1、上海理工大学毕业设计论文 钢丝收线机的总体与控制系统设计 摘 要 钢丝是重要的工业原料，但钢丝很容易氧化，长期存放容易形成氧化皮，所以在钢丝使用前对钢丝进行除锈处理非常重要。传统除锈方法效率低，耗时长，所以钢丝剥壳机就作为除锈的主要手段。钢丝收线机的作用是为钢丝剥壳机的动力以及使钢丝重新有序卷饶，提高堆积生锈钢丝的处理效率。 本次设计 目的 ：大功率钢丝收线机的总体结构以及其中的控制传动系统的设计。 关键词： 钢丝收线机 钢丝剥壳机 卷 绕 效率 上海理工大学毕业设计论文 THE DESIGN OF WIRE-LIAN FOR THE OVERALL AND CONTROL SYSTEM AB
2、STRACT Steel is an important industrial raw materials,but Oxidation is very easy to wire. Long-term storage easy form of skin.so In the steel wire for use before the treatment is very important derusting. Derusting traditional methods inefficient and time-consuming long, so decorticating machine on
3、the wire as the primary means of derusting. Wire-to-wire for the role of decorticating machine is the driving force and to enable the orderly winding wire.so it can improve the accumulation of rusty steel processing efficiency. The design objective: high-power wire-line to the overall structure and
4、control of the transmission system design. KEYWORDS： Wire to wire-line Wire decorticating machine Winding Efficiency .上海理工大学毕业设计论文 目录 中文摘要 -1 英语摘要 -2 前言 -4 第一章 绪论 1 1 钢丝收线机的 简介 -6 1 2 钢丝剥壳的工作流程 -6 1 3 钢丝拉丝机的构造与缺陷 -7 1 4 钢丝收线机的设计要求 -7 1 5 课题研究的基本内容 -7 1 6 钢丝收线机的各种结构 -9 第二章 收线机减速结构的设计 2 1 设计布局与构造方式 -1
5、3 2 2 二级减速箱的设计 -14 2 3 减速箱的三维建模 -19 第三章 钢丝收线机收线轮系统的设计 3 1 钢丝收线盘的设计与改进 -24 3 2 收线轮固定装置的设计 -25 3 3 收线轮传动装置设计 -27 3 4 排线机构的设计 -28 第四章 钢丝收线机总 体设计 4 1 钢丝收线机 传动结构设计 -33 4 2 电机布置方案 -33 4 3 收线轮布置方案 -34上海理工大学毕业设计论文 前言 本次设计目的在与解决大功率钢丝收线的问题，目前国内类似的大功率，钢丝收线直径大于 10mm 的收线机比较稀缺，本次设计的意义就是填补这方面的空白 。 主要设计 方法方法还是参考类似的
6、结构，但由于资料有限，设计不足的地方还有很多，还有很大的改进之处。钢丝收线机的总体与控制系统设计 第 1 章 绪论 1.1 钢丝收线机 简介 中国钢铁工业协会前会长吴溪淳表示，从钢材市场的表现看，国内钢铁资源总体供大于求的状况更趋严重，这主要反映在净进口和供给过剩。 2005年 7 8月份，我国已由上半年的钢净出口国变为净进口国。出口钢坯和钢材比上半年的平均水平下降，而进口钢材同比增长。特别是 8月份，出口钢材已降到 133万 t，比 6月份的 220万 t下降 87万 t。吴溪淳指出，钢材严重供大于求，造成 8、 9月份钢材的价格进一步 回落。由于国内钢铁资源投放量持续高速增长，令钢材市场呈
