线缆扒皮实验测试机

1、刖百橡胶工业从19世纪开始快速发展，橡胶制品进入工业化已有200多年历 史，作为橡胶制品的线缆被广泛应用中国电线电缆行业正处于快速发展增长期o 但是对橡胶制品的加工即橡胶机械的发展就显得尤为重要，橡胶工业生产的技 术水平取决与橡胶机械的发展水平。机械工业肩负着为国民经济各个部门提供装备的重要任务。机械工业的生 产水平是一个国家现代化建设的重要标志之一。国家的工业。农业。国防和科 学技术的现代化程度都与机械工业的发展息息相关，人们之所以要广泛使用机 器是由于机器即能承担人力所不能或不便进行的工作，又能够比人工生产改善 产品的质量，能够大大提高劳动生产率和改善劳动条件。同时，不论是集中进 行大量生

2、产，还是多品种，小批量生产，都是使用机械才便于实现产品的标准 化，系列化和通用化，实现产品生产的高度机械化，电气化，自动化。因此， 大量设计制造和广泛使用各种各样的机器是国民经济发展，加速我国社会主义 现代化建设的一个重要容。而近几年中国橡胶行业迅速发展，尤其是轮胎，线缆等行业，因为橡胶是 以许多所不可比拟的突出性能而较早的受到人们的重视并广泛使用的高分子材 料之一。橡胶最宝贵的高弹性是其最具有使用价值并明显与其他原材料的重要 特性之一。另外橡胶还具有高度的电气绝缘性，低导热性，优良的气，水密性, 某些特种橡胶还有耐化学腐蚀，耐高低温，耐油等特殊性能。所以以橡胶为主的原材料而制成几万种橡胶产品

3、被广泛的应用于现代工业，农业，交通运输业, 国防工业，尖端科学技术及人们生活所需用品等各方面。作为线缆行业，已近是当今社会的必需品。大量的使用线缆，有必要对生 产出来的线缆进行各种检验测试，来保证产品的可靠性，安全性，稳定性等但 是加工出来的线缆是需要进行各种的实验研究，从而确定线缆的使用性能，才 可投入市场，目前市场上有许多电缆扒皮机相关的种种产品，针对企业的实验 测试，及科研方面，我结合电缆扒皮机和橡胶制品性能实验机的结构特点，设 计一台线缆自动扒皮测试机，可以很好的解决企业的实验测试缺陷，无需人工 动手将线缆先扒皮后制片实验的繁琐步骤。此装置是为了从导电体中剥离电缆 的绝缘体，从而对外层

4、包胶进行压制出实验需要的形状。目前国有很多线缆剥 皮机，但这些产品大多是为了回收利用线缆里的金属丝而设计的，对外层的包 胶就破坏掉了，为了不破坏外层的包胶，而得到测试所需要的外层包胶，就需 要设计一台线缆扒线机构。线缆自动扒皮试验机有以下特点：（1）可以自动连续供料：（2）自动扒皮, 再将线缆的芯和外包橡胶层分离；（3）连续压片，将分离出来的外层线皮展平 后压出实验需要的形状。所以线缆自动扒皮试验机的开发应用大大解决了学校 里手工操作的繁琐，规了实验材料的均一型，为实验数据的稳定提供保障。本课题主要设计一台线缆自动扒皮试验机的结构,其主要有六部分组成 （1）牵引机构（2）同步分离装置（3）展平

5、机构（4）同步抽丝装置（5）实验压片机构（6）传送机构。1概述1.1 应用和特点线缆自动扒皮实验测试机是一种将线缆的芯和外层包胶分离，将包胶层展 平后再将展平的胶料进行切割，做成实验测试需要的结构形式。1.2 线缆的现状与展望1.2.1 线缆发展现状电线电缆有五大类产品：电力电缆、裸线、通信电缆与光缆、绕组线、电 气装备用电线电缆。它们是输送电能、传递信息和制造各种电机、电器、仪表 所不可缺少的基础器材，是未来电气化、信息化社会中必要的基础产品。电线电 缆制造业是国民经济中最大的配套行业，其产品必须满足各使用领域的技术性 能和价格性能比要求，满足人民生活水平不断提高的要求。其发展具有超前于应

