探析胶管自动卷盘装置的研究与设计

董家广

（新乡市永安机械设备有限公司，河南 新乡 453000）

探析胶管自动卷盘装置的研究与设计

Research and design of automatic rubber hose winding device

董家广

（新乡市永安机械设备有限公司，河南 新乡 453000）

将液压胶管在出现硫化之前需要将其进行缠绕直到达到滚筒的状态，这一工作环节目前是由人工来进行完成的，但是由于人工来进行完成的时候这一工作环节其不仅仅是工作效率低，同时还大大的增加了人工成本，所以设计出胶管自动卷成盘这一装置是一个十分重要的问题，这一装置是由旋转以及排线两部分来进行构成的，并且由同一个减速机来带动旋转的装置以用于驱动滚筒的旋转，而排线装置则是用于将胶管的排列进行整齐化，然后提出了减速机的选用方法，并且设计出链传动以来保证排线以及旋转装置的同步工作，对于传动轴以及排线光杆进行了核算是为了给该装置在设计上去提供一个可以依据的数据，同时这一系统也可以提高人工的生产效率，同时在一定程度上降低了人工成本。

胶管自动卷盘装置；设计

对于橡胶液压软管这种需要特殊工艺的软管制造过程中，一旦胶管成型之后，就需要使用缠水布这一物品来对胶管的表面进行一定的硫化。要注意在胶管进入硫化罐之前，必须要将胶管卷放置在滚筒的上面，胶管卷成盘这一十分重要的工作环节，是需要在胶管进入硫化罐之前并且在胶管完成缠水布这一工序之后来进行的。

但是由于胶管的本身是没有自动的卷盘装置的，所以这一工序需要由人工来引导胶管以便于其能够成卷，但是由于自身的效率较低，而且会导致人力成本的增加。所以根据这一问题，本文主要进行讨论的就是如何来进行一个胶管自动的卷盘设计。

1 自动卷盘的方案综述

在对胶管进行缠水布这一环节的完成之后，可以直接把胶管卷至滚筒之上。但是会出现因为一次可以进行硫化的胶管较多，所以滚筒自身的直径就会变得越来越大，同理可知卷在滚筒上的胶管长度也就会随之变得越来越长，所以其中一次进行硫化的胶管，也就会越来越多，所以在多数情况下，进行这一环节的时候其所选用的滚筒自身直径都会在1.4～2.1 m之间。其中胶管的卷盘装置如图1所示。其动力装置在多数情况下都会由减速机以及其自身的2个链轮来进行组成的，其中主要是通过链条来带动滚筒的主驱动轴，以及其相关的排线减速装置。其中减速机主要是通过变频器来进行调节转速的，其最为主要的目的是让其适应缠解水布的速度。排滚筒与摩擦轮结合处，会使用橡胶包覆这么做的目的是增大摩擦的系数。

根据图1可知，从动链轮将减速机上进行提供的动力，排线器可以通过内部的结构来让光杆的旋转运动，逐渐的转化为一种直线型运动，并且可以在光杆之上进行移动。

这一装置在进行工作的时候，胶管可以直接的穿入通过板，然后将其固定在排线器之上，让排线器以及通过板一起进行移动。其中侧导的向板以及正导的向板，都可以变成排线器的导向，主要导向在其进行移动的时候，同时可以有效地避免与光杆进行一同旋转。其中排线器的行程撞块会固定在正导向板上，同时会位于行程位置的极限处。当排线器上的换向撞块与行程撞块出现相撞之后，排线器会出现改变方向。

图1 胶管卷盘装置示意图

这两个装置在进行施工的过程中，都是由滚筒先进行运动，然后带动排线装置进行运动。

2 卷盘机的工作原理

在进行实际运行的时候，机器中的前序联动设备（其中主要包括如：高压胶管编、织机或者高压胶管的挤出机）通过输送过来的高压胶管，其主要是通过舞动的杆穿过既定的一个导向器，其中导向器可以在工的过程中旋转的丝杠使其上下、左右的移动，并且可以根据控制导向器自身的移动速度以及工业胶辊的一个转动速度，进而来实现高压胶管这一物品整齐地排列在正在旋转的工业胶辊上。

