溢流染色机机电系统设计
溢流染色机摆布机构及其气动系统设计
液 压 与 气动
２ １ 第 ７期 ００年
得 理论输 出输 出力 Ｆ ＝ ６０ 再 根据公 式 ｏ ００Ｎ，
Ⅳ
：
盯
ｐ
（） ４
算得 缸 径 Ｄ＝ ０ ６ ｍ， ３ ．９ｍ 因此选择 缸径 Ｄ＝ ２ｍｍ； ３
（ ）气缸的行程 由图 １ ３ 已经得 出边长 ｃ 的取值 范围 ， 即摆布 机构 中气 缸 活 塞杆 运 动 的 最 大距 离必 须
２ １ 摆 布 机 构 的 基 本 原 理 ．
基 于 以上原 理 ， 用 气 缸 活 塞 杆 的往 复 运 动 来 实 利 现 三角形 中边长 ａ的 匀 速变 化 ， 而 实现 摆 布 斗 的匀 进
速摆 动 。 以下是 结 合染 色机 的实 际结 构 图 ， 计 的摆 设
在 几何 代数 中 ， 根据 三 角形 的余 弦定 理有 ：
杆 ” 摆布 机 构 在 实 际使 用 时 也 出现 了一 些 问 题 ， 式 如
图 １ ａ与 之 间 的 关 系图
从 图 １中可 以看 出 ： ６ ０＜ ９ ０， ０＜ ＜１０ 当 ３ ａ＜ ５ ４ ４
时， ａ与 近 似 的成线 性关 系 ， 当 ａ的 长度 匀 速变 化 即
制 实现 了对布 的摆 幅和 平稳 性控 制 。
关 键词 ： 溢流 染 色机 ； 布机 构 ； 摆 气动 系统 中图分 类 号 ： Ｈ１ ８ 文献 标 识码 ： 文 章编 号 ：０ ０ ５ （０ ０ ０ ＿０ ７（ Ｔ ３ Ｂ １０ ４８ ８ ２ １ ）７（ ２ －３ ） ）
１ 引 言
如图 １ 示。 所
和摆布轴 的具体的链接情况如图中 Ａ Ａ所示。在图 ２ ＿
中平 衡锤 ７的作 用 是 保 持 摆动 的相 对 平衡 性 。另 外 ，
溢流染色机摆布机构及其气动系统设计(1)
溢流染色机摆布机构及其气动系统设计李国平，赵敏玲The design of over-flow dyeing machine plaiter andpneumatic systemLI Guo-ping, Zhao Min-ling（济南大学机械工程学院，山东济南250022）摘要：针对目前染色机中摆布机构的应用情况，基于摆布机构的基本原理，提出了一种通过气动系统来控制染色机摆布机构的方法。
设计出了摆布机构的机械结构和气动系统。
实现了通过简单的两杆结构和气动控制实现了对布的摆幅及平稳性控制。
关键词：溢流染色机；摆布机构；气动系统1 引言摆布机构是印染设备中使用较多的机构之一。
大部分的织物都必须经过摆布以后, 才可转入下道工序进行加工。
摆布幅度的大小将会直接影响到车间的现场管理。
如果摆布幅度太小, 对于同样长度的织物经过摆布折叠后的高度就容易出现倒伏现象[1]。
因此，对于摆布幅度大小的控制就尤其重要。
目前, 印染设备中常用的摆布机构有两种: 一种是普通型“曲柄摇杆”式摆布机构；另一种则是“小车”式宽幅摆布机构[2]。
其中“曲柄摇杆”式摆布机构由于其设计简单,所以目前被广泛采用。
但是“曲柄摇杆”式摆布机构在实际使用时也出现了一些问题，如摆幅不够，平稳性不高等。
为此本文则通过简单的两杆结构和气动控制实现了对摆幅及平稳性控制。
2 摆布机构的基本原理与机械结构2.1 摆布机构的基本原理在几何代数中，根据三角形的余弦定理有：ab 2cbacos2 22-+=α（1）则：ab2cba arccos2 22-+=α（2）由上式可以看出，当b、c保持不变时，角α与a之间存在一定的非线性关系。
