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鋼絲繩纏繞機(jī)結(jié)構(gòu)選型淺論

文檔作者：霍玉明文檔來源：太原礦山機(jī)器(集團(tuán))有限公司		點(diǎn) 擊數(shù)：	更新時(shí)間： 2021年09月06日
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第5期(總第150期)
2008年10月
機(jī)械工程與自動(dòng)化
MECHANICAL ENGINEERING ＆ AUT0MATION
No．5
oct．
文章編號(hào)：1672—6413(2008)05—0164—02
鋼絲繩纏繞機(jī)結(jié)構(gòu)選型淺論
霍玉明
(太原礦山機(jī)器(集團(tuán))有限公司設(shè)計(jì)院， 山西 太原030009)
摘要：為提高等靜壓機(jī)的安全性和使用壽命，用鋼絲繩纏繞機(jī)對(duì)等靜壓機(jī)的高壓腔進(jìn)行預(yù)應(yīng)力處理，用不同的
結(jié)構(gòu)方式控制鋼絲繩拉力，實(shí)現(xiàn)對(duì)高壓腔預(yù)應(yīng)力的可靠實(shí)施。
關(guān)鍵詞：高壓腔；預(yù)應(yīng)力； 鋼絲繩；纏繞機(jī)
中圖分類號(hào)：TD526 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A
0 引言
在磁性材料的生產(chǎn)中，等靜壓設(shè)備用來增加產(chǎn)品
的密度，使燒結(jié)出的產(chǎn)品有更高的成品率。等靜壓機(jī)
一般要達(dá)到150MPa~300MPa的超高壓，如此高的壓
力，要求對(duì)高壓腔進(jìn)行預(yù)應(yīng)力處理，方可保證設(shè)備的
安全性和使用壽命。鋼絲繩纏繞機(jī)是進(jìn)行預(yù)應(yīng)力處理
的必要設(shè)備
1 設(shè)備工作要求
處理對(duì)象是圓筒形的高壓腔。首先要有聯(lián)接高壓
腔的動(dòng)力回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)，其次是繞有鋼絲繩的加載機(jī)構(gòu)，在
回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)和加載機(jī)構(gòu)之間應(yīng)有鋼絲繩的排繩機(jī)構(gòu)?？?
制纏繞在高壓腔外部的鋼絲繩的拉力大小，即控制了
高壓腔預(yù)應(yīng)力的大小。經(jīng)預(yù)應(yīng)力處理過的高壓腔，通
過測(cè)量高壓腔內(nèi)徑的收縮量，驗(yàn)算鋼絲繩對(duì)高壓腔產(chǎn)
生的外部應(yīng)力，結(jié)合高壓腔內(nèi)的工作壓力，判斷其是
否滿足第三強(qiáng)度理論：
(7iiI一 一 ，一2K。p／(K 一1)≤[d]。
式中： —— 周向應(yīng)力，Pa；
， — — 徑向應(yīng)力，Pa；
— — 圓筒所受內(nèi)、外壓力差，Pa；
]—— 材料的許用應(yīng)力，Pa；
K—— 高壓腔的內(nèi)、外徑之比，K— ／d ，其
中，d。為高壓腔外徑，d 為高壓腔內(nèi)
徑。
2 設(shè)備的主要結(jié)構(gòu)要素
設(shè)備的主要結(jié)構(gòu)要素包括以下幾個(gè)部分：① 驅(qū)動(dòng)
收稿日期：2008—04—14；修回日期：2008—06—03
作者簡(jiǎn)介：霍玉明(1963一)，男，山西晉中人，工程師，本科。
高壓腔回轉(zhuǎn)的動(dòng)力回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)；②控制鋼絲繩拉力大小
的加載機(jī)構(gòu)；⑧ 鋼絲繩的排繩機(jī)構(gòu)。在上述3大要素
