电线电缆反复弯曲试验机静音耐磨轨道的研发

马新新，陈叶娣，马 路，杨 潼，黄 暄

（江苏常州机电职业技术学院，江苏常州 213164）

1 引言

随着科学技术的迅速发展，人们对各种电动器械的需求量越来越大（包括自动化器械），而电线电缆是构成各种电动机械器件的一个重要的基本元件。电线反复弯曲试验机，主要用于模拟测试电线、电缆装载于拖链内的柔软度及耐挠度等，测试电线的绝缘皮在一定次数下的龟裂程度以及线芯的断裂情况，检验电线电缆的质量。这种机器起作用的部位是机器里面的轨道，现在市面上的此种机器大多采用的是台湾的上银导轨滑块，这种轨道结构复杂，在低速运转的情况下噪音小、精度高，但在高速运转的情况下，噪音很大，而且使用寿命大大缩短，一旦损坏，只能更换成套的零部件，且成本比较高；这样极不利于资源的节约和环境的保护，且工作过程中产生巨大的噪音污染，给操作者带来极度的不适。但电线电缆对于人们的日常生活和工业生产是必不可少的，各行各业都少不了电线电缆。项目组通过对机械结构的设计优化和选材的考究，增强轨道的性能。

2 电线反复弯曲试验机轨道的结构设计

电线电缆反复弯曲试验机静音耐磨轨道的三维结构示意图如图1、图2、图3、图4所示。图1所示是轨道的立体图，轨道包括组合滑块和两根平行设置的SBR圆柱导轨，所述组合滑块包括轨道轮、减重钢板和固定轴，其中，改变传统拖链试验机上银轨道的矩形导轨，采用SBR圆柱导轨，将摩擦形式由滑动摩擦转变为滚动摩擦，滚动摩擦接触面小，因此摩擦小，轨道轮采用进口MC901蓝色PA6耐磨塑性韧性尼龙材料、轴承以及固定轴制造而成，每3个轨道上轮在减重钢板和固定轴的固定下形成一个滑块，减重钢板4个角处共4个组合滑块，SBR圆柱导轨内、外、上各4个轨道轮，SBR圆柱导轨的内、外轨道轮通过螺钉A和固定轴B竖直紧固在减重钢板上，内、外轨道轮起主要的滑行作用；SBR圆柱导轨的上轨道轮通过固定轴A和螺钉B紧固在减重钢板上，起到增加稳定性和辅助滑行的作用，4个小的组合滑块在减重钢板的作用下形成一个整体的大滑块，从而形成完整的轨道，实现轨道的作用。轨道采用极少的材料和简易的组合方式，改变了原先拖链试验机轨道的结构和用材，采用新的组合滑块和轨道上轮，简化结构，使运行更顺滑；采用非金属的尼龙上轮和金属圆柱形导轨的组合，避免了金属和金属的硬碰硬，减少了摩擦，降低了噪音，延长了使用寿命，增强了轨道的整体性能。

图1 轨道立体图

图2 轨道主视图

图3 轨道俯视图

图4 轨道左视图

3 关键零部件的加工

试验机静音耐磨轨道的关键零部件共有4个，分别为圆柱导轨、减重钢板、新型尼龙轨道轮以及轨道轮固定轴。

（1）圆柱导轨的加工。导轨采用发的是SBR铝托光轴滑轨圆柱直线导轨，这种导轨无需重复加工，具有完整的加工工艺，根据规格要求定制即可。这种导轨的特点是：①定位精度高，使用SBR圆导轨作为导向时，由于SBR圆导轨的摩擦方式为滚动摩擦，不但摩擦小，定位精度也非常高；②减少磨损能长时间维持高精度，传统的滑动导轨，可避免的会因为油膜逆流作用造成平台运动不良，而SBR圆柱导轨不会出现这类情况，进而能够减少磨损，维持高精度；③适用高速运动且大幅降低设备所需驱动动力，由于SBR圆导轨移动时的摩擦力非常小,只需要较小动力就可以驱动；④组装容易并具备互换性，组装时只需要铣削或者研磨机床上导轨装配面,并按步骤将导轨和滑块分别组装即可。

