【《软管排线机总体方案设计案例》4500字】

页软管排线机总体方案设计案例目录TOC\o"1-3"\h\u16213软管排线机总体方案设计案例 138261.1排线机原理分析 14931.2排线机构方案分析 2213631.3软管排线装置方案设计 61.1排线机原理分析虽然排线机这一名词我们所听说的比较少，但是在实际的生活中，所见识的排线产品是非常多的，我们有时候看到一些设备的内部有很多线圈，线圈卷得疏密有致，松紧有度，有艺术性。大家也明白，这些线圈肯定不会是人工卷的，因为人工不可能会卷得这样标准，而且费时费力，效率是很低的。告诉大家，这些线圈就是由排线器卷的。其实不怪我们不懂，主要是由于在我们日常生活中排线器的确比较少见，主要是在工业上的应用比较广泛，所以大家对排线器都比较陌生。将排线器用一句话解释给你，就是工业上的排线器是将线缆，钢丝绳，编织带，滴灌带等排线排列缠绕整齐的机械。还有精密排线器，材质一般是由铝壳和铸铁壳等材料。排线器具有化繁为简，操作简单的显著特点。使用的时候，技术工作人员仅仅只用拨动一开始设定好的按钮，就可以调节好排线要求的节距了，这样就可以做到没有游动间隙，还能够让排线变得十分均匀，对于提高机械运作效率上起到巨大的作用，能解决很多生产厂家的困扰。在市场上存在的排线机种类非常多，应用于不用场景下的排线机的工作原理也是各不相同的，本文所研究的软管排线机其实是和我们平时看到的绕绳机、电缆排线机类似。其功能主要是实现软管/绳种类的产品通过卷筒的回转运动和直线往复运动实现自动排线。一般是通过驱动电机来带动卷筒转动，卷筒上设计有夹紧软管的夹紧装置，在电机驱动卷筒回转的过程中，软管就会被牵引着绕卷筒外表面缠绕成圈，这仅仅是实现了软管的自动缠绕，如何实现规律的排布则是需要通过滚筒或者线的直线往复运动实现，当前市场上所应用的自动排线装置，所采用的都是软管直线往复运动实现。综合而言，就是利用滚筒的持续回转运动和软管沿着滚筒轴向的直线往复运动二者结合实现软管的自动排线。1.2排线机构方案分析如大家所知道的,排线机构在整个收排线中无疑都是举足轻重的,想要把丝、股、绳完美地绕排在排线的滚筒上，必须使排线机构周期性地做往返的运动。在金属制品工业很长的发展进程中，全世界人们在实践里前后使用了机械式、电动式、液压气动式等各种排线的机构，尽管这些机构在整个结构中起到的作用都是相似的，但是它们之间还是存在很多差别的，这是由于它们机构本身的结构以及工作原理造成的。1、机械式排线机械式的自动排线装置就是利用我们经常见到的传统机械机构实现，这其中主要包含我们在多数机械设备中被广泛使用的四连杆机构、凸轮机构、光杆排线及滚珠丝杆机构等方式。下面将逐一进行分析这些不同的结构。（1）凸轮排线机构下面这个机构简图是凸轮排线机构，其主要是由排线杆、盘型的凸轮以及复位的弹簧构成的，排线杆的往复来回运动主要是通过盘型凸轮的旋转来带动的，这样也能使软管均匀地有规律地缠绕在线芯上。人们对凸轮进行不断地研究创新,使之与其它的机构结合在一起,这是为了组成的机构达到实际需求的受力和运动。在水箱拉丝机的排线机构里，应用到了凸轮与滑块滑槽机构的相举，其中又运用到了圆柱凸轮机构，凸轮机构包含了很多优点，比如结构比较简单，也很紧凑，造价也很低廉等,想达到凸轮机构设计的合理，只用实现周期排线。容易出现磨损，是凸轮外轮廓与从动件点线接触所带来的。但是这种结构只能用于受力较小的机构，受到速度的限制，但是只要它与其它结构相结合，这一缺陷就能够被克服。