中，最重要的是鋼絲繩的加載機(jī)構(gòu)。加載的方式影響
鋼絲繩纏繞機(jī)的工作效率和鋼絲繩拉力的控制精度。
必須注意：在最大負(fù)載扭矩時(shí)，鋼絲繩的拉力不得大
于所選鋼絲繩拉斷力的1／3，應(yīng)留有充足的鋼絲繩拉
力來承擔(dān)高壓腔工作時(shí)應(yīng)變所產(chǎn)生的拉力。
3 主要結(jié)構(gòu)要素的方式
驅(qū)動(dòng)高壓腔回轉(zhuǎn)的動(dòng)力方式有以下兩種；① 電
機(jī)一減速器一回轉(zhuǎn)工作盤；② 電機(jī)一油泵一馬達(dá)一減
速器一回轉(zhuǎn)工作盤。
控制鋼絲繩拉力大小的加載方式有以下兩種：
① 經(jīng)動(dòng)滑輪上添加的砝碼質(zhì)量產(chǎn)生鋼絲繩的拉力；
② 調(diào)節(jié)油泵溢流閥壓力的大小，實(shí)現(xiàn)對(duì)從動(dòng)軸加載的
控制。
鋼絲繩可采用：① 獨(dú)立式排繩機(jī)構(gòu)；② 聯(lián)動(dòng)式排
繩機(jī)構(gòu)。
3．1 驅(qū)動(dòng)高壓腔回轉(zhuǎn)的動(dòng)力方式比較
選用“電機(jī)一減速器”這種傳動(dòng)方式時(shí)，電機(jī)應(yīng)
選用直流電機(jī)或變頻電機(jī)，這樣轉(zhuǎn)速可調(diào)，可實(shí)現(xiàn)無
級(jí)調(diào)速，操作非常方便。對(duì)不同尺寸的高壓腔可選不
同的轉(zhuǎn)速，所以適應(yīng)范圍較大，但其制造成本相對(duì)較
高。而選用“電機(jī)一油泵一馬達(dá)一減速器”這種傳動(dòng)
方式時(shí)，因是液壓一機(jī)械傳動(dòng)，具有液壓傳動(dòng)的柔性，
如果載荷過大，液壓油經(jīng)溢流閥溢流，不會(huì)發(fā)生拉斷
鋼絲繩的現(xiàn)象，且制造成本相對(duì)較低，其缺點(diǎn)是不能
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2008年第5期 霍玉明：鋼絲繩纏繞機(jī)結(jié)構(gòu)選型淺論 ·165·
調(diào)速。
3．2 控制鋼絲繩拉力大小的加栽方式比較
在動(dòng)滑輪上添加砝碼質(zhì)量來控制鋼絲繩拉力大小
的加載方式見圖1。這種方式的最大優(yōu)點(diǎn)是鋼絲繩拉
力控制精確，在沒有加減砝碼質(zhì)量的情況下，鋼絲繩
拉力是恒力(摩擦力忽略)，且其制造成本很??；不足
之處是占地空間很大，每次加減砝碼必須在停機(jī)狀態(tài)
下進(jìn)行，工人的工作量較大，所以工作節(jié)奏不是很快。
鋼絲繩出口‘
l一砝碼；2一動(dòng)滑輪；3，4-定精輪；5-鋼絲繩
圖1 用在動(dòng)滑輪上添加砝碼質(zhì)量來控制鋼絲繩拉力大小
用調(diào)節(jié)油泵溢流閥壓力的方式實(shí)現(xiàn)加載見圖2。
回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)帶動(dòng)高壓腔回轉(zhuǎn)，高壓腔上的鋼絲繩隨高壓
腔的回轉(zhuǎn)不斷繞到高壓腔外徑上，鋼絲繩又驅(qū)動(dòng)加載
軸上的鋼絲繩卷筒轉(zhuǎn)動(dòng)，經(jīng)加速器帶動(dòng)油泵轉(zhuǎn)動(dòng)，油
泵溢流閥壓力就是加載軸對(duì)鋼絲繩拉力所施加的負(fù)
載。要實(shí)現(xiàn)對(duì)鋼絲繩加載力大小的控制，需要事先計(jì)
算油泵的溢流壓力，而且在不同的轉(zhuǎn)動(dòng)半徑上應(yīng)有相
對(duì)應(yīng)的溢流閥壓力。因?yàn)榕c加載軸聯(lián)接的鋼絲繩卷筒
上的鋼絲繩不斷繞到高壓腔外徑上，如負(fù)載扭矩不變，
隨轉(zhuǎn)動(dòng)半徑的減小，在加載軸上的鋼絲繩拉力會(huì)逐漸
加大，要保持拉力不變，就需要隨與加載軸聯(lián)接的卷
