恒压包针器的应用研究

叶燕平，王建设，陈海峰

（江苏鹰游纺机有限公司，江苏 连云港 222000）

起毛机只有包上相应的起毛针布才能使用，除起毛机及针布的自身参数以外，针布张力也是影响起毛效果的重要因素。张力过大则起毛钢针易断，毛面稀而长，绒感差；张力过小则针布易松，还容易断布。特别是针布松紧度偏差过大，会造成更多麻烦，如横条、稀漏、勾丝、破洞甚至频繁断布。由包针布引起的设备软故障几乎无法通过操作技巧来规避。

早期起毛机大多配有专用的包针磨针一体机，价格可观，现在偶尔也能见到。2000年以来，起毛机全面进入变频器时代，在主机上包针布成为可能，包针器也应运而生，经历数十年的迭代改进，目前市面上主流的包针器多为方管压板结构，如图1、图2所示[1]。

图1 目前主流包针器

图2 剖视图

该款包针器具有结构简单、携带方便等优点[2]。其缺点也很明显，一是张力大小靠人工手感，包针要求较高；二是更换针布后梅花螺栓几乎不会拧到原先位置，继续靠工人手感控制针布张力；三是没有补偿针布自身高度差异之结构，针布自身高度差在±0.100 mm，如果没有弹簧补偿梅花压紧力，针布张力就会不太稳定。鉴于以上情况，亟待研发新一代包针器。

1 恒压包针器的结构设计

1.1 压紧力快速复位机构设计

借鉴快速夹钳结构，采用加长梅花螺栓压紧针布并调节至合适的张力，蝴蝶螺母锁紧，更换针布时推倒把手，换好针布拉起把手，实现张力一秒快速复位功能，如图3所示。

图3 快速夹钳机构

1.2 针布弹性补偿机构设计

传统包针器利用针布变形获得夹持力，当针布自身高度误差较大时，夹持力就会不太稳定。为此，在包针器底部开出两条窄缝，利用弹簧钢板补偿针布变形量，当针布自身高度误差较大时，仍然可以获得相当稳定的夹持力，如图4所示。

图4 弹性补偿机构

1.3 张力稳定性计算

以传统包针器钢针全长变形量0.400 mm、针高差±0.100 mm计算，则±0.100/0.400=0.25=±25.00%，从极限情况来看，设定200.0 N张力，可能会输出150.0～250.0 N张力，有100.0 N的极限张力变动。

新型包针器有弹簧补偿功能，弹簧钢板仅两端与针布接触，接触面减小，钢针变形量可达到0.600 mm，预计钢板变形量为1.000 mm，则±0.100/（0.600+1.000）=±0.062 5=±6.25%，从极限情况来看，设定200.0 N的张力，可能会输出187.5～212.5 N张力，有25.0 N的极限张力变动。由此可见，弹簧补偿大大提高了包针张力的稳定性。

作为压板用的弹簧钢板，其耐磨性远高于普通碳钢。包针器头部铁瓦采用了淬火工艺，也加强了耐磨性。采用可折叠胶木手柄，既美观又方便携带。

1.4 弹簧钢板厚度确定

根据包起毛针布作业指导书要求：针布张力通常设为100.0～250.0 N。据此确定设计目标：250.0 N张力下钢板变形量为1.000 mm左右。针布底布的摩擦系数约为0.4，针尖的摩擦系数约为0.1，则梅花螺栓的压力=250.0 N/（0.4+0.1）=500.0 N。

通过有限元静力分析软件，给定钢板支撑跨距140.000 mm，钢板宽度25.000 mm，材料65Mn，梅花螺栓压力500.0 N。经过若干次试算，确定弹簧钢板厚度为2.500 mm时，变形量为1.019 mm。考虑采购的钢板大多取下差及后续磨损等综合因素，选取钢板厚度为3.000 mm。

2 恒压包针器的使用

2.1 调节针布张力

将针布插入包针器内，拉起梅花螺栓，如图5所示。将针布一端固定，用弹簧秤从包针器尾部拉动包针器本体，使之缓慢匀速运动，同时读取弹簧秤数值，该数值便是包针张力。

图5 张力设定

拧动梅花螺栓，调整至合适张力，拧死蝴蝶螺母即可上机包针布，如图6所示。

图6 上机包针布

2.2 包针注意事项

针布适用张力要根据具体面料确定，往往要根据老师傅的手感调节张力。现场可以先包50 cm，让客户按压测试松紧度，微调张力，继续包50 cm，直到客户认可，拧死蝴蝶螺母，锁定张力，再用弹簧秤记录当前张力，以备下次换针布之用。

其实，包针张力就是针布与包针器之间的摩擦力，针布的底布潮湿度对摩擦系数影响颇大。因此，包针布之前要求将针布从真空包装袋中取出并放开，在空气中晾12 h以上，让针布的湿度与环境湿度一致，提高针布张力一致性。

3 结语

本研究针对传统包针器的缺陷提出了一种全新改进型结构，在原设计基础上，增加了快速复位及弹簧补偿，配以弹簧秤，可以指定张力数值，规范了张力控制，性能远超同类产品。