图1.1凸轮排线机构（2）四连杆的排线机构在四连杆机构的设计中,最常采用也是最为方便的方式是作图法得到四个连杆的基本尺寸。这种四杆结构的优点是结构比较简单，而且造价比较低廉，实用性也比较强,然而这种机构是用作图法设计生产的,作图法肯定会有误差，所以生产出的结构也会有误差,曲柄、连杆的长度出现误差,与理论之值有出入是肯定会存在的，这是它的缺点。但是想把误差控制在合理的范围内，只需要作图的时候更仔细就可以了，这样制造的机构是合理的。图1.2四连杆排线机构（3）丝杠排线机构单丝杠机构和双丝杠机构合称为丝杠排线机构,单丝杠排线机构如图1.3所示,其中包括有排线架、丝杠以及行程开关。排线架做来回的往复运动，但是丝杠只用旋转，而且排线架是与丝母相连的，这是它的传动原理。在这种机构的光杆上必须设置好行程开关，这样就能通过行程开关来控制丝杆的转向来进行周期性排线。双丝杆排线机构的工作流程也大同小异，其中月牙状的螺母是做水平运动，而双丝杠仅仅只是旋转，以此来实现排线。对比于标准的排线，这种丝杠排线机构可以做到更加的均匀，也更加密实，但丝杠的加工生产十分困难。排线时来回往复运动加快是会出现在螺距过大的情况下的，这样就会降低换向机构的使用年限和其工作时的稳定性，特别是机械式的反应比较慢，就会出现马鞍形,若螺距过小,线排的过于密实,则会导致径向压力和轴向张力过大,从而使工字轮发生变形。图1.3滚珠丝杆排线机构（4）光杆排线机构在排线机构不断发展的进程中，也不完全是我们自主创新的，若干机构和方案也是借鉴和吸收了国外的先进经验和技术,例如光杆排线机构，就是参考了国外的设计方法。这种机构如图1.4所示,组成它的有行程的开关、换向器、光杆以及三对滚动轴承环，这三对轴承环是放在T型板的内部的。在这种排线机构工作的时候，主要是想让轴承做水平运动来带动排线机构排线，这需要借助光杆和轴承环之间存在的摩擦力，而动力则是由光杆的旋转传给跟其接触到的三对滚动轴承环。而当排线机构排到行程尽头时会碰到放置在那里的行程开关，从而改变轴承的倾斜方向，来实现改变排线机构前进方向的目的。想要连续调节排线速度，只需要进行调节角α的大小这样如此简单的操作，这对于连续调速的实现意义重大，向前迈出了一大步。但这种机构生产所需的成本十分昂贵,由于它的工作原理这是不可避免的，而且由于原理的限制，平常只能用于排线力较小的场合，这种限制就是排线机构是借助光杆和轴承环之间的摩擦力来进行排线的，而且也极易出现打滑现象，导致排线不均匀。图1.4光杆排线机2、液压气动式排线机构如果在机械排线中排线机构实现了匀速或者接近匀速排线，但是这个机构中各部件之间基本都是刚性接触的，那么就还是会出现由于运动而产生加速度的情况，特别是在排线机构达到极限位置准备往返时，极易出现由于加速度而产生冲击力的现象，这种现象不仅会有振动和噪音，还会降低机构的使用年限。而在金属制品作业中，想要实现的却是自动、高速、连续的生产，这种运行不够平稳，还会产生噪音而且最重要是精度不高的机械排线显然不能满足这些要求，这促使人们开始探索新的排线机构。于是慢慢的，液压式和气动式排线方法开始走进人们的视野，这两种排线方式其实工作原理是差不多的，这边就不重复介绍，以液压排线机构为主。图1.5液压排线机构如图1.5所示,液压排线机构主要的构成部分有三位四通换向阀、供油系统、液压缸和排线架。在液压排线机构工作时，排线架与两个出杆相连，而双出杆则是在液压缸内的活塞推动下来回运动，当排线架运动到极限位置时，只需将三位四通换向阀的通断状态改变，排线架就会往相反的方向移动。