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随着纺丝成网非织造布生产线向多纺丝系统、大幅宽、高速度、高产能、高效率的方向发展,卷绕机也向着大幅宽、大卷径、高速度、高可靠性、高度自动化、卷绕与分切两个功能分离的方向发展.本文介绍了卷绕机的基本工作原理,阐述了高性能生产线对卷绕机的要求,通过对国外主要设备生产商产品的性能特点及应用情况的分析,对卷绕机的发展方向提出了一些建议.
Withspunlaidproductionlinegoingformulti-beam,wider,high-speed,highproductioncapacityandmoreefficient,thewindercorrespondingly,istendtobewider,faster,morereliable,moreautomatic,andwithseparatefunctionsofwindingandslitting.Basicprincipleofwinderwasintroducedinthispaper,aswellastherequirementsoftheproductionline.Furthermore,somesuggestionswereputforwardbasedonanalyzingthecharacteristicsandapplicationofwindersfromsomeleadingproducersabroad.
由于国产生产线整体造价较低,难于配置较好的设备,卷绕机一直没有得到重视,仍以仿制为主,因而技术进步缓慢,尚存在诸多薄弱环节,如速度低、产品布卷直径小、可靠性差等,从而导致传统的机型难以配置在高性能的生产线（如：SSS、SMS等）上使用.
卷绕机是生产线中所有机器中机构最多、动作最复杂的一种设备,其中会应用到液压、气动、电力拖动,速度控制、张力控制、位置检测、长度计量、自动控制等技术,在不同制造商的非织造布生产线中,所配置的卷绕机的机型也不尽相同.
SMS型非织造布生产线是一种高效连续运行的系统,产品克重一般为10～80g/m2,生产速度可达300～800m/min,单条生产线的最大产能达2万t/a.因此,生产线中主体设备的每一个故障都可能导致生产线全线停机,并会产生大量的废布及废丝,造成重大经济损失.
目前,随着SMS复合式非织造布生产线（及部分纺粘生产线）向着多纺丝系统、纤维细旦化、高速度、高产能方向发展,卷绕机也向高速、大卷径、不分切的方向同步发展,使卷绕机成为生产线中变革最多的高技术含量设备.
在高性能生产线上,卷绕机与生产流程的其他下游设备（输送装置、分切机、分拣设备、包装设备等）形成了一个大型的产品后加工系统.
1卷绕机的基本工作原理
为了保证产品质量,卷绕机以恒张力卷绕的方式工作,即对一定规格、克重的非织造布,从开始卷绕,直至换卷下线为止的全过程,产品所受的收卷张力都要保持在设定值范围内.
在非织造布生产线中,卷绕过程都以表面驱动收卷的方式工作,即驱动辊通过表面摩擦力传递电动机的转矩收卷产品.在以这种方式运行时,驱动电动机一般工作在恒转矩特性区域.也有人将这种卷绕方式称为被动收卷或表面收卷,其意思是布卷的卷绕芯轴在工作过程中是被动的,而且转动（角）速度会随着布卷直径的增大而变慢（但表面线速度“基本”保持不变）,收卷过程是依靠表面摩擦力实现的.
随着收卷时间的增加,产品布卷的直径会越来越大,为了保持卷绕张力恒定,卷绕芯轴（也称卷绕杆）在外力（一般是气缸、油缸或自重）的作用下,一方面与由电动机驱动的驱动辊筒表面保持接触,依靠两者之间的摩擦力带动卷绕杆旋转,将产品卷取到装在芯轴的纸筒管上,或直接卷绕在未装纸管的卷绕轴上；另一方面,还会自动向远离驱动辊的方向移动,以适应布卷直径不断增大的变化.
2高性能生产线对卷绕机的要求
（1）SMS生产线与SSS型纺粘生产线不同,由于产品中含有断裂伸长率较小的熔喷（M）层,张力不当会破坏纤网的结构,导致产品的阻隔性能下降.因此,要求卷绕机要有足够的张力控制精度及灵敏度,防止因张力波动影响产品质量.
（2）SMS生产线要求卷绕机有合适的张力控制范围,既能在卷绕小克重的轻薄型产品时有足够的精度,又能保障在卷绕大克重的厚型产品时有足够的卷绕张力.
（3）卷绕机的传动装置要有足够的传动功率,机架和各种构件必须有足够的强度和刚性,回转零件要有良好的动平衡特性,以满足高速运行需要,避免发生变形和震动.
