超声波花边机原理结构电路分析以及应用

超声波花边机是一种将超声波焊接技术应用于服饰加工的服装机电产品.该机应用超声波和花轮(刻有凸起花色图案的加工工具)相互作用产生的机械能和热能,能够对各类化纤、混纺织物进行多种加工,并可一次熔切成型,也可在皮革表面上压花,可广泛应用于服装、纺织等厂家的产品花边成型.我国是服装、纺织品生产大国,进口国外设备价格昂贵.为此,我们在引进、消化和吸收的基础上,研制了新颖的HB型超声波花边机.

1   超声波工作原理

1.1   逆压电效应

　　某些物质(如石英、压电陶瓷等),当受到外力作用时,不仅几何尺寸发生变化,而且内部极化,表面上有电荷出现,形成电场;当外力消失时,材料重新回复到原来状态,这种现象称为压电效应.相反,如果将这些物质置于电场中,其几何尺寸也发生变化, 这种由于外电场作用导致物质的机械变形的现象, 称为逆压电效应.超声加工、超声波花边机等均是逆压电效应的应用.

1.2   基本原理

   HB型超声波花边机的超声波部分,分为超声波发生器和超声波换能器系统2大部件

超声波换能器系统又由超声波换能器、变幅杆和工具变幅杆组成.当220V、50Hz工频交流电流进入超声波发生器,发生器就开始工作,将50Hz频率转换为20000Hz,并保持在这个频率上.从超声波发生器输出的20000Hz电流流入换能器,换能器将电能转换为机械能,产生垂直于其上表面的超声机械振动,其振幅仅0.005～0.01mm,再经变幅杆和工具变幅杆放大为0.05～0.1mm,以驱动工具端面作超声振动.在工具变幅杆上方有一个花轮,织物在被压到花轮与工具变幅杆端面之间时, 通过接触面之间和分子间的摩擦,使接触处温度急剧升高,发生裁切(花轮边缘较高处)、穿孔(花轮中间较高处)或压花(花轮中间次高处).电机用于带动换能器系统转动,以便使工具端面均匀磨损,延长使用寿命.

2   整机组成及结构设计特点

2.1   整机组成

   HB型超声波花边机主要由4大部分组成.

a.超声波发生器.包括超声波发生器电源及整机电气控制系统.前者将220V、50Hz工频电转换为换能器所要求的工作频率和电压;后者包括上、下电机的启停及转速控制、电源指示、工作电流指示和照明等.

b.超声波振动器.主要包括超声波换能器系统、支架、电刷及电机驱动部分,是整机核心部分,提供足够振幅的超声波振动.

c.花轮驱动组.主要包括直流调速电机至花轮的传动系统、机头和气动系统.气动系统包括气动三联阀、换向阀、液压阻尼汽缸及相应管路等.

d.机架组.主要包括工业缝纫机架、纸带组、薄膜带组、安全罩壳和压轮组等.

2   结构设计特点

   HB型超声波花边机是一种轻工服装机械,在结构设计上有以下特点:

a.多种机型合一.国外机型按花轮规格(花轮宽度,常用有25mm、50mm和65mm)分为多种机型,用户加工不同规格的花边时,只能通过购买多种机型来解决.CHJ型超声波花边机通过更换花轮垫板、支架等少量零件,即可使用另外一种规格的花轮,方便了用户.使用另一规格花轮时,要相应调整花轮压力和发生器输出功率.

b.气动替代手动.实现气动控制后,操作者只要推拉换向阀杆即可实现花轮上下的频繁操作,大大减轻了劳动强度;另一方面,通过调整气动系统的节流阀,可很方便且在较大范围内调整花轮压力.

c.气2液阻尼缸.花轮上、下汽缸采用气2液阻尼缸,使花轮下压时,由于与之串联的液压阻尼(小孔节流原理)缸阻尼作用,花轮缓慢下压,不易损伤花轮和工具变幅杆,提高关键件使用寿命.

d.机体表面精饰处理.

e.采用直流调速电机,实现高、低速运行.

f.换能器系统的转动.下电机带动换能器系统转动,使工具变幅杆表面磨损均匀,提高关键部件使用寿命.

g.采用通用工业缝纫机机架作为机身,提高开发速度,降低制造成本.