钢丝收线机的总体与控制系统设计毕业论文设计.doc

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THE DESIGN OF WIRE-LIAN FOR THE OVERALL AND CONTROL SYSTEM ABSTRACT 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 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 control of the transmission system design.KEYWORDS：Wire to wire-line Wire decorticating machine Winding Efficiency目录中文摘要-1英语摘要-2前言-4第一章 绪论11 钢丝收线机的简介-612 钢丝剥壳的工作流程-613 钢丝拉丝机的构造与缺陷-714 钢丝收线机的设计要求-715 课题研究的基本内容-716 钢丝收线机的各种结构-9第二章 收线机减速结构的设计21 设计布局与构造方式-1322 二级减速箱的设计-1423 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31 钢丝收线盘的设计与改进-2432收线轮固定装置的设计-2533 收线轮传动装置设计-2734 排线机构的设计-28第四章 钢丝收线机总体设计41 钢丝收线机传动结构设计-3342 电机布置方案-3343 收线轮布置方案-34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78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，令钢材市场呈现出供大于求的趋势。18月，全国生铁产量同比增长3187 ，钢产量增长2815 ，钢材增长2622 ，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SG6301 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。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。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。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,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）：【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、【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稳收确日期：20o409 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）：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。(2)初始抗拉强度在l 500Nmm。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 3O0l200mm 的标准收线架，线材直径范围0515mm。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。(3)传动装置 ：收线卷筒可单独或集体传动。由直流电机或变频调速的交流电机传动。