论文导读：1998年特大洪水后，土工材料的应用引起了国家有关领导的关注，相关部门制订了相应的设计规范，我公司参与制订了长丝土工布的国家标准。随着需求量的增加，我公司自行研制开发了多条不同幅宽的长丝无纺布生产线，结合生产模式的特点，对其关键设备之一的针刺机，创造性地设计成可切换式，起到了理想的效果。因此，长丝纺粘法既容易断针，又不宜停车，对针刺机设计提出了特殊要求。
关键词：纺粘法，针刺机，功能原理，设计
0.引言
聚酯长丝纺粘非织造布是土工合成材料的一种，我们又称“长丝土工布”。1998年特大洪水后，土工材料的应用引起了国家有关领导的关注，相关部门制订了相应的设计规范，我公司参与制订了长丝土工布的国家标准。至此，我国聚酯长丝纺粘无纺布开始步入规范性的发展阶段。目前，长丝土工布已广泛应用于铁路、高速公路、垃圾填埋场等重要建设工程。随着需求量的增加，我公司自行研制开发了多条不同幅宽的长丝无纺布生产线，结合生产模式的特点，对其关键设备之一的针刺机，创造性地设计成可切换式，起到了理想的效果。本文就可切换式针刺机的设计研究作一介绍。
1.无纺布生产工艺流程、针刺机的针刺目的、针刺机理及工艺特性
（1）生产工艺流程：聚酯切片→输送→结晶干燥→螺杆挤压→熔体过滤→纺丝→侧吹风冷却→气流牵伸→摆丝铺网→预针刺→主针刺→储布→切边→成卷→检验、包装、入库
（2）无纺布针刺的目的是用刺针在牵伸摆丝后疏松而无强力的纤网上往复穿刺，将网加工成具有一定紧密度和强力的成布，这种非织造布完全是靠针刺作用使纤网中纤维与纤维之间发生缠织和摩擦而加固的。
（3）针刺机针刺机理
针刺机理：刺针装在以固定动程往复运行的平板上，刺针在两块平板间夹着以一定速度运动的纤网上做上下穿刺运动。两平板上钻有相同位置的孔眼，并与针板上的植针位置相对应。纤网喂入针刺机时纤网很蓬松，纤维与纤维抱合力较差，几乎无强力。成千上万根带钩刺针刺入纤网时，刺针上的勾刺带着纤网内的部分纤维随针穿过纤维网，并使纤网受到压缩，当刺针刺入一定深度回升，由于勾刺的顺向使随针的纤维脱离留在纤网内，使已压缩的纤网不再恢复原状，最终成无纺布。设计制造的针板刺针的排列有一定规律，生产无纺布针刺痕迹也有序，现在已发展成无序布针刺，无纺布针孔均匀表面美观。
（4）针刺深度工艺特性对针刺机的要求
使用时根据产品规格的大小，应调整剥网板与托网板间距，以及托网板与刺针相对位置，以适应不同规格无纺布对针刺深度要求。
2.长丝纺粘无纺布生产线对针刺机的特殊要求
聚酯长丝纺粘生产线特点：喷管牵伸气流使丝速达5000米/分，单丝强力较高；摆丝成网后纤网虽呈无规状，但微观结构显示丝属连续状态。论文大全。由于这些特点决定了长丝无纺布生产用针刺机，刺针使纤网成布与短纤维成布相比，受力更大且容易断针。因短纤维无纺布，纤维两端可自由伸缩，刺针负荷较轻。生产线的另一特点是：长丝无纺布生产线从切片投料到产品卷绕是连续化生产，短纤维无纺布随时可以停车换针，而长丝无纺布生产停机会产生大量废料。因此，长丝纺粘法既容易断针，又不宜停车，对针刺机设计提出了特殊要求。
3.对针式可切换针刺机的结构原理
3.1不停车可切换针刺机工作原理
不停车是相对生产线而言，换针时生产线继续进行产品生产。每台针刺机安装上、下两套针梁针板，共用一套剥网板与托网板。其中一套针梁工作时，另一套针梁作为备用。论文大全。当工作一套需要换针时，备用一套起动待频率达生产要求时，剥网板与托网板同时升降切换至工艺要求的针刺深度，备用针梁正常工作后，停止原工作针梁进行换针。
