MSDN500外放內(nèi)收雙捻機的設計

1、    msdn500外放內(nèi)收雙捻機的設計    孔杰馬偉明黃熙摘 要：隨著勞動力成本的逐漸提高和勞動力的日益短缺，外放內(nèi)收雙捻機越來越受市場歡迎。外放內(nèi)收具有大盤重放線，高轉(zhuǎn)速、生產(chǎn)效率高等優(yōu)點，可以有效地解決目前勞動力緊缺的問題。本文重點介紹了我公司制造的msdn500外放內(nèi)收雙捻機的設計結構原理。msdn500雙捻機包括有以下幾部分：放線組件、外過捻組件、主機架組件、飛輪組件、牽引齒輪箱組件、排線組件、收線組件、罩殼組件。關鍵詞：大盤重放線;生產(chǎn)效率高;放線組件;主機架組件;飛輪組件;牽引齒輪箱組件;收線組件1 雙捻機工作原理雙捻機在工作時主軸旋轉(zhuǎn)

2、一圈可以完成2個捻距，而管式捻股機主軸旋轉(zhuǎn)一圈只能完成1個捻距，所以雙捻機與管式捻股機相比，雙捻機的生產(chǎn)效率高。目前雙捻機分為兩種類型：外放內(nèi)收雙捻機和內(nèi)放外收雙捻機，其區(qū)別就是外放內(nèi)收雙捻機的放線工字輪布置在主機外面，收線工字輪位置主機內(nèi)部，內(nèi)放外收雙捻機則相反。2 設備主要介紹msdn500外放內(nèi)收雙捻機用于金屬絲、股的捻制，主要用來生產(chǎn)線接觸金屬鋼絲股，例如：1-31sw、1+9+9、1+6+12等線接觸結構。設備主要生產(chǎn)的鋼絲直徑范圍0.2-0.9mm，生產(chǎn)股徑直徑的范圍：1.5-4.2mm。3 設備的機械結構msdn500雙捻機由以下幾部分構成：放線組件、外過捻組件、主機組件、罩殼組

3、件、收線工字輪升降平臺。我們公司設計制造的msdn500外放內(nèi)收雙捻機的設備外形圖如下圖所示，圖中放線輪為500型工字輪，工字輪總共37個正反兩側(cè)布置。放線工字輪的數(shù)量可以根據(jù)客戶的生產(chǎn)要求而定。msdn500-1/36外放內(nèi)收雙捻機外形圖3.1 放線組件外放內(nèi)收雙捻機的放線工字輪位于主機旋轉(zhuǎn)圖外面，所以可以采用尺寸較大的工字輪，從而增大放線絲料的容量，減少操作操作工更換工字輪的頻率。我們公司的msdn500外放內(nèi)收雙捻機的放線工字輪一般采用500的工字輪。放線工字輪的布置結構我們設計成兩側(cè)臥式懸掛式安裝，每個工字輪組件設計有定位輥輪和張力調(diào)節(jié)輥輪，來實現(xiàn)放線過程中張力的恒定。阻尼盤上的阻尼塊

4、我們采用特殊的銅基耐磨材料制作。組件示意圖如下圖所示，圖中左下角第一個輥輪為定位輪，右下側(cè)為張力擺輪。張力控制系統(tǒng)是由阻尼盤、阻尼塊、鏈條、張力拉手、張力臂、拉簧、鏈條固定塊和彈簧拉手組成（圖中零件33是阻尼盤，零件32是阻尼塊，零件21是張力拉手、零件是25張力臂、零件20是鏈條固定塊、零件24是拉簧）。拉力系統(tǒng)控制的張力范圍要求是：2kg-10kg，所以我們選擇的拉簧的最大張力是20kg。在生產(chǎn)過程中，操作工通過調(diào)節(jié)張力拉手上的螺母來調(diào)整放線張力的大小。圖片中正視圖中箭頭放線即為穿線方向。放線工字輪組件3.2 外過捻組件外放內(nèi)收雙捻中，外過捻器組件起到了預捻的作用。外過捻器的轉(zhuǎn)速必須和主軸

5、的轉(zhuǎn)速保持一致。在msdn500雙捻機中，外過捻器是由2組輪槽底徑95mm的滑輪構成，2組件滑輪以一個角度錯開，防止在穿線的時候發(fā)生干涉。生產(chǎn)過程中，外過捻器的轉(zhuǎn)速通常是主軸轉(zhuǎn)速的1.5-1.9倍，這個速比在我們設備的操作界面上可以根據(jù)實際情況設定。外過捻器電機采用伺服電機傳動，伺服電機跟隨主電機保持同步升降速。在msdn500雙捻機中，外過捻伺服電機采用了功率3kw的電機，伺服電機與過捻器采用同步帶輪傳動。3.3 主機組件3.3.1 機架組件msdn500外放內(nèi)收雙捻機主機架采用q235a鋼板整體焊接的結構，鋼板厚度20mm。機架在焊接后，整體做回火消應力處理。主機架軸承座采用上下對半的方式