（4）一般SMS生产线的幅宽都在3200mm以上,商品卷绕机的最大幅宽已达8000mm.因此,要有相应的措施防止卷绕芯轴在工作过程及产品下线后可能产生的挠曲变形,防止产品布卷重心偏移、影响后续退卷运行.
（5）卷绕机能以较大的布卷直径下卷,以减少自动换卷次数,一般卷绕机的产品直径要求大于2000mm（国产设备水平）.目前,国内已运行机型的产品直径已达3200～3500mm.
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（6）控制系统要有多种启动换卷动作的模式,其中包括操作员手动、设定卷长到达、设定布卷直径到达等3种,以适应不同的加工要求.
（7）要配置可靠有效的横切断装置,既能可靠切断产品,又有快速切断功能,能最大限度地减少切断过程所产生的废品数量.
（8）要配置卷绕芯轴拔出装置及备用卷绕芯轴吊运设备.
（9）要配置下线产品布卷的移运设备.
3高性能卷绕机的组成
目前卷绕机由以下基本系统组成.
3.1卷绕装置
卷绕装置是卷绕机的主要工作机构.卷绕装置的形式有很多,根据与产品布卷接触的驱动辊筒数量来分,有单辊、两辊两类.驱动辊筒也称“接触辊”或“摩擦辊”.
辊筒的有效工作面宽度与生产线运行速度、产品幅宽有关,一般要比产品的名义宽度大400～600mm.为了提高传动效率,常在金属筒体上涂敷一层橡胶,或采用特殊工艺（如等离子喷涂）对金属进行表面处理,既有光滑的工作面,又有较高的摩擦系数和耐磨性.
单辊式卷绕机是最为常见的机型,以意大利制造的设备较有代表性,如目前与德国Reifenhauser（莱芬豪舍）公司生产线配套的ACelli（亚赛利）公司制造的卷绕机（图1）,及国产的新型卷绕机基本都属这一类型.
国外配置在SMS生产线上的此类卷绕机的最大幅宽达7000mm,产品的最大直径在3500～4000mm,最高运行速度为1000m/min.
如图2所示,由于只有一条辊筒驱动,为了满足换卷时同时在圆周相隔90°方位上驱动两支卷绕杆的需要,辊筒的直径一般在400～600mm左右.随着卷绕过程的进行,布卷直径越来越大,在卷绕芯轴支承下,产品布卷沿水平的导轨上向远端平移.为了防止卷绕杆发生过大的挠曲,有的卷绕机设置了布卷支撑机构,在布卷的直径增大到设定值时,支撑机构会自动升起,用于承托布卷的部分重量,但不是每一种卷绕机都有这种配置.
两辊型卷绕机辊筒的直径较小,每一条卷绕辊筒均由独立的电机驱动.因此,既能有效控制从上游卷取产品的张力,还可以利用两辊间的线速度差控制收卷产品时的张力,使母卷的卷绕密实度较为一致,也保证了分切后子卷的直径一致性,对材料的适应性也较好.
双辊式卷绕机由于机构多,动作复杂,自动化程度高,价格贵,国内很少有厂家制造,但在早期从德国引进的纺粘法生产线（速度≤250m/min）、美国制造的SMS生产线（≤400m/min）中可见到这种机型,如美国Parkinson公司制造的卷绕机等均属这种类型.
上述两种旧型号双辊式卷绕机由于运行速度偏低或产品直径偏小（≤1200mm）等原因已不再在大型生产线上使用.目前,国内江苏、湖北、广东等地有多条大型（纺丝系统多于5个）的SMS型生产线配置了德国EdelmannTechnologyGmbH制造的新型号双辊式卷绕机（图3）.该品牌卷绕机最大幅宽为5600～8000mm（国内使用的为4200mm）,最高运行速度为1200m/min（国内使用的为800m/min）,布卷最大直径为3600mm.
卷绕的动力可以是直流（DC）电动机或交流（AC）电动机,因机型而异,卷绕机中还有其他使用电机驱动的系统,如换卷绕杆机构,送杆、储杆装置,卷绕杆预加速系统等.随着变频调速技术的进步,交流电动机在速度调节、转矩控制技术等方面已能满足卷绕机的工作特性要求,用交流电动机作为驱动电机可提高设备
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