改變四盤纏繞機行程區間的方案

蘇 斌 張書敏 張萬幸 岳亞旗 王艷霞

（平頂山市礦益膠管制品有限責任公司，河南 平頂山 467021）

四盤鋼絲纏繞機用于一次完成四層鋼絲纏繞液壓膠管的鋼絲纏繞工序， 是目前高壓軟管的主要生產設備， 設備型號不同， 其生產的膠管規格、 行程不同。 我公司的四盤纏繞機用于Ф19-Ф76 鋼絲增強液壓膠管的骨架層工序，經測量顯示，四盤纏繞機行程區間為55mm-270mm。 目前公司因小規格膠管訂貨量加大，其它纏繞機滿負荷生產，仍然無法滿足產量要求，需提高GB/T10544/4SH/16 規格膠管的產能。 擬定在上述四盤機上也生產GB/T10544/4SH/16 規格膠管，其工藝行程為49-51mm。 因該行程已超出纏繞機調速器最小極限值， 需對四盤纏繞機行程進行變動，使其行程區間滿足生產需求。

1 四盤纏繞機的傳動原理

四盤纏繞機由纏繞盤、立式減速器、無級變速器及臥式牽引等組成，結構如圖1 所示。 電機通過皮帶輪帶動減速器，使纏繞盤轉動， 同時通過減速器、 多級鏈傳動和無級變速器帶動牽引。 電動機啟動后纏繞盤作定軸轉動，鋼絲由纏繞盤帶動垂直于軸向方向勻速轉動， 管體由牽引帶動， 沿纏繞盤中心作直線運動。大盤轉動一周管體運動的距離為一個行程，是鋼絲增強液壓膠管骨架結構的重要參數。 通過調整無級變速器傳動比，使牽引速度與纏繞速度相匹配，達到膠管的生產工藝要求。

圖1 四盤鋼絲纏繞機傳動系統圖

2 改進措施

2.1 過程推導

行程大小是由牽引速度決定的。 如圖1 所示，現要求行程49——51mm 已經超出行程區間的最小值，將輸入牽引機的轉速降低即可達到預期目的。牽引機的動力由電機1 驅動，經傳動軸5，由多級鏈傳動傳至無級變速器7，再由無級變速器傳至8 臥式牽引。 在主軸轉速不變的情況下，改變輸入無級變速器的轉速，需對連接傳動軸與無極變速器輸入端的鏈輪進行重新設計。

2.2 改進鏈輪齒數計算

纏繞盤轉動一周的時間t 內， 牽引機帶動管體走過的距離為行程T，可知：

鏈輪傳動的從動輪轉速n2經無極變速箱傳動形成牽引機速度v，

其中i 為無級變速器傳動系數， 最大值imax=4.13， 最小值imin=20.28。

將式（2）帶入式（1）可得，

由式（3）可知行程T 與鏈輪從動輪的轉速n2成正比關系。

主軸轉速n1不變的情況下， 鏈輪從動輪轉速n2由兩輪的齒數比決定。 其關系如下：

將式（4）帶入式（3）可得

由式（5）可知主軸轉速n1不變的情況下，行程T 和傳動鏈輪的齒數比成正比。

式中，t=0.6s， imax=4.13， imin=20.28， n1=960r/m。

現使用鏈輪傳動的主動輪齒數z1為52 齒， 從動輪齒數z2為30 齒。 因主動輪處于機體外側更換相對簡易，遂決定對主動輪進行替換。

現擬定行程區間最小值為GB/T10544/4SH/16 膠管行程最小值49mm 并預留5mm 的余量， 即由原來的Tmin=55mm， 變為Tmin=44mm。

則由式（5）計算可得：

圓整為42 齒，帶入式（5）中驗證可得：

最大值206mm 大于GB/T10544/4SP/76 規格的行程198mm-203mm，滿足設計要求。

由上可知，將主動輪改為42 齒即可滿足設計要求。

2.3 鏈輪設計

該四盤機使用的鏈輪均為標準鏈輪雙盤鏈輪，鏈條節距p=19.05，齒數z=42，鏈條滾子直徑d1=11.09，則鏈輪分度圓直徑d為：

圓整為261.5mm。

齒根圓直徑：df=d-d1=243.83mm。

使用材料為45 號鋼，熱處理為齒部高頻淬火，設計圖紙如圖2 所示。

圖2 鏈輪設計圖

3 結論

3.1 將主動鏈輪更換為齒數42 的鏈輪后，調整鏈條長度，纏繞機滿足GB/T10544/4SH/16 的膠管工藝行程，同時仍能滿足Ф76 膠管的生產。

3.2 經過對四盤纏繞機傳動系統的研究，較好地解決了生產要求，對其它類似的設備改造具有借鑒意義。

[1]王艷霞.四盤纏繞機傳動系統改進[J].煤礦機械，2014（1）：150-151.

[2]成大先.機械設計手冊(第四版)[M].北京：化學工業出版社，1993：13-103-105.