该传动形式不仅用于整个工艺速度的调节，也适用于启动及穿线操作；集体传动的卷筒无论是机械或液压无级变速的交流电机传动或是直流电机传动，其动力传递都是由水平轴通过电磁离合器和齿形带传递到每个卷筒的减速器上的。(4)盘卷固定：4个由空气操纵的杆件固定在每个卷筒的侧面。为了操作可立式安装也可卧式安装。在正常的运行条件下，卷简速度相同时，杆件可随收线架转动，也可随转向台旋转。当收线盘架更换时，杆件可水平起升，并可连续储线。 这种结构对于大规模钢丝饶线来说有着很高的效率，但与此相对的是，必须有高效率的钢丝剥壳机来进行配合，所以制造一套与之配合的高效大规模钢丝剥壳车间是非常关键的。第2章 收线机减速机构结构设计2.1 设计布局与结构方式本次设计采用工字轮收线机的主要模式，对收线结构做了一定的改进。 收线机的动力源采用力矩电机，保证收线力矩的稳定。图2-6 设计布局参考以上结构（图2-6）是主要的设计依据，工字轮的动力由电机1提供，通过减速箱减速，将扭矩传递到工字轮，同时排线机构同变速箱一起运动，使钢丝均匀的缠绕在工字轮上。 通过设计讨论，最终制定了设计方案：1 电机为力矩电机 2 减速箱与电机用皮带轮传动3 减速箱采用传统2级减速箱4 工字轮考虑到拆卸方便和制作成本，改用焊接结构圆柱形框架。5 收线轮与减速箱用皮带轮连接，排线机构亦是如此。具体结构参见（图2-7）以及下文：1电机 2.皮带轮 3.减速箱 4.皮带轮 5.收线轮 6.排线器图2-7 设计方案2.2 2级减速箱的设计（所有参见明细见机械零件第七版）基本参数：线轮转速 100m/min l=1.3m d=0.8m100m/min=1.67m/s P=fv=130001.67=21.71kw输入功率为：21.71 kw参数轴名电动机轴I轴II轴III轴转速r/min890445.56111.4439.8功率kw21.7121.7121.7121.71转矩n.m282.54651811.65209.3传动比i242.8（1）选用直齿圆柱齿轮 （2）. 速度不高，7级精度（3）I轴小齿轮材料为40cr，II轴大齿轮为45钢。（4）选小齿轮齿数为30，大齿轮则为304=1202按齿面接触强度计算设计（公式2-1）确定公式内各计算值动载荷系数 =1.3 T=9550000021.7/465=4.4610N.mm齿宽系数 弹性影响系数Z=189.8MPa小齿轮接触疲劳强度=600MPa，大齿轮接触疲劳强度550mpa疲劳系数（寿命15年，工作300天，两班） =0.9 =0.95取安全系数为s=1，接触许用应力为： 计算代入 得d107.8mm-（2-1）计算圆周速度：V=2.51m/s计算齿宽b b=107.8mm计算齿宽与齿高之比：，模数 m=Z1=3.6齿高 h=2.25m=2.253.6=8.1mm b/h=107.88.1=13.31计算载荷系数 根据v=2.51m/s 7级精度由图10-8查得k=0.9 直齿轮假设100N/mm，由表10-3查得k= k=1.2查表10-2 使用系数k=1表10-4 7级精度，小齿轮相对轴承非对称分布k=1.12+0.18(1+0.6)+0.2310b=1.12+0.18(1+0.61)+0.2310107.8=2.345（公式2-2）由b/h=13.31 k=2.345 查图10-13得 k=2.2故载荷系数 k=kkk=按实际的载荷系数校正所算的分度圆直径d=d=107.8计算模数m m= =140/30=4.6按齿根弯曲强度计算由图10-20c ，小齿轮弯曲疲劳强度；大齿轮弯曲疲劳极限由图10-18，弯曲疲劳寿命系数k=0.85 k=0.88计算弯曲疲劳许用应力，取弯曲疲劳安全系数 s=1.4,由=-（2-3）得=303.57mpa =238.86mpa计算载荷系数 k=kkkk=查取齿形系数，由表10-5可查得 Y=2.52 Y=2.16查取应力校正系数，由表10-5可查得Y=1.625 Y=1.81计算大小齿轮的的大小=0.01348 =0,01636大齿轮计算结果大所以计算模数=3.6mm取弯曲强度模数 m=3.5Z= Z=403.5=160几何尺寸的计算1 计算分度圆直径d=Zm= d=Zm=1603.5=4902. 