董家廣

（新鄉(xiāng)市永安機械設備有限公司，河南 新鄉(xiāng) 453000）

探析膠管自動卷盤裝置的研究與設計

Research and design of automatic rubber hose winding device

董家廣

（新鄉(xiāng)市永安機械設備有限公司，河南 新鄉(xiāng) 453000）

將液壓膠管在出現硫化之前需要將其進行纏繞直到達到滾筒的狀態(tài)，這一工作環(huán)節(jié)目前是由人工來進行完成的，但是由于人工來進行完成的時候這一工作環(huán)節(jié)其不僅僅是工作效率低，同時還大大的增加了人工成本，所以設計出膠管自動卷成盤這一裝置是一個十分重要的問題，這一裝置是由旋轉以及排線兩部分來進行構成的，并且由同一個減速機來帶動旋轉的裝置以用于驅動滾筒的旋轉，而排線裝置則是用于將膠管的排列進行整齊化，然后提出了減速機的選用方法，并且設計出鏈傳動以來保證排線以及旋轉裝置的同步工作，對于傳動軸以及排線光桿進行了核算是為了給該裝置在設計上去提供一個可以依據的數據，同時這一系統(tǒng)也可以提高人工的生產效率，同時在一定程度上降低了人工成本。

膠管自動卷盤裝置；設計

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

但是由于膠管的本身是沒有自動的卷盤裝置的，所以這一工序需要由人工來引導膠管以便于其能夠成卷，但是由于自身的效率較低，而且會導致人力成本的增加。所以根據這一問題，本文主要進行討論的就是如何來進行一個膠管自動的卷盤設計。

1 自動卷盤的方案綜述

在對膠管進行纏水布這一環(huán)節(jié)的完成之后，可以直接把膠管卷至滾筒之上。但是會出現因為一次可以進行硫化的膠管較多，所以滾筒自身的直徑就會變得越來越大，同理可知卷在滾筒上的膠管長度也就會隨之變得越來越長，所以其中一次進行硫化的膠管，也就會越來越多，所以在多數情況下，進行這一環(huán)節(jié)的時候其所選用的滾筒自身直徑都會在1.4～2.1 m之間。其中膠管的卷盤裝置如圖1所示。其動力裝置在多數情況下都會由減速機以及其自身的2個鏈輪來進行組成的，其中主要是通過鏈條來帶動滾筒的主驅動軸，以及其相關的排線減速裝置。其中減速機主要是通過變頻器來進行調節(jié)轉速的，其最為主要的目的是讓其適應纏解水布的速度。排滾筒與摩擦輪結合處，會使用橡膠包覆這么做的目的是增大摩擦的系數。

根據圖1可知，從動鏈輪將減速機上進行提供的動力，排線器可以通過內部的結構來讓光桿的旋轉運動，逐漸的轉化為一種直線型運動，并且可以在光桿之上進行移動。

這一裝置在進行工作的時候，膠管可以直接的穿入通過板，然后將其固定在排線器之上，讓排線器以及通過板一起進行移動。其中側導的向板以及正導的向板，都可以變成排線器的導向，主要導向在其進行移動的時候，同時可以有效地避免與光桿進行一同旋轉。其中排線器的行程撞塊會固定在正導向板上，同時會位于行程位置的極限處。當排線器上的換向撞塊與行程撞塊出現相撞之后，排線器會出現改變方向。

圖1 膠管卷盤裝置示意圖

這兩個裝置在進行施工的過程中，都是由滾筒先進行運動，然后帶動排線裝置進行運動。

2 卷盤機的工作原理

在進行實際運行的時候，機器中的前序聯(lián)動設備（其中主要包括如：高壓膠管編、織機或者高壓膠管的擠出機）通過輸送過來的高壓膠管，其主要是通過舞動的桿穿過既定的一個導向器，其中導向器可以在工的過程中旋轉的絲杠使其上下、左右的移動，并且可以根據控制導向器自身的移動速度以及工業(yè)膠輥的一個轉動速度，進而來實現高壓膠管這一物品整齊地排列在正在旋轉的工業(yè)膠輥上。

其中電機M1的主要目的是帶動工業(yè)膠輥的旋轉，而電機M2的主要目的則是帶動導向器的移動，在操作的過程中，需要操作人員去控制電機M1與電機M2兩個電機之間的速度，讓其匹配，這樣才可以更好地實現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M1需要帶動的工業(yè)膠輥，其中每旋轉360 °的時候，電機M2就需要帶動導向器，其所移動的距離在多數情況下都等于其自身所生產的高壓膠管的直徑。

如此一來，電機的聯(lián)動就可以將高壓膠管這一物品整齊的排列在已經既定的膠輥之上。S7—1200 PLC這一型號的機器主要是通過高速脈沖輸出這一方法，來對V880型號的驅動器去進行速度上的控制，其中主要是通過RS—485來進行通訊，然后對MM440變頻器來進行一個在速度上的控制，并且對于編碼器在返回高速脈沖的計數中，使用S7—1200 PLC這一型號的機器內置自動的PID調節(jié)功能，然后對于兩電機的速度去進行相對于精確速度的控制。當卷盤機的工作狀態(tài)與聯(lián)動設備的速度出現不匹配時，舞動桿上所受的張力就會不一致，進而就會導致舞動桿出現上下擺動的狀態(tài)。

舞動桿的上端需要安裝一個可旋轉270 °的電位器，然后當舞動桿出現擺動的狀態(tài)時，電位器的阻值就會隨之發(fā)生改變，將電位器的阻值接入到已經確定好的PLC模擬量的輸入端子處，PLC會根據其模擬量的改變來比較，然后對其進行控制以及通過控制算法來對變頻的電機進行一個補償調節(jié)，使得卷盤機的取機與聯(lián)動設備的速度一致，從而可以有效提高生產效率，將高壓膠管自動纏繞在工業(yè)膠輥上。

3 軟管的安全收放應該滿足的條件

在進行工作的過程中，軟管需要去保持在一個張緊的狀態(tài)中，其中卷盤所受到的扭矩會由液壓馬達所產生的驅動來進行扭矩抗衡。

當施工的裝置出現主動下降的時候，軟管的端部就勢必隨著其進行下降，此時卷盤上就會受到來源于扭矩的急劇增大。同時為了防止軟管出現拉斷，必須限制液壓馬達能的產生以防止其驅動扭矩，液壓馬達能自身所產生的驅動扭矩，會受到其比例溢流閥所設定的值的控制。

根據卷盤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)中的算法設計的一個基礎。

4 排線光桿的校核

排線器驅動光桿自身的長度約為1.976 m左右，其中，最大的一個直徑為50 mm，其長度必須要求L/d＞10，并且也需要其對光桿進行一個剛度的校核。

5 總結

自動膠管卷盤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)的勞動效率，并且其用途相對于是廣泛的，因而不僅能夠用于膠管卷盤，同時還可以用于電纜或者其他軟管的自動卷盤。在進行這一裝置設計的時候，參考文獻：其時鏈傳動設計以及其排線器的規(guī)格，這兩種東西的選擇相對于較為關鍵，如果所選擇的規(guī)格過大或者過小，均會導致其造成的制造成本出現變相的增加。本文所記述了卷盤裝置的設計過程以及相關的思路，同時也可以作為在設計該裝置的一個重要依據以及參考。

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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，本科學歷，研究方向：機械設計。

2015-07-07