为了清楚的表示出两者之间的关系，结合染色机的实际尺寸，取b=212mm，c=780mm，根据三角形的三边关系可以得到a的取值范围，即：c-b<a<b+c，然后绘制出两者之间的关系图如图1所示。
从图1中可以看出：当630<a<950, 40<α<140时，a与α近似的成线性关系，即当a的长度匀速变化时，角α也将跟着匀速变化，进而带动边长b匀速摆动。
超低浴比溢流染色机的开发与应用
超低浴比溢流染色机的开发与应用一、前言在现阶段针织行业的染色工序仍主要以溢流机为主，高浴比溢流机需要更大量的染化助剂、水、电、汽，不但能耗大、生产成本高，而且要花费更多的金钱处理大量的印染废水，对生态环境的破坏也很大。
随着经济环境和社会环境的改变，许多珠三角地区的印染企业因此倒闭或要北迁，所以降低生产成本和环保生产变成了企业生存的根本，只有开发具有相对环保效果意义的超低浴比溢流机才能走上一条可持续发展的道路。
应市场需求，立信公司适时地推出染色浴比为1：4〜5的Jumboflow HSJ高温染色机，此机能做到低浴比主要是储水罐的大小要合理，能做到布和水分离，液流管道在设计上要顺畅和紧凑，其它参数如下：载量：200kg/管（HSJ-T20）、280kg/管（HSJ-T28）浴比：1：4〜5机速：400〜500m/min喷咀压力：12psi(喷咀规格为：Φ120x6mm)、16psi(喷咀规格为：Φ80x6mm)（喷咀规格是根据客户织物克重和封度进行配置）适染织物：针织物。
（特殊混纺或交织物需合理调整工艺处理，如经编涤纶/氨纶织物要把循环时间控制在1min/圈，可防止形成折皱痕）2.1储水罐储水罐的大小以装满水时能保证主泵不抽空为准，另外液流路程要短和顺畅，这样染液可以尽快回流到储水罐才能做到低浴比，并且做到布和水分离。
染液与织物交换的次数越少（此机织物循环1-2/圈就可以做到布身染液和储水罐染液的浓度一致），匀染性越好。
2.2加料系统以随动定量控制加料速度，定量曲线有直线和递增曲线，按经验加染料、盐用0％直线，固色用碱以50％递增曲线加料。
加料位置在储水罐中底部，并用第二循环泵在储水罐再次混料后才经主泵输送至喷咀喷淋到织物上。
此加料系统不但能缩短加料时间，而且匀染性大幅提高。
2.3 MST多功能预备缸预备缸容积按1：5水比计算，不但可预先准备好下一缸水，而且能把染料提前加到预备缸并升到目标温度，可大大减少工艺用时。
溢流染色机工作原理
溢流染色机工作原理
溢流染色机是一种常用于纺织印染工业的设备，它的工作原理如下：
1. 染料箱：溢流染色机主要包括染料箱，染料箱中存放着待处理的染料溶液。
2. 染色槽：溢流染色机通常有多个染色槽，每个染色槽都与染料箱相连。
在染料箱中的溶液循环泵的作用下，染料会通过泵送系统被输送至各个染色槽中。
3. 织物进出口：织物通过染色槽的进出口进入和离开染色槽。
染色槽通常是一个闭合的容器，以确保染料不外泄并与织物充分接触。
4. 溢流系统：溢流系统是溢流染色机的核心部分。
当织物进入染色槽后，机器会自动调整染色槽内的染料水平。
当染料水平超过织物进入的位置时，多余的染料会自动溢出染色槽，并通过溢流管回流至染料箱中。
这种溢流的设计可以确保染料均匀地覆盖织物，并避免染色不均的问题。