7、现出供大于求的趋势。 1 8月，全国生铁产量同比增长 31 87 ，钢产量增长28 15 ，钢材增长 26 22 ，这种比例失调给市场带来一系列不稳定因素。 大盘重可拆卸工字轮收线机研制成功 常州市雷诺德昌机械有限公司应国内著名金属制品企业生产需要，协调多家不同行业、不同品种的零部件生产企业，共同研制开发并生产了 SG630 1 150大盘重可拆卸工字轮收线机。一次收线重量 1 t以上，可经打包后卸去工字轮，钢丝成包装状销售给客户，免去了大量的工字轮周转回收 的麻烦。而且收丝速度高，钢丝无变形，排线整齐，能满足各种供丝设备的速度匹配需要，克服了倒立式收线机速度低、无恒张力、钢丝排列不齐整，以及
8、象鼻式收线机弯曲应力大、钢丝整形困难等缺点。实现了大盘重、无轮化。经实际生产使用，设备运行稳定、使用方便。 钢丝收线机是和钢丝剥壳机配合使用的器械，收线机提供剥壳的动力。在 21世纪 ,高效节能成为国家大的发展方向。大池子酸洗、磷化工艺 ,酸耗量大 ,污水排放量大 ,排污成本高。而机械剥壳连续线根据机械弯曲和电解原理 ,去掉氧化皮 ,通过在线清洗和高效气吹等措施 ,减少清洗水的用量 ,生产效 率高。 钢丝收线机主要是作为钢丝剥壳机的动力，同时起到卷饶钢丝方便后期处理的作用。 其作用原理与拉丝机类似，但在特殊的粗钢丝的收饶上，新设计的钢丝收线机效率更高，更稳定。 1.2 钢丝剥壳收线机的工作流程
9、 该原理图在我们设计设备的基础上需增加钢丝刷除锈装置和单独的磷化装置，而且磷化是单独处理，工作不连续。 钢丝收 线机的总体与控制系统设计 2） 该原理图是我们所期望的一种方案，工作具有连续性，生产效率高。但需在我们对各种磷化剂，促进剂及定型剂进行试验后方可采用。 3） 该原理图是具有酸洗过程，需对可能对环境造成的污染及处理成本进行评 估后进行选用。 1.3 钢丝拉丝机的构造与缺陷 图 1-1 钢丝拉丝机 以上为拉丝机的主要结构 （图 1-1） 拉丝机的最大特点的收线速度快，运行平稳，但其不能对直径较大的钢丝进行收线，其动力输出很不足。对于大直径钢丝的收拉作业，一台出力大，转速平稳的钢丝收线机非
10、常有必要。 1.4 钢丝收线机的设计要求 要求可以对直径 12mm 以上的钢丝与钢丝剥壳机共同工作，卷饶钢丝，提供动力，卷饶速度 100m/s，结构相对简单，布局紧凑，卷饶后的钢丝线圈容易拆卸，方便后期钢丝的处理。 钢丝收 线机的总体与控制系统设计 1.5 课题研究的基本内容 (1)了解钢丝收线机的合理结构，查阅资料，了解收线机详细 的机械结构。 (2)完成收线机的运动控制系统得设计，电动机，气缸，压力杆的主要参数和结构。 (3)查阅国内外收线机的资料，对比结构和性能，找出合适的参考结构。 1.6. 钢丝收线机 各种 结构介绍 1.倒立式收线机 采用倒立式收线方法，该种型号的收线机分为倒立式和
11、象鼻式两种。下图左为下出线式倒立收线机示意图 （图 1-2） 图 1-2 倒立式收线机 钢丝 2从线盘 7的一侧进入 ,在线盘上由上而下缠绕若干圈后 ,被一组或多组弹性压轮 6紧压在线盘上 ,加大钢丝与线盘间的摩擦力 ,保证线盘上有一定的积线量 ,防止打滑 ,线盘上过多的钢丝自然落到线架 4上 ,线架跟线盘一起转动。被动驱动线架方式是在线盘的下部安装拔叉 3,收线后钢丝的圈径与盘径相等 ;另一种方式是线架由独立动力系统驱动 ,通过调节线架和线盘的转动速度差 ,达到钢丝圈径大小的控制 ,当线架的转速大于线盘的转速时 ,钢丝圈径就缩小 ;当线架的转速小于线盘的转速 ,钢丝圈径就放大 ,线架容量增大
12、。 钢丝 2从线盘 7的一侧 进入 ,在线盘上由下而上缠绕若干圈后 ,由弹性压轮 6把钢丝紧压在线盘上 ,经取线器使钢丝自然落到线架 4上 ,这种出线方式的改良 ,有利于线盘积线量的稳定 ,不会出现积线数量的变化 ,大大减少钢丝打滑的机会 ,操作方便。为了实现不停机更换线架的目的 ,可将线盘主轴抽空 ,上部装 1个气缸 ,气缸固定在机架上 ,气缸杆通过轴承与加长杆上端相连 ,在工作时气缸杆不动 ,加长杆通过线盘空心轴后 ,下端与 4爪连杆机构连接。当要更换线架时 ,气缸上充气下行 ,钢丝收 线机的总体与控制系统设计 加长杆向下移动 ,将 4爪连杆机构打开 ,剪断钢丝 ,钢丝从线盘落在积线的 4
