電線電纜反復彎曲試驗機靜音耐磨軌道的研發

馬新新，陳葉娣，馬 路，楊 潼，黃 暄

（江蘇常州機電職業技術學院，江蘇常州 213164）

1 引言

隨著科學技術的迅速發展，人們對各種電動器械的需求量越來越大（包括自動化器械），而電線電纜是構成各種電動機械器件的一個重要的基本元件。電線反復彎曲試驗機，主要用于模擬測試電線、電纜裝載于拖鏈內的柔軟度及耐撓度等，測試電線的絕緣皮在一定次數下的龜裂程度以及線芯的斷裂情況，檢驗電線電纜的質量。這種機器起作用的部位是機器里面的軌道，現在市面上的此種機器大多采用的是臺灣的上銀導軌滑塊，這種軌道結構復雜，在低速運轉的情況下噪音小、精度高，但在高速運轉的情況下，噪音很大，而且使用壽命大大縮短，一旦損壞，只能更換成套的零部件，且成本比較高；這樣極不利于資源的節約和環境的保護，且工作過程中產生巨大的噪音污染，給操作者帶來極度的不適。但電線電纜對于人們的日常生活和工業生產是必不可少的，各行各業都少不了電線電纜。項目組通過對機械結構的設計優化和選材的考究，增強軌道的性能。

2 電線反復彎曲試驗機軌道的結構設計

電線電纜反復彎曲試驗機靜音耐磨軌道的三維結構示意圖如圖1、圖2、圖3、圖4所示。圖1所示是軌道的立體圖，軌道包括組合滑塊和兩根平行設置的SBR圓柱導軌，所述組合滑塊包括軌道輪、減重鋼板和固定軸，其中，改變傳統拖鏈試驗機上銀軌道的矩形導軌，采用SBR圓柱導軌，將摩擦形式由滑動摩擦轉變為滾動摩擦，滾動摩擦接觸面小，因此摩擦小，軌道輪采用進口MC901藍色PA6耐磨塑性韌性尼龍材料、軸承以及固定軸制造而成，每3個軌道上輪在減重鋼板和固定軸的固定下形成一個滑塊，減重鋼板4個角處共4個組合滑塊，SBR圓柱導軌內、外、上各4個軌道輪，SBR圓柱導軌的內、外軌道輪通過螺釘A和固定軸B豎直緊固在減重鋼板上，內、外軌道輪起主要的滑行作用；SBR圓柱導軌的上軌道輪通過固定軸A和螺釘B緊固在減重鋼板上，起到增加穩定性和輔助滑行的作用，4個小的組合滑塊在減重鋼板的作用下形成一個整體的大滑塊，從而形成完整的軌道，實現軌道的作用。軌道采用極少的材料和簡易的組合方式，改變了原先拖鏈試驗機軌道的結構和用材，采用新的組合滑塊和軌道上輪，簡化結構，使運行更順滑；采用非金屬的尼龍上輪和金屬圓柱形導軌的組合，避免了金屬和金屬的硬碰硬，減少了摩擦，降低了噪音，延長了使用壽命，增強了軌道的整體性能。

圖1 軌道立體圖

圖2 軌道主視圖

圖3 軌道俯視圖

圖4 軌道左視圖

3 關鍵零部件的加工

試驗機靜音耐磨軌道的關鍵零部件共有4個，分別為圓柱導軌、減重鋼板、新型尼龍軌道輪以及軌道輪固定軸。

（1）圓柱導軌的加工。導軌采用發的是SBR鋁托光軸滑軌圓柱直線導軌，這種導軌無需重復加工，具有完整的加工工藝，根據規格要求定制即可。這種導軌的特點是：①定位精度高，使用SBR圓導軌作為導向時，由于SBR圓導軌的摩擦方式為滾動摩擦，不但摩擦小，定位精度也非常高；②減少磨損能長時間維持高精度，傳統的滑動導軌，可避免的會因為油膜逆流作用造成平臺運動不良，而SBR圓柱導軌不會出現這類情況，進而能夠減少磨損，維持高精度；③適用高速運動且大幅降低設備所需驅動動力，由于SBR圓導軌移動時的摩擦力非常小,只需要較小動力就可以驅動；④組裝容易并具備互換性，組裝時只需要銑削或者研磨機床上導軌裝配面,并按步驟將導軌和滑塊分別組裝即可。