5. 温度控制系统：溢流染色机通常配备有温度控制系统，以保持染色槽中的温度恒定。
通过加热或制冷装置，控制系统可以根据需要调节染料溶液的温度，以实现不同染色要求下的最佳效果。
总之，溢流染色机通过染料溶液的循环输送和溢流系统的自动
调节，使染料均匀覆盖在织物上，从而实现高效、均匀的染色效果。
它在纺织品染色生产过程中具有重要的应用价值。
机械工程及自动化专业毕业设计论文-型溢流染色机织物循环系统结构设计
大学毕业设计题目型溢流染色机织物循环系统结构设计专业班级学生学号指导教师二〇一四年五月五日1前言1.1课题研究背景全球工业化的快速发展促进了人类社会文明进步和生活水平的提高，但同时也在不断地消耗有限的自然资源和污染着自然环境。
高速的发展不可避免的造成了自然资源的日趋枯竭及自然环境日益恶化，因此，人们寻求各种方法最大限度地控制不可再生资源的消耗，减少生产过程排放的染污物。
节能减排将成为今后企业生产和技术发展的主要目标。
近几年来，全球印染机械行业显示出蒸蒸日上发展的趋势，国内外染整新技术、新设备如雨后春笋般不断涌现。
从目前情况看,世界上染色机研制水平处于领先地位的当属意大利、德国、瑞典、日本、美国等国家和地区，它们是占据全球纺织机械五分之三市场份额的国家[1]。
国外先进的染色设备的浴比有达到5：1以下的。
在2009年意大利的巴佐尼公司研发了匀流染色机，它是超低浴比溢流染色机中的典型代表，其染棉织物的浴比达到了4.5:1，性能比较先进，但是价格昂贵[2]。
中国纺织机械工业已获得较大的发展，产业升级的步伐也大大加快，纺织机械设备的采购量也迅速增加。
据相关数据统计2002年我国进口印染和后整理机械6.18亿美元，占全部引进设备金额的19.4%，位居第二；2003年我国进口印染和后整理机械9.78亿美元，占全部引进设备金额的21.10%，位居第一[3]。
可见国内染色机技术及工艺设备的生产亟待提高。
为抢占市场的领先地位，各国纷纷加大开发研究的速度，不断地推出新的印染机械产品。
在印染设备的市场竞争中，印染加工技术正成为决定国内外印染企业竞争力胜负的焦点，利用国际高精尖端技术大力研发新的印染机械加工设备，已经引发一场印染加工机械领域中的新一轮激烈竞争。
但能耗与环境污染问题仍是限制企业发展的主要因素。
向“节能、环保、高效”的方向发展是新世纪对各企业的要求，也关系到企业在激烈的市场竞争中的存亡。
1.2课题研究目的及意义纺织业一直是我国的传统支柱产业，随着多年来国内外针织坯布市场的飞速发展，在国际市场竞争中也占据了一席之地。
丝绸溢流染色机教案
丝绸溢流染色机21．对丝绸溢流染色机概念的掌握2．了解丝绸溢流染色机的内部结构重点：丝绸溢流染色机难点：丝绸溢流染色机讲授一概述蒸化机是用于对印花或染色以后的织物进行汽蒸，以使染料在织物上固色的专门设备。
二、悬挂式有底长环高温蒸化机三、悬挂式长环高温无底蒸化机P182 20第1-2课时一、引入今天，我们将开始上新的设备课——丝绸溢流染色机。
丝绸溢流染色机时都需要用到这台机器。
望大家认真学习。
二、进入新课五、其它染色设备（一）丝绸溢流染色机真丝织物比较娇嫩，宜采用低张力、少磨擦的松式染色设备。
挂练槽、星形架、卷染机、绳状染色机、转笼式染色机、溢流染色机和喷射染色机均可作为真丝织物浸染设备，但这些设备并非对每一种丝织物或每种染料都适用。