6、用领域发展的必要性。电线电缆制造业作为配套行业，是各产业（尤其是基础 性产业）的基础，其产品广泛应用于能源、交通、通信、汽车以及石油化工等 基础性产业，其发展受国际、国宏观经济状况、国家经济政策、产业政策走向 以及各相关行业发展动态的影响。因此，与国民经济的发展密切相关。1.2.2 中国电线电缆行业现状与问题20世纪90年代以来，中国电线电缆沐浴着国民经济快速稳步向前发展的 东风，飞速发展，被誉为城市“神经”和“血管”的电线电缆行业，肩负着为 各行各业国民经济支柱行业配套的职能，业已成长为我国机械行业中位置仅次 于汽车的第二大产业，而且我国是一个巨大而且还在不断成长壮大的市场，中 国人口是世界

7、人口的五分之一，但线缆产业的产值仅占世界线缆产业的15%左 右，这个巨大的市场还有许多的发展空间和空白点，有待于开发。“十问题。目前一五”期间，按国民经济的发展速度年递增7%8%计算,电线电缆行业发展速度将与国民经济的发展速度持平，预计在8.5%左右。从宏 观上看，整个中国电线电缆行业正处于快速发展增长期。在中国线缆行业快速 发展的同时，电线电缆行业又开始面临着新的，电线电缆行业产品品种满足率 和国市场占有率均超过90%,全行业生产能力已大大超过市场需求。总量过剩、 有效供给不足、结构性矛盾突出、投入产出低、科技创新薄弱等问题日益严峻, 开始严重阻碍电线电缆行业的健康发展。电线电缆用铜量约占全

8、国铜消费量的6070%,各类电线电缆产品的 用铜量大致为：电力电缆约占2030%,电气装备用电线电缆约占2830%, 绕组线约占2629%,通信线缆约占57%,其他线缆约占45%。1.2.3 线缆自动扒皮试验机的现状在我国目前对线缆自动扒皮实验机的设计和研究还很少，仅限于专利的理论 分析，目前还为投入市场使用，不过有很多线缆扒皮的小型机器，例如在回收 废旧电线电缆方面，省莱州市珍珠镇八里庄兴昌五金工厂开发的废旧电线，电 缆自动薄皮加工已投入市场。但针对线缆外包层的实验研究方面及剥皮设备于 一体的目前还为开发。1.3 结构组成1.3.1 线缆自动扒皮实验机一台线缆自动扒皮实验机的主要结构有：牵引

9、机构，同步分离装置，展平 机构，同步抽丝装置，实验压片机构，传送机构等系统组成。一、牵引机构牵引机构是实现将线缆自动引入线缆分离装置，在牵引时保证线缆的匀速 运动，不可出现爬行。如果爬行的话会给后来的实验压片结构造成压片不均匀 等一系列麻烦。牵引机构主要由一个V型轮和一个鼓型轮对线缆进行挤压并转 动从而产生摩擦力使线缆向前输送。牵引机构的V型轮由下面的分离装置提供 动力，而分离装置又由电动机提供动力，牵引机构的鼓型轮是可以上下移动的, 这样就可以实时对线缆进行压紧，而又不会压的太紧而影响整体抽丝工作。由 于加工出来的线缆不可能非常标准，有直径误差，有了可以上下移动的结构不 但可以保护外包层还可

10、以保护电机，移动的动力有弹簧所提供。二、同步分离装置同步分离装置主要作用是（1）抽丝的速度与牵引装置速度保持同步（2） 将芯分离出来。抽丝的速度与牵引装置速度保持同步是一个难点，若不同步的 话会带来很多麻烦，例如抽丝的速度高于同步输送速度的话，会导致金属丝拉 力越来越紧，金属丝可能会被拉断，从而机器无常工作，若未被抽丝的线缆继 续向前输送的话会破坏展平器；若抽丝速度低于同步输送速度的话对于芯的回 收处理带来麻烦，而且加重了刀片的负荷，因为当线缆的外包层与芯都被拉紧 时外包层才可以绷紧，这对刀片划开线缆有好处。所以保持同步是关键问题， 为此选择同步带轮作为保持同步的稳定性。三、展平机构展平机构顾

11、名思义就是将划开的线缆外包层进行展平，为后续的实验压片 提供有力条件。由于刚被抽丝的线缆时橡胶材料，有一定的弹性，所以很有必 要对外包层进行展平，为了可以使更多种类的线缆进行展平，将展平器的头部,（即靠近分离装置的一端）设计成直径为2mm的接近圆形的头部，这样可以 使线缆轻松通过展平器，免除的线缆的对中，及减小摩擦等优点。展平器的工 作部分是需要进行加硬处理，由于展平器的工作部分与线缆外包层是接触摩擦, 时间长了会磨损展平器的工作部分，可以将展平器的工作部分进行淬火处理， 必要时可以尽心渗碳等处理。四、同步抽丝装置同步抽丝装置是该机器比较重要的结构，由上齿条，下齿条，齿轮，押轮 等组成，同步抽