3.2可切换针刺机的主要组成部件
该针刺机基本结构包括机架、曲轴箱、上下对置针梁、剥网板、托网板、输布牵拉机构、网板升降装置、、电气控制部分。
1）机架：整体机架由上下横梁、中间立柱与底立柱组成，各件钢板焊接而成，机脚使用橡胶垫块垫平，以吸收机器往复运动惯性力而引起的振动。
2）曲轴箱：曲轴箱是针刺机的心脏部位。主要有主轴、平衡机构、连杆、导向杆、导柱、箱体等组成，特宽（7米）无纺布生产线针刺机上下各设置六只曲轴箱，其原理相同，结构略有不同。
传动主轴：主轴与连杆联接接部位有一定的偏心量，偏心量的两倍为冲程高度。我公司可切换针刺机动程为25mm。在保证针剌深度满足工艺要求的情况下，动程以小为宜，可减小机器震动，降低噪声。每只箱体之间用鼓齿联轴节联接，每一组箱体装V型带轮，由一台设置于机身中间位置的电动拖动，电机用变频控制。
平衡块：也称配重块。主要功能是保持运动部件的平稳，减小震动。其实际重量在安装时根据运动平稳性进行调整。
推杆：是针梁和连杆的连接件，做上下往复运动，要求精度高、硬度大、耐磨性能好，对润滑要求也严格。
润滑系统：该机采用油泵送至机器各润滑点喷嘴，回油流入油箱循环使用。
3）针梁：针梁是安装针板的机构，它与推杆相连，并被推杆带动上下运动，联接部位易产生疲劳裂纹。针梁采用轻质合金材料。论文大全。
4）针板：针板装在针梁上，针板上钻有针孔，孔径与针柄匹配，并保持有一定的夹持力，生产过程中要经常换针，针板材料具有较好的耐磨性。针板采用轻质而耐磨的合金材料。
5）剥网板与托网板：剥网板与托网板均装有蜗轮蜗杆提升机构，并用链传动与经特殊设计的离合减速器及电机相联接，剥网板与托网板可分别或整体上下运动，并根据需要通过离合器手柄调节成自动与手动。网板网孔直径约为5－6mm，其分布规律与针板孔中心完全对应。切换前后，剥、托网板功能互相转换，因此两网板均要求较高的刚性与强度。针刺机网板入口端设计成光滑圆角或一定的刀口形，确保纤网或半成品顺利过渡。网板的平面度、网孔的形状网孔之间的位置精度要求很高，因此网板也是针刺机的关键部件之一。
6）输布牵拉装置：牵拉输布由带有麻面橡胶绳的主动辊与光滑的被动辊组成，主针刺机输出辊速度既可单独控制，也可由两针刺机间速度补偿器自动调节控制。由于针刺机针入纤网时，纤网宜停止运动，以免纤网牵拉刺针而折断。因此，该输布辊带有间歇运动与匀速运动两种特性，并设计有可变换两种速度特性的切换装置。间歇运动能改善针刺布外观质量并减少断针。一般针刺频率较低时采用间歇运动牵拉。高速针刺时采用匀速牵拉。
7)电气控制部分：宽7米生产线曲轴箱主轴由55KW电机驱动，采用交流变频调速，显示针刺频率。网板升降由5.5KW电机拖动，显示针刺深度。输出辊由1.5KW电机拖动。变频调速，针刺频率与输出辊可单独调整，也可牵拉速度与针刺联运调整。为保护刺针在低频率运行时，纤网不运动，因此在规定频率以上，输出辊才能运行。润滑油泵电机正常运行后，全机才能启动。
4.结束语
长丝纺粘法无纺布生产线上采用可切换式针刺机，带来了较好的效果。目前，我公司正为提高制造精度及针刺频率的方向迈进。
参考文献
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