滾筒印花機的結構和工作過程

滾筒印花是采用表麵刻有凹版(陰紋)或凸版(陽紋)花紋的銅輥進行印花的。所以,滾筒印花機又叫銅輥印花機。刻有花紋的銅輥簡稱印花滾筒。陽紋主要用於毛條印花,陰紋主要用於棉、滌/棉和化纖等織物的印花。按銅輥排列的形式,可分為輻射式、立式和傾斜式三種;按印花套色數可分為四色、六色、八色、十色;按隻在織物的一麵或同時在兩麵印花,可分為單麵印花機和雙麵印花機。其中,最常用的是八色輻射式單麵滾筒印花機。
一、設備結構和工作過程
滾筒印花機必須與其他單元機和通用裝置組成印花聯合機,如圖8-1所示。它主要由進出布裝置、印花車頭、熱風預烘機、烘筒烘燥機、傳動裝置等組成。

1１進布裝置
滾筒印花機的進布裝置分為襯布進布和白布進布裝置。襯布進布采用緊式,白布進布多采用鬆式,以超喂的形式喂入,使織物以布環的形狀懸掛,用光電管控製進布超喂輥的速度,保證白布呈鬆弛狀態進入車頭,使織物張力一致,達到優良的印製效果。無襯布印花機隻設白布進布裝置。
2１印花車頭
印花車頭是滾筒印花聯合機的核心部分,主要由機架、花筒、承壓滾筒(也叫承壓輥)、加壓機構、給漿裝置、對花裝置及傳動裝置等組成,如圖8-2所示。習慣上把進布喂入點的一麵稱後車,出布一麵稱前車。
(1)機架:機架俗稱牆板,用來承載承壓輥、花筒、花筒加壓機構、給漿裝置等的重量。由灰口鑄鐵鑄造,左右各一塊,下部裝在兩塊橫置的底板上,上部有橫梁做撐擋連接,中空,呈放射形,均勻地排列著兩對壓布輥軸承座及多對花筒軸承箱。中央滑道為承壓輥軸承座。
(2)承壓輥:承壓輥是一個鑄鐵製成的空心輥,裝在承壓輥軸承座上,轉動絲杆,可使承壓輥上下移動。承壓輥軸芯較長,軸頭兩端伸出機架外,一端裝有拉刀裝置,另一端活套一隻花筒中心齒輪,該齒輪與各隻花筒上的齒輪齧合,傳動各隻花筒,承壓輥又由花筒摩擦傳動,從而避免花筒間周長的誤差累積。

承壓輥的直徑一般為750～1350mm,由套色決定。套色越多,直徑越大。如四色印花機的承壓輥直徑為750mm,而八色印花機承壓輥的直徑為1050mm。承壓輥的直徑一般以小為宜,因為直徑小,在同樣壓力下單位麵積的受壓就大,有利於印製精細花型。另外,直徑小,體積、重量亦小,有利於安裝和調試。
承壓輥表麵應具有一定的彈性,才能使花紋印製清晰。為此,有的在鑄鐵輥外麵包以12～22層麻經毛緯的毛襯布,叫毛襯布承壓輥,有的在鑄鐵輥表麵澆鑄一層均勻的橡膠,叫橡膠承壓輥。
使用毛襯布承壓輥印花時,毛襯布外麵要套一層表麵光潔、厚度與硬度均勻的無接頭環形橡膠襯布,以輔助毛襯布的彈力,保護毛襯布,遮蓋毛襯布的粗糙表麵及接頭印。為防止印花色漿滲透沾汙橡膠襯布,在橡膠襯布與印花織物之間墊有幅度比花筒稍寬的棉或滌綸襯布,叫印花襯布。習慣上稱毛襯布、橡膠襯布和印花襯布為“三布”。
為節約工業用布,降低消耗,現在除1600型印花機外,大都使用橡膠承壓輥代替“三布”印花,即采用無襯布印花。橡膠承壓輥膠層厚10～15mm,硬度為HSA94～96。要求膠麵平整、耐壓和耐化學腐蝕。橡膠承壓輥易被滲透的色漿沾汙,用橡膠承壓輥直接印花,必須用如圖8-3所示的洗除色漿裝置清除殘留在承壓輥表麵的色漿,避免沾汙印花織物。它不適宜印製套色較多和大麵積花紋的花樣及稀薄織物。

(3)花筒:花筒是由銅鋅合金(含銅97.5%～98%,含鋅2%～2.5%)用離心法澆鑄而成的空心圓筒,裝在花筒軸承座上。
花筒的結構如圖8-4所示。花筒內孔為錐孔,錐度為1∶288,與相應錐度的花筒軸匹配,花筒內孔有凸形長鍵,軸上有凹形鍵槽,兩者緊密配合,以保證相對穩定。花筒軸用45 鋼製成。
裝花筒時,常在花筒內孔與軸外圓間墊襯紙片,再用花筒拆機橫向加壓,把軸壓入筒內,使其固定。