（2）减重钢板的加工。先计算好需要进行切割的地方，既保证剩余的钢架在不破坏刚体结构的情况下能够起到固定轨道轮的作用，又能达到减重的目的，然后用激光进行精密切割，以达到精度要求。

（3）新型轨道轮的加工。新型轨道轮采用进口MC901蓝色PA6耐磨塑性韧性尼龙棒进行切削加工而成，为达到精度要求，保证轮子运行流畅，减少摩擦，降低噪音，轮子的侧面弧度必须严格按照圆柱导轨的弧度进行车削，需要较好的车削技术；为保证轨道轮的质量和使用寿命，因此在加工轨道轮中心孔时必须保持壁厚均匀，中心孔的大小由所需的轴承决定。为保证精度，这两处都可用数字化加工中心进行加工。

进口MC901蓝色PA6耐磨塑性韧性具有以下特点：械强度高、高耐磨、抗冲击性能强，使用寿命长；耐各种化学试剂及弱酸、碱的腐蚀；机械性能稳定，易切削加工；降低噪音，不伤对磨件、无油自润滑、降低了使用时的噪音，减震动；不导电，不产生摩擦火花，安全性强；质量轻，方便安装。

（4）轨道轮固定轴的加工。轨道轮固定轴会穿过轨道论中心孔两端的两个轴承，为了进一步进度轨道轮，防止其松动，需在其两端需要进行钻孔和攻丝，以便后期用螺钉进行装配。

4 产品的装配

组合滑块的轨道上轮是采用进口MC901蓝色PA6耐磨塑性韧性尼龙材料，根据圆柱形导轨的直径的大小和所需轴承的直径制造而成的组合式的滚动轮，采用进口MC901蓝色PA6耐磨塑性韧性尼龙材料制成的外套圈，根据圆柱形导轨的直径把外套圈的外围车成和圆柱形导轨一样的弧面、增加轨道稳定性，使轨道上轮与圆形轨道更好的贴合；轨道上轮的中间是一个原形的孔径，孔径的大小是根据所需要放置在孔径内部的轴承的直径制造而成的，孔径的两个口处各放置一个轴承，然后把固定轴装进轨道轮两侧的轴承中去，轴承组装好的滚动轮和钢板以及固定轴都用垫圈隔开，便于滚动轮更好的滚动。轨道轮通过固定轴和螺钉紧固在减重钢板上，从而形成一个整体的滑块，两根SBR圆柱导轨按照计算好的距离固定在钢架上，然后把滑块从内、外轮形成的空隙推进圆柱导轨中即完成组装；然后用手来回滑动滑块，初步检验产品是否合格，如果没有异响，则初步检验通过；进而安装同步轮和同步带，接通伺服电机，运行轨道，高、低速运行10min，如果无异响和其它情况出现，则完成产品的整体装配，如图5所示。

图5 静音耐磨轨道模型

5 产品试验

把装配好的轨道安装在电线反复弯曲试验机上进行试验，如图6所示，经实验，得出轨道具有以下优点，实验结论如表1所示。

图6 电线电缆反复弯曲试验机的应用

表1 实验结论

（1）轨道可以精准模拟测试电线、电缆装载于拖链内的柔软度及耐挠度等，测试电线的绝缘皮在一定次数下的龟裂程度以及线芯的断裂情况，检验电线电缆的质量。

（2）轨道无论低速还是高速运转噪音都非常小，达到预期效果。

（3）轨道的寿命大大增强，同样的试验次数下，磨损程度非常小。

（4）轨道易于拆卸，便于清洗。

6 小结

电线电缆反复弯曲试验机静音耐磨轨道是一项综合力学和材料学的自主研发创新的产品，通过UG软件进行产品设计，能够直观地发现并改进产品的问题，再通过试验对产品进行优化。该轨道已经投入市场，成功应用于企业测试电线电缆，其精度高，噪音小，使用寿命长且价格便宜等优点，得到了客户的一致好评，经长时间使用，该轨道正常运行，且依旧能达到检验电线电缆是否合格的目的，为企业大批量生产各式电线电缆提供强有力的保障。现如今，自动化已经普及，机械手臂等一些自动化的器械都需要用到轨道，在此轨道上进行一些改进，就可以投入到自动化的设备中，因此该产品的市场前景非常广阔。