改变四盘缠绕机行程区间的方案

苏 斌 张书敏 张万幸 岳亚旗 王艳霞

（平顶山市矿益胶管制品有限责任公司，河南 平顶山 467021）

四盘钢丝缠绕机用于一次完成四层钢丝缠绕液压胶管的钢丝缠绕工序， 是目前高压软管的主要生产设备， 设备型号不同， 其生产的胶管规格、 行程不同。 我公司的四盘缠绕机用于Ф19-Ф76 钢丝增强液压胶管的骨架层工序，经测量显示，四盘缠绕机行程区间为55mm-270mm。 目前公司因小规格胶管订货量加大，其它缠绕机满负荷生产，仍然无法满足产量要求，需提高GB/T10544/4SH/16 规格胶管的产能。 拟定在上述四盘机上也生产GB/T10544/4SH/16 规格胶管，其工艺行程为49-51mm。 因该行程已超出缠绕机调速器最小极限值， 需对四盘缠绕机行程进行变动，使其行程区间满足生产需求。

1 四盘缠绕机的传动原理

四盘缠绕机由缠绕盘、立式减速器、无级变速器及卧式牵引等组成，结构如图1 所示。 电机通过皮带轮带动减速器，使缠绕盘转动， 同时通过减速器、 多级链传动和无级变速器带动牵引。 电动机启动后缠绕盘作定轴转动，钢丝由缠绕盘带动垂直于轴向方向匀速转动， 管体由牵引带动， 沿缠绕盘中心作直线运动。大盘转动一周管体运动的距离为一个行程，是钢丝增强液压胶管骨架结构的重要参数。 通过调整无级变速器传动比，使牵引速度与缠绕速度相匹配，达到胶管的生产工艺要求。

图1 四盘钢丝缠绕机传动系统图

2 改进措施

2.1 过程推导

行程大小是由牵引速度决定的。 如图1 所示，现要求行程49——51mm 已经超出行程区间的最小值，将输入牵引机的转速降低即可达到预期目的。牵引机的动力由电机1 驱动，经传动轴5，由多级链传动传至无级变速器7，再由无级变速器传至8 卧式牵引。 在主轴转速不变的情况下，改变输入无级变速器的转速，需对连接传动轴与无极变速器输入端的链轮进行重新设计。

2.2 改进链轮齿数计算

缠绕盘转动一周的时间t 内， 牵引机带动管体走过的距离为行程T，可知：

链轮传动的从动轮转速n2经无极变速箱传动形成牵引机速度v，

其中i 为无级变速器传动系数， 最大值imax=4.13， 最小值imin=20.28。

将式（2）带入式（1）可得，

由式（3）可知行程T 与链轮从动轮的转速n2成正比关系。

主轴转速n1不变的情况下， 链轮从动轮转速n2由两轮的齿数比决定。 其关系如下：

将式（4）带入式（3）可得

由式（5）可知主轴转速n1不变的情况下，行程T 和传动链轮的齿数比成正比。

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

现使用链轮传动的主动轮齿数z1为52 齿， 从动轮齿数z2为30 齿。 因主动轮处于机体外侧更换相对简易，遂决定对主动轮进行替换。

现拟定行程区间最小值为GB/T10544/4SH/16 胶管行程最小值49mm 并预留5mm 的余量， 即由原来的Tmin=55mm， 变为Tmin=44mm。

则由式（5）计算可得：

圆整为42 齿，带入式（5）中验证可得：

最大值206mm 大于GB/T10544/4SP/76 规格的行程198mm-203mm，满足设计要求。

由上可知，将主动轮改为42 齿即可满足设计要求。

2.3 链轮设计

该四盘机使用的链轮均为标准链轮双盘链轮，链条节距p=19.05，齿数z=42，链条滚子直径d1=11.09，则链轮分度圆直径d为：

圆整为261.5mm。

齿根圆直径：df=d-d1=243.83mm。

使用材料为45 号钢，热处理为齿部高频淬火，设计图纸如图2 所示。

图2 链轮设计图

3 结论

3.1 将主动链轮更换为齿数42 的链轮后，调整链条长度，缠绕机满足GB/T10544/4SH/16 的胶管工艺行程，同时仍能满足Ф76 胶管的生产。

3.2 经过对四盘缠绕机传动系统的研究，较好地解决了生产要求，对其它类似的设备改造具有借鉴意义。

[1]王艳霞.四盘缠绕机传动系统改进[J].煤矿机械，2014（1）：150-151.

[2]成大先.机械设计手册(第四版)[M].北京：化学工业出版社，1993：13-103-105.