新花筒的周長為440～450mm。花筒可重複使用,當刻製新花紋時,可車去筒麵舊花紋,磨光後再雕刻新花紋。當花筒的周長小於350mm時,則不可再使用。每套花樣的各隻花筒的周長必須相等,允許誤差±0.1mm。花筒雕刻後須在筒麵鍍鉻,以提高其硬度和光潔度,增加其耐磨性和耐腐蝕性,以延長使用壽命,防止筒麵不光潔造成印花疵病。通常,按織物前進方向順序,依次給花筒編號,喂入處為1#,其餘類推。
(4)花筒加壓機構:加壓機構通過花筒軸兩端軸承對花筒施加壓力。為了使印製圖案清晰,左右印漿均勻,施加壓力大小必須適當,施壓太輕,印出的圖案顏色就淺,甚至露底,太重則會模糊失真,還會額外地增加動力損耗,加劇零件磨損。通常粗線條、大花紋的花筒和作為光版的壓輥用輕壓,細線條、雲紋和雪花的花筒用重壓。線壓力範圍為100～600N/cm,常用200～400N/cm。隨花筒長度的不同,每隻花筒的總壓力可達2×104～8×104N。此外,加壓機構還應滿足如下工藝和操作要求:
①既能集中控製花筒和軸承座的進退,又能分別準確調節左右兩邊的壓力大小。
②加壓係統應富有彈性,當布的接頭通過壓點或軸有彎曲時,能起緩衝作用,減少壓力波動。
花筒加壓方式很多,有絲杆加壓、重錘杠杆加壓、氣壓加壓和液壓加壓等。
a.絲杆加壓:老式印花機的首末兩號花筒常用絲杆加壓,結構如圖8-5所示。由於套筒螺母用滑鍵定位在機架上不能轉動,旋動絲杆加壓時,使花筒表麵與承壓輥表麵相壓。當壓力逐漸增大時,螺母受反力向後退,使套在螺母後的彈簧受壓,從而借彈簧的彈力通過套筒螺母和調節絲杆加壓於花筒。彈簧在印花時能起到緩衝作用,壓力的大小決定於彈簧壓縮力,花筒卸壓時將絲杆反轉即可。
b.重錘杠杆加壓:老式印花機除首末兩號花筒以外,其餘的花筒均采用重錘杠杆加壓,如圖8-6所示。它是通過一套複式杠杆,利用重錘重量來施壓的,加卸壓原理同彈簧加壓機構,仍然靠彈簧起緩衝作用。

以上兩種加壓機構結構簡單,易於製造和維修,彈簧可起緩衝作用,但為手動操作,壓力沒有指示,且使用一定時間後,工作狀態不夠穩定,因此目前多改用流體加壓。這樣,不僅提高了機械化程度,減輕了勞動強度,而且各花筒兩邊的壓力都可通過壓力表集中指示,為提高印花質量創造了良好條件。
c.氣體加壓機構:圖8-7所示是薄膜氣室式氣壓加壓裝置。它是用壓縮空氣直接作用於氣膜,經一級杠杆放大壓力,由絲杆加壓於花筒軸承上實現的。此機構結構簡單,但仍需要轉動絲杆調節花筒壓力,故很少使用。

d.油壓加壓機構:如圖8-8所示為花筒油壓加壓係統。由葉片泵輸出的中壓級壓力油,經減壓閥和單向閥,進入大蓄能器油箱。當換向閥處於加壓位置時,壓力油經PA通道分別進入輸向各花筒加壓油缸的油路。印花時,開啟截止閥,壓力油進入小蓄能器和油缸C室,使花筒壓向承壓輥,當壓力達到所需值時,關閉截止閥,油缸的工作不受其他油路的影響,並因小蓄能器的作用而穩壓。卸壓時,先開啟截止閥,再將換向閥轉至卸壓位置,則油缸中的壓力油回流入油箱,油缸活塞杆將花筒拉離承壓輥。
e.氣液聯合加壓機構:M172型八色印花機采用氣液聯合加壓係統,加壓原理如圖8-9所示。加壓時,600～700kPa的壓縮空氣經減壓閥、總閥,進入轉閥向氣、油壓轉換器中的油施壓,加壓的油經手動換向閥輸向各號花筒,此時,轉閥處於加壓位置,油路a、b接通,完成加壓。當手動換向閥處於低壓位置時,PA接通,壓力油經環閥進入油缸的D室,向花筒加壓;換向閥處於高壓位置時,PB接通,壓力油進入增壓器的下部,增壓後由上部輸出,經換向閥的OA油路和環閥進入油缸的D室,向花筒加壓。當花筒的左右壓力達到所需值時,關閉環閥,使加壓油路穩定。卸壓時,將轉閥轉至卸壓位置,此時,a與c、b與d分別接通,壓縮空氣將氣油壓轉換器中的油壓進輔助油缸的C室,通過OA油路使增壓器的活塞下降複位,再開啟環閥,將手動換向閥置於低壓位置,氣油壓轉換器中的油進入油缸的E室,使D室的油返回氣油壓轉換器中,油壓降為零,花筒卸壓。
(5)給漿裝置:給漿裝置由漿盤、給漿輥、刮漿刀和除紗刮刀等組成,如圖8-10所示。每隻花筒配備一套給漿裝置。

