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[技术资料] 各式排线机构特点综述

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发表于 2007-10-31 10:05 | 只看该作者 回帖奖励 |倒序浏览 |阅读模式
广东安规检测
有限公司提供:
各式排线机构特点综述
% ^% P  x: f% P) m/ H
, |0 y/ K6 S6 M4 ?+ w众所周知,排线机构在收排线中占据着极其重要的地位,通过排线机构周期往返运动使丝、股、绳均匀密实地缠线在收线工字轮上。在国内外金属制品工业漫长的发展过程中,人们在实践中先后采用了机械式、液压气动式及电动式排线机构,虽然它们有着异曲同工之处,但其构造和工作原理决定了其先天差异。0 _6 l# y" K: E$ @' O/ M( k. U4 _
1  机械式
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就使用的主要机构不同,常见有凸轮、四连杆、丝杠及光杆排线方式。
3 l/ `1 p; l" I) t: F2 ]
1.     1凸轮排线机构
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1构造如图1所示,主要由梅花凸轮、排线杆和复位弹簧构成。通过盘形梅花凸轮的转动,推动排线杆往复运动,使丝绳有规律地排在线芯上。
: E* X* X! l6 n# a关键是凸轮轮廓的设计和构想,排线杆匀速运动的函数为 S = f(θ) 。) Q- m! r& q; t. ]) n
人们对凸轮不断进行开拓创新,使其与其它机构相结合,这样运动和受力更符合实际需要。比如凸轮和滑块滑槽机构相举并用于水箱拉丝机的排线机构上。同时又考虑采用圆柱凸轮机构。
& h8 l$ D* q- F% A  K2 R0 `凸轮机构有着结构简单、紧凑、造价低廉等优点,只要凸轮设计合理就能实现周期排线的目的。但凸轮轮廓与从动件之间一般是点线接触,容易磨损。受速度的限制,尤其不能用于受力较大的场合。但它和其它机构若能完善地结合可以弥补这一缺陷。( n+ A: x0 x) b! z, |

2 @0 D3 X1 v: H! r
1.2  四连杆排线机构
4 i- N! }( X5 w* h0 k
这里介绍的是笔者根据实践设计的一种曲柄摇杆排线机构如图 2 所示,它主要有曲柄 AB 、连架杆 BC、摇杆 CD 及摇杆上的比例机构和排线机构构成,其利用主动件作匀速转动,从动件作往复运动,具有急回特性的四连杆机构来实现使 CD 杆带动排线架完成排线任务。
* H3 l: r* U/ c  j% V/ |( w$ o# K# d) j' S
在设计中,笔者采用的是作图法,所用急回系数K=1.1,摇杆摆角范围ψm=50°。" t% s4 j3 d4 L( h

1 ^7 L' L. t; j3 o作图时,先固定转动副D的位置,根据实际运动需要使从动件c = L,作出两极限位置C1D和C2D,使∠C2DC1=ψm,在固定平面内作∠C1C2M= 90°-θ, 以 C2 M与C1C2中垂线OM交点M为圆心,以C2M长为半径画弧,在弧上找一水平点 A ,则由几何知识可得∠C2AC1=θ, 连接AC1与AC2量出其长度
; m. U2 E4 x; b( e7 N9 p3 o# {! J; E# N+ A
因此四杆机构的曲柄长 a、连杆长 b 及摇杆长 c 都已确定,再加上比例机构和排线架即可发挥其效用。很显然该四杆机构简单,造价低廉,实用性强,不足之处是用作图法设计制造的,机构难免有笔下之误,使曲柄、连杆之长出现误差,与理论之值有所出入。但只要作图仔细,还是可以控制在误差范围之内的。
3 G2 Q3 m9 l# Z8 [% T, K
  }' n2 ^9 \% x+ d$ o/ J, z
1.3  丝杠排线机构
" F. o" \% E- {. @6 X2 J0 n8 i$ v
丝杠排线机构分单丝杠排线和双丝杠排线,如图 3 为单丝杠排线机构,它由丝杠、排线架和行程开关构成。
/ W+ j( n/ V. o: j( j  j# U传动原理是丝杆只作转动,而和丝母相连的排线架作往返运动。但必须在光杠上设行程开关,通过行程开关来改变丝杆的转向,从而实现周期性排线目的。
& G3 y) Q( i; [  p
$ C! c" ]  |! l) Y8 H在双丝杠排线过程中,双丝杆也只作转动,而月牙形的螺母作水平运动以实现排线目的。" {! ], }! }' I, R6 Z

& S" @; g+ `+ g6 |丝杠排线传动比标准,排线相对均匀、密实。但丝杠加工困难,若螺距过小,线密度系数则高,轴向张力和径向压力过大,使工字轮发生变形。若螺距过大,排线往复频繁,会影响换向机构工作的可靠性和寿命,特别是机械式的响应较慢,较易出现马鞍形。
8 w) n2 s9 H' Y1 F) \7 G
1.4  光杆排线机构

4 [7 r/ R. _% I' Q在排线机构徘徊前进中,借改革开放的机会,一些人吸收和借鉴了国外先进经验和技术,采用了光杆排线机构。9 y' s. I% V9 m
如图 4 所示,它主要有光杆、行程开关和换向器及内置于 T 形板上的 3 对滚动轴承环构成。其排线原理是动力通过光杆的转速n 传给3 对与之接触的滚动轴承环,借助环与光杆间的摩擦力,使轴承环水平运动,从而带动排线机构排线,运动到极限位置与行程开关碰撞,改变轴承的倾斜方向,从而改变运动方向。 8 m, U4 R! r; _3 a
只要调节角α的大小,就可以连续调节排线速度。1 Y% z. E6 I- E. C8 L; m: ^
光杆排线在实现连续调速方面着实向前迈进了举足轻重的一步。但由其原理决定机构造价较高,同时排线是通过摩擦来实现,容易出现打滑,导致排线不均匀现象,一般不用于排线力很大的场合。7 D: r7 d: X- l/ n, B" B5 z& c) e