12、丝装置由于由上下齿条及齿轮之间的配合提高的线缆夹持的精 度，可以调整由于线缆的加工粗细不一而解决了难夹持的特点，两个押轮处同 一水平面，又齿轮齿条的拉簧产生挤压动力，保证线缆了的固定，为刀片对线 缆的切割提供有力条件。两个夹持轮设计成凹形，两个进行挤压时提供了水平 面的定位外还保证线缆上下移动的限定，保证线缆只有两个自由度，而两轮凹 面是粗糙的有限定了线缆转动的自由度，所以使线缆被顺利切割提供条件。齿 轮齿条是机械传动的重要传动之一，形式很多，应用广泛，传递的功率可达数 十万千瓦，圆周速度可达200m/s.其传动的主要特点有：(1)效率高 在常用机械传动中以齿轮的传动效率最高。(2)结构紧凑在

13、同样的使用条件下，齿轮传动需要的空间很小。(3)工作可靠，寿命长设计制造合理，使用维护良好的齿轮工作十分可靠， 寿命长达一，二十年，这也是其他传动所不能比拟的。(4)传动比稳定传动比稳定往往是对传动性能的基本要求。齿轮获得广泛应 用，也是由于具有这个特点。五、实验压片机构实验压片机构和普通压片机构相似，为提高自动化程度，使展平的胶料顺利进入如压片试验机而设计了进料导向板如图:可以为实验压片机压片的准确性提供保障。同时两边又分别添加了两个进料导 向机构，压片前个进料导向机构，不仅可以导向还可以进一步对胶料进行展。平实验压片机构就是为要检验的材料提供原材料，将已经展平的外包层的胶料 进行压片制出实

14、验要求的形状，如需改变压片形状，只需更换压头即可。实验 压片机由液压缸，液压杆，导向杆，固定板，压头等组成。如图:六、传送机构传送机构主要有：一个凸轮，三个可以移动的凹轮。动力装置由中间的凹 轮提供，外包层由一个小型90度导向装置进入首先第一个凸轮与凹轮对外包层 压紧及展平和输送，然后就是第二个凸轮与中间的凹轮接触，进行再起压平和 输送，最后是第三个凸轮与其压紧展平输送，传送机构的主要作用就是传送和 展平，因为橡胶材料的弹性记忆，所以需要多次进行展平，高温可以提高展平 的效率，但是此处不可以高温，因为后续工作是压片 要保证材料的原始状态, 所以只能添加次装置进行多次压紧展平，三个凸轮设计成可以

15、移动的，由3个 滑板和一个定板相互间隙配合组成，这样设计可以保证3个凸轮的相对位置， 压紧是由弹簧提供动力，选择合适压力的弹簧，来对外包层压紧展平。七、其他辅助装置(1)刀片结构，刀片结构是扒线的刀具，参考国外的资料，大都都用固定 的刀片作为切割工具，但是橡胶对刀头的磨损是非常严重的，这样就需要频繁 的更换刀头，不仅不能提高工作效率，还浪费刀头。此次设计的刀头是圆盘形 状的，随线缆的移动，刀在圆周运动，增大了接触面积，减少了刀头的损耗。 不用频繁的更换刀具，为提高工作效率发挥很大空间。具体如图:(2)押轮结构由于线缆被切割的时候会对线缆产生向上的压力，由于橡胶材料的弹性性 质，会使线缆压缩并向

16、上移动，而无法完成对线缆的切割，所以添加这个押轮 结构是很有必要的，押轮和齿轮齿条的押轮结构相互配合加强线缆的空间位置, 从而顺利完成线缆的切割，押轮的最佳形状应该是凹槽型的圆盘押轮，如图1.4线缆扒皮工艺过程工艺过程为：将所要对进行外包层实验测试的线缆引入线缆扒皮机的牵引 机构（之前通过一个V形槽轮）然后再由牵引机构引入到同步抽丝装置（即刀 片之前）然后就可以启动电机，有同步牵引机构提供动力慢慢将线缆输送。在导向机构，因为有弹簧调节装置，可以自动调节对线缆的压力，导向机 构动力来源于同步带轮。然后进入抽丝装置，两个水平的凹形押轮将线缆固定, 下面有刀片（滚刀）将进来的线缆进行切割，等线缆大约