（2）減重鋼板的加工。先計算好需要進行切割的地方，既保證剩余的鋼架在不破壞剛體結構的情況下能夠起到固定軌道輪的作用，又能達到減重的目的，然后用激光進行精密切割，以達到精度要求。

（3）新型軌道輪的加工。新型軌道輪采用進口MC901藍色PA6耐磨塑性韌性尼龍棒進行切削加工而成，為達到精度要求，保證輪子運行流暢，減少摩擦，降低噪音，輪子的側面弧度必須嚴格按照圓柱導軌的弧度進行車削，需要較好的車削技術；為保證軌道輪的質量和使用壽命，因此在加工軌道輪中心孔時必須保持壁厚均勻，中心孔的大小由所需的軸承決定。為保證精度，這兩處都可用數字化加工中心進行加工。

進口MC901藍色PA6耐磨塑性韌性具有以下特點：械強度高、高耐磨、抗沖擊性能強，使用壽命長；耐各種化學試劑及弱酸、堿的腐蝕；機械性能穩定，易切削加工；降低噪音，不傷對磨件、無油自潤滑、降低了使用時的噪音，減震動；不導電，不產生摩擦火花，安全性強；質量輕，方便安裝。

（4）軌道輪固定軸的加工。軌道輪固定軸會穿過軌道論中心孔兩端的兩個軸承，為了進一步進度軌道輪，防止其松動，需在其兩端需要進行鉆孔和攻絲，以便后期用螺釘進行裝配。

4 產品的裝配

組合滑塊的軌道上輪是采用進口MC901藍色PA6耐磨塑性韌性尼龍材料，根據圓柱形導軌的直徑的大小和所需軸承的直徑制造而成的組合式的滾動輪，采用進口MC901藍色PA6耐磨塑性韌性尼龍材料制成的外套圈，根據圓柱形導軌的直徑把外套圈的外圍車成和圓柱形導軌一樣的弧面、增加軌道穩定性，使軌道上輪與圓形軌道更好的貼合；軌道上輪的中間是一個原形的孔徑，孔徑的大小是根據所需要放置在孔徑內部的軸承的直徑制造而成的，孔徑的兩個口處各放置一個軸承，然后把固定軸裝進軌道輪兩側的軸承中去，軸承組裝好的滾動輪和鋼板以及固定軸都用墊圈隔開，便于滾動輪更好的滾動。軌道輪通過固定軸和螺釘緊固在減重鋼板上，從而形成一個整體的滑塊，兩根SBR圓柱導軌按照計算好的距離固定在鋼架上，然后把滑塊從內、外輪形成的空隙推進圓柱導軌中即完成組裝；然后用手來回滑動滑塊，初步檢驗產品是否合格，如果沒有異響，則初步檢驗通過；進而安裝同步輪和同步帶，接通伺服電機，運行軌道，高、低速運行10min，如果無異響和其它情況出現，則完成產品的整體裝配，如圖5所示。

圖5 靜音耐磨軌道模型

5 產品試驗

把裝配好的軌道安裝在電線反復彎曲試驗機上進行試驗，如圖6所示，經實驗，得出軌道具有以下優點，實驗結論如表1所示。

圖6 電線電纜反復彎曲試驗機的應用

表1 實驗結論

（1）軌道可以精準模擬測試電線、電纜裝載于拖鏈內的柔軟度及耐撓度等，測試電線的絕緣皮在一定次數下的龜裂程度以及線芯的斷裂情況，檢驗電線電纜的質量。

（2）軌道無論低速還是高速運轉噪音都非常小，達到預期效果。

（3）軌道的壽命大大增強，同樣的試驗次數下，磨損程度非常小。

（4）軌道易于拆卸，便于清洗。

6 小結

電線電纜反復彎曲試驗機靜音耐磨軌道是一項綜合力學和材料學的自主研發創新的產品，通過UG軟件進行產品設計，能夠直觀地發現并改進產品的問題，再通過試驗對產品進行優化。該軌道已經投入市場，成功應用于企業測試電線電纜，其精度高，噪音小，使用壽命長且價格便宜等優點，得到了客戶的一致好評，經長時間使用，該軌道正常運行，且依舊能達到檢驗電線電纜是否合格的目的，為企業大批量生產各式電線電纜提供強有力的保障。現如今，自動化已經普及，機械手臂等一些自動化的器械都需要用到軌道，在此軌道上進行一些改進，就可以投入到自動化的設備中，因此該產品的市場前景非常廣闊。