2 ]! Q( s# i3 p, N7 b4 [
2  液压气动式

; [" }; ]" f) T由于机械排线中,零部件间是刚性接触的,即便满足准匀速或匀速排线要求,也会出现运动过程中产生加速度的可能,特别是在往返改变方向时极易出现由 a= dV/ dt而导致的 F = m·a 的冲击,会产生振动和噪音,降低机构寿命。2 l5 X+ g6 u) v
机械排线传动不平稳、噪音存在及精度不高的不足,促使人们去追求更完美的排线机构,以满足金属制品作业中高速、自动、连续生产的需要。流压、气动排线方式引起了人们的关注。其实液压、气动排线方式大同小异,这里主要介绍液压排线机构。
  S# m- A3 J9 Y* m4 @, N8 L+ M2 j! `
2.1  液压排线机构
4 C) D# d& M' o- s$ Z  {! L3 K# A- J
如图5 所示,液压排线机构主要由液压缸、3 位 4 通换向阀、供油系统及排线架等构成。
" P2 l1 L( |7 ~- ]4 \工作原理是排线架由双出杆在液压缸的油活塞推动下进行运动,换向靠行程限位开关通断 3 位 4 通换向阀来实现。供油压力可调节,供油系统采用“电液比例控制”调节。
" k3 X5 I9 }4 U( t+ z5 d9 b* C; t' w) J
排线速度 V = S/ t
5 q# h6 k  O  [4 E: s由液压传动原理可知:9 O* K+ f9 {+ x' [/ m: c
t = S/ V=π(D2 – d2 )( Q·η); [' ~/ k! w* n+ Y' B6 N
D ———油缸直径
0 y, U3 h1 ?  p! md ———活塞杆直径
- |. c/ \, {& f6 z8 ^0 KQ ———排线油缸瞬时流量" F% }5 U" k: {* ]3 F0 y' N7 e% }( ~
η———排线油缸容积效率。
" }+ ^$ m' P, F& y9 e+ d当然排线与收线工字轮都采用液压动,收线工字轮还存在一个速度控制和张调节的问题。
# k/ h) e$ {3 K5 u/ p
9 i& {: s0 I+ [2 A, B7 B采用液压排线方式按照液压比例来控制排线速度,同机械调速相比,可实现无级调速,控制精度高,适用和应用范围大,传动平稳且能保证排线质量。在实际生产中,只要设定预给参变数,就可编程与微机结合,为生产和管理提供了方便和保证。但该排线机构投资大,需设液压站,并需对液压元件定期进行严格的检查和维护。
& v! z( Q+ L# C/ T/ A7 O4 a% A. o. b! A2 `+ \
3  电动式

  t  c. i2 Z' b! ~电动排线结构,表面上看只不过是机械排线方式中采用了电器元件,但它仍是排线方式的一次革命,是排线机构发展趋势的一种代表,主要应用于精密张力可控,速度可调的场合。
$ d4 I7 k  T- i7 Q现在常用的有皮带排线和步进排线方式,这里只介绍皮带排线方式。
/ ?" e1 S6 P: ?- |% E: q6 e3 B它是由皮带轮、皮带、带有排线架的两个直流电磁阀铁以及行程开关等构成。在此,皮带与皮带轮的张力较大,同时,阀块吸合时与皮带接合紧密,这都是为防止打滑以影响排线的精密。
3 z+ g3 ^# P% c6 y: T如图6 所示,其传动原理是:在一个直流电磁阀铁通电时,阀块与一皮带接触,排线架随减过速的皮带朝一个方向运动,当运动到极限位置,碰撞行程开关,使另一电磁阀铁通电,随另一皮带朝相反方向运动,完成往返排线功能。
" Z# O8 Q" A7 M该机构采用电流通断实现换向,响应比机械式的快,排线相对均匀,适应范围广泛,若采用信号控制排线和工字轮收线的速度和张力,就能实现微机化管理。但这必须使整个机构配套使用,造价昂贵,还要解决打滑所带来的一系列问题。# e3 P) ~- \9 H# z& D% o- q/ u

3 w& h2 _" R4 ?9 E6 c: R9 T
4  结束语

) p0 w2 ^9 g) v1 T% P& ]6 A0 W+ o+ K: B/ H( @; ?% d6 b# t, N0 P
机械式排线方式历史悠久,积累了众人的智慧,并在许多领域广泛使用,但也应看到其机械响应滞后的不足。液压气动式排线方式和电动排线方式虽然相比之下应用时间短,但却是后起之秀,发展较快,起着独挡一面的作用,特别是在大型企业,设定预给参数, 采用微机化管理方面更能显示出其优越性。
; N  i# [3 p2 t生产中采用哪种排线方式,要结合实际情况,因地制宜,量力而行,做到既经济又实用。
沙发
发表于 2007-10-31 10:44 | 只看该作者
既然发出来了就别隐藏了~2 F3 x5 [2 e& t; M6 {2 J
大家分享算了~
& I( ]; ~( q$ r* G感谢楼主提供!   [s:3]
板凳
发表于 2007-11-1 17:19 | 只看该作者
学习了,但是没有图理解不方便
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