董家廣

（新鄉(xiāng)市永安機(jī)械設(shè)備有限公司，河南 新鄉(xiāng) 453000）

探析膠管自動(dòng)卷盤(pán)裝置的研究與設(shè)計(jì)

Research and design of automatic rubber hose winding device

董家廣

（新鄉(xiāng)市永安機(jī)械設(shè)備有限公司，河南 新鄉(xiāng) 453000）

將液壓膠管在出現(xiàn)硫化之前需要將其進(jìn)行纏繞直到達(dá)到滾筒的狀態(tài)，這一工作環(huán)節(jié)目前是由人工來(lái)進(jìn)行完成的，但是由于人工來(lái)進(jìn)行完成的時(shí)候這一工作環(huán)節(jié)其不僅僅是工作效率低，同時(shí)還大大的增加了人工成本，所以設(shè)計(jì)出膠管自動(dòng)卷成盤(pán)這一裝置是一個(gè)十分重要的問(wèn)題，這一裝置是由旋轉(zhuǎn)以及排線兩部分來(lái)進(jìn)行構(gòu)成的，并且由同一個(gè)減速機(jī)來(lái)帶動(dòng)旋轉(zhuǎn)的裝置以用于驅(qū)動(dòng)滾筒的旋轉(zhuǎn)，而排線裝置則是用于將膠管的排列進(jìn)行整齊化，然后提出了減速機(jī)的選用方法，并且設(shè)計(jì)出鏈傳動(dòng)以來(lái)保證排線以及旋轉(zhuǎn)裝置的同步工作，對(duì)于傳動(dòng)軸以及排線光桿進(jìn)行了核算是為了給該裝置在設(shè)計(jì)上去提供一個(gè)可以依據(jù)的數(shù)據(jù)，同時(shí)這一系統(tǒng)也可以提高人工的生產(chǎn)效率，同時(shí)在一定程度上降低了人工成本。

膠管自動(dòng)卷盤(pán)裝置；設(shè)計(jì)

對(duì)于橡膠液壓軟管這種需要特殊工藝的軟管制造過(guò)程中，一旦膠管成型之后，就需要使用纏水布這一物品來(lái)對(duì)膠管的表面進(jìn)行一定的硫化。要注意在膠管進(jìn)入硫化罐之前，必須要將膠管卷放置在滾筒的上面，膠管卷成盤(pán)這一十分重要的工作環(huán)節(jié)，是需要在膠管進(jìn)入硫化罐之前并且在膠管完成纏水布這一工序之后來(lái)進(jìn)行的。

但是由于膠管的本身是沒(méi)有自動(dòng)的卷盤(pán)裝置的，所以這一工序需要由人工來(lái)引導(dǎo)膠管以便于其能夠成卷，但是由于自身的效率較低，而且會(huì)導(dǎo)致人力成本的增加。所以根據(jù)這一問(wèn)題，本文主要進(jìn)行討論的就是如何來(lái)進(jìn)行一個(gè)膠管自動(dòng)的卷盤(pán)設(shè)計(jì)。

1 自動(dòng)卷盤(pán)的方案綜述

在對(duì)膠管進(jìn)行纏水布這一環(huán)節(jié)的完成之后，可以直接把膠管卷至滾筒之上。但是會(huì)出現(xiàn)因?yàn)橐淮慰梢赃M(jìn)行硫化的膠管較多，所以滾筒自身的直徑就會(huì)變得越來(lái)越大，同理可知卷在滾筒上的膠管長(zhǎng)度也就會(huì)隨之變得越來(lái)越長(zhǎng)，所以其中一次進(jìn)行硫化的膠管，也就會(huì)越來(lái)越多，所以在多數(shù)情況下，進(jìn)行這一環(huán)節(jié)的時(shí)候其所選用的滾筒自身直徑都會(huì)在1.4～2.1 m之間。其中膠管的卷盤(pán)裝置如圖1所示。其動(dòng)力裝置在多數(shù)情況下都會(huì)由減速機(jī)以及其自身的2個(gè)鏈輪來(lái)進(jìn)行組成的，其中主要是通過(guò)鏈條來(lái)帶動(dòng)滾筒的主驅(qū)動(dòng)軸，以及其相關(guān)的排線減速裝置。其中減速機(jī)主要是通過(guò)變頻器來(lái)進(jìn)行調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速的，其最為主要的目的是讓其適應(yīng)纏解水布的速度。排滾筒與摩擦輪結(jié)合處，會(huì)使用橡膠包覆這么做的目的是增大摩擦的系數(shù)。

