制，性能遠超同類產品。