染色设备应根据织物的原料、织物组织结构和所用的染料选用。
丝绸溢流染色机结构如图2—9所示。
图2—9 丝绸溢流染色机1—进绸窗 2—导绸辊 3—导绸管道 4—热交换器 5—溢流阀6—抽水调节阀 7—主循环泵 8—流量控制阀 9—进料调节阀 10—排料阀11—加料桶 12—排水阀 13—出绸辊 14—过滤器该机由染槽、导绸辊、加料桶、热交换器、过滤器、进出绸架和各种管路等组成。
织物进入染槽后，由水流带动织物平滑移动，织物在染槽的任何部件均能与染液接触或浸于染液中，每条染色管配有两条独立导绸管道分隔绸匹，保证织物在最佳状态下移动。
由于染槽是相通的，故染色均匀。
该机提升辊采用一个位置可调的大直径导绸辊，大直径导绸辊可避免织物在导绸辊上打滑，从而减少织物在导绸辊表面被擦伤的可能，另外将该导绸辊制成鼓形，也就是中间直径大，两端直径小，有利于织物的开幅，同时可避免其跑偏，使之顺利进入溢流管。
导绸辊离液面很近，最小距离为15 mm。
使导绸辊提取织物的重量（织物本身的重量和织物吸收染液的重量之和）大大减小，同时织物所受的张力也大为减小，有利于真丝绸的染色。
溢流管的截面呈椭圆形，这可帮助织物在溢流管内尽可能地展开运行，避免紊流。
染色机—溢流喷射染色机—溢流喷射染色机的工作原理(染整设备)
是通过提布辊作用提升至一定高度，然后进入溢流口。泵的作用是使染液具有 一定的位能，在溢流口辅助织物运动，在染色过程中，让大而柔和的染液裹着 已提升至高位而顺势下行的织物向前输送。
喷嘴
三、喷射溢流混合型 该系统由喷嘴与溢流槽混合而成，织物运行时，在喷嘴的喷射及溢流染液
溢流喷射染色机示意图 1—染槽 2—织物 3—提布辊 4—喷嘴 5—主泵 6—过滤器 7—加料槽 8一热交换器
溢流喷射染色机组成
溢流喷射染色机组成
的双重作用下，带动织物运行。 四、喷嘴选择
直径一般配有50、60、70、80、100mm数种,有时用户要加工特薄或特厚的 产品,可让机械生产厂商提供＜50mm或＞100mm的喷咀。
对轻薄型织物，重量一般在50～100g/m2之间,以选择ø50mm的喷咀为宜。 一般织物，重量在150～300g/m2之间,以选择ø60、或70mm的喷咀为宜。
较厚型织物，重量大致在400g/m2左右,宜选择ø100mm的喷咀；最厚重的甚 至可以选择100mm以上的特大喷咀。
染整设备操作与维护
染色机
溢流喷射染色机组成
液流喷射染色机的主要组成部分有机身(包括导布管、浸渍槽等)、喷射系 统(包括喷嘴或溢流嘴)、提布辊、染液加热循环系统(包括循环泵、热交换器、 过滤器、回流管路及阀门、配料缸及加料泵等)、自控系统(温度、布速控制、 织物缝头探测)等。
染整设备操作与维护
染色机
喷嘴
一、喷射式喷嘴 织物的运动由喷射产生的喷射强力带动，喷嘴将高压的染液喷射在织物上，
使织物与此染液接触并获得循环运动的动力，因此在喷嘴中压力特别高，一般在 0.2MPa左右。
溢流染色机自动控制系统的改造
溢 流 染 色 机 自动 制 系 的 改 造 控 统
谢 水 英 ，韩 承 江 ，姜 磊
（ 江 工 业 职业 技 术 学 院 ，浙 江 绍 兴 浙 ３２０ ） １０ ０
摘
要
针 对 染 色 机 控 制 系 统 中 的 控 制 方式 单 一 且 自动化 程度 落后 ， 同时 对 水 、 资 源 浪 费 大 等 问 题 ， 计 了～ 套 电 设