根據(jù)圖1可知，從動(dòng)鏈輪將減速機(jī)上進(jìn)行提供的動(dòng)力，排線器可以通過(guò)內(nèi)部的結(jié)構(gòu)來(lái)讓光桿的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，逐漸的轉(zhuǎn)化為一種直線型運(yùn)動(dòng)，并且可以在光桿之上進(jìn)行移動(dòng)。

這一裝置在進(jìn)行工作的時(shí)候，膠管可以直接的穿入通過(guò)板，然后將其固定在排線器之上，讓排線器以及通過(guò)板一起進(jìn)行移動(dòng)。其中側(cè)導(dǎo)的向板以及正導(dǎo)的向板，都可以變成排線器的導(dǎo)向，主要導(dǎo)向在其進(jìn)行移動(dòng)的時(shí)候，同時(shí)可以有效地避免與光桿進(jìn)行一同旋轉(zhuǎn)。其中排線器的行程撞塊會(huì)固定在正導(dǎo)向板上，同時(shí)會(huì)位于行程位置的極限處。當(dāng)排線器上的換向撞塊與行程撞塊出現(xiàn)相撞之后，排線器會(huì)出現(xiàn)改變方向。

圖1 膠管卷盤(pán)裝置示意圖

這兩個(gè)裝置在進(jìn)行施工的過(guò)程中，都是由滾筒先進(jìn)行運(yùn)動(dòng)，然后帶動(dòng)排線裝置進(jìn)行運(yùn)動(dòng)。

2 卷盤(pán)機(jī)的工作原理

在進(jìn)行實(shí)際運(yùn)行的時(shí)候，機(jī)器中的前序聯(lián)動(dòng)設(shè)備（其中主要包括如：高壓膠管編、織機(jī)或者高壓膠管的擠出機(jī)）通過(guò)輸送過(guò)來(lái)的高壓膠管，其主要是通過(guò)舞動(dòng)的桿穿過(guò)既定的一個(gè)導(dǎo)向器，其中導(dǎo)向器可以在工的過(guò)程中旋轉(zhuǎn)的絲杠使其上下、左右的移動(dòng)，并且可以根據(jù)控制導(dǎo)向器自身的移動(dòng)速度以及工業(yè)膠輥的一個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)速度，進(jìn)而來(lái)實(shí)現(xiàn)高壓膠管這一物品整齊地排列在正在旋轉(zhuǎn)的工業(yè)膠輥上。

其中電機(jī)M1的主要目的是帶動(dòng)工業(yè)膠輥的旋轉(zhuǎn)，而電機(jī)M2的主要目的則是帶動(dòng)導(dǎo)向器的移動(dòng)，在操作的過(guò)程中，需要操作人員去控制電機(jī)M1與電機(jī)M2兩個(gè)電機(jī)之間的速度，讓其匹配，這樣才可以更好地實(shí)現(xiàn)高壓膠管的整齊排列這一目的。在控制算法中，其主要方法就是：電機(jī)M1需要帶動(dòng)的工業(yè)膠輥，其中每旋轉(zhuǎn)360 °的時(shí)候，電機(jī)M2就需要帶動(dòng)導(dǎo)向器，其所移動(dòng)的距離在多數(shù)情況下都等于其自身所生產(chǎn)的高壓膠管的直徑。

如此一來(lái)，電機(jī)的聯(lián)動(dòng)就可以將高壓膠管這一物品整齊的排列在已經(jīng)既定的膠輥之上。S7—1200 PLC這一型號(hào)的機(jī)器主要是通過(guò)高速脈沖輸出這一方法，來(lái)對(duì)V880型號(hào)的驅(qū)動(dòng)器去進(jìn)行速度上的控制，其中主要是通過(guò)RS—485來(lái)進(jìn)行通訊，然后對(duì)MM440變頻器來(lái)進(jìn)行一個(gè)在速度上的控制，并且對(duì)于編碼器在返回高速脈沖的計(jì)數(shù)中，使用S7—1200 PLC這一型號(hào)的機(jī)器內(nèi)置自動(dòng)的PID調(diào)節(jié)功能，然后對(duì)于兩電機(jī)的速度去進(jìn)行相對(duì)于精確速度的控制。當(dāng)卷盤(pán)機(jī)的工作狀態(tài)與聯(lián)動(dòng)設(shè)備的速度出現(xiàn)不匹配時(shí)，舞動(dòng)桿上所受的張力就會(huì)不一致，進(jìn)而就會(huì)導(dǎo)致舞動(dòng)桿出現(xiàn)上下擺動(dòng)的狀態(tài)。