13、爪上 ;当线架更换好后 ,气缸下 充气上行 ,加长杆向上移动 ,将 4爪连杆机构向下合拢 ,更换架时积聚 4爪上的钢丝就掉落在线架上 ,操作过程必须在较低速度下进行。可将线盘做成“ V”型槽结构 ,其目的在于增加对钢丝的牵引力 ,减少打滑现象。 以下为中心进线孔收线机的具体结构 （图 1-3） ： 图 1-3 中心进线式收线机 钢丝 6从线盘空心轴 1进入 ,从空心轴下导轮 4引出 ,再经旋转盘 8上的转向轮 3和若干组矫直装置 ,钢丝被缠绕在固定机架的固定线盘 2上 ,向上积线到一定量时 ,通过安装在旋转盘上的取线器 7将钢丝引出 ,自然地落在线架上 ,这种收线方式的线架不必转动。为实现不
14、停机更换线架 ,可在机架上安装 1套积线 4爪机构 ,通过链轮、链条联动 ,由独立传动机构控制 4爪同时张开或同时合拢。当要更换线架时 ,独立传动机构接到指令后动作 ,通过链轮、链条使 4爪同时张开 ,钢丝就落在 4爪上 ;更换线架后 , 4爪同时向机架的 4柱合拢 ,在 4爪上的钢丝落在线架上。若要在线调节钢丝圈形 ,把安装在旋转盘上的矫直器的调节螺栓一端设计成滚轮 , 滚轮外圈套橡胶。因矫直器随旋转盘作圆周运动 ,在滚轮圆周运动轨迹某点两边分别装一短行程气缸 , 气缸与机架相连。气缸杆接 1块挡铁 ,若其中 1个气缸点动 , 挡铁向靠近滚轮的圆周运动 轨迹移动 , 滚轮作圆周运动时 ,外胶
15、圈刚好接触挡铁而使矫直器的调节螺栓 向顺时针方向旋转 , 矫直器活动块压紧钢丝 ;若另 1个气缸做同种动作 ,能放松矫直器上的钢丝 ,实现松紧调节。 2.卧式工字轮收线机 第 2种为工字轮式的卧式收线机，采用工字轮作为收线盘 （图 1-4） ： 钢丝收 线机的总体与控制系统设计 【 l】为小手轮、【 2】为大手轮、【 3】为主轴、【 4】为内外螺纹套筒、【 5】为活动压板、 【 6】为伞形骨架、 【 7】为活动挡板、 【 8】为螺纹顶套、【 9】为卷简支撑板、【 l0】为固定挡板、【 l1】为固定压板、【 l2】为轴承、【 l3】为轴承座 I、 【 l4】为联轴器 I、【 l5】为减速器、【
16、l6】为从动皮带轮、【 l7】为编码器、【 l8】为工作台、【 l9】为皮带、【 20】为主动皮带轮、 f2l1为变频电机、【 22】为导轨副、 【 23】为步进电机、【 24】为联轴器 、 【 25】为支座 I、 【 26】为轴承座 、 f271为联轴器 、【 28】为丝杠副、【 29】为支座。 图 1-4 工字轮收线机 该结构 设 计的目的为具有一定强 度 、刚度的金属线材，卷绕成卷后外观要链齐、均匀、紧凑卷绕效率高 金属线材自动卷取机的机械运动由两部丹组成即排线运动和卷取运动 排线运动要求排线整齐、紧凑 卷取运动璎求卷筒 卷绕线村均匀、松紧一致金属线材自动卷取系统的控制系统要求卷取线材时
17、稳 收确日期： 20o4 09 I9国 l金属线材自动卷取系统机械部丹 意定 恒线速，使恢卷取系缆能宴现自动化生产的要求 同时，还要解决“下的技术问题： (1)使卷筒除转动外还惜轴线匀建移动。 (2)使线材只措线卷研线方向恒线速送进。 (3)改机械控制为 PLC控制 3大规模生产高效收线机车间 为了满足大规模生产的要求，又有一种大规模的倒立式钢丝收线机平台的结构 （图 1-5） ： 钢丝收 线机的总体与控制系统设计 图 1-5 大规模倒立收线车间 该结构实现了钢丝的大规模收线： 线架选用固定式结构 在下列条件之一或全部条件下恰好与普通线材运动轨迹相符，且穿线容易： (1)线径达 1 5mm。
18、(2)初始抗拉强度在 l 500N mm。以上 (3)钢丝的扭转对成品质量有一定影响。 适用领域收线架旋转的倒立式收线机适用于热处理和表面处理的收线，镀前的低、高碳钢丝及不锈钢丝收线，线材以梅花式收线及以盘卷形式收线。 机器系州为 3O0 l200mm 的标准收线架，线材直径范围 0 5 15mm。 M+E倒立式 (旋转收线架 )收线机独特的设计和制造 可满足很多用户的要求。每台机器都是由标准零部件组成，可保证先进的技术性能和竞争价格。经过多年来对这些产品的改进，及拥有的精湛工艺制造技术，可为全世界用户提供经济可靠的设备，M+E是这类设备的最佳供应商。 一般性能结构 (1)机架 ： 机架是由许多用螺栓固定在一起的已制造好的零部件组成。每一个零部件用坚固的支座固定住。 (2)收线卷筒 ： 收线卷筒为旋转式的卷筒结构，通常可有两种基本形式： 边过线压辊式 (一个或两个压线辊 )以上均可提供两种型号的收线架，眦适 应不同的需要。收线卷筒的钢丝接触段淬火、 表面精 加工。