全 新 的 控 制 方 案 。 运 用 Ｐ Ｃ及组 态 技 术 使 系统 实现 集 散 控 制 ， 相 应 环 节 上 运 用 变 频 及 智 能 ＰＤ 技 术 ， 决 了染 Ｌ 在 Ｉ 解 色 机 控 制 方 式 的 单一 、 后 、 时性 差 等 问题 。实 验 证 明 ， 改 造后 的 系统 简 化 了工 艺操 作 ， 操 作 流 程 规 范 化 ， 落 实 经 使 布 匹 染 色 均 匀 ， 量 显 著 提 高 。在 加 入 ＰＤ算 法 后 ， 制 系统 动态 响应 良好 ， 确 度 提 高 ， 统 达 到 了节 能 降耗 ， 小 质 Ｉ 控 精 系 减
ＸＩ ｈ ｉｉｇ Ｅ Ｓ ｕｙｎ ，ＨＡＮ Ｃ ｅ ｇｉｎ ，ＪＡＮＧ Ｌ ｉ ｈ ｎｊ ｇ Ｉ ａ ｅ．
（ ｈ ｎ ｎ ｕ ｔ ｏｙｅｈ ｉ Ｃｏｌ ｅ ｈ ｏ ｉｇ，Ｚｈｊａ ｇ ３ ０ ０，Ｃ ｉａ） Ｚ ａ ｇ Ｉｄ ｓｒ Ｐ ｌｔｃ ｎｃ ｌ ｇ ，Ｓ ａ ｘｎ ｙ ｅ ｅｉｎ ０ １ ２ ｈｎ
Ｋｅ ｒ ｙ ｗｏ ｄｓ ｄ ｅ ； ａ ｔ ｍａｉ ｃ ｎｒ ｌ ｙ ｔ ｍ ； ｅ ｅ ｇ ｓ ｖｎ ａ ｄ ｏ ｓ ｙｒ ｕｏ ｔ ｃ ｏ ｔｏ ｓ ｓｅ ｎ ｒ ｙ ａ ｉｇ ｎ ｃ ｎ ｕｍｐ ｉｎ ｅ ｕｃｉｎ； ｆｅ ｕ ｎ ｙ ｔｏ ｒ ｄ ｔｏ ｒｑ ｅ ｃ
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1前言1.1课题背景及意义1.1.1 染色工艺纺织品染整加工的工序一般流程为：前处理、退浆、煮练、漂白、丝光、染色、印花和后处理等加工工序。
其中染色工艺是染整过程中的重要工艺之一，关乎纺织品的品质，占有重要的地位。
织物的染色过程，即染液中染料向浸入其中的织物扩散并逐渐被其纤维吸收，最终使织物形成所要求颜色的过程。
具体的讲织物染色的整个过程是要求执行一条按温度与时间变化的特定工艺曲线，在工艺曲线中既要求多段不同速率的升温、降温及保温的温度控制过程，又包括进水、配料、加料、排水、洗涤等辅助工序组成的断续控制过程，并且不同织物及不同浴比对应不同的工艺曲线。
在染色过程中，工作温度、辅助工序等必须精确地按照工艺曲线实施才能达到预期的染色效果，保证织物染色品质。
1.1.2 染色设备染色设备种类很多，分类方式也有很多，其中按被染织物的种类不同可分为纤维染色机、纱线染色机和织物染色机；按染色方法不同分为浸染染色机、卷染染色机、轧染染色机和轧卷染色机；按运转形式不同分为间歇式染色机、连续式染色机和半连续染色机。
另外根据被染织物在染色机内染色过程中的形态不同又可分为绳状染色和平幅染色两种形式。
本课题的研究对象是常温常压溢流染色机，属于间歇式染色机，其加工对象为成绳状织物。
1.1.3 染色控制目前染色机的控制系统主要是单机控制，多采用仪表加继电器的控制结构，但这种系统的稳定性差、人为主观因素大、染色成品率低、产品质量差、系统运行和维护的成本高，并且难以实现设备之间以及设备与外界之间的信息交换。
还有很多染色机采用单片机控制，虽然对上述缺点有所改善，但它们大部分是采用低端单片机控制的，运算能力差，计算速度慢，内存容量有限，而且控制精度和实时性差。