计算中心距离 a=(d+d)/2=3063. 计算齿宽 b=d=122mm4. 验算 F=6371.4 验算合格II III轴齿轮参数计算按齿面接触强度计算设计（公式2-4）确定公式内各计算值动载荷系数 =1.3 T=9550000021.7/111.44=18.610N.mm齿宽系数 弹性影响系数Z=189.8MPa小齿轮接触疲劳强度=600MPa，大齿轮接触疲劳强度550mpa疲劳系数（寿命15年，工作300天，两班） =0.9 =0.95取安全系数为s=1，接触许用应力为： 计算代入 得d173.57mm-（2-4）计算圆周速度：V=1.01m/s计算齿宽b b=173.57mm计算齿宽与齿高之比：，模数 m=Z1=5.7齿高 h=2.25m=2.253.6=12.825mm b/h=173.5712.825=13.53计算载荷系数 根据v=2.51m/s 7级精度由图10-8查得k=0.9 直齿轮假设100N/mm，由表10-3查得k= k=1.2查表10-2 使用系数k=1表10-4 7级精度，小齿轮相对轴承非对称分布k=1.12+0.18(1+0.6)+0.2310b=1.12+0.18(1+0.61)+0.2310173.57=1.448由b/h=13.53 k=1.448 查图10-13得 k=1.4故载荷系数 k=kkk=按实际的载荷系数校正所算的分度圆直径d=d=173.57计算模数m m= =198/30=6.6按齿根弯曲强度计算由图10-20c ，小齿轮弯曲疲劳强度；大齿轮弯曲疲劳极限由图10-18，弯曲疲劳寿命系数k=0.85 k=0.88计算弯曲疲劳许用应力，取弯曲疲劳安全系数 s=1.4,由=-（2-3）得=303.57mpa =238.86mpa计算载荷系数 k=kkkk=查取齿形系数，由表10-5可查得 Y=2.21 Y=2.21查取应力校正系数，由表10-5可查得Y=1.625 Y=1.77计算大小齿轮的的大小=0.0134 =0,01636大齿轮计算结果大所以计算模数=5mm取弯曲强度模数 m=5Z= Z=342.8=95几何尺寸的计算2 计算分度圆直径d=Zm= d=Zm=955=4755. 计算中心距离 a=(d+d)/2=322.56. 计算齿宽 b=d=170mm传动轴的计算III 轴 d=126=103-（2-5）II轴 d126=73 （公式2-5）I轴 d=46 （公式2-5）减速箱具体数据箱座壁厚箱盖壁厚=0.85=9.35箱体，箱盖的凸缘厚度 b=16.5 b=16.5 b=27.5箱盖，箱座联结螺栓直径 轴承座外径104 ，173， 244闷盖：e=5mm s=10mm2.3 减速箱的三维建模创新的、易学易用的而且价格平宜的SolidWorks是Windows原创的三维设计软件。其易用和友好的界面，能够在整个产品设计的工作中，SolidWorks完全自动捕捉设计意图和引导设计修改。在SolidWorks的装配设计中可以直接参照已有的零件生成新的零件。不论设计用自顶而下方法还是自底而上的方法进行装配设计，SolidWorks都将以其易用的操作大幅度地提高设计的效率。SolidWorks有全面的零件实体建模功能，其丰富程度有时会出乎设计者的期望。用SolidWorks的标注和细节绘制工具，能快捷地生成完整的、符合实际产品表示的工程图纸。SolidWorks具有全相关的钣金设计能力。钣金件的设计即可以先设计立体的产品也可以先按平面展开图进行设计。SolidWorks软件提供完整的、免费的开发工具(API)，用户可以用微软的VisualBasic、VisualC+或其它支持OLE的编程语言建立自己的应用方案。