17、被切割100mm左右 将线缆芯取出，继续切割，到一定长度后，将芯通过V形槽轮，再引入同步分 离装置，由于线缆芯制作精度比较高，同步抽丝装置没有调节装置，可以节省 各方面的消耗，同步分离装置的动力来源于电机，同步分离装置与同步抽丝装 置是同步的，此处问题已在结构说明中解释。另一端外包层需要人工引入到展 平器，展平器将外包层展平后再人工引入至传送机构，多次辅助展平导向后就可以自动输送到实验压片机构进行压片，制出检验需要的材料。整个工艺过程分为三个阶段:1）分离：将线缆的芯和外包层进行分离。2）展平：展平第一次主要是通过展平器进行展平，由于橡胶材料弹性记忆,再由传送机构进行进一步展平03）实验压片：

18、对以分离出来的外包层进行压片制出检验需要的材料。2线缆自动扒皮试验机的具体结构及设计思路2.1 牵引机构2.1.1 牵引机构的作用(1)牵引机构是实现将线缆自动引入线缆分离装置。(2)牵引机构可以固定线缆5个自由度，使线缆只需向前输送。2.1.2 牵引机构的设计要求牵引机构必须和分离装置保持同步运行，为此将牵引机构的凹轮传动部分 设计成同步带轮与分离装置同步运行。2.1.3 牵引机构的组成牵引机构由七部分组成：(1)凸轮：牵引机构需要将线缆夹持住并牵引，为实现良好的稳定性， 设计成凹凸轮夹持方式，可以增大与线缆的接触面积，根据线缆的 直径围设计凸轮宽度及大小。(2)凹轮：与凸轮配合实现牵引。(

19、3)轴承：所设计轴直径为25mm，应为轴承只受径向力作用，所以选用深沟球轴承(4)轴承座：为自动调节夹持线缆的力度，设计成弹簧调节的可滑动轴 承座。(5)弹簧(6)支架(7)弹簧端盖：为限定弹簧自由度，端盖设计一凹槽牵引机构如图2.2 同步分离装置2.2.1 同步分离装置的作用(1)同步分离装置主要作用是(1)抽丝的速度与牵引装置速度保持同步(2)将芯分离出来。2.2.2 牵引机构的设计要求与牵引机构保持同步是关键，同样是一个凹形轮和一个凸形轮相互配合分 离出线缆的芯。为防止轮与芯之间打滑，可以使相互配合的轮表面打横向的纹。 以提高分离的效率。2.2.3 同步分离装置的组成同步分离装置由六部分

20、组成：(1)凸轮：其作用与牵引机构的凸轮基本类似。(2)凹轮(3)轴承(4)支架1(5)支架2(6)同步轮具体结构尺寸如图2.3 展平机构2.3.1 展平机构的作用(1)展平机构将划开的线缆外包层进行展平。展平机构需要顺利的将已划来的电缆展平，所以前端需要体积较小的圆形 端，当划开的线缆慢慢通过展平器是，此时展平器慢慢将线缆径扩大，因为线缆已被切开，所以线缆会被慢慢展平。展平器的结构组成2.2.3展平机构的结构(1)展平器 (2)展平器支杆具体尺寸如图:2.4.1同步抽丝装置的作用2.4 、同步抽丝装置(1)固定线缆，空间位置。(2)将线缆外包层切开，把芯和外包层分离。2.4.2 同步抽丝装置

21、的设计要求同步抽丝装置首先需要固定线缆的空间位置，才可为线缆的切割提供必 要条件，由此设计了两个凹形轮，通过齿轮齿条及弹簧来提供压紧力，两个凹 形轮相对夹紧线缆。这样就可以固定线缆的空间位置，为使线缆不转动，两个 凹形轮壁可以加工横纹，提高摩擦力。刀片位置在两个凹轮相切的位置，如果 这样的话刀对线缆切割时必使线缆有弹性形变，为防止弹性形变，刀片的对顶 端由添加了一个轮叫押轮，这样就可以防止线缆的形变。刀片设计成圆盘形的, 可以提高刀片的强度，由于圆盘形刀头，可以延长刀片的使用寿命。2.4.3 同步抽丝结构的结构(1)齿轮齿条(2)押轮具体尺寸如图口M2.5 实验压片结构2.5.2 实验压片结构

22、的作用：将展平的外层包胶制出检验需要的形状，一般为工字型材料2.5.3 实验压片结构的组成：(1)液压缸：提供压力。(2)导向杆：防止底座转动。(3)底座：固定压头。(4)压头，根据检验所需可以装配不同规格的压头。本图设计的是实验 室做抗拉强度试验所用压头。具体如图(3)导向装置：为展平的胶料准确的进入压头的正下方。导向装置也可辅助展平外包层胶。所以设计成平轮，此结构几乎没有轴向力所以轴承选用深沟球轴承如图。152.6 传送机构2.6.2 传送机构的作用：(1)多次展平外包层胶。(2)将展平的外包层准确输入到压片机构2.6.3 送机构的设计要求根据外包层展开来的宽度，确定轮的宽度。由于线缆生产