当然还有一些先进的染色厂采用DCS（分布式控制系统）控制，但由于DCS采用封闭式通信网络，导致DCS系统的开放性不够，给系统的维护和升级带来不便，而且DCS成本居高不下。
为了圆满解决以上问题，本次课题研究采用PLC构成染色机机电控制系统，使其能既满足控制要求与精度的前提下，同时又兼顾染色产品的质量、降低运营和维护成本，保证便捷的现场操作，满足现代化大生产要求。
1.2国内外研究发展现状1967年第一台喷射溢流染色机在瑞士巴萨尔第五届国际机械纺织展览会上展出。
自此以后染色设备不断发展进步，制造水平和使用性都有很大的进步，其控制系统也是不断改善，趋于体积小巧化，功能完善化，操作智能化。
但在80年代,染色机大部分采用仪表加继电器的控制结构，系统的稳定性差，对染液温度采用简单的温控器控制，难以保证温控精度，而喷嘴压力是用手动阀门来调节，提布辊的转速采用滑差电机或机械式无级调速器进行调速，这种控制方式人为主观因素大，能耗高，机械磨损严重，染色成品率低，产品质量不稳定，而且系统运行和维护的成本高。
90年代后，随着计算机技术广泛应用，染色机的发展很快。
压力控制，温度控制，染料的配置和供给，均采用计算机控制，并有指示、报警等多项功能，有的还采用了群控，机电一体化程度很高。
例如意大利的ILIdA公司的溢流型喷射染色机配有布速电子检测装置，溢流型织物的加速驱动装置，从而使织物上色均匀，获得良好的外观和手感。
德国第斯(Thies)高温高压染色机的液压泵、提布辊均为交流变频调速传动，其中还设有全自动加料系统，布匹缝头测量系统，自动加水、进气、染液温度控制等装置，生产全过程的工艺参数和操作程序均由T37型计算机控制和显示，并且根据染色加工织物的不同，可以预设工艺。
国外其他知名的染色机制造厂家还有意大利伊特斯(INTES)公司和德国腾(THEN)机械有限公司等，其产品各有特点，控制核心多为单板机或单片机。
为赶上国际先进水平，提高染色质量，国内纺织行业也积极进行了技术改造和产品开发。
最具代表性的是上海印染机械厂与香港宏信、立信公司合作生产带有PLC 的筒子染色机和射流染色机，可根据染色工艺的要求追踪升温、保温、降温曲线进行自动控制。
还可进行工艺操作控制，如进水液位到时关泵、启动循环泵，加工结束待温度降到一定值后自动排液等，并设有自动报警。
另外还有一些地方老字号纺织机械厂也积极研制新品染色机，相继开发出了一些适应小批量、多品种、低张力、小浴比的染色机，如邵阳纺织厂生产的高温高压喷射染色机、浙江印染机械制造公司生产的常温常压染色机、南通纺机厂生产的小批量连续轧染机等。
然而国内染色机与国外相比仍有较大差距，主要表现在设备的功能和适应性较差，工艺技术水平不高。
计算机在染色机上应用还处在起步阶段，不少项目是在老设备上进行技术改造，没有形成批量生产能力。
目前国内大部分染整厂使用香港、台湾、意大利等国十年前生产的染色机。
近年来，染整企业新增的高档染色机多半依赖进口，价格昂贵。
纵观国内外染色机的发展状况，可以概括为：计算机技术已普遍应用、染色工艺智能化程度不断提高、机电一体化已经取得很大的发展、设备运行高速高效、产品成品率和质量显著提升、单位能耗不断下降。
染色机控制系统正向简单化、智能化、集成化、高可靠性、高性价比、易于扩展和通信方向发展。