其中电机M1的主要目的是带动工业胶辊的旋转，而电机M2的主要目的则是带动导向器的移动，在操作的过程中，需要操作人员去控制电机M1与电机M2两个电机之间的速度，让其匹配，这样才可以更好地实现高压胶管的整齐排列这一目的。在控制算法中，其主要方法就是：电机M1需要带动的工业胶辊，其中每旋转360 °的时候，电机M2就需要带动导向器，其所移动的距离在多数情况下都等于其自身所生产的高压胶管的直径。

如此一来，电机的联动就可以将高压胶管这一物品整齐的排列在已经既定的胶辊之上。S7—1200 PLC这一型号的机器主要是通过高速脉冲输出这一方法，来对V880型号的驱动器去进行速度上的控制，其中主要是通过RS—485来进行通讯，然后对MM440变频器来进行一个在速度上的控制，并且对于编码器在返回高速脉冲的计数中，使用S7—1200 PLC这一型号的机器内置自动的PID调节功能，然后对于两电机的速度去进行相对于精确速度的控制。当卷盘机的工作状态与联动设备的速度出现不匹配时，舞动杆上所受的张力就会不一致，进而就会导致舞动杆出现上下摆动的状态。

舞动杆的上端需要安装一个可旋转270 °的电位器，然后当舞动杆出现摆动的状态时，电位器的阻值就会随之发生改变，将电位器的阻值接入到已经确定好的PLC模拟量的输入端子处，PLC会根据其模拟量的改变来比较，然后对其进行控制以及通过控制算法来对变频的电机进行一个补偿调节，使得卷盘机的取机与联动设备的速度一致，从而可以有效提高生产效率，将高压胶管自动缠绕在工业胶辊上。

3 软管的安全收放应该满足的条件

在进行工作的过程中，软管需要去保持在一个张紧的状态中，其中卷盘所受到的扭矩会由液压马达所产生的驱动来进行扭矩抗衡。

当施工的装置出现主动下降的时候，软管的端部就势必随着其进行下降，此时卷盘上就会受到来源于扭矩的急剧增大。同时为了防止软管出现拉断，必须限制液压马达能的产生以防止其驱动扭矩，液压马达能自身所产生的驱动扭矩，会受到其比例溢流阀所设定的值的控制。

根据卷盘自身所受到的扭矩以及在施工装置中所挖掘的位置之间的公式，可以作为目前软管在收放控制系统中的算法设计的一个基础。

4 排线光杆的校核

排线器驱动光杆自身的长度约为1.976 m左右，其中，最大的一个直径为50 mm，其长度必须要求L/d＞10，并且也需要其对光杆进行一个刚度的校核。

5 总结

自动胶管卷盘这一装置在研制成功之后，能够有效地节约企业的人力成本，并且在一定程度上可以提高企业的劳动效率，并且其用途相对于是广泛的，因而不仅能够用于胶管卷盘，同时还可以用于电缆或者其他软管的自动卷盘。在进行这一装置设计的时候，参考文献：其时链传动设计以及其排线器的规格，这两种东西的选择相对于较为关键，如果所选择的规格过大或者过小，均会导致其造成的制造成本出现变相的增加。本文所记述了卷盘装置的设计过程以及相关的思路，同时也可以作为在设计该装置的一个重要依据以及参考。

［1］ 王翔. 胶管自动卷盘装置的设计［J］. 橡塑技术与装备，2015，02：53～57.

［2］ 张凯. 岸边集装箱桥式起重机高压供电系统可靠性研究［D］.天津大学，2012.

［3］ 梁凯恩. 锂离子动力电池套管机关键机构及控制系统设计与研究［D］. 华南理工大学，2013.

TQ330.4

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10.13520/j.cnki.rpte.2015.16.049

董家广（1987-），男，助理工程师，本科学历，研究方向：机械设计。

2015-07-07