筒上的鋼絲繩轉(zhuǎn)動(dòng)半徑的減小，逐漸降低油泵的溢流
壓力。這種加載方式的操作相對(duì)簡(jiǎn)單，制造成本相對(duì)
大些，鋼絲繩拉力控制不是很精確，其最大缺點(diǎn)是流
出油泵的液壓油全部經(jīng)溢流閥溢流，工作一段時(shí)間后
油溫會(huì)很高，液壓系統(tǒng)需要有一個(gè)冷卻器冷卻油箱內(nèi)
的液壓油。
1，4一軸承座；2一加載軸；3一鋼絲繩卷筒；5一加速器；6-油泵
圖2 用調(diào)節(jié)油泵溢流閥壓力的方式實(shí)現(xiàn)加載
3．3 鋼絲繩的排繩機(jī)構(gòu)比較
獨(dú)立式排繩機(jī)構(gòu)與回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)和加載機(jī)構(gòu)沒有直接
的聯(lián)系，其自身有一套動(dòng)力，可根據(jù)工況的需要完成
排繩工作，但要有專人操作。聯(lián)動(dòng)式排繩機(jī)構(gòu)是通過
驅(qū)動(dòng)高壓腔的回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)，經(jīng)機(jī)械傳動(dòng)帶動(dòng)排繩機(jī)構(gòu)轉(zhuǎn)
動(dòng)，可與高壓腔回轉(zhuǎn)同步進(jìn)行排繩工作，無需專人操
作。
4 結(jié)束語(yǔ)
通過對(duì)鋼絲繩纏繞機(jī)的兩種結(jié)構(gòu)比較，使我們了
解了這兩種結(jié)構(gòu)的優(yōu)缺點(diǎn)。選用何種結(jié)構(gòu)方式，除要
考慮性價(jià)比外，也要考慮設(shè)備占用場(chǎng)地的大小。對(duì)于
同一種工件，如選用在動(dòng)滑輪上添加砝碼質(zhì)量來控制
鋼絲繩拉力大小的加載方式，設(shè)備占用場(chǎng)地約40m。；
而用調(diào)節(jié)油泵溢流閥壓力的加載方式，設(shè)備占用場(chǎng)地
僅約4m 。對(duì)磁性材料行業(yè)使用的等靜壓設(shè)備，高壓腔
進(jìn)行預(yù)應(yīng)力處理的鋼絲繩纏繞機(jī)普遍采用下面的方
案：① 驅(qū)動(dòng)方式為“電機(jī)一油泵一馬達(dá)～ 減速器傳
動(dòng)”；③ 控制鋼絲繩拉力的加載方式用調(diào)節(jié)油泵溢流閥
壓力的方法；⑧ 排繩機(jī)構(gòu)為聯(lián)動(dòng)式排繩機(jī)構(gòu)。這種結(jié)
構(gòu)選型的鋼絲繩纏繞機(jī)在投資不大的情況下可完全滿
足高壓腔的預(yù)應(yīng)力處理要求。
Shallow Discussion on Structure Choice of
W inding M achine for Steel W ire Rope
HUO Yu—ming
(Design Institute of Taiyuan M ining Machinery (Group)Co．Ltd．，Taiyuan 030009，China)
Abstract：In order to enhance the safety and service—life of isostatie press。a winding machine for steel wire rope is used tO apply
prestress on the high—pressure vessel of the press．By analysis，this paper gives the different methods tO control the wire rope’S
tension force，and good results have been achieved．
Key words：isostatic pre

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