1.3设计内容1.3.1 溢流染色机工作原理图1.1 溢流染色机工作原理示意图如上图所示，溢流染色机运用溢流原理，即由主泵电机驱动循环泵，从而带动集水槽底部的染液，使其经过热交换器作用后，通过喷头喷进布置于染槽中的溢流装置内，然后顺着溢流管由上往下流入集水槽。
织物在溢流装置中流动的染液的带动下和从喷头喷出的染液的冲力的共同作用下，顺着溢流管进入储布槽内，浸没在储布槽中的织物在提布辊的作用下自下而上随着提布辊的转动移动到溢流管口，如此循环运行，达到染色的目的。
1.3.2 溢流染色机机电控制内容本课题是在分析溢流染色机结构和工业控制要求的基础上，提出基于PLC的染色机控制系统。
本控制系统主要是通过PLC实现对染色机染色过程的温度控制、进水控制、排水控制、溢流控制、染液循环控制、主泵电机控制、提布电机控制、喷嘴控制等多个控制来实现染色工艺要求，使染液温度按染色工艺温度曲线变化，从而保证染色的效率和质量。
1.3.3 溢流染色机机电控制要求溢流染色机系统的主要技术指标:①测温温度:常温～145℃；②测温精度:0.1℃；③喷嘴压力:0～0.08MPa；④浴比:1：3～1：9；⑤提布速度:0～350m/min；⑥具有停电保护功能,并根据染色工艺要求,设有声光提示报警。
2 机械部分设计2.1 机械结构设计本课题所设计的溢流染色机机械结构主要由车体、提布辊、喷嘴、J型储布槽、集水槽、掉布自停机构、、横摆布机构、纵摆布机构等构成。
（如图2.1所示）图2.1 溢流染色机机械结构布置简图如上图所示的染色机结构布置，染缸中的染液在主循环泵的作用下，通过循环系统（包括循环过滤装置、热交换器等）进入喷嘴，织物有提布罗拉带动从入口处进入喷嘴，在喷嘴内，织物受到喷孔处喷射出来的染液冲击力和自身重力共同作用后（与此同时染液被织物所吸收），进入喷嘴弯管，实现织物与染液交换，然后织物进入横摆布机构，实现织物和大部分染液的分离，接着织物通过纵摆布机构，以左右蛇形，上下渐层的形态堆积在J型储布槽内（其中横摆布机构的左右摆动，实现了织物左右方向的展开。
纵摆布机构的前后摆动，实现织物上下方向的堆叠。
）最后提布辊将织物从J型集布槽提升到喷嘴上方，至此一个织物染色循环完成。
而染液从横摆布机构中的孔回流到集水槽，然后经主循环泵提升，循环流动，实现染液的循环染色。
2.2 横摆布机构横摆布机构由气缸摆臂、摆布斗、摆布气缸、轴承座等机构组成，且横摆布机构的摆动角度取决于纵摆布斗的入口大小。
本课题所设计的溢流染色机有四个提布辊，即要考虑各个横摆布斗的连接和联动问题，为了解决这一问题，首先简化摆布机构，由机械原理知识知道机构有确定运动的条件：机构的原动件的数目应等于机构的自由度的数目，接着设计合理结构并是其满足自由度要求。
自由度计算参考公式：)(23h 1P P n F +-=上式中n 指该平面机构中共有n 个活动构件组成（机架不是活动构件），P l 指该平面机构共有P l 个低副，P h 指该平面机构共有P h 个高副。
经过筛选后，最优的简化后横摆布机构简图如下所示：图2.2 横摆布机构构件简图由自由度计算公式可知，上述机构的自由度F：F=3n-(2P l+P h)=3×9-（2×13+0）=1其中，G、I处为复合铰链，杆1为主动件。
故根据机构简图设计的横摆布机构布置图如下图所示，其不仅满足确定运动所需自由度要求，而且布置所需空间较小，符合机器要求。
图2.3 横摆布结构布置简图2.3 纵摆布机构纵摆布机构有摆臂、纵摆布斗、气缸摆臂、摆臂气缸等结构组成。
