一种钢丝放线恒张力装置

穆亿虎，李永谋

（贵州钢绳股份有限公司，贵州遵义 563000）

0 引言

在放钢丝进行生产时，拉丝放线机要求钢丝保持一定的张力，从而避免放线装置转动过快而引起钢丝甩套、抛线、乱线。停机时，放线机应能够在一定时间内停转，否则钢丝会乱线、甩套。钢丝放线恒张力装置，主要解决钢丝放线过程中张力频繁波动出现的钢丝松弛、工字轮抛线、乱线，钢丝拉断等现象，从而满足生产要求，提高产品质量[1]。

1 现状

目前，钢丝放线生产过程中放线张力的调节方式主要有两种。

（1）主动放线装置。通过电机，变频器等对钢丝放线速度进行控制，从而保持钢丝张力。其优点是运行平稳，缺点是设备成本高、增加生产电耗。

（2）采用摩擦制动方式调节张力。利用刹车带（片）与刹车轮（盘）的摩擦力对钢丝放线装置进行制动，从而调节钢丝张力。优点是结构简单，缺点有：①张力稳定性差（因放线轮在放线过程中质量和速度都在变化，相同的制动力会产生不同的钢丝张力）；②发热严重，易造成放线装置温度高，缩短设备使用寿命及刹车失效；③刹车带（片）与刹车轮（盘）易磨损损坏且刹车带（片）与刹车轮（盘）在摩擦过程中会产生一定量的粉尘，影响生产环境。

为了解决钢丝放线装置张力调节结构缺点，设计一种钢丝放线恒张力自动调节装置，用于满足生产使用要求。

2 产品的设计和调节方法

2.1 产品的设计

设计的目的是提供一种钢丝放线恒张力装置，实现生产过程钢丝动态恒张力运行。

钢丝放线恒张力自动调节装置由张力调节装置、磁阻尼装置、减速装置和带轮及传动带等组成（图1）。张力调节装置包括过线轮组、摆轮、张力气缸[2]、调压阀、转轴、带轮等组成（带轮安装在转轴的轴端，并通过锁紧装置控制带轮与转轴的空转或同步转动）；阻尼装置包括永磁阻尼器、阻尼调节轮、带轮；减速装置包括减速器和2 个带轮。

解决问题的思路是：当调定钢丝张力后，生产过程中钢丝张力的微小变化，都会导致永磁阻尼器磁阻力的反向变化（张力变小，磁阻力增大；张力增大，磁阻力变小），从而对放线装置制动力矩进行调整，实现放线钢丝张力动态平衡运行；停机时，永磁阻尼器能对放线装置进行制动，确保工字轮或其他装线装置不发生乱线、甩套等问题，避免影响安全和生产。

图1 传动示意

2.2 实施方式及工作原理

2.2.1 实施方式

钢丝放线恒张力自动调节装置具体实施方式：将带轮安装在放线装置轴端，用传动带连接其上方的1#减速器带轮，用传动带连接2#减速器带轮与磁阻尼器带轮，用传动带连接磁阻尼器阻尼调节轮与（张力调节装置）带轮。

2.2.2 调节方式

（1）张力调节：通过调节调压阀，从而调节气缸进气压力，气缸推动转轴逆时针转动，摆动轮向上摆动，从而调节了钢丝张力。

（2）阻尼调节：摆轮的摆动轨迹为一定角度的圆弧，拉丝机正常运行时，摆轮在圆弧的中间位置；阻尼调节时，将摆轮处在最高（最低）位，松开（张力调节装置）带轮的锁紧装置，使（张力调节装置）带轮可以在转轴上空转，调节阻尼调节轮，使磁阻尼器的磁阻力为所需磁阻力的大值（小值），将（张力调节装置）带轮的锁紧装置锁紧，使（张力调节装置）带轮与转轴同步转动。

2.2.3 工作原理

钢丝从工字轮放出后绕过过线轮组和摆轮后进入拉丝机（根据实际情况，可增加过线轮组及摆轮过线轮的数量，从而增加钢丝在过线轮组及摆轮间绕线长度，提高张力稳定度）；拉丝机开机运行时，钢丝拉动摆轮向下摆动，带动转轴及（张力调节装置）带轮顺时针转动，从而带动阻尼调节轮顺时针转动，将磁阻力调小，钢丝拉动工字轮转动放出钢丝；当工字轮转动过快时，钢丝张力变小，摆轮向上摆动，带动转轴及（张力调节装置）带轮逆时针转动，从而带动阻尼调节轮逆时针转动，将磁阻力调大，工字轮转动阻力矩增大，工字轮转速减慢，从而保证钢丝动态恒张力运行。在拉丝机运行时，当调压阀调定压强后，钢丝运行时张力变化会引起磁阻尼器磁阻力的反向变化（钢丝张力增大时，磁阻力变小；钢丝张力变小时，磁阻力增大），保证生产过程中钢丝张力动态平衡。停机时，摆轮向上摆动，带动转轴及（张力调节装置）带轮逆时针转动，从而带动阻尼调节轮逆时针转动，将磁阻力调大，工字轮转动阻力矩增大，工字轮转动减慢，通过调整磁阻力可以保证摆轮摆动到最高位置前工字轮停止转动，防止停机时钢丝甩套。

3 结束语

（1）在工字轮放线装置与磁阻尼器间安装减速器与带轮，目的为：①将工字轮转动惯性力矩通过增速，以减小传动到磁阻尼器的转动力矩；或者说：磁阻尼器的阻力矩，通过带轮和减速器传动到工字轮放线装置，可放大i 倍（i 为磁阻尼器到工字轮放线装置的传动比），从而磁阻尼器可选较小型号；②通过带轮和减速器传动，钢丝张力变化引起的工字轮放线装置制动力矩波动，传动到磁阻尼器时减小i 倍（i 为磁阻尼器到工字轮放线装置的传动比），可减小磁阻尼器磁阻力波动范围。

（2）图1 中的磁阻尼器也可改为发电机，对制动能量进行回收。