当然如果想控制调节供油系统，可以通过调节供油压力和改变电液比例来实现。对于进行排线和进行收线的工字轮都使用的是液压传动,但是相较于排线，收线工字轮还多出来一个张力调节和速度控制的情况。控制精度高、无级调速、传动平稳、适用和应用范围大且能够保证排线均匀，这都是通过液压比例来控制排线速度相较于机械调速所存在的优点。为什么说给实际的生产和管理提供便利了和担保，因为在实际操作中，只需要设定好一开始给定的参变数，微机就能与编程完美结合。这种机构虽然有很多的优点，但是它需要建立液压站，而且对液压原件需要进行定期的严格检查和维护，否则将带来危险，所以它所需要的成本十分高昂。3、带动式排线机构电动排线结构如果不深入研究的话，看起来不过是将电器元件加入了机械排线方式中，但它确实是排线方式的一次大进步，也是未来排线方式发展的一个方向，它有着精密张力可控、速度可调的优点。步进排线和皮带排线是现在常用的带动式排线机构,在这里我只介绍皮带排线方式。皮带排线机构包含皮带、皮带轮、行程开关以及带有排线架的两个直流电磁阀铁等部件。在此机构中容易出现打滑而影响排线的均匀的情况，因此皮带与皮带轮之间存在的张力比较大，同时皮带与阀块紧紧地吸合着。图1.6皮带排线机构如图1.6所示,在一条皮带接通电源时，它会开始朝一个方向运动，并带动排线架，而当其运动到行程的尽头时，会触碰到行程开关，这时另一条皮带也接通电源，它会朝相反的方向运动，并带动排线架，这样排线架就实现了往复来回运动，这是它的工作原理。皮带排线机构相对于机械排线机构来说响应速度更快,这是由于其是由电源的通断来改变排线架的变向，而且这种结构排线的稳定性也更高，适用的场合也更多。想要实现微机化的管理，只用将排线和收线的工字轮的速度和张力通过电流来控制。但由此就要应对如果出现打滑而引发的一连串的问题，而且这种设计需要使整个机构都配套使用，需要的成本十分高昂，一般工厂无法负担。1.3软管排线装置方案设计机械式排线机构的发展历程是很漫长的，一路过来无数人们为之付出了努力和心血，不得不说这种方式有着其闪光的地方，而且尽管是现在它仍被用于各个地方，但是这种结构不可避免的出现了它的局限性和不适用性。而这些液压气动式和电动式的排线机构，虽然起步比较晚，但是发展势头却十分迅猛，而且在一些地方起到了至关重要的作用。特别是在一些大型的企业当中,它们的资金较为充足，无需考虑成本问题，更多的是追求效率和效果，这种通过设定预给参数,采用微机化管理的方式就更能得到这些公司的青睐。在实际的生产中，无论是采用机械式还是液压气动式亦或者电动式，都要物尽其用，考虑好自身和外部的各种因素，合理选择出最适合的排线方式。综合本文的设计要求和使用情况，最终采用传统的机械式排线机构，在对比了凸轮机构、四连杆机构、滚珠丝杆机构和光杆排线机构的优势和不足之后，最终选择传动精度高、传动效率高、运动平稳，无爬行现象、反向时无空行程且使用寿命长的滚珠丝杠机构。本次所设计的软管排线装置的整体方案如下图所示。整机主要包括机架、滚筒支座、滚筒、张紧轮、绕线轮、导轨、丝杠组件、驱动电机、皮带、排线滚筒。其中滚筒3是用来放置待排线的软管用的，软管缠绕在滚筒3上，然后穿过绕线轮5，在绕线轮下方设计了一个张紧轮4，用于将软管拉紧，解决长时间的排线造成的软管松弛现象，影响排线效率。张紧轮和绕线轮以及导轨是固定在支架上的，支架通过螺栓固定在滚珠丝杠的丝母上，当驱动电机转动时，丝杠跟着转动，丝母就进行直线运动，此时缠绕在绕线轮和张紧轮上的软管也将跟随丝母做直线运动，在