6、，方便安裝和拆卸。主軸軸承采用nsk品牌的深溝球軸承，軸承采用潤滑脂潤滑。兩側(cè)主軸內(nèi)部安裝有旋轉(zhuǎn)過線滑輪，這兩個滑輪的特點是可以旋轉(zhuǎn)調(diào)整安裝的角度。旋轉(zhuǎn)的方向是根據(jù)生產(chǎn)的股捻向來調(diào)節(jié)，保持滑輪的方向順著股的捻向，滑輪固定軸的旋轉(zhuǎn)角度為左右12°。3.3.2 飛輪組件飛輪在雙捻機中的起到的左右是十分關鍵的，飛輪設計的合理性對雙捻機轉(zhuǎn)速的提高有很大的幫助。在設計飛輪的時候，我們需要盡可能去降低它自身的重量，并且還需要從空氣動力學的角度去考慮如何降低飛輪在高速轉(zhuǎn)速時產(chǎn)生的噪聲。在msdn500雙捻機中，我們借鑒弩的外形，應用于飛輪的設計中，外形3d圖如下所示;通過這樣的設計，我們很大程度上

7、降低了飛輪的重量，整體重量：80kg。msdn500飛輪3.3.3 牽引齒輪箱組件在雙捻機中牽引齒輪箱組件是核心部分，牽引齒輪箱通過更換交換牙齒輪來改變生產(chǎn)股的捻距大小。牽引輪齒輪箱的設計主要是根據(jù)生產(chǎn)股的直徑和捻距的大小來定的。msdn500外放內(nèi)收雙捻機，生產(chǎn)直徑最大的股徑4.0mm，捻距范圍12-40mm。根據(jù)我們的設計經(jīng)驗，我們采用輪槽底徑220mm的牽引輪，并且我們將牽引輪設計成了雙主動牽引的形式。整套牽引組件分為兩個傳動部分，第一部分是齒輪箱組件，第二部分是外置式的牽引齒輪傳動。第一部分齒輪箱結構主要由一組螺旋傘齒輪和多組圓柱直齒輪構成，齒輪都采用浸油式潤滑。螺旋齒輪參數(shù)的設計，我

8、主要參考了k87-5.5kw標準減速機里面的螺傘齒輪的參數(shù)（齒輪模數(shù)m=4.5，齒厚h=25mm），齒輪箱內(nèi)部圓柱直齒輪的參數(shù)，我采用了我們公司成熟的400型管式捻股機捻距箱內(nèi)部圓柱直齒輪的參數(shù)（m=4，齒厚h=30mm）。齒輪箱內(nèi)部添加vg220#齒輪油，并且齒輪箱上設計有透氣帽和油鏡。外置的牽引齒輪設計模數(shù)m=5，齒厚=40mm，潤滑形式采用封閉式油脂潤滑。1我們通過將減速箱齒輪傳動分為兩部分以后，可以降低減速箱內(nèi)部的負載，從而降低減速箱的故障率。3.3.4 收線組件msdn500外放內(nèi)收雙捻機的收線方式，我們采用了獨立電機驅(qū)動的收線。以前一些國外進口的雙捻機的收線很多都是采用的齒輪箱傳動

9、通過摩擦片驅(qū)動收線的方式，這種結構的弊端是齒輪箱負載大、故障多，同時摩擦片也很容易出故障。而我們才用獨立電機收線可以降低減速箱的負載，而且通過電氣上的控制，可以用恒定張力進行收卷。4 設備的電氣原理根據(jù)雙捻機的工作原理，搖籃捻股部分由主電機驅(qū)動飛輪旋轉(zhuǎn)體實現(xiàn)主捻和扭轉(zhuǎn)伺服電機驅(qū)動過捻器實現(xiàn)過捻（即完成雙稔），收線部分為電機轉(zhuǎn)矩運行，排線部分根據(jù)機械傳動運行。內(nèi)過捻、外過捻與主機同步，速度可根據(jù)工藝要求通過改變比例系數(shù)來改變。系統(tǒng)中還具有故障報警、各個電機的運行狀態(tài)、成品計米。通過結構可以看出，核心是pic，通過485通訊來控制主變頻器、內(nèi)過捻變頻器的運行頻率，收線的運行轉(zhuǎn)矩。外過捻的伺服速度由

10、主機上的編碼器來實現(xiàn)同步，plc485通訊改變電子齒輪比來實現(xiàn)對外過捻的速度控制。各個電機的控制：1）主機采用開環(huán)速度控制，操作工在觸摸屏上設置速度給定，在plc內(nèi)通過計算，得出對應的頻率，再通過485通訊寫進變頻器。2）外過捻伺服采用位置模式，由于設備啟停時，需要保證外過捻與主機的同步，則采用了位置模式。操作工修改外過捻系數(shù)，plc計算出對應的電子齒輪比，來決定外過捻捻速度。3）內(nèi)過捻跟隨要求較低，則根據(jù)主機的實際速度和內(nèi)過捻系數(shù)來決定運行頻率。4）收線則采用的是轉(zhuǎn)矩控制模式，保證收線張力。5）排線則通過收線電機傳動來實現(xiàn)。5 結語msdn500外放內(nèi)收雙捻機我們基于3d設計軟件中望cad進行3d建模設計，并且一些主要的零部件，例如主軸、飛輪，我們借用ansys進行有限元仿真分析。電氣部分我們用通過step 7-microwin smart軟件進行程序設計。參考文獻：1吳宗澤.機械設計實用手冊.北京：化學工業(yè)出版社，2010（3版）.2韓鐵繼.對雙捻機捻制過