通过数据转换接口，SolidWorks可以很容易地将目前市场几乎所有的机械CAD软件集成到现在的设计环境中来。 为比较评价不同的设计方案，减少设计错误，提高产量，SolidWorks强劲的实体建模能力和易用友好的Windows界面形成了三维产品设计的标准。机械工程师不论有无CAD的使用经验，都能用SolidWorks提高工作效率，使企业以较低的成本、更好的质量更快将产品投放市场。而最有意义的是，用于SolidWorks的投资是容易承受的，这使得参加工程设计的所有人员都能在他们桌面上的计算机进行三维设计。1.减速箱下箱体，采用铸造方式（图2-8）图2-8 下箱体2上箱体也采铸造结构，上部开观察窗口。（图2-9）图2-9 上盖3输入轴，中间轴，输出轴（图2-10）图2-10 传动轴4轴承采用深沟球轴承（GB/T276-1994）三个轴承采用 6208 6214 6220 三个型号（图1-11）图2-11 深沟球轴承端盖采用嵌入式结构，e=5mm s=10mm（图2-12）图2-12 端盖2级减速箱装配图（图2-13）图2-13 减速箱装配图2.4 皮带轮计算电机轴与减速箱输入轴的带传动计算1本次采用v带传动，由表8-6查得工作情况系数K=1.1 故p= Kp=1.121.71=23.811kw2选取窄v带型，根据p，n 由图8-9确定选用SPA3确定带轮基准直径，由表8-3和表8-7取主动轮直径d=100mm根据式8-15，从动轮基准直径d=200mm 按式v=（公式2-6）得，v=4.8535m/s,带轮速度合适。4 窄v带基准长度和传动中心距离根据0.7(d+d)a2(d+ d)即 210a600,初步确定a=350mm 根据式Ld=2a+ d+ d)+（公式2-7）=1274 取1250为带长基准。按式a=a+计算实际中心距离a=350+=3385.计算窄v带根数 由式8-22 z= 由n=920r/min，d =100，i=2查表8-5c得p=1.93kw 查表8-8得， k=0.89,查表8-2得 k=0.89 所以z=13, 采用13条窄v带 第3章 钢丝收线机收线轮系统的设计3.1 关于钢丝收线盘的设计与改进按照以往的结构，一般采用工字轮收线机，工字轮的结构如图（图3-1）：收线盘由主轴、固定盘部分和活动盘部分组成。其中固定盘部分由固定盘、3片盘芯及合叶轴和3 个拉簧组成;活动盘部分由活动盘、206 轴承、短轴、联板、定位销、合叶轴组成。活动盘连同联板绕着合叶轴旋转,到位后插上定位销定位。成圈时,把线头插入3 片盘芯的缝中,开动成圈机, 当长度够100m 时,先从活动盘和固定盘的开缝中绑上3根尼龙绳,使电线不松圈,再切断电线,取下定位销。转开活动盘部分,这时3 片盘芯因拉簧的拉力而收缩,这样就可以很轻松地取下成圈的电线。但考虑到轮子的平凡更换，为了保证效率，决定使用个拆卸简单，成本低廉的收线轮，决定采用焊接的框架结构。具体结构示意参见如下（图3-2）图3-1 工字轮收线盘图3-2 收线轮框架结构框架全部焊接在轮轴上，通过轴上的键与动力源相互连接，这样结构简单，成本低廉，钢丝卷饶结束后，直接用起吊机将钢丝卷连同收线轮一起吊走，再换上一个新的收线轮。 后期处理完成后，只需要把收线轮的后盖取下，钢丝即可全部快速取出（图3-3）图3-3 收线轮拆卸图3.2收线轮固定装置的设计 首先，收线轮经常拆卸，所以拆装方便是首要考虑的，要把轴拆下后吊走，必须有活动的轴类固定件，也就是轴承轴瓦，这里我们采用了JB/T 2561-1991 对开式径向滑动轴承，对开式滑动轴承的结构如下图，它是由轴承座，轴承盖，剖分式轴瓦和双头螺柱组成。轴承盖和轴承座的剖分不风成阶梯形状，以便对中和防止横向移动。轴承盖上部开有螺纹孔，用以安装油杯或油管。剖分式轴瓦由上下两部分组成，通常是下轴瓦承受载荷，上轴瓦不承受载荷。