且纵摆布机构的摆动角度取决于J型储布槽入口的大小。
在参考其他已经成熟的溢流染色机设计的基础上，可以得出本课题溢流染色机纵摆布机构的最优设计，如下图所示：图2.4 纵摆布机构布置简图3 电气控制设计3.1 染色机控制流程设计本课题的控制系统主要是通过PLC 实现对染色机染色过程的温度控制、进水控制、排水控制、溢流控制、染液循环控制、主泵电机控制、提布电机控制、喷嘴控制等多个控制来实现染色工艺要求，使染液温度按染色工艺温度曲线变化，从而保证染色的效率和质量。
根据上述控制要求，可以设计出染色机的控制流程图。
图3.1 染色机控制流程图3.2系统硬件结构设计根据上述染色机的控制流程图，可以设计出控制系统硬件结构图，它能直观清楚地表达出染色机控制系统中各个硬件之间的联系。
通过硬件结构图可以熟悉各部件关系，为控制系统设计打好基础。
人机交换界面PLC变 频 器电机电机泵图3.2 染色机控制系统硬件结构框图3.3系统主回路设计根据上述染色机控制系统硬件结构框图，结合相关成熟的溢流染色机电气设计可以设计出本次课题的染色机电气控制的主回路，如下图2.7所示。
图3.3 染色机控制系统主回路电路图按钮开关压力检测 变频器1 按钮开关安全检测 布缝检测 温度检测液位检测PLC循环泵驱动电机变频器2 电/气转换 提布电机工作状态指示及报警电磁阀 调节阀截止阀3.4 部分电气元件选型3.4.1 PLC选择根据染色机电气控制的主回路电路图，在参考其他成熟设计的基础上并结合实际染色工艺控制需要可以设计出PLC的输入输出点数分配，如下表所示。
表3.1 PLC输入点分配表序号功能输入分配序号功能输入分配1 循环泵电机过载X000 16 消音X0272 提布辊电机过载X001 17 提布辊停止X0203 提布辊电机正转X002 18 提布辊点动X0214 提布辊电机反转X003 19 料缸入水X0225 出布X004 20 料缸排水X0236 喷淋X005 21 回流X0247 搅拌X006 22 应答X0258 温度检测X007 23 直排X0269 加热X010 24 注料X02710 冷却X011 25 横摆布X03011 入水X012 26 纵摆布X03112 排水X013 27 堵布X03213 主泵起/停X014 28 泵频控制X03314 自动/手动X015 29 报警复位X03415 急停X016 30 照明X035表3.2PLC输出点分配表序号功能输入分配序号功能输入分配1 循环泵变频器Y000 12 料缸排水阀Y0132 循环泵变频器Y001 13 搅拌电机Y0143 提布辊正转Y002 14 出布电机Y0154 提布辊反转Y003 15 喷淋电机Y0165 加热阀Y004 16 横摆布Y0176 出冷凝水阀Y005 17 纵摆布Y0207 冷却阀Y006 18 变频器报警复位Y0218 出冷却水阀Y007 19 掉布指示Y0229 直排阀Y010 20 操作指示Y02310 回流阀Y011 21 故障Y02411 料缸进水阀Y012 22 排风扇Y025根据上述PLC的输入输出点数分配表得知，本课题所需要的PLC至少得有30个输入点和22个输出点，但根据PLC设计习惯，I/O点数的确定要按照实际所需点数再加20％～30％的备用量，以满足实际生产的各种要求。