漿盤用薄銅板或不鏽鋼薄板製成,可在機架上裝卸,並可通過調節螺栓調節其位置。色漿可用齒輪泵或氣動活塞泵從漿桶送至漿盤,並由漿盤上的小型液位控製器自動控製輸漿量。
給漿輥由花筒軸端的齒輪帶動或由花筒麵摩擦帶動。給漿輥轉動時,把色漿傳遞給花筒,再借左右往複移動的刮漿刀刮去花筒表麵多餘的色漿,使色漿藏在花筒陰紋的斜線內,印到織物上形成花紋。給漿輥有豬鬃輥、棕毛輥、橡膠輥和尼龍輥等幾種。由於豬鬃輥和棕毛輥都不能同時適應堿性和酸性色漿,且難洗淨,易落毛,而橡膠輥不能有效地刷除嵌附在花筒斜紋線裏的紗頭、漿塊和其他固體雜質,因此,普遍采用尼龍輥。

刮漿刀用高碳鋼或不鏽鋼製成,即藍鋼刀和白鋼刀兩種。藍鋼刀性脆,白鋼刀性韌,且耐化學腐蝕。為了增加刮漿刀片的剛性,在其背麵再裝入一片襯墊刀片。刀片的厚度,常用“隔距”號數來表示。號數越大,刀片越薄。常用刮刀號數為18^#～26^#,常用銅刀號數為24^#～26^#。刮刀的長度應比花筒長出30～35mm。為了保護花筒花紋和刮刀,充分發揮刮漿效用,印花時刮漿刀由拉刀裝置帶動,沿花筒軸向做往複運動。原來拉刀裝置都由承壓輥驅動,刮漿刀往複運動的頻率隨車速變化,對刮漿效果有不良影響,現均已改用單獨電動機傳動。
除紗刮刀,習慣稱小刀,用黃銅或磷銅製成,故也稱作銅刀,安裝在花筒反轉方向的前方,與刮漿刀相對,又叫做銅刀。除紗刮刀一般固定不動,用螺旋拉簧或重錘加壓。它有兩個作用:一是刮除附著於花筒上的紗頭和絨毛等雜質,二是刮除粘附在花筒表麵的殘漿,避免產生嵌花筒印疵和減少傳色。
(6)對花裝置:在多套色印花時,各花筒花紋的相應部分,必須按標準花樣要求保持精確的相對位置。因此,印花機必須有調節精度高、結構簡單、性能可靠、操作方便靈活的對花機構。
花筒的調整形式如圖8-11所示,包括壓力調整、水平調整、橫向調整和前後(按織物經向運行方向)方向調整等。後三種形式的調整確定了花筒的空間位置,直接影響對花精度。

①壓力調整:壓力調整即通過調節花筒軸承外側花筒加壓機構中的絲杆、重錘或調壓閥等調節花筒兩端的壓力,使花筒左、中、右的線壓力一致。或者調整前後花筒的壓力,使織物在花筒間具有適當的張力。
②水平調整和橫向調整:水平調整和橫向調整是通過轉動花筒軸承箱的水平調整螺杆和橫向調整螺杆來實現的。花筒軸承箱的結構如圖8-12所示。軸承箱安裝在左右機架輻射型部位上,作為花筒軸的支承處。

水平調整即調整花筒兩端的高低位置,使花筒達到水平,俗稱上下對花。它通過旋轉花筒軸承座水平調節螺杆,使軸瓦(或滾動軸承套筒)上下移動,使花筒水平微調完成對花,如圖8-13(a)所示。
橫向調整即調整花筒的軸向位置,又叫橫向對花或緯向調整,是通過調節花筒左端或右端軸承箱中的橫向調節螺杆推動銅軸瓦做左右移動,從而使花筒橫向微調完成對花的,如圖8-13(a)。另一種改進型橫向對花裝置隻需在一端操作,結構如圖8-13(b)所示。花筒軸的圓柱形軸承座上的凸塊嵌在托板的方塊3內,托板上連有不能轉動的螺杆,套在螺杆上的調節螺母隻能轉動而不能沿螺杆6的軸向移動。轉動螺母使螺杆發生軸向移動,從而使托板通過方塊和凸塊,帶動軸承做橫向移動,使花筒做橫向調整,實現橫向對花。
③前後方向調整:前後方向調整即調整花筒圓周方向的超前或滯後,也叫前後對花或周向對花。花筒前後方向的調整,實際上是通過旋轉花筒的角度來實現的,而這種角度的調整又是通過花筒轉速的變化來完成的,是一種動態的調整。常見的調整機構有電磁對花裝置、電動對花裝置和氣動對花裝置等幾種。