为了节省贵重金属或其他需要，常在轴瓦内表面附一层轴承衬。在轴瓦内壁不承受载荷的表面上开油槽，润滑油通过油孔和油槽流进轴承间隙。以下为solidwork三维建模(图3-4)图3-4 对开式轴承座关于对开式滑动轴承的润滑：由于轴瓦在卷饶钢丝的工作轴，转动速度并不大，所以采用进油孔（见上图）滴润滑油的方式进行润滑，即能够保护轴瓦的工作寿命， 也经济可靠。对开式滑动轴承解决了收线轴拆卸的问题，使得钢丝卷绕结束后可以马上用起吊机将钢丝筒吊走，大大提高了效率。3.3.收线轮传动装置设计 收线轮实现吊装后，必须考虑的到皮带轮的扭距如何传递到收线轮上，由于收线轮经常要更换，收线轮和动力源的结合和分离是个很关键的问题。 起初想到的就是离合器，牙嵌式离合器或者电磁式离合器，但由于离合器结构复杂，操纵机构繁杂，需要有电路的支持，所以决定找一个离合器的替代品。然后我们就用到了联轴器具，本次使用的联轴器为为YLD型凸缘联轴器，做为一个刚性联轴器具，具体如何实现类似离合器具的功能，请看下图（图3-5）YLD钢性联轴器图3-5 收线机构安装示意图中：青色为联轴器，黄色的为收线轮轴，红蓝相间的为对开式滑动轴承图中现在的状态是脱开的，只要拆卸对开轴承的上部就可以实现吊装，而下图为结合阶段（图3-6）图3-6 收线机构脱开状态图只需要推动收线轮轴，就可以使轴进入联轴器，从而实现了动力的传输，但务必需要注意的是：由于轴瓦的磨损，2轴承的对中性会变差，导致结合不顺畅，这就需要定期休整轴瓦，保持良好的对中性。为了防止轴在运动中滑出，需要在2个轴承间安装一个紧固件，但不能妨碍轴的拆卸。安装一个弹性垫圈，防止在收线过程中滑出（轴向力很小）3.4 排线机构的设计现代拉丝机的自动下线设备多采用大工字轮收线机，即将从拉丝机成品卷筒引出来的钢丝卷收到大工字轮上，这样可以减少拉丝机成品卷筒下线停车时间，提高拉丝机作业率，减小拉丝机成品卷筒的积线量以减小其惯性力，进一步提高拉丝速度。但使用大工字轮收线机也存在许多不足之处，大工字轮上的钢丝必须倒换到小工字轮上后才能应用于捻股捻绳机这样就要求各工序之间互相协调否则就有可能造成工字轮周转不过来，拉丝机停车，从而降低了拉丝机的作业率给生产管理带来一定困难。为了适应拉丝机的高速化、连续化、大型化、自动化的发展采用小工字轮收线机后，可直接将其应用于捻股捻绳机上，这样省去了掉换工字轮的工序，从而可避免拉丝机停车，有利于生产管理。收线机的些内容阐述如下小工字轮收线机的往复排线机构可以采用如下几种形式：（1）丝杆排线机构(图3-7)动力传给齿轮1，曲柄2随之转动，通过连杆3使棘爪4作一定角度的往复摆动，推动棘轮5转动一个所需的角度，经过齿轮9、10使排线杆座6沿双向螺纹丝杆作间隙移动。当排线杆座移动到丝杆螺纹的端部时，装在排线杆座里并与丝杆螺纹相咬合的梭形楔8便由一个螺纹槽中转入另一个螺纹槽中，这样便实现了反向间隙排线，排线距是根据线径大小、收线工字轮的转速和丝杆的螺距，通过调整曲柄2在齿轮1端面中的位置来实现的。此种装置排线距调整有级，结构复杂，加工不易。图3-7 双向螺纹丝杠排线机构示意图（2）单向螺纹丝杆排线机构（图3-8）动力由传动轮子5上的齿轮4和2分别传给齿轮6.7.8.11,齿轮8和11空套在丝杆1上，他们通过离合器9用滑键与丝杆1联结，从而推动丝杆1获得正反2个方向的转动。排线杆座14里的螺母在丝杆传动时带动线由左至右进行排线，在运动至右端碰到依工字轮宽度调整好的右碰块17时，便压缩弹簧18，使光杆12上的拨叉10向右移动，从而使离合器9向右与齿轮11端面的离合器凸缘相结合，这样丝杆就反向运动，排线杆座便开始向左移动，而进行右向左的排线。 此种装置排线距调整有级，结构简单，加工容易。图3-8单向螺纹丝杆排线机构（3）光杆排线机构（图3-9）图3中b为a之俯视示意图，光杆转动时便可使排线杆座沿光杆作轴向移动，如c所示，三个滚动轴承在与光杆接触点处的线速度为V各轴向分速度V。