23、的精度问题， 为更好的压紧，展平线缆，三个凹轮都使用可移动轴承座来固定。不但保护的 装置，还保护的线缆的外包层。为后续的压片检验减少不必要的影响。2.6.4 传送机构的结构(1)中心凸轮(2)三个凹轮(3)可移动轴承座(4)导向机构(5)支架具体如图：但是有个问题，如何使刚刚被展平的线缆顺利进入此传送机构呢?由此有必要设计一个送料导向机构，根据被展开线缆的宽度，及线缆外包层的软的特点，设计如图的导向输入结构：2.7 机架2.7.2 机架的作用：作为机械结构安装的平台，有必要设计一台简单而又稳定的机架，来确 保各个几台固定的位置。机架的设计：机架目的就是固定作用，所以机架的设计要求第一就是其稳定

24、性，和可 用性，为提高机架刚度，大部分用圆形钢材制作，焊接起来。机架的结构具体如图:下面加装的两个板是用来安装电动机和线缆芯分离装置的，被分离线缆的芯就是由桌面上的圆孔送到芯分离装置的。3线缆自动扒皮测试机的设计根据设计的该机器加工线缆展平后的宽度是16mm-20mmR = CI2汽可加工线缆直径大约在5mm-6mm之间，根据经验及简单的实验操作, 刀片在切割此直径围的力大约在70N以一般在40N,所以抽丝的拉力先设定为 150N ;弹簧压力取50N左右，在根据装置的体积，所以导向机构的轮边缘受 力为100N,轮的直设计在了 74mm.轮受的转矩:M =得 T=0.37N*与轮连接的轴入下图:

25、313.1 轴的受力分析：按弯扭合成强度条件计算,做出轴的弯矩IIF1+F2=F315OF1=F2*43F3*150=F2*193综合此3方程得：F1=43NF3=193NM=28.95Mv =o、M - JM/J + Mv2 =28 95轴的扭矩图：T=0.37Nm(3)校核轴的强度已知轴的弯矩和扭矩后，可针对某些危险截面(即弯矩和扭矩大而周径肯能不足的截面)做弯扭校核计算。按第三强度理论，计算应力Sea =+4,通常由弯矩所产生的弯应力5是对称循环变应力，而由于扭矩所产生的扭转切应力7则常常是不对称的循环变应力。了考虑两者循环特性不同的影 响，引入折合系数戊计算应力则为5ca =击、+4(

26、)式中的弯曲应力为对称循环变应力。当扭转切应力为静止时，取a=3;当扭转切应力为脉动循环变应力时，取a=0.6;弯曲应力为卬,扭转切应_ T力为“一而一而，将。和代入式= J+4(ad)则轴的弯扭合成强度条件b-1bca = 1(厂 +4(/=X=V W 2WW L式中：5一轴的计算应力，MPaM轴所承受的弯矩，N叫T轴所承受的扭矩，N*mmW轴的抗弯截面系数，加 3；b-4 对称循环变应力时轴的许用弯曲应力，其值按机械设计 373页表154选用。综上所诉，所计算的5” =0.024远远小于上-1,所以轴的强度满足要求。3.2 刀架的设计3.2.1 刀片的设计以前一般的电缆剥皮刀：一种电线电缆

27、剥皮刀，属刀具类。它在现有裁 纸刀的基础上，在下面增加一限定片，上设计有深浅不一的几个凹口。其箭头 状的外壳端头一边设计成V字形凹槽，利用刀片与限定片配合，可进行电缆线 的横向剥皮，用V字形凹槽及刀尖，可进行电缆线的纵向剥皮，并可作为刀用。 电缆剥皮刀具有结构简单，剥皮深浅可控制、操作方便等特点。剪断剥皮工具: 圆口大剪，链条式剪刀，断线剪，钢线大剪，电缆剥皮刀，链条式剪刀，液压 剪刀齿轮式剪刀，线缆剪，整体式油压切刀，手握式电缆切断钳而我采用的刀片设计成圆盘形状的可以延长刀片的使用寿命，刀片安装在齿轮齿条的结构中。因为只有在此位置线缆的空间位置被固定。，与两个线缆 押轮相切的位置这不仅有以上刀片的优点，延长寿命是关键，应为要连续大量 的工作。3.3 轴承的选用：轴承所受载荷的大小、方向和性质，是选择