a１電磁對花裝置:如圖8-14所示,直接與齒輪9齧合的齒輪1活套在齒輪1′的套輪軸上,齒輪1′與9之間裝有過橋輪8,齒輪9與蝸杆4同軸。

正常運轉時,電磁鐵A、電磁鐵B不通電,主軸10上的各齒輪的轉速相等。需要對花時,按下按鈕,電磁鐵A或電磁鐵B通電,吸住摩擦盤a或摩擦盤b,使齒輪1或1′停轉,齒輪9轉動或反轉,通過周轉輪係,使齒輪3和花筒齒輪14獲得一個附加轉速(增大或減少),從而使花筒與織物產生相對位移,達到前後對花的目的。位移大小與按鈕的時間長短成正比。
電磁對花裝置操作安全方便,能連續對花,但結構較複雜,性能不夠穩定,目前已較少采用。
b１電動對花裝置:又叫電差動對花裝置,是目前普遍使用的對花方式,可分別進行前後對花和橫向對花,如圖8-15所示。
周向對花:由中心大齒輪傳動的正齒輪2和蝸輪7,活套在主軸11上,正齒輪2和圓錐齒輪3連為一體,蝸輪7和圓錐齒輪5連成一體,圓錐齒輪3和圓錐齒輪5的齒數相等。圓錐齒輪4和圓錐齒輪6的齒數相等並活套於十字短軸12上,十字短軸(或轉臂)與主軸11相連接,構成了一套周轉輪係。圓錐齒輪5由0.25kW、1400r/min的三相異步電動機通過二級蝸輪副減速傳動。

橫向對花:由於萬向聯軸節右端嵌入主軸左端內,既能隨主軸回轉,又可沿主軸的軸向稍做左右移動。正常運轉時,三相異步電動機不轉。需要橫向對花時,按下相關按鈕,三相異步電動機17正轉或反轉,通過二級蝸輪、蝸杆減速器減速,傳動外螺紋殼體,驅動萬向聯軸節帶動花筒沿軸向稍做左右移動,達到橫向對花目的。
電動對花裝置能進行周向和橫向連續對花,按鈕集中控製,操作安全方便,但結構較複雜,占地麵積大。
c１氣動對花裝置:圖8-16所示是M172型印花機的氣動對花裝置原理圖。齒輪1、2、3和轉臂H構成周轉輪係,齒輪4′、5′和4、5各構成一對同軸心線的不同軸齒輪。正常運轉時,薄膜氣室6′、6都不通壓縮空氣,齒輪4′、4和5′、5分別各由主軸上的齒輪3′和轉臂H上的齒輪Z H傳動而各自以一定的轉速回轉。周轉輪係不起作用,齒輪1、3和轉臂H按同一方向以相同速度繞OO′軸回轉,齒輪2繞OO′軸公轉但不自轉。需要周向對花時,按下氣閥,使氣膜室6′或6通入壓縮空氣,將齒輪4′或4向左推,齒輪4′與5′或4與5的端麵齒齧合,齒輪5′或5以4′或4的速度轉動。通過轉臂齒輪Z H 使轉臂H得到一個附加轉速,通過周轉輪係使主軸OO′產生一個附加轉速,從而實現周向對花。也可在停車時,轉動手動齒輪7,調節花筒的周向位置,進行手動對花。
對花完成後,排出氣室中的壓縮空氣,離合器脫開,花筒即可按正常運轉速度印花。在圖中K處裝有彈力製動銷,可防止慣性逃花。

氣動對花裝置結構較簡單,製造較方便,對花氣閥可集中控製,連續對花,對花穩定,但應加強對薄膜氣室和輪係的維護保養。
(7)傳動裝置:印花聯合機的傳動,由於變速範圍廣(從“寸行”到120m/min),故一般都用交流整流子電動機,經減速器減速後,傳動中心齒輪,再傳動花筒,然後經被動的承壓輥傳動烘燥、出布等部分。即采用集體傳動方式,如圖8-17所示。
為了有利於印花和烘燥兩部分的車速協調,現多改為中心齒輪軸通過鏈條傳動烘燥部分,其間裝有車速調節裝置。此外,在烘燥部分還配有專用電動機單獨傳動,以便預熱、清洗和處理故障。近年來,印花聯合機各主要部分大都采用電磁轉差離合器和直流電動機單獨傳動,自動同步調速,即多單元機單獨傳動的方式。