全自动发条洗发机设计

全自动发条洗发机设计摘要：提出了一种应用于发制品发条后处理的全自动发条洗发机成套设备。该设备通过设计的清洗机、蒸油罐、运输机械手、自动加助剂系统、水回收循环系统、倾倒罐六部分组合在一起，实现了发条后处理工艺的机械自动化。关键词：叶轮；清洗机；液体流向；机械手；计量泵目前，全世界60%的发制品在中国生产，其主要原材料是人头发、动物毛发、化学纤维等[1]。发制品成品主要分为假发头套、发条、特种发三大类。从头发制作成发饰品成品，要经过上百道工序的加工处理，发制品生产总的工序一般分为前处理、打发、三联机、后处理、包装等几个环节，每个环节都包含数十道加工工序。发制品生产是劳动密集型产业，纵观国内外的假发生产企业，90%的生产工序都是纯手工作业。发条后处理是发制品制作的关键工序之一，工艺过程包括泡次氯酸钠、洗涤剂清洗、泡冷烫精和氨水、清水清洗、泡油剂、蒸油、清水清洗。其中泡次氯酸钠、泡冷烫精氨水、泡油剂都是在高温下的化学处理（65-75oC），蒸油则是在85oC的高温下进行，其余洗涤过程是在50oC左右的清水中进行处理。整个处理工序流程长，工艺复杂，用人多，有害的工作环境下需纯人工作业。这就需要达到改善品质、节能减排、提高效率、降低人工成本的目的。1.全自动发条洗发机概述全自动发条洗发机由清洗机部分、蒸油罐、运输机械手、自动加助剂部分、水回收循环系统和倾倒罐六部分组成。其中，清洗机部分，蒸油罐、自动运输机械手、自动加助剂部分是完成发条后处理工艺的关键部件，本文将依次对其结构和设计原理进行详细阐述[2]。2.清洗机机构及设计原理清洗机主要用来进行泡次氯酸钠、洗涤剂清洗、泡冷烫精和氨水、清水清洗4种工序。2.1清洗机纱笼清洗机纱笼的设计借鉴了传统散纤维染色机纱笼的设计特点[3-4]，特别注意到了发条后处理过程发条易打结缠绕的特性，设计了具有如下特点的纱笼：2.1.1将纱笼的多孔底板加装了70mm长、稀疏适宜的固定钢针，称作下针，下针垂直于多孔板表面，用于固定发条，使水流在正反冲洗发条的过程中，避免发条相互运动而缠绕打结。2.1.2纱笼的上盖固定在清洗机外桶上，便于机械手自动抓取纱笼，同时，上盖起到压紧纱笼的作用。上盖分为上下两层，上层起密封液体作用，下层为多孔板，多孔板上加装了45mm长、稀疏适宜的钢针，称作上针，上针垂直于上盖下层的多孔板表面，使水流在正反冲洗发条的过程中，避免发条相互运动而缠绕打结。2.1.3为了使液体均匀通过纱笼的圆形多孔底板，防止液体走短路而影响发条的处理效果，在纱笼多孔底板的下面设计了一个多孔分流板，分流板与纱笼多孔底板的距离约为40mm左右，相互平行，分流板上的微孔在向四周散布的过程中，其直径逐步变大。2.2清洗机叶轮清洗机叶轮首先要保证液体循环量和循环压力满足工艺处理的要求，其次考虑如何与清洗机体的循环管路相匹配，液体能正反循环，且正反循环的压力稳定，最后考虑如何降低制作费用、减小清洗机外形尺寸。结合以上几点设计选择了混流式水泵叶轮。经过理论计算和反复试验，最终选择叶片数为5片，叶轮直径为144mm，叶轮轮毂直径为65mm，叶片出口安放角β=30o。2.3液体流向清洗机纱笼中液体的循环方向是垂直于纱笼多孔底板做上下循环流动，既垂直于平铺发条的上表面上下流动[5]。就保证了液体能均匀反复冲洗平铺的发条层，由于有上下钢针的固定，发条不能发生径向位移，就不会出现冲洗死角和液体走短路现象，使发条在上下针的非重叠区内做局部震荡运动，增加洗涤效果和均匀性。2.4清洗机桶体清洗机桶内装有微孔直接加热盘管，对液体加热；清洗机桶上装有温控计，当桶内液体加热到设定温度，温控计通过控制程序关闭蒸汽气动角阀；清洗机桶上还装有浮球式液位计，液位计的磁感应开关与控制程序相连，当桶内液位上升到设定高度时，液位计通过控制程序自动关闭气动角阀，切断进水管路。3.运输机械手机构及设计原理机械手做两轴运动，既X向和Z向运动[6-7]。X向的运动速度为300mm/s，总行程7.2m；Z向的运动速度为250mm/s，总行程0.7m。根据机械手的抓取重量、运动速度和行程，将机械手X向的传动设计为齿轮齿条传动，伺服电机做驱动，上下双线性导轨做导向，线性导轨规格为35mm；Z向采用同步带滑台模组作为提升机构，伺服电机做驱动。4.蒸油罐机构及设计原理蒸油罐内的加热装置采用微孔盘管，盘管上的微孔直径为1mm，微孔中心轴线方向与蒸油罐体的轴线呈45o夹角。微孔是为了更好的雾化加热蒸汽，微孔的45o斜向下夹角是为了避免蒸汽直接喷向发条而损伤发条、利于蒸油罐体底部的凝结水排出。罐体上有一管口与蒸汽安全阀相连，安全阀的开启压力调为小于0.1Mpa，保证为非压力容器。蒸油罐体上安装有PT100，PT100将根据设定的温度，通过控制程序控制蒸汽自动角阀的开合。5.自动加助剂系统设计原理自动加助剂系统的关键点是计量泵的选型，它关系到助剂计量精度和设备成本的控制。本系统选择了机械隔膜计量泵，通过控制程序控制气动角阀及计量泵，将助剂打入清洗机中。6.结论发条后处理是假发行业的关键工序之一，全自动发条洗发机在自动化和连续化生产上获得突破创新，代替传统的手工作业，能够为发制品行业带来革命性的改变，将改变工作环境、降低职工劳动强度、提高生产效率，但是否能优化简化设备，尚需进一步实验和研究。参考文献：[1]中商情报网.2012-2013年中国假发丝行业市场研究与投资预测报告.报告编码：MW226372.[2]机械设计手册.机械工业出版社，2004.8.[3]王济永.小浴比染色的技术与设备.中国纺织工业技术进步研究报告[C].2006.[4]孔繁超.毛织物染整理论与实践[M].北京：纺织工业出版社，1990.[5]J.C.R.Hunt，成惠