舞動(dòng)桿的上端需要安裝一個(gè)可旋轉(zhuǎn)270 °的電位器，然后當(dāng)舞動(dòng)桿出現(xiàn)擺動(dòng)的狀態(tài)時(shí)，電位器的阻值就會(huì)隨之發(fā)生改變，將電位器的阻值接入到已經(jīng)確定好的PLC模擬量的輸入端子處，PLC會(huì)根據(jù)其模擬量的改變來(lái)比較，然后對(duì)其進(jìn)行控制以及通過(guò)控制算法來(lái)對(duì)變頻的電機(jī)進(jìn)行一個(gè)補(bǔ)償調(diào)節(jié)，使得卷盤(pán)機(jī)的取機(jī)與聯(lián)動(dòng)設(shè)備的速度一致，從而可以有效提高生產(chǎn)效率，將高壓膠管自動(dòng)纏繞在工業(yè)膠輥上。

3 軟管的安全收放應(yīng)該滿足的條件

在進(jìn)行工作的過(guò)程中，軟管需要去保持在一個(gè)張緊的狀態(tài)中，其中卷盤(pán)所受到的扭矩會(huì)由液壓馬達(dá)所產(chǎn)生的驅(qū)動(dòng)來(lái)進(jìn)行扭矩抗衡。

當(dāng)施工的裝置出現(xiàn)主動(dòng)下降的時(shí)候，軟管的端部就勢(shì)必隨著其進(jìn)行下降，此時(shí)卷盤(pán)上就會(huì)受到來(lái)源于扭矩的急劇增大。同時(shí)為了防止軟管出現(xiàn)拉斷，必須限制液壓馬達(dá)能的產(chǎn)生以防止其驅(qū)動(dòng)扭矩，液壓馬達(dá)能自身所產(chǎn)生的驅(qū)動(dòng)扭矩，會(huì)受到其比例溢流閥所設(shè)定的值的控制。

根據(jù)卷盤(pán)自身所受到的扭矩以及在施工裝置中所挖掘的位置之間的公式，可以作為目前軟管在收放控制系統(tǒng)中的算法設(shè)計(jì)的一個(gè)基礎(chǔ)。

4 排線光桿的校核

排線器驅(qū)動(dòng)光桿自身的長(zhǎng)度約為1.976 m左右，其中，最大的一個(gè)直徑為50 mm，其長(zhǎng)度必須要求L/d＞10，并且也需要其對(duì)光桿進(jìn)行一個(gè)剛度的校核。

5 總結(jié)

自動(dòng)膠管卷盤(pán)這一裝置在研制成功之后，能夠有效地節(jié)約企業(yè)的人力成本，并且在一定程度上可以提高企業(yè)的勞動(dòng)效率，并且其用途相對(duì)于是廣泛的，因而不僅能夠用于膠管卷盤(pán)，同時(shí)還可以用于電纜或者其他軟管的自動(dòng)卷盤(pán)。在進(jìn)行這一裝置設(shè)計(jì)的時(shí)候，參考文獻(xiàn)：其時(shí)鏈傳動(dòng)設(shè)計(jì)以及其排線器的規(guī)格，這兩種東西的選擇相對(duì)于較為關(guān)鍵，如果所選擇的規(guī)格過(guò)大或者過(guò)小，均會(huì)導(dǎo)致其造成的制造成本出現(xiàn)變相的增加。本文所記述了卷盤(pán)裝置的設(shè)計(jì)過(guò)程以及相關(guān)的思路，同時(shí)也可以作為在設(shè)計(jì)該裝置的一個(gè)重要依據(jù)以及參考。

［1］ 王翔. 膠管自動(dòng)卷盤(pán)裝置的設(shè)計(jì)［J］. 橡塑技術(shù)與裝備，2015，02：53～57.

［2］ 張凱. 岸邊集裝箱橋式起重機(jī)高壓供電系統(tǒng)可靠性研究［D］.天津大學(xué)，2012.

［3］ 梁凱恩. 鋰離子動(dòng)力電池套管機(jī)關(guān)鍵機(jī)構(gòu)及控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)與研究［D］. 華南理工大學(xué)，2013.

TQ330.4

1009-797X （2015） 16-0142-03

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10.13520/j.cnki.rpte.2015.16.049

董家廣（1987-），男，助理工程師，本科學(xué)歷，研究方向：機(jī)械設(shè)計(jì)。

2015-07-07