一Vcosa，排线杆置时，装在方形框架4轴端上的碰块(图中未示出)，碰到排线架上按所需排线宽度调整好的档块(图中未示出)，则使方形框架4的倾斜方向改变，通过拨板7，使方形框架3、5的倾斜方向同时改变，这样便改变了排线的方向。调整偏心轴8，便可改变三个方形框架即三个滚动轴承的倾斜程度即改变a角这样便可无级地改变排线杆的移动速度即排线距。 此种装置较之于螺纹丝杆排线省去了一套改变排线速度及其传动系统的机构，因此在结构上要简单的多而且还能达到无级调整排线距的目的，此种结构目前尚在试验中，没有普遍采用。图3-9 光杆排线机构本次设计采用第2种结构，丝杠往往复式排线器，并简化了其传动换向装置，具体结构如下（图3-10）：图3-10 离合机构离合器（黄色）与轴用键固定连接，2个齿轮空套在轴上（蓝色），离合器由拨叉控制，往复于2个换向齿轮之间，2个齿轮旋转方向是相反的，这就使得轴的换向成为可能，具体如何实现2个齿轮相反方向转动请看下图（图3-11）：图3-11 离合换向机构动力由最下轴传入（皮带轮），通过2个齿轮，使得最上轴的右齿轮旋转方向与输入轴相反，而右齿轮则由于中间轴过渡齿轮的关系，继续保持和输入轴一样的旋转方向。 关于离合器如何往复运动请看丝杠弹簧机构（图3-12）：图3-12 丝杠弹簧机构丝杠轴由离合器给予动力旋转，则拨叉移动，当遇到两头的限位弹簧后，推动弹簧，弹簧则推动空套在拨叉运动轴中的小轴，而小轴连接的是离合器拨叉，离合器就实现了换向，如此往复。以下是整个丝杠排线机构的总图（图3-13）：图3-13 丝杠换向机构总图第4章 钢丝收线机总体设计41 钢丝收线机传动结构设计本次传动机构均采用的是带轮传动，相对于链轮传动，在传动精度要求不高的钢丝收线机上，皮带轮成本低，过载打滑，安装维护方便。下图（图4-1）为皮带轮结构布置图，左侧高亮绿色的为皮带轮。图4-1 皮带传动总图42 电机布置方案 本次电动机采用力矩电机，保证钢丝收线过程中力矩不变，具体型号为：YLJ180-200/6,本次布置结构为前后式布置，优点为方便减速箱与发动机的维修保养，缺点是收线机尺寸变大，占用更多地方，具体布置图见下图（图4-2）图4-2 发动机布置图43 收线轮布置方案本次设计采用卧式收线轮，收线轮采用简易焊接结构，方便生产。考虑到生产的实际需要，收线功率又比较大，一般采用吊装方式，所以卧式收线机吊装方便，但占地大也是它的一个不足之处，以下为收线轮布置图（图4-3）图4-3 收线轮布置图总结：本次设计的钢丝收线机结构特点是拆卸方便，结构相对简单，标准件多，维护简单。缺点是结构不够紧凑，尺寸偏大，排线换向机构仍需要一定的改进（刚度问题），希望大家积极予以指正批评。谢辞本次设计我们面对多了许多困难，由于国内的资料相对空白，使设计工作很艰难，所以要特别要感谢王新华老师的指导，以及于我一起完成设计的张杰同学，没有你们，这个钢丝收线机很难顺利完成。还要感谢其他的曾帮助过我但未知其名的人，在此一并感谢。参考资料1方键，机械机构设计，北京工业出版社2纪名刚，机械设计，第七版，高等教育出版社3机床课程设计指导，上海理工大学4陈秀宁 施高义，机械设计课程设计，第2版，浙江大学出版社5机械工程师手册，第2版，机械工业出版社6金属制品杂志7邹慧君，机械原理教程，机械工业出版社8 陈秀宁， 施高义 ，电气传动自动化技术手册， 北京机械工业出版社， 19939 张宝忠，收线机构的运动学分析与设计设计10James M.Gere ，Mechanics of Matenrials11George Schneider,Jr.Cmfge，Cutting Tool Applicationgs 12刘晓梅 ，徐广红，金属线材自动卷取系统的设计13马尚荣，光杆排线机构的运动及其力学分析与计算14机械设计手册，化学工业出版社 1993